第1期（总第194期）
2016年2月
机械工程与自动化
MECHANICAL
ENGINEERING
文章编号：1672-6413(2016)01-0060-02
&AUTOMATION
电动单梁桥式起重机结构力学分析
侯先启，任远
（长治经坊煤业有限公司，山百长治
047100）
摘要：针对桥式起重机在静强度设计中存在的间题，以某电动单渠桥式起重机为对象，对其整体结构进行力学分析，在ANSYSWorkbench中得到其结构在不同工况下的应力分布和变形情况，并获得结构的静强度和
附度，发现工字钢与连接板连接处易出现应力集中现象，并对该间题提出合理建议。关键调：单梁桥式起重机；力学分析；有限元
中图分类号：TH215：TP391.7
0引言
文献标识码：A
为A4。
桥式起重机是起重机械的一个主要类型，它主要用来在固定的车间内装卸和搬运物料。随着生产规模的扩大及自动化程度的提高，对桥式起重机的设计要求也越来越高。目前国内设计使用的起重机，是以传统的工程力学为基础，结合使用经验，通过大量的简化处理，计算出所需的强度和刚度(1)。手工计算费时费力，而且计算结果准确性差。本文利用三维软件 SolidWorks生成某电动单梁起重机的整体模型，再将几何模型导入有限元软件ANSYSWorkbench中进行强度及刚度分析，确定应力集中位置，并对主梁的设计提出合理的建议。
桥式起重机三维模型的建立
本文以5t/22.5m电动单梁桥式起重机为研究对象。该起重机由单主、端梁、电动葫芦、电气设备和运行机构等部件组成。以SolidWorks为平台建立的桥式起重机三维模型如图1所示。
3
1-运行机构：2主案；3-电动胡芦；4—端架图1电动单梁桥式起重机三维模型
单染桥式起重机的端染作为独立构件与主染通螺栓法兰连接，连接法兰通过8个精制螺栓与端梁连接。由于主架与端连接处弯矩较大，主要通过连接法兰与端梁水平接触承受剪切力，此外精制螺栓除了起连接作用以外，也承受了部分剪切力。
单梁桥式起重机的主要性能参数如下：起升重量为 5t,跨度为22.5m，大车运行速度为20m/min，电动葫芦起升速度为8m/min，起升高度为6m，工作级别
收稿日期：2015-04-27，修订日期：2015-12-01
2静力学分析 2.1模型导入
No.1 Feb.
建立的电动单梁桥式起重机模型是否合理将直接影响有限元前处理的时间长短以及计算结果的准确性，由于完整起重机结构比较复杂，在导人ANSYS Workbench前应将三维模型进行合理简化，然后将简
化后的三维模型直接导人。 2.2材料属性的定义
电动单梁桥式起重机的主要结构材料为Q235
钢，其弹性模量为2.06X105MPa，泊松比为0.3。 2.3划分网格
由于模型某些部件尺寸较大，因此采用单个部件分别划分网格的方法，分别定义各个部件网格的尺寸，主梁与端梁连接处细化网格。划分网格后，模型共有
101240个节点、26476个单元。 2.4施加约求和载荷
根据实际情况，对两侧端架下表面分别施加位移
约束，但不施加旋转约束。满载电动葫芦通过车轮施加到主梁上的压力以集中力的方式施加到电动胡芦轮压附近的各个节点上，即将载荷作用节点附近的一小块平面设为加载平面[3]。
起重机起重量为5t，电动葫芦质量为0.32t，考虑其起升动载系数为1.07，则各个电动芦轮压P二(5000×1.07+320)×9.8/4=13891.5N。加载位置分别为跨中、1/4跨以及跨端相应的位置，方向垂直向下。 2.5有限元计算及结果分析
经过有限元分析，得出桥式起重机跨中、1/4跨、跨端在载荷作用下的变形及应力云图。图2、图3分别为桥式起重机在跨中载荷作用下主梁变形图和应力云图，图4为主梁与端巢连接处的应力云图。
作者简介，侯先启（1965-），男，山西长治人，工程师，大专，主要从事煤矿生产管理工作。