【摘 要】
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超大型浮吊普遍采用无平衡梁滚轮式回转支承,实际制造使用过程中常出现相邻钢轮承载不均现象。本文提出了增加钢轮空心度以提高钢轮柔度的机构改进方法,最终改善钢轮的承载状态
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超大型浮吊普遍采用无平衡梁滚轮式回转支承,实际制造使用过程中常出现相邻钢轮承载不均现象。本文提出了增加钢轮空心度以提高钢轮柔度的机构改进方法,最终改善钢轮的承载状态达到均载效果。
本文首先使用有限元软件Mare对浮吊的承重钢轮钢轨建立了二维、三维接触模型,为了得到接触区的应力分布细节,模型都采用接触区局部网格细化,最小单元边长为0.5mm。
其次,结合Hertz接触理论和曲梁理论以及三维有限元结果对钢轮进行了承载分析,结果显示钢轮中最大合成应力并不是出现在接触面上,而是在距离接触面一定远处;随着空心度的增加,曲梁应力对接触应力的影响逐渐变大,最大合成应力出现位置也发生变化;弹性分析的有限元结果表明线接触优于点接触,而实际设计中却是点接触优于线接触,经过公式推导,确定了原因:在评定轮轨接触疲劳时用的是接触应力,而点接触比线接触有更高的许用接触应力,故点接触优于线接触。
再次,对增大内径和减小外径两种增加空心度的方法进行柔度、强度的分析,通过有限元结果和安定理论分别求得了钢轮的弹性承载能力和安定承载能力。经分析,采用空心化设计的钢轮不仅可以增加径向柔度、提高支承的均载效果,更可能降低钢轮应力、提高支承的承载能力。随着空心度的增加,钢轮中合成应力的峰值点从接触区内部经过外缘向内缘转移,钢轮强度逐步由接触应力控制转化成由曲梁应力控制。比较增加柔度的两种方法,增大钢轮内孔径的方法比减小外径的方法均载效果更好,最佳空心度取值为65%~70%。
最后,关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。
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