【摘要】：隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)展,由于大型超高層建設項目和核電項目等大型工程的實際建設需求,塔機的工作幅度要求逐漸提高,塔機臂架結(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)定性計算變得復雜,這使設計人員在工程設計中的建模量、計算量大大增加。因此,本文將結(jié)合最新版本國家標準《塔式起重機設計規(guī)范GB/T 13752-2017》和近年相關的研究成果對雙吊點臂架穩(wěn)定性計算理論進行完善,同時以上述理論為基礎構(gòu)建塔式起重機臂架整體穩(wěn)定性計算平臺。為對現(xiàn)有理論進行完善補充,本文基于現(xiàn)有的雙吊點平面外的失穩(wěn)特征方程,加入了臂架自重和吊點偏心對臂架穩(wěn)定性的影響。對雙吊點水平式塔式起重機的臂架在不同工況下可能出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)退化情況進行了分析,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)簡支模型的基礎上增加了彈性支座,利用轉(zhuǎn)角位移法推導出了新的雙吊點臂架起升平面內(nèi)失穩(wěn)特征方程,使計算結(jié)果更加合理。塔機設計過程中為了提高設計效率,格構(gòu)式構(gòu)件通常會被等效成實腹式構(gòu)件進行分析,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,即換算長細比法和等效剛度法;同時,考慮到動臂式塔機臂架截面的特點,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)界面交互性強的優(yōu)點與MATLAB數(shù)據(jù)處理功能強的特點相結(jié)合。經(jīng)實例驗證,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,為塔機設計人員提供參考,本文的研究成果將對提高設計人員工作效率和計算準確度具有很大意義。
【圖文】：

課題背景及意義重機是現(xiàn)代生產(chǎn)中必不可少的大型機械設備，它廣泛應用在交通頭、油田石化、電力建設（風電、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，在大型工程項目的建設過程重要的作用，是最主要的施工機械之一。隨著國家經(jīng)濟的飛速發(fā)超高層建設項目和核電項目的建設需求，塔機行業(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。臂架是塔機的關鍵承載部件，臂架設計接影響到塔機的承載能力和穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定失效是大型塔機因之一，事故原因還包括超載、架設、安裝、使用不當?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)折斷而導致

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學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，分別為單吊點臂架、雙吊點臂架的塔機。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行判斷，這使得雙吊點臂架在起升平面內(nèi)和起升平面外的穩(wěn)定性分析都變得復雜因此，對塔式起重機臂架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性進行研究是塔機設計與校核過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)，對塔機安全性有著非常重要的意義，同時這也是一個重點和難點。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TH213.3

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