50吨集装箱门式起重机 门架结构设计及有限元分析

研究背景及现状
         起重机目前在国内主要应用于大型工厂及生产车间中的装配运输岗位，比如冶金 行业，建筑行业等。对于大重量的生产产品进行搬运或吊装，传统的人力搬运及叉车 搬运已经远不能满足实际生产需要，这时就需要使用大型起重机械。对于水电站来 说，使用门式起重机来完成吊装搬运是一个简单有效的方式，门式起重机大多固定在 工地空余处，他的移动作业范围基本可以覆盖整个生产操作面积，可以满足在工地上的生产要求，且只需要一人操作即可。正是因为门式起重机让生产变得更加简单便 捷，已经成为工业生产中不可或缺的一部分，深受用户喜爱。目前大部分室外生产作业都离不开桥式起重机，他在实际生产中有着很大的作用。门式起重机的主要组成部分 有三部分，分别为金属结构，电气，机械传动。金属结构是起重机的身体骨架，是承载整个起重机重量的重要主体。机械传动包括了起升，行走等机构，是起重机主要的工作运行手段。电气则是起重机的运行动力，起重机各部分都是独立的驱动方式，而又通过电气系统将各部分整合在一起，便于用户操作。
        在中华人民共和国成立初期，中国的工业发展举步维艰，因为它受到帝国主义和封建官僚主义的影响，以及封闭政策的影响。外国工业革命产生的工业生产方式在中国并没有得到采用。相反的是，人力却依然时兴。这直接影响随后使用的机械产品设计方法。在经过多年的自然和人为灾害之后，产品基本处于进口的状态，全国范围内的工业也逐渐被废弃。同样，由于历史原因，欧美对新中国并没有展现出乐善好施的态度，拒绝帮助中国工业建设。虽然国外先进技术不能学习，但幸好在重工业这部分还有苏维埃联盟的帮助，但与欧美相比，引进起重机设计思路也很落后。随着改革开放，综合国力等因素的加强，中国工业生产技术的发展受到影响。中国对起重机使用的需求也在不断增加，一批优秀的设计和生产制造商如雨后春笋般纷纷涌现，柳州重工，太原重工，等3000多家起重机生产企业，中国也成为世界最大的起重机市场，在国际市场上声名鹊起，一扫往日之颓势。但不可忽视的是，目前中国起重机行业在整体行业发展的影响上有很多制约因素。一个是国内政策，虽然国家支持产业发展，但同时对环保等方面的保护政策也限制了起重机的设计和生产，严格要求生产技术使起重机的成本相对较高，特别是一些大型起重机，成本高。另一方面，其他老工业生产者在国际市场上的竞争压力也很大。在中国计划经济体制下，对起重机设计规范的要求，使整个设计几十年的起重机图纸没有太大变化，具有鲜明特色的产品几乎难以设计，使国外厂商在起重机市场上逐渐瓜分市场。

1、起重机设计的发展方向
         起重机的主要发展方向是轻便，模块化，自动化，系统化，实用化。轻便，简而言之，是在起重机制造材料的前提下确保安全稳定轻量级的变化，如使用更加刚性更轻质的制造材料来代替现有的生产材料，结构设计通过创新的起重机优化结构，去除多余的质量等等。起重机灯可以大大降低工厂的施工成本，节省用户资金。
        起重机的模块化，模块化设计将会变得越来越普遍，与传统机床设计相比，当用户需要改变时，模块化起重机可以被其他模块所取代，达到不同条件下的操作要求。起重机的模块化使起重机能够执行各种生产任务并易于维护，大大降低了用户的运行成本和维护成本。
        自动化通过先进的计算机技术，起重机正在开发到自动化。通过用户编程，传感器检测，使起重机实现自动运行，可以降低手动操作的成本，提高起重机的运行精度。同时，自动化起重机设备也可用于一些特殊的工作环境，如核电生产行业，因为核物质生产的放射性物质对人体有害，而有些设备和材料需要提升起重机，在这种特殊条件下，自动起重机可以远程控制其运行，从而降低操作人员的风险。在需要重复操作的工作场所，如果执行自动化，则自动化操作更加准确，与手动操作相比，无用时间降低，效率将大大提高。
        系统地，起重机通过自动化，然后加入到整个生产系统中，同样可以大大提高生产效率。特别是，一些装配车间，工件的位置相对固定，起重机系统可以根据实际生产需要进行材料装配工作，通过计算机对整体运行过程进行优化，生产一个产品可以与过去的比较大大缩短，然后带来生产效率，降低成本，符合用户利益最大化的原则。
实际上，过去门式起重机的驾驶室只是一个带操作员界面的座椅，操作员长时间工作会产生疲劳，从而降低工作效率，更有可能导致安全事故。随着制造水平的提高和人体工程学设计水平的提高，运营商的设计考虑使用更多的经验，座椅套更合理，调整运营结构之间的设计操作者观察较大，这些都是为了便于操作人员在起重机的运行中，提高生产效率，而且还能提高安全系数。同时，新的电气保护电路设计制造并应用于起重机，大大提高了生产过程中的安全系数。联锁电路和零互锁保护等保护措施，使即使操作人员操作出现故障，也避免事故发生，大大增加了容错和安全等级。
2、  起重机国外的发展现状
        外国作为重工业的发源地，一直是工业制造技术水平较高的国家，在起重机领域也有着非常成熟的技术。同时，在一些地区，如轮式起重机，也代表了目前的最高水平。与中国起重机行业现状相比，国外起重机质量好，技术先进，可靠性高等优点。目前，在起重机领域比较领先的是X，得益于部分大型公司的重组，也因此而崛起，在行业中做了领头羊。与此同时日本在战后的工业发展中更加引起关注，通过其强大的电子生产优势，在全路面起重机的类型中也发展迅速，在亚洲等国十分被青睐，但与欧美等老牌工业强国的生产的产品相比，还是有所缺陷。但这并不妨碍气在国际市场仍然保有话语权，其中40％的起重机出口到其他国家。