黃海峰銀川科安特起重機制造有限公司 寧夏 銀川 750001

正文：

1 門式起重及結(jié)構(gòu)問題

1.1 金屬結(jié)構(gòu)故障原因

起重機金屬結(jié)構(gòu)的主要就是承受起重機適應過程中的各種荷載，是起重機中最基本的一種構(gòu)件。起重機金屬結(jié)構(gòu)一般都是采用鋼材，為了確保金屬結(jié)構(gòu)使用過程中的穩(wěn)定性，使金屬結(jié)構(gòu)的承載能力得到有效提高，避免因承載能力不足而出現(xiàn)變形問題，在對鋼材進行選擇的時候，應保證鋼材的剛度、強度以及抗屈曲能力。一般來說，門式起重機中的金屬結(jié)構(gòu)的常見故障主要有以下幾種：結(jié)構(gòu)變形、主梁下?lián)稀⒑附硬课怀霈F(xiàn)開焊以及裂縫等。而導致這些金屬結(jié)構(gòu)故障的主要原因就是：（1）在對金屬結(jié)構(gòu)進行焊接的時候，沒有根據(jù)金屬材料來選擇最合適的焊接技術(shù)，導致焊接質(zhì)量不達標，焊接部位存在嚴重的氣孔、裂紋以及沒有充分溶合等問題。這些問題的存在，就給金屬結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性帶來了非常大的影響，在高負荷狀態(tài)下，很容易導致焊接部位出現(xiàn)斷裂問題，使金屬結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性大幅下降。（2）長時間的超載操作，在使用過程中，沒有嚴格按照起重機的荷載標準來進行重物的起吊，長時間的超負荷使用，從而導致起重機金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴重的故障問題，使起重機無法保持良好的運行狀態(tài)。

1.2 起升機構(gòu)故障原因

1.2.1制動裝置引發(fā)的故障

在整個門式起重機結(jié)構(gòu)中，制動裝置是至關重要的一部分，它是保證起重機運行安全的一個重要部件，每一個門式起重機中都會安裝制動裝置。制動裝置中常見的故障問題主要有：制動器打不開、制動力矩太大、制動過程中散發(fā)出嚴重的焦味以及制動器失靈等。導致這些故障問題發(fā)生的主要原因就是：（1）制動輪存在故障。在運行過程中，制動輪與減速器不協(xié)調(diào)，制動輪表面存在大量的油污。（2）制動瓦襯存在故障。制動瓦襯與制動輪之間的間隙大小不均勻，有的地方間隙小有的地方間隙大，在制動過程中，瓦襯很容易出現(xiàn)嚴重的磨損問題，磨損過程中還會散發(fā)出濃烈的焦味與煙霧。（3）主彈簧存在故障。在起重機結(jié)構(gòu)設計中，沒有對主彈簧的型號進行合理的選擇，導致彈簧張力過大或過小，或者主彈簧經(jīng)過長時間的使用后出現(xiàn)嚴重的磨損老化，這些都會給制動器的制動性能帶來一定的影響，進而導致制動器失靈問題的發(fā)生。

1.2.2減速器引發(fā)的故障

在門式起重機結(jié)構(gòu)中，減速器也發(fā)揮著非常重要的作用，它可以匹配原動機與工作機構(gòu)之間的轉(zhuǎn)速以及傳遞轉(zhuǎn)矩。減速器故障主要包括有：齒輪振動、齒輪運轉(zhuǎn)時會發(fā)出噪音以及減速器漏油等。

