关于桥式起重机主梁的优化设计的研究.docx
基于有限元分析的单梁桥式起重机优化设计
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基于有限元分析的单梁桥式起重机优化设计摘要:利用ANSYS9.0分析单梁桥式起重机钢结构的力学特性,并结合分析结果咯实际经验提出了相应的结构优化方案,其正确性和合理性得到验证,并为同类产品优化设计提供有益参考。
关键字:桥式起重机;钢结构;优化设计;FEM目前广泛应用于机械制作、冶金、钢铁、码头的桥式起重机占具我国起重机的40%左右。
原有起重机设计方法多为传统的设计方法,设计效率低下,设计起重机安全系数大、消耗原料多、结构不尽合理。
亟待对其钢结构进行优化设计。
通常的优化设计是利用数学规划的方法,将机械工程的设计问题转化为由目标函授与约束条件描述额度最优化问题。
该方法对于解决较典型的优化问题可以得到较好的优化结果,但对于工程实际中经常出现的多目标、多约束条件优化问题则存在着数学模型难以建立及计算复杂,难于推广应用等问题。
鉴于此,本文利用有限元分析软件对可能的结构设计方案快速进行虚拟试验,并通过分析FEM虚拟试验的结果,作相应的结构优化。
以LX型单梁桥式起重机主梁钢结构为例,利用ANSYS模拟其在最恶劣工况下的应力分布和变形情况,提出并检验了优化方案。
1.LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机钢结构特点LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机由主梁和两条端梁、电动葫芦、大车运行机构、电气设备等主要部件组成。
车轮组倒挂在车间的H 型轨下运行。
主梁中部由工字梁I32a和箱型梁焊接而成;两端悬臂部分则由工字钢I32a与槽钢[28a焊接而成;端梁由两根槽钢[18与钢板焊接而成,主梁通过箱型梁两侧的吊耳实现与端梁的连接,如图1 所示。
2.有限元建模和分析方案2.1单元的选择与网格划分LX型5t电动悬挂单梁桥式起重机钢结构中的工字钢、槽钢和箱型梁的主尺寸均为其厚度的10倍以上,故选定壳单元(shall 63)对该桥式起重机进行有限元分析[1]。
此外,选用壳单元便于模型的优化修改。
2.2确定最恶劣工况相关理论表明:小车位于跨中并制动,大车行径轨道接头并制动;小车位于悬臂梁极限位置并制动,大车行径轨道接头并发生偏斜为最恶劣的2中工况[2]。
桥式起重机主梁的有限元分析及优化设计武建华
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桥式起重机主梁的有限元分析及优化设计武建华发布时间:2021-10-27T06:54:26.359Z 来源:《建筑学研究前沿》2021年15期作者:武建华[导读] 本文针对16 t×22.5 m的双梁桥式起重机当前的工况和具体的载荷进行分析,合理的确认了对于金属结构重量产生影响的相关因子——设计变量,同时针对这一重机主梁展开了针对MeshFree软件平台进行的一种有限元分析以及优化,最后使其重机力学性能可以获得要求。
河南东起机械有限公司河南省新乡 453400摘要:本文针对16 t×22.5 m的双梁桥式起重机当前的工况和具体的载荷进行分析,合理的确认了对于金属结构重量产生影响的相关因子——设计变量,同时针对这一重机主梁展开了针对MeshFree软件平台进行的一种有限元分析以及优化,最后使其重机力学性能可以获得要求。
关键词:桥式起重机;结构分析;有限元优化引言桥式起重机器本身是工程进行施工中能够提升作业效率和降低工人劳动强度的一种大型的起重设备。
当前应用的一些起重机其自身的金属结构全部都是选择型钢以及板材去完成焊接形成。
按照相关统计,通常桥式起重机器本身重量里的金属结构大概占到了改为汉字数字之下,针对一些跨度比较大的起重机器能够占到百分之85 之上,所以,有效降低本身的重量是减少起重机在制造上消耗成本的一种切实科学的方式。
当前,起重机金属结构在设计上的计算,通常都是使用理论以及类比计算去展开。
其中有非常多的经验估算以及简化算法,这样的一种情况就使得起重机自身的金属结构其自身的力学性能出现富余同时材料上的利用率相对较低等情况出现。
本文先首先基于16 t×22.5 m桥式起重机具原型去展开适当的力学分析,并适当的对其完成优化,最后有效地降低了这一起重机本身的自重。
1.双梁桥式起重机整体布局和核心技术参数当前桥架整体的金属结构件主要包含了:主梁和端梁,以及小车和走台栏杆等。
基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计.doc
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基于ANSYS的桥式起重机主梁优化设计本文以16t双梁桥式起重机为例,通过有限元软件ANSYS 对其主梁进行目标驱动优化(Goal Driven Optimization),结果相较于优化前质量减轻了24.9%,效果非常显著,并且针对优化前后进行了静力分析,优化结果可靠可行。
本文通过主梁的参数化设计和优化设计,实现了质量减轻的目的,对桥式起重机的设计具有重大意义。
桥式起重机已经成为了现代化生产中必不可少的一种机械设备,除了运用方便、效果显著等原因外,桥式起重机在安全方面相较于其他设备同样有着明显的优势,例如,在实际生产中,桥式起重机能显著提高生产安全,减小事故发生率。
