超大型塔式起重機大型結構件的力學分析.pdf

1、塔式起重機(簡稱塔機)是現(xiàn)代工業(yè)建設中廣泛使用的建筑施工機械之一,是完成各類工程建設項目必不可少的重要施工工具?？紤]到塔機工作的特殊性,如塔機的回轉、起升和變幅機構常處于頻繁且斷續(xù)狀態(tài)的啟動、制動工作環(huán)境,這種工作狀態(tài)對塔機整體結構而言,必定會對塔機機械結構產(chǎn)生比較強烈的沖擊影響和振動影響。如果出現(xiàn)振動強度和沖擊強度超過塔機機械結構設計的承受范圍,就會直接影響塔機工作的安全性,嚴重使便會造成塔機倒塌。
　　塔機結構主要包括空間桁架

2、結構和板類箱型結構結構。比較典型的桁架結構有塔身結構和底盤結構,常用的板類箱型結構主要是指回轉支座。其中,回轉支座主要起到連接塔機的非回轉部分與回轉部分的作用,相當于一個實現(xiàn)塔機上部分進行回轉運動的連接橋梁,它主要由上回轉支座、回轉支承外圈板及下回轉支座組成。塔機在設計制造過程中,多采用焊接方法將不同型號的鋼材焊接在一起,例如,塔身結構和底盤結構主要選用Q345B型號的圓鋼、管材和角鋼焊接而成,而回轉支座由于整體結構較大且機構自身的特殊

3、性,多選用Q354B型號的板材焊接而成。
　　目前,國內(nèi)對塔機的研究設計方法多以靜態(tài)結構設計方法為主,設計工作者憑借多年的生產(chǎn)經(jīng)驗,對塔機的不同結構進行力學分析及設計。而且現(xiàn)在很多學者對塔機的研究多偏向于塔機整機結構、起重臂結構和平衡臂結構方面的研究,對塔機塔身結構、底盤結構和回轉支座結構的研究較少,特別對起重力矩力矩很大的超大型塔機而言,這方面的研究更是少之又少。
　　由于傳統(tǒng)的設計方法在設計研究的過程中,不能做到適時地對

4、結構參數(shù)進行合理調(diào)整,并且采用經(jīng)驗設計法往往容易出現(xiàn)設計保守估計,用材過量浪費的現(xiàn)象,故以塔機實際的工作狀態(tài)作為研究基礎,對塔身結構、底盤結構和回轉支座結構進行靜力學分析、動態(tài)特性分析及優(yōu)化分析,在校核結構強度的基礎上,檢查結構的共振特性,最后對結構進行適當?shù)膬?yōu)化,使其在滿足設計要求以及安全生產(chǎn)要求的前提下,提高材料利用率,充分發(fā)揮材料的使用性能,降低生產(chǎn)成本。
　　有限元分析法是目前應用最為廣泛的分析方法,其功能強大,已延伸到諸

5、多領域工程問題的研究。故利用ANSYS軟件的靜力學分析模塊、基礎動力學分析模塊和優(yōu)化分析模塊分別以塔機的主要空間桁架結構和板類箱型結構進行不同工況水平的力學分析,在完成結構設計強度校核的基礎上,對結構的動態(tài)特性進行初步的研究,最終結合靜力學及動力學分析結果并對結構的優(yōu)化問題展開初步的探索。分析結果表明,塔身結構、底盤結構及回轉支座結構均滿足設計要求,且結構應力均小于許用應力,還存在可優(yōu)化空間,故對結構進行相應的優(yōu)化。最后對改進的結構進行