履带起重机底座结构优化设计及质量控制

发布时间：2017-04-06 08:04

  本文关键词：履带起重机底座结构优化设计及质量控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：起重机底座与上车连接并承载着平台、臂架、吊重等上车的重力和由于外界风速、坡度等引起的变化载荷。对于底座的构件强度计算尚无统一的标准,且对于千吨级的底座设计尚无经验,这就要求对于底座进行设计,对于横梁横截面进行优化和质量控制。本课题是来源于工程实际,是与抚挖起重机制造有限责任公司合作的国家“863”《千吨级超大履带起重机关键技术研究与应用》项目之中关于千吨级履带起重机底座的结构优化设计及质量控制。底座为口字型结构主要有前后横梁、左右横梁、连接轴、连接梁、轨道、连接杆组成。其中中间通过连接梁将左右横梁连接起来,在口字型结构四个角上,又通过连接杆将相邻的前后左右横梁连接起来,以组成三角形结构,保持底座的稳定性。在前后左右横梁上表面有轨道通过螺栓与其连接。而且前后横梁由于运输要求又各有两个横梁通过四个耳板销轴链接而成。整体考虑千吨级起重机结构,力矩不等式验算抗倾覆稳定性是我国在起重机标准或起重机设计规范(包括最新的起重机设计规范GB/T3811-2008)中采用的方法。本文采用此方法对千吨级履带起重机倾翻稳定性做出分析。并对底座轨道与横梁的螺栓链接做出优化分布采用并排双螺栓链接。在主臂架在最前端和最左端两种工况下,通过材料力学和起重机设计规范,对底座的连接横梁、前横梁、左横梁进行了强度和挠度分析,前后左右横梁强度满足要求但挠度超过容许值需在各横梁横截面增加横板。要降低成本,减少结构质量,底座主要以板结构为主,本课题采用HQ80号钢,采用shell 181壳单元,通过ANSYS分析,并与力学结果对比,确定模型的合理性。在两种工况下,底座的危险点主要出现在横梁的横截面和与其他横梁相连接的耳板连接处。使用田口博士的三次设计法,结合正交设计对底座结构作出最优的质量设计。利用参数设计的思想对底座横梁的横梁截面进行设计,重新确定了横梁横板截面尺寸,使横梁成本较少了1.51%,取得了一定的经济效益。综上所述,本文在保证整机倾翻稳定性的基础上；通过对底座力学分析和合理的有限元分析,验证了该有限元模型与力学结果相符；采用正交试验和参数设计对于横截面的结构做出了很大改善,对设计有参考指导意义。
【关键词】：起重机 底座 有限元 正交设计
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH213.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题来源、选题依据和背景10-11
• 1.2 国内外研究现状及发展动态11-12
• 1.3 课题研究的目的及意义12-13
• 1.4 课题研究的主要内容13-14
• 第2章 起重机整体结构分析14-34
• 2.1 起重机结构组成与功能分析14-16
• 2.1.1 起重机整体结构功能14-15
• 2.1.2 起重机整体力学结构示意图15-16
• 2.2 整机抗倾翻稳定性16-26
• 2.2.1 整机抗倾覆稳定性计算方法16-18
• 2.2.2 整机主要构件的分布18-20
• 2.2.3 整机稳定性计算20-26
• 2.3 回转阻力矩和螺栓计算26-33
• 2.3.1 回转阻力计算26-29
• 2.3.2 回转支承上联接螺栓设计计算29-33
• 2.4 小结33-34
• 第3章 底座结构分析34-62
• 3.1 主臂架在最前端时底座结构分析34-47
• 3.1.1 连接横梁34-38
• 3.1.2 左右横梁38-44
• 3.1.3 前后横梁44-47
• 3.2 主臂架在最左端时底座结构分析47-60
• 3.2.1 连接横梁47-50
• 3.2.2 左右横梁50-56
• 3.2.3 前后横梁56-60
• 3.3 小结60-62
• 第4章 底座横梁的有限元分析62-76
• 4.1 底座条件的情况说明62-63
• 4.1.1 底座的结构、材料62
• 4.1.2 单元类型的选择62-63
• 4.2 连接横梁边界条件及其其他情况说明63-68
• 4.2.1 边界条件及载荷64-65
• 4.2.2 Ansys计算结果分析65-66
• 4.2.3 计算结果验证66-68
• 4.3 左横梁边界条件及其其他情况说明68-71
• 4.3.1 边界条件及载荷68-69
• 4.3.2 Ansys计算结果分析69-70
• 4.3.3 计算结果比较70-71
• 4.4 前横梁边界条件及其其他情况说明71-75
• 4.4.1 边界条件及载荷72-73
• 4.4.2 Ansys计算结果分析73-74
• 4.4.3 计算结果比较74-75
• 4.5 小结75-76
• 第5章 底座横板横截面的设计质量控制76-90
• 5.1 质量控制模型76-78
• 5.2 三次设计78-84
• 5.2.1 系统设计78
• 5.2.2 参数设计78-82
• 5.2.3 容差设计82-84
• 5.3 底座的横梁截面的参数设计84-89
• 5.4 小结89-90
• 第6章 结论与展望90-92
• 6.1 结论90
• 6.2 展望90-92
• 参考文献92-94
• 致谢94

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