长久以来,我国对于重型机械的要求是够大够结实,因此,在传统的设计方法和加工工艺的限制下,我们设计出来的桥式起重机往往都具有过高的安全系数,这样设计虽然安全,但是,正因为过于安全了,我们的设计造成许多材料的浪费和废弃。
通过大量设计和实例表明,桥式起重机60%以上的重量是和主梁结构相关的,因此,主梁的结构设计是否合理,直接关系到钢材耗费量的多少。
采用ANSYS对起重机主梁进行结构的优化设计,不仅能实现主梁的形状优化,从而改进产品外形,同时能提高整机性能,减少制造成本和材料消耗。
主梁结构分析本文在进行优化设计前,先对桥式起重机主梁进行静力分析,分析的目的是求出主梁的最大应力和最大位移,方便后续的优化以及对比。
本文的研究对象是16t双梁桥式起重机,主梁由上、下盖板、两块腹板以及隔板组成,同时,为了分析更为准确,本文对端梁也进行了建模。
1.1 参数化建模优化设计就是讲设定的参数不断优化,最终在众多方案中寻找最佳方案的过程,因此,在建模时,需要实施参数化建模。
本文采取PROE建模,并且设定了8个优化参数。
1.2 有限元的前处理本文选取solid45单元,材料全部采用Q235,材料密度,弹性模量,泊松比。
网格划分以四边形单元为主,同时在个别部位采用三角形单元。
基于几何参数的桥式起重机主梁优化
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本文对桥式起重机主梁结构进行几何参数优 化" 使主梁的结构尺寸更加合理" 减轻其自重& 本文的研究对起重机设计和改进具有一定的指导 意义和较高的参考价值&
收稿日期 #&") -&( -&'# 修订日期 #&") -&% -#0 基金项目 山西省高端重型装备智能制造重点科技创新平台资
助项目& 作者简介 朱!涛!".)% -$ " 男" 太原重工股份有限公司技术
中心工程师&
改的方法" 这样设计出的产品虽能满足工程性能 上的要求" 但具有过大的安全系数和裕度" 必然 导致材料的浪费和主梁自重的增加&
关键词 桥式起重机# 主梁# 有限元方法# 参数化 中图分类号 *3"#0!!文献标识码 ,!!文章编号 "&&" -".(/#&")&0 -&&%& -&1
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利用CADCAE技术分析、优化桥式起重机主梁设计
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472017.03建设机械技术与管理随着中国经济的腾飞和机械工业的发展,起重机在人们生产生活中的应用越来越广,其型式、种类也越来越多,以满足不同场合的需要。
笔者在对一起重机企业的现场检验过程中,发现该企业采用了三小车外加一电动葫芦的结构型式(QES40/20+20/5t )。
该企业设计人员采用传统手工计算发现要求吨位的起重机若采用常规截面,虽然强度验算符合要求,但主梁下挠度将与许用挠度相差无几。
考虑到原材料偏差、制造加工误差,设计人员打算增大截面,以提高安全系数。
为了帮助企业节约材料,降低生产成本,笔者采用目前最先进的有限元分析方法对该起重机进行了模型重建及有限元分析,以确定截面值及其安全性能。
1 有限元模型建立1.1 起重机主要性能参数该桥式起重机与普通桥式起重机不同,它有三个小车,起升载荷分别为40t 、20t 、20t ,另外在主梁一侧走台下还挂着一个5t 的电动葫芦。
主要性能参数为:额定载荷:40t ;跨度:23m ;小车轨距:3.6m ;工作级别:A5;葫芦用工字钢:30#特殊工字钢;40t 小车自重10.884t ;20t 小车自重5.835t ;5t 电动葫芦自重0.631t ;结构件材料采用Q235B ,主梁截面尺寸如图1所示。
1.2 模型建立本文采用目前有限元分析中功能最强大、应用最广泛、公认精度最高的ANSYS 进行分析验证,版本为11.0。
考虑到对于大型设备,ANSYS 的建模功能相对于其他三维设计软件薄弱,故本文采用主流三维设计软件之一的Unigraphics 进行该起重机的三维建模。
建立好的起重机桥架模型如下图3所示:利用CAD/CAE技术分析、优化桥式起重机主梁设计Optimizing the Design of the Main Girder of the BridgeCrane by Using of CAD / CAE Technology Analysis中国杭州低碳科技馆 吴 锋/WU Feng 湖州市特种设备检测中心 冯建平/FENG Jianping摘 要:本文利用主流软件Unigraphics 和ANSYS ,对采用三小车加一电动葫芦结构型式(QES40/20+20/5t )的桥式起重机主梁进行了有限元分析,并优化设计。
桥式起重机主梁腹板结构拓扑优化设计
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桥式起重机主梁腹板结构拓扑优化设计以桥式起重机主梁腹板结构拓扑优化设计为题,本文将介绍桥式起重机主梁腹板结构的优化设计方法和关键考虑因素。
一、引言桥式起重机是一种常见的起重设备,其主梁腹板结构对于整个起重机的性能和安全性起着重要的作用。
本文针对主梁腹板结构进行拓扑优化设计,旨在提高其结构的强度和刚度,减轻自重负荷,提高整机工作效率。
二、拓扑优化设计原理拓扑优化设计是一种基于材料的设计方法,通过在初始设计空间中布置材料,使结构在给定的约束条件下具有最佳的性能。
