塔式起重机整机结构分析及优化设计

【摘要】：塔式起重机是建筑行业中的主要施工设备。近年来随着计算机技术的发展和普及,计算机技术在各行各业中的应用越来越广泛,在机械工业中,传统技术与计算机的结合也越来越紧密。目前的塔式起重机结构的设计主要采用动载系数法,实际仍是一种静力学的分析,这种方法虽对起重机设计起到了积极的作用,但对起升机构在启动和制动时,货物对塔式起重机产生的冲击动载荷响应问题,用此法进行有限元动力学分析是不准确的。 本文以国产的H125/75型塔式起重机为研究对象,以有限元法和机械动力学为理论基础,运用参数化技术和大型有限元分析软件ANSYS,以起重机最常见的工况进行分析,对该机的强度、刚度和动态特性进行了分析计算。主要研究工作如下：(1)建立塔机整机有限元模型,利用ANSYS的内部语言APDL以及参数化技术编制了整机结构的有限元参数化建模程序,APDL语言的应用使得有限元分析过程具有重复性与良好的修改性,大大简化了工作量。接着对该起重机常见工况下的静刚度和强度进行了校核。(2)对塔机的动态特性进行了初步分析,编写了模态分析的参数化命令流文件,提取了模态分析中的前12阶固有频率、主振型,并对结果进行了分析,得出塔机的振动属于低频振动。 (3)对塔机在突然起吊货物造成瞬态冲击,受到动载荷作用的情况下,编写了瞬态分析的命令流文件,该瞬态分析可以实现变幅过程中的任意幅度时的瞬态分析。获得了塔机突然起吊时对动载荷的瞬态动力响应,对结果进行分析可知起升第二阶段结束,变幅刚刚开始时塔机响应最大,经过分析校核动刚性和强度。 (4)塔式起重机在最大起重力矩处承载最大载荷,对塔机进行优化设计,通过优化合理减少H125/75型塔机的质量。上述工作对塔式起重机设计都起到了积极作用和指导意义