双梁门式起重机结构分析中的若干问题及程序研制

1、 , 一 知策十琳 学 报 庵一 大 原 重 型 机 械 举 院 + #.)%!( /& 0 1 2 !# % &人( # )# ( 丁第三期 双梁门式起重机结构分析中的 若干问题及程序研制 徐格宁 本丈甘欢簇门式姐玄丙结构设计 的七卜沫手问 进 了 汁和分 提要 中 题 行 探 , 。 ” , 出 决方法 在此墓础上编制 , 3./# 软件 并成功 用于系列产 品 析 提 解 鹅 设计。 关键词 双梁门式起重机 结构分析 0 问 的 题 提出 , 一 带有马鞍的双梁门式起重机金属结构是起重机结构中较复杂的一类 其超静定次数 。 , 。达34 时载 况 很 杂 给 构分 很 困难 的 次 同

2、荷工 也 复 这 结 析与设计带来 大 较为棘手 问题是5 0 , 偏抖侧向力作用下结构内力分析 惯 及风 用 分 , 7 水平 性力 载作 下结构内力 析 8 跨 水平刚 的合 。 主梁 中 度 理计算 , ” 以 的 法 空 某些 面 构 或省 些 “ 因 往 做 是将 间结构依据 假定转化戈平 结 略一 次要 素 , , ,进行分析 使问题得以简化解决 其代价是破坏了原有结构与简化漠型之间的统一性 降 。 限 法 分 的 工 , 一 档 的 设 支 , 时低精度 有 元 是结构 析 有力 具 但需有 定 次 计算机 备 持 对有 , 。 5需要现场设计计算的场合 由于设备不能搬到现场的限

3、制则邓以实现 本文的方法是 从 、 , , ,载荷 结构分析入手 建立较合理精确的力学模型 利用复盖技术 在便于携带的袖珍机上开发软件, 使上述问题得到解决。 7 分 结构 析7,0 关于偏斜侧向力/对结构的作用 0 , , 偏 侧 乞的 因很 / 观 忽 /还 产生 斜 向力 原 多 因此是客 存在而不可 略的载荷 同时 要 5 0 70 本亨收稿日期 卜 一 20 期 双梁门式起重机结构分析中的若干问题及程序研制第魏 。 , , 。整 受 的工况及 式 / 用 式 导 受 的 异机 机 力 对于不同 结构形 的作 方 不同 致结构 力 差 = 。所以应当首先分析 的作用方式 用 式 结 ,

4、 偏 , 直程 , 支腿 刚 汹作 方 与 构形式 车轮安装 差 轨道平 度 主梁框架与 连接 。 一 0 5强程 等因素有关 可以归纳为图 所示的三种作用方式 :俯视6 度 ?= “ 尸 谈 9 令 “ 9; / 一一超前牵引力 一偏斜侧向力 图0 一 , 。 6适用 刚 柔 腿 门 重 式 / 用 刚 腿侧图 于一 一 支 的 式起 结构形 作 在 性支 一 , ,图卜 6适用于双刚性支腿门式起重机结构形式 作用于刚性支腿对角点上 。 , 。卜 6适用 双 支腿 主梁框 刚强 或 直的 于 性 与 架连接不够 软道安装不平 结构形式图 前 , , , 。 , 5 6 = 尸附 、 便于分

5、将 卜6 中的 分解 对于 ,6 由于柔性支腿不能承受 为 析 图 , 、 , 。 ,平面外 污力作用 所以 分解 正 反对称力作用于结构上 见图 对于 6 双 健 只 为 , 一 , 5 , , , 、 , 。 / 8 9 8刚性支腿均可承受 力 将 分解为 反对称力作用于结构上 见图 对于 正 、 。 , 。 , 6 只分 为正 反对称力 用于结构上 如图 所示 解 作 , 厂7 护 , ”“ 977 沪 娜 口 资 。, 。, 。 , 甲9 、 、 仁 门 户。 尹 门 泊 曰 肠 “ 吐二勿 口 士土 = 月 , 、 “ ? ,= , 月 叭 协 ? 八 氏 童 机 院 01吕1 太

6、康 李 学 报 年 , 尸角 9?7 ” 5 、 , 。 5 9 八 衬 图 二, , , , , 9 / 用 直 由于 是自相平衡的水平力系 结构在 作 下不会产生垂 反力 这是一 。进 步分析的前提条件 证 腿 面框 足 刚 , 腿 截面 , 为泵 支 平 架有 够的 度 通常支 上部与主梁连接处 设计得较大 、 、 , 。 书 以 受 内 : 。 6 腿 该 面 很 因它可 承 各种 力 作 同时在支 框架中 截 位移 小 此 用 。 该 固 切 , 分 上、 分。可假定 截面为 定端 将整个结构在此处 开 把结构 为 下二都 再考虑、 , 、 、 , ,/ : 7 8 的作用方式及不同

