門式起重機金屬結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化設(shè)計研究

張巍 徐雯飛 金晨

摘 要：門式起重機是一種在室外使用的大型的機械，能夠?qū)ω浳镞M行搬運和裝卸，現(xiàn)階段的門式起重機，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，門式起重機已經(jīng)成為了行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。本文根據(jù)現(xiàn)階段正在使用的門式起重機的結(jié)構(gòu)進行研究，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)計門式起重機的結(jié)構(gòu)。通過合理的設(shè)計，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生產(chǎn)消耗的資金。

關(guān)鍵詞：門式起重機；金屬結(jié)構(gòu)；優(yōu)化設(shè)計

前言：隨著現(xiàn)階段社會生產(chǎn)生活的主要方式為自動化與機械化，在生產(chǎn)的過程中，就需要使用大多數(shù)的機械，門式起重機就是被各行各業(yè)廣泛使用的機械之一。門式起重機在現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中有著重要位置，在一定程度上促進了工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。工業(yè)化時代的到來，社會對工業(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)備也要進行不斷地優(yōu)化升級。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，對門式起重機的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

一、什么是門式起重機

門式起重機的基礎(chǔ)是橋式起重機，是根據(jù)生產(chǎn)要求研制的新產(chǎn)品，能夠在戶外進行工作，主要負責(zé)對大型貨物的搬載、卸載。門式起重機的外型像漢字的“門”，也像現(xiàn)實生活中的門，主梁下的兩根支架負責(zé)支撐整個結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段，門式起重機的應(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類型的貨物進行搬運[1]。

二、如何對門式起重機的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化

（一）幾何建模方案

門式起重機金屬設(shè)計的過程中，要針對每一個金屬結(jié)構(gòu)，設(shè)計多種方案，并且符合設(shè)計要求。但是要對其中最為合理的方案進行選擇，才能夠保證結(jié)構(gòu)的合理性.還要注意的是，要對門式起重機中每一種幾何結(jié)構(gòu)都進行計算，能夠保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的情況更加的清晰。

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

（二）金屬材料的選擇

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

（三）參數(shù)化建模并選擇適合的單元結(jié)構(gòu)

技術(shù)人員在對門式起重機的參數(shù)化建模的過程中，可以適當(dāng)?shù)母淖兘１旧淼男螤睢⒋笮〉仍?，對不同結(jié)構(gòu)的參數(shù)化建模進行分析，能夠有效地找到其中最適合門式起重機的設(shè)計方案。還需要注意的是，在對單元結(jié)構(gòu)進行分析的過程中，要選擇實體單元，由于在實際的使用中，門式起重機需要分為很多的單元。所以，在對單元結(jié)構(gòu)進行選擇的過程中，也要對不同模式的結(jié)構(gòu)進行實驗分析，能夠有效地保證門式起重機的結(jié)構(gòu)合理性。

（四）將門市起重機的幾何模型設(shè)計簡化

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的設(shè)計效率，這就要求我們要對幾何模型進行簡化，能夠有效的保證幾何模型模擬工作更加的順利。要保證對門式起重機的結(jié)構(gòu)各個部分都能夠進行模擬的同時，還要對多種類型的計算進行簡化，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導(dǎo)致涉及與實際存在誤差，所以，對幾何模型的簡化要注意準確度[4]。

（五）對門式起重機的單元網(wǎng)格設(shè)計

在對門式起重機結(jié)構(gòu)進行設(shè)計的過程中，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門式起重機的準確度。在對門式起重機結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程中，建議使用自由式的網(wǎng)格對單元進行劃分，能夠有效地保證單元網(wǎng)格劃分的準確性。

（六）門式起重機結(jié)構(gòu)中的載荷、接觸大小

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

結(jié)語：總之，通過分析現(xiàn)階段門式起重機的基本情況，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，對門式起重機的結(jié)構(gòu)進行修改，完善門式起重機的功能。這就要求我們要能夠正確的認識門式起重機的金屬結(jié)構(gòu)，并在結(jié)構(gòu)中進行適當(dāng)?shù)男薷?，能夠在一定程度上提高門式起重機的工作質(zhì)量，門式起重機的工作效率有了提升，在使用的過程中達到更好的效果。通過不同的設(shè)計方法能夠?qū)﹂T式起重機的部件進行不同種類的升級優(yōu)化，從而提升門式起重機整體的能力。

參考文獻

[1] 林偉華.基于COSMOS/Works的龍門起重機金屬結(jié)構(gòu)的整體靜態(tài)性能分析及結(jié)構(gòu)細節(jié)設(shè)計的研究[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的門式起重機金屬結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析[J].機械設(shè)計與制造，2013，03：91-93+96.

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

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