1、龍門起重機計算說明書一龍門起重機的結構形式、有限元模型及模型信息。該龍門起重機由萬能桿、鋼管以及箱形梁組成。上部由萬能桿拼成，所有萬 能桿由三種型號組成，分別為 2N1,2N4,2N5,所有最外圍的豎桿由2N1組成，其 他豎桿由2N4組成，所有斜桿由2N5組成,其他桿均為2N4;龍門起重機兩側下 部得支撐架由鋼管組成，鋼管的型號為 219 6 83 5,其中斜豎的鋼管為219X6,其他鋼管為 83X5;龍門起重機上部和下支撐架之間由箱型梁連固接而 成，下支撐架最下端和箱型梁相固連。所有箱型梁由厚為6mm勺鋼板焊接而成。對龍門起重機進行建模時，所選單元類型為Link8、Pipe16、Shell6

2、3三種單元類型。有限元單元模型見圖1。模型的基本信息見下：關鍵點數988線數3544面數162體數0節(jié)點數1060單元數3526加約束的節(jié)點數48加約束的關鍵點數0加約束的線數0加約束的面數12加載節(jié)點數 18加載關鍵點數18加載的單元數 0 加載的線數0加載的面數0二結構分析的建模方法和邊界條件說明。應力分析采用有限元的靜力學分析原理，其建模方法采用實體建模法，采用 體、面、線、點構造有限元實體。其中所有箱形梁用面素建模，其余用線素建模， 然后在實體上劃分有限元網格，具體見單元圖。對于邊界條件和約束條件，是在 支撐架下的箱型梁的底面兩端加X,Y,Z三方向的約束以模擬龍門起重機的實際情 況。載

3、荷分布有4種情況：工作時的吊重、小車自重、風載荷、考慮兩度偏擺時 的水平慣性力，具體見下。三載荷施加情況。(1) 工作時的吊重工作時的吊重為40t，此載荷分布在小車壓在軌道的 4個位置，每個位置為 10t。由于小車在軌道上移動，故載荷的分布位置隨小車的移動而改變，由于小車移動速度慢，我們只把吊重載荷的施加作兩種情況處理：在最左端(或最右端)，以及龍門架中部位置。(2) 小車自重小車自重為7t,和吊重載荷分布位置相同。(3) 風載荷風載荷：U類風載。(4) 考慮2偏擺時的水平慣性力該水平慣性力大小為吊重乘以角度大小為 2的正切值，施加位置和吊重 載荷施加位置相同，方向為水平的X向和Z向。四計算結

4、果與說明。對應吊重載荷的施加位置，共有兩種計算情況；(1)小車在中間位置時：萬能桿應力分布云圖如圖2所示，最大應力分布云圖如圖3所示，鋼管應 力分布云圖如圖4示，最大應力分布云圖如圖5示，箱形梁應力分布云圖如 圖6示，最大應力分布云圖如圖7示,X,Y,Z三方向位移分布云圖如圖8, 9， 10示。總計算結果見表一，表二。表一(MPa)結構名稱 f整機主結構箱形梁鋼管最大應力-86 （壓）78 （拉）26.76888.414表二(mm)結構名稱X方向丫方向Z方向最大位移5.717-44.57147.248由于該龍門架結構主要桿結構組成，所以要對局部受力較大的桿進行穩(wěn) 定性計算。對于型號為2N1的萬

5、能桿，其應力分布見圖11示，從圖中可以看出最大 壓應力為N=77.505,2N1的萬能桿的穩(wěn)定系數 min=0.6936,N/ min=77.505/0.6936=111.74MPa170MPa 所以不會失穩(wěn)。 對于型號為2N4的萬能桿，其應力分布見圖12示，從圖中可以看出最大 壓應力為N=44.604,2N4的萬能桿的穩(wěn)定系數 min=0.79,N/ min=44.604/0.79=56.46 MPa170MPa，所以不會失穩(wěn)。 對于型號為2N5的萬能桿，其應力分布見圖13示，從圖中可以看出最大 壓應力為N=46.54,2N5的萬能桿的穩(wěn)定系數 min=0.439,N/ min=46.54/

6、0.439=106.01 MPa170MPa，所以不會失穩(wěn)。對于 219X 6的鋼管，其應力分布見圖14示，最大壓應力為N=86.888, 從圖中可以看出彎曲應力為 88.414，最長的 219X 6鋼管的穩(wěn)定系數 mi n=0.856，穩(wěn)定性應力=86.888/0.856 + 88.414- 86.888=103.4Mpa140MPa所以不會失穩(wěn)。對于 83X 5的鋼管，其應力分布見圖15示，壓應力為N=40MPa彎曲應 力為46Mpa, 83X 5鋼管的穩(wěn)定系數 min=0.707 ,穩(wěn)定性應力=40/0.707 + 46- 40=62.6Mpa140Mpa所以不會失穩(wěn)（2）小車在最左（或

