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龙门起重机金属结构动力学研究

孙守胜  
【摘要】: 起重机发展的总趋势:大型化、高速化、自动化和智能化。人们对于起重机性能要求越来越高,不仅要求起重机重量轻、刚性好、作业空间大,而且要求起重机小车和大车的运行速度高,作业效率高等要求。这样就对起重机的动力学特性提出了更高的要求。随着起重机大型化,小车和大车等机构的运行速度加快,对于起重机的动特性有比较大的影响,而起重机的动特性反过来又影响起重机的作业效率。这是一种矛盾,而且随着现代社会的发展这种盾也更加突出,起重机的动力学问题现已成为企业和高校关心的热点问题。 起重机的共同工作特点是工作时经常启动和制动。在启动、制动或其他工作状态突然变化时,机械系统将产生强烈的冲击和振动。所以,这类机械的动力学问题,主要是研究它们在启动、制动或其它工作状态突然改变时系统的弹性振动规律,据此确定系统的动力响应。针对起重机货载突然离地的冲击振动问题,本论文以龙门起重机结构为研究对象,以机械动力学和有限元法为理论基础和分析手段,运用有限元分析软件ANSYS对小车吊载运行过程中的龙门起重机结构进行了动力学仿真,研究了龙门起重机结构的动态特性和龙门起重机结构在起吊时的动力学响应。主要研究工作如下: (1)本文研究了有限元理论、动态设计理论、起重机动力学,对龙门起重机结构进行了分析研究,建立了科学、优化的有限元计模型,以求达到相对精确的分析结果。 (2)运用分块Lanczos法对龙门起重机结构进行了模态分析,得出满载小车位于跨中位置,龙门起重机的前10阶固有频率和振型;并对所获得的频率和振型进行了分析。 (3)运用FULL法对龙门起重机结构进行了瞬态响应分析,得出满载小车位于跨中位置,龙门起重机受到起升冲击载荷作用下,跨中的位移、速度以及加速度时间响应历程。 (4)针对瞬态响应的结果:计算出了起升动载系数并与规范推荐的经验计算公式的计算值进行了对比;根据所得的动位移响应曲线求得龙门起重机第七阶频率并与模态分析所得的第七阶频率进行了对比;根据龙门起重机的瞬态求解结果,获取响应历程的稳态值并与静态计算值进行了对比。


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