电动葫芦门式起重机结构及优化分析

电动葫芦门式起重机结构及优化分析

周伟东

广西壮族自治区特种设备检验研究院

摘要：针对于起重机设备的功能应用，更好的强化起重运输行业发展优势，在实际应用环节占据较大比例。结合当前科学技术的蓬勃发展，相对应的做出起重机结构分析，对于具体功能优化方面，表现出卓越的研究意义。本文主要分析对象为电动葫芦门式的起重机，知晓该起重机基本结构的同时，加以探究其实际的承载能力，从而综合性的展开论述，总结出机械结构的优化方案，更好的做出设计指导，逐步实现电动葫芦门式起重机结构优化设计的核心目标。

关键词：电动葫芦门；起重机；结构优化

电动葫芦门形式的起重机，在实际应用中具有较强优势，占地面积很小，通用效果佳，整体起重机使用更加便捷，所以，逐步拓宽了其在起重行业的应用范围。结合数据统计结果，我国起重机的年度需求量超过200亿，进一步加快了起重机行业的发展速率，此时，更加深入的关注起重机结构，知晓其基本的设计特点，提出更加科学的起重机结构优化设计策略。起重机自身表现出的功能性，促使其结构相对复杂，所以设计阶段的工作量巨大，在宏观绿色设计的政策指引下，强化现代设计理论应用，确保起重机发挥工作价值的同时，整体结构更加轻便，且设计更加节省材料。对此，传统的设计方案表现出一定的局限性，积极的应用现代技术，提出适宜的结构设计优化策略，顺应宏观行业技术的发展需要，将电动葫芦式起重机予以创新性研究，秉持满足基本起重需要的设计原则，更好的落实起重机结构的设计优化工作。

一、综合论述起重机基本结构

（一）起重机承载能力

起重机主要使用在室外环境中，受到较强的工作环境限制。具体结合起重机实际的功能应用，在承载能力中涵盖四个内容，进一步提升起重机主梁门架的承载量，在评估起重机自身重力外，还应当知晓起重的荷载额度。当然，作为牵引的小车自身具有质量，在惯性作用的影响下，此时也承担了一定额度的载荷数值。对比外界生态环境，风速变化会促使风载荷与侧向载荷数值波动起伏。综合评估电动葫芦门式起重机形态，需要正确落实好起重机主梁悬臂材料选择，知晓实际应用的材料强度，更好的完成结构刚度对比，保障起重机荷载标准是变化的，更加科学合理的进行悬臂端位置选择。

（二）起重机材料强度

电动葫芦小车在起重机中间位置，垂直弯矩和水平弯矩得以测量计算，按照数学模型所标注的公式内容，两者分别具有自己的影响因素，起重机的弯矩与承载能力有关，需要按照计算公式，代入惯性载荷，总结风荷载额度。当相关荷载数值保持一致时，即小车处于满载形态，起重机悬臂根部获取精确的承载力数值，由此，注重起重机材料选择，知晓材料强度应用效果，更好的评估起重机剪应力变化范围。

（三）起重机结构刚度

针对于起重机结构的刚度评估，核心要义就是完成结构变形的计算，通过数值大小差值对比，更好的完成起重机结构验证，判断该结构刚度是否达标，更好的衡量起重机结构性能，延伸成为重要的验证指标。门式起重机支腿构件承重较多，数值测量上反馈效果更加灵敏，承担更大的垂直振动影响。在水平方向上出现变形，葫芦小车收到阻力较多，核查起重机结构刚度时，保障葫芦小车处于稳定的满载状态，应用公式完成起重机挠度计算。知晓起重机的材料弹性模量，计算支腿结构的惯性之和，从而推断起重机主梁的垂直和水平两个方向的自振频率。依据主梁裁面的惯性矩数值，知晓起重机的实际跨度，将小车质量、起重货物质量以及主梁质量累计在一起，在常数的影响下啊，最终合理化的进行数值计算。多数情况中，起重机结构十分复杂，所以，在有效提升起重机结构刚性方式选择中，会增添加强筋在主梁内，尽可能的规避结构件焊接问题，防止焊缝不合等情形，对起重机刚性产生制约，从而更加全面的完成起重机具体情况的刚度校验工作。

