塔式起重機的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)

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

鄭冬華殷晨波來源:萬方數(shù)據(jù)
關(guān)鍵字:塔式起重機計算機輔助設(shè)計 VisualBasic 6.0
針對目前CAD技術(shù)在塔式起重機設(shè)計計算過程中的應(yīng)用現(xiàn)狀,開發(fā)了基于Visual Basic6.0的塔式起重機計算機輔助設(shè)計系統(tǒng),給出了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、主要功能、特點和實現(xiàn)方法。該系統(tǒng)能大大縮短設(shè)計周期 ,并自動生成設(shè)計說明書和施工圖紙等。

目前,計算機輔助技術(shù)已逐步應(yīng)用于建筑機械領(lǐng)域。完善的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)不僅可以把設(shè)計人員從繁重的工作中解放出來,而且縮短了開發(fā)周期,提高了設(shè)計計算的準(zhǔn)確性。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示,系統(tǒng)的具體設(shè)計進程如圖2所示?；A(chǔ)設(shè)計模塊可以通過圖形界面實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的輸入和修改并進一步完成材料的基礎(chǔ)計算,如組合截面的慣性矩等。在標(biāo)準(zhǔn)型材庫中,包含了各種型材的基本參數(shù),實現(xiàn)了材料手冊電子化,節(jié)省了設(shè)計人員查閱手冊的時間。由于在各種型號塔機的設(shè)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(fù)的,為了避免這種重復(fù)計算,系統(tǒng)能自動把計算式和初次計算的結(jié)果保存到知識庫中,在以后如果遇到相同的計算,系統(tǒng)就會自動調(diào)用保存在知識庫中的結(jié)果。

塔式起重機的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)solidworks simulation分析圖片1

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖

塔式起重機的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)solidworks simulation分析圖片2

圖2 設(shè)計進程圖

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊和機構(gòu)設(shè)計模塊用來完成塔機最主要的兩個部分—鋼結(jié)構(gòu)和四個機構(gòu)的設(shè)計計算。金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計主要包括塔機總體結(jié)構(gòu)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(gòu)的設(shè)計主要確定起升機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)、變幅機構(gòu)和運行機構(gòu)的主要性能參數(shù)、規(guī)格和安裝位置。塔機的設(shè)計過程必須符合塔機設(shè)計規(guī)范,因此計算中必備的資料、圖片、數(shù)表及專家的設(shè)計經(jīng)驗等被集成在數(shù)據(jù)庫中,以備調(diào)用查閱。

連接件計算模塊主要是完成零件的設(shè)計,包括銷軸設(shè)計、高強度螺栓設(shè)計、重要連接結(jié)構(gòu)設(shè)計等。這些零件都是標(biāo)準(zhǔn)件,它們的型號和參數(shù)被制成表格的形式保存在標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)據(jù)庫里,需要時可以隨時查詢。

強度穩(wěn)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(wěn)定性校核。強度校核采用的方法主要是許用應(yīng)力法。穩(wěn)定性分析包括塔身、起重臂、平衡臂、塔帽等各部分的穩(wěn)定性計算以及整機抗傾覆穩(wěn)定性計算。這部分計算依據(jù)塔機設(shè)計規(guī)范GB/T13752-1992進行。

在整個塔機的設(shè)計過程中,文檔生成模塊會自動同步地完成使用說明書、設(shè)計計算書及圖紙的生成。當(dāng)設(shè)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(shè)計系統(tǒng)的實現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)建

一個完整的計算機輔助設(shè)計系統(tǒng)一般需要包括分析計算程序、圖形處理系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)3個部分。本系統(tǒng)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(shù)引用AutoCAD應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)圖形處理系統(tǒng),實時生成設(shè)計圖紙,結(jié)合MicrosoftAccess實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立。

分析計算程序完成所有的設(shè)計和計算過程,包括基礎(chǔ)計算、連接件計算、金屬結(jié)構(gòu)和機構(gòu)的設(shè)計及校核。數(shù)據(jù)庫中包含了塔機設(shè)計過程中所需的各種數(shù)據(jù)圖表、常見型號塔機的基本參數(shù)以及重復(fù)計算率較大的一些計算過程的計算式和結(jié)果。圖形處理系統(tǒng)用來實現(xiàn)圖紙的實時生成。

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

2.2.1 知識庫

知識庫是用來保存計算的中間結(jié)果并可供以后的設(shè)計過程所調(diào)用的數(shù)據(jù)庫。由于在各種型號塔機的設(shè)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(fù)計算,系統(tǒng)能自動將初次計算結(jié)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(diào)用知識庫中的結(jié)果。

這個過程是系統(tǒng)的一個自我學(xué)習(xí)自我擴充的過程。當(dāng)系統(tǒng)第一次遇到某個函數(shù)時,系統(tǒng)會按照正常的處理方式計算出函數(shù)值,然后把這個函數(shù)和函數(shù)值按照一一對應(yīng)的方式保存到知識庫中。當(dāng)系統(tǒng)再次遇到這個函數(shù)時,就不需計算,而是直接調(diào)用這個結(jié)果。

2.2.2文檔生成技術(shù)

一般在塔機設(shè)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(shè)計系統(tǒng)設(shè)有一個統(tǒng)一的模板,設(shè)計完成時說明書也就自動生成了,只需導(dǎo)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(shù)調(diào)用Word對象來實現(xiàn),程序?qū)崿F(xiàn)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(shè)計計算書,}OC}}}
    AppActivate wbword .Application .Caption
    ......

2.2.3 參數(shù)化繪圖技術(shù)

參數(shù)化繪圖技術(shù)只能用于物體的基本幾何拓撲關(guān)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(shù)的參數(shù)通過設(shè)計計算得出。當(dāng)塔帽設(shè)計完成時,繪圖所需要的數(shù)據(jù)也同時計算出來了,并且賦給了繪圖程序中對應(yīng)的變量。如果用戶要求生成設(shè)計圖,只需進行相對松鋪系數(shù)運行了如下測定工作。

1)初始松鋪系數(shù) 根據(jù)規(guī)范推薦松鋪系數(shù)的范圍,取1.2暫作試驗段的松鋪系數(shù)。

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(zhǔn)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(shù)計算

松鋪系數(shù)的最終確定,要結(jié)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(shù)k“確定為k。經(jīng)測定計算,最終確定該路段的松鋪系數(shù)為1.20。

3 結(jié)束語

本文對國道105線山東德州北段養(yǎng)護大修工程LSPM的目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比、配合的驗證、試驗段的鋪筑、施工主要控制參數(shù)及松鋪系數(shù)的確定作了詳細的論述。由于國內(nèi)對I.SPM處在試驗研究階段,這些數(shù)據(jù)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(qū)而言,為大面積推廣LSPM柔性基層提供了可供借鑒的數(shù)據(jù)和方法。

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