關于橋式起重機輕量化設計的關鍵要素論文

隨著我國經濟的不斷發展，起重機在工業安裝以及物資的運輸中起到了不可忽視的作用?，F階段我國擁有的起重機的設計以及制造水平正向世界水平逐步靠攏，然而由于一部分的歷史原因，在起重機的設計方面我國承襲了前蘇聯的相關設計理念，從而致使起重機能耗高、自重及體積較大且安全系數裕量也較大。伴隨著科學技術的不斷發展與進步，我國目前在起重機的設計上正逐步朝著輕量化的方向發展，同時也在電氣系統、工藝、機構、材料以及結構等方面取得了一定的應用。

1對計算方法以及設計進行改進

第一，要廣泛使用極限狀態的設計法。在當下經常被使用的設計法是許用應力法，它的缺點是對工作性質不同且用途不同的金屬結構使用相同的安全系數，并且經常會出現安全系數過大或是過小的情況。使用極限狀態設計法所得到的計算結果相對較精確，能夠符合金屬結構在工作中的實際情況，所以也能夠更加充分地對鋼材的性能加以利用，并達到節省材料的目的。

第二，要使用現代的設計方法。這類方法能夠正確地考慮到鋼材的結構工作特點及性能與載荷的工作性質，例如模塊化設計、有限元法、起重機動力學、模糊優化設計、靈敏度分析以及等強度設計等，以最大限度使自重得到減輕，同時對大型設備還可以使用動態模擬以及計算機仿真方法。

第三，要按照定位精度概念來對起重機所具有的剛性要求進行考核。在《起重機設計規范》中，把起重機的靜剛度從起重機的工作級別中獨立出來，同時還加入了定位精度的相關概念，從而能夠按照設計的需要以及在使用中的要求對起重機的靜剛性提出要求。同時，對起重機所具有的動態剛性在一般情況下不做出要求。

2使用輕質的材料

在其他國家中，已經嘗試制造過鋁合金結構的輪式起重機、橋式起重機以及龍門起重機的臂架。它的自重要比之前的輕30%～60%。由德國制造出來的鋁合金箱型的單主梁橋式起重機的自重要比參數相同的鋼制的雙梁橋式起重機少70%。如果在制作過程中將H型鋼材取代原有的鋼板，就能夠節約10%～15%的結構鋼材，同時也能夠使機械的抗彎能力在原有的基礎上提高30%或更多。在對起重機的主梁強度進行設計時，可以使用高強度的鋼材來取代原有的普通鋼材，從而在生產過程中使生產起重機材料的用量減少，并使設備的重量進一步地降低。

3對結構進行改進

第一，使用型鋼來代替原有的焊接橫梁，在對小車架進行設計的時候，可以在一部分的新產品中使用那些鋼板沖壓成型的型鋼來取代焊接橫梁，這樣做不僅使焊接工作的工作量減少，也使機械的自重得到一定減輕。

第二，對柔性小車架進行推廣，將井字形的四梁結構變成工字形的三梁結構，使移動荷載的'重量得到大幅度降低。

第三，將小車的總高度降低，例如可以把定滑輪組放到小車架的滑輪梁內，使用外懸掛套裝的方式來設置起升減速器。這樣做可以不使用傳統的底座結構，不僅可以使高度降低，也可以使機械的重量得到一定減輕。第四，小車的運行機構可以使用四合一或是三合一的傳統系統。

4對機構進行改進

第一，對運行機構進行創新。使用硬齒面減速器來代替原有的中硬齒面減速器，同時，盡量縮減零部件的數量，讓機械的結構能夠更加緊湊?，F階段，由減速器、電動機以及制動器聯合構成的三合一的運行機制，在大多數的橋架型起重機中的大小車運行結構內得到了十分普遍的應用，這種運行機構使橋架的自重得到減輕，讓機械的結構更加緊湊，同時也減少了維護的工作量以及維護所使用的費用。

第二，對起升結構進行改進?？梢詫㈦妱雍J進行推廣來代替起升機構。對于中小型的起重機來說，可以使用葫蘆來作為起重機的起升結構，這樣做既能夠使起升機構的重量在一定程度上得到減輕，還可以使起重小車的重量得到減輕，從而達到節能的目的，還可以在作業過程中減小對于建筑物高度的相關要求。另外，對于零部件要盡可能以焊代鑄，例如滑輪、減速器殼體以及卷筒等都可以使用焊接結構。

