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FZQ2580型动臂式塔机结构设计计算分析

作　者: 王班
导　师: 陆念力
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 塔式起重机有限元结构设计计算分析二阶理论
分类号: TH213.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 117次
引　用: 1次
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内容摘要

本文用利用经典和现代先进手段相结合的方法,对起重能力为2580t·m的自升式大型电建用动臂式塔式起重机结构进行设计计算分析。为工程实际样机的生产制造提供了依据。针对当前大型动臂式塔机的结构越来越庞杂、性能越来越强大的特点,首先利用传统方法对塔机的各部分结构进行了初步设计,同时依据《起重机设计规范》GB3811-83和塔式起重机设计规范《塔式起重机设计规范》GB/T 5031-2008中之相关公式对其设计机构的强度、刚度和稳定性进行了初步校核。在确定结构基本合理后,在计算机上利用有限元理论与方法,使用国内外通用于结构计算的计算机软件SAP84和ANSYS进行精确建模、模拟、计算和分析。在塔机总体结构的计算分析中充分考虑结构变形的非线性影响,基于二阶理论,利用梁杆系统精确有限元单元刚度阵对商业软件的解码器进行优化再编译,以模拟结构的真实受力和变形情况。计算中除了规范中规定的计算工况外,设计出多种塔机在实际工作中可能遇到的复杂载荷组合,尽可能模拟塔机现实的工作情况加以计算,详细分析依此得到计算结果。为得到更为精确的计算结果,对于塔机整体结构有限元参数化建模中不可避免的等效构件进一步离散化,从整体结构模型中分离出某些关键的等效结构进行二次设计计算分析。这些部分均属塔机结构中重要的承压和承弯构件如“机架和回转平台”结构、“接头和抱瓦”结构等。二次分析中利用ANSYS中的板壳单元和实体单元精确求解,并优化设计了该部分结构。最终结构设计结果符合设计规范,能够满足使用要求。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题来源及研究目的和意义  9-10
  1.2 国内外工程用塔机结构的研究现状  10-16
    1.2.1 塔机结构设计与分析方法  10-12
    1.2.2 塔机关键部位结构的计算分析  12
    1.2.3 有限元法(FEM)与计算机辅助工程(CAE)在塔机设计中的应用  12-16
  1.3 有限元理论在起重机结构计算中的应用  16-17
  1.4 该方向研究存在的问题与不足  17-18
  1.5 本课题主要研究的内容  18-19
第2章 FZQ2580 型动臂式塔机结构总体方案的确定  19-39
  2.1 FZQ2580 型塔机的性能和几何参数  19-22
    2.1.1 基本总体参数  20-21
    2.1.2 起重机工作级别的确定  21
    2.1.3 起升特征曲线  21-22
    2.1.4 塔机结构形式  22
  2.2 塔机设计中的载荷和载荷组合  22-25
    2.2.1 起升载荷F Q  22
    2.2.2 自重载荷Fg  22-23
    2.2.3 风载荷Fw  23
    2.2.4 载荷组合  23-25
  2.3 塔机结构设计的原则与方法  25-30
    2.3.1 塔机结构设计计算分析的基本准则  25-26
    2.3.2 稳定性计算的等效方法  26-30
  2.4 塔机各部结构初步设计  30-38
    2.4.1 吊臂设计  30-32
    2.4.2 回转平台及平衡臂  32-33
    2.4.3 塔身部分  33-37
    2.4.4 人字架初步设计  37-38
    2.4.5 底座形式  38
  2.5 本章小结  38-39
第3章 FZQ2580 型塔机整体结构设计计算分析  39-57
  3.1 基于二阶理论的梁杆单元结构分析有限元方法  39-41
    3.1.1 塔机结构中的几何非线性问题  39-40
    3.1.2 运用二阶理论推导的梁单元平衡方程  40-41
  3.2 基于SAP84 的塔机结构有限元建模  41-45
    3.2.1 吊臂模型  42
    3.2.2 回转节和人字架模型  42-43
    3.2.3 塔身模型  43-44
    3.2.4 塔机总体模型  44-45
  3.3 加载与计算  45-50
    3.3.1 计算中施加的载荷与边界条件  45-48
    3.3.2 工况、载荷组合与载荷系数  48-49
    3.3.3 FZQ2580 型塔机的有限元法计算  49-50
  3.4 计算结果与分析  50-56
    3.4.1 强度计算  50-53
    3.4.2 刚度计算  53
    3.4.3 稳定性计算  53-56
  3.5 本章小结  56-57
第4章 FZQ2580型塔机板壳式回转支座及关键结构设计计算分析  57-70
  4.1 塔机回转结构有限元计算分析  57-65
    4.1.1 板壳结构有限元建模方法  57-62
    4.1.2 建立回转平台 ANSYS 有限元模型  62-63
    4.1.3 加载与计算  63-64
    4.1.4 结果分析  64-65
  4.2 塔机主弦连接构件结构有限元分析  65-69
    4.2.1 塔身主弦的接头抱瓦  65-66
    4.2.2 建立接头和抱瓦 ANSYS 有限元模型  66-67
    4.2.3 加载与计算  67-68
    4.2.4 结果分析  68-69
  4.3 本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-75
致谢  75-76
个人简历  76

FZQ2580型动臂式塔机结构设计计算分析

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