在主梁腹板结构的优化设计中,可以通过改变材料的布局和形状,以及调整材料的厚度和尺寸等参数,来实现结构的优化设计。
三、拓扑优化设计方法1. 建立有限元模型:首先,根据主梁腹板的几何形状和约束条件,建立起重机主梁腹板的有限元模型。
有限元模型需要包括主梁腹板的几何形状、材料属性、约束条件等信息。
2. 设定设计变量:根据设计要求和约束条件,设定主梁腹板结构的设计变量,如材料的布局、形状和厚度等。
设计变量的选择应考虑到结构的强度、刚度和自重等因素。
3. 设定目标函数:根据设计目标,设定主梁腹板结构的优化目标函数。
目标函数可以包括结构的最小重量、最大刚度和最小应力等。
4. 设定约束条件:根据主梁腹板结构的设计要求和约束条件,设定相应的约束条件。
约束条件可以包括结构的最大位移、最大应力和最大应变等。
5. 进行优化计算:利用拓扑优化设计软件,对主梁腹板结构进行优化计算。
优化计算的过程是通过对设计变量进行迭代,不断更新材料的布局和形状,以寻找最优的结构形态。
6. 结果分析和验证:根据优化计算的结果,对主梁腹板结构进行分析和验证。
分析和验证的过程主要包括对结构的强度、刚度和自重等进行评估,以确保优化设计的可行性和有效性。
四、关键考虑因素1. 结构强度:主梁腹板结构在工作过程中会承受较大的荷载,因此结构的强度是优化设计的重要考虑因素。
通过优化设计,可以使结构的强度得到提高,满足工作要求。
桥式起重机主梁端部优化方法研究
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机 械 设 计 与 制 造
Ma c h i n e r y De s i g n & Ma n u f a c t u r e 1 0 7
2 0 1 4年 3月
桥 式起 重机 主 梁端部优 化 方 法研 究
张 正本 , 唐秋 华 , 魏 国前
( 武汉科技大学 机械 自动化学院 , 湖北 武汉 4 3 0 0 8 1 )
摘
要: 在桥 式起重机金 属结构的定期检 查中, 经常在主 梁端部过渡 圆弧 区域的焊缝位置发现裂纹 , 故在主 梁的轻量化
设计 中需要考虑这一部位的疲劳特性 。 提 出了一种基 于热点应力评定主粱端部过渡圆弧 区域疲 劳特性的优化设计方法, 通过有限元仿真计算获得 了相应的热点应力集中系数表达式。以结构质量最小为设计 目标 , 在静 强度 、 静刚度 、 稳 定性等
常规约束基础上 , 加入 了主梁端部 圆弧 区段疲 劳强度的约束, 建立了箱形主梁结构的优化模型。基 于 Ma t l a b的比较 实验
证 明, 在轻量化优化设计 中综合考虑端部疲 劳特性 , 其 结果具有更 高的可靠性。
关键词 : 桥式起重机 ; 箱形主梁 ; 热点应力; 应力集中系数 ; 优化设计 中图分类号 : T H1 6 ; T H1 2 ; T F 3 4 1 . 4 文献标识码 : A 文章编 号: 1 0 0 1 — 3 9 9 7 ( 2 0 1 4 ) 0 3 — 0 1 0 7 — 0 3
( C o l l e g e o f Ma c h i n e r y a n d A u t o ma t i o n , Wu h a n U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , H u b e i Wu h a n 4 3 0 0 8 1 , C h i n a )
桥式起重机桥架箱形主梁的优化设计
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桥式起重机桥架箱形主梁的优化设计田德雨;舒大文;宋婷婷;张朝喜【摘要】桥式起重机桥架箱形主梁的传统设计一般采用偏于保守的简化计算方法,并且选用比较大的安全系数,所设计出的箱形主梁往往在一定程度上存在结构笨重、部分材料浪费和造价过高等问题,导致整机的性价比降低。
本文应用 ANSYS 软件的优化设计模块,对起重机桥架的箱形主梁结构进行了优化设计分析。
应用ANSYS 软件的 APDL 语言,建立箱形主梁的参数化有限元模型,选取其截面尺寸作为设计变量,对其截面参数进行寻优,在满足其强度和刚度要求的前提下,使其质量减小,性价比提高。
%The traditional design of main girder of bridge cranes generally uses conservative and simplified method to de-sign and uses a large safety factor.The main girder design exists a certain extent problems such like bulky structure,mate-rial waste and high costs,which leads to the reduces of the whole cost-effective.This paper used ANSYS software optimized design modules to conduct a optimal design for the main girder of crane bridge structure.By using the internal command and ANSYS APDL language,established the parameterized finite element model of the main beam.The sectional dimensions of the main beam were selected as the design variables to optimize the main beam cross-section parameters.Under the premise of meeting the strength and stiffness of the main girder,minimized total weight and improved cost performance.