【摘要】：隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,由于大型超高層建設(shè)項目和核電項目等大型工程的實(shí)際建設(shè)需求,塔機(jī)的工作幅度要求逐漸提高,塔機(jī)臂架結(jié)構(gòu)不斷向著大型化、輕柔化發(fā)展,由此帶來的臂架穩(wěn)定性問題愈發(fā)明顯。同時,拉桿的引入使臂架結(jié)構(gòu)在起升平面外受到多個非保向力,臂架的整體穩(wěn)定性計算變得復(fù)雜,這使設(shè)計人員在工程設(shè)計中的建模量、計算量大大增加。因此,本文將結(jié)合最新版本國家標(biāo)準(zhǔn)《塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范GB/T 13752-2017》和近年相關(guān)的研究成果對雙吊點(diǎn)臂架穩(wěn)定性計算理論進(jìn)行完善,同時以上述理論為基礎(chǔ)構(gòu)建塔式起重機(jī)臂架整體穩(wěn)定性計算平臺。為對現(xiàn)有理論進(jìn)行完善補(bǔ)充,本文基于現(xiàn)有的雙吊點(diǎn)平面外的失穩(wěn)特征方程,加入了臂架自重和吊點(diǎn)偏心對臂架穩(wěn)定性的影響。對雙吊點(diǎn)水平式塔式起重機(jī)的臂架在不同工況下可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)退化情況進(jìn)行了分析,并根據(jù)兩拉桿的軸向力來判斷臂架計算模型的退化結(jié)果。對于起升平面內(nèi)的穩(wěn)定性分析,本文在傳統(tǒng)簡支模型的基礎(chǔ)上增加了彈性支座,利用轉(zhuǎn)角位移法推導(dǎo)出了新的雙吊點(diǎn)臂架起升平面內(nèi)失穩(wěn)特征方程,使計算結(jié)果更加合理。塔機(jī)設(shè)計過程中為了提高設(shè)計效率,格構(gòu)式構(gòu)件通常會被等效成實(shí)腹式構(gòu)件進(jìn)行分析,因此,本文對現(xiàn)有的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)的等效慣性矩計算理論進(jìn)行了總結(jié)和對比,總結(jié)了三角形、四邊形截面格構(gòu)式空間結(jié)構(gòu)的兩種等效慣性矩計算方法,即換算長細(xì)比法和等效剛度法;同時,考慮到動臂式塔機(jī)臂架截面的特點(diǎn),本文對均勻變截面、階梯變截面、對稱變截面臂架的穩(wěn)定性計算方法進(jìn)行了介紹。最后,結(jié)合上述內(nèi)容,利用C#語言和MATLAB的混合編程技術(shù)構(gòu)建出計算平臺,平臺將Visual Studio窗體開發(fā)界面交互性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)與MATLAB數(shù)據(jù)處理功能強(qiáng)的特點(diǎn)相結(jié)合。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證,本平臺可以完成多種類型、多種工況、多種尺寸下的臂架失穩(wěn)臨界軸力、失穩(wěn)臨界吊重和計算長度系數(shù)的計算,并可以生成計算報告,為塔機(jī)設(shè)計人員提供參考,本文的研究成果將對提高設(shè)計人員工作效率和計算準(zhǔn)確度具有很大意義。
【圖文】：

課題背景及意義重機(jī)是現(xiàn)代生產(chǎn)中必不可少的大型機(jī)械設(shè)備，它廣泛應(yīng)用在交通頭、油田石化、電力建設(shè)（風(fēng)電、核電）、建筑工程上[1]。其中，有回轉(zhuǎn)半徑大、起升高度高等優(yōu)點(diǎn)，在大型工程項目的建設(shè)過程重要的作用，是最主要的施工機(jī)械之一。隨著國家經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)超高層建設(shè)項目和核電項目的建設(shè)需求，塔機(jī)行業(yè)也在對產(chǎn)品的行不斷的增加和完善[2]。了滿足高起升高度和大工作范圍，最大程度的滿足使用需求，起度不斷增加；隨著優(yōu)質(zhì)、輕量鋼材的使用，使得臂架的橫截面積機(jī)不斷向著大型化、輕柔化發(fā)展。這樣雖然使臂架自重有所減輕臂架穩(wěn)定性降低的隱患。臂架是塔機(jī)的關(guān)鍵承載部件，臂架設(shè)計接影響到塔機(jī)的承載能力和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定失效是大型塔機(jī)因之一，事故原因還包括超載、架設(shè)、安裝、使用不當(dāng)?shù)葐栴}[2]，題需要引起足夠的重視[4]。下圖 1-1 是由于臂架失穩(wěn)折斷而導(dǎo)致

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文為了避免臂架在工作時撓度過大，以及為了提高臂架的穩(wěn)定性，具有拉桿的臂架形式被廣泛地采用。如下圖 1-2，分別為單吊點(diǎn)臂架、雙吊點(diǎn)臂架的塔機(jī)。但是拉桿對臂架的拉力方向會隨著臂架撓度變化而發(fā)生改變，因此臂架的穩(wěn)定性分析還會涉及到非保向力。同時，雙拉桿作用下的臂架結(jié)構(gòu)是一個超靜定問題，，在某些工況下會出現(xiàn)某一根拉桿失效的情況，需要對拉桿的受力進(jìn)行判斷，這使得雙吊點(diǎn)臂架在起升平面內(nèi)和起升平面外的穩(wěn)定性分析都變得復(fù)雜因此，對塔式起重機(jī)臂架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進(jìn)行研究是塔機(jī)設(shè)計與校核過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，對塔機(jī)安全性有著非常重要的意義，同時這也是一個重點(diǎn)和難點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH213.3

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本文編號：2678812