履带吊吊装工作幅度|履带起重机在起重工程中的地位研究

2019年第12期起重技术：起重技术）履带起重机在起重工程中的位置研究秦升（山西工业设备安装集团有限公司太原030032） 摘要：起重设备的位置关系到起重作业的安全 稳定性的最重要因素之一一. 本文针对履带起重机单机单任务的情况，采用工作包络理论确定可行工位起重机的面积；采用网格划分的思想对可行站区域进行离散化。根据起重机吊装的三个阶段，对起重机可行站点进行碰撞分析，筛选出碰撞站点，最后建立加权优化目标，得到起重机的最佳站点这种方法的可行性。关键词： 起重工程中履带起重机碰撞分析 优化站址 分类号：TH213. 7 文件识别码：B 货号：1002-3607 (2019)@ > 12-0050 - 031 引言 随着越来越多吊装现场环境复杂，100吨甚至1000吨吊装设备逐渐普及，吊装设备造型千变万化。以及吊装过程操作难度较大，影响吊装过程的可靠性、安全性和效率。

吊装设备的位置是影响吊装过程安全的最重要因素之一，也是吊装方案中最重要的环节之一。吊装设备位置的具体描述是在复杂的现场环境中，根据设备本身的吊装重量和形状，结合周边环境、初始和目标，确定各吊装环节前吊装设备的最佳位置。职位。由于吊装设备重量大，行走缓慢，如果在施工过程中定位错误，不会移动到吊装前的最佳位置，之后的重新定位不仅会耗费大量时间，还会耽误施工进度。施工期间，还会影响地面工作的其他方面。因此，吊装技术人员在吊装前需要综合考虑起重量、吊装次数、工作半径等因素确定合理的工位，既可以提高工作效率，又可以避免碰撞、超载等风险。国内外学者对起重设备进行了大量研究。哈斯等人。提出起重机工作包络轨迹的思想，优化多任务起重机的区域可行站；侯赛因等人。 ，优化了最优站；凯文 Tantisevi 等人。开展高层建筑施工起重机优化工位优化研究。目前，国内外的研究主要针对起重机站区优化，对起重机最佳站点的研究较少。本文以起重设备中的履带起重机为例，对起重设备的最佳站点进行优化研究。 ，履带起重机的组成如图4所示。

2 履带式起重机站优化 目前，根据起重机的数量和不同的目标任务，对起重站的研究可分为以下几类：（1）单机单任务起重站优化； （2）单机多任务吊装站优化； (3)双机单任务提升站优化；(4)双机多任务提升站优化；1.主机架：2.驾驶室；3.车架；4.@ > 车身重量；5. « 皮带：&转盘：7.超起&固定配重：9.人字形：10.超起椭圆 图1履带起重机（5）群吊站优化（6）一组多任务的吊装位置优化本章主要介绍单机吊装站和吊装设备单任务的优化。流程如下：50起重技术总第329号（起重技术：（1）根据履带起重机的工作范围和起重能力确定工作范围，根据启动确定起重机的最佳站区和目标位置。(2)经过离散化分析，得到的结果是起重机可行st (3)建立起重站碰撞检测模型，对吊装过程进行碰撞检查，筛选出碰撞网格节点履带吊吊装工作幅度，即碰撞站。

(4)对于碰撞检查中剩余的可行站点，采用最小加权法优化目标，找到起重机的最佳站点。2.1 起重机工作包络分析根据以履带起重机的实际起重重量，即可确定起重机的工作范围（见图2)）履带吊吊装工作幅度|履带起重机在起重工程中的地位研究，以起重机站的旋转中心为圆心，该圆为工作范围以起重机的起始位置 Q 和目标位置的旋转中心为圆心，形成工作范围（见图 3），其中 r 为最小值吊车的工作半径，R为吊车的最大工作半径Rmax，两个工作包络线相交的区域就是吊车所在的区域在吊装过程中，不需要在可行站内行走只能靠自己的力量吊起来的区域工作范围。在这个区域内，履带起重机从起始位置到目标位置不会超载或倾覆，保证了起重机的安全。 2.2站区离散化分析采用坐标轴分析方法对履带起重机可行站区进行离散化分析。首先，以起重机的起始位置和目标位置为原点，建立局部坐标系xoy（见图4，图5)o在局部坐标系中，履带起重机的工作包络方程为： (x,-Z/2) 2 + y, 2 =/? 2(x,- L/2) 2 2 +y, 2 2 =r 2 2(5+ 厶/2 ) *=斋(x t t + + L/2) 2 2 +y, 2 2 =r 2 2 式中，X,.为起始位置坐标；x 2 x y?为目标位置坐标； L是起始位置到目标位置的距离，L L = = yl(x i i -x 2 2 ) ) 2 -(y l l -y 2 2)) 2 2。

