MH051501A桁架单梁门式起重机结构应力分析Word文件下载.docx

MH051501A桁架单梁门式起重机结构应力分析Word文件下载.docx

《MH051501A桁架单梁门式起重机结构应力分析Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《MH051501A桁架单梁门式起重机结构应力分析Word文件下载.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

对乙方开发的桁架单梁门式起重机主梁和支腿，按照《电动葫芦桥式起重机型式试验细则》，对主梁和支腿强度、刚度进行有限元计算，并与应力测试结果进行对比。

采用ANSYS17.0软件完成本次分析计算。

2工作依据

（1）甲乙双方签订的合同；

（2）甲方提供的“MH051501A桁架单梁门式起重机”设计图纸；

（3）GB/T3811—2008《起重机设计规范》；

（4）《桥门式起重机型式试验细则》；

（5）《机械设计手册》化学工业出版社。

3工作内容

3.1主梁和支腿强度和刚度分析

（1）建立MH051501A桁架单梁门式起重机的有限元数值分析模型；

（2）计算MH051501A桁架单梁门式起重机在不同工况作用下主梁和支腿的应力、变形。

3.2工况类型

（1）额定载荷跨中，计算主梁和支腿在额载下的应力和变形；

（2）额定载荷悬臂端，计算主梁和支腿在额载下的应力和变形；

（3）1.25倍额定载荷跨中，计算主梁和支腿的应力；

（4）1.25倍额定载荷悬臂端，计算主梁和支腿的应力。

4主梁和支腿的有限元应力分析

4.1几何模型

MH051501A桁架单梁门式起重机主要由筋板和轨道等组成，图1为主梁和支腿结构图。

图1MH051501A桁架单梁门式起重机结构图

4.2有限元实体模型

根据桁架单梁门式起重机主梁和支腿的几何模型，建立了有限元模型，结构主要由型钢焊接而成。

根据图纸，采用2节点的梁单元（BEAM188），并控制单元大小进行网格划分。

有限元模型如图2所示。

（1）整体网格

（2）支腿网格

（3）主梁和支腿跨端网格

（4）主梁和支腿跨中网格

图2有限元网格划分

4.3材料参数

主体结构材料：

Q235B钢（=375MPa）,材料力学参量为：

弹性模量E=2×

10MPa，泊松比=0.3。

4.4载荷和约束设置

由第3.2节可知，起重机的额定起重量：

=5t。

分为4种工况进行分析：

工况1：

额定载荷为5t，由于液压施加载荷过程缓慢，可忽略冲击的影响根据型式试验细则注5：

应力测试按照1进行测量，故在跨中部位施加的载荷：

=5000X9.8=49000N

工况2：

悬臂端部施加=49000N；

工况3：

额定载荷的1.25倍为静载试验，故在跨中部位施加的载荷：

1.25=1.25X49000=61250N；

工况4：

悬臂端部施加1.25=61250N。

支腿底部与横梁连接，通过轮子固定在轨道上，近似简支，其中一个支腿底部施加X、Y、Z向的位置约束（参照如图所示坐标系），其余三个支腿施加Y、Z向的位置约束；

整体施加等效重力加速度9.8m/s2，载荷与约束详见图3。

（1）工况1

（2）工况2

（3）工况3

（4）工况4

图3载荷与约束

5应力分析结果

5.1工况1计算结果

桁架单梁门式起重机在工况1下，最大等效应力（即拉弯组合应力或压弯组合应力）位于靠近支腿侧外斜拉杆上，值为50.34MPa，如图4

（1）所示；

主梁的最大压弯组合应力为-49.87MPa,出现在支腿侧外斜拉杆上，如图4

（2）所示；

主梁背梁的最大压弯组合应力为-42.92MPa,出现在背梁跨中上表面，如图4（3）所示；

轨道主要承受拉应力，最大值为27.73MPa，出现在轨道中部下表面，如图4（4）所示；

支承杆最大值为27.9MPa，出现在支撑杆端部，如图4（5）所示；

最大位移位于中部，最大位移为6.7mm（不考虑自身重力的影响），如图4（6）所示。

（1）主梁和支腿整体应力

（2）最大压弯组合应力

（3）背梁应力

（4）轨道应力云图

（5）支撑杆位移云图

（5）位移云图（不考虑自重影响）

图4桁架单梁门式起重机工况1计算结果

5.2工况2计算结果

桁架单梁门式起重机在工况2下，最大等效应力位于靠近支腿侧外侧外斜拉杆上，值为66.05MPa，如图5

（2）所示；

最大位移位于中部，最大位移为10.1mm（不考虑自身重力的影响），如图5（3）所示。

（1）整体应力

（2）局部最大应力

（3）位移云图

图5桁架单梁门式起重机工况2计算结果

5.3工况3计算结果

桁架单梁门式起重机在工况3下，最大等效应力位于靠近支腿侧内侧外斜拉杆上，值为60.21MPa，如图6

（2）所示。

图6桁架单梁门式起重机工况3计算结果

5.4工况4计算结果

桁架单梁门式起重机在工况4下，最大等效应力位于靠近支腿侧外侧外斜拉杆上，值为80.98MPa，如图7

（2）所示。

图7桁架单梁门式起重机工况4计算结果

6结论

6.1结果汇总

表1结果汇总表

序号

工况说明

最大应力部位

评价变量

应力值（MPa）

安全系数

备注

1

跨中+额定载荷

外斜拉杆1

50.34

4.67

（2）

满足要求

外斜拉杆2

-49.87（-36.99）

（1）

4.71

背梁

-42.92（-37.31）

5.48

轨道

27.73（25.60）

8.47

支撑杆

27.9（20.12）

8.42

整体位移

6.7

0.45/1000

<

1/800

2

悬臂端+额定载荷

外斜拉杆3

66.05

3.56

10.1

2.3/1000

1/350

3

跨中+1.25额载

60.21

235

4

悬臂端+1.25额载

80.98

注：

（1）括号内数据，为不考虑主梁和支腿自身重力影响时的应力值，应变片测试出结果，无法计入设备自身重力影响，故试验测出数据仅与括号内数据具有可比性；

（2）起重机的许用安全系数为1.34，同时为保守计算，压许用应力=拉许用应力；

（3）静载试验，设备以不出现永久变形为校核条件，故以屈服极限值为临界值。

（1）主梁和支腿经过有限元验算强度合格，安全系数较高，满足设计要求；

（2）满载工况下，主梁和支腿变形较小，跨中垂直挠度<

1/800，悬臂端部垂直挠度<

1/350，；

（3）1.25倍静载工况下，设备没有出现永久变形。

6.2数据对比

表2测试数据与仿真数据对比（单位：

MPa）

位置

6t（静载试验）

5t（动载试验）

5t仿真计算

-11.7

-18.1

-36.99

-35.5

-33.8

-37.31

7.8

-13.4

25.60

1.9

15.6

20.12

通过对比，仿真结果与测试结果较为接近，其中背梁的测试数据误差很小（小于6%），表明了仿真结果可靠性。