门式起重机金属结构分析及优化设计研究

张 巍 徐雯飞 金 晨

（江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院 215000）

门式起重机金属结构分析及优化设计研究

张 巍 徐雯飞 金 晨

（江苏省特种设备安全监督检验研究院苏州分院 215000）

门式起重机是一种在室外使用的大型的机械，能够对货物进行搬运和装卸，现阶段的门式起重机，在很多行业都能够得到使用，能够提升各行各业的工作效率。随着使用的范围越来越广泛，门式起重机已经成为了行业内关注的焦点。本文根据现阶段正在使用的门式起重机的结构进行研究，分析其中的问题，并结合现阶段生产的需要，重新设计门式起重机的结构。通过合理的设计，节约生产使用的金属材料，从根本上减少了门式起重机生产消耗的资金。

门式起重机；金属结构；优化设计

前言

随着现阶段社会生产生活的主要方式为自动化与机械化，在生产的过程中，就需要使用大多数的机械，门式起重机就是被各行各业广泛使用的机械之一。门式起重机在现阶段的工业生产中有着重要位置，在一定程度上促进了工业生产的发展。工业化时代的到来，社会对工业生产的要求也越来越高，这就要求工业生产的使用设备也要进行不断地优化升级。既要符合现阶段工业生产的要求，又要保证使用的工作效率，对门式起重机的结构进行设计。

1 什么是门式起重机

门式起重机的基础是桥式起重机，是根据生产要求研制的新产品，能够在户外进行工作，主要负责对大型货物的搬载、卸载。门式起重机的外型像汉字的“门”，也像现实生活中的门，主梁下的两根支架负责支撑整个结构。现阶段，门式起重机的应用范围十分的广泛，能够在很多的室外环境使用，而且能够对多种类型的货物进行搬运[1]。

2 如何对门式起重机的结构进行优化

2.1 几何建模方案

门式起重机金属设计的过程中，要针对每一个金属结构，设计多种方案，并且符合设计要求。但是要对其中最为合理的方案进行选择，才能够保证结构的合理性.还要注意的是，要对门式起重机中每一种几何结构都进行计算，能够保证结构设计的情况更加的清晰。

可以适当的使用一些三维立体的软件，对几何模型进行设计，能够更加直观的查看几何建模方案是否合理，还能够通过软件对金属结构进行全方位的观察。由于门式起重机的工作性质，当使用计算机对结构进行设计时，要求也比较高。而且，使用三维软件的方式进行设计的步骤比较繁琐[2]。

2.2 金属材料的选择

门式起重机的结构中，都会使用箱型的结构设置骨架部分，门式起重机种最重要的一部分也是骨架部分，能够直接决定门式起重机使用的性能和质量，一般情况下，在这一部分都会使用钢板进行焊接。由于门式起重机的工作性质比较特殊，门式起重机在工作的过程中，对结构的损害比较大。这就要求在门式起重机中要选择能够适应室外工作环境的、可塑性良好、价格低廉的材料，能够在保证门式起重机正常工作的同时，还能够减少生产成本，延长门式起重机的使用效率。碳素钢使现阶段门式起重机中最常使用的材料[3]。

2.3 参数化建模并选择适合的单元结构

技术人员在对门式起重机的参数化建模的过程中，可以适当的改变建模本身的形状、大小等元素，对不同结构的参数化建模进行分析，能够有效地找到其中最适合门式起重机的设计方案。还需要注意的是，在对单元结构进行分析的过程中，要选择实体单元，由于在实际的使用中，门式起重机需要分为很多的单元。所以，在对单元结构进行选择的过程中，也要对不同模式的结构进行实验分析，能够有效地保证门式起重机的结构合理性。

2.4 将门市起重机的几何模型设计简化

由于几何模型的模拟方式比较繁琐，为了能够提升门式起重机的设计效率，这就要求我们要对几何模型进行简化，能够有效的保证几何模型模拟工作更加的顺利。要保证对门式起重机的结构各个部分都能够进行模拟的同时，还要对多种类型的计算进行简化，要尽可能的保证几何模型涉及问题的全面性。还要注意的是，过于简化几何模型可能会导致涉及与实际存在误差，所以，对几何模型的简化要注意准确度[4]。

2.5 对门式起重机的单元网格设计

在对门式起重机结构进行设计的过程中，单元网格的划分工作是其中的核心工作，能够直接的影响到整个门式起重机的准确度。在对门式起重机结构优化的过程中，建议使用自由式的网格对单元进行划分，能够有效地保证单元网格划分的准确性。

2.6 门式起重机结构中的载荷、接触大小

要根据门式起重机的工作性质，对其载荷类型与接触类型进行设置，门式起重机的工作离不开高节奏的载荷工作，在进行设计的过程中，要按照门式起重机整体的机构，对其载荷程度进行调整，这能够有效地保证门式起重机的正常工作。除了要对载荷进行设定，还要注意的是门式起重机的接触设定，要能够保证每一个部件之间的接触质量，还要注意每个部件之间接触的摩擦性。

3 结语

总之，通过分析现阶段门式起重机的基本情况，结合现阶段生产的需要，利用已有的技术和科学的设计，对门式起重机的结构进行修改，完善门式起重机的功能。这就要求我们要能够正确的认识门式起重机的金属结构，并在结构中进行适当的修改，能够在一定程度上提高门式起重机的工作质量，门式起重机的工作效率有了提升，在使用的过程中达到更好的效果。通过不同的设计方法能够对门式起重机的部件进行不同种类的升级优化，从而提升门式起重机整体的能力。

[1]林伟华.基于COSMOS/Works的龙门起重机金属结构的整体静态性能分析及结构细节设计的研究[D].上海海事大学，2007.

[2]朱小龙，于兰峰，郭俊材，李少鹏.基于Matlab和iSIGHT的门式起重机金属结构系统可靠性分析[J].机械设计与制造，2013，03：91～93+96.

[3]吴晓，罗薇，刘璐，黄园园.在役桥（门）式起重机金属结构疲劳寿命预测分析[J].中国安全科学学报，2010，02：95～99+179.

[4]范小宁，戚其松，徐格宁，王君.门式起重机金属结构参数化有限元分析及设计[J].起重运输机械，2015，02：55～61.

TH213.5

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1004-7344（2016）05-0240-01

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