大跨度橋式起重機平衡臺車開裂機理研究.pdf

1、近20年以來,我國起重機行業(yè)發(fā)展迅猛。由于起重機在設計、制造、使用、維護等各環(huán)節(jié)中出現(xiàn)的各種問題,同時也由于起重機本身屬于間歇性動作機械,具有短暫、重復和周期性工作的特點,起重機的鋼結構會產(chǎn)生反復的彎曲、剪切應力,啟動和制動時還要承受額外的沖擊載荷,因此而產(chǎn)生的起重機鋼結構裂紋甚至斷裂會導致發(fā)生各種人身傷亡事故。
　　 在我國現(xiàn)有的起重機械中,特別是使用年限較長或工作特別頻繁的起重機,裂紋等缺陷時有發(fā)生,其裂紋長度從幾毫米到幾百

2、毫米不等。由于起重機金屬結構件一般體積較大、造價較高等客觀因素,因此不可能發(fā)現(xiàn)缺陷就立即進行更換。雖然發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生裂紋,但是很多橋式起重機仍然在生產(chǎn)第一線服役,這樣的設備無疑是人們頭頂?shù)囊幻墩◤?。裂紋的發(fā)生具有時間不確定性,若發(fā)生鋼梁突然脆性斷裂,其后果不堪設想,這也給安全生產(chǎn)帶來了很大的隱患。所以對起重機金屬結構裂紋擴展的檢測、分析以及控制的研究,對于保障安全生產(chǎn)有著重要的意義。
　　 某鋼鐵企業(yè)冷軋廠生產(chǎn)用的多臺大跨度橋式起重機

3、,額定起重量為45/15t,跨度為37.5m。投入使用僅僅1年,發(fā)現(xiàn)四臺吊車的大車運行平衡臺車鋼結構出現(xiàn)若干裂紋,嚴重威脅到起重機的正常運行和企業(yè)的正常生產(chǎn)。通過對該起重機平衡臺車進行現(xiàn)場實測,應用無損探傷技術,掌握了該平衡臺車的裂紋分布情況,對該起重機實際運行狀態(tài)下典型部位的應力歷程進行了測試,掌握了該起重機現(xiàn)場運行過程中的第一手資料。
　　 采用有限元前處理軟件HyperMesh建立了該起重機橋架結構及平衡臺車的整體有限元分

4、析模型。通過分析該起重機的運行特點,運用CAE仿真技術對該起重機橋架特別是平衡臺車在典型工況下應力分布規(guī)律進行了研究。在CAE仿真過程中,應用Solidworks軟件,根據(jù)起重機橋架與平衡臺車鋼結構幾何特征,采用合適的單元類型,建立了橋式起重機橋架以及平衡臺車的三維CAE仿真模型,并應用OptiStruct對多種典型載荷工況進行了有限元仿真計算,結合測試結果,表明啃軌側向力是影響平衡臺車強度的主要因素。通過CAE仿真分析,模擬出了該起重

5、機運行過程中的啃軌力的大小?，F(xiàn)場實測及CAE仿真分析結果表明,在側向啃軌力的作用下,平衡臺車腹板與軸承座焊接處的應力水平較高,超過材料的疲勞許用應力,且由于啃軌力隨機變化,在一個工作循環(huán)內該處的應力變幅循環(huán)數(shù)遠遠高于工作循環(huán)數(shù),使得該處很快達到疲勞壽命,出現(xiàn)裂紋,這便是該起重機運行僅1年平衡臺車即出現(xiàn)大量裂紋的主要原因。
　　 針對該大跨度橋式起重機平衡臺車疲勞強度低的現(xiàn)狀,本課題提出了該平衡臺車的改進方案,并對改進方案在危險載