試談橋式起重機條形主梁結構

王光成

摘要：作為制造大國，起重機制造是我國必須涉及的領域之一，橋式起重機是裝卸大型貨物和設備不缺少的重要工具，廣泛的運用于物流和交通運輸。目前國內(nèi)一般停留在經(jīng)驗設計上，所以，有必要對起重機的結構研究和分析，尤其是條形主梁結構，用三維軟件和有限元分析軟件進行數(shù)字化設計，合理的優(yōu)化結構，最終設計出先進的起重機。

關鍵詞：橋式起重機；條形主梁結構；數(shù)字化設計

引言

橋式起重機是大型制造工廠很重要的輔助生產(chǎn)工具，主要用來完成材料和工件的裝卸和搬運，他應該滿足工廠的機械化和自動化的要求，人力物力的使用量應被減少，提高生產(chǎn)效率，更應該提高自動化程度。橋式起重機的核心部件是主梁，對主梁設計是制造一臺橋式起重機的最首要任務，小車運行情況的良好與否主要和主梁的綜合性能有關。假如主梁的結構設計不合理，不僅影響小車的性能，還會影響自身的承載能力，嚴重時發(fā)生破壞等情況。所以，對橋式起重機條形主梁的合理設計是很重要的，而且要時時進行維修和保養(yǎng)。

1.橋式起重機的現(xiàn)狀

起重機在提高生產(chǎn)能、減少人力物力投入、降低成本方面具有不可磨滅的功能，它的主要功能是裝卸和運輸貨物和原料等，在垂直平面或水平面內(nèi)直線運動，也可以在兩個平面內(nèi)同時運動。隨著工業(yè)社會的迅速發(fā)展，起重機不再是以輔助工具的身份出現(xiàn)，它已成為主體設備的一份子。起重機械的結構不斷需要被優(yōu)化，以便提高產(chǎn)品的質(zhì)量，為提高生產(chǎn)率和自動化程度做鋪墊，現(xiàn)如今人們更渴望設計出可靠性強、高效率和節(jié)能環(huán)保的起重產(chǎn)品。

我國的起重機歷史起源比較早，古代就用它灌溉莊稼。1880年第一臺電力橋式起重機問世，隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展，起重機的研發(fā)投入不斷加大，促進了此行業(yè)的快速提升。隨著計算機的出現(xiàn)，起重機的設計進入了數(shù)字化設計時代，使得許多新型的設計方法誕生，起重機的質(zhì)量得到了進一步提高。下面介紹幾種現(xiàn)階段用于設計橋式起重機主梁的方法。

1.1.優(yōu)化設計

起重機行業(yè)開始運用計算機技術和優(yōu)化知識后，使得起重機設計擺脫了傳統(tǒng)的設計方式，迅速的挑選最優(yōu)方案進行設計。優(yōu)化設計的最大特點是依據(jù)設計要求，確定所要用到的參數(shù)，滿足產(chǎn)品的性能要求。最先使用優(yōu)化設計方法的國家有中國和美國等，基本都是以減輕產(chǎn)品質(zhì)量為目標函數(shù)。我國主要采用綜合評定法來完成整體設計，以最少的零件組建最多的產(chǎn)品規(guī)格，也就是說系列化生產(chǎn)。

1.2.計算機輔助設計。

計算機輔助設計指利用計算機和圖像設備幫助工作人員完成設計工作，也稱為CAD.隨著計算機技術的迅速發(fā)展，各個工程領域都運用計算機輔助技術方便高效的完成工程設計，尤其是在起重機設計中。利用計算機的快速計算能力處理復雜的方程和龐大的數(shù)據(jù)，采用三維軟件和有限元分析軟件等對主梁結構實體建模和運動仿真，盡早的的發(fā)現(xiàn)潛在的缺陷和問題，及時作出修改和優(yōu)化。大大的減少了資源的浪費，不僅減少了成本和勞動量，節(jié)約了開發(fā)時間。目前，計算機輔助技術還不夠成熟，需要對它更深層次的研究和開發(fā)，挖掘它潛在的功能。

