塔带机结构及运动性能仿真分析

论文摘要

本课题来源于“十一五”国家科技支撑计划项目“特大型施工机械运行安全、诊断与优化”。塔带机作为一种应用于大型水利工程施工关键设备,是将塔式起重机与皮带输送机相结合形成的“塔吊皮带机”,具有机械结构庞大、复杂、工作环境恶劣、工作强度大、工况因素多、连续作业和群机工作等特点。本文从塔带机的基本构成分析入手,结合机械力学计算与结构分析的有关要求,应用多体系统动力学结构简化原理,建立了塔带机的整机有限元计算模型,重点对塔带机的结构及其运动性能进行了仿真建模与力学计算分析,建立了一系列静强度分析、模态分析与参数校核模型、算法与理论,完成对塔带机虚拟样机的设计、开发与虚拟运行,模拟仿真塔带机内外输送臂展开运动及整机回转运动,得到内外输送臂位移曲线及振幅曲线为运动控制提供依据。为对所建立理论进行检验,完成了对三种典型起重工况下塔带机整机有限元静力学分析及其主要部件起重臂静刚度分析及强度校核计算,并应用结构模态有限元分析理论,采用分块兰索斯(Block Lanczos)算法提取塔带机低阶模态,得到其共振固有频率及振型。同时,在整机模态基础上重点分析起重臂模态,分析起重臂结构薄弱部位,以期为大型水利工程施工设备的优化运行以及结构的安全评估提供决策依据,对不合理设计提出改进和补救措施,为施工安全、可靠运行提供理论支持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 与课题研究相关的国内外动态
• 1.3 论文研究内容和方法
• 2 塔带机及起重臂结构静力学分析
• 2.1 概述
• 2.2 塔带机结构概述
• 2.3 有限元基本理论
• 2.4 塔带机整机结构静力学分析
• 2.5 起重臂结构静力学分析
• 2.6 本章小结
• 3 塔带机及起重臂结构模态分析
• 3.1 概述
• 3.2 模态分析
• 3.3 塔带机前六阶模态
• 3.4 起重臂前六阶模态
• 3.5 本章小结
• 4 塔带机动力学分析
• 4.1 概述
• 4.2 塔带机虚拟模型建立
• 4.3 塔带机仿真工况及计算结果
• 4.4 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献