桁架单梁门式起重机主梁结构应力分析报告.docx

1、桁架单梁门式起重机主梁结构应力分析报告项目编号：K报告编号：K桁架单梁门式起重机主梁结构应力分析报告主体材料；Q235B跨 度：12m额定起重量：3t2019年09月 1 概述河南省九峰起重机有限公司（简称“乙方”）设计并生产的ZJF桁架单梁门式起重机，于2016年9月在河南赵九峰研究院（以下简称“甲方”）九峰基地进行压力试验。对乙方开发的桁架单梁门式起重机主梁，按照电动葫芦桥式起重机型式试验细则，对主梁强度、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“ZJF桁架单梁门式起重机”设计图纸；（3

2、）GB/T 38112008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 主梁强度和刚度分析（1）建立ZJF桁架单梁门式起重机的有限元数值分析模型；（2）计算ZJF桁架单梁门式起重机在不同工况作用下主梁的应力、变形。3.2 工况类型（1）额定载荷跨中，计算主梁在额载下的应力和变形；（2）额定载荷悬臂端，计算主梁在额载下的应力和变形；（3）1.25倍额定载荷跨中，计算主梁的应力；（4）1.25倍额定载荷悬臂端，计算主梁的应力。4 主梁的有限元应力分析4.1 几何模型ZJF桁架单梁门式起重机主要由筋板和轨道等组成，图1为主梁结构图。图1 ZJ

3、F桁架单梁门式起重机主梁结构图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）截面网格（3）主梁跨端网格（4）主梁跨中网格图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=210MPa，泊松比 =0.3。4.4载荷和约束设置起重机的额定起重量：=3t。分为4种工况进行分析：工况1：额定载荷为3t，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

4、照1进行测量，故在跨中部位施加的载荷：=3000X9.8=29400N工况2：悬臂端部施加=29400N；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=1.25X19400=61250N；工况4：悬臂端部施加1.25=36750N。主梁与支腿连接，近似简支，其中一个支腿连接中线施加X、Y、Z向的位置约束（参照如图所示坐标系），另一支腿施加Y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

5、力或压弯组合应力）位于靠近支腿内侧外斜拉杆上，值为38.14MPa，如图4（2）所示；主梁背梁的最大压弯组合应力为-28.15MPa,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19.42MPa，出现在轨道中部下表面，如图4（4）所示；最大位移位于中部，最大位移为3.6mm(不考虑自身重力的影响)，如图4（5）所示。（1） 主梁整体应力（2）最大压弯组合应力（3） 背梁应力（4） 轨道应力云图（5）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边梁上，值为43.26MP

6、a，如图5（2）所示；最大位移位于中部，最大位移为2.9mm(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44.86MPa，如图6（2）所示。（1） 整体应力（2） 局部最大应力图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53.34MPa，如图7（2）所示。（1） 整体应力（2） 局部最大应力图7 桁架单梁门式起重机工况

7、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38.14（26.86）（1）6.16（2）满足要求背梁-28.15（-22.91）8.35满足要求轨道19.42（18.10）12.10满足要求整体位移3.60.3/10001/8002悬臂端+额定载荷边梁43.265.43满足要求整体位移2.90.24/10001/3503跨中+1.25额载外斜拉杆44.56235满足要求4悬臂端+1.25额载边梁53.34235满足要求注：（1）括号内数据，为不考虑主梁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

8、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，按许用压应力=许用拉应力校核；（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 应变片布点位置建议表2 应变片布点位置表（建议）序号位置1主梁跨中上部背梁，沿主梁方向布置2轨道跨中下部，沿主梁方向布置3外斜拉杆（3）下面，沿杆轴方向布置4外斜拉杆（4）下面，沿杆轴方向布置5边梁（5）上面，沿主梁方向布置位置示意图