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          龍門(mén)吊百科

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          32T-22.5M-9M-A5龍門(mén)吊結(jié)構(gòu)件有限元計(jì)算

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            MG100/10t龍門(mén)吊的結(jié)構(gòu)計(jì)算相對(duì)較復(fù)雜,用傳統(tǒng)的經(jīng)典公式計(jì)算工作量較大,而且容易出現(xiàn)差錯(cuò);采用有限元軟件計(jì)算,能使結(jié)構(gòu)的計(jì)算科學(xué)可靠,當(dāng)然,邊界的處理還有待總結(jié)經(jīng)驗(yàn),對(duì)大噸位的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際有較大的偏差,但*少可以對(duì)傳統(tǒng)的經(jīng)典公式計(jì)算有一個(gè)側(cè)面的驗(yàn)證。以下是用有限元對(duì)某用戶正在使用的32t-22.5m-9m-A5小龍門(mén)吊和100t-28m-16m-A6低凈空起重機(jī)的結(jié)構(gòu)件計(jì)算介紹。

            32t-22.5m-9m-A5小龍門(mén)吊結(jié)構(gòu)件有限元計(jì)算

            一、計(jì)算參數(shù)

            起升起重量:  Q=32000N

            起重機(jī)跨度:  S=22500mm

            起升速度:  V=0.32~3.2m/min

            工作級(jí)別:  A5

            起升高度:  H=9m

            大車(chē)運(yùn)行速度:  V=3~30m/min

            小車(chē)運(yùn)行速度:  V=2~20m/min

            二、主梁結(jié)構(gòu)計(jì)算

            (1)模型概述(采用單主梁建模)

            主梁結(jié)構(gòu)模型采用殼單元shell63單元進(jìn)行計(jì)算(圖5-4),對(duì)于結(jié)構(gòu)中的一些小的加強(qiáng)板忽略不計(jì),軌道采用beam188單元進(jìn)行建模,由于縱筋在慣性矩所占比例極小,可忽略不計(jì)。

            主梁結(jié)構(gòu)模型坐標(biāo)系:以主梁長(zhǎng)度方向x正方向,以主梁寬度方向?yàn)閥方向,z方向根據(jù)右手定則確定。

            (2)約束

            由于主梁兩端與端梁連接,可以發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng),所以對(duì)主梁兩端的下蓋板約束UX,UY,UZ三個(gè)方向自由度。

            (3)計(jì)算工況

            工況1:主梁自重下?lián)?/p>

            工況2:小車(chē)位于跨中,大、小車(chē)起制動(dòng)

            (4)載荷計(jì)算(表5-6)

           ?、儆捎诮Y(jié)構(gòu)部分細(xì)節(jié)忽略,對(duì)結(jié)構(gòu)重力加速度進(jìn)行補(bǔ)償,g=11.5m/s2。

           ?、谛≤?chē)作用在主梁上的輪壓:主動(dòng)輪,Pz=10t,被動(dòng)輪,Pb=9t。

           ?、鄞筌?chē)制動(dòng)力,以慣性載荷計(jì)入,根據(jù)計(jì)算得,a=0.9m/s2。

           ?、苄≤?chē)制動(dòng)力,計(jì)算得Fz=4.5t,分別施加于兩輪處,每處為2.25t。

            ⑤主梁側(cè)走臺(tái)及電氣設(shè)備重量2t,以均布載荷計(jì)入主梁一側(cè)。
          表5-6載荷匯總表

          表5-6載荷匯總表

          表5-7計(jì)算結(jié)果匯總表

          表5-7計(jì)算結(jié)果匯總表

            由表5-7可知,主梁應(yīng)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(jié)構(gòu)計(jì)算

            (1)模型概述(圖5-9)

            梁端結(jié)構(gòu)模型采用shell63單元進(jìn)行計(jì)算(圖5-9),計(jì)算時(shí)只對(duì)一根端梁計(jì)算,為防止應(yīng)力集中,對(duì)模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化,對(duì)軸孔處板加厚。

            梁端結(jié)構(gòu)模型坐標(biāo)系:以端梁長(zhǎng)度方向?yàn)閤方向,寬度方向?yàn)閥方向,z方向根據(jù)右手定則確定。

            (2)約束

            釋放沿著z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度,約束其余5個(gè)方向的自由度。

            (3)計(jì)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(jì)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(yīng)力以及變形云圖

            (6)計(jì)算結(jié)果匯總(表5-8)
          表5-8計(jì)算結(jié)果匯總表

          表5-8計(jì)算結(jié)果匯總表

            由表5-8可知,許用應(yīng)力及變形滿足要求。

            四、小車(chē)橫梁

            (1)模型概述(圖5-12)

            小車(chē)橫梁模型在Solidworks中進(jìn)行建模,導(dǎo)入Workbench進(jìn)行計(jì)算。

            小車(chē)橫梁模型坐標(biāo)系;橫梁寬度方向?yàn)閤方向,高度方向?yàn)閥方向,z方向由右手定則確定

            (2)約束

            對(duì)橫梁兩端的下法蘭面施加UX,UY,UZ三個(gè)方向的Fixed Support約束。

            (3)載荷計(jì)算

           ?、佥d荷限制器軸處按施加5tBearing Load力計(jì)算。

           ?、诨嗇S處按施加12tBearing Load力計(jì)算。

            (4)應(yīng)力及變形云圖(圖5-13、圖5-14)

            圖5-13中兩端法蘭面處出現(xiàn)應(yīng)力集中,而跨中*大應(yīng)力為58MPa。

            (5)計(jì)算結(jié)果(表5-9)
          表5-9計(jì)算結(jié)果匯總表

          表5-9計(jì)算結(jié)果匯總表

            下?lián)现礷=0.95mm=L/2316

            五、小車(chē)端梁

            (1)模型概述(圖5-15)

            小車(chē)端梁模型采用shell63單元進(jìn)行建模。

            小車(chē)端梁模型坐標(biāo)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(gè)輪軸處施加全約束。

            (3)計(jì)算載荷

            ①軸承座處承受5tBearing Load力。

           ?、趽醢逦恢锰幍纳仙w板承受15tForce力。

            (4)應(yīng)力及位移云圖(圖5-16和圖5-17)

            支反力結(jié)果:

            NODE  FY

            593  51201.

            960  50209.

            1098  51050.

            1108  50049.

            TOTAL VALUES

            VALUE  0.20251E+06

            四個(gè)支點(diǎn)輪壓均為5t左右,基本相等。

            (5)結(jié)果匯總

            應(yīng)力與位移均滿足要求。

            六、小車(chē)架計(jì)算

            (1)模型概述(圖5-18)

            小車(chē)架模型在Solidworks中進(jìn)行三維建模,對(duì)于一些不重要的結(jié)構(gòu)不進(jìn)行建模。

            小車(chē)架模型坐標(biāo)系:垂直小車(chē)運(yùn)行方向?yàn)閤方向,小車(chē)高度方向?yàn)閥方向,z方向由右手定則確定。

            (2)約束

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

            (3)載荷計(jì)算

           ?、佥S承處承受5tBearing Load力。

           ?、谏w板承受15tForce力。

            (4)應(yīng)力及位移云圖(圖5-19和圖5-20)

            (5)結(jié)果匯總

            應(yīng)力及位移均滿足要求。

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