加劲肋对起重机主梁静动态特性影响研究

李荣强1,2，吴淑芳1,2，高鑫1,2，王靖宇1，2

(1.中北大学机械工程学院，山西 太原030051)

(2.山西省起重机数字化设计工程技术研究中心，山西 太原030051)

作者简介：李荣强(1994—)，男，硕士研究生，主要研究方向为数字化设计与制造、CAD/CAM/CAE，1332535838@qq.com.

摘要：通过对桥式起重机主梁静、动态特性研究发现：不同类型的加劲肋对于桥式起重机主梁静动态特性的影响不同。首先建立了起重机主梁以及4种加劲肋的三维模型并进行装配。然后利用ANSYS Workbench强大的仿真功能分别对安装了矩型肋、角型肋、T型肋和正球头肋的起重机主梁进行静态特性分析、模态分析以及谐响应分析。结果表明，安装角型加劲肋的主梁性能优于其他3类主梁。最后论证了纵向加劲肋对主梁结构有着不可忽视的影响。

关键词：桥式起重机；纵向加劲肋；有限元分析；模态分析；谐响应分析

中图分类号：TD712   文献标识码：B   文章编号：2095-509X(2020)01-0012-03

桥式起重机主要是应用于装卸和搬运物料的机械设备，其能在减轻工作量的同时完成一些人类无法完成的繁琐任务，因此广泛应用于如钢铁、冶金、建材等行业，被称为工业企业的“脊梁”［1-2］。箱梁结构主要由上(下)翼缘板、主(副)板、横(纵)向加劲肋焊接组合而成，是桥式起重机经常采用的结构，因此对箱梁结构进行应力分析成为研究起重机主梁不可或缺的部分。

凡是运动中的机械都存在程度不同的振动［3］,机械振动对桥式起重机的影响体现在桥式起重机的动态刚性设计。其动态刚性采用结构系统的满载自振频率来表征［4］。文献［5］对塔式起重机进行了动态特性分析。文献［6］对齿轮箱的静、动态特性进行了分析。文献［7］研究了加劲肋对齐平端板力学性能影响。

目前在桥式起重机主梁静、动态特性的研究中，对于桥式起重机主梁的一些细微结构考虑不足，这些细微结构对桥式起重机性能产生的影响不应当被忽略（如纵向加劲肋），值得深入研究，而不同类型的纵向加劲肋也会对主梁的动、静态特性产生不同的影响，本文对此进行了研究。

1主梁分析模型的构建

1.1起重机参数及建模软件确定

本文选用箱型双梁桥式起重机的单根主梁作为研究对象。起重机的起升量为50 t,跨度为37.5 m,小车车轮轮距为3.85 m,大车运行速度为66 m/min，小车运行速度为33 m/min。起重机工作级别为A5。

本文所采用的三维模型主要在SoildWorks中建立，主要使用的有限元软件为ANSYS Workbench。由于起重机主梁结构较为复杂，为了缩短计算所需时间，忽略主梁与端梁连接处的螺纹孔结构，将一些倒角等结构保留，分别建立矩型肋、角型肋、T型肋和正球头肋4种加劲肋的三维模型，并在主梁的三维模型中分别进行装配。