浅谈移动塔台系统抗风能力探析.doc

浅谈移动塔台系统抗风能力分析 　　摘 要：移动塔台多采用多塔节套装式结构，在民航、气象、通信、军事等领域得到了广泛应用；移动塔台系统采用5节塔节套装式塔架结构，文章对该系统总体结构进行说明，同时对其抗风能力进行分析计算 关键词：移动塔台系统；结构说明；抗风能力分析；有限元计算 前言 移动塔台多采用多塔节套装式结构，采用专用车辆运输，并设有举升及锁定机构，在设备到达预定阵地后，可以迅速展开工作；该结构具有高机动自行式、可快速架设及良好的环境适应性，在民航、气象、通信、军事等领域得到了广泛应用。移动塔台系统采用5节塔节套装式结构，底部设置支撑平台，可将监控设备架高至25m作业高度，并可在任意位置固定，可满足监控设备架设不同工作高度需要，同时进行设备电力供给，进行可快速展开和撤收，长期工作性能可靠。在系统展开作业时，风载荷是影响其性能稳定的最重要因素，在相应的指标中也提出具体要求，文章对移动塔台系统的结构情况进行说明，同时进行有限元分析计算 1 总体结构说明 移动塔台系统主要由运载底盘、升降塔、液压控制单元、配电单元、支撑调平单元及附件等组成。运载底盘采用北奔1928A二类底盘运输，其最高车速可达84km/h，上装上装可利用长度为6090mm，最大越野载重可达7000kg可以满足装载需求；在底盘上加装车架总成、俯仰支架、运输支撑架、抗风支撑腿等刚性结构，形成运输及工作展开承载平台。考虑快速展开架设及工作高度要求，将塔体设计成五节伸缩式结构，采用支撑轴与运输平台上的俯仰支架安装，通过两只俯仰油缸实现运输时的水平状态与工作时的垂直状态转换；塔体采用多节联动起升方式，通过液压系统提供动力，采用举升油缸与起重链条进行举升；塔体的工作垂直状态采用液压缸推动机械锁定方式，并通过行程开关与俯仰、举升动作互锁。设置专用液压站和电气控制箱，对液压元件和电气元件进行集成安装，通过电气控制箱的控制面板进行系统操作，液压站和电气控制箱均安装在运输平台适当位置。考虑系统的抗风要求，在塔顶部设置四条揽风绳，揽风绳采用自动跟绳器进行收放，展开时安装在辅助支撑臂上，与塔节起降进行随动同步收放。如图1 2 系统抗风能力分析 2.1 指标要求 抗风能力是塔台运行工作的重要指标，其具体要求为：风速≤13.8m/s时，塔顶部水平最大摆动幅度≤±80mm，允许拉揽风绳；风速≤13.8m/s塔台能够正常架设和工作；风速≤20.7m/s能够安全撤收；风速达到32.6m/s展开状态下不破坏 2.2 采取方案 主要采用如下方案：保证塔节刚度，各塔节采用钢管焊接而成的桁架结构；考虑设置滑道及减小风载荷，将立柱设计成圆管；考虑定位准确将横梁设计矩形管，斜撑采用圆管；考虑表面质量及良好的焊接性能均采用冷拔20#钢材料，采用与已成型的塔架进行类比的设计方法，确定各截面尺寸；控制各塔节间隙：塔节采用专用工装进行保证对角误差控制在4mm之内；塔节之间的导向定位采用滚轮滑道形式，滚轮支座采用可调整方式，将滚轮与滑道间隙控制在2mm之内；设置揽风装置：在第五节顶部设置4条揽风绳，揽风绳采用不锈钢防卷钢丝绳，顶部通过卸扣安装，底部通过随动跟线盘安装在支撑腿端部，钢丝绳抗拉强度为3.12T，完全能够满足架设要求；底盘调平及设置辅助支撑：设置底盘手动调平系统，并设置6只辅助支撑千斤顶，通过支撑臂使形成更大的稳定的展开支撑工作面，保证系统展开工作的稳定性 2.3 分析校核 2.3.1 计算工况 根据系统要求，设定以下四种工况进行有限元计算；工况1：重力场载荷+风速13.8m/s风压载荷，揽风绳拉紧状态，正常工作，顶部水平摆动 　　5/652/636/576/500，塔顶节点数为1 边界条件定义：约束支撑腿与地面的固定点的x，y，z三个方向的平动自由度，放开绕三个方向的转动自由度。约束底座车架的x，y，z三个方向的平动自由度，放开绕三个方向的转动自由度 材料定义：塔架结构采用钢材料，弹性模量E=2.1×105MPa，泊松比u=0.3，密度p=7.85g/mm3 2.3.4 有限元计算结果及分析 系统按照X轴、Y轴、45°三个方向加载，计算结果如下：工况1：塔顶最大变形69.86mm，最大应力32.5MPa，揽风绳最大拉力886N，节间提升钢丝绳拉力值6868N；工况2：塔顶最大变形73.74mm，最大应力18.5MPa，节间提升钢丝绳拉力值7206N；工况3：塔顶最大变形132.7mm，最大应力35.6MPa，节间提升钢丝绳拉力值13039N；工况4：塔顶最大变形88.2mm，最大应力58.9MPa，揽风绳最大拉力6314N，节间提升钢丝绳拉力值12875N。缆风绳增加2000N预紧力后，工况1塔顶最大变形3mm，工况4