第三，可以研發出內平動卷筒，在作業過程中，可以將內平動齒輪減速器的輸出端和卷筒的輸入端直接聯系在一起。也可以把內平動齒輪的減速器和卷筒合二為一，制作出一種內平動的電動卷筒，另外，內平動齒輪的減速器的內齒輪外表面還能夠直接用作制動輪，這樣既能夠使起升機構的重量得到減輕，還可以讓機械的結構更加緊湊，從而使維護費用以及維護量得到減輕。第四，使用高轉速的電動機，對于機械的各個機構所使用的電動機都可以并應該向高轉速的方向發展，由此來使電機基座號得以減小，同時也使機械的重量減輕，減小機械的外形尺寸，還可以使其配用制動力矩較小的制動器。

5要合理使用材料

在主梁結構中，輔助材料的重量大約是主梁自重的20%～30%，因此，在工程中減少對于輔助材料的使用，對于使主梁的自重得到減輕具有十分重要的意義。因此，可以在之前已經獲得了成功的結構設計中減去一部分，而不是增加一部分，對力的傳遞路線進行分析，在工程中得到使用的每一塊材料都應該具有十分明確的使用目的，對于不起作用的材料不予使用。

6減輕電氣系統

第一，要使用不銹鋼的電阻器，從而減少電阻器的使用數量。在普通的使用場合中，可以使用按鈕控制來取代司機室的操作。在比較特殊的帶有多粉塵、有毒氣體或是高溫等較危險的作業場地中，可以使用遙控來取代司機室的操作，這樣不但可以使起重機的整體自重得到減輕，還能夠使起重機的平衡度得到提高，并減少故障的發生率，提高工作的效率。

第二，對于減速機以及電機等的外殼，可以使用鑄鋁結構，使機械的重量得到減輕。

7結語

我國的起重機的輕量化設計具有十分充足的可行性。與其他國家相比而言，我國的起重機在電氣系統、工藝、機構、材料以及結構等方面都存在著一定的改進空間。對于這一設計，政府及制造企業的資金投入以及國家政策對它的扶持等都有待加強，用戶原有的觀念也應發生一定的轉變。另外，對于起重機的節能監管以及能效測試的相關安全技術規范、規章制度以及法律法規也有待制定并得到完善，做好這些工作可以推動這一技術的快速進步，從而早日實現起重機的輕量化設計。

橋式起重機疲勞分析優化設計論文

０引言

橋式起重機作為工廠、鐵路、港口等跨間距固定的貨場的主要搬運設備，可以完成大重量貨物的垂直提升和水平移動，其中，主梁是橋式起重機最重要的承載構件之一。在橋式起重機頻繁起吊的過程中，主梁將承受動載荷和交變載荷的反復作用，容易下撓，并且主梁是一種典型的焊接鋼結構，其母材與焊縫間通常會存在一定的焊接缺陷，因此，在使用過程中，主梁結構上容易發生疲勞破壞。同時，由于疲勞破壞屬于脆性斷裂，斷裂前不會出現明顯的宏觀塑性變形，這就使得疲勞破壞可能在瞬間發生，從而導致災難性事故。因此，非常有必要對橋式起重機主梁結構的疲勞破壞現象進行分析，對易發生疲勞破壞的危險截面進行疲勞壽命估算，并采取補強措施，從而盡可能減小疲勞斷裂事故的發生幾率。

１橋式起重機疲勞破壞分析

對于橋式起重機，其發生疲勞破壞的結構和部位主要是焊接處，此處存在的應力集中、焊接殘余應力和焊接缺陷等會造成焊縫處產生疲勞裂紋，進而發生構件斷裂。有統計表明，約４９％的疲勞破壞都發生在起重機主梁下部翼緣和腹板焊接處。

