起重機起重臂臂尖撓度計算分析（1）

    1研究的目的、內(nèi)容和意義
　　塔機工作過程中起重臂臂尖撓度過大，會影響牽引小車工作性能，因此在塔機設(shè)計中，必須合理控制塔機各部分的剛度，使起重臂臂尖撓度在一定的范圍內(nèi)；但是由于起重臂臂尖撓度是塔機整機變形的綜合結(jié)果，而塔機各部分結(jié)構(gòu)形狀和連接形式很復(fù)雜，所受載荷也很復(fù)雜，不可能進(jìn)行手工分析和計算。本項目利用I-DEAS軟件為研究平臺，以公司已立塔的某型試驗塔機靜力結(jié)構(gòu)分析為基礎(chǔ)，建立了塔機整機有限元模型，對該塔式起重機起重臂臂尖撓度進(jìn)行了計算，研究上、下支座變形、塔身變形以及起重臂變形對起重臂臂尖撓度的貢獻(xiàn)量，并從實驗上對有限元計算結(jié)果的正確性進(jìn)行了驗證，在此基礎(chǔ)上，分析了影響起重臂臂尖撓度的各個主要因素，提出了控制起重臂臂尖撓度的措施。
　　2建立塔機的有限元模型
　　2.1物理模型的組成
　　為了便于建立試驗塔機的有限元模型，將其物理模型簡化為主要由：起重臂、塔頂、平衡臂、起重臂拉桿、平衡臂拉桿、回轉(zhuǎn)塔身、上支座和下支座、以及塔身（包括8個塔身節(jié)）組成，該型塔機塔身節(jié)有三種，設(shè)代號分別為A、B和C，A型為加強塔身節(jié)弦桿規(guī)格為□135×135×12，內(nèi)加16mm加強板，B型塔身節(jié)弦桿規(guī)格為□135×135×12，C型塔身節(jié)弦桿規(guī)格為□135×1355×10，該塔機塔身節(jié)由B和C兩種型號組成，由下至上布置形式為4(B)+3(C)+1(B)；而由于其它機構(gòu)的變形對起重臂臂尖撓度的貢獻(xiàn)量很小，所以不予考慮。
　　2.2模型的網(wǎng)格劃分
　　由于塔機整機部件較多，各部分結(jié)構(gòu)也相差較大，為了便于有限元模型網(wǎng)格的劃分和模型的修改，這里采用裝配有限元的方法來建立塔機整機有限元模型。
　　塔機結(jié)構(gòu)絕大部分為桿系結(jié)構(gòu)，可選桿單元和梁單元。腹桿用桿單元也更適合手工計算的習(xí)慣，因此塔機的桿系結(jié)構(gòu)采用梁－桿混合單元模型，即主弦桿－梁單元，腹桿－桿單元。如起重臂、塔頂、回轉(zhuǎn)塔身和塔身節(jié)均采用梁－桿混合單元模型，平衡臂拉桿和起重臂拉桿，每根拉桿用一個桿單元表示，而平衡臂的變形對起重臂臂尖撓度的影響很小，因此把其簡化為剛性桿單元。
　　上、下支座是典型的薄板結(jié)構(gòu)，因此把上、下支座劃分為殼單元。對各部件的有限元單元之間進(jìn)行連接，上支座和下支座之間采用剛性單元進(jìn)行連接，而對不同類型單元之間，則采用剛性單元進(jìn)行連接；對起重臂臂根和平衡臂臂根的梁單元進(jìn)行端點釋放；并調(diào)整殼單元的法向；最后進(jìn)行單元質(zhì)量檢查。