32T-22.5M-9M-A5龍門吊結(jié)構(gòu)件有限元計(jì)算

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　　MG100/10t龍門吊的結(jié)構(gòu)計(jì)算相對(duì)較復(fù)雜，用傳統(tǒng)的經(jīng)典公式計(jì)算工作量較大，而且容易出現(xiàn)差錯(cuò);采用有限元軟件計(jì)算，能使結(jié)構(gòu)的計(jì)算科學(xué)可靠，當(dāng)然，邊界的處理還有待總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大噸位的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有較大的偏差，但*少可以對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典公式計(jì)算有一個(gè)側(cè)面的驗(yàn)證。以下是用有限元對(duì)某用戶正在使用的32t-22.5m-9m-A5小龍門吊和100t-28m-16m-A6低凈空起重機(jī)的結(jié)構(gòu)件計(jì)算介紹。

　　32t-22.5m-9m-A5小龍門吊結(jié)構(gòu)件有限元計(jì)算

　　一、計(jì)算參數(shù)

　　起升起重量：　　Q=32000N

　　起重機(jī)跨度：　　S=22500mm

　　起升速度：　　V=0.32～3.2m/min

　　工作級(jí)別：　　A5

　　起升高度：　　H=9m

　　大車運(yùn)行速度：　　V=3～30m/min

　　小車運(yùn)行速度：　　V=2～20m/min

　　二、主梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　(1)模型概述(采用單主梁建模)

　　主梁結(jié)構(gòu)模型采用殼單元shell63單元進(jìn)行計(jì)算(圖5-4)，對(duì)于結(jié)構(gòu)中的一些小的加強(qiáng)板忽略不計(jì)，軌道采用beam188單元進(jìn)行建模，由于縱筋在慣性矩所占比例極小，可忽略不計(jì)。

　　主梁結(jié)構(gòu)模型坐標(biāo)系：以主梁長(zhǎng)度方向x正方向，以主梁寬度方向?yàn)閥方向，z方向根據(jù)右手定則確定。

　　(2)約束

　　由于主梁兩端與端梁連接，可以發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，所以對(duì)主梁兩端的下蓋板約束UX，UY，UZ三個(gè)方向自由度。

　　(3)計(jì)算工況

　　工況1：主梁自重下?lián)?/p>

　　工況2：小車位于跨中，大、小車起制動(dòng)

　　(4)載荷計(jì)算(表5-6)

　?、儆捎诮Y(jié)構(gòu)部分細(xì)節(jié)忽略，對(duì)結(jié)構(gòu)重力加速度進(jìn)行補(bǔ)償，g=11.5m/s2。

　?、谛≤囎饔迷谥髁荷系妮唹海褐鲃?dòng)輪，Pz=10t，被動(dòng)輪，Pb=9t。

　　③大車制動(dòng)力，以慣性載荷計(jì)入，根據(jù)計(jì)算得，a=0.9m/s2。

　?、苄≤囍苿?dòng)力，計(jì)算得Fz=4.5t，分別施加于兩輪處，每處為2.25t。

　　⑤主梁側(cè)走臺(tái)及電氣設(shè)備重量2t，以均布載荷計(jì)入主梁一側(cè)。

表5-6載荷匯總表

表5-7計(jì)算結(jié)果匯總表

　　由表5-7可知，主梁應(yīng)力小于許用值，滿足要求。工況2豎直靜撓度為f=32.316-5.129=27.187mm。

　　f=L/827

　　三、端梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

　　(1)模型概述(圖5-9)

　　梁端結(jié)構(gòu)模型采用shell63單元進(jìn)行計(jì)算(圖5-9)，計(jì)算時(shí)只對(duì)一根端梁計(jì)算，為防止應(yīng)力集中，對(duì)模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，對(duì)軸孔處板加厚。

　　梁端結(jié)構(gòu)模型坐標(biāo)系：以端梁長(zhǎng)度方向?yàn)閤方向，寬度方向?yàn)閥方向，z方向根據(jù)右手定則確定。

　　(2)約束

　　釋放沿著z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度，約束其余5個(gè)方向的自由度。

　　(3)計(jì)算工況

　　工況1：主梁作用于端梁上蓋板的力為10.85t，按面壓力施加在端梁上。

　　(4)載荷計(jì)算

　　主梁作用于端梁上蓋板的力為10.85t，按面壓力施加在端梁上。

　　(5)應(yīng)力以及變形云圖

　　(6)計(jì)算結(jié)果匯總(表5-8)

表5-8計(jì)算結(jié)果匯總表

　　由表5-8可知，許用應(yīng)力及變形滿足要求。

　　四、小車橫梁

　　(1)模型概述(圖5-12)

　　小車橫梁模型在Solidworks中進(jìn)行建模，導(dǎo)入Workbench進(jìn)行計(jì)算。

　　小車橫梁模型坐標(biāo)系;橫梁寬度方向?yàn)閤方向，高度方向?yàn)閥方向，z方向由右手定則確定

　　(2)約束

　　對(duì)橫梁兩端的下法蘭面施加UX，UY，UZ三個(gè)方向的Fixed Support約束。

　　(3)載荷計(jì)算

　?、佥d荷限制器軸處按施加5tBearing Load力計(jì)算。

　　②滑輪軸處按施加12tBearing Load力計(jì)算。

　　(4)應(yīng)力及變形云圖(圖5-13、圖5-14)

　　圖5-13中兩端法蘭面處出現(xiàn)應(yīng)力集中，而跨中*大應(yīng)力為58MPa。

　　(5)計(jì)算結(jié)果(表5-9)

表5-9計(jì)算結(jié)果匯總表

　　下?lián)现礷=0.95mm=L/2316

　　五、小車端梁

　　(1)模型概述(圖5-15)

　　小車端梁模型采用shell63單元進(jìn)行建模。

　　小車端梁模型坐標(biāo)系：沿橫梁寬度為x方向，沿橫梁高度為y方向，z方向由右手定則確定。

　　(2)約束

　　將各個(gè)輪軸處施加全約束。

　　(3)計(jì)算載荷

　?、佥S承座處承受5tBearing Load力。

　　②擋板位置處的上蓋板承受15tForce力。

　　(4)應(yīng)力及位移云圖(圖5-16和圖5-17)

　　支反力結(jié)果：

　　NODE　　FY

　　593　　51201.

　　960　　50209.

　　1098　　51050.

　　1108　　50049.

　　TOTAL VALUES

　　VALUE　　0.20251E+06

　　四個(gè)支點(diǎn)輪壓均為5t左右，基本相等。

　　(5)結(jié)果匯總

　　應(yīng)力與位移均滿足要求。

　　六、小車架計(jì)算

　　(1)模型概述(圖5-18)

　　小車架模型在Solidworks中進(jìn)行三維建模，對(duì)于一些不重要的結(jié)構(gòu)不進(jìn)行建模。

　　小車架模型坐標(biāo)系：垂直小車運(yùn)行方向?yàn)閤方向，小車高度方向?yàn)閥方向，z方向由右手定則確定。

　　(2)約束

　　采用Cylindrical Support，一側(cè)輪軸全約束，另一側(cè)釋放垂直軌道方向自由度。

　　(3)載荷計(jì)算

　　①軸承處承受5tBearing Load力。

　?、谏w板承受15tForce力。

　　(4)應(yīng)力及位移云圖(圖5-19和圖5-20)

　　(5)結(jié)果匯總

　　應(yīng)力及位移均滿足要求。