1.3.動態(tài)仿真。

動態(tài)仿真還是用計算機來完成，以往的設計大多是以靜態(tài)設計為主，缺乏直觀的分析。起重機主梁在實際工作當中不僅僅受一個因素的影響，無法用人工感知主梁的運行狀況，動態(tài)仿真技術可以幫助設計人員比較好的分析主梁的動態(tài)特性。由于有限元理論的建立，許多仿真軟件陸續(xù)被開發(fā)，為起重機設計采用運動仿真創(chuàng)造了條件。運動仿真軟件可以對主梁的各種情況的受力和運動狀況模擬，用仿真結果驗證實際參數(shù)的正確性。

以上是幾種比較典型的和先進的設計方法，除此之外還有極限狀態(tài)設計、可靠性設計和模塊設計等等。目前，最常用的應用最廣泛的兩種方法是優(yōu)化設計和動態(tài)仿真，尤其是起重機設計的主要方法。

2.橋式起重機主梁研究的方向

技術隨著時間不斷變更，先進技術得到應運，起重機行業(yè)的發(fā)展也靠技術的競爭。起重機技術不僅是衡量國家綜合國力的一項依據(jù)，也代表著一國的技術水平。所以，需要不斷地創(chuàng)新，設計出符合經(jīng)濟性的產(chǎn)品。為了滿足社會主義社會的建設需要，我國的橋式起重機應向以下幾個方向發(fā)展。

2.1.向自動化、機械化、智能化生產(chǎn)方向發(fā)展。

主要用電子系統(tǒng)和機械系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，電子系統(tǒng)對機械裝置等執(zhí)行元件發(fā)出命令進行控制和檢測，當發(fā)現(xiàn)執(zhí)行動作偏離要求值時，用控制系統(tǒng)完成調(diào)節(jié)。使得起重機自動完成一系列動作，比如控制、定位、調(diào)整和檢測補償?shù)?，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)。這樣可以省下人力勞動的投入，但是它的成本非常高。

2.2.向模塊化、系列化方向發(fā)展。

選擇結構、功能和尺寸較為典型的產(chǎn)品作為基礎，運用結構典型化和零件通用化，設計出其他尺寸的產(chǎn)品。要求產(chǎn)品具有很高的機構相似度，也可以減少工藝裝備的數(shù)量。

2.3.向重量輕、樣式多的方向發(fā)展。

從總體利益的角度出發(fā)，尺寸小、質(zhì)量輕、結構簡單的起重機更具有競爭力，它可以減小工廠的占地面積，同時在搬運、裝備和拆卸方面更加便利，減少了生產(chǎn)制造和保養(yǎng)費用。

3.橋式起重機主梁研究的缺陷

我國在起重機行業(yè)的年產(chǎn)量位居世界第一，盡管銷量巨大，但是產(chǎn)品的性能方面和發(fā)達國家有一定的差距，表現(xiàn)在產(chǎn)品種類單一。我國起重機設計技術還不夠成熟，設計的產(chǎn)品結構尺寸很大，質(zhì)量笨重，沒有國際競爭力。現(xiàn)階段我國橋式起重機主梁研究存在如下問題：

3.1.產(chǎn)品性能不佳。

我國生產(chǎn)的起重機主梁存在很多問題，設計結構尺寸不合理，自身的重量很重，導致安裝和維護不便，容易產(chǎn)生噪音，經(jīng)常發(fā)熱變形。

3.2.加工工藝很差。

由于主梁的制造精度要求極高，加工時需要用到高精度的精密機床，但我國目前缺乏大型的精密級機床。所以，加工產(chǎn)品的難度增加，使加工主梁的工藝很差。

4.總結

分析我國起重機的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)我國的起重機制造量巨大，但現(xiàn)階段的制造技術存在各種各樣的缺陷，有待進一步改進。研究橋式起重機主梁結構的方法很多而且各方法的成本和達到的效果不同，所以根據(jù)實際情況如何把各種方法互相結合使用也需要深入思考。總之，在最小的成本下，設計出最優(yōu)良的橋式起重機主梁結構是主要目的，去除不足向更好的方向發(fā)展。

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