張 巍 徐雯飛 金 晨

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院蘇州分院 215000）

門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究

張 巍 徐雯飛 金 晨

（江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院蘇州分院 215000）

門式起重機(jī)是一種在室外使用的大型的機(jī)械，能夠?qū)ω浳镞M(jìn)行搬運(yùn)和裝卸，現(xiàn)階段的門式起重機(jī)，在很多行業(yè)都能夠得到使用，能夠提升各行各業(yè)的工作效率。隨著使用的范圍越來越廣泛，門式起重機(jī)已經(jīng)成為了行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)。本文根據(jù)現(xiàn)階段正在使用的門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分析其中的問題，并結(jié)合現(xiàn)階段生產(chǎn)的需要，重新設(shè)計(jì)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)。通過合理的設(shè)計(jì)，節(jié)約生產(chǎn)使用的金屬材料，從根本上減少了門式起重機(jī)生產(chǎn)消耗的資金。

門式起重機(jī)；金屬結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計(jì)

前言

隨著現(xiàn)階段社會(huì)生產(chǎn)生活的主要方式為自動(dòng)化與機(jī)械化，在生產(chǎn)的過程中，就需要使用大多數(shù)的機(jī)械，門式起重機(jī)就是被各行各業(yè)廣泛使用的機(jī)械之一。門式起重機(jī)在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中有著重要位置，在一定程度上促進(jìn)了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。工業(yè)化時(shí)代的到來，社會(huì)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的要求也越來越高，這就要求工業(yè)生產(chǎn)的使用設(shè)備也要進(jìn)行不斷地優(yōu)化升級(jí)。既要符合現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)的要求，又要保證使用的工作效率，對(duì)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 什么是門式起重機(jī)

門式起重機(jī)的基礎(chǔ)是橋式起重機(jī)，是根據(jù)生產(chǎn)要求研制的新產(chǎn)品，能夠在戶外進(jìn)行工作，主要負(fù)責(zé)對(duì)大型貨物的搬載、卸載。門式起重機(jī)的外型像漢字的“門”，也像現(xiàn)實(shí)生活中的門，主梁下的兩根支架負(fù)責(zé)支撐整個(gè)結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段，門式起重機(jī)的應(yīng)用范圍十分的廣泛，能夠在很多的室外環(huán)境使用，而且能夠?qū)Χ喾N類型的貨物進(jìn)行搬運(yùn)[1]。

2 如何對(duì)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化

2.1 幾何建模方案

門式起重機(jī)金屬設(shè)計(jì)的過程中，要針對(duì)每一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)多種方案，并且符合設(shè)計(jì)要求。但是要對(duì)其中最為合理的方案進(jìn)行選擇，才能夠保證結(jié)構(gòu)的合理性.還要注意的是，要對(duì)門式起重機(jī)中每一種幾何結(jié)構(gòu)都進(jìn)行計(jì)算，能夠保證結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的情況更加的清晰。

可以適當(dāng)?shù)氖褂靡恍┤S立體的軟件，對(duì)幾何模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠更加直觀的查看幾何建模方案是否合理，還能夠通過軟件對(duì)金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位的觀察。由于門式起重機(jī)的工作性質(zhì)，當(dāng)使用計(jì)算機(jī)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求也比較高。而且，使用三維軟件的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的步驟比較繁瑣[2]。

2.2 金屬材料的選擇

門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)中，都會(huì)使用箱型的結(jié)構(gòu)設(shè)置骨架部分，門式起重機(jī)種最重要的一部分也是骨架部分，能夠直接決定門式起重機(jī)使用的性能和質(zhì)量，一般情況下，在這一部分都會(huì)使用鋼板進(jìn)行焊接。由于門式起重機(jī)的工作性質(zhì)比較特殊，門式起重機(jī)在工作的過程中，對(duì)結(jié)構(gòu)的損害比較大。這就要求在門式起重機(jī)中要選擇能夠適應(yīng)室外工作環(huán)境的、可塑性良好、價(jià)格低廉的材料，能夠在保證門式起重機(jī)正常工作的同時(shí)，還能夠減少生產(chǎn)成本，延長門式起重機(jī)的使用效率。碳素鋼使現(xiàn)階段門式起重機(jī)中最常使用的材料[3]。