7、的分 参见图 6 最终可归结 以下四种结构单元 解 为 , , 。 作 =见图 :其中 是 产生的力矩6 分 击 ;, ?7 , 7 9 9? ?7 尸 图 模 元 合 。 本文计算 型由上述结构单 组 而成 。 , 6 构 腿丁 起 模 6 6 双刚 重 成一柔支 式 重机计算 型 构成 腿门式起 , , , 机计算 的 构成第三种清况 实 上它包括在第二种情况内 可以看到 本文 趣 。 呛计算模 与原结构很接近 型 8期 双梁门式起重机结构分析 的若干问题及程 研制第 中 序 2 骤5 求解步 取 中 悬 况, 分别 , 小车位于跨 和 臂工 求出即 份 一 、 、 , 按上述计算模型求出

8、刚 柔 支腿框架的未知力喇固端河力 性 , , 、! 将所求得的固端反力反向后作为外力施加到上部结构 利用对称性质 化为正 反对 用 两组 , 分别用 构 法 柔 阵 , 载 系称力作 下的 结构 结 力学方 求出 度系数 荷 数阵 ,# % ) &用 斯 元 正则 # % 高 列主 法求解 方程 ( # +, 3 , 3 , ) 1 ( 4 ) 1 ( 7 . /0 2 / ./ 5 口60 乙 / 口+ 由 )+ + “ +, 3 4 , ) 601 乙 (6 / 8 8 8 求得总内力 二+ , 。9根据危险断面进行组合 校核强度:。: 关于水平惯性力和风载对结构的作用 , 主梁的水平惯

9、性力和风载作用在主梁水平框架内 这可简化为简支水平框架计算 , ; 惯 和 载 用在 梁 框架 扭拒8 的 用,但小车的水平 性力 风 除作 主 水平 内外 还存在一 作 并 、 、 , 。且在主梁与支腿连接处向支腿 马鞍 下横梁分载 因此上面简 已不适用 作者曾对 化 、 固支 架模 , 差异 , 真 见 。主梁按简支 水平框 型计算 结果 甚大 均不能 实反映结构的 力 综 , 、 。上述 应采用受水平载荷作用的弹性支承水平框架计算较为合理 弹性支 由支腿平面 承 , 、 ,框架的刚度构成 此时只计及 梁 小车的惯性力和风载作用 支腿框架的惯性力和风 由 。 3 , 。 : + , , 尸

10、 = ? 刀构求出反力 、 3 。 9 : + 骤 一9 同 中求解步:3 关于水平刚度的合理计算 以往主梁水平刚 通常是取简支梁或 度 ,简支水平框架 算 而整机水平 刚度 计 限 马 句 、的计算仅 于无 鞍类门式起重机 , 对于最常见的有马鞍双梁门式起重 。 ,机水平刚度计算研究不多 事实上 梁水平框架支承于支腿平面框架上而构成一个整 兰 , 。 体 二个框架 连接处是满足变形协调条件的 同时支腿框架的刚度不会是零或 无穷 在 。 , 相当 弹 当 , 腿 给 以大 仅 于 性约束 外载作用于主梁产生变形时 支 框架对变形 反向约, , 。 阻止变形自由发展 就是整机水平刚度受弹性约 的

11、机理 由 可得 合理束 这 束影响 婚 出 3 模 二的计算 型应是弹性支承水平框架护见 图 0181 太 原 重 机 学 院 学 才反 辛 7 细 推导 图模 作者在 中详 分析 出 型 0 66000, :, 苦 5 0 厂5 一 ”“ , 古 姜 、 卜古 六 一姜 :06 丁的跨中水平位移计算式 由材力可 , 犷一 ? , 一 , ,“, 衬 5 。 、 6 币以容易地得到简支梁跨中位移算计式归 , , , 母00, 0 子 卜卜 , , 6凡 厂 0 0 孚 = 石 9 82 2 7 ,7 。5 5 : 6 一 品 9 “ :士6 5 03 3 + 今 砚 黯 生 = 卫孟0 些 丝

12、 7 。 : 6 8侣 2 03 ,二 , 工况 硬出 软件 占 内存 括数据 约 考虑到计算 多 件 矛 , 程 采 批 , 其 语 ,内存小的 盾 编 中 取分 求解复盖技术 为便于移置 它 型及 言 程序为块 机 , 。 ” 。 7 “状 , /# 图见图2 结构 共有 个子程序 框 所示 , 、 使用时只需按数据区顺序要求输入系列数据 运 程序后根 屏幕提示键入 捧 行 据 选, 一 , 。 0 乙项 便可输 图 6加载方式部分内力值 见附表 茁 结论 ” , , , , “=# 利用 软件 某厂进行系 产品设 使设计局期 短 提高 取得满 为 列 计 缩 精度 , , 5 意的 果

13、根 设 计算及结果分析 以下结 效 撂 计 俘到 论 ” 0 写公涟 软件及砚 为 场设计提供了方便 “ 作 现 一 “ 0 劝 图 6 载方式 导致柔性支腿框架内 生最 内 加 将 产 大 力 双梁门式起重机结构分 的若千问题及程 研制 8 析中 序第期 刁,一 , ,甲 , 甲, 一 一一 一 一一一 一 一 一 一 一 , 一一 、 一 一 8 。 最常见的力载方式 它所对应的计算模型中包含正 反对称未知力作 夕 几堤 画 , , ,用下的二组结构 而 自结钩的内力具有相同的数量级 在选加时 不能忽略 各 缘 9 + & 万华尸 公据区 二4 444 。 # #&# 汉 &闪 , , 8

