門式起重機主梁設計校核及其優化分析

摘 要：通過基本參數完成對主梁的設計，對其進行應力的校核，最后運用軟件對其進行優化分析，從而在滿足受力合理的情況下，減輕梁的自重。

關鍵詞：門式起重機；主梁；設計；校核；優化

1 門式起重機介紹

門式起重機是橫梁連接支腿，支腿連接橋架并且在地面運動的橋架型起重機。它的金屬結構采用雙主梁結構時，承載能力大、穩定性好、故多用于起重量跨度較大的場合。

2 設計基本參數

主起重量 P=100t 副起升量 P=20t

主起升高度 H=16m 副起升高度 H=17.5m

主起升速度 4m/min 副起升速度 8m/min

工作級別 A5 跨度 L=25.5m

接電持續率 JC=25% 鋼結構材料 Q235-B

疲勞強度和板屈曲強度按照《起重機設計手冊》選取。

3 主梁設計基本尺寸設計

主梁的合理高度一般取為：

4 主梁應力校核計算

危險截面的危險應力點如圖1所示，一般箱型梁上下蓋板厚度不相等，所以會造成截面的中性軸上移，危險點1和4的應力應大于危險點2的應力，危險點1的應力略小于危險點4，由于1點和2點為疲勞強度、板穩定的驗算點，當危險點1滿足要求時，危險點4也應該滿足，因此靜強度設計只須驗算危險點1和2的強度滿足設計要求即可。

5 主梁受力分析及優化

5.1 分析軟件概述

本次分析就是用SolidWorks的插件SolidWorks Simulation對門式起重機的主梁進行受力分析和尺寸優化，從而使主梁在整體保證受力許可的情況下使質量達到最輕，從而減少主梁的自重。

5.2 優化設計

在初始的設計結構中，所有的設計約束都滿足了。現在將在保證設計約束的條件下，來減少框架裝配體的質量。優化分析有三個設計算例的參數組成：變量，約束和目標。優化算例使用之前定義好的算例的已有載荷和約束信息。

優化設計分析的定義的變量視圖如圖2所示：

優化設計分析中定義約束和目標的變量視圖如3所示

5.3 最終優化結果

最終的優化結果為：上翼緣板的寬度從1300mm降到840mm，腹板之間的距離有900mm降到800mm，翼緣板寬度由20mm降到10mm，腹板高度由1500mm降到1023mm。

優化前后的質量比較：優化前質量為2.90t，優化后的質量為1.56t，質量下降了46%。優化后的結果不僅滿足受力分析情況，并且有效的減輕了主梁的質量。優化結果比較成功。

6 結束語

這次主梁設計從基本尺寸和界面形式入手，對其進行了應力的校核計算，同時結合軟件對其中間位置和端部位置的位移變化量做出分析，最后在保證設計約束的條件下，通過優化來減少框架裝配體的質量，從優化前后的質量對比來看，此次優化比較成功。

參考文獻

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