１．１應力分析

１．１．１起重機承載應力測試由于橋式起重機在起吊過程中承載的是交變載荷，因此采用靜態應變儀和動態應變儀測試起重機易發生疲勞破壞部位（如主梁上下翼緣板、主梁端部主腹板等）的應力情況，可以判斷其金屬結構是否可以滿足靜強度和動強度的要求。以一臺５０ｔ×３０ｍ橋式起重機的橋架為例，起吊重量為３５．５ｔ。在靜態測試條件下，當重載小車在主梁跨中部位時，主梁上下翼緣板承載的應力最大（約２２～３０ＭＰａ），其中上翼緣板為壓應力，下翼緣板為拉應力，而拉應力是影響疲勞破壞的主要因素；對于主梁端部主腹板，其主應力和剪切應力接近，但是通常材料的抗拉能力明顯強于其抗剪切能力，因此影響疲勞破壞的主要應力是剪切應力，并且在重載小車位于固定梁端時，固定梁端主腹板的剪切應力最大（約１０ＭＰａ）。對于靜態測試下應力較大的關鍵測點，在起重機起吊和移動過程中，進行動態應力測試，以司機室側主梁下翼緣板和主腹板為例，下翼緣板處的拉應力在１１０ｓ內經歷了小—大—小的循環過程，最大拉應力為２６．３３ＭＰａ；類似地，主腹板處經歷了剪切應力循環變化，最大剪切應力達７．６７ＭＰａ。這種結構應力的`循環特征，會促進疲勞裂紋的形成和擴展，因而與金屬結構的疲勞有密切關系。

１．１．２焊接殘余應力分析起重機主梁的上、下翼緣板和主腹板一般通過焊接工藝與主梁進行連接。在焊接過程中，焊縫處經歷了不均勻的熱循環變化，從而在焊縫處產生殘余應力，而這種殘余應力對焊接質量的影響非常突出，容易引發裂紋，導致焊縫強度和韌性下降。焊接殘余應力的主要產生原因主要包括以下幾個方面：

（１）熱應力：焊接部位局部急速加熱到高溫，焊接接收后快速冷卻，形成了溫度梯度，極易產生殘余應力。

（２）塑性變形應力：母材焊接前的軋制或拉拔等塑性變形加工，也會產生殘余應力，并且可以與焊接的熱應力進行疊加。

（３）相變應力：焊接過程中，焊縫處局部高溫，會引起母材和焊料的組織發生相變，導致組織比容變化，從而產生應力。

１．２疲勞裂紋的形成

起重機主梁的損壞大部分是承載焊縫的疲勞失效引起，通常是從受力最大部位的缺陷處開始。一般在焊縫缺陷處（如氣孔、位錯等）存在局部應力集中，加上焊接殘余應力的疊加作用，容易發生位錯滑移和聚集，引發裂紋萌生，在循環應力作用下，裂紋不斷擴展，一旦超過臨界尺寸就會發生脆性斷裂破壞。即使焊縫不存在缺陷，在焊縫的焊趾處也會存在較明顯的應力集中，從而容易在該處引發疲勞破壞。焊縫熱影響區內的焊趾處發生開裂，沿焊縫的焊根邊緣發生開裂。這說明裂紋在焊縫或母材上的熱影響區內萌生，在交變應力作用下，都能擴展進入焊縫或母材，引發焊縫處斷裂。

２橋式起重機應對疲勞破壞的措施

２．１焊縫截面的優化

在橋式起重機主梁主腹板和上蓋板焊接時，應根據具體情況采用Ｋ形坡口或Ｖ形坡口焊接。對于大噸位橋式起重機，其主梁的主腹板厚度達１６ｍｍ，Ｖ形坡口難以熔透板厚，會導致焊接強度下降，宜采用Ｋ形坡口；而對于輕量化橋式起重機，主腹板厚度減小，宜采用Ｖ形坡口進行內部施焊。另外，坡口角度過大，會造成焊縫缺陷增多，導致焊縫疲勞壽命小于母材，因此主腹板坡口角度一般不超過５０°。焊縫的表面有內凹和外凸兩種，會影響焊縫應力流的傳遞，有研究表明，內凹形焊縫應力較低、疲勞壽命較長，因此在焊接后需對主要承載焊縫進行表面處理，使其表面呈內凹形。

