论文部分内容阅读
摘 要：近几年来，随着社会工业化、现代化发展进程的加快，各行业对机械施工要求越来越严格，尤其是大型、高效的工程机械，其性能研究更加深入。基于这些要求，人们对机械性能、设计优化研究越来越关注，针对当前设计工作中存在的不足有针对的进行处理势在必行，是机械生产领域的核心。本文就可靠性斗轮机结构优化进行了简单的探讨，旨在为同行工作提供参考。
关键词：可靠性；斗轮机；优化设计
在常规的机械设计工作中，我们所采用的设计标准主要是以约束条件为主的工作模式，是將安全系数作为研究工作重点，并且通过安全应力来分析的，这种设计方法有着简单、方便、实用性强的特点，但是在设计中却忽略了至关重要的因素，那就是参数的随机性和散离性，因此整个设计很难满足现代社会发展需求，而且整个设计安全性无法得到有效的保障。基于这种情况，在目前的设计工作中实现设计优化至关重要，是当今研究工作重点。
1 斗轮机的结构
斗轮机是目前建设工程中采用做多的设备之一，其具有效率高、连续作业的特点，在散料装卸领域应用更为广泛，主要应用在矿石、煤炭、矿砂、粮食以及耐火材料的装卸工作中。就斗轮机的应用原理分析，其主要是通过斗轮不断的进行散料装卸，是通过机械上面的带式输送机进行工作的。它在应用的过程中，是散装物料对方的主要设备，目前常见的斗轮机主要包含了专用机械、卸车机、带式输送机以及装船机等，这些设备在应用上一个小时的生产能力可以高达上万吨。
目前，我国建设事业中经常采用的斗轮机主要包含有斗轮机构、回转机构、带式输送机、尾车以及俯仰结构。其中，斗轮机构是整个斗轮机共走的基础环节，其工作性能的高低直接关系到斗轮机整体工作效益，一般来说包含了机械、斗轮以及驱动装置三个方面。而俯仰结构主要是运行机构的受力部件，是根据其和底座之间的联系来提升机构的运行效率，从而达到连续运转的目的。堆料机则通常都是输送机进行的，它和运输机构的构成大致相同，是通过堆料、取料两个方面共同构成的，其中堆料是通过带式输送机进行运行，然后将所需要运转的货物置放在其他地方，从而提高运输质量。在运输的过程中，物料是从取料运输机转移到卸料运输板上，然后经过臂架回转来实现连续不断运行的。
斗轮机在运行的工程中连续作业性很强，同时规律性也十分的突出，因此在运行的过程中自动化管理落实较为突出，能有效的实现自动化、科学化管理。目前斗轮机的控制方式主要可以分为手动、自动和半自动。受到我国社会经济发展的影响，我国绝大多数的斗轮机在控制上仍然采用人工为主。俯仰结构作为斗轮机机组的核心部件，它在作业的时候灵活程度高低直接关系到整个斗轮机的工作情况，而且同作业材料之间有着密切的关系，但是斗轮机在工作中工作性质合理与否都关系到结构的设计标准，也决定着未来设备的运行情况，因此在设计的过程中要对变量进行严格控制，将整个设计结果控制在预计范围内，且设计的标准应用越小越好，这对于钢结构而言优化设计效果也就越加的突出。
2 斗轮机可靠性优化设计
通常情况下，斗轮机在设计的过程中都采用了普通机械设计的优化设计方法，其所采用的约束条件大多都采用了传统的安全系数，这就给整个结构安全度提出了挑战，尤其是在应力分布和应用上，更是存在着简单易行、方便管理的优点，但是忽略了两个重要因素，即参数的随机性和离散性，因而很难设计出符合客观实际的最优方案，而且安全系数的选择带有很强大的经验性和近似性。不能定量地反映可靠程度所以有必要引入机械可靠性设计。
