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國(guó)家近年來(lái)大力提倡發(fā)展新能源，在風(fēng)力發(fā)電方面也進(jìn)行了大量研究，為了解決風(fēng)電機(jī)組設(shè)備由于高、懸、難的狀況帶來(lái)的維護(hù)維修不便的問題，成都西部泰利起重機(jī)公司提出了開發(fā)研究一種風(fēng)電自攜帶橋式起重機(jī)，安裝于風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)，專門用于風(fēng)電機(jī)組設(shè)備的日常維護(hù)和維修工作。
由于風(fēng)電機(jī)組機(jī)艙內(nèi)部空間有限，所以這種新型橋式起重機(jī)和普通的橋式起重機(jī)相比，其起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力部分都采用“三合一”形式，并且內(nèi)藏于金屬結(jié)構(gòu)中，主梁跨度非常短，各種尺寸都比較緊湊，但是又必須滿足剛度和強(qiáng)度的要求，且由于安裝位置高，一般都在70~120m之間，所以對(duì)振動(dòng)非常敏感，不允許發(fā)生大的振動(dòng)；因此有必要對(duì)這種橋式起重機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)主梁進(jìn)行模態(tài)分析，以得到其固有頻率和振型，防止共振的產(chǎn)生。
杭州那泰有限元分析公司運(yùn)用有限元理論，對(duì)這種新型風(fēng)電自攜帶橋式起重機(jī)的主梁進(jìn)行建模和動(dòng)、靜態(tài)性能有限元分析，得到主梁在滿載工況下的變形情況和應(yīng)力分布情況，以及固有頻率和振型，為今后新型橋式起重機(jī)的生產(chǎn)、設(shè)計(jì)和制造提供參考。
本文分析的新型橋式起重機(jī)主梁是由Q345B鋼板焊接而成的偏軌箱形梁結(jié)構(gòu)，由上、下蓋板和左、右腹板，以及一些橫向和縱向加強(qiáng)筋構(gòu)成。
主梁的主要技術(shù)參數(shù)：工作級(jí)別為A3，額定起升載荷為75t，跨度為5.5m，主梁高度為618mm，上、下蓋板厚度為24mm，左、右腹板高度為570mm，左、右腹板厚度為12mm，腹板內(nèi)壁間距為276mm。
在對(duì)主梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元靜、動(dòng)態(tài)分析之前，首先要建立主梁有限元模型，而有限元模型是否合理將直接影響到有限元最終分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。橋式起重機(jī)箱型主梁有許多橫向筋板和縱向筋板，以及一些小三角筋板，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜、承受載荷的情況也比較復(fù)雜，當(dāng)考慮所有的影響因素去建立主梁的有限元模型時(shí)會(huì)比較困難。為了方便模型的建立，同時(shí)又要保證模型的合理性和有效性，需要對(duì)模型進(jìn)行一些合理的簡(jiǎn)化，主要在以下幾個(gè)方面做簡(jiǎn)化：
1)忽略小車軌道。小車軌道對(duì)主梁靜剛度和強(qiáng)度有一定的加強(qiáng)作用，故簡(jiǎn)化后靜力分析得到的主梁結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)力結(jié)果將偏于安全。
2)只保留大的橫向隔板而不考慮縱向加強(qiáng)筋和一些小的三角加筋板。縱向加強(qiáng)筋和小三角加筋板主要是為了提高腹板和翼緣板的局部穩(wěn)定性，對(duì)主梁整體結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度影響不大。
3)忽略翼緣板外伸部分。翼緣板外伸部分主要是為了改善焊接條件，提高焊縫焊接質(zhì)量而設(shè)計(jì)的，對(duì)主梁整體結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度影響不大。
將簡(jiǎn)化后的主梁模型導(dǎo)入到ANSYS軟件中，選擇單元類型為Solid45，設(shè)置材料彈性模量3.1×1011N/m2，泊松比μ=0.3，材料密度ρ=7.85×103kg/m3。對(duì)模型進(jìn)行自由智能網(wǎng)格劃分，整個(gè)模型劃分的單元數(shù)為31764，節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為10440。
由于主梁是偏軌梁，對(duì)主梁進(jìn)行靜力學(xué)分析主要是研究其在滿載工況且位于跨中最危險(xiǎn)位置時(shí)，主梁的變形、下?lián)隙群蛻?yīng)力分布情況。
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