32T-22.5M-9M-A5龍門吊結構件有限元計算

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　　MG100/10t龍門吊的結構計算相對較復雜，用傳統的經典公式計算工作量較大，而且容易出現差錯;采用有限元軟件計算，能使結構的計算科學可靠，當然，邊界的處理還有待總結經驗，對大噸位的計算結果與實際有較大的偏差，但*少可以對傳統的經典公式計算有一個側面的驗證。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低凈空起重機的結構件計算介紹。

　　32t-22.5m-9m-A5小龍門吊結構件有限元計算

　　一、計算參數

　　起升起重量：　　Q=32000N

　　起重機跨度：　　S=22500mm

　　起升速度：　　V=0.32～3.2m/min

　　工作級別：　　A5

　　起升高度：　　H=9m

　　大車運行速度：　　V=3～30m/min

　　小車運行速度：　　V=2～20m/min

　　二、主梁結構計算

　　(1)模型概述(采用單主梁建模)

　　主梁結構模型采用殼單元shell63單元進行計算(圖5-4)，對于結構中的一些小的加強板忽略不計，軌道采用beam188單元進行建模，由于縱筋在慣性矩所占比例極小，可忽略不計。

　　主梁結構模型坐標系：以主梁長度方向x正方向，以主梁寬度方向為y方向，z方向根據右手定則確定。

　　(2)約束

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

　　(3)計算工況

　　工況1：主梁自重下撓

　　工況2：小車位于跨中，大、小車起制動

　　(4)載荷計算(表5-6)

　　①由于結構部分細節忽略，對結構重力加速度進行補償，g=11.5m/s2。

　　②小車作用在主梁上的輪壓：主動輪，Pz=10t，被動輪，Pb=9t。

　　③大車制動力，以慣性載荷計入，根據計算得，a=0.9m/s2。

　　④小車制動力，計算得Fz=4.5t，分別施加于兩輪處，每處為2.25t。

　　⑤主梁側走臺及電氣設備重量2t，以均布載荷計入主梁一側。

表5-6載荷匯總表

表5-7計算結果匯總表

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

　　f=L/827

　　三、端梁結構計算

　　(1)模型概述(圖5-9)

　　梁端結構模型采用shell63單元進行計算(圖5-9)，計算時只對一根端梁計算，為防止應力集中，對模型進行合理簡化，對軸孔處板加厚。

　　梁端結構模型坐標系：以端梁長度方向為x方向，寬度方向為y方向，z方向根據右手定則確定。

　　(2)約束

　　釋放沿著z軸轉動的自由度，約束其余5個方向的自由度。

　　(3)計算工況

　　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)應力以及變形云圖

　　(6)計算結果匯總(表5-8)

表5-8計算結果匯總表

　　由表5-8可知，許用應力及變形滿足要求。

　　四、小車橫梁

　　(1)模型概述(圖5-12)

　　小車橫梁模型在Solidworks中進行建模，導入Workbench進行計算。

　　小車橫梁模型坐標系;橫梁寬度方向為x方向，高度方向為y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)載荷計算

　　①載荷限制器軸處按施加5tBearing Load力計算。

　　②滑輪軸處按施加12tBearing Load力計算。

　　(4)應力及變形云圖(圖5-13、圖5-14)

　　圖5-13中兩端法蘭面處出現應力集中，而跨中*大應力為58MPa。

　　(5)計算結果(表5-9)

表5-9計算結果匯總表

　　下撓值f=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單元進行建模。

　　小車端梁模型坐標系：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)應力及位移云圖(圖5-16和圖5-17)

　　支反力結果：

　　NODE　　FY

　　593　　51201.

　　960　　50209.

　　1098　　51050.

　　1108　　50049.

　　TOTAL VALUES

　　VALUE　　0.20251E+06

　　四個支點輪壓均為5t左右，基本相等。

　　(5)結果匯總

　　應力與位移均滿足要求。

　　六、小車架計算

　　(1)模型概述(圖5-18)

　　小車架模型在Solidworks中進行三維建模，對于一些不重要的結構不進行建模。

　　小車架模型坐標系：垂直小車運行方向為x方向，小車高度方向為y方向，z方向由右手定則確定。

　　(2)約束

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

　　(3)載荷計算

　　①軸承處承受5tBearing Load力。

　　②蓋板承受15tForce力。

　　(4)應力及位移云圖(圖5-19和圖5-20)

　　(5)結果匯總

　　應力及位移均滿足要求。