7、最右）位置時：萬能桿應力分布云圖如圖16示，最大應力分布云圖如圖17示，鋼管應 力分布云圖如圖18示，大應力分布云圖如圖19示，板應力分布云圖如圖20 示，最大應力分布云圖如圖21示,X,Y,Z三方向位移分布云圖如圖22, 23， 24示。表一（MPa）。結構整機主結構箱形梁鋼管最大應力-140.804（拉）85.717（壓）29.94106.345表二 （mm）結構名稱X方向丫方向Z方向最大位移13.688-32.36563.294由于該龍門架結構主要桿結構組成，所以要對局部受力較大的桿進行穩(wěn) 定性計算。對于型號為2N1的萬能桿，其應力分布見圖25示，從圖中可以看出最大 壓應力為N=67.2

8、08,2N1的萬能桿的穩(wěn)定系數 min=0.6936,N/ min=67.208/0.6936=96.9 Mpa170Mpa，所以不會失穩(wěn)。對于型號為2N4的萬能桿，其應力分布見圖26示，從圖中可以看出最大 壓應力為N=52.997,2N4的萬能桿的穩(wěn)定系數 min=0.79,N/ min=52.997/0.79=67.08 Mpa170Mpa，所以不會失穩(wěn)。對于型號為2N5的萬能桿，其應力分布見圖27示，從圖中可以看出最大 壓應力為N=54.669,2N5的萬能桿的穩(wěn)定系數 min=0.439,N/ min=54.669/0.439=124.53 Mpa170Mpa，所以不會失穩(wěn)。對于 21

9、9 X 6的鋼管，其應力分布見圖14示，最大壓應力為N=104.804MPa,從圖中可以看出彎曲應力為 106.345MPa 219X 6鋼管的 穩(wěn)定系數 min=0.856，穩(wěn)定性應力=104.804/0.856 + 106.345-104.804=124Mpa140MPa所以不會失穩(wěn)。對于 83X 5的鋼管，其應力分布見圖 29示，壓應力為 N=55.137MPa,彎曲應力為59.307Mpa, 219X 6鋼管的穩(wěn)定系數 min=0.707穩(wěn)定性應力=55.137/0.707 + 59.307-55.137=82.2140Mpa,所以不會失穩(wěn).優(yōu)質文檔3圖2整機主結構應力分布圖優(yōu)質文檔#

10、ANSYS圖i單元模型圖LSI TOPDMXSMHSMX(NQAVG-6B4B8-50,088-31.687 -13.287 5 11323 SH41.91460.314715JUN 19 200110:10:47ELEHENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME-I=51=8 6 k SSS-7S=15(NOAVG) 二ANSYS 5.6.2JUW 19 200110:11:41ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIKE-1LSITOPDMSSMNSMX圖3最大應力分布圖(NOAVG)=51.29958.9436B.76679.S9SS.414TOPDHX

11、TIHE=1NMIS8939,29549.119ANSYS 5. 6.2JUN 19 200110:13:03ELEMENT SOLUTICHSTEP=1SUB -1=88.414 a 9.82 4 19.648 29,471圖4鋼管應力分布圖優(yōu)質文檔9ANSYS 5.6.2JUN 19 200110:14:20ELEMENT SOLUTIONSTEP-1 SUB 1 TIME=1 NMIS89 TOP DUX SHX(NOAVG)9.924 i今.48 玄今.4713929549.11950.943 ig 呂.766自自414=51b289-80.14訂圖5大鋼管最大應力分布圖BiHIS豳尿

12、豳測IIIJUN 19 200110:19:29NODAL SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1SEQVTOP(AVG)DMXSUNSMX= 51 2S9=1 337=261 3376 98S9 81412 6415 4651 日.29121 11623 94226 768圖7箱形梁最大應力分布圖(NOAVGJ3 5465.717一.796653 -.72872 65D909ANSTS 5 6,2JUN 19 200110:20:18=51-.7966535 7174-274 B 994ELEMENT SOLUTIONSTEP-1SUB =1TIME=1UXTOP:L 3 75

13、 2.0982 a622圖8 X方向位移圖ANSYS 5,6.2JUN 19 2 00110:20:58ELEMENT SOLUTIONSTEPl圖9 Y方向位移圖SUB !TTNE-1UY(NOAVG)TOPDMX -51.289SW -44 S1S1TX =.005793-44571-39 ：L8-346右5-29遼-24.759 -19,006-14廿53-良9947D05793圖10 Z方向位移圖優(yōu)質文檔11AN5YS 5.6,2JUW 19 200110:21:22ELEMENT SOLUTIONSTEP-1SUB -1TIHE=1UZ(N0AVG)TOPDMX =512旳SMN =

