港口门座起重机臂架结构有限元分析
门式起重机结构强度有限元分析
前言对龙门起重机结构进行分析计算的传统设计方法，不仅公式繁多，而且因为对力学模型进行了过多地简化，造成计算结果的不准确，使得在保证结构正常工作的前提下，整机重量较大，产品的性价比较低，市场竞争力较弱。
而有限元分析方法可在三维建模的基础上，真实地反映龙门起重机复杂的载荷情况，因此近年来在起重机设计中的应用越来越多。
1有限元分析（1）有限元模型龙门起重机由起升机构、小车运行机构和装卸桥组成。
装卸桥是起重机的重要组成部分，其安全可靠性直接决定着起重机的工作能力和工作质量，对起重机进行结构强度分析主要是对装卸桥进行分析。
装卸桥由刚性支腿、柔性支腿和主梁组成，这些结构件都是用钢板焊接而成的箱体，内部用钢板形成网格状骨架来增加桥的强度。
装卸桥零件主要是板形和梁形，故采用壳体和线来建模。
由于装卸桥零件比较多，如果采用过多的单元类型，划分网格时会因为不同单元之间的过渡引起单元畸形，影响分析的精度。
所以在有限元模型中，主要采用SHELL63单元和BEAM188单元。
装卸桥板型零件采用SHELL63单元。
SHELL63既具有弯曲能力，又具有膜力，可以承受平面内荷载和法向荷载，包含应力刚化和大变形能力，比较符合装卸桥板型零件的实际受载情况。
梁形零件采用BEAM188单元。
BEAM188单元是一个三维线性（2节点）有限应力梁，该单元适用于线性，大旋转和大应变非线性分析，包括应力强化，比较符合装卸桥梁型零件的实际受载情况。
忽略抓斗和小车的形状，把它们简化为质点，采用质量单元MASS21。
起重绳索采用LINK10单元，为了模拟重物提升过程中重物自重和重物动载荷的影响，重物采用质量单元MASS21。
装卸桥采用Q235，材料密度为7800kg/m 3，弹性模量为2×1011Pa ，泊松比μ＝0.3。
有限元模型的节点数17756，单元数21801，模型质量316t ，接近装卸桥实际质量320t 。
（2）载荷与边界条件装卸桥所受到的载荷主要有：①装卸桥额定载荷为10t ，取动力系数1.25。
门座起重机臂架设计浅析
（），这种连接问题在于截面的尺寸大小两个方向不同， 而连接要求截面中心重合，因此小截面的腹杆与大截面 的弦杆相交时，必须在弦杆内衬小筋板
。小筋板对准腹杆箱型面板，同时与弦杆箱型截面的腹 板焊接，以便将腹杆的力传递到弦杆上。其二是同样截 面的箱型杆连接（），只需在弦杆内加横
隔板对准腹杆的面板。另一个方向由于尺寸相同，面板 自动对准。其三是圆型和箱型截面杆的连接（）。图中， 弦杆是箱型截面梁，腹杆是钢管。水平
和垂直的圆管夹一块节点板直接焊接在弦杆上。其节点 板要对准箱型弦杆内的横隔板，并和面板开坡口焊接， 圆管与面板和节点板只需单面角焊缝即可
。斜的圆管采用如图所示连接，圆管作45度对称切角， 中间夹节点板，切口处用椭圆形板封焊。在以上两种节 点处理中，凡有节点板处箱型弦杆内都
要有横隔板或小筋板对准，以保证腹杆的力传递到弦杆 上，同时节点也有足够强度。此外，节点板的布置要使 箱型弦杆内所需对准的筋板尽量少。因此
大在单臂架门机中也很少见。箱型大杆桁架的臂架（） 多用在大幅度的四连杆门座起重机中，因为该类门座起 重机的臂架受力较大，其箱型截面大都在
1000*1000左右，用焊接的箱型结构制造工艺性好，所以 在大幅度的四连杆门座起重机中，较多选用箱型大6和S4058门机，大连船厂的S4073 和S4062门机，上海船厂的S4070门机，渤海船厂S3262门
平时计算中都认为按铰接计算偏于安全，所以在手算中 经常采用。在ANSYS软件中有对应的LINK8三维杆单元， 建模也是画关键点和直线，划
分网格后自动生成铰接的节点。但实际情况是由于杆件 的自重，在铰接计算模型中都加到节点上，而没有接均 布载荷加到杆件上；还有因杆件偏心以及
受力后变形引起的附加弯矩等种种因素，导致刚接节点 模型计算出的应力比铰接节点模型计算出的应力大，约 大20%左右。简化为刚性节点的模型与
机械臂臂座有限元分析及结构改进
机械臂臂座有限元分析及结构改进发表时间：2013-06-14T08:52:22.107Z 来源：《学术月刊》2013年5月供稿作者：胡世杰潘淑微宋荣徐振宇何斌[导读] 机械臂臂座作为机械臂的关键零部件，需要进行有限元分析，以确保其工作可靠。