为保证结构安全正常工作，通常要求结构强度高于其工作应力。但在可靠性理论中，由于结构的强度值与应力值的离散性，使应力强度两个概率密度函数曲线在一定条件下可能相交，因而即使结构的强度高于其工作应力，仍然存在失效概率。因此，对于现行优化设计中的一些不足，使得我们急需建立基于可靠性的斗轮机结构优化设计数学模型，不考虑设计参数的随机性和离散性以及设计结果不能定量反映可靠度大小的不足之处，斗轮机的俯仰钢结构为优化设计对象，运用机械可靠性设计的基本理论，提出了一种简便适用的新概念，即可靠性许用应力，从而将可靠性设计巧妙地引入机械优化设计中。基于可靠性的斗轮机结构优化设计的目的就是要探索将机械化设计与机械可靠性设计相结合的可行性。综合两种先进的设计思想的优点，弥补单纯机械化设计不能定量地反映产品可靠程度的不足，使设计在满足定量，口r靠度的前提下达到最佳的优化效果。从而实现用理论设计代替经验设计.用精确计算代替近似计算，用可靠性优化设计代替传统安全寿命的可行性设计。斗轮机机构的优化设计是本着安全和效益并重的原则，为使斗轮机在作业中能灵活俯仰及水平旋转，对其结构作基于可靠性的优化设计。具有很大的经济效益和实用价值。
3 俯仰钢结构的优化设计
由于斗轮机俯仰钢结构既是斗轮机的关键受力部位，又是核心结构件。要保证斗轮机安全可靠的运行，则要求俯仰钢结构的最大工作应力不得超过可靠性许用应力。因此，要对对俯仰钢结构进行优化设计，在机械可靠性设计的基本理论当中应用公式进行变差系数的计算。其中应该注意在机械可靠性设计中。不能再把参数看做定值，而要视为离散的随机变量。这样可以使分析计算简便，且计算结果与按设计变量间函数关系进行计算的结果很接近。此外，用变差系数还可以部分地减轻对有关材料强度、作用负荷、结构尺寸等统计特征数据的要求。
结束语
本文针对斗轮机的关键受力部位俯仰钢结构进行基于可靠性的优化设计，可以使其在满足定量可靠度的前提下，使优化方案最优。这对改善应力分布，优化结构布局，减轻自身重量，节省材料消耗，降低工程造价都具有重大的实际应用价值。目前，对于斗轮机机构的优化设计依旧在不断的发展，优化设计计算方法众多，它能较好地解决本课题多变量、有约束的非线性规划问题。这里提出的可靠性许用应力的概念具有实用性，用其作町靠性优化设计方法简单、有效、具有较广泛的适应性，是一种更具工程实用价值的综合设计方法，可推广到其它类似结构设计当中去。
参考文献
[1]穆征，郑慧强.基于可靠性的斗轮机结构优化设计[J].机械设计与制造，2003.
[2l王帆.斗轮挖掘机计算机雇主设计计算的研究[J].硕士，2004.
[3]陈智.基于蚁群算法的斗轮机结构优化设计[J].煤矿机械，2004.
关键词：可靠性；斗轮机；优化设计
在常规的机械设计工作中，我们所采用的设计标准主要是以约束条件为主的工作模式，是將安全系数作为研究工作重点，并且通过安全应力来分析的，这种设计方法有着简单、方便、实用性强的特点，但是在设计中却忽略了至关重要的因素，那就是参数的随机性和散离性，因此整个设计很难满足现代社会发展需求，而且整个设计安全性无法得到有效的保障。基于这种情况，在目前的设计工作中实现设计优化至关重要，是当今研究工作重点。
1 斗轮机的结构
斗轮机是目前建设工程中采用做多的设备之一，其具有效率高、连续作业的特点，在散料装卸领域应用更为广泛，主要应用在矿石、煤炭、矿砂、粮食以及耐火材料的装卸工作中。就斗轮机的应用原理分析，其主要是通过斗轮不断的进行散料装卸，是通过机械上面的带式输送机进行工作的。它在应用的过程中，是散装物料对方的主要设备，目前常见的斗轮机主要包含了专用机械、卸车机、带式输送机以及装船机等，这些设备在应用上一个小时的生产能力可以高达上万吨。
目前，我国建设事业中经常采用的斗轮机主要包含有斗轮机构、回转机构、带式输送机、尾车以及俯仰结构。其中，斗轮机构是整个斗轮机共走的基础环节，其工作性能的高低直接关系到斗轮机整体工作效益，一般来说包含了机械、斗轮以及驱动装置三个方面。而俯仰结构主要是运行机构的受力部件，是根据其和底座之间的联系来提升机构的运行效率，从而达到连续运转的目的。堆料机则通常都是输送机进行的，它和运输机构的构成大致相同，是通过堆料、取料两个方面共同构成的，其中堆料是通过带式输送机进行运行，然后将所需要运转的货物置放在其他地方，从而提高运输质量。在运输的过程中，物料是从取料运输机转移到卸料运输板上，然后经过臂架回转来实现连续不断运行的。
