Q300t／32m门式起重机主要结构的三维有限元分析

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.一

工程 结构

Q 0 t3 m门式起重机主要结构的三维有限元分析 3 0/ 2王心利， 张启贵(.中铁二局集团新运工程有限公司， 1四川成都 603;.中铁工程机械研究设计院， 10 12四川成都 603 ) 10 1【摘要】应用 Spr A ue S P软件对 Q 0 t 2门式起重机主要结构进行三维有限元分析， 30/ m 3论述了力学模

型的建立、工况和约束的确定以及杆单元、板单元、边界元在该模型中的应用。

【关键词】门式起重机；有限元；力学模型 【中图分类号】 T 3 t4 U 1. 1【文献标识码】 AQ 0 3 30t 2m门式起重机整体结构示意图如图 1/所示。P l l l P’

1引言 随着铁路客运专线的发展，对提梁设备的功能和承载能力也提出了更高的要求，本文 Q 0 3起重量30t 30t 2m(/ 0跨度，3门式起重机就是针对这一要求设计的。由两台 Q 0 2m) 30L/

2力学模型的建立起升小车横移时由 4对轮子与机臂走

3 2m门式起重机组合成的这套提梁设备在制梁厂( )场中承担箱梁构件在台座问转移、装卸、存放，并承担架桥机、运梁车等大型设备的安装和拆卸。尤其是该机具有跨度大、重量大、起两机

行轨接触，距为轮1 7 2 mm、 0 3 1 0 0 mm、

172 m本文按小 3 m,

图2力学模型

联合作业、重载走行等特点，对梁厂(布置及施工作业带来了场) 极大的方便，对综合施工效率的提高起到了关键作用。这种作

车行至机臂中部时计算机臂的应力。当小车行至柔性支腿附近时，计算柔性支腿的应力和稳定性，其工况如图 2所示。

业方式在铁路施工中尚属首次，甚至在国内其它地方亦属罕见。 Q0 3 30t 2m门式起重机设计的关键是受力分析，/因此对其主要结构进行三维有限元分析显得十分重要。 门式起重机要求自身重量轻、弯能力强，抗因此大多数厂家采用箱梁结构。本机主梁采用上宽下窄的梯形单箱梁，主梁由 6组成，与段之间用高强度螺栓连接而成，端段段两部分别与刚性支腿固连、与柔性支腿铰连。其中柔性支腿采

3有限元模型的建立考虑到 Q 0 3 30t 2m

门式起重机结构的特殊性，/对机臂和

刚性支腿使用板单元，对柔性支腿使用杆单元。这种板单元和杆单元的巧妙组合在工程结构有限元分析中也很少见到。 本文使用的 Spr A ue S P软件是一个在微机上使用的综合性有 限元软件包，它充分应用了当代 C D技术和计算机扩展技 A术，使微机有限元计算达到了工作站水平，提供了强大而手段丰富的有限元网格自动生成工具。对板单元采用不同颜色表示不同厚度。如果结构尺寸不变，通过改变厚度就可以进行力学分析，使结构优化显得十分轻松方便。其梁工具箱更有特色， 建模十分方便，通过 Cm bs把不同单元模型粘合成一个文 om s t件，使得机臂板单元和柔性支腿杆单元的铰接十分方便，因此深受 C E工程师的好评。其有限元网格图如图 3 A所示。

用两根钢管呈倒 V字型与机臂铰接，这样设计既增加了整体稳定性，又消除了横向力的影响，在移动过程中不至于卡死， 这一巧妙构思正是 Q 0 3 30t 2m起重机结构的重要特点。/

图 1门式起重机结构示意图

机臂 (梁 )盖板厚度为 3 m,盖板厚度为 4主上 0m下 O m腹板厚度为 1 m,增加机臂的稳定性和抗扭能力， m, 6m为 腔内设置多个有孔隔板。吊梁小车 4个轮子与机臂上的走行轨接触，其轮压为： P=(0 5 )4=8。刚性支腿采 30+ 6/ 9t图 3有限元网格图

用矩形箱梁，上粗下细，四周板厚为 2 m, 0m腔内设置若干有孔隔板。柔性支腿使用直径为 50m 0 m臂厚为 1 I的钢管， 6I I T I T [收稿 1期]04— 2— 7 3 20 1 1

