大柔度动臂式塔机的动静态刚度问题研究

摘要

随着高强度结构钢材的普遍使用,动臂式塔机朝着大型重载、轻质高速度方向发展的同时,其刚度却相对减少。为此,计及构件柔性变形的非线性力学分析更多地为人们所关注。本文综合考虑分析了多种因素对动臂式塔机动静态刚度的影响,基于非线性理论,分别获得了计算大柔度动臂式塔机静态刚度和动态刚度的高精度、便捷、实用表达式,并给出了两者相互关系式。
　　充分考虑了格构式构件腹杆的影响,建立动臂式塔机的实腹等效模型。在多种复杂载荷作用下,基于非线性理论建立柔性动臂式塔机侧向位移分析的力学模型,推导出塔身端部侧向位移精确解析表达式。在精确解析表达式基础上,给出便于工程应用习惯的侧向位移实用便捷算式及其挠度放大系数和计算长度系数的表达式。对计算长度系数进行分析,得出在起重力矩一定时,侧向位移和挠度放大系数分别随吊臂仰角增加而增加的规律。分析了动臂式塔机自重及吊臂对塔机静态刚度计算结果的影响,明确了自重及吊臂在静态刚度计算分析中的重要性。
　　根据动能等效原则,建立了动臂式塔机平面内点头频率的单自由度模型,大大降低了计算量,提高了计算效率。与传统的做法相比,塔身等效时考虑了腹杆影响,并考虑了轴力对塔身刚度的削弱,计入挠度放大系数,提高了模型的计算精度。建立了动臂式塔机动静态刚度的之间相互关系式。
　　通过典型动臂式塔机实例计算分析表明,采用本文中的公式计算动臂式塔机静态刚度和动态刚度的结果与通用有限元软件ANSYS的计算结果基本吻合,体现了本文方法的精确性,符合工程及科研的计算分析要求。本文的结果可为起重机设计规范中关于动臂式塔机动静态刚度的计算及对大柔度动臂式塔机力学计算分析提供理论依据。

目录

大柔度动臂式塔机的动静态刚度问题研究

THE RESEARCH ON THE DYNAMIC ANDSTATIC STIFFNESS OF LUFFING JIB CRANESWITH GREAT FLEXIBILITY

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 动臂式塔机动静态刚度的研究意义

1.2 大柔度分析的意义

1.3 动臂式塔机动静态刚度的分析方法

1.4 本文研究的意义及任务

第2章 动臂式塔机的实腹等效模型

2.1 引言

2.2 塔身及吊臂的等效惯性矩法

2.3 其他部件的等效

2.4 本章小结

第3章 大柔度动臂式塔机静态刚度的计算分析

3.1 引言

3.2 大柔度动臂式塔机塔身侧向位移计算分析

3.3 大柔度动臂式塔机的挠度放大系数及计算长度系数

3.4 侧向位移实用便捷算式

3.5 基于起重机设计规范中静态刚度控制位移值的计算

3.6 自重及吊臂对静态刚度的影响

3.7 本章小结

第4章 大柔度动臂式塔机动态刚度的计算分析

4.1 引言

4.2 动臂式塔机动力学方程的建立

4.3 大柔度动臂式塔机单自由度模型低阶频率的计算

4.4 大柔度动臂式塔机静态刚度与动态刚度的相互关系

4.5 本章小结

第5章 实例验证及分析

5.1 引言

5.2 建立动臂式塔机 ANSYS 有限元模型

5.3 静态刚度结果比较

5.4 动态刚度结果比较

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