黃海峰*

（銀川科安特起重機(jī)制造有限公司,寧夏銀川，750001）

引言

起重機(jī)的分類方法有多種，常見(jiàn)的是按起重機(jī)體型特點(diǎn)來(lái)分類。如橋式起重機(jī)，門式起重機(jī)，門座起重機(jī)，汽車起重機(jī)，鐵路起重機(jī)，梔桿起重機(jī)，纜索起重機(jī)等。

1 門式起重及結(jié)構(gòu)問(wèn)題

1.1 金屬結(jié)構(gòu)故障原因

起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)主要作用就是承受工作過(guò)程中的基本、附加和特殊 3大類載荷，是主要的承載部件。金屬結(jié)構(gòu)的材料主要是鋼材，要使起重機(jī)的零部件和金屬結(jié)構(gòu)在受載后不破壞、在循環(huán)應(yīng)力的作用下能夠保證壽命，材料要求具備足夠的剛度、強(qiáng)度、抵抗屈曲的能力。在通常狀況下，門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)經(jīng)常見(jiàn)到的故障有：旁彎變形、主梁下?lián)?，主梁接焊縫或者桁架接點(diǎn)焊縫有開(kāi)焊的地方，主梁蓋板或腹板發(fā)現(xiàn)疲勞裂紋，主梁腹板有波浪變形等。導(dǎo)致這類金屬結(jié)構(gòu)故障的原因主要體現(xiàn)下面幾點(diǎn)：（1）焊接的工藝不符。焊接的質(zhì)量較差，有氣孔、漏焊、裂紋、未焊透、未熔合等焊接缺點(diǎn)。這些缺點(diǎn)降低焊縫的面積，減少焊縫承載能力，出現(xiàn)局部的應(yīng)力集中，減少疲勞強(qiáng)度，容易發(fā)生裂紋致使破壞。焊接的工藝不當(dāng)，還會(huì)引發(fā)焊接內(nèi)應(yīng)力和工作應(yīng)力疊加，致使主梁旁彎并出現(xiàn)過(guò)大焊接殘余應(yīng)力，進(jìn)而導(dǎo)致腹板或蓋板出現(xiàn)波浪變形等缺陷。（2）長(zhǎng)時(shí)間超載操作。長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷過(guò)載使用，使腹板失穩(wěn)所致。（3）熱效應(yīng)的影響，存放、運(yùn)輸不當(dāng)，材質(zhì)的疲勞等因素影響。

1.2 起升機(jī)構(gòu)故障原因

1.2.1 制動(dòng)裝置引發(fā)的故障

起重機(jī)的工作機(jī)構(gòu)均應(yīng)裝設(shè)制動(dòng)裝置。制動(dòng)裝置是保證起重機(jī)安全工作的重要部件，在起重機(jī)械的日常工作中發(fā)揮重要的作用。制動(dòng)器常見(jiàn)的機(jī)械故障主要有：制動(dòng)不靈、制動(dòng)器不松閘、制動(dòng)器打不開(kāi)、制動(dòng)力矩過(guò)大、制動(dòng)瓦發(fā)生焦味冒煙、制動(dòng)器失靈等，引起這些故障主要原因如下：（1）制動(dòng)輪有故障。主要表現(xiàn)為制動(dòng)輪與減速器輸入軸不同心、直徑不圓度超差、制動(dòng)輪工作表面粗糙有油污等。（2）制動(dòng)瓦襯有故障。主要表現(xiàn)為制動(dòng)瓦襯與制動(dòng)輪間隙不均勻、制動(dòng)瓦襯膠粘在制動(dòng)軸上、制動(dòng)瓦襯嚴(yán)重磨損等，這些原因均可導(dǎo)致機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)瓦襯仍然壓在制動(dòng)輪上摩擦而產(chǎn)生故障。（3）主彈簧有故障。主要是主彈簧調(diào)整不當(dāng)或型號(hào)不匹配引起的張力太大或太小，還有主彈簧在長(zhǎng)期使用中出現(xiàn)松動(dòng)疲勞老化損壞等。這些原因均可引起制動(dòng)裝置制動(dòng)力矩不足，推不開(kāi)制動(dòng)臂，導(dǎo)致制動(dòng)不靈。

1.2.2 減速器引發(fā)的故障

減速器在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間起到匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在門式起重機(jī)械中其主要故障有：周期性齒輪振動(dòng)、齒輪嚙合時(shí)有不均勻的敲擊聲、減速器整機(jī)振動(dòng)、減速器部門面漏油等。

