【正文】 =+（） = 起重臂工況的分析與計算 起重機在運行時會出現(xiàn)各種運行情況，每一種運行情況我們稱之為一種工況。起升高度小于50m時，起升鋼絲繩的質(zhì)量可以不計。 Fg—考慮起升沖擊系數(shù)=+(1)=；b. 起升載荷：是指起升質(zhì)量的重力。在吊車設(shè)計計算的初始階段，自重載荷尚屬未知，必須預(yù)先估出。由此可查知：a. 自重載荷：是指吊車金屬結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、動力或電氣設(shè)備，以及裝在吊車上的料倉、連續(xù)輸送機及相應(yīng)的物料等質(zhì)量的重力。強度和穩(wěn)定性要求是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在載荷作用下產(chǎn)生的內(nèi)力不應(yīng)超過許用的承載能力（指強度、疲勞強度和穩(wěn)定性方面的許用承載能力）；剛度要求是指結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生的變形量不應(yīng)超過許用的變形值，以及結(jié)構(gòu)的自振周期不應(yīng)超過許用的振動周期[6]。 技術(shù)性能參數(shù)及主要材料（1）起升高度: 20m（注：現(xiàn)使用高度）（2）工作幅度: 50m （3）起升快速度: （4）起升中速度: （5）最低穩(wěn)定下降速度: 7m/min a=2時 7m/min a=4時（6）回轉(zhuǎn)機構(gòu)功率: （7）變幅機構(gòu)功率:（8）起重臂：L=50m （9）端點提重：Q=1t（10）預(yù)選材料：Q235（11）Q235許用應(yīng)力范圍：[σ]=130~180Mpa（12）空載回轉(zhuǎn)速度: r/min（13）回轉(zhuǎn)機構(gòu)制動時間： t=4s （→0r/min）（14）根據(jù)《塔式起重機設(shè)計規(guī)范GB/T1375292》預(yù)估計起重：G臂=4468kg，小車重：G車=153kg，鋼絲繩：G鋼=26kg， 吊鉤重：G鉤=128kg材料選擇根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的初步計算結(jié)果選用。因此應(yīng)在保證臂架的強度、剛度和整體穩(wěn)定性的條件下盡量減輕起重臂的重量。根據(jù)分析結(jié)果，重新選擇出合適的尺寸與材料。而此次設(shè)計，先根據(jù)經(jīng)驗計算并選擇部件的尺寸與材料。對于起重臂的設(shè)計,傳統(tǒng)的設(shè)計方法主要是根據(jù)經(jīng)驗選擇各個臂節(jié)的結(jié)構(gòu)尺寸和部件材料,然后對其力學(xué)性能進行校驗。由于這一特殊的結(jié)構(gòu)形式才使平頭塔機與帶塔頭的塔機有了質(zhì)的區(qū)別,這也決定了起重臂成為了平頭塔機的特征組件。第三章 平頭塔機5010起重臂載荷的分析與計算起重臂是平頭塔機的主要特征組件。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動態(tài)性能分析。壓電分析壓電效應(yīng)分析是一種結(jié)構(gòu)－電場耦合分析，給壓電材料加電壓會產(chǎn)生位移，反之使壓電材料振動則產(chǎn)生電壓，一個典型的壓電分析的應(yīng)用是壓力換能器。聲場分析ANSYS把聲學(xué)歸為流體，程序的聲學(xué)功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。流體動力學(xué)分析ANSYS流體單元能進行流體動力學(xué)分析，分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。電磁場分析主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運動效應(yīng)、電路和能量損失等。熱傳遞的三種類型均可進行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。當(dāng)運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運動特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。動力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析研究結(jié)構(gòu)在動載荷作用的響應(yīng)（如位移、應(yīng)力、加速度等得時間歷程），以確定結(jié)構(gòu)的承載能力的動力特性等。結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進行線性分析，而且也可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。 ANSYS提供的分析類型ANSYS軟件提供的分析類型如下：結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。ANSYS 有限元分析過程包括三個主要步驟[13]：前處理、加載并求解、后處理。