MQ60港口门起重机金属结构有限元计算分析报告.doc

秦皇岛市北戴河通联路桥机械有限公司 MQ60港口门座起重机金属结构分析目录 目录 1 一、前言 2 二、设计标准及规范 2 三、计算软件 3 四、有限元计算模型 3 4.1几何模型 3 4.2 材料特性参数 6 4.3约束说明 7 4.4工作工况确定 9 4.5有限元模型的荷载确定 10 4.5.1上部结构作用荷载 11 4.5.2下部结构作用荷载 18 4.5.3工作风载计算 20 五、有限元计算结果及分析 21 5.1强度计算结果及分析 21 5.2刚度校核 34 5.3臂架稳定性计算 35 一、前言 秦皇岛市北戴河通联路桥机械有限公司为东莞东江大桥（为连续性悬索加劲钢桁梁金属结构）施工设计的MQ60港口门座起重机用于桥梁施工过程期间大型钢结构件的吊装。根据施工要求，主要用于安装主跨钢桁梁及桥面板等构件，属于单臂架全回转式安装起重机。主要行走机构有主起升机构、副起升机构、回转机构和步履行走机构。该起重机可在步履轨道下沿钢桥纵向移动（非吊装工作状态），在步履纵移到工作位置后，通过锚定装置将起重机锚定在已架设的钢梁上，从而达到作业状态。该起重机工作级别为A4，整体自重200吨。 工作环境如表1所示。 工作环境 表1 工作最大风压 300N/m2 工作环境温度 －10～45℃ 相对湿度 90％ 非工作风压 800N/m2 主要技术参数如表2所示。 主要技术参数 表2 整机工作级别 A4 主、副起升 M5 变频、回转 M4 前后移位 M3 起升高度 30m 最大/最小吊距 9m/30m 回转范围 360度 吊臂长度 40m 典型工况 60t×26.5m 起重机总功率 245kW 主钩额定起重量 60t 副钩额定起重量 16t 支腿纵向间距 16m 支腿横向间距 18m 最大支点反力 187t（前点） 最大锚固拉力 －39t（后点） 起重机总重 200t 吊机整机纵移方式 液压步履移动 二、设计标准及规范 计算所依据的设计标准规范均按照《起重机设计规范》（GB3811—1983）的有关要求进行计算，其中稳定性计算是按照2007年《起重机设计规范（报批稿）》的有关要求进行计算。 三、计算软件 本计算所用软件为美国大型有限元计算分析软件ANSYS11.0。 四、有限元计算模型 4.1几何模型 根据秦皇岛市北戴河通联路桥机械有限公司所提供的MQ60港口门座起重机的设计图纸和该起重机作业的实际情况，我们将该起重机金属结构件分成上、下两部分结构组合整体建模, 其中上部结构包括臂架、转台、人字架、拉杆、主副及变幅驱动装置以及配重等; 下部结构包括支座、支腿、支腿联接杆及行走滑动装置等。 上部结构中臂架系统的主、副弦管和人字架采用BEAM189梁单元，臂架系统各联接板和转台采用SHELL93板壳单元，拉杆、主副及变幅钢丝绳采LINK10单元，配重、主副及变幅电机、旋转大轴承以及各刚性区域联接点均采用MASS21质量单元，来建立上部结构有限元几何模型。同时根据实际钢结构情况及计算需要，对其设计结构模型进行单元剖分后共得到7925个BEAM189梁单元，17087个SHELL93板壳单元数，7个LINK10单元，22个MASS21质量单元，其上部结构整体几何模型如图1、2、3所示，其局部模型如图4～图11所示。 下部结构中支座、支腿及支腿联接杆采用SHELL93板壳单元，各刚性区域联接点均采用MASS21质量单元建立其结构有限元几何模型。同时根据实际钢结构情况及计算需要，对设计下部结构模型进行单元剖分后共得到49150个SHELL93 板壳单元，13个MASS21质量单元，其几何模型如图12、13所示。 另外，为简化计算模型，提高计算时效，便于约束和荷载施加，我们将该模型的臂架底部和转台连接处、转台底部（旋转大轴承处）区域、支座上部（旋转大轴承处） 区域、支座上部（旋转大轴承处）区域、支腿与支腿连接杆区域、支腿底部滑靴区域以及各MASS21模拟质量单元等处（如配重，主起升、副起升及变幅电机，旋转大轴承）均采用建立刚性区域的方法加以简化。 图1 MQ60港口门座起重机上部结构有限元整体几何模型（正视图） 图2 MQ60港口门座起重机上部结构有限元整体几何模型（等轴侧视图） 图3 MQ60港口门座起重机上部结构有限元整体几何模型（实体图） 图4上部结构有限元局部几何模型 图5臂架有限元几何模型 图6臂架头部有限元局部几何模型 图7臂架底部有限元局部几何模型 图8人字架有限元几何模型(正视图) (等轴侧视图) 图