胡世杰潘淑微宋荣徐振宇何斌（胡世杰，潘淑微，宋荣：温州职业技术学院机械工程系，浙江温州 325035）（徐振宇：金华职业技术学院机电工程学院，浙江金华 321017）（何斌：上海大学机械系，上海 200444）[摘要]采用有限元方法对机械臂臂座进行了分析；对初始产生屈服变形的机械臂臂座分析了在给定静载荷下的应力及位移量。
根据分析结果针对不合理结构的机械臂臂座进行了改进设计，通过有限元分析方法验证了改进设计后臂座所能承受的最大应力得到提高，能够保证机械臂的正常工作。
[关键词]机械臂臂座有限元力学分析[作者简介]胡世杰（1974-），男，工程硕士、副教授。
毕业于浙江大学，主要研究方向为机械设计、材料成型工艺与模具设计。
[中图分类号] TH12 [文献标识码] A [文章编号]0439-8041（2013）05-0091-03机械臂广泛应用在工业自动化领域，机械臂一般采用多关节设计，在各关节中安装伺服电机和谐波减速器，通过工控机控制关节伺服电机对机械臂各关节进行驱动，以保证机械臂能够精确定位抓取物件，实现既定动作。
为了保证机械臂运动的精确性，必须减少由于机械臂零件受力变形所带来的位移影响，这就有必要在重量基本保持不变的前提下，提高关键结构件的刚度，以便机械臂在负载作用下具有较高的定位精度和重复定位精度。
对于伺服电机本身，由于是成熟产品，暂不考虑改变其结构，因此机械臂优化主要是针对固定伺服电机的臂座进行结构改进设计。
由于机械臂产品定型后，臂座零件将主要采用铝合金压铸方法制造毛坯件，然后经过少量机械加工成型，这样可以节约零件制造成本，提高生产效率。
压铸模具的制造费用昂贵，因此，先根据已有产品和经验，建立臂座零件的三维模型，通过有限元方法对臂座进行应力分析，判断出承受较大应力薄弱区域，针对薄弱区域进行结构改进设计[1][2][3][4][5]，并验证改进结果，最后根据改进结果设计定型，然后制造压铸模具，保证最大限度的可靠性。
门座起重机臂架结构锈蚀分析与研究的研究报告
门座起重机臂架结构锈蚀分析与研究的研究报告门座起重机是一种重要的机械设备，被广泛应用于船厂、码头等工业领域。
在使用门座起重机的过程中，经常会发现机械结构出现锈蚀现象。
门座起重机臂架结构的锈蚀问题严重影响了设备的使用寿命和安全性能，因此有必要对其进行分析和研究。
一、锈蚀问题的原因1.1 环境因素门座起重机在使用过程中，经常处于潮湿、腐蚀的环境中，暴露在海洋、雨水等自然环境中。
这些环境因素是导致门座起重机臂架结构出现锈蚀的主要原因之一。
1.2 材料质量门座起重机的制造材料质量是影响其使用寿命的重要因素。
如果使用的是低质量的钢材或不符合标准的金属材料，就容易导致门座起重机结构出现锈蚀问题。
1.3 维护保养不到位门座起重机的维护保养也是导致锈蚀问题的原因之一。
如果长期忽略设备的保养和维护，就会导致设备结构出现锈蚀，进而影响其使用寿命和安全性能。
二、锈蚀分析与研究2.1 现场检查对门座起重机臂架结构进行现场检查，确定锈蚀程度和受损情况，采用不同的修复方案对不同程度的锈蚀进行修复。
2.2 原材料检测对门座起重机的制造材料进行检测，确保使用的是符合标准的金属材料。
同时对原料进行必要的防腐蚀处理，减少使用过程中发生锈蚀现象的几率。
2.3 维护保养计划建立门座起重机的维护保养计划，定期检查设备的结构和涂层情况，并及时修复出现的问题。
同时加强设备的防腐蚀措施，采取多种措施防止设备结构出现锈蚀现象。
三、修复方案3.1 表面处理对锈蚀严重的门座起重机臂架结构进行表面处理，采用抛光、打磨等方法，清除锈蚀层和污垢，保证表面平滑。
3.2 修补/更换受损部位对于受损较严重的门座起重机结构部位，需要采用焊接、更换等方法进行修复。
在更换部件时，要保证更换的材料符合标准，避免再次出现锈蚀现象。
3.3 表面防腐蚀处理对已经修复好的门座起重机臂架结构进行防腐蚀处理，采用各种表面涂层或覆盖物，保证设备长期使用不受损。
四、结论门座起重机臂架结构的锈蚀问题严重影响了设备的使用寿命和安全性能。
门座起重机门架结构的有限元分析_傅永华
门座起重机门架结构的有限元分析武汉水利电力大学 傅永华门架结构是门座起重机的基础结构,设计时一般简化为杆系结构进行计算,即将其部件作为浅梁处理。