它擁有豐富和完善的單元庫，材料模庫和求解器，保證了它能夠高效的求解各類結(jié)構(gòu)的靜力、動力、振動、線性和非線性問題，穩(wěn)定和瞬態(tài)熱分析及熱－結(jié)構(gòu)耦合問題，靜態(tài)和時變電磁場問題，壓縮和不可壓縮的流體力學(xué)問題，以及多場耦和問題；它的友好的圖形用戶界面和程序結(jié)構(gòu)使用易學(xué)易會；它的完全交互式的前后處理和圖形軟件，大大減輕了用戶創(chuàng)建工程模型，生成有限元模型以及分析和評價計算機結(jié)果的工作量；它的統(tǒng)一和集中式的數(shù)據(jù)庫，保證了系統(tǒng)各個模塊之間的可靠和靈活的集成，它的DDA模塊實現(xiàn)了它與多個CAD軟件產(chǎn)品的有效連接；ANSYS系統(tǒng)的各種產(chǎn)品和適應(yīng)于各種計算機平臺的版本，為用戶提供了各種可能的選 擇。有限元分析過程也可以表述為如下框圖如圖圖 21 有限元分析基本過程 ANSYS ANSYS簡介在眾多可用的通用和專業(yè)有限元軟件中，ANSYS是最為通用有效的商業(yè)有限元軟件之一，它是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場和聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟件。 有限單元法的主要思想[8],是對連續(xù)體的求解域(物體)進行單元剖分和分片近似，通過邊緣節(jié)點相互連接成為一個整體，然后用每一單元內(nèi)所假設(shè)的近似場函數(shù)(如位移場或應(yīng)力場等)來分表示全求解域內(nèi)的未知場變量，利用相鄰單元公共結(jié)點場函數(shù)值相同的條件，將原來待求場函數(shù)的無窮自由度問題，轉(zhuǎn)化為求解場函數(shù)節(jié)點值的有限自由度問題，最后采用與原問題等效的變分原理或加權(quán)余量法，建立求解場函數(shù)節(jié)點值的代數(shù)方程組或常微分方程組，并采用各種數(shù)值方法求解，從而得到問題的解。具體內(nèi)容為：1） 起重臂建模2） 工況計算（不同工況下加載荷計算）3） 起重臂強度計算4） 完成計算報告第二章 有限元法與ANSYS軟件介紹 有限元分析 有限單元法(Finite Element Method, FEM)是一種求解數(shù)理方程的數(shù)值計算方法， 是物理理論、計算數(shù)學(xué)和計算機軟件有機結(jié)合在一起的一種數(shù)值分析技術(shù)，也是解決 工程實際問題的一種有力的數(shù)值計算工具[7]。以平頭塔機5010起重臂作為研究對象，利用ANSYS有限元軟件對其鋼結(jié)構(gòu)進行有限元強度分析。平頭塔機在工作過程中絕大部分的載荷來自自重和吊重的作用，還包括慣性載荷、風(fēng)載荷等。和國外相比我國起步較晚，無論是設(shè)計理論和應(yīng)用水平都落后于國外。特別是近兩年，國內(nèi)生產(chǎn)平頭塔機的陣營迅速擴大，用戶也在逐漸增多，但是和帶塔頭的普通塔機相比，差距巨大。又因塔機整機在復(fù)雜工況下仍然常常發(fā)生事故，對平頭塔機進行整機分析將是研究領(lǐng)域的一種趨勢。德國Bauma博覽會可以說是國外建機市場的晴雨表，如在Bauma98博覽會上就有幾家制造商展出平頭塔機實物，如Linden Comansa,BKT公司等。從目前的發(fā)展趨勢來看,近多年來，平頭塔機在國外表現(xiàn)出了強勁的發(fā)展勢頭，用戶的認可度日益提高，市場占有率逐年提升[2]。ECB回轉(zhuǎn)以下的部分與傳統(tǒng)的ECH塔機完全通用，但回轉(zhuǎn)以上采用平頭塔機的結(jié)構(gòu)形式。他們也看到了平頭塔機的潛在市場，并于1996年開始提供平頭塔機。 ③利勃海爾公司 作為世界兩大塔機巨頭之一的德國利勃海爾公司一直與法國波坦公司并駕齊驅(qū)，主導(dǎo)著世界塔機發(fā)展的潮流。在1998年9月收購了BKT公司，BKT的平頭塔機填補了波坦公司在塔機系列上的空白，使波坦公司有了新的賣點。B KT在平頭塔機上突飛猛進的發(fā)展使該公司在同行中的名聲大振，市場占有率逐漸提高，從1995年到1997年兩年間在馬來西亞地區(qū)就銷售出56臺平頭塔機，這一動向引起了世界塔機巨頭波坦公司的注意。 ②波坦((BKT)公司 德國B KT公司也是較早推出平頭塔機的制造商。西班牙Comansa公司在買下Linden8000模數(shù)系列技術(shù)的基礎(chǔ)上對平頭塔機進行了全面的研究、改進，使其在性能、規(guī)格、型號和系列等方面都有了很大的發(fā)展、完善和提高，從此使LindenComansa的名字享譽海外。下面從幾個主要塔機制造公司的情況就可以看出平頭塔機的發(fā)展?fàn)顩r及態(tài)勢。 隨著平頭塔機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，其獨特的優(yōu)點被越來越多的用戶所認可，于是一些制造廠家紛紛涉足平頭塔機的研制，以至于波坦和利勃海爾等大公司也以各種方式推出平頭塔機，由此極大地推動了平頭塔機的發(fā)展。中國己經(jīng)加入WTO，市場將逐漸向全球開放，市場競爭的全球化必將促使國內(nèi)塔機生產(chǎn)廠跟上國外發(fā)達國家的前進步伐，平頭塔機在國內(nèi)大發(fā)展的局面遲早要到來。 2007年8月，中聯(lián)重科TP350/20 7032平頭塔式起重機安裝調(diào)試成功，說明我國塔機制造業(yè)正在逐漸重視平頭塔機的發(fā)展，努力從技術(shù)上對平頭塔機進行突破。在1999年推出了具有當(dāng)代國際水平的新型平頭塔機，當(dāng)年生產(chǎn)出870/27(，最大起重量lOt或12t)和854/16(，最大起重量8t)兩種規(guī)格。 首先是臺商獨資企業(yè)南京中升公司于1994年從國外引入了平頭塔機技術(shù)，生產(chǎn)ZSC系列平頭塔機，該系列現(xiàn)有五種規(guī)格，其結(jié)構(gòu)特征是起重臂截面呈倒三角形。絕大多數(shù)用戶還都沒有這一概念，即使知道也對其技術(shù)性能、安全