加勁肋對起重機主梁靜動態特性影響探究

陳芝樹 徐勇

摘 要：研究分析橋式起重機主梁的靜態、動態特性表明不同類型的加勁肋會給橋式起重機主梁產生不同的影響。文章通過三維模型進行主梁以及四種加勁肋的三維模型的裝配管理，通過軟件的仿真功能進行靜態特性、模態以及諧響應分析。獲得結果表明角型加勁肋主梁性能良好。縱向加勁肋對于主梁會產生嚴重的影響。

關鍵詞：加勁肋;起重機;主梁;靜動態特性影響

0 引言

橋式起重機主要就是進行物料搬運的機械設備，在各個領域中廣泛應用。起重機的箱梁結構主要是通過上下翼緣板、主副板以及橫縱的加勁肋通過焊接共同構成，是常用的結構。分析箱梁結構對其進行應力分析，是起重機主梁的重要內容。現階段在進行橋式起重機的主梁靜動態研究中，對于細微結構沒有進行全面的分析，忽略了縱向加勁肋對起重機性能產生的影響。因此，文章主要對加勁肋對起重機主梁靜動態特性影響進行了重點的研究。

1 起重機加勁肋

加勁肋主要在支座或者集中荷載的位置上，其主要的職能就是保住構件局部穩定性，傳遞集中力設置的條狀的加強件，可以有效的增強梁的整體穩定性，提高抗扭性能。

加勁肋主要就是在腹板兩側對其進行成對的配置，也可以單側的配置。其可以承受靜力荷載以及間接承受動力何在，根據規定要求進行抗彎以及抗剪承載力的計算，但是直接承受動力何在的吊車梁以及相關構件并不綜合屈曲后強度的組合梁，根據規定合理的進行加勁肋的配置。

加勁肋主要可以分為橫向、縱向以及短加勁肋幾種類型。同時，梁的支座位置以及上翼緣的區域中具有較大固定的集中荷載位置中，要合理的進行支承加勁肋的設置。加勁肋適宜在腹板兩側的位置成對的進行配置，也可根據實際狀況進行單側的配置。

2 起重機動靜態特征分析

在建立主梁金屬結構的有限元模型之后，根據主梁的狀態對其進行施加對應的約束以及加載處理。綜合支腿的主梁支撐作用，在連接主梁以及支腿的地方，進行金屬結構有限元模型的位移約束。對應的約束條件主要包括了：

在主梁左端中剛性支腿產生的位移全約束。柔性支腿對于主梁右端水平位移約束的距離為-5mm。在工作中主梁主要的職能就是承擔起重小車起吊貨物的垂向荷載承擔。同時，起重小車會根據主梁的軌道要求開展移動作業。分析在工作荷載中主梁的動態、靜態特征，要對主梁跨中、左右懸臂端等相關位置的實際狀況進行分別的計算分析。

在計算中要將額度起重與起重小車重量的相加，在乘以升應力，則可以獲得垂向的荷載，然后在指定的節點位置進行加載。

起重小車主要位于主跨梁中，主梁的左端與剛性支腿位置產生最大應力，數值最高為300MPa，符合材料應力值要求。在其他區域中工作應力在100MPa左右，多數區域中并沒有高于100MPa。在起重小車中主梁左懸臂端中，最大的應力值為175MPa，符合要求。

3 加勁肋對起重機主梁靜動態特性影響探究

分析加勁肋對起重機主梁靜動態特性，通過模型進行分析，了解縱向加勁肋的各項參數信息，可以有效的了解加勁肋對起重機主梁靜動態特性產生的各種影響。

3.1 主梁分析模型構建

確定起重機參數以及建模軟件。在SoildWorks中建立三維模型，利用ANSYSWork bench有限元軟件進行處理。起重機主梁結構復雜，在處理中為了縮短計算應用時間，適當的忽略連接位置的螺紋孔結構，保留倒角等結構。建立矩型肋、角型肋、T型肋以及正球頭肋四種的三維模型，在主梁三維模型中對其進行裝配處理。

3.2 縱向加勁肋

進行橋式起重機的主梁設計中，要根據要求進行局部穩定性的設計校核分析。縱向加勁肋會將起重機的箱型主梁劃分為相對較小的四方體結構，充分的增強了起重機箱型結構的整體穩定性。

橋式起重機的主梁在運行中會受到兩個方面荷載作用的影響，其分別為垂直以及水平荷載。在起重機中主梁結構受到的垂直荷載主要可以分為自重、司機室自重、小車車輪輪壓幾個方面。

在起重機啟動以及制動的時候會產生水平的慣性荷載，其主要涉及到了水平均分布以及集中兩種類型的荷載。

3.3 結果分析

3.3.1 靜剛度分析

通過分析可以確定，橋式起重機在運行中的危險工況主要可以分為小車在運行到主梁的四分之一處，小車運行到主梁跨中的位置處。

文章重點對縱向加勁肋對主梁產生影響的分析，因此要分析小車運行到主梁跨中位置的工況信息。通過軟件對四種加勁肋主梁承受的最大應力、位移等因素進行計算分析。

計算分析矩形肋、角型肋以及T型、正球頭肋的盈利以及變形量的計算分析，最大應力與最大變形量統計表如表1。

通過分析表1則可以發現，角型肋主梁中的最大變形量要小于其他幾種類型的主梁。而T型肋的主梁承受的最大應力則要低于其他幾種;但是與角型肋主梁中最大應力差異額為0.2%;因此，可以確定角型肋靜態性能優與其他幾種類型。

3.3.2 模態分析

橋式起重機主梁的頻率要不小于2Hz，通過對6階模態固有頻率結果進行分析則可以確定，四種不同肋板的主梁可以滿足實際的要求，其中加勁肋類型并不會對主梁的固有頻率產生較為嚴重的影響，固有頻率會保障不變。縱向加勁肋對于起重機主梁的自振頻率產生的影響則可以忽略。

因此，在進行起重機主梁的模態分析處理是無需分析縱向加勁肋產生的影響，這樣可以有效的控制計算時間，提升效率。

3.3.3 諧響應分析

諧響應分析主要的目的就是確定線性結構能否承受持續周期荷載的響應，可以預測分析結構的持續動力學性能，分析其能否可以有效的降低共振、疲勞以及受迫振動等因素造成的不良影響。

通過分析則可以確定振動頻率產生的變形量峰值，進而了解不同類型加勁肋主梁的動力學性能。

同時，通過分析可以發現矩形肋與角型肋主梁的諧響應曲線大致相同;而矩形肋與角型肋主梁的峰值則均為5Hz位置，矩形肋主梁中其最大的變形量參數為281.56mm，角型肋主梁捐贈的最大變形量的參數則為316.14mm，正球頭肋主梁最大變形量參數則為280.49mm。

分析諧響應則可以了解，正球頭肋主梁變形量要低于其他類型，其中正球頭肋與矩形肋主梁抗振能力則相對較高。

4 結束語

分析加勁肋起重機主梁靜力學性能則可以確定角型肋主梁的剛度性能、強度性能較高。分析諧響應則可以確定正球頭肋骨的穩定性較高;但是此種工藝高于其他幾種類型。通過綜合分析則可以確定角型肋的性能更好。進行起重機主梁的靜態以及諧響應分析，發現不同加勁肋主梁的結果具有一定的差距性;因此，要分析不同加勁肋對起重機主梁產生的影響。通過仿真的方式進行分析可以確定加勁肋可以增強主梁的整體性能，推動了起重機輕量化的研究分析。

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