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        門式起重機主梁設(shè)計校核及其優(yōu)化分析

        2016-12-31 00:00:00張萌王志德
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2016年21期

        摘 要:通過基本參數(shù)完成對主梁的設(shè)計,對其進行應(yīng)力的校核,最后運用軟件對其進行優(yōu)化分析,從而在滿足受力合理的情況下,減輕梁的自重。

        關(guān)鍵詞:門式起重機;主梁;設(shè)計;校核;優(yōu)化

        1 門式起重機介紹

        門式起重機是橫梁連接支腿,支腿連接橋架并且在地面運動的橋架型起重機。它的金屬結(jié)構(gòu)采用雙主梁結(jié)構(gòu)時,承載能力大、穩(wěn)定性好、故多用于起重量跨度較大的場合。

        2 設(shè)計基本參數(shù)

        主起重量 P=100t 副起升量 P=20t

        主起升高度 H=16m 副起升高度 H=17.5m

        主起升速度 4m/min 副起升速度 8m/min

        工作級別 A5 跨度 L=25.5m

        接電持續(xù)率 JC=25% 鋼結(jié)構(gòu)材料 Q235-B

        疲勞強度和板屈曲強度按照《起重機設(shè)計手冊》選取。

        3 主梁設(shè)計基本尺寸設(shè)計

        主梁的合理高度一般取為:

        4 主梁應(yīng)力校核計算

        危險截面的危險應(yīng)力點如圖1所示,一般箱型梁上下蓋板厚度不相等,所以會造成截面的中性軸上移,危險點1和4的應(yīng)力應(yīng)大于危險點2的應(yīng)力,危險點1的應(yīng)力略小于危險點4,由于1點和2點為疲勞強度、板穩(wěn)定的驗算點,當(dāng)危險點1滿足要求時,危險點4也應(yīng)該滿足,因此靜強度設(shè)計只須驗算危險點1和2的強度滿足設(shè)計要求即可。

        5 主梁受力分析及優(yōu)化

        5.1 分析軟件概述

        本次分析就是用SolidWorks的插件SolidWorks Simulation對門式起重機的主梁進行受力分析和尺寸優(yōu)化,從而使主梁在整體保證受力許可的情況下使質(zhì)量達到最輕,從而減少主梁的自重。

        5.2 優(yōu)化設(shè)計

        在初始的設(shè)計結(jié)構(gòu)中,所有的設(shè)計約束都滿足了?,F(xiàn)在將在保證設(shè)計約束的條件下,來減少框架裝配體的質(zhì)量。優(yōu)化分析有三個設(shè)計算例的參數(shù)組成:變量,約束和目標(biāo)。優(yōu)化算例使用之前定義好的算例的已有載荷和約束信息。

        優(yōu)化設(shè)計分析的定義的變量視圖如圖2所示:

        優(yōu)化設(shè)計分析中定義約束和目標(biāo)的變量視圖如3所示

        5.3 最終優(yōu)化結(jié)果

        最終的優(yōu)化結(jié)果為:上翼緣板的寬度從1300mm降到840mm,腹板之間的距離有900mm降到800mm,翼緣板寬度由20mm降到10mm,腹板高度由1500mm降到1023mm。

        優(yōu)化前后的質(zhì)量比較:優(yōu)化前質(zhì)量為2.90t,優(yōu)化后的質(zhì)量為1.56t,質(zhì)量下降了46%。優(yōu)化后的結(jié)果不僅滿足受力分析情況,并且有效的減輕了主梁的質(zhì)量。優(yōu)化結(jié)果比較成功。

        6 結(jié)束語

        這次主梁設(shè)計從基本尺寸和界面形式入手,對其進行了應(yīng)力的校核計算,同時結(jié)合軟件對其中間位置和端部位置的位移變化量做出分析,最后在保證設(shè)計約束的條件下,通過優(yōu)化來減少框架裝配體的質(zhì)量,從優(yōu)化前后的質(zhì)量對比來看,此次優(yōu)化比較成功。

        參考文獻

        [1]徐格寧.機械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(2版)[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009:20-250.

        [2]文豪.起重機械[M].北京:機械工業(yè)出版社,2013:120-260.

        [3]王金諾,于蘭峰.起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)[M].北京:中國鐵道出版社,2002:20-120.

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