斗轮机在运行的工程中连续作业性很强，同时规律性也十分的突出，因此在运行的过程中自动化管理落实较为突出，能有效的实现自动化、科学化管理。目前斗轮机的控制方式主要可以分为手动、自动和半自动。受到我国社会经济发展的影响，我国绝大多数的斗轮机在控制上仍然采用人工为主。俯仰结构作为斗轮机机组的核心部件，它在作业的时候灵活程度高低直接关系到整个斗轮机的工作情况，而且同作业材料之间有着密切的关系，但是斗轮机在工作中工作性质合理与否都关系到结构的设计标准，也决定着未来设备的运行情况，因此在设计的过程中要对变量进行严格控制，将整个设计结果控制在预计范围内，且设计的标准应用越小越好，这对于钢结构而言优化设计效果也就越加的突出。
2 斗轮机可靠性优化设计
通常情况下，斗轮机在设计的过程中都采用了普通机械设计的优化设计方法，其所采用的约束条件大多都采用了传统的安全系数，这就给整个结构安全度提出了挑战，尤其是在应力分布和应用上，更是存在着简单易行、方便管理的优点，但是忽略了两个重要因素，即参数的随机性和离散性，因而很难设计出符合客观实际的最优方案，而且安全系数的选择带有很强大的经验性和近似性。不能定量地反映可靠程度所以有必要引入机械可靠性设计。
为保证结构安全正常工作，通常要求结构强度高于其工作应力。但在可靠性理论中，由于结构的强度值与应力值的离散性，使应力强度两个概率密度函数曲线在一定条件下可能相交，因而即使结构的强度高于其工作应力，仍然存在失效概率。因此，对于现行优化设计中的一些不足，使得我们急需建立基于可靠性的斗轮机结构优化设计数学模型，不考虑设计参数的随机性和离散性以及设计结果不能定量反映可靠度大小的不足之处，斗轮机的俯仰钢结构为优化设计对象，运用机械可靠性设计的基本理论，提出了一种简便适用的新概念，即可靠性许用应力，从而将可靠性设计巧妙地引入机械优化设计中。基于可靠性的斗轮机结构优化设计的目的就是要探索将机械化设计与机械可靠性设计相结合的可行性。综合两种先进的设计思想的优点，弥补单纯机械化设计不能定量地反映产品可靠程度的不足，使设计在满足定量，口r靠度的前提下达到最佳的优化效果。从而实现用理论设计代替经验设计.用精确计算代替近似计算，用可靠性优化设计代替传统安全寿命的可行性设计。斗轮机机构的优化设计是本着安全和效益并重的原则，为使斗轮机在作业中能灵活俯仰及水平旋转，对其结构作基于可靠性的优化设计。具有很大的经济效益和实用价值。
3 俯仰钢结构的优化设计
由于斗轮机俯仰钢结构既是斗轮机的关键受力部位，又是核心结构件。要保证斗轮机安全可靠的运行，则要求俯仰钢结构的最大工作应力不得超过可靠性许用应力。因此，要对对俯仰钢结构进行优化设计，在机械可靠性设计的基本理论当中应用公式进行变差系数的计算。其中应该注意在机械可靠性设计中。不能再把参数看做定值，而要视为离散的随机变量。这样可以使分析计算简便，且计算结果与按设计变量间函数关系进行计算的结果很接近。此外，用变差系数还可以部分地减轻对有关材料强度、作用负荷、结构尺寸等统计特征数据的要求。
结束语
本文针对斗轮机的关键受力部位俯仰钢结构进行基于可靠性的优化设计，可以使其在满足定量可靠度的前提下，使优化方案最优。这对改善应力分布，优化结构布局，减轻自身重量，节省材料消耗，降低工程造价都具有重大的实际应用价值。目前，对于斗轮机机构的优化设计依旧在不断的发展，优化设计计算方法众多，它能较好地解决本课题多变量、有约束的非线性规划问题。这里提出的可靠性许用应力的概念具有实用性，用其作町靠性优化设计方法简单、有效、具有较广泛的适应性，是一种更具工程实用价值的综合设计方法，可推广到其它类似结构设计当中去。
参考文献
[1]穆征，郑慧强.基于可靠性的斗轮机结构优化设计[J].机械设计与制造，2003.
[2l王帆.斗轮挖掘机计算机雇主设计计算的研究[J].硕士，2004.
[3]陈智.基于蚁群算法的斗轮机结构优化设计[J].煤矿机械，2004.