大型雙梁桁架門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化研究.pdf

1、門式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于廠礦、車站、港口、電站等生產(chǎn)領(lǐng)域中。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，它不僅在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的位置，而且在社會(huì)生產(chǎn)和生活的領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷擴(kuò)大。160t雙梁桁架門式起重機(jī)門架鋼結(jié)構(gòu)的重量占整機(jī)重量的60％以上，是整個(gè)起重機(jī)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。該鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和安全可靠性直接決定了起重機(jī)的工作能力和工作質(zhì)量；同時(shí)，不合理的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)會(huì)降低對(duì)資源的利用率。因此，對(duì)起重機(jī)門架鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究分析已成

2、為該設(shè)計(jì)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。
　　 本文針對(duì)這一情況，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，對(duì)某造船用160t雙梁桁架門式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究。論文首先分析了目前國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的研究水平及發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)造船廠的設(shè)計(jì)要求，對(duì)160t雙梁桁架門式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的理論研究，提出了較為先進(jìn)的設(shè)計(jì)方案，并在ANSYS軟件中建模，進(jìn)行有限元強(qiáng)度和剛度分析。在此基礎(chǔ)上，對(duì)所設(shè)計(jì)的起重機(jī)建立了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，完成對(duì)桁架

3、門式起重機(jī)主梁截面尺寸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)優(yōu)化結(jié)果圓整處理，在ANSYS中重新建模，對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析進(jìn)行了驗(yàn)證。具體內(nèi)容分為以下幾個(gè)部分：
　　 ①分析、研究雙梁桁架門式起重機(jī)工作裝置的特點(diǎn)，針對(duì)本課題中起重機(jī)重量輕、剛度好、作業(yè)空間大、作業(yè)效率高等設(shè)計(jì)要求，對(duì)160t雙梁桁架門式起重機(jī)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究，同時(shí)對(duì)起重機(jī)主梁及支腿采用規(guī)范化設(shè)計(jì)，然后確定各個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)。提出了160t桁架式門式起重機(jī)的整體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)結(jié)構(gòu)

4、進(jìn)行選型。
　　 ②用ANSYS軟件建立了三維實(shí)體模型，通過(guò)對(duì)雙梁桁架門式起重機(jī)的計(jì)算載荷分析、工況分析、強(qiáng)度和撓度分析，在ANSYS軟件中對(duì)起重機(jī)模型在六個(gè)最危險(xiǎn)工況下，進(jìn)行了有限元的靜力學(xué)分析，驗(yàn)證其強(qiáng)度和剛度，并與初始設(shè)計(jì)值進(jìn)行了對(duì)比分析；最后運(yùn)用力矩法，計(jì)算了起重機(jī)的和力矩，驗(yàn)證了本文所研究起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性滿足穩(wěn)定性要求。
　　 ③以起重機(jī)單根主梁的重量為目標(biāo)函數(shù)，以桁架桿件的強(qiáng)度和剛度為限制條件，主梁的主要

5、截面各個(gè)參數(shù)為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行了優(yōu)化。此優(yōu)化問(wèn)題屬于多變量、有約束和非線性的復(fù)雜優(yōu)化問(wèn)題，本文采用新型優(yōu)化算法——遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化。調(diào)用MATLAB中遺傳算法工具箱編制程序進(jìn)行優(yōu)化，得出了主梁各截面主要參數(shù)的最優(yōu)值，達(dá)到了優(yōu)化的目的。
　　 ④將優(yōu)化分析得出的結(jié)果與設(shè)計(jì)階段的分析結(jié)果進(jìn)行分析比較，圓整后重新在ANSYS中建模并分析計(jì)算，對(duì)雙梁桁架門式起重機(jī)的強(qiáng)度、剛度進(jìn)行再次驗(yàn)證，優(yōu)化后的整體重量比設(shè)計(jì)計(jì)算的重量減輕了11.76％。