履帶式起重機的整車(chē)結構分析及轉臺優(yōu)化
2019-09-25
現代經(jīng)濟的快速發(fā)展推動(dòng)了一系列的工程建設,特別是國家在石化、風(fēng)電及he電的建設為履帶起重機提供了充分的發(fā)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(yè)環(huán)境的多樣性、帶載行駛、爬坡等特殊的工作狀態(tài)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(chǎn)品的設計必須用力學(xué)分析來(lái)校核,根據力學(xué)分析的結果對其設計提出合理的改進(jìn)和要求,為其提供可靠的計算依據。這樣,力學(xué)分析在起重機的設計過(guò)程中的重要性也就越來(lái)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(guò)對履帶起重機的計算,為臂架和下車(chē)進(jìn)行了詳細的力學(xué)受力分析,并通過(guò)計算結果對結構提出修改和意見(jiàn),通過(guò)ANSYS的優(yōu)化功能zui終得到轉臺結構設計方案,既滿(mǎn)足了結構的剛度和強度要求,又減少了材料,降低了生產(chǎn)成本,實(shí)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(chē)(主要為臂架)和下車(chē)(包括履帶梁、轉臺、車(chē)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(jìn)行了不同的力學(xué)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(jìn)行校核,由于主臂zui大吊重工況時(shí),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(shù)人員。其次,建立主臂的三維模型,利用網(wǎng)格劃分工具,建立主臂的有限元模型,在A(yíng)NSYS中組裝并進(jìn)行靜力計算,并與解析法計算結果進(jìn)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(cháng)主臂進(jìn)行穩定性分析,首先根據材料力學(xué)計算細長(cháng)桿臨界力公式,得出解析法計算結果,其次基于A(yíng)NSYS特征值屈曲計算方法,計算屈曲載荷,與解析法計算結果進(jìn)行對比,并分析計算結果。 2)下車(chē)的有限元計算。對于轉臺結構進(jìn)行靜力計算,選取典型工況,對其進(jìn)行約束加載,分析計算結果并提出轉臺有很大的優(yōu)化空間,制定初步優(yōu)化方案,為下面轉臺優(yōu)化作出鋪墊。對于履帶梁和車(chē)架進(jìn)行組裝計算,利用ANSYS的接觸單元來(lái)模擬實(shí)際的受力狀況。利用ANSYS接觸單元來(lái)模擬實(shí)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(chē)的受力狀況。 3)轉臺的優(yōu)化計算。根據對轉臺靜力計算結果的分析,經(jīng)過(guò)與公司技術(shù)人員協(xié)商,對轉臺整體外形輪廓板厚度進(jìn)行優(yōu)化。將這些板的厚度設為設計變量,基于A(yíng)NSYS中的優(yōu)化模塊,對履帶起重機轉臺結構進(jìn)行優(yōu)化,在保證足夠的剛度和強度的前提下,精減材料,降低產(chǎn)品重量,節約生產(chǎn)成本。優(yōu)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。
