履带起重机臂架压弯稳定性研究.pdf

履带起重机臂架压鸾稳定性研究
陈忠喜成凯赵二飞
吉林大学长春130025
摘要:利用有限单元法对履带起重机臂架进行压弯稳定性分析,并验证长度系数A2的影响作用。长度系
数1对履带起重机的作用主要体现在对臂架拉板的影响,为此,采用无臂架拉板和有臂架拉板2种形式建立有
限元模型,进行屈曲分析,结合起重机规范中的经验公式计算臂架的压弯稳定性,通过2种方法的结果对比来
说明长度系数以1的影响。
关键词:履带起重机;稳定性;有限元;系数;研究
中图分类号:TH21文献标识码:A文章编号:1001-(0785(2011)04-0034-03
Abstract: Using the finite element method, the paper analyzes the bending stability of the crawler crane boom, and
verifies the impact of the length factor w. The impact on the boom pull board is the main embodiment of impact on the
crawler crane imposed by the length coefficient u, therefore, the paper adopts two methods of with and without boom pu
board to build finite element models for the buckling analysis, alculates the ending stability of the boom with the experience
formula of the crane specification and illustrates the impact of the length factor u by comparing the results of the 2 methods
Keywords: crawler crane; stability; finite element; coefficient; researcb
1问题的提出
膂架铰点与臂架头部除拉板力外的合力方向的垂
直距离,B代表拉臂钢丝绳铰点与臂架头部拉板力
般地,履带起重机臂架压弯稳定性计算多外的合力方向的垂直距离,L代表臂架长度,代
采用规范中的经验公式,近来多利用有限単元法表拉板长度,α代表臂架与水平的夹角,B为拉板
来计算臂架的稳定性。然而,同样的臂架结构按与臂架之间的角度。
图中2种方式计算,图1a是直接加载彆架的轴向
为提高计算的可信性,可选取多工况。由于
力计算,图1b是按实际情况作出臂架拉板之后加主要研究拉板的影响,可通过改变拉板的长度来
吊重力。2种方式的计算结果有所差异。从结构上获得多个工况。设定臂架长度为10m,臂架角度
看,二者的差别是1个没有拉板1个有拉板,可假为60°,拉板角度为30°,拉板长度从7,5m开始,
设二者的计算差异是由于从3的影响,即拉板的影每次增加0.5m,到17m为止共20个工况。
响。为验证这一假设,本文利用有限元分析软件
Ansy对履带起重机臂架进行研究。
XXX?
臂架
増梨轴向方
拉板
图2臂架受力分析图
2利用规范公式求解ル3
(a)不加拉板(b)加拉板
图1臂架受力示意图
根据规范公式可知:A3=1-A/(2B),A为臂
架铰点与臂架头部除拉臂钢丝绳力或起升钢丝绳
图2所示为臂架受力分析简图,其中A代表力外的合力方向的垂直距离,B为拉臂钢丝绳铰点
34
《起重运输机械》2011(
与臂架头部除拉臂钢丝绳力或起升钢丝绳力外的
2)施加约東:在1点处施加3个方向的平动
合力方向的垂直距离。由图3可知
约束和X、Y轴向转动约東,在101点处施加3个
A =Lcos
方向的平动约束。施加载荷:在11点处沿Y轴
B=lsin(90-a+B)
负方向施加1t的力。
则有
3)进行静力计算,提取轴向力F=16974.1N。
=0.615
进行2阶屈曲计算,得1阶放大系数为173.45,2
2B
阶放大系数为274.94。故此时臂架临界力为
同理算得其他工况的3,见表1
173.45
3利用有限单元法求解3
9800
18.23
l3作为影响稳定性计算的系数主要是由于拉
300.41=0.627
板所影响,故在建模计算时1种不考虑拉板影响,
同理,计算其他工况3,见表1。
另1种考虑拉板影响。这样2种计算结果的差异就4对比计算数值
是拉板的影响,即长度系数3。
3.1利用 Ansys计算不考虑拉板时结构的临界力
根据2种方法计算出的A,对其进行对比算
)建立模型:臂架采用Bcam188梁单元进的差值,见表1
行简化?,见图3。
表1计算工况及计算结果
ににーーーーはーはニェよケにーエニーンーーニとこな
234567891011
臂架长度」拉板长度「由规范公上由有限元法「差值
Lmmm「式算的ル1反算的A2
图3不加拉板模型受力图
100007500
0.615
0.627
0.012
2)施加约束:在1点处施加3个方向的平动
10000
8000
0.639
0.655
0.016
约束和X、Y轴向转动约東,在11点处施加Y方
10000
8500
0.66
0.678
向的平动约束。施加载荷:在11点处施加X负方
10000
9000
0.679
0.699
0.020
向1t的力
10000
9500
0.696
0.717
0.021
3)进行静力计算,提取轴向力F=9800N。
进行2阶屈曲计算,得1阶放大系数为118.23,2
10000
10000
0.711
0.734
0.023
阶放大系数为476.21。故此工况的临界力为
0725
10000105000.
0.748
0.023
P=F×118.2318.23t
10000
1003
0.761
0.0
9800
10000
11500
0.749
0,773
0.024
3.2利用 Ansys计算考虑拉板时结构的临界力
10000
12000
0.759
0.783
0.024
1)建立模型:臂架同样采用Beam188梁单元
10000
12500
0.769
0.793
0.024
进行简化,拉板采用link180单元进行简化,见图4。
10000
13000
0.778
0.802
0.024
10000
13500
0.786
0.810
0.024
10000