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)011【总页数】3页(P60-62)【关键词】桥式起重机;优化设计;参数化;ANSYS【作者】田德雨;舒大文;宋婷婷;张朝喜【作者单位】昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650500;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650500;三一重工股份有限公司,湖南长沙 410100;昆明理工大学机电工程学院,云南昆明 650500【正文语种】中文【中图分类】TH21随着市场经济的发展,桥式起重机的性价比较以往更显重要。
桥式起重机主梁结构分析和优化设计
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桥式起重机主梁结构分析和优化设计【摘要】随着工业的迅速发展,越来越多的工作需要机器代替人工来完成,比如货物的搬运就必须借助起重机,人力是很难完成的。
起重机械不仅是现代化生产中的工具,也是不可缺少的生产设备,对提高生产效率、减轻工人工作量、节约生产成本、提高生产安全系数等,有着至关重要的作用。
目前应用最广泛的起重机就是桥式起重机,但这种起重机结构尺寸比国外同样吨位的起重机大很多,造成了材料和资源的浪费。
本论文在桥式起重机起重量和跨度一定的情况下,对主梁结构进行分析有优化设计。
【关键词】桥式起重机;主梁;结构分析;优化设计1.主梁结构分析和优化概述由于计算机的发展和广泛应用以及优化理论知识的发展,起重机的设计从传统设计发展到可以建立一种设计过程中自动选择最有方案的迅速而有效的方法,这种方法也是目前在机械设计中应用最广泛的一种设计方法,即优化设计法。
主梁结构优化设计即是在满足行业规范及特定要求的前提下使结构的重量、造价、刚度、灵敏度、稳定性和可靠性达到最佳的方法。
起重机是提高生产效率、节约生产成本、减轻工人劳动负担、实现安全生产的起重运输设备,在一定的范围内水平移动和垂直起升的设备,具有作业循环性和动作间歇性的特点,所以在主梁的结构分析和设计中一定要兼顾到安全性能和稳定性能。
2.桥式起重机主梁结构的分析2.1主梁结构设计的要求目前桥式起重机的种类比较多,根据主梁的数目可大致分为单梁桥架和双梁桥架,根据结构可大致分为型钢梁式桥架、箱型结构桥架、精架式桥架。
钢梁式结构的主梁一般采用工字钢,结构简单,起重量小,一般应用于小车;箱型结构应用比较广泛、工艺简单,但其主梁易下饶。
综上桥式起重机的特点,在对主梁的结构进行设计时,必须满足以下几个基本要求:(1)主梁的刚度和强度要满足要求。
(2)尽可能降低主梁的重量,这样不但可以减轻起重机的自重,也减轻了桥架和厂房建筑结构的负载,同时也能节约资源、减少生产成本、提高安全性能和运行的稳定性。
桥式起重机主梁变形及修复方法的探究
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中国设备工程 2023.09 (下)
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Research and Exploration 研究与探索·工艺流程与应用
架主梁比较常用些典型的方式就是双梁以及四架,而后 续的类型都是以两种基本形式所发展的。因此,相关的 工作人员为了满足当前社会的发展要求以及搬运行业的 标准,应当注重对起重机进行改革和优化,在设计中加 入横向和纵向的强度,并在此基础上减小其重量,结合 国外的经验将工业渗入国内的研究中,进一步促进我国 搬运行业的发展。 3 桥式起重机主梁变形的现状
在我国工业生产过程中,通过桥式起重机的应用, 能够有效减轻工作人员的工作压力,以及工作负担同时 能够提升其工作效率。目前,在实际的桥式起重机使用 期间,由于主梁发生变形,桥式起重机无法再次使用。 而且桥式起重机的主梁变形是永久性的,当变形后,如 果不能进行及时的修复,那么就会导致这个桥式起动机 换桥梁或是直接报废,通过对桥式起重机结构的了解, 可以发现启动机主梁变形的主要原因,有以下几个方面。
关键词:桥式起重机;主梁变形;修复 中图分类号:TH215 文献标识码:A 文章编号:1671-0711(2023)09(下)-0097-03
桥式起重机在当前工业的发展中起到了至关重要的 作用,同时,在新时代工业生产期间,通过桥式起重机 能够有效减轻工作人员的工作压力以及工作难度。并在 此基础上,提升工作人员的工作效率。在这样的背景下, 桥式起重机使用的范围越发广泛,也越发普及,目前在 实际的工作开展期间,由于桥式起重机主梁变形的问题, 在一定程度上影响了我国现代化工业的生产古法,彰显 其价值,影响了其工作效率。对此,相关的工作人员应 当与时俱进,顺应时代的发展,走在时代的前沿。找出 有效的方式来彰显桥式起重机在当前工业发展生产工作 中的意义,突出其优势,发挥其功能。基于此,本文针 对桥式起重机主梁变形及修复方法进行简要阐述,以下 仅供参考。 1 桥式起重机主梁变形的原因 1.1 结构内应力的问题
