时间：2023-04-21 来源：转载于：https://zhuanlan.zhihu.com/p/623360491
起重机械CAE整体仿真是为了优化起重机的设计和性能，降低成本和风险，提高效率和质量。同时，还可以为了起重机的维护、升级和改进提供参考数据和方案。
当进行起重机仿真时，可以对起重机的各个部件进行分析和优化，例如：
- 整体钢结构强度分析
- 行走轨道强度分析
- 连接件焊缝疲劳分析
- 液压系统能耗分析
- 起重葫芦钢索受力，吊运稳定性，倒链座承载能力分析
- 起升制动器承载能力，制动噪声，热分析
- 电机效率分析，结构设计，振动噪声，散热分析
- 减速器齿轮、轴、键、壳体强度，轴承疲劳寿命，润滑油道设计，轻量化设计
起重机CAE仿真示意图
下面就起重机械各个部件的仿真优化进行说明
整体钢结构强度分析
对于起重机钢结构强度的分析，主要选取起重机钢架的主框架和悬臂部分。
根据实际工况，进行静载和动载仿真，计算起重机钢架及悬臂的应力和变形，分析钢结构在不同工况下的应力分布和最大应力值等参数，用于确定钢架强度是否满足要求。
悬臂作业状态下受力分析
行走轨道强度分析
轨道有限元模型及应力云图
连接件焊缝疲劳分析
连接件焊缝疲劳分析
液压、控制系统仿真
通过仿真输出起重机液压机构举升力
起重葫芦
通过仿真输出吊运过程的线缆力
吊运稳定性
起重葫芦在吊运过程需要保持稳定，避免起重物体晃动或倾斜，影响工作效率和安全性。吊运过程的稳定性是评判起重葫芦优劣的关键技术指标之一。在设计过程中，需要考虑吊运过程中的惯性力、风荷载等因素，通过仿真分析吊运时不同环境因素（如风速、震动等）对吊运稳定性的影响，有助于生产厂商更好地控制产品质量，同时提供更准确的操作指南。
倒链座承载能力分析
模拟不同工况下倒链座（吊钩、吊板）的受力情况，分析倒链座的承载能力，包括吊钩或吊板所承受的最大载荷以及应力分布情况等参数。这些数据有助于确定倒链座的强度上限，并对部件等结构做出优化调整。
起升制动器
制动力矩、承载能力分析
通过仿真计算起升制动器在实际作业工况下的制动力矩和承载能力，保证其在实际工作条件下的性能表现。
产热和热应力分析
考虑起升制动器在制动过程中产生的热量和热应力，通常是通过仿真计算制动器的温度分布和热应力，输出最大温度、最大热应力等参数，以确保其在实际作业工况下的热稳定性和可靠性。
制动噪声分析
制动噪声不但会产生环境噪声，同时也使生产商因更换制动器导致成本增加。因此，噪声的产生和抑制已经成为制动器设计和制造的重要考虑因素。通过仿真模拟制动器制动时的真实接触状态，将制动器摩擦副之间的摩擦力作为外力引入到振动微分方程进行复模态分析，研究不同材料、几何等特性对制动噪声的影响。
电机
电机效率分析
对于电磁仿真计算电机内磁场分布情况、电机在不同转速、电流下的电磁力和扭矩值、电机内部导体的损耗情况等，以便优化电机转子/槽型、绕组设计，提升电机电磁性能。
电机电磁力分析
电机振动噪声分析
电磁力是电磁结构的噪声源之一，对于电机的NVH仿真，主要通过有限元分析电机的振动和噪声。通过电磁仿真计算电机磁场，提取电磁力作为振动分析工具的载荷输入，计算各个部件的振动响应和传递特性，评估并优化电机NVH性能。
将电磁力作为振动分析的载荷输入，计算电机结构频率响应
电机散热分析
对于电机的散热分析，需要结合流体仿真，分析电机的内部流场和温度分布情况，确定并优化电机在不同工况下的热负荷和散热需求。电机热分析包括散热方式建模以及电机空间温升计算。
电机温度分布
减速器
减速器结构强度及疲劳寿命分析
主要选取减速器齿轮、轴、键、壳体进行强度分析，通过仿真确保各部件在实际作业下的承载能力能够满足实际工作条件下的要求。
针对轴承寿命分析常用的仿真方法包括多体动力学仿真，通过计算轴承的运动学参数和动力学参数，输出轴承的磨损量、摩擦力、接触应力等参数，以评估轴承寿命及可靠性。
此外，还需要考虑减速器在工作时的振动噪声特性。
润滑油道设计
减速器的润滑系统设计，需要保证润滑油能够充分润滑各个部件，并保持适宜的工作温度。结合流体仿真模拟润滑油在减速器内的流动状况，计算润滑油的流动情况和热传导特性，输出油流速度、温度分布、油道压力等参数，预测传动系统旋转齿轮、曲轴连杆的甩油形态及扭矩，以评估并优化减速器润滑系统。
电机内部仿真
齿轮、壳体轻量化设计
通过仿真优化减速器齿轮及壳体的结构形态和材料分布，在保证减速器刚度、强度要求的同时，实现减速器减重，降低减速器的生产制造成本。
壳体轻量化设计
点赞人： L. joker