桥式起重机主梁有限元分析
桥式起重机主梁结构有限元分析
组长：刘伟康 组员：***
一、桥式起重机介绍
桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利
用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。
桥式起重机一般由桥架(又称大车) ，提升机构、小车、大车移行机构，操纵室，小车导电装置(辅助滑线) ，起重机总电源导电装置(主滑线) 等部分组成。
桥架是桥式起重机的基本构件，它由主梁、端梁、走台等部分组成。主梁跨架在跨间上空，有箱形、析架、腹板、圆管等结构形式。主梁两端连有端梁，在两主梁外侧安有走台，设有安全栏杆。在驾驶室一侧的走台上装有大车移行机构，在另一侧走台上装有往小车电气设备供电的装置，即辅助滑线。在主梁上方铺有导轨，供小车移动。整个桥式起重机在大车移动机构拖动下，沿车间长度方向的导轨上移动。
1. 主梁
我们本次研究的是75t 桥式起重机的主梁结构，主梁是起重机的主要承重结构，对于它的受力分析及工作状况的校核是很有必要的。
（1）桥式起重机主梁的CAD 图纸
我们使用的是solidworks 进行的建模，下面是我们的模型图：
模型剖视图：
小车工况分析：
从图纸中我们可以看出主钩的工作范围（即小车在梁上的运动范围），小车在梁上的各段进行工作是对梁造成的负载是不同的，因此在对梁施加载荷前，我们要对主梁的模型进行一些处理，使载荷能单独的加在主梁各段，较为精确的模拟主梁的受力情况；
主梁模型的处理：
我们使用Workbench 对模型进行切片处理，把主梁分成7个部分，其中需要加载荷的部分为中间有：A 、B 、C 、D 、E 五部分，其中这五部分的长度都与小车长度基本相等，以此来模拟小车在梁上不同位置工作时的工况。
划分网格：
我们使用的是四面体来划分的网格，由于模型的总长为16500mm ，为了计算方便和保证精确度，我们将网格尺寸设置为100mm ； 添加自重：
添加约束：
添加载荷：
A （左1） B （左2）
C （中） D （右1）
E （右2）
由于梁上的小车重24T ，起重机主钩的额定起重量为75T ，而我们只是对一根梁进行分析，只需承重一半的重量，因此我们加的载荷为500000N （50T ）。 求解：
A （左1） 变形量：
剖视图：
Mises 等效应力：
剖视图：
A （左1）最大变形量为3.299mm ，最大应力在小车轨道上，为141.65MPa ，主梁的最大应力分布在94.435MPa 附近；
B （左2） 变形量:
剖视图：
Mises 等效应力：
剖视图：
B （左2）最大变形量为6.1498mm
，小车轨道上的最大应力为
161.28MPa ，主梁的最大应力分布在107.52MPa 附近；
C （中） 变形量：
剖视图：
Mises 等效应力：
剖视图：
C （中）最大变形量为7.9824mm ，小车轨道上的最大应力为213.5MPa ，主梁的最大应力分布在142.33MPa 附近；
D （右1） 变形量：
剖视图：
Mises 等效应力：
剖视图：
D （右1）最大变形量为6.0257mm ，小车轨道上的最大应力为153.89MPa ，主梁的最大应力分布在102.59MPa 附近；
E （右2）
变形量：
剖视图：
Mises 等效应力：
剖视图：
E （右2）最大变形量为3.1304mm ，小车轨道上的最大应力为134.42MPa ，主梁的最大应力分布在89.614MPa 附近；
结论分析
小车轨道受力情况：
（1）根据《起重机设计手册》可知，当轨重小于43kg/m时，轨道的许用应力取230MPa ，由应力云图可知，最大应力出现在车轮与轨道接触处，根据我们得出的数据最大应力出现在主梁中间的轨道上为213.5MPa ，在轨道的许用应力范围内，因此是合格的；
（2）主梁的最大变形量为7.9824mm ，而主梁的上拱度为16.5mm ，在其允许范围内，满足要求。
主梁受力情况：
根据《起重机设计手册》可得Q235钢的设计许用应力推荐值为140MPa ，若排除因添加约束及轨道接触所形成的应力集中，主梁的受力情况基本满足强度需求。
总结分析：
（1）从图表可以看出，模型的受力情况基本满足强度要求，但我们在很多地方的处理都不是很合理；
（2）比如在划分网格的时候我们选择的是四面体而不是六面体，若使用六面体划分网格的话，得到的应力云图会比现在做出的更加精确、合理；
（3）在约束的地方也不是很合理，出现应力集中区域，使分析结果出现较大误差；
（4）在建模方面还有待提高，使用实体建模在划分网格和计算求解时需要的时间很长，计算不同情况时尤其麻烦，如果使用板单元建立模型，计算起来应该会方便的多。
分工说明：
刘伟康：solidworks 建模 王硕： 模型处理及工况分析 胡振玺：主梁左半段的有限元分析 翟炳辅：主梁中段的有限元分析 韩春阳：主梁右半段的有限元分析 赵腾达：PPT 、项目报告制作
第一次讨论：9.21下午：组员在6402研究主梁的CAD 图纸。 第二次讨论：9.25下午：组员在6302讨论模型如何建立以及用什么软件建立模型。
第三次讨论：9.28下午：组员在6402讨论如何处理模型以及载荷如何加。