動(dòng)臂塔式起重機(jī)動(dòng)態(tài)特性及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、塔式起重機(jī)在當(dāng)今的建筑施工中起著舉足輕重的作用，隨著建筑群密集程度的增加，施工空間逐漸減小，而動(dòng)臂塔式起重機(jī)（簡稱動(dòng)臂塔機(jī)）由于回轉(zhuǎn)半徑小、起升高度大等特點(diǎn)，所以越來越受到工程界的關(guān)注。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，動(dòng)臂塔機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和吊重質(zhì)量不斷提高，所產(chǎn)生的動(dòng)載荷也隨之增大，振動(dòng)問題日益加劇，特別是動(dòng)臂塔機(jī)采用起重臂俯仰的方式實(shí)現(xiàn)變幅，動(dòng)態(tài)特性極為復(fù)雜，因此，研究動(dòng)臂塔機(jī)的振動(dòng)問題，即研究動(dòng)態(tài)特性已成為工程機(jī)械領(lǐng)域廣泛關(guān)注的課題。本文緊密結(jié)合

2、工程實(shí)際，對動(dòng)臂塔機(jī)的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了深入研究，取得了以下創(chuàng)新成果。
　?。?）完成了動(dòng)臂塔機(jī)的靜力學(xué)研究，分析了風(fēng)載荷方向、起重臂仰角對動(dòng)臂塔機(jī)強(qiáng)度、穩(wěn)定性、靜剛度的影響。在吊重質(zhì)量、風(fēng)速不變情況下，起重臂在水平面內(nèi)的投影與塔身截面對角線重合時(shí)，塔身應(yīng)力最大，且最大應(yīng)力與風(fēng)向無關(guān)；當(dāng)起重臂仰角越大時(shí)，風(fēng)載荷越大；工作狀態(tài)下，“后向風(fēng)”對塔機(jī)靜強(qiáng)度影響較大，非工作狀態(tài)下，“側(cè)向風(fēng)”對塔機(jī)靜強(qiáng)度影響較大；“側(cè)向風(fēng)”對動(dòng)臂塔機(jī)的穩(wěn)定性和

3、靜剛度影響較大。
　　（2）分析了動(dòng)臂塔機(jī)的運(yùn)動(dòng)與結(jié)構(gòu)對固有頻率的影響，利用少自由度模型法和有限元法分別建立了動(dòng)臂塔機(jī)的動(dòng)力學(xué)模型，并進(jìn)行動(dòng)力學(xué)計(jì)算，給出了起重臂仰角和回轉(zhuǎn)角對固有頻率和主振型的影響規(guī)律。起重臂仰角對固有頻率的影響較大，回轉(zhuǎn)角對固有頻率的影響較??；不同階次的固有頻率隨起重臂仰角的變化規(guī)律不同，個(gè)別階次固有頻率對應(yīng)的主振型在起重臂小仰角和大仰角時(shí)會相互轉(zhuǎn)化。另外，對不同仰角下施加不同方向的簡諧力進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，確定

4、了影響動(dòng)臂塔機(jī)動(dòng)剛度最大的固有頻率。
　?。?）分析了動(dòng)臂塔機(jī)在不同工況下的動(dòng)力特性，得到了關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)位移響應(yīng)和塔身、起重臂最大應(yīng)力響應(yīng)。當(dāng)?shù)踔仉x地起升和下降制動(dòng)時(shí)，動(dòng)臂塔機(jī)的振動(dòng)主要在起升平面內(nèi)；起重臂仰角越大，動(dòng)載荷的影響越大，塔身動(dòng)載系數(shù)越大；塔機(jī)回轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，回轉(zhuǎn)加速度引起的動(dòng)載荷主要影響起重臂，對塔身影響較小。
　?。?）對動(dòng)臂塔機(jī)在不同仰角下進(jìn)行了地震波時(shí)程分析和反應(yīng)譜響應(yīng)分析。結(jié)果表明，在地震波沖擊下動(dòng)臂塔機(jī)產(chǎn)生振

5、動(dòng)時(shí)，吊重質(zhì)量只影響塔機(jī)動(dòng)位移和動(dòng)應(yīng)力的最大值，不影響振幅；當(dāng)起重臂仰角較小時(shí)，塔機(jī)的“點(diǎn)頭”運(yùn)動(dòng)較大，起重臂容易發(fā)生折斷；當(dāng)起重臂仰角較大時(shí)，塔機(jī)的前后俯仰運(yùn)動(dòng)較大，容易造成塔身的損壞；動(dòng)臂塔機(jī)起升平面內(nèi)傾覆的可能性較大，側(cè)向傾覆的可能性較小；水平面內(nèi)的地震波對動(dòng)臂塔機(jī)的危害大于豎向地震波的危害。
　?。?）以提高動(dòng)剛度為目的對動(dòng)臂塔機(jī)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)優(yōu)化設(shè)計(jì)。把影響動(dòng)臂塔機(jī)動(dòng)剛度最大的固有頻率作為目標(biāo)函數(shù)，對關(guān)鍵部件尺寸參數(shù)進(jìn)行靈敏