桥式起重机箱形梁的优化设计探讨
![桥式起重机箱形梁的优化设计探讨](https://img.taocdn.com/s3/m/65382c69f5335a8102d22023.png)
桥式起重机箱形梁的优化设计探讨摘要:随着科学技术的发展,起重机在人们生活中发挥着越来越重要的作用。
但是现今国内的起重机比国外同吨位的起重机要笨重很多,这个问题需要我们不断将其进行优化设计,改变现在存在的问题。
国内的起重机不仅仅是在使用材料上和国外的有区别,在结构设计上也存在很大的不足。
中国的桥式起重机箱形梁的设计上仍然存在问题,成本高、浪费材料以及太笨重都是我们需要改进的地方。
所以马鞍山钢铁股份有限公司重型机械设备制造公司想要起重机箱形梁的主梁的结构设计进行优化,减少资源的浪费,这是今天探讨的主要内容。
关键词:桥式起重机;箱形梁;优化设计1.桥式起重机箱形梁的介绍桥式起重机就是能沿着固定轨道滑行运载重物的起重机,它具有桥梁式结构,所以叫做桥式起重机。
它可以横架在各种车间或者其他场所进行高空重物运输的重型器械,它的两端可以架在坚固的水泥柱或是坚硬的金属架上,看起来就好像是一座桥。
他在运输中可以避免受到地上设备或建材的阻碍,因此在建筑行业中应用比较广泛。
如今国内外应用最广泛的桥架结构形式就是箱形梁。
它在设计及制造中有很多优点,设计简单、制造工艺性能好以及结构稳定等。
这些优点恰恰是那些生产批量大,需求多,尺寸规格多的起重机最为需要的方面。
所以我们对于箱形梁的研究探讨就要更加深入。
2.优化设计具体方案优化设计是当代发展起来的一门新兴的学科,它主要是利用计算机设计和数值最优化计算方法得到最好的设计方案。
近年来,优化设计被应用到许多高新设计上,例如航天制造、冶金、轮船、钢铁工业等大型制造工业上。
它不再局限于以前的传统设计思维,而是将数学规划理论同实际结合起来,将数学上得到的最优数值输入到计算机上进行计算。
从而得到最好的设计参数和设计方案,实现节约资源、优化设计和提高生产效率的目的。
由于现在计算机技术越来越成熟,设计也越来越先进。
优化设计也从以前机构运动参数的设计发展到机构动力学,机械零部件和机械产品上。
传统优化设计主要是运用梯度法计算,而如今已经发展到运用非线性规划的方法,比如神经网络法,模拟退火法等。
基于有限元技术的桥式起重机主梁分析及优化设计
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基于有限元技术的桥式起重机主梁分析及优化设计摘要:社会经济的发展带来了网络技术的发展,特别是近些年来,网购事业拔地而起,大大地带动了物流行业的蓬勃发展。
物流物品的增长同时也提高了在运输过程中起重机的使用。
由于起重机的运用十分广泛,还能大大减轻工人的工作量,提高整体的工作情况,所以不断对起重机进行优化具有一定的研究意义。
本文利用有限元概念对桥式起重机主梁进行了分析,提出了具体的优化设计措施。
关键词:桥式起重机;主梁;有限元;优化设计随着制造业的不断发展,工业物品的体积和重量不断提高,因此起重机的应用也越来越广泛。
近些年来,由于吊运物品的特殊性,起重机事故频繁发生。
目前设计人员对起重机进行设计时,考虑到实际工作条件的需要,往往选取的安全系数都比较大,这就导致起重机的尺寸偏大和所需材料的浪费。
同时,由于起重机运行环境与工作级别的不匹配,设计出来的起重机无法现场对工作场景进行模拟就直接投入使用,有一定的安全隐患。
综合以上情况,只有不断的对起重机结构进行优化,才能够在保证安全性的前提下,优化起重机的结构,减少材料的浪费。
一、有限元法及优化设计1、有限元法在求解问题时,有的问题是比较复杂的,将这种复杂的问题分成很多个可以逐个解决的小问题的方法就是有限元法。
逐个对小问题进行攻破,在进行整合,就能获得最终的答案[1]。
由于分解问题的过程是把繁杂简化,得出的答案肯定是有一定的误差的,但是这种求法已经是比较快速且接近于正确答案的,从某种意义来说是有效的,而且也避免了在计算整个复杂问题中出现错误的情况。
传统的有限元法是通过手工演算,这种方式虽然有效但是用时较久,而且一旦一步出现错误就会导致整个问题无法解决。
现代社会的发展带来了计算机网络信息技术,将这种技术与有限元理论结合,极大的促进了有限元技术的发展。
2、结构的优化设计对结构进行优化设计,一般来说就是通过各种优化的策略对某结构进行优化。
优化设计的前提是建立模型,模型要满足整体的设计要求,然后,针对所需优化的参数进行模拟,直到找出最优参数,再运用这些参数建立最优的模型。
桥式起重机箱形主梁的结构优化与改进策略分析
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桥式起重机箱形主梁的结构优化与改进策略分析摘要:桥式起重机作为一种重要的起重设备,在工业生产中起到了关键的作用,箱形主梁是桥式起重机的主要承载组件,直接影响着其起重能力和工作稳定性,为了提高桥式起重机的性能和效率,对箱形主梁的结构进行优化改进是必不可少的。
本文旨在对桥式起重机箱形主梁的结构进行优化与改进的策略进行分析。
