二、產(chǎn)品的設(shè)計(jì)驗(yàn)證

    對(duì)于桁架式起重機(jī)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性計(jì)算，以保證起重機(jī)的安全可靠。要達(dá)到安全設(shè)計(jì)，比較可靠的辦法就是做試驗(yàn)，但是需要大量的試驗(yàn)經(jīng)費(fèi)，且研發(fā)周期不能滿足高速發(fā)展的社會(huì)需求。這就有必要找到一種快捷的數(shù)值模擬計(jì)算方法，比較精確地模擬起重機(jī)的實(shí)際工況。

    SolidWorks Simulation是一個(gè)與SolidWorks完全集成的設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)，它提供了單一的屏幕解決方法來進(jìn)行應(yīng)力分析、頻率分析及扭曲分析等。憑借著快速解算器的強(qiáng)有力支持，用戶使用個(gè)人計(jì)算機(jī)就能快速解決復(fù)雜計(jì)算問題。

    對(duì)于起重機(jī)，主要承受其本身自重、風(fēng)載荷、運(yùn)行沖擊載荷及起吊重物的重最。通過理論分析可以確定采用結(jié)構(gòu)線性靜態(tài)分析，由于整機(jī)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)均由梁結(jié)構(gòu)組成，故采用梁單元。梁單元是把框架分解成很小的直桿，并應(yīng)用相似的變形到每個(gè)直桿。每個(gè)直桿有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有6個(gè)自由度。例如圖6所示的框架結(jié)構(gòu)，采用梁單元可以劃分為網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，如圖7所示。

圖6 框架三維模型

圖7 橫梁單元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)

    在計(jì)算剛度時(shí)，小車的自重和載荷以集中質(zhì)量單元的方式加載在相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)上。基于這種方法，對(duì)模型進(jìn)行了如下幾種工況的分析。

    1.工況一

    小車位于門機(jī)跨中，固定剛性支腿和柔性支腿，即對(duì)兩腿的支撐處進(jìn)行了6個(gè)自由度的完全約束。

    以理想狀態(tài)計(jì)算，材料為0235，其力學(xué)特性分別為：材料密度ρ＝7.85×10^-6 kg/mm³，彈性模量E=  2.1×10⁵MPa，泊松比ν=0.3，剪切模量G=8.1×10⁴N/mm²，許用應(yīng)力177MPa。承受60t的載荷(方向垂直向下)，其分析結(jié)果如圖8和圖9所示。結(jié)果顯示，整機(jī)最大等效應(yīng)力值為107MPa,小于材料許用應(yīng)力177MPa，位于主梁跨中下方，滿足強(qiáng)度和剛度要求。

圖8 小車位于門機(jī)跨中，承栽60t的整機(jī)位移分布圖

圖9 小車位于門機(jī)跨中，承載60t的整機(jī)應(yīng)力分布圖