塔式起重机的计算机辅助设计系统

2013-05-22 by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM 来源:仿真在线

郑冬华殷晨波来源:万方数据
关键字:塔式起重机计算机辅助设计 VisualBasic 6.0
针对目前CAD技术在塔式起重机设计计算过程中的应用现状,开发了基于Visual Basic6.0的塔式起重机计算机辅助设计系统,给出了系统的总体结构、主要功能、特点和实现方法。该系统能大大缩短设计周期 ,并自动生成设计说明书和施工图纸等。

目前,计算机辅助技术已逐步应用于建筑机械领域。完善的计算机辅助设计系统不仅可以把设计人员从繁重的工作中解放出来,而且缩短了开发周期,提高了设计计算的准确性。

1 系统的总体结构

系统的总体结构如图1所示,系统的具体设计进程如图2所示。基础设计模块可以通过图形界面实现基础数据的输入和修改并进一步完成材料的基础计算,如组合截面的惯性矩等。在标准型材库中,包含了各种型材的基本参数,实现了材料手册电子化,节省了设计人员查阅手册的时间。由于在各种型号塔机的设计过程中会遇到相同的型材及组合,因此有很多计算过程其实是重复的,为了避免这种重复计算,系统能自动把计算式和初次计算的结果保存到知识库中,在以后如果遇到相同的计算,系统就会自动调用保存在知识库中的结果。

塔式起重机的计算机辅助设计系统solidworks simulation分析图片1

图1 系统结构总图

塔式起重机的计算机辅助设计系统solidworks simulation分析图片2

图2 设计进程图

金属结构设计模块和机构设计模块用来完成塔机最主要的两个部分—钢结构和四个机构的设计计算。金属结构的设计主要包括塔机总体结构形式的选择,如塔帽的形式,腹杆的布置形式,臂架吊点形式等。机构的设计主要确定起升机构、回转机构、变幅机构和运行机构的主要性能参数、规格和安装位置。塔机的设计过程必须符合塔机设计规范,因此计算中必备的资料、图片、数表及专家的设计经验等被集成在数据库中,以备调用查阅。

连接件计算模块主要是完成零件的设计,包括销轴设计、高强度螺栓设计、重要连接结构设计等。这些零件都是标准件,它们的型号和参数被制成表格的形式保存在标准件数据库里,需要时可以随时查询。

强度稳定性校核模块主要是对塔机在各种工况下进行强度校核和稳定性校核。强度校核采用的方法主要是许用应力法。稳定性分析包括塔身、起重臂、平衡臂、塔帽等各部分的稳定性计算以及整机抗倾覆稳定性计算。这部分计算依据塔机设计规范GB/T13752-1992进行。

在整个塔机的设计过程中,文档生成模块会自动同步地完成使用说明书、设计计算书及图纸的生成。当设计过程有改动时,文档及图纸也会进行实时修改。

2 计算机辅助设计系统的实现

2.1 系统构建

一个完整的计算机辅助设计系统一般需要包括分析计算程序、图形处理系统以及数据库系统3个部分。本系统的分析计算程序是以VisualBasic6 . 0作为编程语言进行编写的,利用ActiveX技术引用AutoCAD应用程序实现图形处理系统,实时生成设计图纸,结合MicrosoftAccess实现数据库系统的建立。

分析计算程序完成所有的设计和计算过程,包括基础计算、连接件计算、金属结构和机构的设计及校核。数据库中包含了塔机设计过程中所需的各种数据图表、常见型号塔机的基本参数以及重复计算率较大的一些计算过程的计算式和结果。图形处理系统用来实现图纸的实时生成。

2.2 关键技术

2.2.1 知识库

知识库是用来保存计算的中间结果并可供以后的设计过程所调用的数据库。由于在各种型号塔机的设计过程中会遇到很多相同的计算过程,比如相同型材组合的截面惯性矩计算等,为了避免重复计算,系统能自动将初次计算结果保存在知识库中,在以后的计算中如果遇到相同的计算就可以直接调用知识库中的结果。

这个过程是系统的一个自我学习自我扩充的过程。当系统第一次遇到某个函数时,系统会按照正常的处理方式计算出函数值,然后把这个函数和函数值按照一一对应的方式保存到知识库中。当系统再次遇到这个函数时,就不需计算,而是直接调用这个结果。

2.2.2文档生成技术

一般在塔机设计过程完成以后,就要开始编写计算说明书。人工编写繁琐而费时,计算机辅助设计系统设有一个统一的模板,设计完成时说明书也就自动生成了,只需导出打印即可,方便快捷。说明书是以Word文档格式生成的,通过OLE技术调用Word对象来实现,程序实现方法如下:
    Set wbword=CreateObject(“word.application”)
    wbword .Application .Visible=True
    wbword .Documents .open FzleName:=(App.Path&“\塔式起重机设计计算书,}OC}}}
    AppActivate wbword .Application .Caption
    ......

2.2.3 参数化绘图技术

参数化绘图技术只能用于物体的基本几何拓扑关系固定,只改变尺寸大小的图形的绘制。塔机图正符合这个条件。下面以塔帽为例进行说明。塔帽有3种形式:正塔帽、前倾塔帽和后倾塔帽;主肢杆有3种材料可供选择,钢管、角钢和槽钢;斜腹杆和横腹杆有2种材料,钢管和角钢。在程序中分别编写3种形式塔帽使用不同材料时的绘图子程序,各绘图命令和函数的参数通过设计计算得出。当塔帽设计完成时,绘图所需要的数据也同时计算出来了,并且赋给了绘图程序中对应的变量。如果用户要求生成设计图,只需进行相对松铺系数运行了如下测定工作。

1)初始松铺系数根据规范推荐松铺系数的范围,取1.2暂作试验段的松铺系数。

2)松铺厚度的确定摊铺时,每隔约20m作为一个断面段,每个断面取三个点(这三个点的位置要固定),用钢尺测出该点的松铺厚度h。

3)压实厚度的确定摊铺后,在测点位置用水准仪测出其高程为h1;压实成型后,再在相同位置测出高程h2。则该点处的压实厚度H=h1一h2。

4)松铺系数计算

松铺系数的最终确定,要结合试验段压实度考虑。把大于压实度要求,同时又不超压段落的松铺系数k“确定为k。经测定计算,最终确定该路段的松铺系数为1.20。

3 结束语

本文对国道105线山东德州北段养护大修工程LSPM的目标配合比、生产配合比、配合的验证、试验段的铺筑、施工主要控制参数及松铺系数的确定作了详细的论述。由于国内对I.SPM处在试验研究阶段,这些数据及分析方法对今后的研究将起到积极的作用,特别是对鲁北地区而言,为大面积推广LSPM柔性基层提供了可供借鉴的数据和方法。

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