关键词:桥式起重机;箱形主梁;结构优化Abstract:As an important lifting equipment, bridge crane plays a key role in industrial production. Box girder is the main bearing component of bridge crane, which directly affects its lifting capacity and working stability. In order to improve the performance andefficiency of bridge crane, it is essential to optimize and improvethe structure of box girder. The purpose of this paper is to analyzethe optimization and improvement strategy of box girder structure of bridge crane.Keywords: bridge crane; Box girder; Structure optimization如今,桥式起重机在各行各业得到广泛应用,但其设计和制造常常是依据过去的图样,导致起重机的安全系数较低、结构不合理、所需原材料较多且效率较低,这种情况下不仅造成了原材料的浪费增加基建费用,也无法满足日益提升的应用需求。
桥式起重机主梁设计
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绪论起重机的用途是将物品从空间的某一个地点搬运到另一个地点。
为了完成这个作业,起重机一般具有使物品沿空间的三个方向运动的机构。
桥式类型的起重机是依靠起重机运行机构和小车运行机构的组合运动使所搬运的物品在长方形平面内作运动。
起重机是现代生产不可缺少的组成部分,借助起重机可以实现主要工艺流程和辅助作业的机械化,在流水线和自动线生产车间中,起重机大大提高了生产效率。
本文主要完成了桥式起重机主体结构部分的设计及主梁和端梁的校核计算。
采用正轨箱形梁桥架,正轨箱形梁桥架由两根主梁和端梁构成。
主梁外侧分别设有走台,并与端梁通过连接板焊接在一起形成刚性结构。
为了运输方便在端梁中间设有接头,通过连接板和角钢使用螺栓连接,这种结构运输方便、安装容易。
小车轨道固定于主梁的压板上,压板焊接在盖板的中央。
起重机属于起重机械的一种,是一种做循环、间歇运动的机械。
通常起重机械由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)、再加上金属机构、动力装置、操纵控制及必要的辅助装置组合而成。
在建桥工程中所用的起重机械,根据其构造和性能的不同,一般可分为轻小型起重设备,桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类。
桥式起重机是横架与车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。
由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上,形状似桥,所以又称“天车”或者“行车”。
桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行,起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行,构成一矩形的工作范围,就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料,不受地面设备的阻碍。
桥式起重机广泛应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。
桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。
起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。
起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。
桥式起重机主梁腹板结构的优化与改进
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桥式起重机主梁腹板结构的优化与改进摘要:物流在现代工业快速发展的过程中起到了很关键的作用,物料搬运直接影响着着现代工业效率。
起重机作为物料搬运的主要设备之一,在飞速发展的工业时代起到了特别关键的作用,起重机的研究和更完善的改进可以更好的提高对我国物流业的发展。
对于西方发达的起重机行业来说,我国的起重机行业近几年以来已经明显很落后,如今世界先进工业化国家已经广泛采用起重机的现代设计方法如有限元设计、优化设计等方法来设计起重机,我们国家还是在使用传统的设计方法,因此设计的起重机安全系数大、消耗原材料多、结构不及合理、效率较低。
对我国起重机行业来说加强对起重机的现代设计方法的研究和应用,不断加强对起重机新型结构的大胆探索和创新研究具有很重要的理论意义和实际意义。
我国广泛应用于机械、冶金、运输等行业的桥式起重机占了我国起重机的40%左右,在我国应用起重机的行业中,最广泛采用的是桥式起重机,由于它的通用化程度比较高,是别的起重机所不可比拟的,本文将对桥式起重机主梁腹板结构的优化和改进做一研究。