14、-157583MX =47.218 15975a-呂.757-1.757j 5-24412.24519.245Z6.246I 33.217I； 40.247I1 馬7Z4ANSYS 5.6.2JUN 19 2 00110:47:30ELEMENT SOLOTIONSTEP=1SUB =1TIHE=1LSITOPINOAVG)DMX -51.209SMX *76.715-77冒冒-60丄4= 竝 p789-2S盤自産-S.0749 2942 E. 64243.99961.35778.715圖11 2N1應力分布圖圖12 2N4應力分布圖優(yōu)質文檔13JLWSYS 5.6.2JON 19 20011

15、0：48500ELEMENT SOLUTION5TEP=1SUB =1TIHE=1LSI(NOAVGjTOPDHX =512S今SMI =-44 604SHX =33 711S 604-35.903-27,201-184號9-9798-10967.60616 B 3 0 725 00933 711ANSYS S.6.2JUN 19 20011OH6:27ELEMENT SOLUTIONSTEP-1SUB -1TIME-1LSI(NOAVG)TOPDHK =51.269SHN -46,54STIX =5,13 & V已 -3 6.354-2 6.168-15,901 -57954,91I14.5

16、7?I24.7C434.95II 45.136優(yōu)質文檔15圖13 2N5應力分布圖TOP15:47:22SUB =1(NOAVG)=88理BE； 414=512召號16.7714匚l65246,61356 5736453372.493呂匚l454TIHf=lNMISS9ANS YS 5,6 + 2JUW 19 2001ELEMENT 3OLUTI0W STEFFI16 77124.7323 2 692圖14大鋼管應力分圖ANSYS 5.6.2JUH 19 200115:48:02ELEMENT SOLUTICWSTEP-1SUB =1TIHE=1NMises(NOAVG)TOPSMH -13.

17、15613.15820.24227.32634.4141,494 叫呂.578 55662 62.7669 呂376914優(yōu)質文檔17圖15小鋼管應力分圖(NOAVG)-64.431=-1 CH 304=85.717-104.S04-83,63S-62加6ANSYS S.6.2JUN 19 2001 10:30：44ELEMENT SOLUTIONSTEP-1SUBTIMElLSITOPDUXSHNSKX-11,297 -2D.126 1.041 22.2143 379 電.5電8 BS.717圖16整機主結構應力分布圖STEP-1o=AHSTS S.,2 JUN 19 200110:15:1

18、7ELEHENT SOLUTIOMSUE =1TIKZ=1LSI(NOAVO)TOPEKX - 4.431SMN =-104.eoiSEX =3b.717 -10.BO -83.635 -宓* E -41 257 -20.126 1.041 22.21 恥苗9 54.546 35.717圖18大鋼管應力分布圖優(yōu)質文檔#圖17整機主結構最大應力分布圖II10 63理5AI-JSYS 5.6.2JTJI-J 19 2 00110:26:15ELEMENT SOLUTIONSTEP=1SUB =1TIME=1NMIS89 (NOAVG)TOPDMX =64 朋 1SMX =106d45 011.81

19、62 3 - 63 2：了5 44847,2 65jj 59 匚IS 1|7匚i897II 込713ANS YS S . 6 . 2JUN 19 200110:27:09ELEMENT SOLIJTICMSTEFFISUB =1TTNE=1NHIS39TOPDHXSHX(NOAVG)=64.43110 6 ：3 4 呂 11,816 2自63 23 方.44347,265 目號匚1：01 初.89782.71394.52910 6 3 45圖19大鋼管最大應力分布圖ANSYS 5 =29.941,07942367.49310.713.90617.11320.3223.5272 6.73 429

20、.94圖20箱形梁應力分布圖優(yōu)質文檔19ANSYS呂6玄JUN 19 2D0110:34:33NODAL SOLUTIONSTEP=1SUBTIHE-1SEQVTOPDMXsmr(AVG)=64咚自11079SMX *29b94SHXB=56JD641 0794.2 6610 B 713 90 617 1132駝23 52 726/73429/94圖22 X方向位移圖優(yōu)質文檔21圖21箱形梁應力分布圖(NOAVG)=64.431 -1*1S6 =13,668-1,1S6d鈕口0日2.114AWSYS 5+ 62JUN 19 2001 10:25:1?ELEMENT SOLUTIONSTEP=1

21、SUB -1TIME=1UXTOPSHNSUX3 ,?655.4157.066e.7161Q.3 5712.01713,668SNX=25*17=64叫31 -32,365TOPDMXSUM*01317-32,365-2S.167ELEMEWT SOLUTIONSTEP=1SUB -1TIKE=1UY21.57217.97514*37710.7797B 1623,5S4.01317(NOAVGJ圖23 Y萬向位移圖ANSYS 5.6.2JUN 19 200110s2541ELEMEMT SOLUTION STEPlSUE =1TIME = 1uzTOPDKXSMNSMX(NOAVG)-64.431-3,32S=63 294 -3 325 4 077 11,479 le.esi26.28333 6854108748 弱55,89263.294ANSYS 5.6.2JUN 19 2 00110:24x34圖24 Z方向位移圖優(yōu)質文檔23TIHE=1 圖252N1應力分布圖ANSYS 5.6.2JUN 19 2DD110:4