基于非线性弯曲理论的臂架腰绳作用机理研究

论文摘要

随着经济的快速发展,履带起重机作为工程建设中不可或缺的起重机械,正不断地向大吨位方向发展,臂架的长度也越来越大。由于臂架是履带起重机的主要承载部件,其设计质量的高低直接影响到整机的作业性能,其长度直接决定了载荷的起升高度和作业幅度。臂架长度的不断增加导致履带起重机在起臂以及作业过程中臂架系统的受力恶化,设置腰绳是改善臂架系统受力的主要措施。因此,研究基于非线性弯曲理论的履带起重机臂架腰绳的作用机理,对提高履带起重机臂架的性能具有重要意义。本文以80t和500t履带起重机的主臂为研究对象,对腰绳的长度以及作用位置进行详细的分析,结合臂架系统非线性弯曲条件下的应力和变形情况,研究臂架腰绳的作用机理。研究工作从分析臂节间连接销轴的配合间隙对臂架挠度的影响入手,建立臂架的有限元模型；通过分析钢丝绳实际的受力状态,提出基于ANSYS使用beam 188单元建立钢丝绳有限元模型的方法；比较三种臂架力学模型的优缺点,选择适用于臂架计算的非线性分析方法；利用ANSYS软件及其APDL语言,分析各工作幅度下臂架的变形情况,通过实例证明臂架最小幅度工况时确定的长度为腰绳的最小长度值,在此基础上,调整腰绳在臂架上的安装位置,分析比较起臂工况臂架的挠度和应力,最终确定了腰绳的最佳安装位置,同时,对腰绳安装处的臂架结构提出改进建议,并进行有限元分析,验证了方案的可行性。本文研究内容不仅可以指导此类主臂腰绳的设计,还能为其它类型臂架的腰绳设计提供借鉴和参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 履带起重机发展概述
• 1.1.1 国外履带起重机发展状况
• 1.1.2 国内履带起重机发展状况
• 1.2 履带起重机臂架腰绳的工作原理
• 1.2.1 腰绳辅助装置工作原理
• 1.2.2 腰绳辅助装置安装方式
• 1.3 论文研究意义
• 1.4 研究内容
• 2 履带起重机钢丝绳的有限元建模方法
• 2.1 钢丝绳的机械性能
• 2.2 建模工具简介
• 2.2.1 ANSYS软件介绍
• 2.2.2 APDL参数化语言
• 2.2.3 Beam188单元
• 2.3 钢丝绳建模
• 2.3.1 起臂工况时钢丝绳的实际状态
• 2.3.2 钢丝绳有限元建模方法
• 2.3.3 Beam188单元建立钢丝绳模型
• 2.3.4 算例分析
• 2.4 本章小结
• 3 履带起重机臂架力学模型分析
• 3.1 配合公差对臂架挠度的影响
• 3.1.1 臂架连接及配合公差
• 3.1.2 配合公差对臂架挠度的影响
• 3.2 臂架的有限元模型建立
• 3.3 臂架力学模型的比较选择
• 3.3.1 臂架结构非线性
• 3.3.2 臂架力学模型比较分析
• 3.4 本章小结
• 4 履带起重机臂架腰绳安装长度计算分析
• 4.1 分析参数设置
• 4.2 不同幅度下臂架的挠度计算
• 4.3 腰绳安装长度分析
• 4.4 本章小结
• 5 履带起重机臂架腰绳安装位置确定
• 5.1 腰绳安装位置分析
• 5.2 安装腰绳处的结构受力分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