加勁肋對(duì)起重機(jī)主梁靜動(dòng)態(tài)特性影響探究

陳芝樹 徐勇

摘 要：研究分析橋式起重機(jī)主梁的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性表明不同類型的加勁肋會(huì)給橋式起重機(jī)主梁產(chǎn)生不同的影響。文章通過三維模型進(jìn)行主梁以及四種加勁肋的三維模型的裝配管理，通過軟件的仿真功能進(jìn)行靜態(tài)特性、模態(tài)以及諧響應(yīng)分析。獲得結(jié)果表明角型加勁肋主梁性能良好?？v向加勁肋對(duì)于主梁會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

關(guān)鍵詞：加勁肋;起重機(jī);主梁;靜動(dòng)態(tài)特性影響

0 引言

橋式起重機(jī)主要就是進(jìn)行物料搬運(yùn)的機(jī)械設(shè)備，在各個(gè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。起重機(jī)的箱梁結(jié)構(gòu)主要是通過上下翼緣板、主副板以及橫縱的加勁肋通過焊接共同構(gòu)成，是常用的結(jié)構(gòu)。分析箱梁結(jié)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行應(yīng)力分析，是起重機(jī)主梁的重要內(nèi)容?，F(xiàn)階段在進(jìn)行橋式起重機(jī)的主梁靜動(dòng)態(tài)研究中，對(duì)于細(xì)微結(jié)構(gòu)沒有進(jìn)行全面的分析，忽略了縱向加勁肋對(duì)起重機(jī)性能產(chǎn)生的影響。因此，文章主要對(duì)加勁肋對(duì)起重機(jī)主梁靜動(dòng)態(tài)特性影響進(jìn)行了重點(diǎn)的研究。

1 起重機(jī)加勁肋

加勁肋主要在支座或者集中荷載的位置上，其主要的職能就是保住構(gòu)件局部穩(wěn)定性，傳遞集中力設(shè)置的條狀的加強(qiáng)件，可以有效的增強(qiáng)梁的整體穩(wěn)定性，提高抗扭性能。

加勁肋主要就是在腹板兩側(cè)對(duì)其進(jìn)行成對(duì)的配置，也可以單側(cè)的配置。其可以承受靜力荷載以及間接承受動(dòng)力何在，根據(jù)規(guī)定要求進(jìn)行抗彎以及抗剪承載力的計(jì)算，但是直接承受動(dòng)力何在的吊車梁以及相關(guān)構(gòu)件并不綜合屈曲后強(qiáng)度的組合梁，根據(jù)規(guī)定合理的進(jìn)行加勁肋的配置。

加勁肋主要可以分為橫向、縱向以及短加勁肋幾種類型。同時(shí)，梁的支座位置以及上翼緣的區(qū)域中具有較大固定的集中荷載位置中，要合理的進(jìn)行支承加勁肋的設(shè)置。加勁肋適宜在腹板兩側(cè)的位置成對(duì)的進(jìn)行配置，也可根據(jù)實(shí)際狀況進(jìn)行單側(cè)的配置。

2 起重機(jī)動(dòng)靜態(tài)特征分析

在建立主梁金屬結(jié)構(gòu)的有限元模型之后，根據(jù)主梁的狀態(tài)對(duì)其進(jìn)行施加對(duì)應(yīng)的約束以及加載處理。綜合支腿的主梁支撐作用，在連接主梁以及支腿的地方，進(jìn)行金屬結(jié)構(gòu)有限元模型的位移約束。對(duì)應(yīng)的約束條件主要包括了：

在主梁左端中剛性支腿產(chǎn)生的位移全約束。柔性支腿對(duì)于主梁右端水平位移約束的距離為-5mm。在工作中主梁主要的職能就是承擔(dān)起重小車起吊貨物的垂向荷載承擔(dān)。同時(shí)，起重小車會(huì)根據(jù)主梁的軌道要求開展移動(dòng)作業(yè)。分析在工作荷載中主梁的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)特征，要對(duì)主梁跨中、左右懸臂端等相關(guān)位置的實(shí)際狀況進(jìn)行分別的計(jì)算分析。

在計(jì)算中要將額度起重與起重小車重量的相加，在乘以升應(yīng)力，則可以獲得垂向的荷載，然后在指定的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行加載。

起重小車主要位于主跨梁中，主梁的左端與剛性支腿位置產(chǎn)生最大應(yīng)力，數(shù)值最高為300MPa，符合材料應(yīng)力值要求。在其他區(qū)域中工作應(yīng)力在100MPa左右，多數(shù)區(qū)域中并沒有高于100MPa。在起重小車中主梁左懸臂端中，最大的應(yīng)力值為175MPa，符合要求。

3 加勁肋對(duì)起重機(jī)主梁靜動(dòng)態(tài)特性影響探究

分析加勁肋對(duì)起重機(jī)主梁靜動(dòng)態(tài)特性，通過模型進(jìn)行分析，了解縱向加勁肋的各項(xiàng)參數(shù)信息，可以有效的了解加勁肋對(duì)起重機(jī)主梁靜動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生的各種影響。