二、门式起重机结构如何展开设计方法优化

（一）优化设计方法

综合探究门式起重机特点，在动态的影响因素中，核心内容当属动刚性。具体而言，满载状态的起重机，纵向运行的频率是最低阶的，且是固有的，以此为前提条件，相应的提出优化设计策略。选择设计工具时，积极的应用计算机技术，借助有限元虚拟软件，更加直观的分辨零阶和一阶两个方式。零阶方法注重约束问题，借助设计变量进一步向最终的验证结果靠近。通过应用曲线拟合的方式，按照目标函数构建的操作流程，与设计变量相关联，随后按照给定的数据，得出函数结果，从而设定最小平方的运算法则，获取离散数据。通过循环往复的持续性计算过程，进一步提升求解数值的准确性，更靠近真实数据所表达的计算结果。软件应用环节，逼近方法有三个特殊的拟合类型，相较于目标函数来说，拟合多为平方差；拟合状态变量时多应用平方拟合。而一阶方法中，借用线性搜索的方式，更好的将非约束问题缩小，表现出间接性的计算特点。通过计算变量的偏导函数，将因变量变化范围扩大，从而在长时间的迭代计算中，获取精确度更高的计算结果。此时在迭代过程中，多组子迭代相结合，推进一阶优化结果产生，从而在迭代且多次的分析循环中，提升最终计算方法的优化效果。在起重机结构优化环节，通过改变计算梯度，延伸设计变量和搜索步长范围，促使计算进度和计算时间更加均衡。

（二）优化设计参数

对于起重机优化策略中，不仅仅不要优化计算方式，还需要注重设计参数的设定，进一步提升起重机结构优化效果。首先明确设计变量，预先规定结果范围，选取最优的方式，知晓变量的变化特点，计算出设计变量的最优值。可是在实际应用阶段，设计变量是固定的，都是60个，如果低于该标准，计算结果的精确性较差，容易忽略最优解，导致计算结果并不理想。当设计变量增多，结果表现为不收敛，计算时间增长，也不利于设计优化的前提设定。当然，对于设计参数优化，设定更加直接的约束，关注状态变量使用。对于状态变量来说，需要明确约束的上、下限，谋求获取最精确的计算结果。同时，对于单一上、下限约束情形，实际优化设计中也有所利用，此时状态变量选择更加谨慎，专注于计算结果的设定，更好的展现真实情形，顺应起重机运行能力，完成适当的状态变量选择，获取最优化的起重机计算结论。还有就是知晓函数与变量的关系，在变量选取多个数值，函数相应的做出变动，完成极值的求导计算，在有限元分析软件中，目标函数采用唯一的，求解最小值。若求解函数最大值，就验证其倒数。

（三）优化设计流程

针对于起重机结构优化，具体的设计流程有所调整，强化创新性的同时，注重函数计算。预先对实体模型产生清晰的认知，继而构建有限元分析模型，在借助软件功能完成二次开发，知晓分析模型的基本特征。随后明确设计变量和状态变量选择，优化目标函数中，设计变量控制在60个，状态变量限额100个以内，结合实际状态，筛选相应的优化方式，展开详尽的的优化策略分析，积极的使用多个组别的高散数据，目标函数是最小值，计算结果得以在合理范围内进行控制。

总结

顺应起重行业发展速率的进一步提升，起重机设计方案更加成熟，依照绿色发展的设计理念，尽可能的减轻起重机自重，简化起重机结构，从而满足成本控制的设计需要，更好的落实设计优化的核心目标。对此，分析电动葫芦门式起重机结构，针对于设计方法展开探究，相应的完成优化方案制定，推进我国起重机结构的优化创新。

参考文献:

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[2]李扬，王述真.大型龙门起重机主梁结构动态优化设计方法研究[J]武汉理工大，2019.

[3]聂文杰，孙艳秀，张俊娜.基于有限元的龙门起重机主梁结构分析及优化[J].建筑机械装备制造技术，2019(7).