塔式起重机是建筑业常用的一种机械,在工作中经常起动、制动和进行复杂的耦合运动。准确描述和精确计算塔机结构体系在外激励力下的动态过程,将为塔机的设计、生产提供理论上和实践上的指导。以往的研究方法应用于塔机动态特性研究中的主要有:动载系数法、有限元法、模态分析法、动态子结构的模态综合法、子空间迭代法和建立少自由度模型直接计算法等,方法虽多,但都存在许多不足之处。 本文的工作主要是针对现有塔机的结构体系,准确、详实地描述出塔机的典型工作过程,选择对动态特性影响显著的工况,从而确定出对应的最大动载荷。导出塔机结构体系运动微分方程,分析求解的方法,为描述塔机结构体系的动态过程提供理论依据和可行方法。以新型的小车变幅折臂式塔机QT20为例,建立有限元分析模型,对其动态特性进行研究,通过对计算结果的分析,揭示塔机结构的动态特点,为此类机型今后的设计提供指导。改变以往建立有限元模型时采用的二维建模方法,根据塔机实际结构建立三维空间桁架模型;改变以往单向加载方式,计算激励载荷时,除了考虑吊重离地起升、制动下降的单一工况外,还同时考虑吊重离地起升和小车加速启动以及吊重离地起升和起重臂加速回转的耦合工况,使计算结果更符合实际情况。由于所用的有限元分析软件无法对起重机使用的钢丝绳进行单元处理,而塔机载重滑轮组在工作时经常会发生滑轮组扭转,直接影响起重机的正常工作和安全,针对塔机载重滑轮组进行稳定性分析,给出所有参数之间的关系,指出选择使用单位扭矩较小的钢丝绳是解决载重滑轮组扭转的方法。 在本文的最后对塔机的动态研究新方法进行了进一步的探讨,为塔机动态研究开辟新的思路和途径。