某履带式起重机载荷表计算及软件系统开发

摘要

额定载荷是指某一特定结构的起重机在规定条件下工作时，某一特定作业半径的最大允许载荷。载荷表在起重机设计与操作中具有重要地位，是衡量起重机性能的重要指标。履带式起重机的载荷表主要由臂架的承载能力和整机抗倾覆能力决定。
　　本文以山东推土机有限公司和东北大学机械工程与自动化学院联合项目“某型号液压履带式起重机结构件强度与载荷表计算”为背景，主要负责载荷表计算及软件系统的开发。针对影响额定起升载荷的三个主要因素:臂架强度、臂架整体和局部稳定性、整机抗倾覆稳定性进行研究，目的是在满足使用要求的前提下，更好的利用整机和臂架的性能，提高该产品在同规格产品中的竞争力。
　　全文主要从四个部分进行阐述:首先，本文对臂架的强度和稳定性进行分析。运用力学原理，分析了主、副臂架组合结构在变幅平面与回转平面的受力特性、外载荷和弯矩等，同时应用钢结构双向压弯理论，建立了臂架结构所满足的强度、刚度条件和整体、局部稳定性条件，并探讨了臂架的非线性稳定方程。其次，对抗倾覆稳定性进行分析。结合某型号履带式起重机，确定了倾覆边位置，同时分析了国内外计算抗倾覆稳定性的三种方法，确定了本机型采用按临界倾覆载荷标定额定起重量法，并对典型工况进行了抗倾覆稳定性分析。再次，根据载荷表的制定原则，计算出本机型的载荷表。在此基础上，对整机的起重性能进行分析，结果表明:当臂架强度和稳定性控制的起升载荷曲线和整机稳定性控制的起升载荷曲线比较接近时，整机具有良好的性能，此时整机利用率高。最后，开发了履带式起重机载荷表计算软件系统。分为两大模块，设计员模块和操作员模块，对于设计人员可以实现臂架材料的选择、设计合理性、起重性能利用程度检验等功能，对于操作人员可以查看各个工况下额定起吊量及起重性能数据等。
　　载荷表的意义在于使起重机操纵员在不同臂架长度和不同作业半径下，查对应起吊的起升载荷。正确的计算履带式起重机的载荷表，对确定臂架材料和金属结构形式、整机布局、配重重量等是否合理，能够给予检验，以达到充分利用整机的起重性能。同时基于本文开发的履带式起重机载荷表计算软件系统，提高了计算效率和精度，达到了提高工作效率和缩短设计周期的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 本文研究的背景和意义

1．2 国内外履带式起重机及载荷表计算研究现状

1．2．1 国内外履带式起重机发展现状

1．2．2 载荷表计算现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 臂架强度和稳定性分析

2．1 臂架结构分析

2．1．1 臂架结构

2．1．2 臂架的组合方式

2．2 臂架受力分析

2．2．1 变幅平面内力分析

2．2．2 回转平面内力分析

2．3 抗弯模量W的计算

2．4 固定副臂工况下臂架载荷分析

2．5 臂架强度和稳定性分析

2．5．1 臂架临界力分析

2．5．2 确定轴心受压稳定系数

2．5．3 臂架许用应力的确定

2．5．4 臂架应力分析

2．5．5 臂架强度分析

2．5．6 臂架的稳定性分析

2．5．7 臂架局部稳定性分析

2．6 臂架刚度分析

2．7 臂架的非线性分析

2．8 本章小结

第3章 整机抗倾覆稳定性分析

3．1 倾覆边的确定

3．2 抗倾覆稳定性校核方法的选择

3．3 典型工况抗倾覆稳定性分析

3．3．1 无风试验或运行时的整机抗倾覆稳定性分析

3．3．2 有风试验状态抗倾覆稳定性分析

3．3．3 抗后倾覆稳定性分析

3．3．4 静载试验载荷抗倾覆稳定性分析

3．4 本章小结

第4章 载荷表的制定与起重性能分析

4．1 载荷表的制定

4．1．1 某型号起重机载荷表的条件要求

4．1．2 载荷表制定原则的确定

4．1．3 载荷表说明

4．2 载荷表输出

4．3 整机起重性能分析

4．3．1 主臂起重性能分析

4．3．2 固定副臂起重性能分析

4．4 本章小结

第5章 载荷表计算软件系统开发

5．1 软件系统编写

5．1．1 MATLAB软件及GUI技术

5．1．2 软件系统建立步骤

5．1．3 系统对数据库的要求及选择

5．2 软件系统设计与开发

5．2．1 载荷表软件系统的功能

5．2．2 起重性能程序流程图

5．2．3 总体设计软件系统运行环境

5．2．4 应用举例

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果