关键词:桥式起重机主梁腹板结构1 桥式起重机概况1.1 概念桥式起重机是起重机的一个主要的类型,在所有应用于室内的起重机中,桥式起重机的数量占了90%,它主要应用于生产车间,高空作业的作业范围包括整个厂房,大受用户的欢迎。
1.2 分类不同场合使用的桥式起重机类型也不同,主要包括电动单梁桥式起重机、电动双梁桥式起重机、单主梁桥式起重机和电葫芦双梁桥式起重机,我们将对使用范围最广,结构最典型的电动双梁桥式起重机主梁腹板的结构及其优化做一探讨。
1.3 结构桥架是桥式起重机的主要金属结构部分,重量是起重机自身重量的60%及其以上,它是横架在车间两侧吊车梁的轨道上的,运行轨迹是沿着轨道的,目前市场上出现的桥式起重机都采用的是实腹式箱结构型结构桥架,采取合理的桥架不但可以节约起重机造价成本,节约钢材,而且还减轻了厂房建筑结构的受载而节省基建费用,桥式起重机的结构还包括小车以及小车上装有的起升和运行机构等等。
关于桥式起重机主梁的优化设计的研究
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关于桥式起重机主梁的优化设计的研究前言桥式起重机主梁作为承载和传递货物重量的核心部件,它的设计质量直接关系到起重机的使用效果及其安全性。
通过对桥式起重机主梁的优化设计的研究,可以提高起重机的承载能力、减少结构重量、提高使用寿命等,具有重要的研究和应用价值。
本文将介绍如何进行桥式起重机主梁的优化设计,主要包括优化设计的原理、步骤以及应注意的问题等。
优化设计的原理桥式起重机主梁的优化设计也是一种多目标优化问题,通常包括起重机主梁的承载能力、结构重量以及使用寿命等多个指标。
优化设计的原理是在保证起重机主梁承载能力、结构强度和使用寿命基本要求的前提下,尽可能减少结构重量。
在进行优化设计时,需要根据起重机主梁的实际工作环境、重量和使用要求等因素,设计出满足这些条件的最优方案。
通过模拟分析、计算、试验等多种手段,不断地对设计方案进行修改和调整,最终得到满足需求的可行设计。
优化设计的步骤桥式起重机主梁的优化设计需要经过以下步骤:1. 确定设计需求和目标在进行优化设计之前,需要明确主梁的使用环境、工作负荷和使用寿命等需求和目标。
在此基础上,确定主梁的最大承载能力、结构强度和使用寿命等设计要求。
2. 优化设计方案的策略选择针对得到的设计要求,选取相应的设计策略,进行优化设计的方案选择。
一般来说,桥式起重机主梁的优化设计方案包括采用常规钢/材料、采用异型钢/材料、进行结构优化等多种方案。
在确定优化设计方案时,需要进行分析比较,选择最佳方案。
3. 优化设计方案的计算模拟选定优化设计方案后,需要进行计算模拟。
常用的计算模拟方法包括有限元分析(FEA)、计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)等方法。
在模拟分析中,需要考虑起重机主梁的受力行为和变形特征等问题,同时对整个起重机主梁结构进行材料力学分析,分析各部位内力分布、应力变化和变形情况等,对设计方案进行优化调整。
4. 优化设计方案的试验验证完成计算模拟后,需要对设计方案进行验算和试验验证。
关于桥式起重机主梁的优化设计的研究.docx
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关于桥式起重机主梁的优化设计的研究起重机是现代化生产过程中必不可少的辅助工具,也是必不可少的生产设备,对安全声场,减少事故有着显著作用。
笔者根据自己从事的实际工作经验,研究了目前国内桥式起重机主梁优化设计的现状,分析了桥式起重机主梁优化设计国内外形式。
起重机是减轻笨重体力劳动,提高劳动效率,实现安全生产的起重运输机设备,在一定范围内水平移动和垂直起升的设备,具有作业循环性特点及动作间歇性特点。
在对桥式起重机主梁结构优化设计中,设计师研究的对象主要是主梁结构轻量化。
采用合理化的主梁结构,可以减轻起重机自重,其意义在于节约所消耗的钢材和控制成本,提高安全性能和运行稳定性,也减轻了桥架和厂房建筑结构的受载。
当今社会是一个倡导节能型的社会,节约能源和材料是起重机轻量化设计是本文桥式起重机主梁优化设计的一个主要问题,也是时代发展的问题。
桥式起重机主梁结构分析桥式起重机的种类比较多,根据主梁的数目分类可以分为单梁桥架和双梁桥架;根据结构可以分为箱型结构桥架、型钢梁式桥架、精架式桥架。
每种结构类型其性能都不同,箱型结构桥架是应用比较广泛的一种,工艺简单、组装方便、适用性强、抗扭刚度好及自动焊等优点,但是重量大,主梁易下饶,水平刚度较差,内部不易施焊,腹板与上翼之间的链接焊缝寿命低,同时横向加劲板与上翼缘板之间焊接容易开裂。
另外型钢梁式结构的主梁一般采用工字钢,一般应用于小车,结构简单,起重量较小。
随着新工艺、新结构和现代设计方法的应用,这些缺点正逐步得到改进。
在设计桥式起重机的桥架结构时,必须满足几个基本要求:桥架的刚度和强度要足够;桥架要必须和大小车运行的机构要配合好,确保正常运转;桥架重量的减轻有助于经济的意义,因此尽可能降低自重;结构设计尽量美观和便于批量生产。
目前国内外采用的桥架主梁比较典型的和箱形截面的双腹梁式和四桁架式,其它类型都是这两种基本型式发展而成的。
四桁架式桥架主要由主桁架、上下水平桁架、辅助桁架以及箱形截面的端梁所组成。
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关于桥式起重机主梁的优化设计的研究
起重机是现代化生产过程中必不可少的辅助工具,也是必不可少的生产设备,对安全声场,减少事故有着显著作用。
