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midas起重机设计解决方案

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在起重机金属结构的设计中,由于起重机结构的复杂性,尤其是桁架结构,难以准确计算出结构的挠度和应力值,因此普遍存在设计不合理或用料“过剩”的问题。现有的设计中存在的问题如下:
1. 箱式主梁的扰度采用等截面简支梁计算公式ymax=Ql3/48EI,然而实际的主梁截面非等截面,因此主梁的挠度计算不准确,计算结果比实际值大,误差约5%(以某跨度为31.5m的箱式单梁为例);
2. 桁架式主梁的扰度也常借助ymax=Ql3/48EI计算,然而主梁也是变截面,I沿跨度是变化的,因此存在与箱式梁同样计算不准确的问题。
3. 支腿计算仍无合适的计算公式,一般采用类比法进行设计,选材盲目性,无法设计出合理的结构形式;
4. 难以计算主梁、支腿的稳定性;
5. 无法对主梁和支腿的结构合理性作全面的判断,并优化它们的结构;
6. 出现材料用量多,而且结构局部有缺陷问题;
7. 以高几倍的安全系数选材来满足设计要求。
1.箱式主梁挠度及考虑筋板、自重的影响

从上表可以看出,筋板对主梁挠度的影响约为5%,自重对主梁挠度的影响约为24.7%
2.箱式主梁的稳定性计算

从载荷系数 数值可以看出,筋板提高了主梁1 倍以上的承载力。

3.桁架式主梁的挠度和应力计算

从上图可知,有限元软件可以详细获得主梁任一点的力和挠度,通过负载(大钩、小钩)位置的移动,可以快速计算出小车不同位置时的刚度和强度值。

4.桁架式主梁的稳定性计算

从上图可知,有限元软件可以计算出主梁失稳时的最大载荷及失稳的形状。

5.支腿对主梁的影响

通过图形显示,支腿对主梁的挠度和应力分布均有较大的影响;同时整车计算,可以获得静刚度结果。考虑了支腿的影响后最大值由主梁与支腿连接处转移至跨中位置。

6.支腿的分析结果

A)支腿(载荷全部作用于刚性腿)

结果说明:刚性腿(与梁连接处)的挠度为14mm,柔性腿(与主梁连接处)的挠度约14mm,最大值发生在柔性腿与轮子的连接部位,值为28mm,柔性腿挠度很大(主要是因为柔性腿水平方向没固定)。

结果说明:支腿最大应力值发生在刚性腿与轮子连接处,其值约为67Mpa,因此,支腿的安全系数为175/55=2.6,偏高,可以对支腿进行优化以节省材料。使用小1号角钢,即可节省大量材料。

B)支腿(载荷全部作用于刚性腿)

结果说明:刚性腿(与梁连接处)的挠度为15mm,柔性腿(与主梁连接处)的挠度约17mm,但最大值发生在柔性腿与轮子的连接位置,其值为27mm,柔性腿挠度很大(主要是因为柔性腿水平方向没固定)。

结果说明:柔性支腿最大应力值发生在柔性腿与轮子连接处,其值约为80Mpa,因此,支腿的安全系数为175/79=2.18,偏高,可以对支腿进行优化以节省材料。使用小1号角钢,即可节省大量材料。

7.零部件分析

结果说明:可以对卷筒进行分析,计算卷筒、转轴、支撑板的强度,指导卷筒的设计。同时,软件还可以进行螺栓组、转轴等的分析,获取零部件选型的计算数据。

移动式起重机

桥式起重机

门式起重机

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汽车起重机

船用起重机

塔式起重机

通过有限元分析,可以对起重机设计的作用如下:
1) 优化现有结构:优化主梁节距,腹杆角度/厚度,优化刚性、柔性腿的桁架结构的尺寸,找到结构最优,用料最少的结构
2) 支腿稳定性、主梁稳定性计算
3) 设计计算书:挠度、强度、稳定性等计算
4) 计算更准确:考虑局部加强筋的影响,主梁计算考虑了支腿的影响,支腿计算也可以考虑主梁的影响
5) 洞察整个结构的挠度/应力情况,发现薄弱环节和用料“过剩”位置
6) 动载荷的影响分析,如起升载荷、惯性载荷等对结构强度的影响
7) 零部件设计计算
8) 满足客户对分析的需求

9) 为设计新型的结构形式,如主梁、支腿的等刚度结构,提供先进计算工具

10) 企业节支降耗,员工把握产品性能的工具

11) 提升企业设计能力,为设计超大、非标产品提供强有力保障


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来源:midas机械部落
汽车MeshFree材料螺栓
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首次发布时间:2022-11-25
最近编辑:2年前
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