5t-22.5m雙梁橋式起重機的有限元分析

胡勇

（云南省印刷物資公司,云南 昆明 650032）

5t-22.5m雙梁橋式起重機是橫架在車間、倉庫以及料場相關(guān)結(jié)構(gòu)之中，對物體開展吊裝工作，是現(xiàn)階段使用范圍較為廣泛的起重設備。由于特殊的受力結(jié)構(gòu)，它的力學特性與傳統(tǒng)吊裝設備有所不同。如果采取傳統(tǒng)的力學分析方法，很難對5t-22.5m雙梁橋式起重機中各截面的應力大小與方向進行評估，同時繁瑣的計算與分析模式難以真正做到受力分析的準確性。為了確保其始終處于良好的運行狀態(tài)，實現(xiàn)受力數(shù)據(jù)的高效分析，文章以ANSYS軟件為起點，在全面分析5t-22.5m雙梁橋式起重機整體布局與技術(shù)參數(shù)的基礎上，以科學性與實用性的原則作為分析框架，對5t-22.5m雙梁橋式起重機各環(huán)節(jié)進行全面分析。

1 5t-22.5m雙梁橋式起重機布局與技術(shù)參數(shù)分析

5t-22.5m雙梁橋式起重機整體布局與技術(shù)參數(shù)的明確，在一定程度上為工作人員明確力學結(jié)構(gòu)與布局，逐步明晰有限元分析的重點與難點，為開展有限元分析工作提供了必要的引導。

5t-22.5m雙梁橋式起重機由主梁、端梁、小車、走臺欄等幾大部分組成，這種結(jié)構(gòu)在很大程度上滿足了目前起重吊裝工作的基本要求，降低了大宗貨物的運輸難度。同時由于5t-22.5m雙梁橋式起重機結(jié)構(gòu)相對簡單，便于進行現(xiàn)場安裝，具有較強的實用性。5t-22.5m雙梁橋式起重機在運行前，為了確保運行的流暢性，需要技術(shù)人員對載荷進行計算，通常情況下，可以將載荷劃分為3類：常規(guī)載荷、偶然載荷、特殊載荷，具體來看5t-22.5m雙梁橋式起重機的常規(guī)載荷主要是重力、驅(qū)動與制動設備以及結(jié)構(gòu)位移變形引發(fā)的載荷，偶然載荷則主要是由于5t-22.5m雙梁橋式起重機在風、雪以及溫度變化情況下導致的設備運行偏斜，這種載荷一般在強度計算過程中，才進行考慮。特殊載荷是在非運行狀態(tài)下出現(xiàn)的風載荷以及碰撞載荷等。通過對5t-22.5m雙梁橋式起重機主要結(jié)構(gòu)以及載荷類別的分析，為有限元分析工作的開展創(chuàng)造了極為便利的條件，分析人員可以從整體結(jié)構(gòu)以及載荷層面出發(fā)，構(gòu)建起有限元分析模型，全面分析梳理5t-22.5m雙梁橋式起重機的整個載荷。

2 5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元分析所遵循的原則

（1）有限元分析在5t-22.5m雙梁橋式起重機中的應用必須要遵循科學性的原則。只有從科學的角度出發(fā)，對5t-22.5m雙梁橋式起重機的相關(guān)內(nèi)容、有限元分析的定位以及具體職能，進行細致而全面的考量，才能夠最大限度地保證有限元分析來滿足5t-22.5m雙梁橋式起重機的客觀要求，才能夠以現(xiàn)有的技術(shù)條件與操作方式為基礎，確保有限元分析在5t-22.5m雙梁橋式起重機中實現(xiàn)科學高效。

（2）有限元分析在5t-22.5m雙梁橋式起重機中的應用，必須要遵循實用性的原則。由于5t-22.5m雙梁橋式起重機涉及領(lǐng)域較多，工作類型內(nèi)容多樣，信息數(shù)據(jù)繁多，為了適應這一現(xiàn)實狀況，確保有限元分析在5t-22.5m雙梁橋式起重機操作中的有效應用，就要盡可能的增加有限元分析維護應用方案的兼容性，減少復雜冗余環(huán)節(jié)對5t-22.5m雙梁橋式起重機中有限元分析維護活動的不利影響。因此有限元分析以及相關(guān)技術(shù)應用流程必須進行簡化處理，降低操作的難度，提升有限元分析應用方案的實用性能，使得在較短時間內(nèi)，進行有效化操作，保證5t-22.5m雙梁橋式起重機的順利開展，提升現(xiàn)階段5t-22.5m雙梁橋式起重機的質(zhì)量與水平。

3 5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元分析模型的構(gòu)建

有限元分析模式在5t-22.5m雙梁橋式起重機構(gòu)建，需要分析人員在厘清其整體結(jié)構(gòu)與載荷的情況下，以科學性與實用性的原則為引導，從多個維度出發(fā)，逐步形成一個全面、完整的有限元分析模型，為開展后續(xù)的優(yōu)化工作創(chuàng)造條件。

