塔式起重機是動臂裝在高聳塔身上部的旋轉(zhuǎn)起重機。工作范圍大，主要用于多層和高層建筑施工中材料的垂直運輸和構(gòu)件安裝。由金屬結(jié)構(gòu)，工作機構(gòu)和電氣系統(tǒng)這三部分組成。金屬結(jié)構(gòu)包括塔身、動臂、底座、附著桿等。工作機構(gòu)有起升、變幅、回轉(zhuǎn)和行走四部分。臂架屬于關(guān)鍵裝置承載著起重貨物與旋轉(zhuǎn)鏈接的重要作用。

客戶簡介

華電重工股份有限公司（中文簡稱“華電重工”，英文簡稱“HHI”）是中國華電科工集團有限公司的核心業(yè)務(wù)板塊及資本運作平臺。華電重工以工程系統(tǒng)設(shè)計與總承包為龍頭，EPC 總承包、裝備制造和投資運營協(xié)同發(fā)展相結(jié)合，致力于為客戶在物料輸送工程、熱能工程、高端鋼結(jié)構(gòu)工程、工業(yè)噪聲治理工程、海上風(fēng)電工程、光伏、氫能和智慧港機等方面提供工程系統(tǒng)整體解決方案。公司業(yè)務(wù)涵蓋國內(nèi)外電力、煤炭、石化、礦山、冶金、港口、水利、 建材、城建等領(lǐng)域。

挑戰(zhàn)和需求

起重機臂架系統(tǒng)作為整體結(jié)構(gòu)的輸出系統(tǒng)，整體的剛度強度是評判設(shè)備優(yōu)劣及安全與否的關(guān)鍵。起重機副臂一般由兩節(jié)臂組成，一節(jié)為桁駕結(jié)構(gòu)，一節(jié)為箱形結(jié)構(gòu)。臂與臂靠銷軸連接，整個副臂的總質(zhì)量一般都超過1.5t，由固定在吊臂一側(cè)的副臂支架支撐。

由于副臂質(zhì)量較大，在打開或回收的過程中常出現(xiàn)的問題，主要有：插播前支架的長軸比較困難，吊臂臂頭交電上下兩孔與副臂交點上下兩孔不重合，致使插播銷軸困難，推拉副臂很費力；設(shè)計時無法兼顧五大部件荷載情況包括：主臂、變幅撐桿、水平撐桿、三腳架、塔柱。

自行式塔式起重機

起重機有限元模型

主臂位移云圖

局部應(yīng)力云圖

解決方案

本次仿真分析將臂架系統(tǒng)方案設(shè)計方案五大部件在位運行及極端載荷情況下通過 Ansys Mechanical 模塊進行剛度強度校核，結(jié)合設(shè)計規(guī)范給出設(shè)計是否滿足力學(xué)要求進行模擬仿真。

最終成果

對自行式塔式起重機臂架系統(tǒng)設(shè)計仿真，通過加載計算得到系統(tǒng)的主臂、變幅撐桿、水平撐桿、拉鎖、 三腳架、塔柱在合理自重范圍內(nèi)滿足剛度強度要求。通過 Ansys 仿真得到了各個設(shè)計關(guān)鍵點的剛度強度數(shù)據(jù)，校核了設(shè)計圖紙的合理性，給設(shè)計生產(chǎn)起到了提高效率的方法。

審核編輯：劉清