然而在实际工程中,许多圆筒门架的部件已不宜视为浅梁。
如某电厂的60t M 6022型门座起重机(图1),沿轴线方向计算高跨比:主梁为260/1050=1/4,下横梁为250/1050=1/4.2,均属于深图1 60t M 6022型门座起重机示意图梁范畴;圆筒与两侧立柱更甚,高跨比分别为320/490=1/1.54与250/320=1/1.28,显然作为刚架结构分析是有很大误差的。
当然,在具体设计中,可加大安全储备弥补这一缺陷,但难免带有盲目性。
而且作为一种复杂的薄壁箱形结构,不了解其应力场的具体分布情况,难以有效地优化结构。
本文以某电厂M6022型门座起重机(以下简称门机)为例,使用Super Sap93大型结构分析软件用板壳元建立力学模型计算,并在分析应力场分布特点的基础上,多次改变模型的局部结构反复计算,较合理地说明了这类结构的强度条件与加固措施。
1 模型建立1.1 单元划分圆筒门架结构是对称的,但门机工作时工况的变化不便于利用对称性,故采用四结点任意四边形板壳元建立整个结构的模型。
其中圆筒板厚18mm,主梁翼缘板厚18m m,腹板厚14mm,下横梁翼缘板厚16mm,腹板厚14mm 。
网格划分如图2所示,共1825个结点,1840个单元。
图2 圆筒门架结构网格节点图的升、降、存和取分别操作,而且是手离按钮即停止动作,有关检测和安全系统仍有效(门联锁除外),升降电机处于慢速状态。
3 安全系统垂直升降式立体停车库的安全系统是由车辆尺寸和重量检测系统、超速保护系统、升降传动机构失效保护系统、冲顶保护系统、沉底保护系统、联锁保护系统、消防系统和避雷装置等组成,其工作方式举例如下:(1)车辆尺寸和重量检测系统 当车超尺寸或超重y/超负荷0灯亮,否则/安全确认0灯亮y 车驶出y 关门y 结束。
第六章练习：门式起重机结构系统有限元分析
第六章练习：门式起重机金属结构有限元分析图6-1为门式起重机实物，图6-2为其结构简图，图6-3是几个主要受构件主梁、上横梁、下横梁、支腿的截面图。
图6-1 龙门起重机图6-2 金属结构总图图6-3 各部件截面简图参考分析步骤如下：1．改变默认工作路径，定义文件名和分析标题(1)Utility Menu→File→Change Directory…(2)Utility Menu→File→Change Jobname…(3)Utility Menu→File→Change Title…2．定义单元类型：SHELL63壳单元Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete，→Add，选择Structural Shell，Elastic 4node 63，→OK。
3．定义实常数即定义结构所用板材的厚度，共6、8、10、12mm四组。
Main Menu：Preprocessor→Real Constants→Add/Edit/Delete，→Add…4．定义材料力学参数Main Menu：Preprocessor→Material Props→Material Models，Structural→Linear→Elastic→Isotropic 弹性模量EX=2.1E5 (MPa)泊松比PRXY= 0.3钢材密度DENS=7.85E-6 (kg/mm3)5．建模⑴创建上横梁选定整体坐标系，如图6-2。
①创建体。
Main Menu：Preprocessor→Modeling→Create→Volumes→Block→By 2 Corners & Z输入：WPx Wpy Width Height Depth(0,0,700,-1000,5200)②删除体，保留体以下的图元。
Main Menu→Preprocessor→Modeling→Delete→Volumes Only③显示面号和线号Utility Menu→PlotCtrls→Numbering④创建上横梁内的横隔板沿Z向拷贝Z=0处的面元，。
基于有限元法的门座起重机结构强度分析_黄文翰