(转第 7下 2页)

四川建筑

第2 5卷 2期

20 . 054

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汪 程 菇构

所示，计算所需要的电流相对适中，并且在正常的工作范围内。 由于电流的要求(给定的电势容许的电流曲线)工作电压的变，化会产生相对较小的影响，没有必要在计算中将其考虑进去。本文首先解决的是用水下电流阳极技术作为对柱脚的

讲是合理的。计算中用这个值是将其作为初始的预测值，并

补充极值条件下的结果，同时将其作为一个参数来反映保护系统对此参数的敏感程度。显然这里观测计算得到的结果没

有产生关于腐蚀率和腐蚀分布的准确信息，

如果 D值在空间上变化很快，前述情况就会出现。例如，水下完全饱和的混凝土表面会降低氧气的传输，同时水下部分的值也会比图 2中所示的值小，即使 D的平均值保持不变。这些和其他潜在的因素，象氧气在混凝土表面的消耗在未来的分析中要考虑到。表 4由阳极分配的电流 ( ) A混凝土的保护层电阻k e n m2 5 2 O l 0o2 l 0 2 O l oo

主要保护方法所产生的问题。然而，下阳极要和水面上的水其他系统联合应用。在其他的电流保护机制中，水下阳极只作为一种防止没必要的电流损失的手段，这种电流损失发生在水面上的阳极表面到需要保护的柱子。这种组合系统可在其他的情况下考虑

扩散率 c s m/1 3 0—2. 62 0. 43 O. O 11 3 .2 O. O 2 00 . 4

l O一0. 3 4 O. 7 2 O. 8 oO. 3 2 O.1 3 O. 3 O

1一 0OO .5 00 .4 O. 3 OO. 3 O OO .2 O Ol .

5结

论

( )用水下锌阳离子方法对水下基础结构进行阴极防 1利腐在混凝土阻抗较低 (k￣ m) 2 l e和混凝土接近饱和的情况 '下是可行的。

2 l 5 2 Ol 00

O. 7 8 O. 2 1O. O3

O.1 5 O. 8 0O. 2 O

O. 2 0 O. OlO Ol .

() 2计算表明水面上的保护技术 (在极端的情况下， 甚至在水面下)的效果是有限的，特别是对于中到高 (O~ 110k m) 0 Q c的潮湿混凝土的阻抗。注：本文译自 T ets n fon rt ns u tr OTS n h et go o ceei t cueC I i i r OO d maea dcnrl作者 H. u g y a g n o t, o b n e.

计算中仅仅考虑一工作正极电压( I S C )一 VV .S E。如表 3(接第 6上 8页 )

4有限元结果通过有限元分析，我们可以得到整体结果的应力分布图 以及最大应力和位移。其应力分布图如图4所示。 通过观察我们发现变形后，柔性支腿呈直线状态，无弯曲应力，这说明柔性支腿为 2力杆，明我们的铰接处理是证

正确的。位移变形图如图 5所示。

当小车移至柔性支腿附近时，其轴向受力最大，通过边界元

的处理，我们立刻可得到轴向力的大小， P=10t其其 7,中临界压力为 P, 50t安全系数 n= . l 3,= P,/ p=3 1 .,证明杆

件是稳定的。计算结果见表 l:表 1杆件的计算结果工况一工况二

o:1 1 a机臂中部 ) o= 5M a柔性支腿 ) r一 3 MP ( r… 9 P ( 6= 0m柔性支腿 ) 3 m(图 4应力分布图

6=1 r(臂与左支承连接处 ) 2mn机 6=1 mn机臂中部偏右 ) 9 r(

6= 8m机臂中部 ) 3 m(

5结

论

本文是有限元在工程结构分析中的一个典型例子，是一

种复合型的算题。它将板单元、杆单元、边界元进行组合，对类似边界的处理有一定的指导意义。本文计算的 Q0 3 30t 2m/型门式起重机已吊装桥梁共 1 L其中2 5, 7孑 4m梁 (重量 50t 7 ) 15孔， 3 2 m梁 2 0 2孔。组装及拆卸架桥机、运梁车各 2次，

对台位间箱梁的吊装、转移及对大型机械、货物的装卸不计其数，运行良好。参考文献

[]杨荣柏 .械机构分 …… 此处隐藏：2001字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……