双向门式启闭机门架结构有限元ANSYS分析

[摘 要]启闭机是在水利水电工程中一种专门用来启闭水工建筑物、发电厂与排灌站的闸门、拦污栅用的起重机械。本文通过对门架的强度和刚度校核，验证该型门式启闭机设计方案的合理性，也验证了有限元分析法的可行性。应用有限元ANSYS分析方法进行门式启闭机设计计算，将会较大地提高设计效率，保证设计质量，降低生产成本，为门式启闭机进一步优化提供理论依据。
　　[关键词]双向门式启闭机；门架结构；有限元ANSYS；门架强度和刚度校核；结构优化；
　　中图分类号：TH213.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0208-02
　　引言
　　随着科技和社会的发展，水电站也得到的迅速的发展，门式启闭机在其中的作用是不可小觑的。门式启闭机是门式起重机在水电站中的应用，属于水电站的专业起重设备，用于启闭闸门、拦污栅等金属设备，它的可靠运行对于保障水电站安全运行是非常重要的。目前国内外广泛应用大型有限元软件ANSYS对门式启闭机门架的初始设计方案进行有限元分析，校验设计方案中是否存在问题，为起重机设计提供理论基础，从而使其结构参数符合启闭机设计规范要求。采用有限元分析的方法进行启闭机门架设计计算将会极大地提高设计效率、保证其设计产品的质量。从而有效地缩短研发周期，降低生产成本，使产品的结构和性能更加合理。本文应用有限元软件ANSYS对门式启闭机门架结构进行强度跟刚度计算分析。
　　1.门架结构理论分析
　　启闭机根据结构样式的不同可以分为：门式启闭机、桥式启闭机、卷扬启闭机等。我们这是所要讲到的是门式启闭机，如图1所示。本文所引用的模型是某水电工程坝顶130t双向门式启闭机，此启闭机最大起重量130t，最大跨度为20.5m，最长悬臂为15m。由于作用在启闭机上外载荷众多，工况较复杂，计算分析时只考虑与启闭机结构形式破坏有关的典型工况，就能够确定结构强度与刚度是否满足要求，从而进一步优化结构设计。我们就以以下三种工况计算门架的强度与刚度：1、主钩吊130t时，小车位于上游侧跨外，吊钩中心线与上游侧轨道中心线的距离为9m，大小车同时制动，风平行于大车轨道方向吹，同时考虑门机偏斜运行时的水平侧向力，在此位置计算有效悬臂处（9m）的挠度和门架应力；2、主钩吊110t时，小车位于跨内，吊钩中心线与跨度中心线重合，大小车同时制动，风平行于大车轨道方向吹，同时考虑门机偏斜运行时的水平侧向力，在此位置计算跨中的挠度和门架应力；3、主钩吊60t时，小车位于上游侧跨外，吊