摘要：门式起重机起升载荷突然离地引起的冲击振动对起重机结构的影响很大，是起重机动力分析的关键之一。本文利用ANSYS软件，分析了门机在额定载荷下的起升运动，应用ANSYS的瞬态分析模块，求解货物离地过程中的动力学特性。
　　关键词：起重机；Ansys；动力学；瞬态分析
　　起重机械频繁起停，工作性质重复、循环，其工作状态不是一成不变的，而是时刻变化的，而且存在故障状态，在工作过程中各个零部件和结构都会产生较大的动力载荷，也会承受程度差异化的振动或者冲击。门式类型的起重机在正常工作过程中，起吊货物离地过程中也会对各个结构产生的冲击影响。
　　1.货物离地工况分析
　　对于门式类型的起重机，其离地起吊过程主要分为三个阶段，分别是空行阶段，张紧阶段以及起吊阶段[2]。
　　1.1.空行阶段：钢丝在起升机构启动到钢丝拉紧的过程中总处于松弛状态，钢丝绳处于受力状态，起升机构处于空转状态。当钢丝绳受力瞬间，吊钩的初速度方向向上，吊重没有初速度且受力平衡，门架也处于相对静止状态。
　　1.2.预张紧阶段：从滑轮组受力瞬间到其拉力与货物重力 大小相等，方向相反的过程中，货物仍没有初速度，受力保持平衡，吊钩的运动方向仍向上，钢丝的合力逐渐变大，钢丝绳处于不断收紧状态，门机结构质量 则处于振动中。所以，预张紧阶段结束时是在滑轮组的振动的弹性力等于时 ，就是离地瞬间。
　　1.3.起吊阶段：货物离地后的自由振动，只要得到第二阶段结束瞬间 的位移和速度，就可以得到系统的振动响应。此时系统中的所有质量都参与运动，门机结构已经具有初位移和初速度。
　　对于门式起重机起吊货物离地过程，可化简成比较合适的计算模型。如下图所示的二自由度系统[3]：
　　上图中， 为结构在货物悬挂点的转化质量； 为货物质量； 为其中结构在悬挂点等效刚度； 为起升滑轮组的刚度。
　　在上述的三个阶段中，所有质量不是开始就振动的。第一阶段时， 、 均处于静止状态。第二阶段时， 仍处于静止状态，而 在滑轮组的弹性力及门架的弹性力的作用下发生振动。滑轮组的弹性位移量由滑轮组的弹性力决定，其数值能够通过对起升速度的时间积分求解得出。在起重机运行的第一阶段中，起重机的额定起升速度大于吊具的起升速度，在第二阶段中，吊具的起升速度处于不断增加的过程中，该阶段的持续时间较短。假设第二阶段里吊具的起升速度恒定且以 标记，用 表示分离体，根据牛顿第二定律，将第二阶段里 运动方程描述如下：
　　图2中， 为第一阶段结束时刻， 为第二阶段结束时刻。 时刻以前，载荷为零。 至 时刻之间，载荷线性增加至额定载荷。 时刻之后，载荷不变，系统做自由振动。
　　2.瞬态分析的结果
　　本文瞬态分析采用的是完全法，在确定了加载曲线后，对模型进行瞬态分析[3]。最终得到了模型跨中节点的位移变化曲线（如图3）、速度变化曲线（如图4）、加速度变化曲线（如图5）。
　　3.结语
　　主梁在起升载荷瞬间离地激励作用下做明显的振动运动，垂直位移几乎线性增长。由于阻尼的存在吸收了部分振动能量，减缓了振动幅度。随着时间的推移，系统逐渐由暂态响应转化为稳态响应，各种曲线最终趋于平缓，垂直位移为常量，速度和加速度为零。结构的位移响应趋势与起升冲击载荷趋势基本吻合。如果全速起升时，振幅过大，超过安全值，我们就要考虑将起升速度定位额定起升速度的半值或较小的一个值，来分析是否能够安全起升。而本文中在额定起升速度下跨中最大位移值近似为34mm，满足起重机设计规范中的37.5mm。满足刚度要求。故此门式起重机可以全速起升货物，不需再进行其他考虑。
　　参考文献：
　　[1]傅永华.有限元分析基础[M].武汉：武汉大学出版社，2003.
　　[2]胡宗武等.起重机动力学[M].北京：机械工业出版社，1988.
　　[3]B.N.布劳德.起重机可靠性和统计动力学[M].北京：中国铁道出版社，1985.