履帶式起重機的整車結構分析及轉臺優化
2019-09-25
現代經濟的快速發展推動了一系列的工程建設,特別是國家在石化、風電及he電的建設為履帶起重機提供了充分的發展條件。履帶起重機是現代化建設中必備的工程機械,由于作業環境的多樣性、帶載行駛、爬坡等特殊的工作狀態為履帶起重機的設計提出更高的要求。履帶起重機的設計水平直接影響到吊重量和工作的安全性,產品的設計必須用力學分析來校核,根據力學分析的結果對其設計提出合理的改進和要求,為其提供可靠的計算依據。這樣,力學分析在起重機的設計過程中的重要性也就越來越大,準確的計算數據和結果是設計出高效和安全的起重機的必要條件。
本文就是通過對履帶起重機的計算,為臂架和下車進行了詳細的力學受力分析,并通過計算結果對結構提出修改和意見,通過ANSYS的優化功能zui終得到轉臺結構設計方案,既滿足了結構的剛度和強度要求,又減少了材料,降低了生產成本,實現了高效、安全的履帶起重機設計方案。針對履帶起重機的結構組成,將履帶起重機分為上車(主要為臂架)和下車(包括履帶梁、轉臺、車架和四輪一帶)。
本文主要根據履帶起重機的不同的組成部分分別進行了不同的力學分析,具體的工作內容和研究成果如下： 1)主臂的解析法和有限元計算。首先利用解析法,根據公司設計人員zui初提供的數據對主臂危險工況進行校核,由于主臂zui大吊重工況時,主臂的軸力zui大,主弦桿zui危險,所以將主臂zui大吊重工況定典型工況。在該工況下,計算主臂弦桿的應力,根據計算結果初步設定臂架的大部分尺寸,反饋給公司技術人員。其次,建立主臂的三維模型,利用網格劃分工具,建立主臂的有限元模型,在ANSYS中組裝并進行靜力計算,并與解析法計算結果進行對比,確定計算結果的準確性,為設計提供可靠的計算依據。對zui長主臂進行穩定性分析,首先根據材料力學計算細長桿臨界力公式,得出解析法計算結果,其次基于ANSYS特征值屈曲計算方法,計算屈曲載荷,與解析法計算結果進行對比,并分析計算結果。 2)下車的有限元計算。對于轉臺結構進行靜力計算,選取典型工況,對其進行約束加載,分析計算結果并提出轉臺有很大的優化空間,制定初步優化方案,為下面轉臺優化作出鋪墊。對于履帶梁和車架進行組裝計算,利用ANSYS的接觸單元來模擬實際的受力狀況。利用ANSYS接觸單元來模擬實際的連接方式,給出計算結果的詳細分析,保證了設計有據可尋,明確了下車的受力狀況。 3)轉臺的優化計算。根據對轉臺靜力計算結果的分析,經過與公司技術人員協商,對轉臺整體外形輪廓板厚度進行優化。將這些板的厚度設為設計變量,基于ANSYS中的優化模塊,對履帶起重機轉臺結構進行優化,在保證足夠的剛度和強度的前提下,精減材料,降低產品重量,節約生產成本。優化的思想為計算結果提升了高度,設計日漸成為設計的zui終目標。
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