悬挂式动臂轨道起重机设计与结构动力学分析研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:thomas962
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起重运输设备对于工程施工起着重要的作用,能够减轻劳动强度,节省人力,降低施工成本,提高施工质量以及加快施工进度。针对不同的施工建设情况对起重运输设备有着不同的要求。本课题所设计研究的悬挂式动臂轨道起重机就是针对在复杂的使用条件下要求对组件实现精确定位就位,同时对该设备的可达性、在空间行驶过程中的避让运行、对所吊装的组件的无害夹持以及洁净度都有一定得要求。而现有的物料搬运和设备吊装等常用的起重技术都已经不能满足使用要求,因此,本文在借鉴现有的起重运输设备技术的基础上,针对这种特殊使用条件下的起重运输设备提供了一种可行的解决方案,并对其进行了静力学与动力学的分析。  本课题所设计的悬挂式动臂轨道起重机在现有轨道起重运输技术的基础上进行了较大的改进而设计出的一种在环形轨道上实现360°圆周运行,设备具有下车回转机构可以实现360°回转,变幅机构可以实现一定范围内的水平伸缩以及高度、角度调节,取物装置具有六个自由度,能够实现所吊装组件在空间的精确就位。该设备的额定起重量为1.5吨,在结构形式和设备功能上对现有的轨上起重运输设备有着较大的借鉴意义。  本文在设备的方案确定之后,根据机构学原理对设备的可达性进行了验证,并得出了对设备在组件吊装操作过程中有参考意义的数据。对设备结构设计以及机构计算,针对设备在环轨上运行的车轮与轨道点接触的局部应力应变问题进行了讨论,并验证了在设计条件下该处的局部应力符合设计要求。  针对该悬挂式动臂轨道起重机的结构特点,即主要结构由Q345B钢板焊接而成,因此主要采用板壳单元进行有限元建模,用梁杆单元模拟油缸。在有限元分析软件ANSYS中对其工作过程中的变形及应力情况进行了分析。通过在各种工况下的加载、计算、分析,得出整机以及各部分结构的变形及应力情况。  最后,在静力分析所建立的有限元模型基础上,在ANSYS中对设备进行动力学性能分析,提取得到整机的前八阶模态,并分析了振型的特点以及部分起振的原因,为环境提供了一定得参考。并且完成了基于等效元素法的对伸缩机构、平动机构以及摆动机构的动力学建模,并通过动力学分析软件ADAMS对摆动机构以及平动机构运行过程的角速度以及角加速度的变化规律分析,得到了变化规律的曲线。
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