起重機起重臂臂尖撓度計算分析（1）

    1研究的目的、內容和意義
　　塔機工作過程中起重臂臂尖撓度過大，會影響牽引小車工作性能，因此在塔機設計中，必須合理控制塔機各部分的剛度，使起重臂臂尖撓度在一定的范圍內；但是由于起重臂臂尖撓度是塔機整機變形的綜合結果，而塔機各部分結構形狀和連接形式很復雜，所受載荷也很復雜，不可能進行手工分析和計算。本項目利用I-DEAS軟件為研究平臺，以公司已立塔的某型試驗塔機靜力結構分析為基礎，建立了塔機整機有限元模型，對該塔式起重機起重臂臂尖撓度進行了計算，研究上、下支座變形、塔身變形以及起重臂變形對起重臂臂尖撓度的貢獻量，并從實驗上對有限元計算結果的正確性進行了驗證，在此基礎上，分析了影響起重臂臂尖撓度的各個主要因素，提出了控制起重臂臂尖撓度的措施。
　　2建立塔機的有限元模型
　　2.1物理模型的組成
　　為了便于建立試驗塔機的有限元模型，將其物理模型簡化為主要由：起重臂、塔頂、平衡臂、起重臂拉桿、平衡臂拉桿、回轉塔身、上支座和下支座、以及塔身（包括8個塔身節(jié)）組成，該型塔機塔身節(jié)有三種，設代號分別為A、B和C，A型為加強塔身節(jié)弦桿規(guī)格為□135×135×12，內加16mm加強板，B型塔身節(jié)弦桿規(guī)格為□135×135×12，C型塔身節(jié)弦桿規(guī)格為□135×1355×10，該塔機塔身節(jié)由B和C兩種型號組成，由下至上布置形式為4(B)+3(C)+1(B)；而由于其它機構的變形對起重臂臂尖撓度的貢獻量很小，所以不予考慮。
　　2.2模型的網格劃分
　　由于塔機整機部件較多，各部分結構也相差較大，為了便于有限元模型網格的劃分和模型的修改，這里采用裝配有限元的方法來建立塔機整機有限元模型。
　　塔機結構絕大部分為桿系結構，可選桿單元和梁單元。腹桿用桿單元也更適合手工計算的習慣，因此塔機的桿系結構采用梁－桿混合單元模型，即主弦桿－梁單元，腹桿－桿單元。如起重臂、塔頂、回轉塔身和塔身節(jié)均采用梁－桿混合單元模型，平衡臂拉桿和起重臂拉桿，每根拉桿用一個桿單元表示，而平衡臂的變形對起重臂臂尖撓度的影響很小，因此把其簡化為剛性桿單元。
　　上、下支座是典型的薄板結構，因此把上、下支座劃分為殼單元。對各部件的有限元單元之間進行連接，上支座和下支座之間采用剛性單元進行連接，而對不同類型單元之間，則采用剛性單元進行連接；對起重臂臂根和平衡臂臂根的梁單元進行端點釋放；并調整殼單元的法向；最后進行單元質量檢查。