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門式起重機論文范文 關于門式起重機專科畢業論文范文2萬字

《門式起重機起升過程動態特性》

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[摘 要]以某桁架式門式起重機金屬結構系統為研究對象,基于有限元法對其動態特性進行了分析.通過分析得出如下結論:當起重小車位于門機主梁跨中和懸臂端時,整機金屬結構系統對應的各階模態振型均表現一致,其中,第六階模態為結構在垂直方向的振動,當小車位于主梁跨中時,對應的固有頻率值為3.372Hz,即其動態性能滿足國家標準的要求.分析結果為該起重機動態性能的優化設計奠定了基礎,為其他同類結構的設計提供了參考.

[關鍵詞]桁架式門機;動態特性;固有頻率;振型;有限元法

中圖分類號:TH213.5 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2019)03-0124-02

1前言

桁架式門式起重機(以下簡稱桁架式門機)廣泛用于車站、港口、工礦企業等露天貨場,具有跨度大、載荷小的特點.作为起重運輸機械(以下簡稱起重機)金屬結構的主要結構形式,桁架在起重機結構設計中占有重要的地位.桁架式門機在工作時,起升、制動等各個機構的啟、制動會造成整機結構的沖擊振動,對司機的工作效率以及金屬結構的疲勞壽命都會產生一定程度的影響.現在設計制造起重機金屬結構時往往使用高強度鋼材,整機結構系統的靜強度及穩定性等指標已很容易滿足,相反,金屬結構的靜、動剛度特性則成為了制約設計的主要因素.因此,在進行桁架式門機結構設計過程中,必须重點分析其金屬結構系統的動態特性.

由于國家相關標準對起重機的動態特性指標沒有嚴格的要求,在通常的起重機金屬結構設計中該項往往被忽略.能夠用于分析結構動態特性的方法有很多,有限元法就是其中的一種,基于有限元法,利用大型通用有限元軟件ANSYS對某桁架式門機進行動態特性分析,分析結果為該門機金屬結構的動態設計提供理論依據,也為其他同類結構的分析和設計提供一種參考.

2門式起重機原理探究

隨著科技的不斷發展,門式起重機已經廣泛的應用在很多裝卸作業的環節当中,門式起重機是通過對橋式起重機進行變形與改革之后產生的.兩條主要的起支撐作用的支腳安裝在門式起重機的兩端,作为對整個門式起重機主梁的支撐基礎的運用.而之所以將該起重機命名為門式起重機,就是因為整個金屬的結構像是一個門形的框架.門式起重機在地面上可以通過軌道的輔助直接進行行走作業,門式起重機的主干部分的兩邊還可以對外進行延伸的梁臂.所以,門式起重機在實際当中的應用效果很好,通用性也很強,可以廣泛地應用在實際当中.因為門式起重機的作業范圍很廣,所以利用率也很高.但是整個門式起重機在帶來了十分巨大的便捷的同時,也會因為自身存在的一些問題和不安全的地方使得門式起重機經常出現一些故障.如何將門式起重機應用過程当中容易出現的故障進行更好的解決和改進,是保證起重機在生產和應用当中更加高效的基礎.在對門式起重機運用過程当中常見的一些故障進行分析,采取合理的解決對策,可以避免一些安全問題的出現,提高生產效率,保障人們的生命健康.

3門式起重機起升過程動態特性

起重機將吊重從地面起吊的過程中,可以分成三個階段:第一階段,起升機構開始工作,松弛的鋼絲繩逐渐收緊,直到其被拉直.鋼絲繩相比于吊重而言,其自重可忽略不計,故該階段結束時鋼絲繩拉力為0.第二階段,起升機構繼續工作,鋼絲繩開始受力且發生彈性伸長,起重機門架也隨之產生位移和振動.此时吊重仍處于靜止狀態,直至鋼絲繩拉力等于吊重重力時該階段結束.第三階段,從吊重離地瞬間開始,結構將處于自由振動狀態.起升過程的動態特性研究主要集中在第二、第三階段,在吊重狀態變化的激勵下,起重機金屬結構(門架、鋼絲繩)所產生動力響應.

4桁架式門機結構示意圖

分析的桁架式門機采用四桁架式結構設計,金屬結構如圖1所示,其中,主梁桁架由主桁架、上水平桁架、副桁架、斜撐桿和下水平桁架组成,如圖2所示.

5基于有限元法的桁架式門機起升動態特性分析

實際工作中,起重機經歷著多種不穩定的工況,比如起升離地、大小車制動和起升過程制動等,這導致起重機均受著多種類型的動態振動和沖擊載荷.因此,動態特性的分析研究是起重機設計和評估的主要方面.模態分析往往用于分析工程結構件在動態載荷下的振動特性(如系統的固有頻率和振型),同時也是瞬態動力學分析、諧響應分析和譜分析所必需的前期分析過程.通過有限元方法將結構離散成若干單元后可構建離散體系的剛度方程,然后求解無阻尼自由振動的動力學方程便可以得到相應的固有頻率和振型.

5.1基于有限元法的結構動態特性分析理論

利用有限元法可以對結構系統開展包括模態、諧響應、瞬態動力學等在內的動力學分析,主要利用有限元軟件ANSYS對該門機金屬結構系統進行模態分析,得到其固有頻率和振型.根據有限元理論,該門機金屬結構系統的動力學有限元方程可以描述為:

式中:[M]、[C]、[K]分別為該門機金屬結構系統的質量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣;{F}、{x}、{x’}、{x’}分別為作用在該金屬結構系統的節點載荷列陣、位移列陣、速度列陣和加速度列陣.

在對門機金屬結構系統進行模態分析時,整機結構系統應看成是不受外力作用、且不考慮阻尼的影響的自由振動系統,即將結構系統當作無阻尼自由振動系統,則其振動方程可以表述為:

彈性體的自由振動可以分解為一系列簡諧振動的疊加,假設此时門機金屬結構系統做簡諧振動,則方程式(2)的解可描述為:

式中:p為角頻率;φ為初相角;{A}為非零振幅列陣.將式(3)代入式(2)整理后可得:

求解式(4)可得到該門機金屬結構系統的固有頻率和振型.

5.2桁架式門機有限元模型的建立

桁架式門機結構比較復雜,在建立其金屬結構系統有限元模型時無法考慮其所有結構组成,因此,在建模過程中,需要在實體模型的基礎上進行合理的簡化,具體簡化原則如下.

上文總結:該文是適合不知如何寫門式起重機和動態和過程方面的門式起重機專業大學碩士和本科畢業論文以及關于門式起重機論文開題報告范文和相關職稱論文寫作參考文獻資料.

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