2.3 參數(shù)化建模并選擇適合的單元結(jié)構(gòu)

技術(shù)人員在對(duì)門式起重機(jī)的參數(shù)化建模的過程中，可以適當(dāng)?shù)母淖兘１旧淼男螤?、大小等元素，?duì)不同結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模進(jìn)行分析，能夠有效地找到其中最適合門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案。還需要注意的是，在對(duì)單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的過程中，要選擇實(shí)體單元，由于在實(shí)際的使用中，門式起重機(jī)需要分為很多的單元。所以，在對(duì)單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行選擇的過程中，也要對(duì)不同模式的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，能夠有效地保證門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)合理性。

2.4 將門市起重機(jī)的幾何模型設(shè)計(jì)簡化

由于幾何模型的模擬方式比較繁瑣，為了能夠提升門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)效率，這就要求我們要對(duì)幾何模型進(jìn)行簡化，能夠有效的保證幾何模型模擬工作更加的順利。要保證對(duì)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)各個(gè)部分都能夠進(jìn)行模擬的同時(shí)，還要對(duì)多種類型的計(jì)算進(jìn)行簡化，要盡可能的保證幾何模型涉及問題的全面性。還要注意的是，過于簡化幾何模型可能會(huì)導(dǎo)致涉及與實(shí)際存在誤差，所以，對(duì)幾何模型的簡化要注意準(zhǔn)確度[4]。

2.5 對(duì)門式起重機(jī)的單元網(wǎng)格設(shè)計(jì)

在對(duì)門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，單元網(wǎng)格的劃分工作是其中的核心工作，能夠直接的影響到整個(gè)門式起重機(jī)的準(zhǔn)確度。在對(duì)門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，建議使用自由式的網(wǎng)格對(duì)單元進(jìn)行劃分，能夠有效地保證單元網(wǎng)格劃分的準(zhǔn)確性。

2.6 門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)中的載荷、接觸大小

要根據(jù)門式起重機(jī)的工作性質(zhì)，對(duì)其載荷類型與接觸類型進(jìn)行設(shè)置，門式起重機(jī)的工作離不開高節(jié)奏的載荷工作，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，要按照門式起重機(jī)整體的機(jī)構(gòu)，對(duì)其載荷程度進(jìn)行調(diào)整，這能夠有效地保證門式起重機(jī)的正常工作。除了要對(duì)載荷進(jìn)行設(shè)定，還要注意的是門式起重機(jī)的接觸設(shè)定，要能夠保證每一個(gè)部件之間的接觸質(zhì)量，還要注意每個(gè)部件之間接觸的摩擦性。

3 結(jié)語

總之，通過分析現(xiàn)階段門式起重機(jī)的基本情況，結(jié)合現(xiàn)階段生產(chǎn)的需要，利用已有的技術(shù)和科學(xué)的設(shè)計(jì)，對(duì)門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改，完善門式起重機(jī)的功能。這就要求我們要能夠正確的認(rèn)識(shí)門式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，并在結(jié)構(gòu)中進(jìn)行適當(dāng)?shù)男薷模軌蛟谝欢ǔ潭壬咸岣唛T式起重機(jī)的工作質(zhì)量，門式起重機(jī)的工作效率有了提升，在使用的過程中達(dá)到更好的效果。通過不同的設(shè)計(jì)方法能夠?qū)﹂T式起重機(jī)的部件進(jìn)行不同種類的升級(jí)優(yōu)化，從而提升門式起重機(jī)整體的能力。

[1]林偉華.基于COSMOS/Works的龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的整體靜態(tài)性能分析及結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的研究[D].上海海事大學(xué)，2007.

[2]朱小龍，于蘭峰，郭俊材，李少鵬.基于Matlab和iSIGHT的門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2013，03：91～93+96.

[3]吳曉，羅薇，劉璐，黃園園.在役橋（門）式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)分析[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，02：95～99+179.

[4]范小寧，戚其松，徐格寧，王君.門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)參數(shù)化有限元分析及設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2015，02：55～61.

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