基于ANSYS的转台强度与模态分析.pdf

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1、基于ANSYS的转台强度与模态分析口任军辉口徐和林四川长江工程起重机有限责任公司四川泸州646006摘要：通过有限元分析软件ANSYS对汽车起重机转台进行了强度与模态分析，获得了该转台在最危险工况下的应力、应变特性。同时计算出了该转台前6阶模态的固有频率、振型等动力学特征，为汽车起重机转台最优化开发设计提供了重要理论依据。关键词：转台ANSYS强度分析模态分析中图分类号：TH213．6文献标识码：A文章编号：1000—4998(2010)09—0019—03232程机械领域中汽车起重机广泛用于建筑、矿山、冶金等行业。近年来市场对汽车起重机的需求日益增

2、大，对汽车起重机制造企业提出了更高更新的挑战，设计生产出高性能、低成本的最优化起重机是各起重机制造企业日益追求的目标与方向。汽车起重机转台是汽车起重机主要结构件之一，用于安装吊臂、起升机构、操纵室、旋转机构、变幅机构等部件的机架。主要由底板、垫板、左右墙板、变幅油缸支座、起升支架等零部件组成。分析软件中。为便于网格化分与减少求解时间，对转台1强度分析上对其强度和刚度影响较小的小孔、倒角、加强筋板等1．1转台力学模型零件去掉。转台有限元模型号如图2所示。转台力学模型如图1所示。起重机在工作时，转台1．3单元类型及网格划分主要承受载荷有：吊臂尾铰点传来的

3、拉力F；起升钢丝因该转台结构复杂，采用支持退化的20节点体单绳的拉力N；变幅油缸传来的压力P；平衡重Q及自元solidl86来进行静、动力学特性模拟。该转台材料杨重与安装在其上的其它部件重Gt。汽车起重机转台氏模量巴=200GPa，泊松比：0．3，密度P=7．85×是一个较为复杂的空间结构，其受力较为复杂，按设计10kg／m，重力加速度g=9．8m／s。材料的机械性能规范转台在最危险工况下须保证其具有足够的强度和为：最小抗拉强度570MPa，最小屈服强度450MPa，最刚度，且不允许出现断裂或塑性变形。目前各企业基本小许用应力300MPa。该结构整体

4、采用智能网格划分，采用传统的计算方式，仅对转台墙板进行强度校核，而对变幅油缸支座与转台尾铰点处进行再次网格细划，转台刚度、动力学特征及其它组成部分均按经验设计划分后包括394665个节点和202673个单元。制造，这样只能较为模糊地反映转台的静、动力学特1．4约束与载荷处理性，阻碍了转台的最优化设计。而作为集机、电、磁、声、根据有限元分析的理论，须对有限元模型加上必流、热分析仿真于一体的有限元分析软件ANSYS能准要的约束才能使有限元计算的结果具有唯一性，则对确、快捷地计算出转台在各种工况下的应力、应变及固转台底部环形垫板与回转支承接触的环形面施加全

5、约有频率、振型等一系列力学特性。本文仅对某型号汽车束。其所受载荷按图1所示，按圣维南原理分别添加到起重机在最小幅度下，起吊最大重量工况进行分析。对应的受力位置上。转台自重以施加惯性载荷的方式1．2转台有限元模型确定，其重力加速度方向与重力方向相反。吊臂与转台该转台结构由多块厚度不等的高强度钢板焊接而自身产生的风载，按经验计算后施加到转台尾铰点。成，结构复杂。为避免在ANSYS中建立模型烦琐，效率1．5求解及结果低，采用通用三维设计软件Pro／E建立模型，然后利用因该转台结构复杂，网格划分后产生了较大的自ANSYS与Pro／E的无缝连接技术，将其导入到

6、ANSYS由度，为提高计算速度与降低求解过程中产生的大量收稿日期：2010年3月数据所占据的硬盘空问，采用PCG求解器。机械制造48卷第553期2010／9回表1转台前6阶固有频率阶次固有频率／Hz振型主要特征l32．929起升支架扭曲，封板、隔板波浪变形通过ANSYS求解后，转台变形图与应力图如图3、242．658底架左右墙板弯曲图4所示。345．737底架左右墙板弯曲如图3所示该转台最大变形量为3．529nam，发生465．448起升支架封板、隔板波浪变形在起升支架处，变形量从起升支架向转台底板逐渐减579．063底架及起升支架左右墙板波浪变形小

7、，转台底板及靠近变幅油缸支座处左右墙板变形量688．527起升支架扭曲，封板、隔板波浪变形最小，均小于0．32·n·n。转台最大应力发生在尾铰点与动机激振频率为115Hz，与该起重机转台固有频率相变幅油缸支座上，如图4所示，而其余区域应力均小于差较远，与该转台不会发生共振。200MPa，转台尾铰点与变幅油缸支座处应力较大是由3结论于在该处施加局部载荷所致，对整个结果影响较小，符合圣维南原理。因在建立转台有限元模型时简化掉了1)从该起重机转台静态求解结果中可知，该转台所有加强筋板，而实际情况的变形与应力均比该分析左右墙板与起升支架上直力均较小，均小于2

8、00MPa，结果小得多，则该转台结构强度、刚度均满足汽车起重远小于该转台材料的许用应力。机转台设计规范。2)