【正文】 重機(jī)吊臂建模 .......................................... 16 吊臂各部分強(qiáng)度剛度驗算 ............................................. 21 計算結(jié)果討論 ........................................................ 28 塔機(jī)模態(tài)分析 ....................................................... 29 5 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計 ...........................................33 起升機(jī)構(gòu)的組成布置方式 .............................................. 33 起升機(jī)構(gòu)的計算 ...................................................... 34 總 結(jié) ....................................................41 謝 辭 ....................................................42 參考文獻(xiàn) ..................................................43 1 II 摘 要 塔機(jī)在我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，發(fā)揮著越來越重要的作用。 以三維造型軟件 Solid Works 為基礎(chǔ)完成 QTZ80 型塔式起重機(jī)起重臂的 三維零件圖的繪制并完成起重臂的裝配， 運(yùn)用 ANSYS 軟件對 QTZ80 型塔式起重機(jī)起重臂進(jìn)行了有限元分析 ,獲得起重臂結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，確定起重臂作業(yè)時的危險點(diǎn)， 對塔身的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行了驗算， 從而判斷該設(shè)計的性能是否滿足設(shè)計要求，最后又用 ANSYS 軟件對 QTZ80 塔機(jī)整體進(jìn)行了模態(tài)分析，得到整個塔機(jī)的動力特性。 the rising anization。影響工期的完成，嚴(yán)重的造成人身安全。所發(fā)生的事故多是在焊接過程中的咬邊、焊瘤、夾渣、氣孔、未焊透和裂紋等缺陷造成的。 安裝拆卸人員無塔機(jī)安裝拆卸資質(zhì)，操作人員無起重機(jī)操作資格 [9]。 由于塔機(jī)在啟動、制動和進(jìn)行耦合運(yùn)動時，機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)將承受強(qiáng)烈的沖擊振動，所以就需要準(zhǔn)確描述和精確計算塔機(jī)結(jié)構(gòu)體系 在外激勵下的動態(tài)過程，從而為塔機(jī)的設(shè)計、生產(chǎn)提供理 論上的和實踐上的指導(dǎo)，這對于塔 機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和安全性都具有非常重要的意義。從 塔式 起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 和性能 看，總的趨勢是向 大噸位產(chǎn)品 方 向發(fā)展， 這是因為 大噸位塔式 起重機(jī) 在起重 大型貨物 時 有它自己的優(yōu)勢， 特別是在現(xiàn)代城市建設(shè)和橋梁建設(shè)中大噸位起重機(jī)起著不可替代的作用；塔式 起重機(jī)今后的發(fā)展的另一趨勢 是 設(shè)計計算原理的研究和改革。隨著生產(chǎn) 和計算機(jī)技術(shù) 的發(fā)展，試驗研究工作的開展， 人們利用計算機(jī)來計算塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和進(jìn)行動力特性分析得到了越來越廣泛的應(yīng)用 。 課題關(guān)鍵問題及難點(diǎn) 塔機(jī)作為建筑工地上的主要機(jī)械，在施工中起著關(guān)鍵作用。對起升機(jī)構(gòu)的改進(jìn)難點(diǎn)在于如何保證整個起升機(jī)構(gòu)的零部件能夠保持在均等的使用壽命，從而保證塔機(jī)的整體的使用壽命得到保證，減少事故的發(fā)生。隨著有限元法理論的日益完善和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的工程技術(shù)人員開始采用有限元法對塔機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，有限元法成為目前塔機(jī)結(jié)構(gòu)分析中最有效的數(shù)值方法。 本文的研究內(nèi)容 塔式起重機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，對試驗技術(shù)不斷提出新的要求從而推動了試驗技術(shù)的發(fā)展，而試驗技術(shù)的發(fā)展又反過來推動著起重運(yùn)輸機(jī)械的技術(shù)進(jìn)步。由于起重 臂臂尖撓度是塔機(jī)整機(jī)變形的綜合結(jié)果而塔機(jī)各部分結(jié)構(gòu)形狀和連接形式很復(fù)雜所受載荷也很復(fù)雜不可能進(jìn)行手工分析和計算。 因而本文主要針對 以下幾個方面進(jìn)行分析 。 位置1 位置3 位置4 位置5 位置6位置2 圖 11 平衡臂各個危險截面示意 本次利用 ANSYS 軟件為基礎(chǔ)建立了塔機(jī)整機(jī)有限元模型對該塔式起重機(jī)起重臂臂強(qiáng)度剛度進(jìn)行有限元分析，獲得起重臂結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，確定起重臂作業(yè)時的危險點(diǎn)。 2 起重臂方案設(shè)計 結(jié)構(gòu)形式設(shè)計 （ 1）小車變幅水平臂架 ○ 1特點(diǎn)： 應(yīng)用廣泛，吊載可借助變幅小車沿臂架全長進(jìn)行水平位移，并能平移準(zhǔn)確的進(jìn)行安裝就位。 （ 3）伸縮式小車變幅臂架 能夠避開運(yùn)行中的障礙物。目前，橢圓形起重臂的技術(shù)其優(yōu)勢很明顯，由于不需采用加勁筋，因而每節(jié)臂截面的變化很小，有利于減輕起重臂的重量，提高起重機(jī)的起重能力。在回轉(zhuǎn)平面內(nèi)的桁架可看作懸臂梁，承受橫向載荷。采用正三角形 （圖 22）小車可以卡在 A B邊上設(shè)計結(jié)構(gòu)比較簡單且安全可靠。倒三角結(jié)構(gòu)上弦桿通常是圓鋼管，下弦桿位工字鋼兼作起重小車的運(yùn)行軌道。 臂架拉桿的構(gòu)造 俯仰變幅臂架一般使用鋼絲繩拉索，而小車變幅臂架既可以使用鋼絲繩拉索，也可以使用鋼拉桿。 （ 1）柔性拉桿（或稱鋼絲繩拉桿） 使用時間較長后，鋼絲繩會產(chǎn)生自 身變形，導(dǎo)致起重臂向下傾斜，所以需經(jīng)常檢驗、更換，提高了生產(chǎn)成本。 3 起重臂三維建模 起重臂標(biāo)準(zhǔn)節(jié)建模 進(jìn)入如圖 31所示的 SolidWorks 建模頁面 ,選擇一個繪圖平面進(jìn)行臂節(jié)建模 圖 31 SolidWorks 繪圖界面 如下圖所示分別繪出第一節(jié)到第四節(jié)起重臂進(jìn)而繪出剩余的幾節(jié)并裝配成 起重臂裝配圖 圖 32 第一節(jié)起重臂 圖 33 第二節(jié)起重臂 圖 34 第三節(jié)起重臂 圖 35 第四節(jié)起重臂 圖 36 起重臂裝配圖 4 起重臂有限元（ ANSYS）分析 ANSYS 的基本使用方法 有限元分析是對物理現(xiàn)象（幾何及載荷工況）的模擬，是真實情況的數(shù)值近似。查看結(jié)果：（ 1）查看 分析結(jié)果。 根據(jù)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，塔機(jī)必須工作在材料彈性范圍內(nèi)，且對一般的中小型塔機(jī)的分析不必考慮非線性因素，只考慮線性分析。 BEAM188單元支持截面定義功能，使用者可使用截面定義命令（ SECTYPE、SECDATA）方便的定義截面形狀，并可在圖形用戶界面下繪制已定義的假面圖形 (SECPLOT)，以檢查截面定義的正確性。 泊松比 PRXY： 0. 3； 密度 DENS： 6 /e kg m ； 創(chuàng)建模型 第一步，確定主梁各個節(jié)點(diǎn)的空間位置，然后在有限元中創(chuàng)立關(guān)鍵點(diǎn)，具體做法如下 GUI:Main MenuPreprocessormodelingCreateKeypoints 創(chuàng)建完后的起重臂的關(guān)鍵點(diǎn) ,創(chuàng)建完點(diǎn)后，主梁由幾種不同的材料焊接而成，連接關(guān)鍵點(diǎn)前先設(shè)置材料的截面形式，步驟如下： GUI:Main MenuPreprocessorSectionsBeamCommon Sections 定 義材料的截面，□鋼型號分別為： □ 109 109 □ 97 97 □ 87 87 8 ◎鋼型號分別為： ◎ 60 50 45 36 3 鋼型號為： 50 50 5 ● 鋼型號為： φ 60 然后用線 將各點(diǎn)按照主梁各桿件的連接方法依次按照其截面形式連接（圖 45） GUI:Main MenuPreprocessormodelinglines 然后要對模型進(jìn)行網(wǎng)格的劃分。 20 . 4 5 6 . 8 3 1 1 . 1 0 . 4 9 0 . 4 5 6 . 8 3 1 1 . 1 3 7 . 2 5 8Am? ? ? ? ? ? ? ? 作用在塔機(jī)上的風(fēng)載荷為： 1 1. 9 25 0 37 .2 58 17 69 7. 55wFN? ? ? ? 起吊物品的風(fēng)載荷為： 2 3 % 3 % 8 0 0 0 0 2 4 0 0wQF F N? ? ? ? ? 作用在塔機(jī)上的風(fēng)載荷為： 12 1 7 6 9 7 . 5 5 2 4 0 0 2 0 0 9 7 . 5 5w W wF F F N? ? ? ? ? 2．施加額定起重重量 分別施加各個截面處的額定起重重量 吊臂各部分強(qiáng)度剛度驗算 吊臂根部截面變形、應(yīng)力 1XYZ JUN 16 20xx21:59:43DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.0087 圖 44 吊臂根部截面變形 1MNMXXYZ +08+08+08+08+08+08+07.381E+07.134E+08.230E+08JUN 16 20xx22:00:38ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.0087SMN =+08SMX =.230E+08 圖 45 吊臂根部截面應(yīng)力 風(fēng)載荷作用下的變形、應(yīng)力 1XYZ JUN 22 20xx15:32:47DISPLACEMENTSUB =1TIME=1DMX =.604135 圖 46 風(fēng)載荷作用下的變形 1MNMXXYZ +08+08+08+08+08.104E+08.311E+08.518E+08.725E+08.933E+08JUN 22 20xx15:33:09ELEMENT SOLUTIONSUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.604135SMN =+08SMX =.933E+08 圖 47 風(fēng)載荷作用下的應(yīng)力 吊臂根部到第一個吊點(diǎn)之間的跨中截面 1XYZ JUN 22 20xx15:42:38DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.018671 圖 48 吊臂根部到第一個吊點(diǎn)之間的跨中截面變形 1MNMXXYZ +09+08+08+08+08+08+07.130E+08.297E+08.465E+08JUN 22 20xx15:43:21ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SMIS31 (NOAVG)DMX =.018671SMN =+09SMX =.465E+08 圖 49 吊臂根部到第一個吊點(diǎn)之間的跨中截面應(yīng)力 第一個吊點(diǎn)截面 1XYZ JUN 16 20xx22:02:32DISPLACEMENTSTEP=1SUB =1TIME=1DMX =.020196 圖 410 第一個吊點(diǎn)截面變形