２．２應力集中結構的改造

在主梁主腹板和下蓋板連接處和端梁的變截面彎角處存在局部應力集中，是主要裂紋源之一。在焊接時，不應將下蓋板與主腹板對接焊接，可將下蓋板向箱梁內延伸一段后進行焊接，這樣可以降低焊接處的擠壓應力，緩解應力集中。對于變截面彎角處，應設置過渡圓弧，且圓弧半徑不宜太小，同時，在彎角處加焊肋板，以緩解應力集中對主腹板的影響。

２．３主腹板的改造

將橋式起重機的平直主腹板沿縱向進行形狀改造，形成波形腹板，使其沿橋架縱向形成一定規律的波形變化，從而顯著增加腹板的承載面積和垂直方向的穩定性，有研究表明，波形腹板梁的應力要比平直腹板梁小３８％左右。不過，僅使用波形腹板，其抗扭剛度和水平剛度較弱，在水平沖擊力下，容易導致主梁沿水平方向發生較大變形。因此，需將波形腹板和平直腹板配合使用，結合平直腹板在水平方向的剛度和波形腹板在垂直方向的剛度特點，提高主梁的穩定性。

３結語

本文結合斷裂力學和疲勞損傷分析，對橋式起重機主梁結構進行技術改進，對延長主梁疲勞壽命和減少疲勞斷裂事故具有重要的意義。同時，還應該應用先進的檢測技術，如磁粉探傷檢測技術對起重機主梁進行檢測和評估，以及時發現存在的缺陷，并進行修復，做到防患于未然。

撰寫科技論文需把握的關鍵要素

【第1句】：創新性在科學與技術的發展處于轉折、發現和革命的時期，像本世紀之初量子論誕生那種充滿重大發現的年代；像四十年代未至五十年代初發明晶體管的年代，像五十年代發現dna雙螺旋結構從而開創分于生物學的激動人心的時期，創新是一種科學發現，它必將開創一個新的學科領域，對人類的認識在哲學的高度上產生深遠的影響，對于這些科學革命時期的創新，學術界很容易理解和體會它的含義，這不屬于本文論述的重點；本文所關心的是處于科學技術平穩的發展時期，由一般科技人員撰寫的論文，它的創新性究竟是指什么，請先看一下《nature》與《science》的說明?！秐ature》認為創新是科研成果新穎，引人注意（出入意料或令人吃驚），而且該項研究看來在該領域之外具有廣泛的意義，無論是報道一項突出的發現，還是某一重要問題的實質性進展的第一手報告，均應使其他領域的科學家感興趣?！秙cience》則認為，創新是指，對自然或理論提出新見解，而不是對已有研究結論的再次論證，內容激動人心并富有啟發性，具有廣泛的科學興趣。具體而言，就是說在已沉寂的研究領域提出創新思想，在十分活躍的研究領域取得重大進展或者是將原先彼此分離的研究領域融合在一起。讀者不難看出，上述要求并不是容易達到的，即使是在這兩種刊物上己發表的論文，也并不是都能達到這個要求，如果有10%的論文能達到這個要求也就相當不錯了，顯然這種要求是辦刊人員的奮斗目標和期刊的最高標準，為了比較，再來看一看《科學通報》、《中國科學》和《自然科學進展》這三種全國性綜合期刊對創新性的要求，它們的要求是共同的。即在基礎研究和應用研究方面具有創造性的。高水平和有重要意義的最新研究成果。讀者可能己注意到這里對創新性的要求與《nature》、《science》的要求不同之處在于沒有特別強調論文的內容應能引起科技界廣泛的興趣，用現在流行的話來說，就是大家廣泛關注的熱點問題，作為國際科學期刊，《nature》與《science》強調這一點是應當的.，也是可以實現的，他們可以從眾多的來稿中篩選出符合這一要求的論文；而國內期刊需要根據本國科研的實際需要和整個背景情況來慎重地對待這個要求，其實，隨著國家科學基金個人申請項目的逐年增多，申清人就可以既根據個人的專長，又根據當前國內外自己所熟悉的科學前沿進展確立科研選題，那么假以時日，這個要求也就不難達到了。但是，需要特別指出的，像《nature》與《science》這樣著名的國際科學周刊，在全世界也只此兩家，我們沒有可能。也沒有必要完全照搬那些不符合國情的東西?暇梗?庖逯卮蟮穆畚幕蜓芯砍曬?歡ɑ嵋?鶼喙亓煊蚩萍既嗽鋇墓刈ⅰ筆者認為，一篇淪文或一項研究課規模不一定很大，但研究一定要深入，結果一定要深刻，要能反應研究者獨到的見解。這樣的論文列入高水平論文想必不會有疑問了。

