摘要：在当前动臂塔式起重机的运用过程中，首先我们要知道，起重机的具体的结构以及优化设计的方法，所以本文主要针对动臂塔式起重机的整体结构进行探讨，明确了其结构的一些具体的方式，以及在结构优化设计过程中可以采取的方法。
关键词：动臂塔式起重机，整体结构，优化设计
前言
在使用动臂塔式起重机的过程中，必须要更加明确它的结构，以及针对这些结构，我们要发现它的具体的问题以及可以优化的地方，并且采取更好的设计措施，进一步优化它的整个系统，提高其使用的效果。
1塔式起重机概述
塔机工作时由于受到起升、回转、变幅各机构过程中造成的频繁启动、制动和耦合运动的影响，会使得结构不断受到强烈的冲击与震动，形成持续时期较长的衰减震动。部分情况下，如果震动严重，除了会降低塔机的工作效率，阻碍司机的正常操作外，还会对于主要结构件带来疲劳破坏。当前，随着高强度钢材的广泛应用，结构的强度和稳定性已经得到了保证，然而结构的静、动刚度问题则愈加明显，对其动态性能进行优化设计已经成为当前亟待解决的问题。
塔式起重机金属结构部分由：塔身，塔头或塔帽，起重臂架，平衡臂架，回转支撑架等主要部件组成。对于特殊的塔式起重机，由于构造上的差异个别部件也会有所增减。金属结构是塔式起重机的骨架，它承受着起重机自重以及作业时的各种外载荷，是塔式起重机的主要组成部分，其重量通常占整机重量的一半以上。
2动臂式起重机总体方案优化设计
2.1变幅系统铰点位置的设计
对于动臂起重机，由臂架下铰点和人字架上铰点所组成的变幅机构铰点是整机设计所需考虑的一个重要问题，也是起重机吊臂设计的基础。通常铰点布置是通过作图和计算相结合的原则确定，其过程十分繁琐，还往往得不到最合理的布局，采用优化设计变幅机构的铰点位置时，可以确定的目标原则为:①变幅力最小②回转支承受力最小③臂架受力最小④在满足工作半径情况下，臂架长度最短。显然，这是一个多目标优化问题，必须采用多目标优化方法求解才能得到真正的最优解。这就需要设计者不仅要懂得编程方法，而且要掌握多目标优化方法，使其通用性得到限制。所以有必要推导出一种简单、实用的方法来确定变幅机构的铰点位置。
2.2起重性能曲线的绘制
起重性能直接反应了起重机工作半径与起重载荷的相互关系，是评价起重机性能的重要参数。关于起重性能的确定，以往的设计都是根据预先给定的起重性能曲线，来进行起重机结构的设计，使其符合性能曲线的要求。这种设计思路需要进行许多个工况的结构校核计算，不仅过程繁琐，工作量极大，而且由于性能曲线多数是设计前，根据产品调研人为确定的，如果某一工况的起重载荷确定的有误差，为了满足该工况的要求，从而使结构设计得过于保守，性能没有完全发挥，导致材料浪费。随着技术的进步，现有的产品设计都是先确定一个总体技术参数，即围绕着这个总体参数来进行起重机结构的设计，最后以符合此结构为前提，从而确定其它工作幅度下对应的起重量，并绘制起重性能曲线。这种设计思路可以最大限度地利用材料，使结构设计得更加合理，趋于优化设计。
2.3设计方法科学化
例如析架式臂架弦杆节间距的确定。析架式臂架主要由弦杆和腹杆组成，臂架所受轴向压力和弯矩主要由弦杆承担，而腹杆主要承受剪力。析架节点之间的距离叫节间距，节间距的大小不仅影响到析架的重量，而且直接关系到臂架的单肢稳定性，因此是析架式臂架的一个重要参数。但是节间距的确定方法一直都是依靠所谓的经验法和试凑法，由正置三角形臂架截面换算长细比进行理论推导，取其一阶导数，从数学方面得出最佳弦杆节间距的布置。如何采用一种科学、合理、通用的计算方法来进行弦杆节间距的确定，显然是析架式臂架设计中的关键也是难点问题。
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3优化过程中需要注意的事项
3.1设计变量的选择
在选择设计变量的时候，首先，一定要尽量多选择一些参数，得出比较多的设计变量，假如选择的分析软件可以对其进行计算的时候，就可以先开展一定的试算，掌握大体的目标函数、设计变量的变化以及各种约束条件的情况。其次，分析设计变量的灵敏度，逐渐减少设计变量的数目，直到可以发现一些对性能约束以及目标函数变化最为明显的设计变量。当设计变量的数目比较少的时候，经常会扩大设计变量的约束范围，这时也就需要对设计变量展开大范围的改变，有的时候就会对整机的相关性能产生一定的影响，一定要适当的增加一些设计变量，以此来缩小约束范围。对于FL25/30动臂式塔式起重机模型的优化设计而言，等边角钢的相关参数对于重量变化情况的灵敏度感应非常小，因此在对设计变量进行选择的时候，不用考虑其参数的情况。
3.2性能约束的设置
在设置性能约束的时候，随着性能约束的不断增加，相应的优化模型也在逐渐变得更加复杂，对于计算而言也就增加了相应的难度，有的时候甚至会发生目标函数没有办法进行收敛的现象。假如在实际工作的过程中，比较重视某一个性能的变化状况，可以将次性能指标当成是需要优化的目标函数。假如所运用的计算机软件没有办法将此项性能指标当成是目标函数，也可以将其他相关的指标当成是需要优化的目标函数，并且将此项指标当成是唯一需要优化的性能指标展开相应的操作。
3.3边界约束的设置
设计变量以及性能约束的边界条件将会影响到结构的优化结果。假如对于边界条件设置的不合理与不科学，相应的性能约束以及目标函数最终很可能只是达到局部的最优化。所以，在进行边界约束设置的时候，一定要充分考虑相关的条件，展开合理的设置，达到结构的全面优化目标。在对FL25/30塔机模型展开优化计算的时候，一定要先对初始边界值进行相关的界定，之后进行逐渐的修改，多次展开试算操作，一直到可以计算出比较完美的边界条件为止。
3.4设计变量、目标函数与约束条件的确定
在优化模型的过程中，对设计变量、目标函数与约束条件确定的时候，一定要不断的对范围与数值进行相应的改变，通过反复多次的试算操作，进而总结相关的实践经验，进一步找出比较完美的优化参数，将其运用在起重机实际生产的过程中，使得其在工程建设过程中发挥出更加突出的作用，保证工程施工的进度，提高工程的施工质量，为了操作人员的生命安全提供可靠的保障。
在动臂起重机的设计过程中，存的些关键性的问题，例如变幅系统铰点位置的设计、起重性能曲线的绘制、以及设计方法等等。虽然在以前的期刊中有专门针对某一具体问题的论述，但是其研究方法繁琐，目的不是针对起重机的整体设计，结论也并不能很好地应用到实际的设计中，有一定的局限性。本文就动臂起重机设计过程中存在的几项关键技术，系统地进行了研究归纳，对该类起重机的设计提供参考。
4结束语
综上所述，针对动臂塔式起重机的整体结构，我们进行了进一步的分析，并提出了一些优化和设计的方案，对于今后的一些具体的设计，可以说能够带来一些有益的参考，也希望可以起到抛砖引玉的作用。
参考文献
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论文作者:邢晓林
论文发表刊物:《基层建设》2018年第10期
论文发表时间:2018/6/11
标签：起重机论文; 结构论文; 变量论文; 性能论文; 目标论文; 塔式起重机论文; 节间论文; 《基层建设》2018年第10期论文;