輪胎式起重機底架結構疲勞研究.pdf

1、輪胎式起重機采用的是周期性間歇作業(yè)，經(jīng)常會頻繁的起升或者下降以及起動和制動。由于其工作速度高，工況復雜而且比較繁重，受循環(huán)往復的交變載荷，因而容易產(chǎn)生金屬結構件的疲勞開裂，對正常的安全生產(chǎn)造成嚴重威脅。國內外對起重機的疲勞破壞作了不少研究，但是大多涉及到港口的橋架型起重機，這種類型的起重機通常都沒有回轉機構，而回轉作業(yè)會使起重機的作業(yè)條件更惡劣，由于產(chǎn)生的應力幅更容易發(fā)生疲勞破壞；也有少數(shù)涉及到門座式起重機的疲勞研究，但是門座式起重機由

2、于使用了臂架自重平衡系統(tǒng)，可以全幅度變幅和回轉作業(yè)，而輪胎式起重機只能按照起重能力表在不同的幅度下有其相對的額定起重量。鑒于此，有必要對港口的輪胎式起重機做一個疲勞方面的分析研究。
　　 底架是輪胎式起重機的重要的承載結構件，因工況比較繁重以及受力狀況復雜而易出現(xiàn)疲勞破壞和裂紋。在以前的輪胎式起重機設計中，主要按照經(jīng)驗設計和靜強度設計方法，通常采用選擇較大的許用安全系數(shù)或者選擇提高其材料的許用應力兩種辦法來減少結構破壞，而這樣就

3、必須增加板厚或采用高強度鋼，但是這樣緊緊是提高了構件的靜強度，仍然有可能發(fā)生結構疲勞破壞，因為疲勞破壞不同于靜力破壞。疲勞裂紋通常是先在結構危險點的局部區(qū)域內萌生，然后裂紋擴展直至發(fā)生結構斷裂。因此，必須采取合理的方法降低危險點的峰值應力，或者提高危險點的局部區(qū)域材料強度，才能提高其疲勞強度，從而確保輪胎式起重機安全有效的運行使用。
　　 本文首先介紹了疲勞的一些基本概念、疲勞強度理論以及本文所用到的三種有限元分析軟件；然后采用

4、MSC.Patran對進行輪胎式起重機底架結構建模，合理分析了載荷情況和加載方式，并對模型局部不斷調整，然后使用MSC.Nastran進行靜力分析，驗算相關的靜強度剛度；以《起重機設計規(guī)范》為標準，對底架結果進行多種工況下的靜力分析結果，按步驟進行疲勞強度校核，發(fā)現(xiàn)可能的疲勞點，從而指導設計改正；通過對起重機底架典型工況的瞬態(tài)分析得到相關的應力譜，再結合查詢得到S-N曲線，利用MSC.Fatigue對底架結構進行了全壽命分析，得出底架結