橋式起重機主梁的優(yōu)化設(shè)計與可靠性探討

劉純圣 孔慶強

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟的騰飛，我國的道路交通網(wǎng)絡(luò)日益完善，為了滿足邊遠地區(qū)或地形復(fù)雜的地區(qū)的交通運輸，發(fā)展許多工程領(lǐng)域，山開路，遇水造橋。在各個地方進行橋梁工程施工的過程期間，主要都是運用喬梁起重機來進行施工。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，存在材料浪費等問題，因此早日實現(xiàn)橋式起重機的優(yōu)化，會對我國橋梁工程和建造工程，有著很大的促進。

關(guān)鍵詞：橋式起重機；主梁；優(yōu)化；可靠性

引言：

起重機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，所以它在我們現(xiàn)在的施工企業(yè)中的作用是比較大的。改進橋式起重機的結(jié)構(gòu)，可以讓日益緊縮的國內(nèi)制造業(yè)有新的發(fā)展機遇。

1 起重機主梁的設(shè)計準(zhǔn)則

一般情況下，起重機的結(jié)構(gòu)由好幾種構(gòu)成，比如：

第一類：強度計算

第二類：強度驗算

第三類：疲勞計算

和上面相呼應(yīng)的就是起重機在計算上面的載荷：

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

第二類：強度計算載荷，計算靜承載力的同時驗算抗傾覆的穩(wěn)定性，在計算強度再核實，往往要注意到起重機作業(yè)時的極限載荷，比如最大載荷或最危險位置等。

第三類為驗算載荷，這是起重機在停止作業(yè)的時候，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，我國的起重機行業(yè)與其他的發(fā)達國家相比還有一些距離，但是遠遠阻礙不了我國，成為其重?fù)?，銷售大鍋，酒國的起重機制造，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和特小型起重機，但是由于我國起重機產(chǎn)品線的單一，銷量是世界第一，但它依舊還是我國起重機行業(yè)發(fā)展的一個掣肘。

3 起重機的優(yōu)化設(shè)計發(fā)展

近些年以來計算機已經(jīng)基本普及，我們在起重機的設(shè)計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，優(yōu)化設(shè)計可以對起重機進行私人制，依據(jù)客戶對于產(chǎn)品的要求再對參數(shù)進行相應(yīng)的計算，使其在用最低的成本同時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國外的一些發(fā)達國家就對起重機，橋式起重機的主梁開展了改善設(shè)計，以體積小以及重量小為目標(biāo)，再擴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因素綜合起來，對體重機進行了整體性設(shè)計，用最少的零件，盡可能組成更多規(guī)格的起重機，取得了最好的改善效果，起重機的整體改善設(shè)計會是其發(fā)展的未來之路。橋式起重機主梁結(jié)構(gòu)。

橋式起重機依據(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，還有一類為金價是，假鈔，各種規(guī)格的起重機具有不同的結(jié)構(gòu)特征，可以合理的運用于各種場合，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：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，計算機的普及以及工藝的成熟，這些缺點也正在完善，所以在設(shè)計起重機的主梁時，應(yīng)夠達到以下幾點：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，美觀的同時，要降低自身的重量，并且可以達到量產(chǎn)，是橋式起重機優(yōu)化的發(fā)展形勢。橋式起重機在進行改善的時候必須要嚴(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)來進行研發(fā)。在確保機器安全穩(wěn)定的前提下進行優(yōu)化改良，讓其既能節(jié)省空間，也可以減少安裝的時間，且能用于商業(yè)化量產(chǎn)，并且國家應(yīng)該鼓勵生產(chǎn)廠家，在在模仿的同時在行業(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，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，此時的運輸。芬蘭某蠶蛹起重機的一根端梁與起重機的減速器合二為一，一端支撐在起重機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的重量，優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，還可以省去承重梁降低造價。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，在世界機械制造史上留下濃墨重彩的一筆。

4 可靠性設(shè)計

橋式起重機，是起重機中的其中一種，它是非國標(biāo)設(shè)計出來的產(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，計算出產(chǎn)品最小的失效概率，也就是，說設(shè)計目標(biāo)，現(xiàn)在最少用最少的經(jīng)費，達到最優(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，從上個世紀(jì)各國將可靠性設(shè)計逐漸引入到起重機的設(shè)計當(dāng)中，國外的一些國家在上個世紀(jì)就對起重機的缺陷進行整理，并把可靠性作為一項重要的指標(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進行研究，當(dāng)前咱們國家的起重機事業(yè)正在實驗和分析的階段。

5 結(jié)語

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

參考文獻

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

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

（作者單位：山東魯中鋼鐵物流有限公司）