电动葫芦门式起重机结构及优化分析

摘要：起重机在起重运输行业的使用占有很大比重，随着技术的不断发展，需要对其结果进行优化，本文以电动葫芦门式起重机为例，分析了起重机的结构及其承载能力，论述了机械结构的优化设计方法及优化设计流程，并设计电动葫芦门式起重机结构优化方案，为起重机结构优化提供了技术指导。

关键词：电动葫芦；门式起重机；结构优化

1电动葫芦起重机简介

起重机是一种用于搬运和提升物品的机械设备，可以在特定空间内实现垂直和水平运输，并可以实现间歇性和重复性工作。起重机的类型很多，根据其结构特点和性能可分为轻型、桥式、门式、悬臂式等不同类别。

电动葫芦门式起重机的出现大大扩展了其使用范围，空间利用率高、操作简单，使其成为起重机制造商的首选。根据最新数据，我们预计我国起重机市场规模已突破200亿元，这为起重机制造商提供了更多机会。由于起重机的复杂性，环保、节约、可持续增长等现代产品设计理念正在推动现代产品设计的发展。因此，现代CAD、CAE等技术的出现，使现代产品设计更加简单、高效，并且可以节省资源，从而更好地实现现代产品设计的发展目标。随着科学技术的发展，电动葫芦起重机已成功广泛应用于各个机械工程领域。它不仅是便携式起重机，而且是高效起重机。因此，在安装起重机时，必须精心设计，增强其功能性能。

2起重机结构分析

2.1分析表明，电动葫芦门式起重机的作业要求非常广泛，其作业要求包括起重、自重、重载、惯性和风载等。起重机的自重q、起重载荷P1、P2和电动葫芦车辆的惯性载荷Pg1、qg2都是必须考虑的重要参数。由于电动葫芦门式起重机主梁悬臂部分容易受到来自风的Pf1、qf2、s等载荷的影响，这些载荷的大小可能与其他部分有关，如1中提出的。因此，这些载荷必须施加在悬臂部件上，以确保其材料的稳定性。

起重机结构刚度控制与对比起重机刚度是计算其结构变形的大小的主要依据，检验其结构是否符合规定标准，而且其作为衡量起重机结构性能的非常非常关键的一项指标。同时门式起重机由于其支腿和其他的结构零部件而对刚度影响非常明显，而这也就使得它们在面对垂直振动的抵抗力更强，但是相对而言其对水平振动的抵抗力较差。而起重机水平变形也有可能严重的阻碍起重机的抬升，因此我们有必要校核起重机的结构刚度。当起重机满载时，起重机的挠度可表示为：

式中E为结构材料的弹性模量；Jt是两个摇杆的惯性之和。因此，主梁的竖向固有频率fv和水平固有频率fh可用下式表示。

其中Iy为主梁截面对水平中性轴的面积惯性矩；Is作为垂直中性轴力矩到主梁截面的面积；S则是最基本的数据，他就是起重机的跨度；mc为小车的基本质量；ml为提升货物的质量；mg起重机主梁的质量；ksc和kmg是常数。起重机的实际结构往往更为复杂。为了加强结构刚度，常在主梁上增设纵横向肋，而结构件焊接过程中焊接不匹配等不利因素也会影响起重机的刚度。因此，有必要结合起重机的实际情况，对起重机的刚性进行校核，这种步骤是非常有必要，也是非常关键的。

3 机械结构优化设计方法

3.1动态刚度优化设计可以显着改善电动葫芦起重机的动态特性，即起重机在装载时，其结构能够承受最小的振动，实现更高的效率。优化设计的有效方法是使用有限元虚拟软件，它可以提供多种不同的优化策略，包括零级、一级和二级。

（1）利用零阶方法，可以有效、简单地表达复杂的数学问题，更接近实际情况。该过程的步骤包括：首先，利用曲线拟合技术确定目标函数与所选变量之间的关系；其次，从现有数据中提取目标函数，然后利用最小二乘原理获得更准确的值。。通过反复迭代，我们能够使我们的模型更加准确、更加接近现实。有线性拟合、二次拟合和二次差分三种方法。二次差在目标函数模型中很常见，在状态变量模型中更常见。

（2）一阶法是一种高效的间接计算方法。它通过线性搜索方法最小化复杂问题，具有偏导数大、变化范围广、计算精度高等优点。此外，一阶优化迭代可以分为多个分析周期，以更有效地解决复杂问题。通过优化方法，我们可以调整计算梯度的参数，增大搜索步长，达到计算精确、节省时间的目的。

经过仔细研究，我们确定了四种适合起重机的结构优化方案，包括配置参数、状态变量和目标函数。这些解决方案旨在通过提高整体强度、稳定性、耐用性等特性来实现整体高效运行。重新整理一下：起重机的结构优化必须考虑很多因素，包括所用材料的特性、安装方法、安装位置、安装时间、安装时间的长短、安装时间的大小、安装方法的长度、安装时间的长度尺寸、安装时间、安装时间、安装时间、安装时间。设计起重机时，必须充分考虑其结构刚度、材料强度以及它们之间的相互作用，以保证其安全运行。为此，必须精确确定其静强度、静态特性、位移特性和运行特性，以保证其安全运行。在设定目标函数时，应将其视为减轻起重机载荷的有效手段，并采用一阶优化技术来实现这一目标，从而提高优化效率。

4. 结论

随着起重行业的快速发展，起重机的设计也日趋成熟，为了满足减轻重量、简化结构和降低成本的需要，设计模型的开发已经完成。对葫芦门式起重机进行分析，进行优化设计，创建起重机的优化流程，为起重机型号核准提供支持，这些基本的工作都是对于起重机非常重要的，只有不断提升技术，才能让其不断发展。

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