橋式起重機(jī)主梁的優(yōu)化設(shè)計(jì)與可靠性探討

劉純圣 孔慶強(qiáng)

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的騰飛，我國的道路交通網(wǎng)絡(luò)日益完善，為了滿足邊遠(yuǎn)地區(qū)或地形復(fù)雜的地區(qū)的交通運(yùn)輸，發(fā)展許多工程領(lǐng)域，山開路，遇水造橋。在各個(gè)地方進(jìn)行橋梁工程施工的過程期間，主要都是運(yùn)用喬梁起重機(jī)來進(jìn)行施工。但是現(xiàn)如今的許多工程施工當(dāng)中，由于主梁結(jié)構(gòu)有許多不合理的設(shè)置，會有或多或少，存在材料浪費(fèi)等問題，因此早日實(shí)現(xiàn)橋式起重機(jī)的優(yōu)化，會對我國橋梁工程和建造工程，有著很大的促進(jìn)。

關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)；主梁；優(yōu)化；可靠性

引言：

起重機(jī)的主要功能就是裝卸或安裝，在很多的建筑施工當(dāng)中都會使用到起重機(jī)，所以它在我們現(xiàn)在的施工企業(yè)中的作用是比較大的。改進(jìn)橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)，可以讓日益緊縮的國內(nèi)制造業(yè)有新的發(fā)展機(jī)遇。

1 起重機(jī)主梁的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

一般情況下，起重機(jī)的結(jié)構(gòu)由好幾種構(gòu)成，比如：

第一類：強(qiáng)度計(jì)算

第二類：強(qiáng)度驗(yàn)算

第三類：疲勞計(jì)算

和上面相呼應(yīng)的就是起重機(jī)在計(jì)算上面的載荷：

第一類：壽命計(jì)算載荷。主要是計(jì)算起重機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的壽命以及和零部件的磨損。這一類計(jì)算往往通過等效計(jì)算來進(jìn)行。在計(jì)算第一類結(jié)果的時(shí)候，只要注意到平時(shí)工作時(shí)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)就可以。

第二類：強(qiáng)度計(jì)算載荷，計(jì)算靜承載力的同時(shí)驗(yàn)算抗傾覆的穩(wěn)定性，在計(jì)算強(qiáng)度再核實(shí)，往往要注意到起重機(jī)作業(yè)時(shí)的極限載荷，比如最大載荷或最危險(xiǎn)位置等。

第三類為驗(yàn)算載荷，這是起重機(jī)在停止作業(yè)的時(shí)候，遇到，暴風(fēng)或輪船顛覆等不可抗力的影響所出現(xiàn)的最大載荷，這種載荷一般是驗(yàn)算各零部件或內(nèi)部構(gòu)件，靜止?fàn)顟B(tài)下自身的穩(wěn)定性。

2 我國起重機(jī)行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

隨著近幾年以來咱們國家科技的發(fā)展，起重機(jī)在現(xiàn)代化的研究方面也取得了較好的開展，但是在施工工藝和施工技術(shù)等方面，我國的起重機(jī)行業(yè)與其他的發(fā)達(dá)國家相比還有一些距離，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)阻礙不了我國，成為其重?fù)?，銷售大鍋，酒國的起重機(jī)制造，生產(chǎn)總值及銷售收入，銷售利潤，逐年增長，特別是向市場上占有率為世界第一的港口集裝箱起重機(jī)和特小型起重機(jī)，但是由于我國起重機(jī)產(chǎn)品線的單一，銷量是世界第一，但它依舊還是我國起重機(jī)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)掣肘。

3 起重機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)發(fā)展

近些年以來計(jì)算機(jī)已經(jīng)基本普及，我們在起重機(jī)的設(shè)計(jì)上相較于從前也從傳統(tǒng)走向了現(xiàn)代，合理采用電腦技術(shù)可以在設(shè)計(jì)的過程期間自動選擇出最優(yōu)越的方案，這就是優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化設(shè)計(jì)可以對起重機(jī)進(jìn)行私人制，依據(jù)客戶對于產(chǎn)品的要求再對參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，使其在用最低的成本同時(shí)還能夠得到最好的方案，在十九世紀(jì)六十年代到七十年代期間，咱們國家與其他幾個(gè)國外的一些發(fā)達(dá)國家就對起重機(jī)，橋式起重機(jī)的主梁開展了改善設(shè)計(jì)，以體積小以及重量小為目標(biāo)，再擴(kuò)展到零部件的改善和結(jié)構(gòu)的改善，國內(nèi)也曾經(jīng)以起重機(jī)的性能因素也好，工藝因素也好，成本因素也好以及批量制造等多個(gè)因素綜合起來，對體重機(jī)進(jìn)行了整體性設(shè)計(jì)，用最少的零件，盡可能組成更多規(guī)格的起重機(jī)，取得了最好的改善效果，起重機(jī)的整體改善設(shè)計(jì)會是其發(fā)展的未來之路。橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)。

