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。

(资料图片)

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

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。

行走轨道强度分析

针对起重机行走轨道，可以通过模拟钢轨在不同工况下的运行状态，包括震动或是小车的冲击等。通过分析轨道与轮子之间的接触情况，输出轮轨的应力和变形，评估轮轨在特定工况下的承载能力。

基于仿真结果对轮轨结构进行改进，例如增加支撑梁、采用导向机构等方式，以提高轮轨的作业强度和抗变形能力。

连接件焊缝疲劳分析

起重机连接件中，焊接结构和焊接机械零件都是在变载荷下工作的，疲劳破坏是这种构件的主要破坏形式。其中既有大量焊缝疲劳问题，又有母材应力疲劳问题，不同的焊接形式，疲劳失效的位置也不同。因此，有必要通过CAE工具快速评估具有复杂疲劳问题焊接结构的安全性。

通过仿真对焊缝施加不同幅值大小及次数的载荷荷载作用，并利用耐久性评估方法评估其疲劳破坏寿命。在软件后处理中，能够得到疲劳失效的位置、损伤量以及结构疲劳寿命，进而进行疲劳优化。

液压、控制系统仿真

液压、控制系统是起重机中非常重要的组成部分。通过仿真能够考虑液压系统的动力学性能以及力学性能，如液压泵出口压力、油缸升降速度、搭载物体的举升速度、液压系统实际作业载荷等参数，以评估并优化系统响应速度，举升能力和控制精度，从而降低系统作业能耗。

起重葫芦

钢索受力

钢索是起重葫芦中非常重要的部件，可以利用仿真对钢索的受力情况进行分析和模拟。包括在不同角度吊运过程钢索所受到的应力、变形等情况，并输出钢索开裂、拉断等破坏机制的影响因素和强度参数。这些参数可以帮助设计师优化产品结构和材料选型，提高产品质量。

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。

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。

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。

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。

关键词：