隨著貿易經濟高速發展和港口貨物吞吐量不斷增長，門座起重機由于其良好的工作性能和通用性，成為港口裝卸作業不可缺少的重要設備。門座起重機的整體金屬結構作為主要的承載部件，由于其露天、腐蝕性的工作環境以及較高的使用頻率和工作強度，易產生疲勞裂紋、腐蝕等缺陷，影響結構強度和剛度等力學性能，并危及起重機使用安全。因此，門座起重機的金屬結構強度分析并為生產和維修提供依據，具有十分重要的意義。
      傳統的門座起重機結構分析多采用力學計算方法，由于其設計變量較多，受力復雜，因此計算量大且較多采用經驗簡化或估算，勢必影響計算結果的準確性。有限元分析方法具有建模方便快捷、計算結果準確的突出優點，日益成為起重機結構強度分析廣泛使用的分析方法。
      本研究分析的門座起重機由某水工機械廠1990年制造安裝，用于某電站建設施工，1998年起移至某造船廠用于造船用部件和材料的吊運。該起重機自重約377t(含壓重56t)，結構大體可分為上部旋轉部分和下部運行部分，旋轉部分包括臂架系統(由象鼻梁、吊臂、大拉桿、小拉桿、變幅拉桿等組成)、人字架、平衡重、轉柱、轉臺等，通過起升、變幅、旋轉運動實現在環形圓柱體空間升降物品，運行部分主要是由門架和運行臺車組成。其中轉柱、門架和臂架系統是門座起重機最重要的承載構件。
      根據門座起重機的結構特點和受力特點，可把起重機的轉柱結構、門架結構和起重臂一起簡化成空間桿系結構，采用ANSYS提供的空間梁單元BEAM188進行離散化，整個結構共劃分了9,920個單元、18,717個節點，主要梁單元的截面參數見表所示。給出了簡化為桿系結構的起重機整體結構網格圖，給出了轉柱上部局部網格圖，給出了轉柱下部和門架局部網格圖，給出了起重臂局部網格圖。
      門座起重機的型材選用Q235普通鋼，密度為7,800kg/m3，常溫下屈服極限為235MPa，定義彈性模量為2.1X105MPa，泊松比取0.3a。選取起重機最不利的運行工況，分析起重機在相應工況額定最大荷載作用下的應力、應變分布規律，并作為結構靜態應力測試布點的依據。因此計算工況選取起重機處于最小變幅和最大變幅狀態下兩種計算工況：C1>最小變幅工況：吊鉤最大荷載60t，計算彎矩為1,260tm，(2)最大變幅工況:吊鉤最大荷載31t，計算彎矩為1,260tm，起重機門架結構的支座固定端全部采用剛性固定，門架與平衡架相連的鉸點采用固定端約束形式，即6個自由度全部約束。臂架系統與人字架、平衡系統、轉柱、轉臺等部件的各鉸點均有不止一個軸承，且需考慮定位套筒的作用，因此在實際建模過程中將其處理為繞軸轉動的節點，使臂架系統在oxy平面內可以自由擺動。轉柱與門架、臂架與鋼絲繩、齒條與拉桿之間可繞Z軸相互轉動，所以在oxy平面上對線位移施加約束。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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