FZQ2000Z型动臂塔式起重机臂架改进设计与分析

摘要

随着科学技术的不断进步，动臂塔机结构逐渐向大型化发展，起重量和工作速度不断提高。臂架作为起重机的重要支撑结构件，其重量在整机中占很大比重，并且过大的自重会严重影响起重机的起重能力。为了降低起重机臂架的重量，提高整机工作性能，开始对起重机臂架的弦杆使用轻质高强度合金钢。但多数情况下该桁架结构并不能充分利用材料的性能。针对上述问题，本文做了以下研究工作： 以FZQ20002型动臂塔式起重机的桁架式臂架结构为研究对象，分析了该起重机的结构及工作原理，探讨了臂架变幅平面和回转平面的载荷分布，研究了各工况下臂架的受力特点，确定了起重机臂架结构稳定性最差时臂架的长度和仰角的范围；运用ANSYS有限元软件，建立了多载荷组合条件下臂架结构的有限元分析模型，分析了最差稳定性时，臂架的最大承载能力和最大破坏吊重；通过对弦杆结构的改进，采用轻质高强度合金钢D562替换普通钢Q390，分析了此时臂架的弹塑性力学特性，确定了臂架弦杆、腹杆强度的最大利用率，结果表明用800MPa级超高强度合金钢D562替代常规Q390钢后，不但可以满足实际需要还可减轻臂架自重约30%，采用高强度钢材后臂架轴向压缩变形量增大，其中额定载荷工况水平位移的最大值为增加4.1%；最后，运用有限元模态理论分析理论，建立了起重机臂架的有限元模态分析模型，分析了臂架系统自振频率以及臂架整体结构的刚性。 本研究为合理选择钢材、设计桁架结构，探索起重机臂架的力学特性及相关设计规律，提升臂架承载性能降低重量，提供理论依据。

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