电力建设门式起重机构成设计与分析

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1、电力建设门式起重机构成设计与分析第1章绪论1.1研究目的和意义1.1.1研究目的能源是经济发展的基石，电力是国家的能源基础产业。我国发电装机容量中火电比重较高,截止到2012年年底，火电装机容量约站总装机容量的71.5%。核电是安全可靠、技术成熟的清洁能源；安全高效地发展核电，是解决未来能源供应的战略选择。而火力发电厂和核电站等不同类型电厂的建设中，需要大量使用门式起重机等起重机械，并对起重机械的性能、可靠性、安全性和经济性提出更高的要求。然而目前市场上用于电力建设的门式起重机存在结构不合理、维护成本高或者容易

2、出现啃轨故障。因此，需要开发一种新型结构的门式起重机，以适应电力建设的实际需要。门式起重机是火力发电厂和核电站等电力建设中应用最为广泛的起重机械之一。门式起重机一般由金属结构、工作机构、电气控制系统和安全装置等组成，如图1.1所示为门式起重机的基本构造图。门式起重机的金属结构是起重机的骨架，所有工作机构、电气控制设备均分布于其上，是起重机的承载结构并使起重机构成一个机械设备的整体。其金属结构主要由主梁（桥架）、刚性支腿、柔性支腿、横梁、牵引小车架、台车和司机室等组成。门式起重机按主梁数量可分为单梁门式起重机和双

3、梁门式起重机。门式起重机的高效、安全稳定运行对于电力建设安全生产是非常重要的[21。电力建设所需的门式起重机由于施工任务的变化导致需要经常拆装和频繁转移工作场所，因此常釆用析架结构。術架结构的门式起重机具有自重轻、迎风面积小、维修方便、安装容易等优点。本文提出一种电力建设新型的门式起重机结构设计。该门式起重机主梁釆用单梁、倒三角管弦衔架，主梁各标准节之间釆用销轴连接。销轴连接方式与主梁各标准节之间釆用高强度螺栓连接方式相比，简化了安装过程、节省了安拆时间和费用。由于大车运行台车与横梁釆用十字轴连接形式和柔性支腿

4、与主梁釆用平行于大车轨道的销轴连接方式，当起重机发生偏斜运行时，十字轴可作轻微旋转，能有效地减小啃轨造成的结构剧烈振动和对结构、车轮及轨道的破坏。门式起重机主梁和支腿釆用无缝钢管挥接而成的管弦结构，与角钢、槽钢和钢板等型材相比，管弦结构维护更为方便，结构表面不易积水和不易腐姓，同时管弦结构具有更高的稳定性，更加适应起重机频繁承受的动态荷载。本文对所设计的电力建设新型门式起重机结构进行理论计算，利用有限元算法对结构进行静态分析、瞬态响应分析和模态分析，从不同角度分析新型门式起重机结构的性能。有限元分析是现行结构计

5、算中的必要手段，得益于有限元算法对复杂结构形状的适应性[3],使得其分析结果具有较高的精度。通过分析可以精确的得到析架结构中弦杆、腹杆的应力分布。同时对新型门式起重机结构进行了瞬态响应分析，通过瞬态分析可以计算出结构在随时间变化荷载作用下的动态响应。瞬态分析过程中能考虑到结构的质量与阻尼的影响，因而能获得比静态分析更符合实际情况的计算结果。然后通过应力测试和负荷试验，验证了电力建设新型门式起重机结构设计的可行性和正确性。1.1.2研究的意义电力建设所需的门式起重机工作环境恶劣（露天使用，有些处于沿海潮湿环境），

6、由于施工任务的变化导致需要经常拆装和频繁转移工作场所。这就要求门式起重机在满足安全生产的前提下尽可能的降低自重、结构便于拆装、维护方便。目前，电力建设在役门式起重机多为格架结构，并较多釆用角钢、槽钢和钢板等型材辉接而成，主梁各标准节之间釆用高强度螺栓连接。由角钢、槽钢和钢板等型材辉接组成的结构与由无缝钢管组成管弦结构相比，更易发生锈烛且不容易维护。高强度螺栓一般是一次性使用的，结构重新安装时，需要更换所有高强度螺栓，由此产生较高的维护费用。本文提出的电力建设新型门式起重机结构能有效的降低制造成本，不易出现喷轨故

7、障、结构表面不易积水和不易腐烛，提高起重机使用安全性、耐久性和可靠性，同时安装拆卸更加快速，而且能节省结构的后期维护费用。长期以来，起重机结构设计方法多采用基袖力学、模型假设的半经验设计法或模拟法等传统的计算方法，其计算过程复杂、精确度不高，且效率低下[7]。随着计算机技术与数值分析方法的不断进步，目前结构设计越来越多的依靠各种先进的计算方法。有限元是一种随着计算机发展而应用广泛的数值计算方法，有限元方法利用函数分片多项式逼近模式实现离散化过程，能适应复杂的结构的形状与边界条件，因而在工程领域内得到广泛应用。本

8、文釆用有限元方法对新型门式起重机进行静、动态分析，给出了模型简化、荷载加载及分析的具体过程，对于其他类型的起重机结构设计有一定的借鉴和参考意义。第3章新型门式起重机结构设计计算..........493.1结构设计计算.........493.2制造工艺说明及主梁预拱控制.........653.3试验.........693.4经济技术分析.........753.5本章小结....