基于SolidWorks的桥式起重机主梁三维设计分析

    桥式起重机主梁是起重机桥架中主要受力部件，在承受载荷时出现应力集中的部位，疲劳破坏往往首先发生在这些部位。对于桥式起重机主梁疲劳载荷的检测和结构无损探伤应着重于应力集中部位。

    随着计算机软件和硬件技术的发展和三维软件仿真的开发逐渐成熟，几乎所有的结构计算，包括强度、刚度以及疲劳等都是以结构的三维模型为基础的，目的是获得整个主梁的应力和位移分布状况。以某厂生产的80t/20t吊钩桥式起重机为研究对象。采用建立桥式起重机主梁的三维模型，确定了主梁应力集中的部位。

表1 Q235的属性

1 建立三维模型

    1.1 主要参数

    该桥式起重机主梁由左右2块腹板。上下2块盖板以及若干长、短筋板组成，结构简图如图1所示，跨度为22m，主起升机构额定起重量为80t，副起升机构额定起重量为20t，其所用材料为Q235，材料特性如表1所示。

    1.2 施加约束

    对桥式起重机主梁的两个端面进行约束，如图1。

图1 桥式起熏机主梁受力约束

    1.3 添加载荷

    由于重力是分布力，且在材料属性中己设定了材料密度，在中只需要给出受力方向和数值即可自动算出主梁的重力大小。重力加速度的方向是垂直向下图2。

图2 桥式起重机主梁受载分布

2 稳态分析与结果分析

    主梁载重80t时，主梁受到本身白重、小车白重和载重量的共同作用。白重载荷的施加可以靠施加重力加速度获得，小车白重和载重量可以在主梁上施加相应的载荷获得。小车为四轮小车，其质量为30t，在同一根主梁上的2个车轮的轮距为3.11m。由于起重机为双梁起重机，因此分到每一个梁上的重量为载重量的1/2。在加载时集中载荷如果完全加在某一节点上。有时会导致该节点的应力过于集中，局部变形过于偏大，因此要将载荷均匀加在某一节点的附近几个节点上。其载荷大小即小车轮压值，方向是垂直于主梁上盖板向下。起重机额定的满载起重量为80t这时起重机所受的总载荷为

p80t=m小车g+m80tg=813400N

    分配到每一根主梁上的载荷量为pa2=p80t/2=406700N。

    作用在主梁上80t载荷时，主梁的等效应力分布如图3所示，最大应力值为84.22MPa最大应力产生于主梁腹板截面突变处。