14、 2 竺 ,& 一 四脚 二 84以# 花4406八&# “ ” 讹 一 773 8&73 一 业 , 夕口4口:么于 一0644 !%/& ! 刊 44 # 了 # , & 丁# “ , , 74084入 84084 寸# :026, :6 工 , , , !# 珍 弓 0 4&4 10布804474748 0介 , , 支 干惯性力 计算 腿千面忆 计算9 作用下 一 架龙 上 面, 馨 用卜 超 部截 # : 7执, , , 复盖 蒯 简粼支水平框架 二 小 勒道 面相 二 # 丰 甜 饭 0 , 弹支水平框架 : 8欠6分办6 寸水 侈及 二 复盖 次 干位 支 7 毖卜 不打 型计

15、给出 , 模 算土 翻室 小年 于 升是淮架各 、 缤 节点 #1 , 二 它们的相对误差 踌中 悬竹处礴 夕 矩值 心 互气 弯 葬工况 5 生 嗽龚各飞 结来 图2 一 , , 0 。6 图 6是 的反对称未知力作用下的结构构状态 不是最危险情况 因而可 中 以 不考虑 马 双 门式起 刚 支 框 , 带有 鞍的 梁 重机水平 度应按弹性 承水平 架计算 , 5 工。 , , 1 3 对双侧刚性支腿门式起重机 未知力有以下规律 一 参见图 图 是根 “ 据对称性将上部结构沿纵向轴线切开得到的6 , 5 , 7, 5 偏 侧 用时 称 知 用 二 一 斜 向力作 反对 未 力作 情况 “ 5

16、 , 。 5, 工,7, 义“ , 义 “义, 二 一 一 “ 对称未知力作用情况 , 5 , 二7, 、 , , 5 时 称 知 况 二 一 二一 水平喷性力作用 反对 未 力作用情 匕 厂 户 督 并 泣 反对称未知力作用情况 对称米知 作用清况 为 图。 附表 , 2 77 一2 一73 度 5一五 露 看 0! 1 84 04舔骊 瓦 膏 , 74 4 水平刚度 , , , 8 2 3 1 1 , , , 08 38 48 各 一 一1 一 一 一 7,7 ) 80 支腿刑度 井 , 绘 , 8 7 0 一7 一州 一 一 , 二 一 二 一 5旦三 三竺竺 卜 竺竺 一 里 卫 竺

17、一 二 一 _ 岁 全0 一 旦 一 一里全旦 竺竺里一 一 兰 竺 一 、一 生 共羊 一 一 一 一一 一 二 一 一 兰 兰三一一一竺竺 二里三三 一 兰兰二 竺 一 未 竺 卜 卜 一 , , , , 一 一 一 一 一 二一 : 二 卫 一 兰兰 一 土 竺竺兰 旦二二 知 竺 尘 生 , _ , , , , 7 2 284 11 力 0 , , 347 , 042471 227 反 。 。 , 03 33 , , , 2 一028 2 03 1 3 3平 一 一水 , , 尸334 7 一742 8 10 1 1 朋 一 0302, 0372,3 0300, 0308,弓 一 一

18、, , , , 03002 03723 0300 0308 27, 201, 37 1 对 于 知 37 车 未 , , , 一吞21 2 一38 23 2 一378 7 _ , , 21 2 380 23 378 7 一 ,一 , , 又力 44 774 8337 2 8231 , , , , 一023 703 1 707 7了 一 一 一 , , 707 7 二二巫 二 亚 , , 奥 沙 艺 74 工 8021 82 3 0 称 二 7。 0 , , 0 08 7 032 , , , , 7 33 30 8 00 , , 冰8 一804 8 一8042 一842 721 于 长 一 0

19、一 卜 , , , 一774 1 一7 783 3 780 一 一 知 , , , , 一 3 一0 一0 077 一 力 , , , 3 077 2 一 08 一 , , 01 8 1 2 火2 80 , , 一 一722 2 一718 8 40 , , 一主 一7078 7 一784生 # , , , 0 一720 3 781 2 一0147 兮7 一 全 014,7 巫 787 二 二 二 二 , 还 反 砰 厂 , , , , 8 一。=3 一 2 一18 3 一8 0 0 知 801 , 对 88 737 72场7 力 801 , 88 737 72 7 3 301,7 0, 07,2 01,7 ! 341 ,3 0 一 一 一7 2 一 小 , , 2 一341 3 7 2 0 一 一 一 , , , , 1 44 7 02 382 7 = 3 _ ) 目) , )叫, 一(一 ( 一 ( ( 一 一 ( 一 &+ &, &. / &0/ 1 &/1 . 一 一 & &, &匕