（1）有限元分析建模。在有限元建模的過程中，需要使用三維模型，通過三維建模這種操作，能夠?qū)τ绊懾撦d評估結(jié)果的倒角與倒圓角等因素進行清除，最大程度地保證了計算與分析結(jié)果的有效性。主梁翼緣板以及腹板中加強筋結(jié)構(gòu)的主要作用在于提升5t-22.5m雙梁橋式起重機整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并且加強筋對于主梁的靜態(tài)剛度以及靜態(tài)強度的影響較小，基于這種實際情況，在有限元分析模型構(gòu)建的過程中，可以對加強筋進行選擇性忽略，以此提升5t-22.5m雙梁橋式起重機建模工作的便捷性。從實際情況來看，5t-22.5m雙梁橋式起重機主梁上的小車軌道對靜態(tài)剛度以及靜態(tài)強度的影響較大，在構(gòu)建有限元分析模式的過程中，工作人員要在科學性原則的指導下，對小車軌道以及小車進行客觀分析，確保整個分析過程中的完全性。同時構(gòu)建有限元分析模式的過程中，要取消端梁上驅(qū)動結(jié)構(gòu)中不影響主梁以及端梁強度的分析活動，借助于端梁結(jié)構(gòu)單元中的beam4組成載荷傘模擬驅(qū)動輪銷軸，使得有限元分析活動貼合5t-22.5m雙梁橋式起重機運行工作的實際要求，為后續(xù)起重機調(diào)整工作的開展創(chuàng)造便利條件。

（2）有限元建模操作。5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元建模操作，需要使用SoildWorks軟件建立起雙梁橋式起重機三維實體模型，三維實體模型構(gòu)建完成之后，將三維模型以x_t的格式進行保存，將保存好的文件導入到Workbeanch之中，進行網(wǎng)格化切分處理，實現(xiàn)了對5t-22.5m雙梁橋式起重機三維模型的細化處理，最后，將有限元模型導入到ANSYS之中，并在分析過程中，將邊界條件進行設置與計算，推動有限元分析工作的有序開展。由于5t-22.5m雙梁橋式起重機在結(jié)構(gòu)上具有一定的對稱性，使其載荷分布也呈現(xiàn)出一定的對稱性特征，基于這種實際情況，為了提高5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元分析工作的效率，工作人員需要在實用性原則的指導下，對整個5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元體系中靜態(tài)強度以及靜態(tài)剛度去計算，采取一半對稱分析結(jié)構(gòu)，通過這種方式，大大避免了冗余環(huán)節(jié)對于有限元分析工作的影響，提升了有限元分析工作的效能，避免了分析周期過長給5t-22.5m雙梁橋式起重機運行帶來的不利影響。

（3）5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元單元類型的設置。為了確保5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元單元類型設置，采用Solidl86以及Solidl87作為框架進行單元模型的搭建，在此過程中，技術(shù)人員可以選用六面體作為主導來進行網(wǎng)格化處理，通過這種方式，實現(xiàn)對三維模型中邊界條件的確定，例如在端梁中間位置添加symmetry B.C結(jié)構(gòu)，對整個結(jié)構(gòu)進行客觀分析。使其充分滿足實際的分析要求。此外，為了便于進行計算與分析，還需要工作人員開展靜力學分析工作，在力學分析的過程中，技術(shù)人員要在厘清5t-22.5m雙梁橋式起重機的整體結(jié)構(gòu)與受力特性的基礎上，對整個框架進行全面梳理，使得工作人員對于5t-22.5m雙梁橋式起重機的受力情況有一個較為直觀、完整的認知，為后續(xù)優(yōu)化工作的開展創(chuàng)造了極為便利的條件。

5t-22.5m雙梁橋式起重機工作負擔較大，在運行過程中承受較大的載荷。為了有效控制載荷，避免載荷過大對整個起重機結(jié)構(gòu)的破壞，工作人員可以根據(jù)有限元分析的數(shù)據(jù)，對起重機整個運行狀態(tài)框架進行調(diào)節(jié)，使得5t-22.5m雙梁橋式起重機始終處于良性的運作狀態(tài)，在提升相關(guān)結(jié)構(gòu)強度以及抗應力能力的同時，最大程度地提升了5t-22.5m雙梁橋式起重機的運行效能，滿足經(jīng)濟發(fā)展過程中，對于運輸?shù)跹b工作的基本要求。

總之，5t-22.5m雙梁橋式起重機有限元分析的開展是一個系統(tǒng)化工作，為了確保有限元分析工作的有序進行，文章在全面分析5t-22.5m雙梁橋式起重機整體結(jié)構(gòu)與受力載荷的情況下，從科學性原則與實用性原則出發(fā)，對有限元分析模型的構(gòu)建活動進行明確，實現(xiàn)了對5t-22.5m雙梁橋式起重機受力結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

[1]厲樂樂.5t-22.5m雙梁橋式起重機的有限元分析[J].機械工程師，2014,（6）：172-174.

[2]崔磊，楊江偉.雙梁橋式起重機承載能力與疲勞強度分析[J].商品與質(zhì)量：消費研究，2015,（8）：170.

[3]曹旭陽，李震，湯秀麗，孫健.輕型橋式起重機主梁焊接縫疲勞壽命影響因素分析[J].起重運輸機械，2015,（2）：34-38.

[4]郭炳磊.通用型QD10-22.5橋式起重機橋架結(jié)構(gòu)的有限元分析[J].廣西大學，2016,（10）：19-20.

[5]李婷婷.橋式起重機橋架結(jié)構(gòu)靜動態(tài)分析及多目標優(yōu)化[J].中北大學，2016,（11）：190-111.