門式起重機整體結構虛擬仿真及穩定性分析

摘要：本文從實際調研得出在實際中應用的門式起重機動態位移過程中力矩大，對軌道摩擦大；并且主梁穩定需深入研究。電動葫蘆在運動過程對主梁的撓度問題是梁的主要問題。為了解決上述問題本文從整體結構的虛擬利用限元仿真（CAE）來解決穩定性，利用虛擬樣機做不同工況環境的虛擬運算，從而驗證產品的正確性和可靠性，并且查找容易出現事故的地方，為下一步虛擬場景模擬系統的設計奠定基礎。

關鍵詞：門式起重機 動態分析 撓度 虛擬仿真 模擬系統

概況

在門式起重機虛擬仿真中，起重機虛擬仿真主要包括幾何建模、物理建模、運動建模等方面，考慮系統建模在整個系統運動過程中的影響。起重機三維建模及加載重物產生的力模型建立起來之后，通過實際現場環境中工作場合確定主梁最終的變形及動態位移，這樣可以解決復雜現場中無法測量動態位移及撓度的問題，并且理論測量精度高，對現實生產過程中具有一定的指導作用，對實際過程中的影響和結果可以做深入的解釋。

在設計過程中對建模流程的分析，對上述建模模型進行系統流程解析，對工作過程中的關鍵問題和和工況選擇、載荷計算都具有重要意義。可以為系統結構有限元分析和具體實驗提供參考，在為工程設計中結構的剛度和強度及主慣性矩對梁分析做鋪墊。模型的流程對參數化實現也具有一定的關系，對系統的拓撲和約束關系實現也具有一定指導作用。整個過程對實際復雜結構設計計算可得近似解，可在分析過程中解決各種實用性物理問題，為提高高效性的設計奠定基礎。

圖1建模流程分析

通過整體建模和裝配可以檢查零件之間的干涉問題和不足之處，對系統具體參數修正可以解決，大車在軌道上的運行時在受載荷力過程中，力會均勻的傳遞到車輪上，運動過程中通過電動機帶通連軸器與減速器，運行機構通過整體兩邊驅動，在起重過程中，在計算梁截面中，通過網格劃分和虛擬受力分析，進一步結合計算機、傳感器、網絡處理信息、顯示技術把現代模擬系統應用其中，為人機交換柔性系統開創新的領域。設計制作過程中通過對不同區域的測試再與虛擬環境下計算的結果加以對比，確定最終的一致性結果，這樣可以證明虛擬仿真的正確性和該起重機的穩定可靠性。對撓度的計算結合有限元分析對本構方程、變性協調方程、平衡方程建立起來的單元力學和能量方程，借助專業計算方式計算精度較高，能解決復雜環境下的力學問題。首先分析梁單元的動能、勢能和虛功的表達方式：

新的檢測操作思路分析，利用虛擬空間進行作業，借助無線網絡技術進行短距離傳輸，網絡拓撲結構管理功能，在網絡中形成簇，通過不同的部門對系統進行監管，利用無線傳感器網絡監控各起重機，這樣可以提高效率，降低能耗，

門式起重機設計規范，載荷工況確定，應力狀態與應力循環等級，在不同載荷狀態下分析工況狀態，首先在分析時，先利用上述UG建模，設置若干參數，再進行網格劃分和材料屬性的確定，通過邊界條件設立分析模型最終確定安全評價系數和結果。流程圖如下圖所示：

通過上述分析，可以確定在極限位置量的曲線裂紋最終值，由于起重機工作時間一般在每天8小時，往復使用至少30次以上，循環裂紋使用疲勞壽命數據對安全評估至關重要。對工作狀態的監控可以保證起重機工作的可靠性和穩定性，對整個操作過程具有實時保護作用。虛擬現實技術對現實場景呈現和機械的實際運動過程具有真實的模擬和仿真。

隨著技術的發展可以實現多機協同作業，并通過現在的通訊技術作為手段納入其中，對力矩限制器和超載保護器進行設定確保起重機工作可靠和穩定性。

在處理上述數據時，利用控制系統的硬件電路原理處理運動過程產生的動態數據，利用內部系統確定整個門式結構的安全性。

虛擬仿真操作模型如下圖所示，通過模型對實體的縮放，可以針對動載荷施加的里進行縮放，本文著重針對小型（3-5噸）門式電動葫蘆起重機進行試驗，驗證在動載荷滿載或動載荷在1.25倍時，是否達到國家保準要求，按照檢驗規則對動態起重機載荷的試驗可在理論值中得出更加符合標準的結果，并制定更加準確的準則。理論與現實對比

對電機在減速器上的安裝做具體說明，本文采用垂直安裝電機，對空間利用及平穩行走都非常有利。對工字鋼的設計借助《鋼結構設計規范》臨界應力計算條件確定應力值。其抗彎剛度計算公式如下： ，通過上述計算進行修正結果。

結論：通過分析可以得出在通用門式起重機設計中，主要進行干涉檢查，確保安全評估檢查，主要確保分析精度和準確定，為現場實踐提供準確數據，這樣可以降低開發成本，提高開發周期的速度。