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高效公铁联运门式起重机机械系统数字化设计

姚炜  
【摘要】:目前,门式起重机是我国物流输送中必不可少的装备。货物的转载主要依靠大中型起重机提升和转移。随着经济快速发展,门式起重机在“一带一路”沿线国家的公铁联运枢纽中正发挥越来越要的作用。中国起重机行业发展迅速,已成为全球最大的小吨位起重机出口国,但是在大吨位起重机方面竞争力不强,为响应“一带一路”的战略布局,加快区域间基础设施的互联互通,本着提高公铁联运工作效率的原则,本研究对具备大吨位、大跨度、大起升高度的门式起重机进行设计。针对目前货运编组站效率低、安全隐患突出的现状,货物运输方式间的高效衔接等当前急需解决的技术难点,以起重量为40t,跨距30m的起重机为对象,运用近年来发展成熟的CAD/CAE技术,通过数字化设计与制造,在满足起重运输功能的前提下,有效减轻装卸门机和吊具的自重,达到优化节能的目的。本文主要做以下几个方面研究:(1)对以有色金属材料为主的门式起重机进行结构设计,分析金属结构的组成和特点,选用合适的材料,合理地进行结构布局,保证了门式起重机机械系统的稳定性。通过对起重机小车旋转装置的优化设计,减轻其总质量,提高其可操作性以及工作效率。(2)在研究门式起重机结构和工作特点基础上,讨论了建立门式起重机弹性力学模型,及其有限元求解过程中模型简化处理办法,通过CATIA建立门式起重机简易三维模型,结合以往对门式起重机的实际经验,对工作过程中的危险工况进行分析,分析计算起重机所受载荷,并结合工程实际情况,对模型进行有效约束。(3)采用有限单元法对该模型进行数值求解,并提出以20节点空间单元作为网格划分的基本单元。分析门式起重机在满载状态下的工况,利用ANSYSworkbench软件对所建立的模型进行静态分析,获得了该模型在不同工况下的强度、刚度等数据,根据ANSYS分析结果判断,该门式起重机最大应力和位移变形满足设计规范要求。针对当前在大吨位大跨距门式起重机设计方面的不足,运用现代设计方法理念,对起重机设计做一些尝试性探索,研究内容及成果对提升大型门式起重机的设计效率和工作可靠性具有一定的应用价值。


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