橋式起重機(jī)依據(jù)主梁的數(shù)量可以分成兩類：其一為單梁架橋。另一位為雙梁架橋。根據(jù)結(jié)構(gòu)又可以分為三類：一類為星形結(jié)構(gòu)架橋，一類為梁型結(jié)構(gòu)架橋，還有一類為金價(jià)是，假鈔，各種規(guī)格的起重機(jī)具有不同的結(jié)構(gòu)特征，可以合理的運(yùn)用于各種場合，目前國內(nèi)外采用最多的為箱形截面的霜福良和同行架勢。

箱式梁架的優(yōu)越特征：工藝相對簡單，組裝起來又比較方便，抗扭剛度優(yōu)越。缺點(diǎn)：重量大、水平剛度差不良容易下繞且焊縫壽命較低，易開裂。

新型鋼梁式結(jié)構(gòu)，一般用于小車或小型起重，但隨著科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的普及以及工藝的成熟，這些缺點(diǎn)也正在完善，所以在設(shè)計(jì)起重機(jī)的主梁時(shí)，應(yīng)夠達(dá)到以下幾點(diǎn)：一、主梁家的剛度足夠。二、橋架與零部件大小適合，三、盡可能減輕自身的重量，因此在設(shè)計(jì)，美觀的同時(shí)，要降低自身的重量，并且可以達(dá)到量產(chǎn)，是橋式起重機(jī)優(yōu)化的發(fā)展形勢。橋式起重機(jī)在進(jìn)行改善的時(shí)候必須要嚴(yán)格按照行業(yè)制定的統(tǒng)一規(guī)范和國家的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行研發(fā)。在確保機(jī)器安全穩(wěn)定的前提下進(jìn)行優(yōu)化改良，讓其既能節(jié)省空間，也可以減少安裝的時(shí)間，且能用于商業(yè)化量產(chǎn)，并且國家應(yīng)該鼓勵(lì)生產(chǎn)廠家，在在模仿的同時(shí)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及國家標(biāo)準(zhǔn)的指導(dǎo)下，自主研發(fā)勇于研發(fā)拳頭產(chǎn)品。

在起重機(jī)主梁的優(yōu)化中，國內(nèi)外的許多公司走在了中國的前列，法國某公司的橋式起重機(jī)，采用偏窄鬼相其長度比普通的箱體窄，4.5-3，且采用大筋板用來搭建連接主梁與端梁，這種工藝既減輕自身的重量，此時(shí)的運(yùn)輸。芬蘭某蠶蛹起重機(jī)的一根端梁與起重機(jī)的減速器合二為一，一端支撐在起重機(jī)的利益跟端梁上與定滑輪組合在一起。這樣做簡化了起重機(jī)的重量，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，還可以省去承重梁降低造價(jià)。這種創(chuàng)新一直是中國制造業(yè)所缺少的，中國制造一定要借著科技的東風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹袊鴦?chuàng)造，在世界機(jī)械制造史上留下濃墨重彩的一筆。

4 可靠性設(shè)計(jì)

橋式起重機(jī)，是起重機(jī)中的其中一種，它是非國標(biāo)設(shè)計(jì)出來的產(chǎn)品，由于其用途廣泛，數(shù)量多，且多用于大跨度的作業(yè)所以對橋式起重機(jī)的可靠性有嚴(yán)格要求。

可靠性是從安全性考慮和穩(wěn)定性考慮，計(jì)算出產(chǎn)品最小的失效概率，也就是，說設(shè)計(jì)目標(biāo)，現(xiàn)在最少用最少的經(jīng)費(fèi)，達(dá)到最優(yōu)的結(jié)果，就是降低產(chǎn)品失效的概率。提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，從上個(gè)世紀(jì)各國將可靠性設(shè)計(jì)逐漸引入到起重機(jī)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，國外的一些國家在上個(gè)世紀(jì)就對起重機(jī)的缺陷進(jìn)行整理，并把可靠性作為一項(xiàng)重要的指標(biāo)，寫入了行業(yè)指導(dǎo)文件，并于1985年，正式將其寫入其中機(jī)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，咱們國家在本世紀(jì)的八十年代才開始對起重機(jī)進(jìn)行研究，當(dāng)前咱們國家的起重機(jī)事業(yè)正在實(shí)驗(yàn)和分析的階段。

5 結(jié)語

起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相較于其他設(shè)計(jì)來說是其整個(gè)工藝系統(tǒng)中最為重要的，主梁輕化是起重機(jī)發(fā)展的新趨勢，今后，在各種先進(jìn)技術(shù)的加持下，新的改善技術(shù)和創(chuàng)新的設(shè)計(jì)方案紛紛出現(xiàn)，從而在根本上加快起重機(jī)設(shè)計(jì)工作的開展。

參考文獻(xiàn)

[1]王傳林，基于ANSYS與MATLAB的橋式起重機(jī)主梁優(yōu)化設(shè)計(jì)[J]《中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)》.2014

[2]李響，一種橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)失效檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]《機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程》.2017（02）

（作者單位：山東魯中鋼鐵物流有限公司）