木工机械范文

关键词：吊车计算简图吊点位置稳定性倾覆

起重机具

起重机是以间歇、重复方式工作，使挂在起重吊钩或其它取物装置上的重物在一定的空间范围内实现垂直升降和水平移动机电设备。在结构安装工程中，常用的起重机械主要有桅杆式起重机、自行式起重机和塔式起重机。

结构计算模型与计算简图

科学研究是对考察体通过科学抽象与合理简化、略去次要因素并抓住其本质特征而建立近似写照模型来进行的[1]，根据结构实际的受力变形特点，对结构进行合理的简化与科学的假设，得到抽象的分析计算模型，称为结构的计算简图或力学模型[2]。实际结构简化为计算简图方法简化原则包括可靠性和可行性原则，当然这两个原则在一定程度上是矛盾的，需要根据实际的厉害关系进行取舍[3]。计算简图的建立包括以下三个方面：

2．1对约束和连接的假设和简化

根据实际工程中端面是否能进行线位移和角位移，分别假定为固定端约束，固定铰约束，可动铰约束，根据构件之间限制的程度分为铰接点、刚结点和组合结点等。

2.2对构件自身的简化

工程中将构件按照几何尺度的特征简化为杆件、板、壳、块体等。

2.3荷载的简化

工程中将构件上承受的外力，包括自重、支座反力、工作荷载等按照荷载的不同分类标准分为恒载、活载、静荷载、动荷载、集中荷载、分布荷载等。

起重机械实例及安全解读

3.1柱子两点吊装时吊点位置

在土建工程的建造过程中，预制构件如预制板、梁、柱的吊装对于起重机械的正确操作提出了较高的要求。以两点吊为例，规定了吊耳的尺寸是在距离端面0.207长度的两个位置上，如下图所示：

不管是图（a）中还是图（b）中，排除其他的干扰因素，比如起风等，起重臂要安全运行，柱子应处于平衡状态，分析柱子的受力，并根据柱子的几何特征，在一个方向的尺度远大于其他两个方向的尺度，是工程中的杆件，做力学计算简图时可以用一根轴线来代替，假设吊点位置距离杆端为a，杆件上承受自重和绳子的拉力，由对称性得到受力图为

要在吊装时考虑到柱子的材料特征，同时满足柱子中截面上的最大弯矩达到最小，相应的变形最小，由分析知道一方面杆件截面的正弯矩随a的增大而增大，另一方面负弯矩则朝相反的方向变化，则最大弯矩达到最小时的极限情况是正弯矩值与负弯矩值达到相等，由力学计算【4】得到等式

解算出

也即：从力学角度推算出两点吊的吊点最佳的位置位于距离杆端0.207处。

起重机的稳定

塔式起重机[5]：如下左图，机身为塔形刚架，能沿轨道行走，配有全围转臂的一种起重机。在大型塔机的塔架下部可通行混凝土运输车辆。动臂装在高耸塔身上部的旋转起重机。作业空间大，主要用于房屋建筑施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装.规定：当自升式塔机在达到其自由高度继续向上顶升接高时，为了增强其稳定系数保持起重能力，必须通过锚固附着于建筑结构上。在建筑物上的附着点的选择要注意：两附着加固定点之间的距离适当;固定点应设置在丁字墙和外墙转角处;对框架结构，附着点宜布在靠近柱的根部;布置在靠近楼板处以利传力和安装。

所谓失稳[4]是指突然产生显著的弯曲变形而使结构丧失工件能力，并非因强度不够，而是由于压杆不能保持原有直线平衡状态所致。稳定的一个重要刻画指标是临界应力，由欧拉公式[4]:

其中为长度因数，取值与杆件两端的约束情况有关，当两端铰支时，长度因数取为1，一端固定一端自由时，取为2。一端固定一端铰支，取为0.7.为杆件的长度，为弹性模量，为截面对相应轴的惯性半径。

由力学分析，将刚架视为杆件简化为一根轴线，与基础接触良好，也即可视为固定端约束，可得塔机的计算简图如上右图,对于立杆,由于是细长杆,对于一个给定的塔机，均为常数，当加上附加锚固之后，相当于增加支座，减小了支座之间的跨度，另一面使得长度因数的值减小为0.7和1，从分母上越来越小，大大提升了截面的临界应力，也就是说增加附加锚固之后可以大大提升塔机的极限承载力。

类似的稳定性问题还出现在临时施工机械如脚手架的搭设中，脚手架作为一种维护措施，要保证在高层施工中每六层与墙体之间有拉杆锚固，实际是增设了支座并改变了长度因数的取值，保证了脚手架的直立稳定。其他稳定问题还包括桅杆起重机如下图，需要设计截面的两个惯性半径，以保证扒杆在纸面内和垂直于纸面的稳定。

塔式起重机的倾覆

在土建工程中，塔机的安全事故很常见：2011年5月23日下午4时许，原贵阳一中施工工地中，一辆吊车吊起一捆钢材后，突然发生侧翻，整个塔吊车车头朝天“站立”在南明河边，塔吊车所吊起的钢材砸在南明河中，所幸事故未造成人员受伤。