笔者根据自己从事的实际工作经验,研究了目前国内桥式起重机主梁优化设计的现状,分析了桥式起重机主梁优化设计国内外形式。
起重机是减轻笨重体力劳动,提高劳动效率,实现安全生产的起重运输机设备,在一定范围内水平移动和垂直起升的设备,具有作业循环性特点及动作间歇性特点。
在对桥式起重机主梁结构优化设计中,设计师研究的对象主要是主梁结构轻量化。
采用合理化的主梁结构,可以减轻起重机自重,其意义在于节约所消耗的钢材和控制成本,提高安全性能和运行稳定性,也减轻了桥架和厂房建筑结构的受载。
当今社会是一个倡导节能型的社会,节约能源和材料是起重机轻量化设计是本文桥式起重机主梁优化设计的一个主要问题,也是时代发展的问题。
桥式起重机主梁结构分析
桥式起重机的种类比较多,根据主梁的数目分类可以分为单梁桥架和双梁桥架;根据结构可以分为箱型结构桥架、型钢梁式桥架、精架式桥架。
每种结构类型其性能都不同,箱型结构桥架是应用比较广泛的一种,工艺简单、组装方便、适用性强、抗扭刚度好及自动焊等优点,但是重量大,主梁易下饶,水平刚度较差,内部不易施焊,腹板与上翼之间的链接焊缝寿命低,同时横向加劲板与上翼缘板之间焊接容易开裂。
另外型钢梁式结构的主梁一般采用工字钢,一般应用于小车,结构简单,起重量较小。
随着新工艺、新结构和现代设计方法的应用,这些缺点正逐步得到改进。
在设计桥式起重机的桥架结构时,必须满足几个基本要求:桥架的刚度和强度要足够;桥架要必须和大小车运行的机构要配合好,确保正常运转;桥架重量的减轻有助于经济的意义,因此尽可能降低自重;结构设计尽量美观和便于批量生产。
目前国内外采用的桥架主梁比较典型的和箱形截面的双腹梁式和四桁架式,其它类型都是这两种基本型式发展而成的。
四桁架式桥架主要由主桁架、上下水平桁架、辅助桁架以及箱形截面的端梁所组成。
箱形截面的板梁式桥架是我国生产的桥式起重机桥架结构的基本型式,主要由凉快垂直腹板和上下盖板组成的封闭的箱形截面,自身重量比较大。
但是从工艺和场地的方面考虑,结构总高度小,安装和
维护也方便,也利于批量生产。
箱形桥架结构通常选用薄壁箱形构件,为了满足稳定性可靠性要求,在箱形架构设计中要求加入横向和纵向加强筋,加强筋对构件的刚度和强度影响较小。
表现如下:
(1)纵向加强筋沿构件的长度方向连续改变构件的截面特性,显然对构件的刚度和强度都有一定影响。
但是经过研究论证,可通过扰度与加强筋引起的正应力减小量小于10%。
对于纵向加强筋对剪应力产生的影响可以忽略不计。
(2)从分析梁在的弯曲、承受拉压与扭转应力与位移计算的公式不难看出,由于横向加强筋仅能在其自身所在截面内改变梁的截面性质,对刚度和强度的影响不大。
通过有限元程序分析后可以得出金属结构构件横向加强筋对其刚度和强度影响不大,可以忽略。
目前国内外桥式起重机主梁优化设计形式
桥式起重机的优化设计主要体现在主梁厚度、宽度以及电动葫芦的体积等关键部件的整改方面,在改进的同时要严格按照国家标准进行,确保优化设计的同时保证机器能够运行稳定,安全,这样一来不仅在安装速度方面会得到很大提升,同时还可以节省空间。
在优化设计中,生产商充分运用反求工程设计方法对先进技术进行研究消化,通过仿制国外新型的起重机取得良好的经济效益,同时也根据反求工程中研究出来的工艺参数进行研究,开发自己的新型化起重机。
国外桥式起重机主梁优化设计情况
法国PATAIN公司的某桥式起重机采用窄偏轨箱形梁作为主梁,其宽、高的
比一般约为
4.5〜3左右,梁高为大筋板间距的倍,不采用小筋板。
端梁与主梁的连接方式采用搭接,便于可以直接把垂直力作用于端梁上盖板,由此可降低端梁的高度,减轻重量,便于运输。
另外,PATAIN公司又采用以板材为基本构建的小车架结构,这种方法可以
优化起重机的重量,有利于加工方便,适用于小吨位的起重机。
这种结构的设计要求起升的结构不能直接与车架相连接而是采用行圆锥齿轮减速器来降低车架刚
度,优化车结构,以便减小自重。
芬兰某公司的生产商生产的一种桥式起重机,是采用将起重机中的一根端梁与起升机构的减速器合二为一,同时减速器与卷筒一端连接,另一端用于支撑起重机的另一根端梁上。
同时,将卷筒组与定滑轮组连成一体,简化起重机的整体结构,省去承梁。
对于起重机的运行机构采用三合一驱动装置以减小自重,达到整机自重大幅度减轻。
国内起重机优化设计的形式
我国曾采用多级模糊综合的方法,综合考虑成本、性能、工艺、生产、制造和使用维护多方面因素,尽可能减小零部件达到起重机规格型号,解决起重机整体优化的效果。
也取得了一定效果。
在现如今我国吸取德国的先进优化设计理念,自主研发了QS型发达国家的三合一”技术,尤其是驱动装置采用德国的减速器,为了不受振动和主梁影响,将其吊挂于端梁内侧,这种整体优化设计理念也运用实际中,提高了运行机构的寿命和性能。
这种优化设计使结构结合更为紧密,方便安装维修。
在对桥式起重机主梁优化设计方案中,主要针对当前起重机的轻量化进行着重设计,这对于起重机整体优化设计起着至关重要的环节。
优化设计主要是以主梁箱型截面的各个尺寸为设计变量,利用计算机技术求得设计需要的参数。
比如某生产厂家生产的通用型桥式起重机主梁结构采用的半偏轨,与传统的主梁结构相比,取消了短加筋板和小加筋板,便于加工工艺,起到了结构优化作用。
桥架的结构设计是整个起重机工程系统设计的重要环节,新型的优化设计主要以主梁轻量化设计为考虑对象,轻量化技术发展也越来越迅速,各种先进的分析方法、先进技术都层出不穷,在对今后的起重机优化设计研究中要更为全面、系统的学习和运用相关理论和方法。