试谈机箱起重机箱形主梁结构改善设计站

【摘 要】在现代工业快速发展的过程中，起重机在物流的物料搬运中起到了非常关键的作用。其中及是主要的物料搬运之一，对于起重机的研究和完善改进能够有效的提高物流行业的发展。目前，虽然我国的起重机有了较快的发展，但是与西方发达国家相比，我国的起重机在设计方法和应用研究方面，还处于落后的状态，因此，我们要加强对起重机新型结构的研究部，这具有很重要的现实意义和理论意义。
【关键词】起重机；箱形主梁；结构；改进设计
引言：起重机在各行各业中的应用都十分广泛，但是在应用的过程中，无论是设计制造还是使用条件和安全问题都存在许多的不足，起重机所需的原材料比较多，在结构设计上也十分不合理，使用的效率比较低，这就导致在基建中增加了许多的成本。由于桥式起重机在现代的其中设计中占有重要的地位，下面我们就针对桥式起重机箱形主梁结构的改进设计进行研究。

一、起重机箱形主梁的设计计算

在整个主梁中，当小车满载于主梁跨中时是非常危险的，因此，我们首先来分析一下载荷问题。

1、箱形主梁的基本参数

起重机主梁结构和圣兽的主要载荷如下图1所示。
其中，a代表主梁中相邻隔板之间的距离为1.5m，h表示腹板的高度为1.3m，L为箱形梁的跨度22.5m，小车轮距为BX为3.6m，Wg为大车启动制动时，均布质量所引起的水平惯性力，GX表示桥架的主梁自重为5892kg。将fg为大车启动进行制动时，应为满载小车而造成水平惯性力，fg=（σX+Q）/20，其中Q是额定起重的质量。

2、分析箱形主梁所承受的载荷

当小车位于梁主跨中时，P1和P2是静轮最大的轮压，所以P1=P2=（1.25Q+G）/4.当主梁需要承受均布载荷时，q=2556N/m；当启动制动时，每个主梁会产生均布水平惯性力，q0=φ5qa，公式中的a为加速度，m/s2，φ5表示动力的突变系数。当小车和起升载荷时，产生的水平惯性力为F=Φ5P1a。

二、采用有限元设计桥架主梁优化

1、采用有限元分析桥式起重机的主梁

在前置处理器中，应建立有限元分析模型，并对其进行求解。将端梁头部和主梁作为主要的分析对象，在分析箱形梁时，应采用板壳单元，在建模的过程中，要采用自底向上以及自定向下配合的方式，并熟练的使用三维坐标和工作平面，通过模型所具有的对称性，将模型分为若干单元，然后约束主梁两端的位移，当它们的位移为零，在加载的时候要考虑小车位于跨中和两端的情况，与此同时，也要考虑自重载荷和大小起制动的过程中，所产生的惯性载荷，然后进行求解。最后，要分析通用后处理的结果。当进入处理器之后，应采用列表或者图形的方式将分析的结果显示出来。

2、采用有限元优化设计偏轨主梁

首先，要对参数化进行建模。由于在建模之前，模型的所有尺寸设计都形成了有限元参数，而且，在建模的过程中，会设计到模型的尺寸，因此，我们要采用这些参数，而不能使用具体的数字。对于设定的壳单元实常数，应采用不同的方式表示出来，并且在建模的过程中，应采用A、B表示上下盖板间距和左右腹板的间距。当模型划分网格之后，应考虑模型优化时所采用的自动划分网格，尽可能固定单元号。因此，要将主梁截面中的任意线段和跨度的方向分为不同的段数，不能确定为具体的长度数值。在这种情况下，如果参数的数值发生改变，那么网格的尺寸数值也会随着比例的变化而改变，但是划分的单元数量并不会改变，这对于以后的分析和加载特别有利。
当优化中的目标函数能够满

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足主梁各项条件时，它的重量最轻，但是主梁采用的相同材质只有一种密度，因此，主梁的质量与体积有很大的关系。采用一阶方法优化，并设定各个设计变量和各状态变量值，如小表1和表2所示。
根据优化后的数据结果，可以得到最优解，结合实际的情况，当进行优化结果后，得出最终的优化结果。从优化后的结果中，进行优化处理，最终使主梁的重量减轻。
三、结论
由于起重机在设计制造过程中，出现了许多浪费材料的现象，并引发了许多的问题。在本次的研究中，对起重机箱形主梁结构进行了计算，并采用了有限元分析桥式起重机的主梁，分析了受力问题中大型偏轨梁等，并采用了其中的优化程序，优化设计了桥架等。从分析的结果可以得知，通过优化设计后，箱形梁桥式起重机能够在满足性能的情况下，能够减轻许多的自重，从而能够获取更多的经济效益。