1.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)故障原因

起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由車輪、電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸等組成，其驅(qū)動(dòng)方式主要有分別驅(qū)動(dòng)和集中驅(qū)動(dòng)兩類。起重機(jī)大小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的故障主要是啃軌。由于未按照工藝規(guī)范施工及長(zhǎng)期在磨損狀態(tài)中使用，導(dǎo)致車輪輪緣與運(yùn)行軌道面產(chǎn)生摩擦，其側(cè)向推力的存在使得車輪無(wú)法沿著軌道的踏面中心而運(yùn)行，致使啃軌的現(xiàn)象?？熊墪?huì)加快軌道磨損，增大運(yùn)行的阻力，減少車輪使用壽命，嚴(yán)重的還會(huì)損壞房梁的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致脫軌的事故。造成啃軌的原因比較多，主要有：（1）軌道面有問(wèn)題。軌道面有油污或者冰雪未能及時(shí)清洗。（2）金屬結(jié)構(gòu)的腐蝕變形，尤其是在戶外操作的門式起重機(jī)，因?yàn)楦g變形而引發(fā)了大小車車架對(duì)角線非常差，長(zhǎng)期操作使得橋架呈菱形狀運(yùn)轉(zhuǎn)，致使車輪啃軌。（3）大小車車輪安裝精度差。車輪水平以及垂直方向偏斜非常差，軌道車輪因磨損使單位面積的壓力過(guò)大，致使車輪磨損不均，出現(xiàn)啃軌的現(xiàn)象。（4）兩個(gè)主動(dòng)車輪直徑不相等，致使兩側(cè)車輪速度不樣，致使車體走斜而咬軌。

2 門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法與步驟

2.1 基本方法

（1）簡(jiǎn)單解法。主要包括圖解法和解析法兩種，前者是指在設(shè)計(jì)空間中做出可行域與目標(biāo)函數(shù)的等值面，通過(guò)在可行域中尋找能夠讓目標(biāo)函數(shù)取得最小值的位置。

（2）準(zhǔn)則法。該方法是從工程和力學(xué)的角度出發(fā)，在符合一定準(zhǔn)則的條件下，通過(guò)迭代方法求解出最優(yōu)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(méi)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(xué)規(guī)劃法。為了將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問(wèn)題簡(jiǎn)單化，可以將結(jié)構(gòu)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題，并采用數(shù)學(xué)規(guī)劃法進(jìn)行問(wèn)題的求解。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化過(guò)程中，有約束的非線性規(guī)范是比較常用的一種數(shù)學(xué)規(guī)劃方法，相較于線性規(guī)劃問(wèn)題，該種類型的問(wèn)題比較復(fù)雜，并且具有較大的求解難度。

2.2 基本步驟

（1）將結(jié)構(gòu)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為與之相應(yīng)的數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題，并建立適宜的數(shù)學(xué)模型；（2）根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型和要優(yōu)化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇有針對(duì)性的優(yōu)化算法；（3）將優(yōu)化算法通過(guò)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫成相應(yīng)的迭代程序；（4）通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)迭代算法進(jìn)行充分的迭代計(jì)算，并選出與之相應(yīng)的最優(yōu)方案；（5）對(duì)選出的方案進(jìn)行更進(jìn)一步的檢驗(yàn)，并根據(jù)校驗(yàn)結(jié)進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整。

2.3 iSIGHT優(yōu)化分析及方法

iSIGHT軟件具有非常強(qiáng)大的用戶界面，用戶能夠?qū)⒐ぷ鹘缑鎴D形化，再進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和優(yōu)化等工作。該軟件能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)中使用的所有軟件進(jìn)行有效的整合，并自動(dòng)進(jìn)行方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，具有自動(dòng)化、集成化以及最優(yōu)化等3大優(yōu)化功能。同時(shí)，在優(yōu)化循環(huán)的整個(gè)過(guò)程中，還能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控結(jié)果對(duì)優(yōu)化過(guò)程進(jìn)行有效的調(diào)整。iSIGHT軟件主要為用戶提供4種優(yōu)化方法，即數(shù)值優(yōu)化、全局探索法、啟發(fā)式優(yōu)化法以及多目標(biāo)多準(zhǔn)則優(yōu)化算法。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了提高門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，就要對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇適宜的優(yōu)化方法，確保優(yōu)化設(shè)計(jì)工作得以順利實(shí)施。深入分析研究?jī)?yōu)化設(shè)計(jì)的基本概念，在此基礎(chǔ)上，論述了優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法和步驟，對(duì)于從事優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的人員具有一定的借鑒意義

[1] 智博.門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)可靠性穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].太原:太原科技大學(xué),2017.

[2] 黃孔文.大跨度門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)之我見(jiàn)[J].科技展望,2016(15):296.

[3] 鐘瓊慧.門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].山東工業(yè)技術(shù),2015(11):95.

[4] 黃孔文.大跨度門式起重機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化之我見(jiàn)[J].科技展望,2016.26(15).

[5] 蔣永強(qiáng).門式起重機(jī)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].設(shè)備管理與維修,2018(2):41-42.