动臂式塔式起重机起重臂结构优化设计.docx

文档介绍：
动臂式塔式起重机起重臂结构优化设计
【摘 要】动臂式塔式起重机在建筑行业中的应用比较广泛，随着建筑行业的不断发展，对于起重机的要求也越来越高。本文将FL25/30动臂式塔式起重机起重臂的优化设计作为案例进行分析，比如整机质量、结构强度以及结构刚度等性能参数，阐述利用结构有限元软件对其进行优化设计的过程，并且总结相关经验与注意事项，进而实现降低成本、完善产品设计、提高竞争力的目的。
【关键词】动臂式塔式起重机；起重臂；优化设计
动臂式塔式起重机的操作非常方便，尤其适合应用在城市建设中一些施工条件比较复杂与特殊、施工空间比较小的大型物件的起吊操作。FL25/30塔式起重机就是借鉴国外相关先进技术与国内设计经验相结合而设计制造的动臂式、上回转的自升塔式起重机，其使用方式有许多种。工作范围是50米，最大的额定重量是10吨，最大的额定起重量是3吨。
一、优化模型的设计
现阶段，结构有限元软件已经得到了普遍的应用，同时也是一个非常有效的设计工具。根据动臂式塔式起重机结构的特点，将那些需要处理的设计问题转变成相应的数学模型，其构成主要包括三个要素：设计变量、约束条件以及目标函数。
（一）设计变量与目标函数

（二）约束条件
约束条件主要包括两个方面：性能约束与边界约束。首先对性能约束进行分析，其主要可以概括为两点：一是，强度的约束。也就是说各弦杆的计算应力一定要不超过许用值，其应力许用值为345MPa；同时各腹杆的计算应力也一定要不超过许用值，其应力许用值为235MPa。二是，整体稳定性的约束。桁架结构最大挠度一定要低于许用挠度，。其次对边界约束进行分析，边界约束又称之为区间约束，其是对设计变量取值范围的相关规定，针对起重机各杆件截面的参数而言，结合型钢尺寸的相关标准，一般情况下设计变量取值范围均是在15%左右变化的。
二、优化情况分析
对于相关模型的优化，一般需要进行10次的迭代，在优化的时候一定要结合计算的结果、设计变量的变化情况以及目标函数。经过相关的优化之后，我们可以看出，到了迭代的后期，相关的设计变量与目标函数均已经开始收敛，可以说明实现了相应的优化目标。以FL25/30动臂式塔式起重机的优化案例为对象进行分析，，，，%。与以前的设计相比，进行优化之后的结构杆件截面尺寸均相应的减小了一点，进而致使结构的总重量有所降低。分析优化模型的静强度，，。由此可以说明，充分利用钢材的强度，使起重机的应力云图更加均匀、合理。通过相关的试验比较，可以看出起重机结构的应力云图的分布更加均匀，相较以前得到了很大的改进，，虽然增加的并不是很多，但是已经可以达到位移约束的条件。，选用了一些比较接近的型钢型号，，整整减小了4吨，