起重機聯(lián)軸器斷裂事故仿真模擬研究

陳萍

【摘要】為了避免出現(xiàn)起重機事故，需要仿真模擬起重機聯(lián)軸器斷裂事故，本文分析利用SolidWorks實現(xiàn)起重機建模，導入3DS Max制作仿真模擬動畫，全面再現(xiàn)起重機事故的實際發(fā)生過程，通過事故模擬仿真，分析起重機聯(lián)軸器斷裂事故的發(fā)生原因，為起重機安全使用奠定基礎。

關鍵詞：起重機;聯(lián)軸器;斷裂事故;模擬仿真

起重機聯(lián)軸器斷裂事故發(fā)生具有不確定性，發(fā)生事故之后，工作人員無法及時確定問題發(fā)生的原因，也很難掌握事故預防方法。利用計算機軟硬件技術模塊，可以模擬仿真已經(jīng)發(fā)生的起重機聯(lián)軸器斷裂事故，重現(xiàn)危險復雜的環(huán)境場景，提升起重機運行過程的穩(wěn)定性。

一、概述起重機聯(lián)軸器斷裂事故

（一）描述起重機聯(lián)軸器斷裂事故

某門式起重機負責起重運輸鐵路箱梁，在施工現(xiàn)場布置兩臺起重機，兩臺起重機負責抬運500t的箱梁，起重機運行過程中，其中一臺起重機起升機構失去穩(wěn)定性，因為缺乏約束，巨型箱梁下墜速度非常快，最終墜落到地面。出現(xiàn)這次事故是因為起重機制動輪的聯(lián)軸器出現(xiàn)斷裂問題，本文主要針對這次事故落實仿真模擬工作?！?】

（二）簡介門式起重機的結構

門式起重機主要負責裝卸物料，這類起重機主要包括起升機構和運行機構以及電氣部分等結構。起升機構包括制動器和傳動軸以及聯(lián)軸器等構件。起升結構通過聯(lián)系起升電動機和聯(lián)軸器，利用減速器軸驅動卷轉運行，連接卷軸鋼絲繩帶動裝置運行。

二、建模起重機實體

（一）起重機建模

工作人員可以利用SolidWorks軟件建立各個零件模型，根據(jù)起重機實際工作的約束條件裝配各個零件。

起重機上部整機裝配體模型

（二）起重機成組

利用SolidWorks可以建立三維模型，但是3DS Max可以更加方便的制作模擬仿真動畫，而兩個軟件格式存在兼容問題。利用WRL文件可以保存裝配體為一個文件，無需單獨保存裝配體各個零件模型，利用3DS Max可以代開裝配體形式，可以另存裝配好的SolidWorks為.wrl格式，可以向3DS Max中導入文件?！?】

在3DS Max中將模型打開，各個零件的約束關系因此發(fā)生變化，如果工作人員移動零部件模型，零件相對位置會因此被破壞。利用3DS Max成組命令，成組處理相對位置不變的模型，形成一個統(tǒng)一的整體，直接配合一些零部件模型，提高管理工作的便利性。向3DS Max中導入SolidWorks模型，如果無法成組，主要是因為導入零部件之間的鏈接關系。工作人員需要選中所有的零件模型，點擊取消鏈接按鈕，這樣既可隨意移動并且成組各個零部件模型，為了方面制作后期動畫，可以劃分起重機為吊鉤組和橋架組以及卷筒組等部分。

三、制作起重機聯(lián)軸器斷裂事故仿真動畫

（一）添加模型鏈接關系

制作起重機聯(lián)軸器斷裂事故動畫，工作人員需要添加零件對象的鏈接關系，改變零件空間狀態(tài)，隨之也會改變有關零件的鏈接關系。在事故模擬過程中，需要針對傳動機構的聯(lián)軸器和齒輪以及鋼絲繩等部分，添加鏈接關系。建立鏈接關之后，模型零部件之間會產(chǎn)生相互影響，為后續(xù)動作制作提供便利。

（二）添加模型貼畫

向3DS Max中導入模型，為了將物體紋理效果表現(xiàn)出來，需要發(fā)揮貼圖功能，在模型外表面覆蓋圖片顏色，利用3DS Max提供的貼圖，將物體表面的紋理和透明等效果靈活的表現(xiàn)出來，保障三維模型的逼真度。起重機顏色為金屬橙黃色，鋼絲繩呈現(xiàn)銀灰色，利用材質編輯器設置明暗器參數(shù)和基本參數(shù)等。

（三）制作關鍵幀動畫

模擬起重機聯(lián)軸器斷裂事故，可以利用3DS Max關鍵幀動畫功能，保障仿真效果。在時間軸上定義關鍵時間點，實時記錄模型的空間變化。關鍵幀動畫中，工作人員可以利用自動關鍵幀和手動關鍵幀兩種方式，利用自動關鍵幀方式更加方便，但是在操作過程中可能會出現(xiàn)廢幀問題，導致動畫混亂。利用你手動關鍵幀操作方式，更加穩(wěn)定可靠。制作起重機聯(lián)軸器斷裂事故動畫，需要利用100幀完成動畫制作，從0幀到50幀，顯示起重機下降吊鉤和上升起吊，從50幀到80幀，起吊機處于上升起吊的狀態(tài)。在77幀階段，聯(lián)軸器連接螺栓發(fā)生斷裂，在80幀到100幀階段，其中O記快速下針吊鉤重物?！?】

（四）設置攝像機

通過設置攝像機可以直觀的展示動畫，為了更好的突出動畫重點，需要設置攝像機。模擬起重機聯(lián)軸器斷裂事故，工作人員需要觀察起重機聯(lián)軸器部分，因此需要在聯(lián)軸器附近設置攝像機，將其運動過程中顯示出來。攝像機主要包括自有攝像機和目標攝像機兩種類型，在起重機聯(lián)軸器斷裂事故動畫模擬過程中，工作人員可以利用自有攝像機將事故整個發(fā)生過程全面記錄下來。

（五）動畫渲染

完成上述工作之后，需要渲染輸出動畫，工作人員利用“渲染設置”，選擇活動時間段，在渲染設置過程中，需要調節(jié)動畫分辨率，同時需要選擇文件保存格式，點擊渲染按鈕，完成渲染工作之后，代表已經(jīng)完成了起重機聯(lián)軸器斷裂事故仿真動畫制作工作。

結束語：

綜上所述，利用起重機聯(lián)軸器斷裂事故仿真模擬，可以幫助工作人員全面了解起重機聯(lián)軸器斷裂的故障，提出針對性的處理措施，保障起重機運行的穩(wěn)定性。

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