6.2m跨度复杂吊车车间钢吊车梁体系的优化设计.pdf

机电与自动化
露天来矿故2015年第3期
DO1:10.13235/j:cnki.rem.2015.03.016
6.2m跨度复杂吊车车间钢吊车梁体系的优化设计
李健荣,李进,王小慧
(中煤西安设计工程有限责任公司,陕西西安710055)
摘要:通过 ANSYS有限元程序,建立多功能吊车梁体系的空间模型。対跨度为6.2m制动结构
形式为辅助桁架的多功能吊车梁体系用钢量进行优化分析,通过对同一跨度不同荷载工况下,钢
吊车梁体系优化后几何尺す的比较分析,得出吊车梁体系的最优几何尺寸,得到控制吊车梁体系
用钢量的主要因素。
关键词:多功能吊车梁;结构优化设计;用钢量;最优几何尺寸
中图分类号:TUI311
文献标志码:B文章编号:1671-9816(2015)03-0047-04
Optimization design on steel crane beam system in 6.2 m span complex crane workshop
Lf Jianrong, LA Jin, W ANG Xiaohui
(China Coal Xi'an Design Engineering Co, Ltd, Xi'an 710055, China
Abstract: Through ANSYS finite element program, the article establishes the spatial model of multi-function crane beam system
and analyzes span 6.2 m brake structure for the multi-function crane beam system of auxiliary truss, Through comparing and
analyzing the optimized geometry dimension of steel crane beam system, the article obtains the optimal geometric dimensions of steel
crane beam system and main factors of controlling steel crane beam system
Key words: multi-function crane beam structural optimization design; steel amount; optimal geometric dimension
随着我国经济的飞速发展,对铝材料的需求与构时,首先绘制出结构的内力包络图,然后根据包络
日俱增,带动电解铝工业发展势头迅猛。带导向轮复图的绝对最大弯矩和绝对最大剪力四,确定吊车荷载
杂多功能钢吊车梁作为电解铝厂房中的主要构件之的作用位置。在对吊车梁体系优化设计时,需重点验
其工作环境较恶劣,竖向荷载和横向荷载的作用算吊车梁的强度,尤其是吊车梁体系疲劳强度。还需
方式与普通吊车区别较大,对结构设计增加了难度。重点验算钢吊车梁的刚度,包括竖向挠度和水平挠
电解铝车间一般较大,吊车梁数量较多,所以吊车梁度。重点考虑2种荷载工况四。
体系的用钢量造价,成为决定电解铝厂房工程造价
1)荷载工况1。吊车荷载作用下达到绝对竖向
主要因素。随着计算机优化技术和结构优化设计理最大弯矩。采用阴极吊车和多功能吊车组合进行吊
论的进一步发展,为了推动电解铝工业的进一步发车梁体系的优化设计,跨度为6.2m时,对应的荷载
展,降低电解铝厂房建设的工程造价,进行带导向轮作用及位置如图1
复杂多功能钢吊车梁体系结构优化设计成为一条行
之有效的途径。对吊车梁的合理设计和降低其工程
390kN
300kN
2687
900
1613
造价有一定的实际意义。
200
1工程背景资料
图16.2m绝对最大竖向弯矩截面位置及
由中铝国际沈阳铝镁设计院提供的吊车资料
相应荷载位置示意臼
复杂多功能吊车的吊车参数叫见表1。
吊车荷载是动力荷载,在对承受动力荷载的结
2)荷载工况2。吊车荷载作用下达到绝对水平最
收稿日期:2014-11-17
大弯矩。采用左阴极吊车和右多功能吊车组合进行
作者简介:李使荣(1984-),男,映西榆林人,项士,2011吊车梁体系的优化设计,跨度为6.2m时,对应的荷
年毕业于西安建筑大学。
载作用及位置如图2。
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露天采矿技术2015年第3期
机
电与自动化
表1复杂多功能吊车的吊车参数
吊车型多起重量kN工作级别竖向最大轮压ハN水平最大
生产厂及
分布情况
轮压/kN车宽B/m
轮距/mm
位置
数/台
NKM NOELL
360
380/390/300/65
11900750/3500/1900/3500750所有工段
NKM NOELL 1 800
A5
360/280/400/240
士80
13100460/3440/3220/3440/460同上
80 KN
80 KN
梁体系有限元空间模型时,多功能吊车梁体系的上
2192,5
62070~1
1790
007.5
下翼缘、腹板、制动板以及所有的加劲肋,都采用壳
单元SHEL181模拟分析,制动边梁和辅助桁架结
构体系,采用梁单元BEAM188模拟分析。
图26.2m绝对最大水平弯矩截面位置及
边界条件处理,为了与实际结构更加吻合,在吊
相应荷載位置示意图
车梁端板的下端建立刚性的梁,在梁的下翼缘中心
处施加约東其y和z轴方向的平动自由度,使其成
跨度6.2m的多功能吊车梁体系的初始几何尺为简支梁。对上翼缘板左右两端施加x轴方向的平
寸是由中铝国际沈阳铝镁设计院提供,表2中提供
动自由度。对槽钢边梁或辅助桁架的上下弦杄,则约
制动结构形式为辅助桁架的吊车梁体系的初始几何東其两端的x、y、轴方向的平移自由度及绕y轴的
尺寸参数。
转动自由度。
表2跨度为L=6.2m吊车梁的各构件初始几何尺寸参数
在实际工程中制动板与吊车梁上翼缘采用高强
螺栓连接,制动板与制动边梁或辅助桁架上弦杆用
构件名称尺寸参数(mm零件名称尺寸参数(mm高螺栓接或焊缝连接。所以在 ANSYS有限元模型
上翼缘
420x20制动板加劲肋600×10
中,采用耦合自由度的办法处理各连接部位,将1、2
下翼缘
槽钢边梁
点x、y、z方向的平动自由度耦合。考虑到高强度螺
腹板
960×14
垂直支撑
栓有转动作用,故没有约東与制动板连接节点的转
腹板加劲肋90
辅助桁架弦杆L140×12
动自由度。
端部加幼肋140×x10铺助桁架腹杆L75x6
所有模型都采用实际尺寸,只对节点板和吊车
制动板
905×8
水平支撑杆
75×6
轨道做了简化。对于约束条件,将吊车梁体系端板的
下端约束每个方向的平动自由度,梁柱连接处简化
在 ANSYS有限元模型建立时,跨度=6.2m
为水平方向的点约束,约東水平方向的自由度。建模