20t多功能铁路起重机的设计与主要钢结构优化

论文摘要

加速实现铁路机车车辆装备现代化,是铁路跨越式发展中一项重要而又紧迫的任务。随着我国铁路事业的不断壮大,开发小吨位的自力走行速度快、回送速度高,能满足电气化线路的立杆作业的全液压铁路起重机迫在眉睫。因此,对NS0201A型20t多功能铁路起重机的研究具有重要意义。本文主要进行了以下几方面的研究:首先,对主要用于铁路电气化线路电杆、铁塔的架设与维护,铁路线路施工及维护作业的集吊钩、抓斗、电磁盘为一体的NS0201A型20t多功能铁路起重机进行了方案设计,主要包括:主要参数及结构的选取、主要性能指标和技术参数的确定,以及20t多功能铁路起重机的主要组成部分:钢结构、动力机械传动系统、液压传动系统、操纵系统、空气制动系统、电气系统的设计。其次,根据底架和转台钢结构的几何特点,创建了底架和转台用于有限元分析的模型;以GB/T3811-1983《起重机设计规范》为计算依据,对底架和转台的强度和刚度进行了分析,并依据分析结果修改设计,以达到起重机设计规范的要求。然后,基于I-DEAS软件的二次规划法对底架和转台结构进行优化设计,优化完成设计变量圆整后的计算结果表明:各工况下底架和转台均满足强度和刚度要求;转台优化前质量3.435t,优化后质量3.172t,减重达7.7%,改进后的转台各部位应力分布更加合理,优化效果是令人满意的,达到降低该车的制造成本的目的,提高起重机的机动性和灵活性;底架优化前质量为11.04t,优化完成设计变量圆整后质量为9.87t,减重达10.6%,改进后的底架各部位应力分布更加合理,优化效果是令人满意的,达到降低该车的制造成本的目的,提高起重机的机动性和灵活性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 绪论
• 1 国内铁路起重机的发展
• 2 国外铁路起重机的发展
• 3 研制20T 多功能铁路起重机的必要性
• 4 本文研究的主要内容
• 第一章 20T 多功能铁路起重机设计
• 1.1 主要参数及结构的选取
• 1.1.1 主要参数的选取
• 1.1.2 主要结构选择和确定
• 1.2 主要性能指标和技术参数的确定
• 1.2.1 主要起重性能
• 1.2.2 额定工作速度
• 1.2.3 线路指标
• 1.2.4 主要结构尺寸
• 1.2.5 转向架参数
• 1.2.6 其它
• 1.3 主要系统设计
• 1.3.1 钢结构部分
• 1.3.2 动力机械传动系统
• 1.3.3 液压系统
• 1.3.4 操纵系统
• 1.3.5 空气制动系统
• 1.3.6 电气系统
• 1.4 主要特点
• 1.5 主要用途
• 本章小结
• 第二章 基本理论
• 2.1 有限元法原理
• 2.2 敏度分析原理
• 2.2.1 位移敏度分析
• 2.2.2 应力敏度分析
• 2.3 连续变量结构优化设计原理
• 2.3.1 结构设计的分类及其模式
• 2.3.2 结构优化设计的分类与层次
• 2.3.3 结构优化设计的数学模型
• 2.3.4 结构优化设计的二次规划法
• 本章小结
• 第三章 转台和底架有限元分析及优化
• 3.1 转台有限元分析及优化设计
• 3.1.1 计算模型
• 3.1.2 转台载荷分析
• 3.1.3 起升载荷动载系数
• 3.1.4 转台受力分析及计算工况
• 3.1.5 约束条件
• 3.1.6 转台有限元分析
• 3.1.7 转台的优化
• 3.2 底架有限元分析及优化设计
• 3.2.1 计算模型
• 3.2.2 底架载荷分析
• 3.2.3 计算工况
• 3.2.4 约束条件
• 3.2.5 底架有限元分析
• 3.2.6 底架优化
• 本章小结
• 结论和展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