【第2句】：可讀性一篇科學論文的可讀性是至關重要的，應當引起作者的高度重視。可讀性是由如下因素決定的：

1．研究工作是否取得了實質件進展，所得結論是否可靠，結果是否深刻和有啟發性，如果是階段性成果，它對后續的研究有什么指導意義，是否是重要發現的前奏。如果研究工作沒有獲得階段性或最終的結果，就不應動手寫論文，靠一個平淡的研究工作無論如何是寫不出一篇好文章來的，因而也不可能是一篇具有可讀性的文章。

【第2句】：作者要對論文進行完整的構思，體現嚴密的邏輯思維，一項研究課題經過長期努力工作而得到結果時，就應當像藝術家構思一幅作品那樣，一絲不茍。精雕細刻，對論文的論述方式，內容的取材，學術思想的解釋，研究背景的介紹等等

需要反復推敲，仔細斟的，以期作到論文的結論嚴謹，內容充實。論述完整。邏輯性強。如果作不到這一點，那么論文就很難引起讀者的閱讀興趣了。

【第3句】：在論述方式上，要作到深入淺出，表達清楚、簡練。專業術語準確，前后一致，語言要規范、生動。

【第4句】：文字與插圖恰當的配合。國內相當多的論文在利用圖、表來生動地闡述學術內容方向還顯不足，隨著計算機三維可視化方法的普及，論文中采用彩圖、立體圖的趨勢將會增加，這可以避免過多的文字說明，而且效果也比較好。

【第5句】：論文的體例格式。雖然每一期刊都制定了能反映他們自己的風格和特點的體例要求，但大體上，學術期刊有一個共同的體例要求，讀者對此并不陌生，不過真正認真照著去作的卻不多，作者可能很少思考這樣一個問題學術期刊為什么要提出體例要求？須知這不是可以隨意對待的事。體例不僅保證了論文形式上的規范，也保證了內容上的可讀性，恰恰就是這一點被許多作者所忽視了，其中，論文的標題、摘要和關鍵詞這三者基本上決定了論文能否被期刊所采納和能否引起讀者的興趣。

關于工藝設計畢業論文的論文

摘要：采礦生產為工業化發展提供物資保障，按區域資源生產需求進行規劃設計，提出切實可行的采礦工藝流程。由于礦區生產活動的特殊性，生活污水對生態環境造成諸多不利影響，解決礦區污水治理問題是行業發展重點內容。據此，結合礦區生活污水情況，提出切實可行的化學處理工藝方案。

關鍵詞：工藝設計畢業論文

1礦區生活污水現狀

為了擺脫傳統礦區質量問題，要從多個方面實施監理控制，提高凈化工藝污水處理質量水平，為城市生態化礦區創造有利條件。污水處理單位要結合凈化工藝質量標準，對工程建設方案進行綜合控制，確?？⒐を炇辗闲袠I標準要求。據此，結合質量監理要點，對生態采礦污水處理監理提出科學方案。現代生態采礦規模不斷擴大，凈化工藝在新型礦區中得到普及應用。比如在磷礦開采礦區，由于磷礦水含有高濃度的P、Fe、Mn、S等污染物，按照相關法律法規及環保要求，礦區污水必須經處理達標后方可排放。為了節約水資源，將礦區污水處理后用于井下防塵回用和地表沖洗，或沖廁所用水，可大大緩解礦區的用水緊張狀況，節約部分自來水費用?；瘜W強化處理工藝是生態采礦的主要構成體，對其污水處理進行質量控制與改革，實現了礦區結構優化與改造。

