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摘要：桥式起重机和门式起重机是最常用的起重设备，这对其设计轻量化、节能和低碳经济具有重要意义。对桥式起重机和门式起重机轻量化设计的关键要素进行了分析和探讨。
关键词：桥式起重机；门式起重机；轻量化设计；关键要素
轻量化设计是一种系统工程，其最终目标是结合质量、性能和成本等因素进行优化。我国起重机行业目前面临的挑战和任务是如何在保证性能要求的同时，使起重机轻、低功率运行。桥式与门式起重机是最常用的起重设备,因此其精益设计和推出新的起重机可以从根本上降低节能和有助于促进经济的可持续发展和绿色、低碳、节能和环保的。
一、起重机轻量化设计意义分析
轻量化重机结构的实现主要原因有三个，首先是社会发展的需要。近年来,我国起重机设计已经取得了很大的进步,因此,起重机的出口越来越从市场形式,增加对国内外起重机的需求,更多地关注起重机技术研究,同样,我国起重机轻量化,国家高度重视。第二,虽然起重机在各个领域都取得了巨大的进步,但是在我国研制的与其他国家相比,仍存在某些差距,在我国，起重机的总载重量相对较大,例如:跨距22.5米,重量10吨双梁桥式起重机,其重量24吨,但德国德马格起重机开发的重量只有8.7吨,32吨的重量,再一次,例如,科尼双梁式桥式起重机,其整机重量17.9吨,但我国起重机由33.8吨的重量,这两个相比,我国质量几乎是科尼双梁式桥式起重机起重机质量的1.5倍。起重机的金属结构必须轻量化。最后，随着环境污染的加剧和环境意识的增强，人们呼吁节约资源和减少碳排放。起重机结构为金属结构，每台起重机的金属质量可达起重机总质量的50%，大型起重机的金属质量可达起重机总质量的90%。显然，起重机的开发需要大量的金属，但金属结构的轻量化可以大大减少金属的使用，同时降低施工成本。轻量化设计是实现资源优化配置和降低制造成本的有效手段。因此，有必要强调轻起重机的发展。
二、轻量化小车设计
起重小车是起重机的主要组成部件，在影响机组运行性能和制造成本方面发挥着重要作用，对轻量化起重机的设计至关重要。在此基础上，我们分析了主体的组成部分，包括钩，滑轮，提升机构，小车架。在制造、铸造、焊接、高温压力机等过程中，必须根据不同的设计要求和材料的强度等级，选择、制造和应用相应的材料。起升机构和传统制动电动机、减速器、卷筒、滑轮等实用内容驱动构建,它的存在和质量相同的安装要求较高,小车设计具有体积小、质量轻、传动效率高、结构紧密、安装方便等特点，是关键要素轻量化起重机设计。
三、轻量化运行机构设计
在桥式起重机和门式起重机的轻量化设计过程中，操作机构的轻量化设计也是关键环节之一。也就是说，它的实际组成是由车轮、三合一驱动方式、轴承座组成的。在中国现阶段的起重机小车运行机制组成,其中大部分是采用电机、制动器、减速器、齿轮和其他组件的相应的组合驱动框架,但也使其在实际操作过程中,电车或门户框架变形将直接影响到实际的工作效率。因此，在实际操作中，该机制设计中,应根据起重设备实际应用环境和有效的分析和把握项目的数量,将构建运行机制,减少体积,降低质量的过程,通过高效的传动装配,同时减少变形的影响框架和功能,减少体积和提升承载能力和使用寿命。
四、轻量化结构设计
在实际的起重机的组成和分布结构,整个机器的金属结构占1/3成本和质量的40%~70%,和数据的大型起重机高达90%,这也让起重机结构轻量化设计研究提出了相应的法规。起重机的结构通常由材料、小车轨道和纵杆、结构形式、主梁截面参数等构成。
而相关的构成也在现代社会的发展中，出现了相应的功能结构改造和设计创新，如:在中国传统的桥式起重机和门式起重机的设计中，小车轨道多采用“工字”p形轨道固定，用于板式固定，这种固定方式也会造成轨道与梁盖板的拟合不够严格，造成相应的滑移等现象。针对相关问题，实际结构形式采用薄壁型材和异型材。还可减少侧面结构接头之间的焊接次数;提高其抗疲劳性能。
五、其他轻量化设计措施
首先，在低运行、低消耗的桥式起重机和门式起重机的应用中，合理匹配运行参数，有效地降低了起升速度和运行速度。以及机械功率和结构荷载系数。因此，将性能、成本、工艺、生产管理和批量制造等因素结合起来，可以提高整体性能，降低科学参数匹配的合理制造成本。其次，通过对变频调速系统和运行方式的改进，使实时控制系统具有速度稳定、运行精度高、操作简单、零部件冲击小、使用寿命长等特点。故障率低，维护和节能低。通过地面操作或遥控，可以抑制司机室，降低辅助结构和电气系统的质量。最后，在重量轻、强度高、密封性好、安全性好、视觉性能好、人性化设计的平台和驾驶室设计中，相应的自重减小，视野扩大。
六、轻量化设计技术
长期以来，起重机设计一直采用传统的方法，如半理论、半实验、类比、直觉法等，由于计算机技术和现代设计理论的广泛应用和不断完善，等设计方法繁琐、不精确、不可靠，设计过程结构偏重，近年来，由于信息技术的广泛应用和现代工程设计理论的不断完善，现代设计有许多跨学科的方法。新轻型起重机安装设计进入崭新的阶段。
1.极限状态法。目前,最常用的起重机设计方法是容许应力法,也就是说,指定载荷的作用下(标准值)、压力(应力)计算结构或组件根据线性弹性理论计算不应超过材料的许用应力在规范中指定。材料的许用应力是用材料的平均极限抗力(屈服点、临界应力和疲劳强度)除以经验确定的安全系数得到的。许用应力法是一种定值法，使用简单方便。事实上,有许多不确定的因素在设计,如应力、材料强度、大小、吊车荷载的方向和位置,所有随机变化,因此安全系数不能定量反映产品的可靠性程度,有时过于保守的或不安全的情况发生。如果安全余量过大，会导致起重机设计过重。
2.优化设计法。传统的起重机设计经验类比设计方法,不仅需要花更多的时间来设计,设计周期长,且仅在少数候选人比较分析,同时,选择的方案不是很准确的评价标准来衡量利弊,一般很难得到最优设计方案。优化设计方法是将数学规划与计算机技术相结合，通过合理确定参数关系，建立计算模型，以质量、成本、性能和承载力为优化目标，自动快速地获得最佳设计方案。优化设计方法已成为解决复杂设计问题的有效工具，也是起重机轻量化设计的有效方法。目前起重机结构优化设计多以质量最轻为目标函数。综合考虑起重机性能、成本、工艺、生产管理、制造批次、使用和维护等因素，应采用多目标优化方法。起重机系列设计、方案选择、匹配的主要参数、主要结构和传动系统,多个目标组成的设计和布局优化,提高机器的性能,降低生产成本,增加程度的泛化,与少数量的组件规格多种规格的产品,充分满足用户需求的目的。
基于上述,龙门起重机桥式起重机减免制度的设计和困难,需要认识和相关行业单位牵头,为生产者和当局进行协作,通过反复不断系统论证,开发了一个新的适应我国实际情况需要与实现桥式与门式起重机设备设计,促进绿色低碳经济、节能和有效的环境保护是可持续发展的决定因素。
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