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龍門吊百科

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32T-22.5M-9M-A5龍門吊結(jié)構(gòu)件有限元計(jì)算

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  MG100/10t龍門吊的結(jié)構(gòu)計(jì)算相對較復(fù)雜,用傳統(tǒng)的經(jīng)典公式計(jì)算工作量較大,而且容易出現(xiàn)差錯;采用有限元軟件計(jì)算,能使結(jié)構(gòu)的計(jì)算科學(xué)可靠,當(dāng)然,邊界的處理還有待總結(jié)經(jīng)驗(yàn),對大噸位的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有較大的偏差,但*少可以對傳統(tǒng)的經(jīng)典公式計(jì)算有一個側(cè)面的驗(yàn)證。以下是用有限元對某用戶正在使用的32t-22.5m-9m-A5小龍門吊和100t-28m-16m-A6低凈空起重機(jī)的結(jié)構(gòu)件計(jì)算介紹。

  32t-22.5m-9m-A5小龍門吊結(jié)構(gòu)件有限元計(jì)算

  一、計(jì)算參數(shù)

  起升起重量:  Q=32000N

  起重機(jī)跨度:  S=22500mm

  起升速度:  V=0.32~3.2m/min

  工作級別:  A5

  起升高度:  H=9m

  大車運(yùn)行速度:  V=3~30m/min

  小車運(yùn)行速度:  V=2~20m/min

  二、主梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

  (1)模型概述(采用單主梁建模)

  主梁結(jié)構(gòu)模型采用殼單元shell63單元進(jìn)行計(jì)算(圖5-4),對于結(jié)構(gòu)中的一些小的加強(qiáng)板忽略不計(jì),軌道采用beam188單元進(jìn)行建模,由于縱筋在慣性矩所占比例極小,可忽略不計(jì)。

  主梁結(jié)構(gòu)模型坐標(biāo)系:以主梁長度方向x正方向,以主梁寬度方向?yàn)閥方向,z方向根據(jù)右手定則確定。

  (2)約束

  由于主梁兩端與端梁連接,可以發(fā)生轉(zhuǎn)動,所以對主梁兩端的下蓋板約束UX,UY,UZ三個方向自由度。

  (3)計(jì)算工況

  工況1:主梁自重下?lián)?/p>

  工況2:小車位于跨中,大、小車起制動

  (4)載荷計(jì)算(表5-6)

 ?、儆捎诮Y(jié)構(gòu)部分細(xì)節(jié)忽略,對結(jié)構(gòu)重力加速度進(jìn)行補(bǔ)償,g=11.5m/s2。

 ?、谛≤囎饔迷谥髁荷系妮唹海褐鲃虞啠琍z=10t,被動輪,Pb=9t。

  ③大車制動力,以慣性載荷計(jì)入,根據(jù)計(jì)算得,a=0.9m/s2。

 ?、苄≤囍苿恿?,計(jì)算得Fz=4.5t,分別施加于兩輪處,每處為2.25t。

  ⑤主梁側(cè)走臺及電氣設(shè)備重量2t,以均布載荷計(jì)入主梁一側(cè)。
表5-6載荷匯總表

表5-6載荷匯總表

表5-7計(jì)算結(jié)果匯總表

表5-7計(jì)算結(jié)果匯總表

  由表5-7可知,主梁應(yīng)力小于許用值,滿足要求。工況2豎直靜撓度為f=32.316-5.129=27.187mm。

  f=L/827

  三、端梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

  (1)模型概述(圖5-9)

  梁端結(jié)構(gòu)模型采用shell63單元進(jìn)行計(jì)算(圖5-9),計(jì)算時只對一根端梁計(jì)算,為防止應(yīng)力集中,對模型進(jìn)行合理簡化,對軸孔處板加厚。

  梁端結(jié)構(gòu)模型坐標(biāo)系:以端梁長度方向?yàn)閤方向,寬度方向?yàn)閥方向,z方向根據(jù)右手定則確定。

  (2)約束

  釋放沿著z軸轉(zhuǎn)動的自由度,約束其余5個方向的自由度。

  (3)計(jì)算工況

  工況1:主梁作用于端梁上蓋板的力為10.85t,按面壓力施加在端梁上。

  (4)載荷計(jì)算

  主梁作用于端梁上蓋板的力為10.85t,按面壓力施加在端梁上。

  (5)應(yīng)力以及變形云圖

  (6)計(jì)算結(jié)果匯總(表5-8)
表5-8計(jì)算結(jié)果匯總表

表5-8計(jì)算結(jié)果匯總表

  由表5-8可知,許用應(yīng)力及變形滿足要求。

  四、小車橫梁

  (1)模型概述(圖5-12)

  小車橫梁模型在Solidworks中進(jìn)行建模,導(dǎo)入Workbench進(jìn)行計(jì)算。

  小車橫梁模型坐標(biāo)系;橫梁寬度方向?yàn)閤方向,高度方向?yàn)閥方向,z方向由右手定則確定

  (2)約束

  對橫梁兩端的下法蘭面施加UX,UY,UZ三個方向的Fixed Support約束。

  (3)載荷計(jì)算

  ①載荷限制器軸處按施加5tBearing Load力計(jì)算。

  ②滑輪軸處按施加12tBearing Load力計(jì)算。

  (4)應(yīng)力及變形云圖(圖5-13、圖5-14)

  圖5-13中兩端法蘭面處出現(xiàn)應(yīng)力集中,而跨中*大應(yīng)力為58MPa。

  (5)計(jì)算結(jié)果(表5-9)
表5-9計(jì)算結(jié)果匯總表

表5-9計(jì)算結(jié)果匯總表

  下?lián)现礷=0.95mm=L/2316

  五、小車端梁

  (1)模型概述(圖5-15)

  小車端梁模型采用shell63單元進(jìn)行建模。

  小車端梁模型坐標(biāo)系:沿橫梁寬度為x方向,沿橫梁高度為y方向,z方向由右手定則確定。

  (2)約束

  將各個輪軸處施加全約束。

  (3)計(jì)算載荷

  ①軸承座處承受5tBearing Load力。

  ②擋板位置處的上蓋板承受15tForce力。

  (4)應(yīng)力及位移云圖(圖5-16和圖5-17)

  支反力結(jié)果:

  NODE  FY

  593  51201.

  960  50209.

  1098  51050.

  1108  50049.

  TOTAL VALUES

  VALUE  0.20251E+06

  四個支點(diǎn)輪壓均為5t左右,基本相等。

  (5)結(jié)果匯總

  應(yīng)力與位移均滿足要求。

  六、小車架計(jì)算

  (1)模型概述(圖5-18)

  小車架模型在Solidworks中進(jìn)行三維建模,對于一些不重要的結(jié)構(gòu)不進(jìn)行建模。

  小車架模型坐標(biāo)系:垂直小車運(yùn)行方向?yàn)閤方向,小車高度方向?yàn)閥方向,z方向由右手定則確定。

  (2)約束

  采用Cylindrical Support,一側(cè)輪軸全約束,另一側(cè)釋放垂直軌道方向自由度。

  (3)載荷計(jì)算

 ?、佥S承處承受5tBearing Load力。

 ?、谏w板承受15tForce力。

  (4)應(yīng)力及位移云圖(圖5-19和圖5-20)

  (5)結(jié)果匯總

  應(yīng)力及位移均滿足要求。

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