大吨位全地面起重机臂架索载强度研究

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1、大吨位全地面起重机臂架索载强度研宄广丙壮族自治IX特种设备检验研究院摘要:大吨位全地面起重机在各类大型吊装工程项目中得到广泛的应用，对其臂架的结构强度也提出了很高的要求。木文对大吨位全地面起重机臂架索载强度展开了研究，采用有限元非线性分析方法对其进行了分析，旨在为有关需要提供参考借鉴。关键词:大吨位；全地面；起重机；强度研究o引言随着我国社会经济的快速发展，各类工程项目的建设也越来越多，其中大型吊装工程项目的施工H益增加。在大型吊装工程施工中，大吨位全地面起重机以其通过性强、机动灵活、工作性能可靠等优点，得到了广泛的应用。而臂架作为全地面起重机的重要承载构建，其结构

2、强度对起重机的整体性能其有十分重要的影响。因此，对大吨位全地面起重机的臂架索载强度展开研宄十分必要。1大吨位全地面起重机臂架索载强度研宄1.1各臂节的建模与臂节间的连接副臂是典型双向压弯构件，杆件之间采用焊接，在杆件两端承受弯矩以及杆件自身重力的作用，因此杆件木身也是梁结构，故各个杆件采用梁单元建立模型，且副臂为对称结构。木文利用APDL语言定义beaml88梁单元，并参数化截面、材料属性及实参数、臂架结构等，建立有限元模型。某大吨位全地面起重机工作状态为主臂各节伸缩比例为92%,固定副臂长35m,安装角度15°,主臂仰角为80°。首先以特征值分析方

3、法确定在弹性范围内，理想臂架线性稳定性对应的临界载荷，为非线性分析确定临界载荷的上限。特征值屈曲分析显示临界载荷为1456.7N,对应线性分析结果显示，副臂最大应力发生在旋转节与门架相连的弦杆，最大应力为502MPa,臂架头部最大水平位移为10228mm,最大竖直位移为3633mm。木文对臂架进行弹塑性稳定性分析，获取载荷一变形曲线，得到其临界载荷为30000N,此吋对应的水平位移如图1所示，最大为10313mm,竖直位移如图2所示,最大为-4747mrm由副臂整体应力分布图可得，最大应力发生在旋转节与大截面标准节连接处，旋转节下弦杆与人截面标准节下弦杆部分发生塑性

4、变形。由于决定塑性变形的剪切模量计算复杂，冋吋弯曲变形与截面的塑性区域的扩展都难以界定，因此临界载荷按边缘纤维屈服理论计算。图1整体水平位移图2整体竖直位移由于特征屈曲分析是理想结构且基于线性分析，对臂架强度、位移的分析趋于保守，对于临界吊载计算结果偏大。而主臂+固定副臂工况臂架长度较长、变形较大，属于大变形问题，应采用非线性分析。臂架通常是由于臂架局部发生塑性变形，逐渐失去承载能力，直到屈曲。1.2臂架变形过程中背部起升绳张力的影响人吨位全地面起重机加载过程中，随着载荷的增人臂架变形逐渐增人,使臂架背部的起升钢丝绳张力方向发生改变，并随着臂架变形，钢丝绳与主臂各节

5、臂臂头可能产生接触，影响臂架的载荷分布。本文按照稳定性分析的3种方法对3种工况进行分析,获取臂架的临界载荷。工况1为主臂各节伸出比例为46%,主臂仰角为60°；工况2为主臂各节伸出比例为92%,主臂仰角为45°;工况3为主臂各节全伸，主臂仰角为60°。以各自基于边缘纤维屈服理论得到的临界载荷为吊载，对臂架进行几何非线性分析，如表1所示。由表中可得，与弹塑性稳定性分析获取的临界载荷相比，特征值分析获取的临界载荷较大，而基于边缘纤维屈服获取的临界载荷较小。基于边缘纤维屈服理论得到的临界载荷比较保守，但其计算过程简单，同吋还考虑了臂架强度问题，适用

6、于臂架的临界载荷计算。表13种方法对应的临界载荷N工况特征值边缘纤维屈服理论弹塑性稳定性1526506416985282303693179692521454479096为研宄起升绳引起的载荷变化对计算结果的影响，对起升绳作用的处理分为两种方法，一是考虑起升绳引起的载荷变化，二是不考虑起升绳引起的载荷变化。本文以主臂伸缩为例，按主臂仰角不变、改变安装角和安装角不变、改变主臂仰角两种状况，分别采用上述两种方法进行分析。主臂仰角不变、改变副臂安装角工况，在臂架最终平衡状态时，两种方法获得的各节臂臂头载荷及其分布如表2所示。由表2可以得到不同安装角吋臂架头部的载荷及其分布，

7、冋吋也可得到起升绳与臂架的接触情况。表2不同副臂安装角对应的臂头载荷N第i节臂头载荷方向副臂安装角度/(°)102034326331629309-6S-618481502456407-124-113-101340314-43-51Ml532883371030811400-3177-4978-6755M2304866741125711773-930-2756•5359•7540-9468-6847-10501-12743-14182-14837-34016-26771-20915-16206-12043-11647-13270-16312-17004-16