基于起重机动力学的RMG门架结构动态分析及优化设计

摘要

轨道式集装箱龙门起重机是一种广泛用于集装箱堆场装卸集装箱的大型起重机械。全球经济一体化和我国对外贸易的持续增长带动了我国港口物流运输业的蓬勃发展。因此,我们对作为港口物流运输主要工具的轨道式集装箱龙门起重机的性能要求也越来越高。具体来说,就是要求其额定起重量越来越大,运行速度越来越快,这使得起重机运行时的动载荷随之增大。另外,由于起重机在工作过程中,运动状态经常发生变化,存在着诸多不稳定工况,如载荷起升离地、行走时冲击及碰撞、大小车起动和制动等,在这些工况下起重机结构会受到不同程度的冲击和振动影响。这样以来,在对起重机械进行设计时就不得不考虑各种动载对机械结构的冲击影响,需要以动态设计的方法来对起重机械进行设计。
　　 本文首先研究了轨道式集装箱龙门起重机的静态和动态力学特性。通过静力学分析,确定了载荷位于梁中、梁端两种位置的危险点,并对其强度和刚度进行了校核;结合有限元参数化模型,对轨道式集装箱龙门起重机门架结构进行了模态分析,提取了前10阶固有频率及振型图,并对其结果进行了分析。其次对轨道式集装箱龙门起重机突然起吊的动载情况进行了瞬态分析。得到了轨道式集装箱龙门起重机起吊离地瞬间的动力响应,包括主梁垂直位移、垂直速度、垂直加速度与时间的响应曲线。最后通过结构动态优化设计方法,对整机结构重量进行动态优化设计。该方法既有效地减轻了整机结构的重量,又保证了整机结构具有良好的静、动态性能,达到动态优化设计的目的。