图4可行站区(-)图5可行站区(二)从图4和图5可以看出，根据起重机的工作包络线得到的可行站区与局部坐标系 轴对称，故选取四分之一面积进行网格划分，以图4所示情况为例，求解边界高度和最长水平网格线的联立方程： l » = J r S 2L" = = jR'-(N»W -Z/2 z ” 交点A上方，4为用户自定义网格宽度；中心为沿y方向的网格数，M =int( d,/Zg) . 对于图5所示的情况，离散化计算如下： r+RWLW2RJz,,=J with - (Z/2 corpse_L(22.3) 碰撞检测分析采用bounding基于体积的广义碰撞检测方法，三维仿真系统模拟起重机吊装过程中的碰撞，分析p过程主要分为三个阶段： （1）在起始位置，起重机臂架和被吊设备在运行过程中可能与周围障碍物发生碰撞； （2）在摆动阶段，起重机本体和臂架在运行过程中可能与周围障碍物发生碰撞； (3)在目标位置，吊车在放置设备时可能会撞到周围的障碍物。

在每个阶段，模拟系统用于计算臂架、吊装设备、机身及周围障碍物的最小净距，进行碰撞检测，筛选出碰撞部位，为分析最佳提供依据现场履带起重机的安全性主要体现在以下两个方面： （1）载荷比，即实际起重量与额定起重量的比值。负载比越小，起重机吊装越安全； (2)动作组合的次数，动作组合的次数越少履带吊吊装工作幅度，对起重机的影响就越小。根据以上两方面，建立最佳吊车场地的加权和优化目标函数： min F F = min ( 》 ) 51 2019 第12期 起重技术 式中，F为最小加权和函数； F 是权重向量 ，分别是动作风险函数、动作变化风险函数和负载率函数。 F[ = a ” S » + ot/Si + ( x s S sf , = 式中, a ”, 6, a ”为起重机危险系数； S ”, S, , S, 为累计起重机过程轨迹; 0 ” , 0, , 0s 为起重机变形危险系数；call、call、he 为起重机累计移动次数；Q 为实际起重量；为最小额定起重量。

3 计算实例分析 利用三维仿真系统建立了一个简单的计算实例，验证了本文提出的方法的可行性和实用性。起重机选用CC8800型1600吨履带起重机，臂长108m，振幅14~38m，尾部转弯半径17m。吊车位置及坐标见表4和图6。 表1 启动机坐标坐标/m 注意起始位置（-18，0)目标位置（1&0)障碍物1中心(-35, 39)@> 直径 30m, 高度 30m) 障碍物 2 中心 (22. 45) 长度 30m, 宽度 20m, 高度 50m 障碍物 3 中心 (9)4@>5 , -21.9)6@> 直径 20m, 高度 70m 图 6 起重机与起重设备的关系 在 3D 仿真系统中吊车出租，网格选择为 4.@> 5x4.@> 5m , 网格数取 7x4, 根据工作包络理论和离散化分析计算 起重机可行展位点如图 7 所示。在吊装的三个阶段进行碰撞检测和分析在起始位置、转弯阶段和目标位置的过程中，实时计算臂架与起重设备之间的最小净距，碰撞就位e点被筛选掉。剩余的 16 个可行站被标记（见图 8）。为了计算方便，起重机的风险系数和变形风险系数均取为9)9@>5，函数权重系数W取为“3。计算和优化后的函数值见表2.

从表中可以看出，第8点处的函数最小值为1.379，为最佳位点。图 7 起重机的可行站图。 8 起重机可行站的标记 127 1.5072 9)9@> 926 2.5 1. 128 1.5183 9)9@> 973 2.5 9)9@> 905 1.4594 9)9@> 987 2.5 9)9@>712 1.4005 9)9@> 932 2.5 1. 128 1.5206 1.028 2.5 9)9@> 906 1.4787 1.081 2.5 9)9@ >713 1. 4318 1.096 2.5 9)9@> 542 1.3799 1.082 2.5 9)9@>712 1.43110 1. 112 2.5 9)9@> 906 1.50611 1. 040 2.5 9)9@> 803 1.44712​​ ​​1.238 2.5 9)9@>625 1.45413 1.257 2.5 9)9@>463 1.40714 1. 239 2.5 9)9@> 626 1.45515 1. 107 2.5 9)9@>805 1.@ >47116 1.445 < @2.5 9)9@> 627 1.5244 结论根据单机单任务吊装情况，结合起重机工作包络轨迹的思路哈斯提出，确定了起重机的可行站区。

利用网格划分的思想，对可行站区进行离散化分析；根据基于包围体的广义碰撞检测方法的思想，结合起重机吊装的三个阶段，对起重机可行站点进行碰撞分析，筛选除碰撞部位外，加权优化目标最终建立，以获得起重机的最佳场地。通过数值算例验证了该方法的可行性。由于在吊装方案中，起重机的定位是一个非常复杂的过程，本文仅对起重机的单机单任务情况进行初步分析研究。在未来的研究中吊车公司，可以结合群任务情况建立更合理的最优站。场地研究理论。参考文献：[11 linkL, HassCT(1999)6@>.Multiple Heavy Lifts Optimizati on [J], Journal of Construction Engineering and Management 122 (4) : 354-362.2)) 方李翔•浅谈起重工程安全管理[J]•安装,2006,11:15-19)4@> ⑶张玉元•移动式起重机无碰撞路径规划设计与实现[D].大连：大连理工大学，2019)9@>⑷胡尚礼多履带起重机协同作业研究[D]•天津：天津大学，2007.52