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國家近年來大力提倡發(fā)展新能源，在風力發(fā)電方面也進行了大量研究，為了解決風電機組設(shè)備由于高、懸、難的狀況帶來的維護維修不便的問題，成都西部泰利起重機公司提出了開發(fā)研究一種風電自攜帶橋式起重機，安裝于風電機組機艙內(nèi)，專門用于風電機組設(shè)備的日常維護和維修工作。
由于風電機組機艙內(nèi)部空間有限，所以這種新型橋式起重機和普通的橋式起重機相比，其起升機構(gòu)和運行機構(gòu)的動力部分都采用“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度的要求，且由于安裝位置高，一般都在70~120m之間，所以對振動非常敏感，不允許發(fā)生大的振動；因此有必要對這種橋式起重機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)主梁進行模態(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用有限元理論，對這種新型風電自攜帶橋式起重機的主梁進行建模和動、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的生產(chǎn)、設(shè)計和制造提供參考。
本文分析的新型橋式起重機主梁是由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筋構(gòu)成。
主梁的主要技術(shù)參數(shù)：工作級別為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。
在對主梁結(jié)構(gòu)進行有限元靜、動態(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)果的準確性。橋式起重機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)較為復雜、承受載荷的情況也比較復雜，當考慮所有的影響因素去建立主梁的有限元模型時會比較困難。為了方便模型的建立，同時又要保證模型的合理性和有效性，需要對模型進行一些合理的簡化，主要在以下幾個方面做簡化：
1)忽略小車軌道。小車軌道對主梁靜剛度和強度有一定的加強作用，故簡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筋和一些小的三角加筋板。縱向加強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，對主梁整體結(jié)構(gòu)的剛度和強度影響不大。
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)計的，對主梁整體結(jié)構(gòu)的剛度和強度影響不大。
將簡化后的主梁模型導入到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。對模型進行自由智能網(wǎng)格劃分，整個模型劃分的單元數(shù)為31764，節(jié)點個數(shù)為10440。
由于主梁是偏軌梁，對主梁進行靜力學分析主要是研究其在滿載工況且位于跨中最危險位置時，主梁的變形、下?lián)隙群蛻?yīng)力分布情況。
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