1.3 運行機構(gòu)故障原因

門式起重機的運行機構(gòu)主要有以下幾個部分組成：車輪、電動機、減速器、聯(lián)軸器、傳動軸以及制動器等，它的驅(qū)動方式主要有兩種，一種是分別驅(qū)動，一種是集中驅(qū)動。門式起重機運行機構(gòu)的主要故障就是啃軌。一旦發(fā)生啃軌問題，那么起重機運行機構(gòu)的運行阻力就會大幅增加，車輪在運行過程中也非常容易出現(xiàn)磨損，長時間在啃軌狀態(tài)下運行，還可能會導致脫軌事故的發(fā)生，嚴重威脅起重機的使用安全。導致啃軌問題出現(xiàn)的原因有很多，其中主要包括有：（1）軌道表面存在大量的雜物，比如油污、積雪以及冰層等，如果沒有對軌道表面進行及時清理，那么將會大大增加啃軌問題的發(fā)生概率。（2）金屬結(jié)構(gòu)存在嚴重的變形，門式起重機一般都是直接暴露在外界的，長期經(jīng)受日曬雨淋的侵蝕，長期如此，起重機金屬結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)嚴重的腐蝕變形問題，從而導致啃軌問題的發(fā)生。（3）大小車的車輪安裝精度不高，在實際運行的時候，會受到磨損影響，進而引發(fā)啃軌問題。（4）兩個主車輪的行駛速度存在偏差，車體在行走過程中出現(xiàn)傾斜并引發(fā)啃軌問題。

2 門式起重機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計的基本方法與步驟

2.1 基本方法

(1)簡單解法。該方法可以分為兩種，一種是圖解法，一種是解析法，前者是指在設計空間中做出可行域與目標函數(shù)的等值面，通過在可行域中尋找能夠讓目標函數(shù)取得最小值的位置。

(2)準則法。該方法是將工程學與力學作為出發(fā)點的，在滿足相關條件的情況下，采用迭代方法來對最優(yōu)方案進行求解。該方法具有較快的收斂速度，迭代次數(shù)與變量數(shù)目之間沒有必然的聯(lián)系，主要用于結(jié)構(gòu)布局及幾何形狀確定的情況。

(3)數(shù)學規(guī)劃法。為了復雜的結(jié)構(gòu)問題變得簡單化，可以將該問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學規(guī)劃問題，并采用數(shù)學規(guī)劃計算方法來對問題進行求解。在對門式起重機進行優(yōu)化設計的時候，可以采用非線性規(guī)范數(shù)學規(guī)劃方法，相較于線性規(guī)劃問題，非線性規(guī)劃問題的復雜性更高，求解難度非常大。

2.2 基本步驟

(1)把門式起重機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學規(guī)劃問題，并根據(jù)實際問題，建立起數(shù)學模型；（2）根據(jù)數(shù)學模型以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化特點，來優(yōu)化對計算方法進行合理的選擇；（3）采用計算機設備來把優(yōu)化計算方法編寫成一個迭代程序；（4）充分利用計算機設備來對優(yōu)化方法進行計算，選擇出最合適的優(yōu)化方法；（5）對優(yōu)化方法進行反復檢驗，確保優(yōu)化方法的合理性及可行性。

2.3 iSIGHT優(yōu)化分析及方法

iSIGHT軟件本身所具有的用戶界面是非常強大的，用戶在使用該軟件的時候，能夠?qū)⒐ぷ鹘缑鎴D形化，然后再對需要優(yōu)化的產(chǎn)品進行優(yōu)化設計。通過對該軟件的應用，可以使設計內(nèi)容更加充分的結(jié)合，從而保證優(yōu)化方案設計的合理性及可行性。同時，在優(yōu)化設計過程中，可以對設計過程進行實時監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果來對優(yōu)化方式進行適當?shù)恼{(diào)整。iSIGHT軟件中主要有以下幾種優(yōu)化方法：數(shù)值優(yōu)化法、全局探索優(yōu)化法、啟發(fā)式優(yōu)化法以及多目標多準則優(yōu)化法。

3 結(jié)語

為了保證門式起重機在使用過程中能夠保持安全、穩(wěn)定的運行狀態(tài)，必須要對門式起重機結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，并根據(jù)起重機結(jié)構(gòu)的特點，來選擇最合適的優(yōu)化設計方法，從而保證優(yōu)化設計質(zhì)量。本文主要對門式起重機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計方法、步驟進行分析與探討，對門式起重機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設計有著一定的借鑒意義。