基于有限元法的门座起重机结构强度分析_黄文翰质量技术监督研究ＱｕａｌｉｔｙａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌＳｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈ２０１２年第３期（总第２１期）ＮＯ．３．２０１２ＧｅｎｅｒａｌＮｏ．２１基于有限元法的门座起重机结构强度分析黄文翰（福建省特种设备检验研究院，福建福州３５０００８）摘要：采用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对门座式起重机建立整体结构计算分析有限元模型，进行了两种危险工况下的应力计算，并通过将有限元计算结果与实测应力结果进行比较，验证了有限元计算结果的可靠性，为门座式起重机的强度分析提供了可行的有限元参考方法。
关键词：门座式起重机；有限元；强度分析随着贸易经济高速发展和港口货物吞吐量不断增长，门座起重机由于其良好的工作性能和通用性，成为港口装卸作业不可缺少的重要设备。
门座起重机的整体金属结构作为主要的承载部件，由于其露天、腐蚀性的工作环境以及较高的使用频率和工作强度，易产生疲劳裂纹、腐蚀等缺陷，影响结构强度和刚度等力学性能，并危及起重机使用安全。
因此，分析门座起重机的金属结构强度并为生产和维修提供依据，具有十分重要的意义。
传统的门座起重机结构分析多采用力学计算方法，由于其设计变量较多，受力复杂，因此计算量大且较多采用经验简化或估算，势必影响计算结果的准确性。
有限元分析方法具有建模方便快捷、计算结果准确的突出优点，日益成为起重机结构强度分析广泛使用的分析方法［１］。
１ＳＤＭＱ１２６０／６０Ｅ型门座起重机概况本文分析的ＳＤＭＱ１２６０／６０Ｅ门座起重机由某水工机械厂１９９０年制造安装，用于某电站建设施工，１９９８年起移至某造船厂用于造船用部件和材料的吊运。
该起重机自重约３７７ｔ（含压重５６ｔ），结构大体可分为上部旋转部分和下部运行部分（见图１），旋转部分包括臂架系统（由象鼻梁、吊臂、大拉杆、小拉杆、变幅拉杆等组成）、人字架、平衡重、转柱、转台等，通过起升、变幅、旋转运动实现在环形圆柱体空间升降物品；运行部分主要是由门架和运行台车组成［２］。
起重机吊臂结构有限元
起重机吊臂结构有限元【摘要】本文基于ANSYS软件对起重机吊臂结构有限元进行了阐述。
【关键词】起重机；吊臂；有限元一、前言随着我国起重机行业的不断壮大，起重机吊臂结构有限元的问题引起了人们的重视。
我国在此方面取得成绩的同时，也存在一些问题需要改进。
在科技不断发展的新时期，需要我们加强对起重机吊臂结构有限元的研究。
二、起重机吊臂结构有限元的概述吊臂在汽车起重机上是最重要的金属结构部件，也是主要受力构件，吊臂的结构设计直接决定着整个起重机的外观和性能。
吊臂结构设计的质量是起重机作业性能和安全的保证，因此在吊臂设计时对吊臂进行受力计算和结构分析计算是十分必要的。
纵观这几年的起重机吊臂的发展，从吊臂截面形式的变化，以及伸缩系统单缸插销装置伸缩形式的出现，都记录了起重机吊臂发展的历程．同时也是广大工程技术人员对吊臂不断改进创新的见证。
汽车起重机最主要的性能是用来起吊和转运货物的，因此汽车起重机的起重能力是汽车起重机的最主要性能，如何在保证吊臂不被破坏的基础上起吊更大的重量，那就要尽量优化吊臂结构，减轻吊臂的重量。
随着有限元分析技术的发展，这种技术也被应用在吊臂的结构设计上，像吊臂的结构强度分析，吊臂简体的稳定性分析等，有限元计算是一种仿真计算，这种计算的准确程度已得到了广泛的证明。
有限元分析方法的应用，不但准确，而且比传统的解析法计算有着更好的直观性，从而也为企业缩短了新产品的研发周期，增加了产品质量的可靠性，赢得了市场。
三、吊臂有限元模型的建立1、实体建模鉴于ANSYS软件实体造型的局限性和吊臂自身结构的复杂性，文中采用通用三维造型软件SolidWorks对吊臂进行实体建模，之后以Parasolid(x-t)格式将实体模型导人ANSYS进行有限元分析。
2、单元类型的选择基于软件对吊臂进行有限元分析的通常方法均是将吊臂结构视为线模型，后赋予梁单元属性进行强度和刚度等方面的有限元计算，但是梁单元是用线来代替三维实体结构，并不能反映结构几何上的细节，且伸缩式吊臂是由钢板焊接而成的箱型结构，应该选用二维板壳单元和三维实体单元混合分网，或全部选用三维实体单元划分网格。