臂架设计方法、组合臂架、计算机设备及存储介质与流程

1.本公开涉及工程设计领域，尤其涉及一种臂架设计方法、组合臂架、计算机设备及存储介质。


背景技术：

2.随着国内经济的快速发展和城市化建设的加速，国家基建规模也越来越大，履带起重机则因其优越性得到了迅猛发展。近年随着国内石油石化、风电、钢铁等大型工程项目增多，履带起重机也不断地向多工况方向发展，臂架种类越来越多，例如主臂、塔式副臂、固定副臂等。
3.通常来说，不同臂架种类因其受力大小、状态和特点不尽相同，截面设计也相应地有所不同，从而导致臂架的种类多数量大，同时又因臂架单位运输密度低，用户运营成本比较高。


技术实现要素：

4.发明人经研究发现，相关技术中的主臂、塔式副臂和固定副臂分别采用的标准臂节在截面尺寸、长度上均存在差异，而且每种臂架根据其采用的等截面或非等截面的臂架结构形式还存在着标准臂节的种类和数量的差异。相应地，不同种类臂架所采用的标准臂节相互之间不能借用，而且标准臂节种类数量庞大。在运输时往往需要很多车辆来运送不同臂架，成本很高。
5.有鉴于此，本公开实施例提供一种臂架设计方法、组合臂架、计算机设备及存储介质，能够兼顾臂架设计要求和运输成本。
6.在本公开的一个方面，提供一种臂架设计方法，包括：
7.建立臂架系统分别在变幅平面和回转平面的力学模型；
8.根据所述臂架系统在多个工况下的设计性能要求对所述力学模型进行有限元仿真分析；
9.根据所述仿真分析结果在通用标准臂节库中进行匹配，以确定能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构。
10.在一些实施例中，所述确定能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构包括：
11.确定多种臂节组合方案，每种臂节组合方案包含不同数量的至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的组合；
12.从所述多种臂节组合方案中选择各种预设截面尺寸的通用标准臂节数量重合最多的方案作为优选臂节组合方案。
13.在一些实施例中，所述确定能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构为：
14.确定能够包含三种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构。
15.在一些实施例中，所述臂架结构为主臂、塔式副臂和固定副臂中的至少一种。
16.在一些实施例中，所述通用标准臂节库包括具有不同预设截面尺寸的多个通用标准臂节数据。
17.在一些实施例中，所述通用标准臂节数据还包括通用标准臂节的预设长度、预设主弦杆规格和预设材质。
18.在一些实施例中，在确定能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构之后，还包括：
19.确定用于连接不同预设截面尺寸的通用标准臂节的过渡节。
20.在本公开的一个方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的臂架设计方法。
21.在本公开的一个方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现前述的臂架设计方法。
22.在本公开的一个方面，提供一种组合臂架，通过前述的臂架设计方法设计获得，包括：至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节，同种通用标准臂节依次连接，不同种通用标准臂节按照截面尺寸从大到小顺序排列，并通过过渡节进行连接。
23.因此，根据本公开实施例，通过建立臂架在变幅平面和回转平面的力学模型的有限元仿真分析，利用仿真分析结果在通用标准臂节库进行通用标准臂节的匹配，以获得能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构，从而在不区分臂架种类的情况下实现标准臂节的通用化，减少标准臂节种类数量，并且包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构可以在臂节运输时实现不同预设截面尺寸的通用标准臂节的套装运输，减少运输车辆，降低运输成本。
附图说明
24.构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。
25.参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：
26.图1是根据本公开臂架设计方法的一些实施例的流程示意图；
27.图2是根据本公开臂架设计方法的另一些实施例的流程示意图；
28.图3是根据本公开组合臂架的一些实施例在前视角和俯视角下的结构示意图；
29.图4是根据本公开组合臂架的一些实施例在进行两节不同截面尺寸套装的运输示意图；
30.图5是根据本公开组合臂架的一些实施例在进行三节不同截面尺寸套装的运输示意图。
31.应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。
具体实施方式
32.现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述
仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
33.本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
34.在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。
35.本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。
36.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
37.图1是根据本公开臂架设计方法的一些实施例的流程示意图。参考图1，在一些实施例中，提供了一种臂架设计方法。该臂架设计方法包括步骤s100、步骤s200和步骤s300。在步骤s100中，建立臂架系统分别在变幅平面和回转平面的力学模型。
38.在步骤s200中，根据所述臂架系统在多个工况下的设计性能要求对所述力学模型进行有限元仿真分析。
39.在步骤s300中，根据所述仿真分析结果在通用标准臂节库中进行匹配，以确定能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构。
40.本实施例通过建立臂架在变幅平面和回转平面的力学模型的有限元仿真分析，利用仿真分析结果在通用标准臂节库进行通用标准臂节的匹配，以获得能够包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构，从而在不区分臂架种类的情况下实现标准臂节的通用化，减少标准臂节种类数量，并且包含至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构可以在臂节运输时实现不同预设截面尺寸的通用标准臂节的套装运输，减少运输车辆，降低运输成本。
