基于Ansys對(duì)自行式塔式起重機(jī)臂架系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真案例

塔式起重機(jī)是動(dòng)臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。工作范圍大，主要用于多層和高層建筑施工中材料的垂直運(yùn)輸和構(gòu)件安裝。由金屬結(jié)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)和電氣系統(tǒng)這三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動(dòng)臂、底座、附著桿等。工作機(jī)構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。臂架屬于關(guān)鍵裝置承載著起重貨物與旋轉(zhuǎn)鏈接的重要作用。

客戶簡(jiǎn)介

華電重工股份有限公司（中文簡(jiǎn)稱“華電重工”，英文簡(jiǎn)稱“HHI”）是中國(guó)華電科工集團(tuán)有限公司的核心業(yè)務(wù)板塊及資本運(yùn)作平臺(tái)。華電重工以工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與總承包為龍頭，EPC 總承包、裝備制造和投資運(yùn)營(yíng)協(xié)同發(fā)展相結(jié)合，致力于為客戶在物料輸送工程、熱能工程、高端鋼結(jié)構(gòu)工程、工業(yè)噪聲治理工程、海上風(fēng)電工程、光伏、氫能和智慧港機(jī)等方面提供工程系統(tǒng)整體解決方案。公司業(yè)務(wù)涵蓋國(guó)內(nèi)外電力、煤炭、石化、礦山、冶金、港口、水利、 建材、城建等領(lǐng)域。

挑戰(zhàn)和需求

起重機(jī)臂架系統(tǒng)作為整體結(jié)構(gòu)的輸出系統(tǒng)，整體的剛度強(qiáng)度是評(píng)判設(shè)備優(yōu)劣及安全與否的關(guān)鍵。起重機(jī)副臂一般由兩節(jié)臂組成，一節(jié)為桁駕結(jié)構(gòu)，一節(jié)為箱形結(jié)構(gòu)。臂與臂靠銷軸連接，整個(gè)副臂的總質(zhì)量一般都超過(guò)1.5t，由固定在吊臂一側(cè)的副臂支架支撐。

由于副臂質(zhì)量較大，在打開(kāi)或回收的過(guò)程中常出現(xiàn)的問(wèn)題，主要有：插播前支架的長(zhǎng)軸比較困難，吊臂臂頭交電上下兩孔與副臂交點(diǎn)上下兩孔不重合，致使插播銷軸困難，推拉副臂很費(fèi)力；設(shè)計(jì)時(shí)無(wú)法兼顧五大部件荷載情況包括：主臂、變幅撐桿、水平撐桿、三腳架、塔柱。

自行式塔式起重機(jī)

起重機(jī)有限元模型

主臂位移云圖

局部應(yīng)力云圖

解決方案

本次仿真分析將臂架系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)方案五大部件在位運(yùn)行及極端載荷情況下通過(guò) Ansys Mechanical 模塊進(jìn)行剛度強(qiáng)度校核，結(jié)合設(shè)計(jì)規(guī)范給出設(shè)計(jì)是否滿足力學(xué)要求進(jìn)行模擬仿真。

最終成果

對(duì)自行式塔式起重機(jī)臂架系統(tǒng)設(shè)計(jì)仿真，通過(guò)加載計(jì)算得到系統(tǒng)的主臂、變幅撐桿、水平撐桿、拉鎖、 三腳架、塔柱在合理自重范圍內(nèi)滿足剛度強(qiáng)度要求。通過(guò) Ansys 仿真得到了各個(gè)設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)的剛度強(qiáng)度數(shù)據(jù)，校核了設(shè)計(jì)圖紙的合理性，給設(shè)計(jì)生產(chǎn)起到了提高效率的方法。

審核編輯：劉清