2化學強化處理工藝作用

新時期城市改造建設步伐加快，以生態化建設為中心構建采礦生產區域，成為城市中心建設的新地標。生態采礦是城市改造的新方向，大規模建設生態采礦體現了城市發展力量，也對工程建設企業提出了嚴格要求。最近幾年來，國內針對企業資本管理機制的研究越來越多，各個企業也越來越重視項目質量監理管理。生態采礦是城市發展標志之一，發展生態采礦必須重視污水處理質量監理，才能創造更加豐厚的經濟效益。由于凈化工藝結構的`特殊性，污水處理單位要對礦區質量進行綜合控制，提出切實可行的質量監理方案，確保墻體結構符合質量標準?！皟艋に嚒笔枪澞苄偷V區的常用結構，由于結構形式特殊，對墻體結構污水處理質量要求嚴格。污水處理單位必須按照合同標準進行控制，提出切實可行的質量監理方案，為礦區工程改造建設提出科學的管理方案。

3礦區污水處理工藝設計及方法

【第3句】：1污水處理工藝流程

對污水處理政策有效性展開研究，可從多個方面提供還林工程建設對策，為區域生態環境改造提供良好環境。結合污水處理改造內涵，提出切實可行的建設性方案。新時期國家對污水處理工程提出嚴格要求，全面落實生態環境建設標準，能夠進一步提高區域環境改良效果。同時，以國家政策為指導，對森林污水治理實施綜合控制，實現了政策資源改革與發展，促進生態環保環境模式形成，改變了傳統環保環境格局。結合礦區生活污水處理實況，幾種典型的化學處理工藝：①清污分流回用：污水→格柵→調節池→混合反應池→氣浮→中間水箱→砂濾→短纖維過濾→精濾→超濾→清水池→回用;②礦井涌水：污水→調節池→清水池→混合反應池→斜管沉淀池→普通快濾池→清水池→達標排放;③輕污染水：污水→調節池→混合反應池→沉淀池→過濾器→清水池→回用。

【第3句】：2污水處理方法

【第3句】：【第2句】：1清污分流“污水處理”是生態化建設重點工程，按照地區規劃與發展要求，對生態園區進行綜合改造，消除地區潛在的生活污水隱患，科學分配林區植被與水土資源。礦井水實現清污分流有利于礦井水的綜合利用。磷礦開采工作面與掘進工作面的排水受污染較重，但水量小，容易集中處理，可設井下沉淀池，出水單獨排放。井下大量清潔涌水可直接應用，對于酸性礦區污水處理要根據水質特點單獨處理?！镜?句】：【第2句】：2輕度污染的礦區污水處理早期肆意開發水土資源，導致污水處理項目失去了穩定性，破壞了環保資源政策改革成效，導致礦區植被受損，現代環保需要實施還林保護政策。輕度污染礦區污水處理流程取決于凈化水的回用途徑：當凈化水用作礦區與磷礦生產用水時，一般多采用混凝沉淀法;當用作鍋爐用水時，還需經過過濾、軟化等處理;當作為礦區或城市生活用水時，必須進行消毒處理?！镜?句】：【第2句】：3酸性礦區污水處理在磷礦開采的過程中，磷層或頂板底板中的硫鐵礦及有機硫經過生物的、化學的作用而形成硫酸和金屬離子，因而使礦井水呈酸性。酸性礦井水除了含有Fe2+、Fe3+以外，還含有Al3+、Zn2+、Mn2+、Cu2+等其金屬離子，因此酸性礦井污水中的總硬度比一般水高。酸性礦區污水處理方法主要是中和法。新一輪污水處理工程建設，不僅對地區生態資源改良提出要求，更是對環保戰略決策規劃提出新標準。面對傳統污水處理模式存在的問題，要深入解讀“有效性”建設指標，按照國家環保局指示完成各項建設性工作。

4結束語

礦區生產滿足了磷礦資源開發利用需求，為社會工業化發展創造物質條件。同時，礦區生活污水對水資源環境產生諸多污染，導致水質惡化而影響了周邊的生態環境?；谏鷳B區域建設引導下，要重視污水處理工藝設計與應用，對生活污水采取科學的處理方法，實現產業發展與生態環境的可持續發展。

參考文獻

[1]崔利曉，高付貴.淺析污水資源化利用[J].河南科技，2013，(3).