塔式起重機的計算機輔助設計系統

2013-05-22 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

鄭冬華殷晨波來源:萬方數據
關鍵字:塔式起重機計算機輔助設計 VisualBasic 6.0
針對目前CAD技術在塔式起重機設計計算過程中的應用現狀,開發了基于Visual Basic6.0的塔式起重機計算機輔助設計系統,給出了系統的總體結構、主要功能、特點和實現方法。該系統能大大縮短設計周期 ,并自動生成設計說明書和施工圖紙等。

目前,計算機輔助技術已逐步應用于建筑機械領域。完善的計算機輔助設計系統不僅可以把設計人員從繁重的工作中解放出來,而且縮短了開發周期,提高了設計計算的準確性。

1 系統的總體結構

系統的總體結構如圖1所示,系統的具體設計進程如圖2所示。基礎設計模塊可以通過圖形界面實現基礎數據的輸入和修改并進一步完成材料的基礎計算,如組合截面的慣性矩等。在標準型材庫中,包含了各種型材的基本參數,實現了材料手冊電子化,節省了設計人員查閱手冊的時間。由于在各種型號塔機的設計過程中會遇到相同的型材及組合,因此有很多計算過程其實是重復的,為了避免這種重復計算,系統能自動把計算式和初次計算的結果保存到知識庫中,在以后如果遇到相同的計算,系統就會自動調用保存在知識庫中的結果。

塔式起重機的計算機輔助設計系統solidworks simulation分析圖片1

圖1 系統結構總圖

塔式起重機的計算機輔助設計系統solidworks simulation分析圖片2

圖2 設計進程圖

金屬結構設計模塊和機構設計模塊用來完成塔機最主要的兩個部分—鋼結構和四個機構的設計計算。金屬結構的設計主要包括塔機總體結構形式的選擇,如塔帽的形式,腹桿的布置形式,臂架吊點形式等。機構的設計主要確定起升機構、回轉機構、變幅機構和運行機構的主要性能參數、規格和安裝位置。塔機的設計過程必須符合塔機設計規范,因此計算中必備的資料、圖片、數表及專家的設計經驗等被集成在數據庫中,以備調用查閱。

連接件計算模塊主要是完成零件的設計,包括銷軸設計、高強度螺栓設計、重要連接結構設計等。這些零件都是標準件,它們的型號和參數被制成表格的形式保存在標準件數據庫里,需要時可以隨時查詢。

強度穩定性校核模塊主要是對塔機在各種工況下進行強度校核和穩定性校核。強度校核采用的方法主要是許用應力法。穩定性分析包括塔身、起重臂、平衡臂、塔帽等各部分的穩定性計算以及整機抗傾覆穩定性計算。這部分計算依據塔機設計規范GB/T13752-1992進行。

在整個塔機的設計過程中,文檔生成模塊會自動同步地完成使用說明書、設計計算書及圖紙的生成。當設計過程有改動時,文檔及圖紙也會進行實時修改。

2 計算機輔助設計系統的實現

2.1 系統構建

一個完整的計算機輔助設計系統一般需要包括分析計算程序、圖形處理系統以及數據庫系統3個部分。本系統的分析計算程序是以VisualBasic6 . 0作為編程語言進行編寫的,利用ActiveX技術引用AutoCAD應用程序實現圖形處理系統,實時生成設計圖紙,結合MicrosoftAccess實現數據庫系統的建立。

分析計算程序完成所有的設計和計算過程,包括基礎計算、連接件計算、金屬結構和機構的設計及校核。數據庫中包含了塔機設計過程中所需的各種數據圖表、常見型號塔機的基本參數以及重復計算率較大的一些計算過程的計算式和結果。圖形處理系統用來實現圖紙的實時生成。

2.2 關鍵技術

2.2.1 知識庫

知識庫是用來保存計算的中間結果并可供以后的設計過程所調用的數據庫。由于在各種型號塔機的設計過程中會遇到很多相同的計算過程,比如相同型材組合的截面慣性矩計算等,為了避免重復計算,系統能自動將初次計算結果保存在知識庫中,在以后的計算中如果遇到相同的計算就可以直接調用知識庫中的結果。

這個過程是系統的一個自我學習自我擴充的過程。當系統第一次遇到某個函數時,系統會按照正常的處理方式計算出函數值,然后把這個函數和函數值按照一一對應的方式保存到知識庫中。當系統再次遇到這個函數時,就不需計算,而是直接調用這個結果。

2.2.2文檔生成技術

一般在塔機設計過程完成以后,就要開始編寫計算說明書。人工編寫繁瑣而費時,計算機輔助設計系統設有一個統一的模板,設計完成時說明書也就自動生成了,只需導出打印即可,方便快捷。說明書是以Word文檔格式生成的,通過OLE技術調用Word對象來實現,程序實現方法如下:
    Set wbword=CreateObject(“word.application”)
    wbword .Application .Visible=True
    wbword .Documents .open FzleName:=(App.Path&“\塔式起重機設計計算書,}OC}}}
    AppActivate wbword .Application .Caption
    ......

2.2.3 參數化繪圖技術

參數化繪圖技術只能用于物體的基本幾何拓撲關系固定,只改變尺寸大小的圖形的繪制。塔機圖正符合這個條件。下面以塔帽為例進行說明。塔帽有3種形式:正塔帽、前傾塔帽和后傾塔帽;主肢桿有3種材料可供選擇,鋼管、角鋼和槽鋼;斜腹桿和橫腹桿有2種材料,鋼管和角鋼。在程序中分別編寫3種形式塔帽使用不同材料時的繪圖子程序,各繪圖命令和函數的參數通過設計計算得出。當塔帽設計完成時,繪圖所需要的數據也同時計算出來了,并且賦給了繪圖程序中對應的變量。如果用戶要求生成設計圖,只需進行相對松鋪系數運行了如下測定工作。

1)初始松鋪系數根據規范推薦松鋪系數的范圍,取1.2暫作試驗段的松鋪系數。

2)松鋪厚度的確定攤鋪時,每隔約20m作為一個斷面段,每個斷面取三個點(這三個點的位置要固定),用鋼尺測出該點的松鋪厚度h。

3)壓實厚度的確定攤鋪后,在測點位置用水準儀測出其高程為h1;壓實成型后,再在相同位置測出高程h2。則該點處的壓實厚度H=h1一h2。

4)松鋪系數計算

松鋪系數的最終確定,要結合試驗段壓實度考慮。把大于壓實度要求,同時又不超壓段落的松鋪系數k“確定為k。經測定計算,最終確定該路段的松鋪系數為1.20。

3 結束語

本文對國道105線山東德州北段養護大修工程LSPM的目標配合比、生產配合比、配合的驗證、試驗段的鋪筑、施工主要控制參數及松鋪系數的確定作了詳細的論述。由于國內對I.SPM處在試驗研究階段,這些數據及分析方法對今后的研究將起到積極的作用,特別是對魯北地區而言,為大面積推廣LSPM柔性基層提供了可供借鑒的數據和方法。

開放分享：優質有限元技術文章,助你自學成才