大跨度橋式起重機(jī)平衡臺(tái)車開裂機(jī)理研究.pdf

1、近20年以來,我國(guó)起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅猛。由于起重機(jī)在設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)等各環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的各種問題,同時(shí)也由于起重機(jī)本身屬于間歇性動(dòng)作機(jī)械,具有短暫、重復(fù)和周期性工作的特點(diǎn),起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反復(fù)的彎曲、剪切應(yīng)力,啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)還要承受額外的沖擊載荷,因此而產(chǎn)生的起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)裂紋甚至斷裂會(huì)導(dǎo)致發(fā)生各種人身傷亡事故。
　　 在我國(guó)現(xiàn)有的起重機(jī)械中,特別是使用年限較長(zhǎng)或工作特別頻繁的起重機(jī),裂紋等缺陷時(shí)有發(fā)生,其裂紋長(zhǎng)度從幾毫米到幾百

2、毫米不等。由于起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件一般體積較大、造價(jià)較高等客觀因素,因此不可能發(fā)現(xiàn)缺陷就立即進(jìn)行更換。雖然發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生裂紋,但是很多橋式起重機(jī)仍然在生產(chǎn)第一線服役,這樣的設(shè)備無疑是人們頭頂?shù)囊幻墩◤?。裂紋的發(fā)生具有時(shí)間不確定性,若發(fā)生鋼梁突然脆性斷裂,其后果不堪設(shè)想,這也給安全生產(chǎn)帶來了很大的隱患。所以對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)裂紋擴(kuò)展的檢測(cè)、分析以及控制的研究,對(duì)于保障安全生產(chǎn)有著重要的意義。
　　 某鋼鐵企業(yè)冷軋廠生產(chǎn)用的多臺(tái)大跨度橋式起重機(jī)

3、,額定起重量為45/15t,跨度為37.5m。投入使用僅僅1年,發(fā)現(xiàn)四臺(tái)吊車的大車運(yùn)行平衡臺(tái)車鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)若干裂紋,嚴(yán)重威脅到起重機(jī)的正常運(yùn)行和企業(yè)的正常生產(chǎn)。通過對(duì)該起重機(jī)平衡臺(tái)車進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè),應(yīng)用無損探傷技術(shù),掌握了該平衡臺(tái)車的裂紋分布情況,對(duì)該起重機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下典型部位的應(yīng)力歷程進(jìn)行了測(cè)試,掌握了該起重機(jī)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行過程中的第一手資料。
　　 采用有限元前處理軟件HyperMesh建立了該起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)及平衡臺(tái)車的整體有限元分

4、析模型。通過分析該起重機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn),運(yùn)用CAE仿真技術(shù)對(duì)該起重機(jī)橋架特別是平衡臺(tái)車在典型工況下應(yīng)力分布規(guī)律進(jìn)行了研究。在CAE仿真過程中,應(yīng)用Solidworks軟件,根據(jù)起重機(jī)橋架與平衡臺(tái)車鋼結(jié)構(gòu)幾何特征,采用合適的單元類型,建立了橋式起重機(jī)橋架以及平衡臺(tái)車的三維CAE仿真模型,并應(yīng)用OptiStruct對(duì)多種典型載荷工況進(jìn)行了有限元仿真計(jì)算,結(jié)合測(cè)試結(jié)果,表明啃軌側(cè)向力是影響平衡臺(tái)車強(qiáng)度的主要因素。通過CAE仿真分析,模擬出了該起重

5、機(jī)運(yùn)行過程中的啃軌力的大小。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)及CAE仿真分析結(jié)果表明,在側(cè)向啃軌力的作用下,平衡臺(tái)車腹板與軸承座焊接處的應(yīng)力水平較高,超過材料的疲勞許用應(yīng)力,且由于啃軌力隨機(jī)變化,在一個(gè)工作循環(huán)內(nèi)該處的應(yīng)力變幅循環(huán)數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工作循環(huán)數(shù),使得該處很快達(dá)到疲勞壽命,出現(xiàn)裂紋,這便是該起重機(jī)運(yùn)行僅1年平衡臺(tái)車即出現(xiàn)大量裂紋的主要原因。
　　 針對(duì)該大跨度橋式起重機(jī)平衡臺(tái)車疲勞強(qiáng)度低的現(xiàn)狀,本課題提出了該平衡臺(tái)車的改進(jìn)方案,并對(duì)改進(jìn)方案在危險(xiǎn)載