3.1 主梁分析模型構(gòu)建

確定起重機(jī)參數(shù)以及建模軟件。在SoildWorks中建立三維模型，利用ANSYSWork bench有限元軟件進(jìn)行處理。起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在處理中為了縮短計(jì)算應(yīng)用時(shí)間，適當(dāng)?shù)暮雎赃B接位置的螺紋孔結(jié)構(gòu)，保留倒角等結(jié)構(gòu)。建立矩型肋、角型肋、T型肋以及正球頭肋四種的三維模型，在主梁三維模型中對(duì)其進(jìn)行裝配處理。

3.2 縱向加勁肋

進(jìn)行橋式起重機(jī)的主梁設(shè)計(jì)中，要根據(jù)要求進(jìn)行局部穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)校核分析?？v向加勁肋會(huì)將起重機(jī)的箱型主梁劃分為相對(duì)較小的四方體結(jié)構(gòu)，充分的增強(qiáng)了起重機(jī)箱型結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。

橋式起重機(jī)的主梁在運(yùn)行中會(huì)受到兩個(gè)方面荷載作用的影響，其分別為垂直以及水平荷載。在起重機(jī)中主梁結(jié)構(gòu)受到的垂直荷載主要可以分為自重、司機(jī)室自重、小車車輪輪壓幾個(gè)方面。

在起重機(jī)啟動(dòng)以及制動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生水平的慣性荷載，其主要涉及到了水平均分布以及集中兩種類型的荷載。

3.3 結(jié)果分析

3.3.1 靜剛度分析

通過分析可以確定，橋式起重機(jī)在運(yùn)行中的危險(xiǎn)工況主要可以分為小車在運(yùn)行到主梁的四分之一處，小車運(yùn)行到主梁跨中的位置處。

文章重點(diǎn)對(duì)縱向加勁肋對(duì)主梁產(chǎn)生影響的分析，因此要分析小車運(yùn)行到主梁跨中位置的工況信息。通過軟件對(duì)四種加勁肋主梁承受的最大應(yīng)力、位移等因素進(jìn)行計(jì)算分析。

計(jì)算分析矩形肋、角型肋以及T型、正球頭肋的盈利以及變形量的計(jì)算分析，最大應(yīng)力與最大變形量統(tǒng)計(jì)表如表1。

通過分析表1則可以發(fā)現(xiàn)，角型肋主梁中的最大變形量要小于其他幾種類型的主梁。而T型肋的主梁承受的最大應(yīng)力則要低于其他幾種;但是與角型肋主梁中最大應(yīng)力差異額為0.2%;因此，可以確定角型肋靜態(tài)性能優(yōu)與其他幾種類型。

3.3.2 模態(tài)分析

橋式起重機(jī)主梁的頻率要不小于2Hz，通過對(duì)6階模態(tài)固有頻率結(jié)果進(jìn)行分析則可以確定，四種不同肋板的主梁可以滿足實(shí)際的要求，其中加勁肋類型并不會(huì)對(duì)主梁的固有頻率產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，固有頻率會(huì)保障不變。縱向加勁肋對(duì)于起重機(jī)主梁的自振頻率產(chǎn)生的影響則可以忽略。

因此，在進(jìn)行起重機(jī)主梁的模態(tài)分析處理是無需分析縱向加勁肋產(chǎn)生的影響，這樣可以有效的控制計(jì)算時(shí)間，提升效率。

3.3.3 諧響應(yīng)分析

諧響應(yīng)分析主要的目的就是確定線性結(jié)構(gòu)能否承受持續(xù)周期荷載的響應(yīng)，可以預(yù)測(cè)分析結(jié)構(gòu)的持續(xù)動(dòng)力學(xué)性能，分析其能否可以有效的降低共振、疲勞以及受迫振動(dòng)等因素造成的不良影響。

通過分析則可以確定振動(dòng)頻率產(chǎn)生的變形量峰值，進(jìn)而了解不同類型加勁肋主梁的動(dòng)力學(xué)性能。

同時(shí)，通過分析可以發(fā)現(xiàn)矩形肋與角型肋主梁的諧響應(yīng)曲線大致相同;而矩形肋與角型肋主梁的峰值則均為5Hz位置，矩形肋主梁中其最大的變形量參數(shù)為281.56mm，角型肋主梁捐贈(zèng)的最大變形量的參數(shù)則為316.14mm，正球頭肋主梁最大變形量參數(shù)則為280.49mm。

分析諧響應(yīng)則可以了解，正球頭肋主梁變形量要低于其他類型，其中正球頭肋與矩形肋主梁抗振能力則相對(duì)較高。

4 結(jié)束語(yǔ)

分析加勁肋起重機(jī)主梁靜力學(xué)性能則可以確定角型肋主梁的剛度性能、強(qiáng)度性能較高。分析諧響應(yīng)則可以確定正球頭肋骨的穩(wěn)定性較高;但是此種工藝高于其他幾種類型。通過綜合分析則可以確定角型肋的性能更好。進(jìn)行起重機(jī)主梁的靜態(tài)以及諧響應(yīng)分析，發(fā)現(xiàn)不同加勁肋主梁的結(jié)果具有一定的差距性;因此，要分析不同加勁肋對(duì)起重機(jī)主梁產(chǎn)生的影響。通過仿真的方式進(jìn)行分析可以確定加勁肋可以增強(qiáng)主梁的整體性能，推動(dòng)了起重機(jī)輕量化的研究分析。

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