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250t履带起重机臂架设计

作　者: 时明军
导　师: 周慎杰
学　校: 山东大学
专　业: 机械工程
关键词: 履带起重机臂架设计有限元分析性能曲线
分类号: TH213.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

履带起重机是广泛应用于国民经济各领域的一种起重设备,以其接地比压小、爬坡能力强、可带载行驶,并可借助附加装置实现一机多用等特点,在电力建设、桥梁施工、石油化工、水利水电等行业领域得到了广泛应用。随着国民经济的发展,对其性能安全的要求也越来越高。未来起重机发展的趋势为安全设计与安全控制,持续向超大吨位发展,模块化、系列化、人性化设计。履带起重机设计的核心部分是总体设计,包括方案选择、技术参数的确定、总体布局、大型构件强度和稳定性、整机稳定性、机构设计等方面。通过研究分析给出了整机布置原则及计算方法,整机的总体设计要充分结合市场的实用性,要结构简便,便于安装运输、易操作,通用性强、标准化高。臂架是起重机工作时重要的承载部件之一,其力学性能对整机的安全使用有直接影响。在变幅平面内,臂架下端用销轴与上车相连,相当于臂架的固定铰支座；臂架头部由变幅拉索连接,相当于臂架的可动铰支座。因此在变幅平面内臂架简化为两端铰支的简支梁。在回转平面内,臂架下端左右两侧的销轴连接分别简化为固定铰支座和可动铰支座。臂架整体而言,在回转平面内可视为下端固定上端自由的悬臂梁。通过研究分析确定了臂架的计算方法并建立了计算模型。根据标准要求,确定了计算载荷及安全评价准则。其次,通过有限元软件进行分析校核,本课题详细研究了载荷的加载方式及滑轮组等效分析等,并结合实例分析了臂架各单元的受力情况且进行了应力评定。另外对臂架的整体稳定性、局部稳定性也进行了具体的分析。目前的臂架设计,现有的规范尚没有对臂架的整体平面外失稳问题进行说明,本文则通过实例对臂架的平面外失稳进行了分析探讨。履带起重机的起重性能一般由整机抗倾覆稳定性、结构强度和机构起重能力这三个要素来决定。选取既能满足强度又能满足稳定性要求的起重量,来作为相应工况下的额定起重量。通过研究分析得出了性能曲线的确定方法。曲线接近,交点合适,表示整机的强度和稳定性均被充分利用,通过计算机程序进行绘制,有利于整机的优化。论文还结合250t履带起重机实例进行了性能曲线的绘制。

全文目录

摘要  8-10
ABSTRACT  10-12
第1章绪论  12-18
  1.1 课题的研究背景及意义  12-15
    1.1.1 履带起重机发展现状  12-14
    1.1.2 履带起重机发展趋势  14-15
  1.2 起重机现代设计方法概述  15-17
  1.3 课题的主要内容  17-18
第2章履带起重机整体设计  18-24
  2.1 总体方案的确定  18-21
  2.2 方案确定准则  21-23
    2.2.1 机台铰点位置的确定  21-22
    2.2.2 大型结构件的初步设计  22
    2.2.3 整机稳定性计算  22
    2.2.4 整机起重性能的确定  22-23
    2.2.5 机构设计  23
  2.3 本章小结  23-24
第3章履带起重机臂架设计计算  24-62
  3.1 臂架计算原则及方法  24-29
    3.1.1 结构简化与计算模型的建立  24-25
    3.1.2 工作载荷及载荷组合  25-26
    3.1.3 臂架的强度计算  26-27
    3.1.4 刚度计算  27-28
    3.1.5 臂架整体稳定性计算  28-29
  3.2 主臂工况臂架强度计算  29-39
    3.2.1 主臂工况载荷  29-30
    3.2.2 主臂工况受力分析及应力计算  30-36
    3.2.3 主臂工况刚度计算  36-37
    3.2.4 主臂工况整体稳定性计算  37-39
  3.3 塔式工况臂架强度计算  39-59
    3.3.1 塔式工况受力分析及应力计算  39-57
    3.3.2 刚度计算  57
    3.3.3 整体稳定性计算  57-59
  3.4 臂架整体平面外稳定性计算  59-61
  3.5 本章小结  61-62
第4章起重性能曲线的确定  62-72
  4.1 整机抗倾覆稳定性决定的起重特性  62-66
    4.1.1 主臂工况  62-64
    4.1.2 塔式工况  64-66
  4.2 结构强度决定的起重特性  66-69
    4.2.1 扳起架应力计算  66-67
    4.2.2 动支撑应力计算  67-68
    4.2.3 定支撑应力计算  68-69
  4.3 机构起重能力  69
  4.4 250t履带起重机起重性能特性曲线  69-71
  4.5 本章小结  71-72
第5章起重机臂架有限元分析  72-98
  5.1 臂架有限元分析模型  72-75
    5.1.1 结构简化  72
    5.1.2 载荷组合  72-73
    5.1.3 有限元离散  73-75
    5.1.4 载荷处理  75
  5.2 臂架有限元分析结果  75-90
    5.2.1 主臂工作形式计算结果  76-79
    5.2.2 塔式工作形式计算结果  79-90
  5.3 臂架结构的强度评定  90-92
  5.4 臂架杆件的刚度与局部稳定性计算与评定  92-95
    5.4.1 臂架杆件刚度及局部稳定性应力计算  92-95
    5.4.2 臂架杆件局部稳定性评定  95
  5.5 臂架强度与局部稳定性评定结论  95-97
  5.6 本章小结  97-98
结束语  98-99
参考文献  99-102
致谢  102-103
学位论文评阅及答辩情况表  103

250t履带起重机臂架设计

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