輪胎式起重機(jī)底架結(jié)構(gòu)疲勞研究.pdf

1、輪胎式起重機(jī)采用的是周期性間歇作業(yè)，經(jīng)常會(huì)頻繁的起升或者下降以及起動(dòng)和制動(dòng)。由于其工作速度高，工況復(fù)雜而且比較繁重，受循環(huán)往復(fù)的交變載荷，因而容易產(chǎn)生金屬結(jié)構(gòu)件的疲勞開裂，對(duì)正常的安全生產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅。國內(nèi)外對(duì)起重機(jī)的疲勞破壞作了不少研究，但是大多涉及到港口的橋架型起重機(jī)，這種類型的起重機(jī)通常都沒有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，而回轉(zhuǎn)作業(yè)會(huì)使起重機(jī)的作業(yè)條件更惡劣，由于產(chǎn)生的應(yīng)力幅更容易發(fā)生疲勞破壞；也有少數(shù)涉及到門座式起重機(jī)的疲勞研究，但是門座式起重機(jī)由

2、于使用了臂架自重平衡系統(tǒng)，可以全幅度變幅和回轉(zhuǎn)作業(yè)，而輪胎式起重機(jī)只能按照起重能力表在不同的幅度下有其相對(duì)的額定起重量。鑒于此，有必要對(duì)港口的輪胎式起重機(jī)做一個(gè)疲勞方面的分析研究。
　　 底架是輪胎式起重機(jī)的重要的承載結(jié)構(gòu)件，因工況比較繁重以及受力狀況復(fù)雜而易出現(xiàn)疲勞破壞和裂紋。在以前的輪胎式起重機(jī)設(shè)計(jì)中，主要按照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，通常采用選擇較大的許用安全系數(shù)或者選擇提高其材料的許用應(yīng)力兩種辦法來減少結(jié)構(gòu)破壞，而這樣就

3、必須增加板厚或采用高強(qiáng)度鋼，但是這樣緊緊是提高了構(gòu)件的靜強(qiáng)度，仍然有可能發(fā)生結(jié)構(gòu)疲勞破壞，因?yàn)槠谄茐牟煌陟o力破壞。疲勞裂紋通常是先在結(jié)構(gòu)危險(xiǎn)點(diǎn)的局部區(qū)域內(nèi)萌生，然后裂紋擴(kuò)展直至發(fā)生結(jié)構(gòu)斷裂。因此，必須采取合理的方法降低危險(xiǎn)點(diǎn)的峰值應(yīng)力，或者提高危險(xiǎn)點(diǎn)的局部區(qū)域材料強(qiáng)度，才能提高其疲勞強(qiáng)度，從而確保輪胎式起重機(jī)安全有效的運(yùn)行使用。
　　 本文首先介紹了疲勞的一些基本概念、疲勞強(qiáng)度理論以及本文所用到的三種有限元分析軟件；然后采用

4、MSC.Patran對(duì)進(jìn)行輪胎式起重機(jī)底架結(jié)構(gòu)建模，合理分析了載荷情況和加載方式，并對(duì)模型局部不斷調(diào)整，然后使用MSC.Nastran進(jìn)行靜力分析，驗(yàn)算相關(guān)的靜強(qiáng)度剛度；以《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)底架結(jié)果進(jìn)行多種工況下的靜力分析結(jié)果，按步驟進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核，發(fā)現(xiàn)可能的疲勞點(diǎn)，從而指導(dǎo)設(shè)計(jì)改正；通過對(duì)起重機(jī)底架典型工況的瞬態(tài)分析得到相關(guān)的應(yīng)力譜，再結(jié)合查詢得到S-N曲線，利用MSC.Fatigue對(duì)底架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了全壽命分析，得出底架結(jié)