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32T-22.5M-9M-A5龙门吊结构件有限元计算

来源:未知   发布时间:2021-03-26 10:12  点击量:

  MG100/10t龙门吊的结构计算相对较复杂,用传统的经典公式计算工作量较大,而且容易出现差错;采用有限元软件计算,能使结构的计算科学可靠,当然,边界的处理还有待总结经验,对大吨位的计算结果与实际有较大的偏差,但至少可以对传统的经典公式计算有一个侧面的验证。以下是用有限元对某用户正在使用的32t-22.5m-9m-A5小龙门吊和100t-28m-16m-A6低净空起重机的结构件计算介绍。

  32t-22.5m-9m-A5小龙门吊结构件有限元计算

  一、计算参数

  起升起重量:  Q=32000N

  起重机跨度:  S=22500mm

  起升速度:  V=0.32~3.2m/min

  工作级别:  A5

  起升高度:  H=9m

  大车运行速度:  V=3~30m/min

  小车运行速度:  V=2~20m/min

  二、主梁结构计算

  (1)模型概述(采用单主梁建模)

  主梁结构模型采用壳单元shell63单元进行计算(图5-4),对于结构中的一些小的加强板忽略不计,轨道采用beam188单元进行建模,由于纵筋在惯性矩所占比例极小,可忽略不计。
图5-4主梁有限元模型

图5-4主梁有限元模型

  主梁结构模型坐标系:以主梁长度方向x正方向,以主梁宽度方向为y方向,z方向根据右手定则确定。

  (2)约束

  由于主梁两端与端梁连接,可以发生转动,所以对主梁两端的下盖板约束UX,UY,UZ三个方向自由度。

  (3)计算工况

  工况1:主梁自重下挠

  工况2:小车位于跨中,大、小车起制动

  (4)载荷计算(表5-6)

  ①由于结构部分细节忽略,对结构重力加速度进行补偿,g=11.5m/s2。

  ②小车作用在主梁上的轮压:主动轮,Pz=10t,被动轮,Pb=9t。

  ③大车制动力,以惯性载荷计入,根据计算得,a=0.9m/s2。

  ④小车制动力,计算得Fz=4.5t,分别施加于两轮处,每处为2.25t。

  ⑤主梁侧走台及电气设备重量2t,以均布载荷计入主梁一侧。
表5-6载荷汇总表

表5-6载荷汇总表

  (5)应力及变形云图(图5-5~图5-8)
图5-5主梁在自重作用下的应力云图

图5-5主梁在自重作用下的应力云图

图5-6主梁在自重作用下的位移云图(竖直方向)
图5-6主梁在自重作用下的位移云图(竖直方向)

图5-7工况2主梁应力云图
图5-7工况2主梁应力云图

图5-8工况2主梁位移云图
图5-8工况2主梁位移云图

  (6)计算结果汇总(表5-7)
表5-7计算结果汇总表

表5-7计算结果汇总表

  由表5-7可知,主梁应力小于许用值,满足要求。工况2竖直静挠度为f=32.316-5.129=27.187mm。

  f=L/827

  三、端梁结构计算

  (1)模型概述(图5-9)

  梁端结构模型采用shell63单元进行计算(图5-9),计算时只对一根端梁计算,为防止应力集中,对模型进行合理简化,对轴孔处板加厚。

  梁端结构模型坐标系:以端梁长度方向为x方向,宽度方向为y方向,z方向根据右手定则确定。
图5-9端梁有限元模型

图5-9端梁有限元模型

  (2)约束

  释放沿着z轴转动的自由度,约束其余5个方向的自由度。

  (3)计算工况

  工况1:主梁作用于端梁上盖板的力为10.85t,按面压力施加在端梁上。

  (4)载荷计算

  主梁作用于端梁上盖板的力为10.85t,按面压力施加在端梁上。

  (5)应力以及变形云图(图5-10、图5-11)
图5-10端梁位移云图(竖直方向)

图5-10端梁位移云图(竖直方向)

图5-11端梁应力云图
图5-11端梁应力云图

  (6)计算结果汇总(表5-8)
表5-8计算结果汇总表

表5-8计算结果汇总表

  由表5-8可知,许用应力及变形满足要求。

  四、小车横梁

  (1)模型概述(图5-12)

  小车横梁模型在Solidworks中进行建模,导入Workbench进行计算。
图5-12小车横梁有限元模型

图5-12小车横梁有限元模型

  小车横梁模型坐标系;横梁宽度方向为x方向,高度方向为y方向,z方向由右手定则确定

  (2)约束

  对横梁两端的下法兰面施加UX,UY,UZ三个方向的Fixed Support约束。

  (3)载荷计算

  ①载荷限制器轴处按施加5tBearing Load力计算。

  ②滑轮轴处按施加12tBearing Load力计算。

  (4)应力及变形云图(图5-13、图5-14)

  图5-13中两端法兰面处出现应力集中,而跨中最大应力为58MPa。

  (5)计算结果(表5-9)
表5-9计算结果汇总表

表5-9计算结果汇总表

图5-13小车横梁应力云图
图5-13小车横梁应力云图

图5-14小车横梁位移云图
图5-14小车横梁位移云图

  下挠值f=0.95mm=L/2316

  五、小车端梁

  (1)模型概述(图5-15)

  小车端梁模型采用shell63单元进行建模。
图5-15小车端梁有限元模型

图5-15小车端梁有限元模型

  小车端梁模型坐标系:沿横梁宽度为x方向,沿横梁高度为y方向,z方向由右手定则确定。

  (2)约束

  将各个轮轴处施加全约束。

  (3)计算载荷

  ①轴承座处承受5tBearing Load力。

  ②挡板位置处的上盖板承受15tForce力。

  (4)应力及位移云图(图5-16和图5-17)

  支反力结果:

  NODE  FY

  593  51201.

  960  50209.

  1098  51050.

  1108  50049.

  TOTAL VALUES

  VALUE  0.20251E+06

  四个支点轮压均为5t左右,基本相等。
图5-16小车端梁位移云图

图5-16小车端梁位移云图

图5-17小车端梁应力云图
图5-17小车端梁应力云图

  (5)结果汇总

  应力与位移均满足要求。

  六、小车架计算

  (1)模型概述(图5-18)

  小车架模型在Solidworks中进行三维建模,对于一些不重要的结构不进行建模。
图5-18小车架有限元模型

图5-18小车架有限元模型

  小车架模型坐标系:垂直小车运行方向为x方向,小车高度方向为y方向,z方向由右手定则确定。

  (2)约束

  采用Cylindrical Support,一侧轮轴全约束,另一侧释放垂直轨道方向自由度。

  (3)载荷计算

  ①轴承处承受5tBearing Load力。

  ②盖板承受15tForce力。

  (4)应力及位移云图(图5-19和图5-20)

  (5)结果汇总

  应力及位移均满足要求。

  文章来源:http://www.hnzyaq.com/gsxw/547.html

  关键词:龙门吊   

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