门式起重机主梁设计校核及其优化分析

摘 要：通过基本参数完成对主梁的设计，对其进行应力的校核，最后运用软件对其进行优化分析，从而在满足受力合理的情况下，减轻梁的自重。

关键词：门式起重机；主梁；设计；校核；优化

1 门式起重机介绍

门式起重机是横梁连接支腿，支腿连接桥架并且在地面运动的桥架型起重机。它的金属结构采用双主梁结构时，承载能力大、稳定性好、故多用于起重量跨度较大的场合。

2 设计基本参数

主起重量 P=100t 副起升量 P=20t

主起升高度 H=16m 副起升高度 H=17.5m

主起升速度 4m/min 副起升速度 8m/min

工作级别 A5 跨度 L=25.5m

接电持续率 JC=25% 钢结构材料 Q235-B

疲劳强度和板屈曲强度按照《起重机设计手册》选取。

3 主梁设计基本尺寸设计

主梁的合理高度一般取为：

4 主梁应力校核计算

危险截面的危险应力点如图1所示，一般箱型梁上下盖板厚度不相等，所以会造成截面的中性轴上移，危险点1和4的应力应大于危险点2的应力，危险点1的应力略小于危险点4，由于1点和2点为疲劳强度、板稳定的验算点，当危险点1满足要求时，危险点4也应该满足，因此静强度设计只须验算危险点1和2的强度满足设计要求即可。

5 主梁受力分析及优化

5.1 分析软件概述

本次分析就是用SolidWorks的插件SolidWorks Simulation对门式起重机的主梁进行受力分析和尺寸优化，从而使主梁在整体保证受力许可的情况下使质量达到最轻，从而减少主梁的自重。

5.2 优化设计

在初始的设计结构中，所有的设计约束都满足了。现在将在保证设计约束的条件下，来减少框架装配体的质量。优化分析有三个设计算例的参数组成：变量，约束和目标。优化算例使用之前定义好的算例的已有载荷和约束信息。

优化设计分析的定义的变量视图如图2所示：

优化设计分析中定义约束和目标的变量视图如3所示

5.3 最终优化结果

最终的优化结果为：上翼缘板的宽度从1300mm降到840mm，腹板之间的距离有900mm降到800mm，翼缘板宽度由20mm降到10mm，腹板高度由1500mm降到1023mm。

优化前后的质量比较：优化前质量为2.90t，优化后的质量为1.56t，质量下降了46%。优化后的结果不仅满足受力分析情况，并且有效的减轻了主梁的质量。优化结果比较成功。

6 结束语

这次主梁设计从基本尺寸和界面形式入手，对其进行了应力的校核计算，同时结合软件对其中间位置和端部位置的位移变化量做出分析，最后在保证设计约束的条件下，通过优化来减少框架装配体的质量，从优化前后的质量对比来看，此次优化比较成功。

参考文献

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