异形高耸专用塔机结构设计与建模分析.pdf

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1、第29卷第l2期机械设计Vo1．29No．122012年12月JOURNALOFMACHINEDESIGNDec．2012异形高耸专用塔机结构设计与建模分析安峰，尚敬强，王东红，原思聪，赵进昌，卫东东(1．西安建筑科技大学机电工程学院，陕西西安710055；2．太原钢铁集团公司，山西太原0300003．中国建筑科学研究院建筑机械分院，河北廊坊065000)摘要：针对传统塔机在高耸建筑结构施工中的不足，借助TRIZ创新理论提出一种新型异形专用塔机，分析其基本结构组成，利用高级建模仿真软件SIEMENSNX构建数字模型，并对金属结构进行静态结构分析与模态

2、分析，得到其应力位移变化情况及自振特性，为结构动力学分析与优化设计奠定了基础。关键词：TRIZ创新理论；异形专用塔机；Nx；结构设计；建模分析中图分类号：TH12文献标识码：A文章编号：1001—2354(2012)12—0046—05随着我国经济建设的快速发展和基础设施投资规模的不断扩大，塔式起重机在建筑结构施工中发挥着1基于TRIZ提出解决方案不可替代的作用，成为一种主要的水平运输和垂直运1．1TRIZ理论输机械J。对于我国火电、核电、冶金、石油等行业的由前苏联学者G．S．Ahshuller及其领导的一批研大型建设工程的施工，需要选择相应的大型施

3、工机械究人员在分析总结研究了近250万件专利的基础上提以保证施工进展速度，塔式起重机正朝着大型化、集成出的TRIZ理论(TheoryofInventiveProblemSolving)是化、自动化方向发展。然而，传统塔式起重机在类似火进行创新设计的一种有效方法，是发明问题解决理论电厂冷却塔塔体结构、烟囱结构、交通铁路塔桥等高耸的简称-3]。TRIZ理论是基于知识的、面向人的解决特殊异形建筑的施工过程中却存在一定的局限性，因发明创造问题的系统化方法学，其核心是技术系统进为此类建筑结构垂直高度大，外形呈现异形，塔机只能化原理，解决冲突是其进化的推动力。应

4、用TRIZ理论解决问题的基本过程为：首先将需在局限的工作半径内进行物料施工升降与运输作业，要解决的问题表达成特定的问题模型，利用TRIZ提出其使用性能不能完全有效发挥；塔体结构建成后，对于的表达系统性能的39个通用工程参数中的两个来表施工塔机的安全拆卸，常规建筑结构采用的通过顶升示冲突双方，即需要改善的参数与导致恶化的参数，再套架来降低塔身至一定高度由轮式路面起重机对整体利用TRIZ总结提出的40种发明创新原理与39个通进行解体的方法已经无法适用于这种异形框架结构，用工程参数构建的冲突解决矩阵找出相应创新原理只能借助重型轮式汽车起重机或履带式起重机进

5、行拆解决方案，来解决冲突，最后根据问题的具体技术要卸，其拆卸技术难度大、拆卸速度慢、耗时长、成本高，求，从方案模型中得出解决问题的特定解。1．2提出问题这在一定程度上影响了工程施工进程。传统塔机在烟囱、冷却塔等高耸结构的建设施工针对高耸建筑结构施工的特点，文中借助TRIZ创中主要存在利用率低，性能难充分发挥，拆卸困难等不新理论提出一种新型异形高耸专用塔机，分析其基本足，通过使用大型化、多机种塔机组合方式的施工会在结构组成，利用高级建模仿真软件SIEMENSNX构建一定程度上提高施工效率，但其带来的结构复杂性不数字模型，并对金属结构进行静态结构分析与模

6、态分可避免，同时经济性差。要改善的问题是提高塔机的析，以发挥其综合性能，满足施工需求。综合使用效率，而可能导致的问题是塔机结构复杂性。收稿日期：2011—12—28；修订日期：2012-06—20基金项目：国家“十二五”科技支撑计划重点资助项目(2011BAJ02B02，2011BAJ02B02—02)；陕西省科技攻关资助项目(2011K10—18)；陕硼省自然科学基金资助项目(2007E218)作者简介：安峰(1972一)，男，山西太原人，博士研究生，主要研究方向：现代机械设计理论及方法。2012年12月安峰，等：异形高耸专用塔机结构设计与建模分析

7、47因此，新的设计需要在满足塔机在高耸结构施工过程NX是SIEMENS工业自动化部开发的计算机辅助中的高效性的同时其结构尽可能简单。分析系统，有友好的人机交互界面、丰富的零件库，是1．3问题转化集CAD／CAE／CAM于一体的软件平台，其方便快捷的塔机设计过程中存在的冲突为综合使用效率与结建模功能、强大的仿真分析，避免了软件问数据交互带构复杂性的冲突，用39个通用工程参数中的两个表示来的误差，极大地缩短了分析时间，提高了工作效率及冲突双方：需要改善的参数39．利用率；导致恶化的参分析结果的正确性，在航空、机械、汽车等领域中取得数36．复杂性，将其转化

8、为标准问题模型，根据两个对广泛应用。立的通用工程参数参照冲突解决矩阵找到相对应的解3．2同步建模技术为：12