QTZ630塔式起重机的有限元动力学分析.pdf

QTZ630 塔式起重机的有限元动力学分析 朱 冰，谷立臣，姬鹏斌 （西安建筑科技大学 机械电子技术研究所，陕西 西安 7 10055 ） ［摘要 ］ 以 QTZ630 塔式起重机为研究对象 ，利用 ANSYS 有限元软件建立有限元模型 ，重点讨论 了 在 自重载荷 、风载荷等静载荷影响下 ，受起 吊及卸载工况冲击载荷作用时塔机整体结构 的变形 、应力随 时间的响应情况 。对于研究塔式起重机的动态特性及避免材料破坏而造成事故具有实际意义 。 ［关键词 ］ 塔式起重机 ；有限元 ；时间历程响应分析 ［中图分类号 ］TU213.3 ［文献标识码 ]B ［文章编号 ］100 1-554X （20 11 ）08-0 103-04 Dynamic analysis based on finite element of QTZ630 tower crane ZHU Bing ，GU Li-chen ，JI Peng-bin 随着塔式起重机起升高度 和工作效率 的不断 本 次建模 主要 针对 QTZ630 固定式塔式起 重 提高 ，塔机的振动问题越来越突出，其动力学问题 机 ，塔身高度为 40m ，有限元模型如图 1 所示 。 值得重点讨论 。本文以 QTZ630 塔式起重机为研究 对象 ，利用有 限元对塔机进行建模及模型的处理 ， 在此基础上分析塔机起 吊及突然卸载工况下的结构 动态响应 ，并对结果进行 了讨论 。 1 塔式起重机有限元模型的建立 塔机 主体结构 由各种 型钢通过各种连接方式 组 成 ，建模 时主要 利 用 ANSYS 中的 Beam 188 梁 单元模拟其主体结构 ，并对其模型作 以下几点处理 以接近真实情况 。 图 1 QTZ630 塔式起重机有限元模型 （1 ）上下 回转支座属 于板件焊接结构 ，在建 模 时利 用 Shell63 板 壳 单 元 模 拟 ，支 座 之 间利 用 2 载荷的研究 MPC184 刚性梁单元进行节点连接 ，保证塔机 回转 2.1 静态载荷 部分的载荷能够传递至塔身。 静态载荷包括塔机 自重和风载荷 ，分析如下 ： （2 ）塔 帽、平衡臂 、起重臂 与塔 身之 间利用 （1 ）塔机 自重通过 ANSYS 中的重力加速度载 节点耦合释放其相对转动 自由度 ，模拟销轴特点 ， 荷模块施加 。 能够真实反映塔机的载荷分布情况 。同样 ，起重臂 （2 ）风 载荷 按 照 GB/T 13752— 1992 《塔 式 起 各节臂之间的销轴也按照上述方法进行耦合处理 。 重机设计规范 》（以下简称 《规范 》）中的规定 ，取 （3 ）变 幅小 车和 吊钩体积较小 ，但质量不可 风 向垂直于起重臂方 向，塔机工作状态下最大计算 忽 略 ，模 型 中将其等效为 Mass21 质点单元处理 ； 平衡重具有大质量 、大体积的特点 ，其所受的风载 ［收稿日期］20 10-12-11 ［基金项目］国家自然科学基金项目（50 175218 ） 荷对塔机整体结构影 响较大 ，利用 Solid95 实体单 ［通讯地址］朱冰，陕西省西安市雁塔路13 号西安建筑科 元对其进行模拟。 技大学275 信箱 2011.08（上） 103 风压为 250MPa ，确定各部件 的杆件充实率及折减 0.2s 系数 ，将计算风力值均匀施加至受风面 的各节点