双梁门式起重机结构分析中的若干问题及程序研制.doc

双梁门式起重机结构分析中的若干问题及程序研制一 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 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 , 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 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 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 = ? 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 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 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 ,