PZQ2600型附着自升塔式起重机底架结构的有限元分析

2016-04-18孙秋香

综合智慧能源 2016年11期

关键词：架结构塔机底架

孙秋香

（郑州科润机电工程有限公司，郑州 450015）

PZQ2600型附着自升塔式起重机底架结构的有限元分析

孙秋香

（郑州科润机电工程有限公司，郑州 450015）

以PZQ2600塔式起重机底架为分析对象，通过三维设计软件Creo，建立底架结构的三维模型，导入有限元分析软件Workbench中，对底架结构进行有限元分析，为塔式起重机底架结构的设计提供了一种方法。

Creo；Workbench；塔式起重机；底架

0 引言

塔式起重机（以下简称塔机）是各种工程建设，特别是现代工业与民用建筑的重要施工机械［1］。塔机底部采用底架结构形式，一般是十字型结构，通过销轴连接，为了保证工作的稳定，通常在十字型结构梁上配置一定的压重。PZQ2600型塔机适用于大型火电工程施工，最大起重量为150 t，最大工作幅度为80m，最大起重力矩26250 kN·m。本文对此型塔机底架结构进行强度和刚度的分析，为以后同类型塔机的底架结构的设计提供了重要的参考意义。

1 底架的金属结构

PZQ2600型塔机底架采用金属箱梁结构，呈十字型，包括十字梁、一字梁、支腿等。梁截面形式采用箱型截面，十字梁和一字梁之间采用销轴连接，梁与支腿采用球铰连接。塔机使用销轴连接代替传统的螺栓连接，使得底架安装拆卸方便快捷。

2 底架结构有限元分析

2.1 有限元模型的建立

本文以自主研发的PZQ2600型塔机底架为研究对象，首先采用Creo软件建立底架结构的三维实体模型，然后导入到Workbench中进行网格划分，结构采用实体单元进行网格划分。底架的模型做了相应的简化处理，底架有限元模型如图1所示。

2.2 边界条件及简化

在实际建模过程中，应用实体单元建立底架十字梁、一字梁等主结构有限元模型时，省略一些次要结构如梯子平台等；惯性载荷是通过施加加速度实现的［2］，进行静力学分析时，可通过施加重力加速度来保证模型的自重。为便于加载，臂架的不平衡弯矩转化到塔身和底架连接处的竖向力来施加。对底架四个角点连接处的6个自由度施加全约束。

图1 底架结构有限元模型图

2.3 载荷的施加

在塔机自立工况下，考虑最不利的载荷组合，即臂架沿着塔身的对角线方向。分析底架所承受的载荷包括水平力、竖向力（不包含压重）、不平衡弯矩、回转扭矩和压重等。其中竖向力均匀作用在塔身四个主弦上，不平衡弯矩主要由对角线方向的主弦承担，压重通过底架梁传至4个铰支座处，水平力和扭矩由底架各梁平均分担。竖向力N＝6860 kN，水平力H＝4×17.15 kN，压重G＝4×200 kN；不平衡力矩M＝23520 kN·m，扭矩T＝3920 kN·m。根据经验，不平衡力矩和扭矩不同时作用，不平衡力矩产生的作用更不利。底架材料均为Q345B，底架结构载荷施加图如图2所示。