起重機起重臂臂尖撓度計算分析（2）

    2.3邊界條件
　　本項目的邊界條件的定義是基于有限單元的，它包括約束集和載荷集。
　　(1)約束集
　　把最下面塔身節的4個主弦下端固支。
　　(2)載荷集
　　本項目是研究塔機在吊重的靜力作用下起重臂臂尖的撓度，因此必須計算塔機在不吊重、吊重兩種載荷集下的變形位置，再從塔機的這兩種變形位置求得塔機在吊重作用下的變形量。塔機在這兩種載荷集下均不考慮風載、動載系數和各種慣性力的影響，這里的載荷就只考慮自重和吊重的作用，對于起重臂、塔頂、平衡臂、起重臂拉桿、平衡臂拉桿、回轉塔身、上支座和下支座、以及塔身的自重用重力加速度加載在各個單元上；而對其它機構的重量則簡化為集中載荷作用在物理模型的相應位置生成塔機有限元模型見圖1。
　　不吊重(LOADSET1)：指塔機上的小車置于臂尖處，吊重為零。
　　吊重(LOADSET2)：指塔機上的小車在臂尖處吊重1.3t，其它載荷與不吊重相同。
　　參考坐標系定義為：X軸沿起重臂方向向右，且與起重臂下弦桿上表面重合，Z軸沿塔身豎直向上，坐標原點位于塔身的中心線上。
　　3計算和試驗結果分析
　　對以上塔機有限元模型進行計算，得到整個塔機起重臂臂尖垂直撓度和塔機各部分對起重臂臂尖垂直撓度的貢獻量（表2）。在相同的條件下對塔機進行試驗測試，運用經緯儀測得起重臂臂尖撓度、和塔機各部分的撓度貢獻量的的結果如表2所示，計算和測試結果的相對誤差在9%以內，基本一致，證明以上有限元模型及其計算方法是正確的。計算和測試結果表明（表2）：該塔機在小車在臂尖處吊重時，起重臂臂尖垂直撓度達到783~800mm，主要是由塔機上車和塔身貢獻的，其中塔機上車貢獻量為350mm以上，所占權重超過40%，計算進一步表明：其中塔頂的貢獻量為177mm，權重為22.6%，起重臂及起重臂拉桿的貢獻量為174mm，權重占22.2%；塔身貢獻量為318~346mm，權重也超過了40%；而回轉塔身和上、下支座對起重臂臂尖垂直撓度的貢獻量相對較小,分別只有48和66mm，權重分別也只占6.2%和8.4%，即使這三部分的貢獻量之和也只有104~112mm，權重也只占14%左右,遠小于塔機上車和塔身的貢獻量和權重。
　　4結論及建議
　　4.1結論
　　經過以上計算分析，可以得出以下結論：
　　(1)運用以上有限元的方法對塔機起重臂臂尖垂直撓度和各部分的撓度貢獻量進行計算和分析的方法是正確的、可行的。
　　(2)該試驗塔機的小車在臂尖處吊重時，臂尖垂直撓度達到783mm，塔身貢獻量318mm，權重占40.6%，是影響起重臂臂尖垂直撓度最主要的因素；其次是塔頂和起重臂及起重臂拉桿，貢獻量分別為177和174mm，權重分別占22.6%和22.2%；影響最小的是上、下支座和回轉塔身，貢獻量分別為66和48mm，權重分別只占8.4%和6.2%；且起重臂臂尖撓度H與塔身節的數量存在以下近似的線性關系：
　　H=465+26.2NA+38NB+43NC
　　其中NA、NB、NC為相應型號塔身節的數量，NA+NB+NC≤16
　　4.2建議
　　降低起重臂臂尖垂直撓度的主要措施是要加強塔身的剛度，另外加強塔頂的剛度也能較有效的降低起重臂臂尖垂直撓度。