41.图2是根据本公开臂架设计方法的另一些实施例的流程示意图。与图1所示实施例相比，参考图2，在一些实施例中，步骤s300可具体包括步骤s310和步骤s320。在步骤s310中，根据所述仿真分析结果在通用标准臂节库中进行匹配，确定多种臂节组合方案，每种臂节组合方案包含不同数量的至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的组合。在步骤s320中，从所述多种臂节组合方案中选择各种预设截面尺寸的通用标准臂节数量重合最多的方案作为优选臂节组合方案。
42.相比于常规的臂架设计方法，本实施例通过设立的标准臂节库与仿真分析结果进行匹配来确定多种臂节组合方案，并且在进一步确定优选臂节组合方案时以各种预设截面尺寸的通用标准臂节数量重合最多的方案作为主要考量因素，这样获得的优选臂节组合方案在满足臂架的力学性能等要求之外，更充分地满足了运输上的需求，有效地减少了运输车辆，降低了运输成本。
43.为了进一步减少运输车辆，降低运输成本，可以在步骤s320中选择包含更多种预设截面尺寸的通用标准臂节。在一些实施例中，在步骤s320中确定能够包含三种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节的臂架结构，以便兼顾减少通用标准臂节的种类数量和减少运输车辆降低运输成本的优点。
44.在上述各个实施例中，臂架结构为主臂、塔式副臂和固定副臂中的至少一种。相比于相关技术中主臂、塔式副臂和固定副臂分别采用不同截面尺寸和长度的标准臂节，本实施例实现了在主臂、塔式副臂和固定副臂之间标准臂节的通用化，有效地降低了制造和加工成本，并降低了运输成本。
45.前述文中提到的截面尺寸主要指截面面积，也可包括了不同截面形状下的截面的长宽等尺寸。为了实现不同截面尺寸的通用标准臂节之间的套装，套装在内的通用标准臂节的截面需要完全落入套装在外的通用标准臂节的截面内，以免在套装时因干涉而无法完成套装。因此并不限于要求不同种类的标准臂节的形状完全相同，只要能够完成套装关系即可。
46.通用标准臂节库可根据历史数据以及各种工况下的臂架受力情况等建立，其包括了具有不同预设截面尺寸的多个通用标准臂节数据。除了预设截面尺寸，通用标准臂节数据还可以包括通用标准臂节的预设长度、预设主弦杆规格和预设材质，以便获得更优的设计适应性。
47.在上述实施例中，在步骤s300之后，设计方法还可包括：确定用于连接不同预设截面尺寸的通用标准臂节的过渡节。通过过渡节来实现不同预设截面尺寸的通用标准臂节的可靠连接，确保臂架使用时满足性能要求。
48.图3是根据本公开组合臂架的一些实施例在前视角和俯视角下的结构示意图。图4是根据本公开组合臂架的一些实施例在进行两节不同截面尺寸套装的运输示意图。图5是根据本公开组合臂架的一些实施例在进行三节不同截面尺寸套装的运输示意图。
49.参考本公开前述臂架设计方法的各个实施例，本公开实施例还提供了一种组合臂架，通过前述臂架设计方法实施例设计获得。该组合臂架包括：至少两种不同的预设截面尺寸的通用标准臂节，同种通用标准臂节依次连接，不同种通用标准臂节按照截面尺寸从大到小顺序排列，并通过过渡节进行连接。
50.参考图3，组合臂架可以包括三种不同预设截面尺寸的通用标准臂节21、22和23。这三种通用标准臂节21、22和23的截面面积依次减小，以便实现截面面积较大的通用标准臂节21对截面面积较小的通用标准臂节22的套装，以及截面面积较大的通用标准臂节22对截面面积较小的通用标准臂节23的套装。
51.为了通过通用标准臂节21、22和23组合成臂架，通过过渡节41连接通用标准臂节21和22，通过过渡节42连接通用标准臂节22和23。另外，为了使组合臂架能够连接其他机构，例如工程设备的转台或底盘，以及安装滑轮等机构，组合臂架还可以包括底节臂10和顶
节臂30。
52.需要说明的是，图3只是示意性地示出了单节的通用标准臂节21、22和23，在一些实施例中，每种通用标准臂节可以有多个。
53.前面提到本公开组合臂架能够实现更少的运输车辆，图4示出了通用标准臂节22和23套装运输的场景，而图5则示出了通用标准臂节21、22和23依次套装运输的场景。通过实现更多组的三种不同预设截面尺寸的通用标准臂节的套装运输，可以有效地减少运输车辆，减少运输成本。
54.参考本公开前述臂架设计方法的各个实施例，本公开实施例提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现前述的臂架设计方法。
55.这里所描述的处理器可以包括通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其它可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文所描述功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但在替换方案中，该处理器可以是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如dsp与微处理器的组合、多个微处理器、与dsp核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。
56.结合本文中公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接在硬件中、在由处理器执行的软件模块中、或在这两者的组合中体现。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动盘、cd-rom、或本领域中所知的任何其他形式的存储介质中。
57.参考本公开前述臂架设计方法的各个实施例，本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现前述的臂架设计方法。
58.在一个或多个示例性实施例中，所描述的功能可在硬件、软件、固件或其任何组合中实现。如果在软件中实现为计算机程序产品，则各功能可以作为一条或更多条指令或代码存储在计算机可读介质上或藉其进行传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质两者，其包括促成计算机程序从一地向另一地转移的任何介质。存储介质可以是能被计算机访问的任何可用介质。作为示例而非限定，这样的计算机可读介质可包括ram、rom、eeprom、cd-rom或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁存储设备、或能被用来携带或存储指令或数据结构形式的合意程序代码且能被计算机访问的任何其它介质。任何连接也被正当地称为计算机可读介质。例如，如果软件是使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字订户线(dsl)、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术从web网站、服务器、或其它远程源传送而来，则该同轴电缆、光纤电缆、双绞线、dsl、或诸如红外、无线电、以及微波之类的无线技术就被包括在介质的定义之中。如本文中所使用的盘(disk)和碟(disc)包括压缩碟(cd)、激光碟、光碟、数字多用碟(dvd)、软盘和蓝光碟，其中盘(disk)往往以磁的方式再现数据，而碟(disc)用激光以光学方式再现数据。上述的组合也应被包括在计算机可读介质的范围内。
59.至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里
公开的技术方案。
60.虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。