桥式起重机主梁的优化设计与可靠性

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桥式起重机主梁的优化设计与可靠性

作者：陈浩

来源：《科学与技术》2018年第25期

摘要：起重机是工业生产过程中重要的传输设备，以此来取代人工，逐渐在现代工业生产过程中得到了广泛应用。较为普遍的桥式起重机可以减少繁重的体力劳动，节省大量的人力成本，提高生产工作效率，具有明显的现实意义。本文对桥式起重机主梁进行了优化设计与可靠性分析，从而满足工业生产的要求，确保机器的高效运转。

关键词：桥式起重机；主梁；优化设计；可靠性

起重机是工业生产过程中重要的传输设备。以前，工业生产的过程基本上都依靠工人的手工作业来完成。而如今，随着科技的迅猛发展，机器取代了大多数人工操作过程，成为了不可或缺的工业生产设备。起重机的大规模使用，减少了繁重的体力劳动，节省了大量的人力成本，提高了工作效率，与此同时，还提高了工业生产过程中的安全性。就目前而言，工业上使用范围较广的起重机是桥式起重机，如图1所示。

桥式起重机并不属于标准化设计化的产品，因此，为了满足工业生产的要求，我们需要对桥式起重机的结构进行优化设计，一般来说，这类大跨度起重机主要应用箱梁结构，因为箱梁结构起重机的工艺流程简洁、機器结构组装容易，并具有良好的适用性，优异的抗扭转刚度等特点，但是由于其主梁容易下饶，导致桥式起重机的使用寿命大大降低。因此，本文对桥式起重机主梁进行了优化设计与可靠性分析，从而满足工业生产的要求，确保机器的高效运转。

一、桥式起重机主梁的优化设计

传统的桥式起重机主梁的优化设计主要通过人工利用图纸进行载荷、惯性矩等重要参数的计算来完成。在计算过程中，由于计算复杂度较高且繁琐，非常容易产生错误，造成设计效率低下。随着计算机产业的高速发展，运用计算机来开发桥式起重机的设计软件，从而对桥式起重机的主梁进行优化设计成为了重要的手段。这样既可以提高设计优化过程的工作效率，还能够保证计算过程的准确程度，进而提高生产过程中的安全性。另外，对于所设计的桥式起重机的软件是有一定的要求的：必须要具备可视化的功能，要在设计软件上以图形的方式显示，这样工程设计师能够清晰地看到应力、变形等性能的随时改变。长期习惯于图纸计算的工程设计师，也可以通过可视化的功能，形成一种直观的经验，通过直观经验与可视化设计的计算结果相结合，才能使桥式起重机主梁的设计更完善。

除了可视化功能的设计之外，还要选择合适的优化方法找到实际的理论计算中最佳的工程参数。其中，网络法是一种特别好的优化方法。它是工业设备优化设计中最普遍、最容易的一种算法。对于网格法来说，在设计变量的可行域范围内，它会对可行域范围内任何一个点进行运算，通过运算结果之间相互对比，从而找到最佳的工程参数。但是这种对每一个点都进行优