履帶起重機臂架金屬結構應力仿真與試驗研究

王小燕

南京市特種設備安全監督檢驗研究院 南京 210019

0 引言

履帶起重機是一種廣泛應用于施工現場的動臂式起重機，具有通過性好、適應性強等特性，包括行走機構、回轉機構、變幅機構、起升機構和臂架結構等部分[1]。其中，臂架結構能同時起到變幅和承載的作用，是履帶起重機的關鍵部件。在長時間使用后，臂架金屬結構可能會出現磨損、腐蝕、裂紋、變形等現象，對履帶起重機的安全性能造成一定影響。因此，對老舊履帶起重機進行安全性能評估時，其臂架金屬結構的分析顯得尤為重要。

本文以P＆H7150型履帶起重機臂架金屬結構為研究對象，通過Abaqus軟件進行仿真分析，并通過現場應力測試對其應力進行分析，驗證其結構強度是否滿足使用要求，為該類型起重機的設計、制造、應力測試和檢驗等提供參考依據。

1 起重機基本參數

P&H 7150型履帶起重機于1987年制造，其臂架金屬結構如圖1所示，由臂架前節、中間節和臂架尾節等3部分組成。臂架長度通過增減不同數量的中間節進行改變，臂架長度最短為18.29 m，最長為82.3 m，工作幅度為5～62 m，最大起重量為150 t。臂架金屬結構由3種不同尺寸的無縫鋼管焊接而成，主弦桿直徑為114 mm，厚度為7.4 mm；第一類腹桿直徑為76 mm，厚度為2.8 mm；第二類腹桿直徑為65 mm，厚度為2.8 mm。本次軟件仿真和現場實測的履帶起重機臂架，如圖2所示，全長為57.91 m，包括臂架前節、6節中間節和臂架尾節。

圖1 履帶起重機實物圖

圖2 臂架結構示意圖

由隨機資料可知，該起重機主臂材料為STK490ME。查閱日本工業標準JⅠS G3444—2015《一般結構用碳素鋼管》，屈服強度σs≥315 MPa，抗拉強度σb≥490 MPa，泊松比V為0.274[2]?！?br>