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基于真实作业模式加载的全地面起重机臂架系统分析

徐成兴  
【摘要】:全地面起重机臂架的性能是决定整机性能的重要指标之一,而精确的设计计算则是提高臂架性能的前提。结构不合理、过重或用料不足都是影响臂架及整机性能的障碍。为了对臂架进行精确的计算,本文对臂架系统进行了以下研究: 首先,对全地面起重机臂架进行了参数化有限元建模分析,随意调整臂架设计参数,通过分析,可以使构造趋于合理。用有限元法分别进行了臂架特征值稳定性、弹塑性稳定性和基于边缘纤维屈服理论的稳定性分析。给出了具体的分析过程,并通过对三种方法计算的临界载荷进行对比,得出了特征值稳定性分析的临界吊载偏大,基于边缘纤维分析虽然计算过程简单但临界吊载偏小,弹塑性稳定性分析结果最接近实际而适用于臂架大变形这一工程问题。 进而对臂架加载过程中由于臂架变形导致起升绳对其产生贴身作用力变化的问题,提出了应用其变形后的形态与起升绳的作用力大小求解起升绳与臂架作用力的加载方法。应用此方法加载对主臂三种臂长、四种主臂仰角进行了非线性分析,分别获取了臂架最大等效应力、最大位移、临界吊载的结果,并将其分析的结果与未考虑起升绳与臂架贴身作用的分析的结果进行了比较。结果表明,未考虑起升绳与臂架接触作用力及其变化的情况下,随着仰角或臂长的增大,臂架的最大等效应力、最大位移、稳定性临界吊载相对于考虑起升绳与臂架接触作用力及其变化的情况的相对误差逐渐增大,在中等臂长、长臂情况下且仰角为60o时其误差达到8%以上,从而形成了精度较高的全地面起重机臂架非线性分析方法。 最后,对全地面起重吊起货物的过程提出了采用预偏角和调整变幅油缸两种减小初始偏摆的方法,并应用这两种方法对臂架吊起货物的过程进行了分析,分别得到了对应的臂架变形过程及其对应的临界吊载大小、臂头的水平作用力、位置偏差变化、吊物产生滑移的范围等作业数据。 从分析实例看,本文提出的基于逼近实际载荷作用的全地面起重机臂架系统非线性分析方法,能提高臂架的设计精度,从而使设计更为合理、作业更加安全可靠。


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