桥式起重机主梁惯性分析

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摘 要： 在分析了目前在研究桥式起重机中存在的问题的基础上，利用三维设计软件对桥式起重机的主梁进行了建模和相应的理论计算，然后对其进行有限元分析，研究分析了主梁在静态和动态工况下的受载情况。通过对加载惯性力和无惯性力情况下的应力和位移进行比较研究，为桥式起重机的设计、优化，以及轻量化优化设计提供了重要的参考。

关键词： 桥式起重机主梁；动态分析；有限元分析

引言

桥式起重机是在固定的跨间内吊装重物的机械设备，被广泛用于车间，仓库或露天场所。大梁是桥式起重机的主要受力构件，也是桥式起重机的主要研究构件，但是很多传统的设计和有限元分析并未考虑到运动中主梁的横向惯性力的影响，对研究分析结果的准确性造成了一定的影响，为此，本文在研究中考虑运动的影响，增加了横向惯性力的研究计算[1]。

1研究对象

本文研究的是12.5/12.5t 桥式起重机，其主要由装有提升装置的小车、主梁、端梁、大车运行机构、闭式操纵室和桥架构成，其主要技术特性参数分别为：跨度s=38m，最大起升钢板重量12500Kg+12500Kg，最大起升高度15m，总质量79915Kg，主起升速度7.9m/min，小车运行速度37.4m/min，起重机运行速度91.3m/min。

2 三维建模

根据图纸的设计要求，本文主要设计的是双梁桥式起重机的箱型主梁。箱型结构由上下盖板和两个腹板构成一个箱体，箱内还有横隔板和纵横长短筋板，通过三维建模软件对整体进行建模。

3 受力分析

本文的研究的动态工况为：小车位于跨中满载下降制动，同时大车平稳制动。

3.1 自重载荷

3.3水平惯性载荷

4 有限元分析

由于桥式起重机主梁的简化模型是简支梁，因此对梁的一端施加全约束，另一端施加x和y方向的约束，并把自重载荷、起升载荷以及水平惯性载荷施加到梁的相应部位，取重力加速度为9.81m / s2，通过有限元分析软件得出无惯性载荷应力图中最大应力182.434MPa，加载惯性载荷应力图中最大应力218.502MPa。并且得出无惯性载荷位移图中最大垂直位移16.69mm，加载惯性载荷位移图中最大垂直位移16.64mm。

我国起重机标准明确规定由移动载荷（包括起重小车自重和额定起升载荷，下同）在跨中引起的垂直静挠度yL应满足下述要求：1，工作级别为A5或A5以下的起重机，yL≤L/700；2，工作级别为A6的起重机，yL≤L/800；3，工作级别为A7、A8的起重机，yL≤L/1000。

本文的工作级别为A7级，根据计算可得所设计的最大垂直静扰度为：yL =38mm，可知满足设计要求，考虑运动惯性力和不考虑惯性力对垂直静挠度基本没有影响。由所获得的应力可知，最大应力发生了很大变化，但还是在允许范围内，可看出该主梁还可进一步优化，减轻重量。

5 结论

本文中通过添加横向惯性载荷，对起重机主梁进行了应力和变形的研究，使研究的结果更能反映起重机主梁现实状况。研究结果表明，无惯性载荷和施加惯性载荷时起重机主梁的垂直静挠度基本相同，即惯性力对垂直静挠度的影响较小，可以在设计计算中忽略不计，从而减少设计人员的计算量和工作量，提高了工作效率。而惯性载荷对主梁强度的影响较大，设计时必须加以考虑。本实例研究结果可为进一步优化设计，降低起重机自身重量提供参考。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会.GB3811-1983起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，2008

Editors and writers of Design Manual about Hoisting Crane. Design Manual about Hoisting Crane[M]. Beijing： China Mechaniocal Industry press 1980.

[2] 李阳，梁臻.桥式起重机大车大梁有限元分析[J].湖北工业大学学报，2012，08：22-24

[3]孙肇鹏，刘善增，吴楠.基于ANSYS的双梁桥式起重机主梁有限元分析[J].煤矿机械，2012，08：115-116

[4]张耀华. 平衡梁有限元分析及结构优化。河北工业大学报，2004（4）