在操作上塔机的防倾翻规定:严禁超载运行;不得斜牵重物;不许猛然急制动;禁止在大风中运行吊运作业;工作班后，必须把夹轨器夹紧，以防大风将塔机吹动溜出轨道。

假设塔机是在天气条件良好，塔机基础稳定，并且严格符合操作规程的情况下，从力学的角度来分析工作机理，实际是保证重物的倾覆力矩不超过它的稳定力矩。

实际上塔式起重机高度与底部支承尺寸比值较大，且塔身的重心高、扭矩大、起制动频繁、冲击力大，分析塔机倾翻的主要原因有超载和斜吊。不同型号的起重机通常采用起重力矩为主控制，当工作幅度加大或重物超过相应的额定荷载时，重物的倾覆力矩超过它的稳定力矩，就有可能造成塔机倒塌。而斜吊重物时会加大它的倾覆力矩，在起吊点处会产生水平分力和垂直分力，在塔吊底部支承点会产生一个附加的倾覆力矩，从而减少了稳定系数，造成塔吊倒塌。

另外塔吊基础不平，地耐力不够，垂直度误差过大也会造成塔吊的倾覆力矩增大，使塔吊稳定性减少。当然塔机的拆装是事故的多发阶段。因拆装不当和安装质量不合格而引起的安全事故占有很大的比重。

结束语

在实际工程中，由于情况的个体性，起重机械工作机理的力学计算简图可能会有一些不同，但总体的分析大多数仍然是力学上的一些基本的理论的应用。在施工中的一些事故，表面上看是操作人员未能严格遵守操作规程，实际上是可以从力学上找到解释的原因的，施工人员掌握一定的力学常识，对于增强安全意识也是必须的。

参考文献

[1]卓家寿等.力学建模导论.北京:科学出版社.2007.11

[2]王焕定等.结构力学(I).北京:高等教育出版社.2000.2

[3]张明朗等.浅谈建筑结构分析中计算简图的建立.力学与实践.2011,32(2);86-89

[4]孙训方等.材料力学(I).北京:高等教育出版社.2002.5

木工机械范文

摘要中国与国外的差距主要体现在设计方法、知识产权、技术水平和国际市场占有率等方面。中国木工机械必须借助国际金融危机这一契机迅速掌握科学的设计方法，完成技术创新和技术转让，靠创新设计完成产品结构调整，加强内部知识产权的保护条件建设，完善测绘移植和科学类比设计方法。

关键词保护木工机械知识产权技术转让；

一、我国木工机械经常应用的设计方法

我国木工机械经常应用的设计方法有以下几种：①购机拆卸测绘法；②测绘移植法；③科学类比法；④反求工程设计法；⑤创新设计法。

这些方法构成一个现代设计体系，具有相当重要的应用价值。

二、购机拆卸测绘法的优缺点

当前我国木工机械行业普遍采用的设计方法是购机拆卸测绘法，这种方法非常简单，买来需要测绘的机器，拆卸后测绘出图纸。在中国保护知识产权日益受到重视和普及的今天，这样公开剽窃别人产品的做法不应该继续下去。

1．购机拆卸测绘法的缺点

购机拆卸测绘法的缺点有以下几点：①侵犯他人的知识产权；②测绘以后没有知识产权；③没有掌握机器的设计精髓，不了解内部的技术要点；④错过市场的暴利时期；⑤由于现代数控和电控技术相当复杂，对于高档次机器来说很难依靠这种方式完成测绘；⑥造就不出高层次的设计队伍；⑦不能提升企业的档次；⑧由于设计方法不当可能无法降低生产成本；⑨进入数控时代需要摒弃的设计方法；⑩永远不能创造出品牌；⑩如果测绘国内同行的设备可能遭到唾弃；⑥可能受到法律的制裁；⑩在国际市场上可能导致企业破产。

2．购机拆卸测绘法的优点

购机拆卸测绘法也有很多优点，正是这些优点导致这种方法具有旺盛的生命力。归结起来有以下几条：①简单可行，我国95％的企业采用这种设计方法；②最省钱的设计方法，几乎没有设计成本，国内高水平的企业可购买国外的原装设备测绘，低水平的企业可购买国内优质产品测绘或者直接在图纸黑市购买其他企业的成熟图纸；③通常不需要高水平的设计人员；④不需要进行产品中试和推销试销期，产品可直接进入市场。

3．我国木工机械产品设计存在的问题

我国木工机械存在的问题主要有以下几方面：①企业之间产品结构雷同，没有创新产品，技术开发走进误区，行业设计人员整体收人偏低；②产品知识产权模糊，企业产品没有知识产权，设备图纸黑市买卖猖獗；③技术人员没有上进心，不重视产学研结合；④没有真正达到国际水平的产品，没有符合国际标准的生产体系，没有国际销售网络；⑤从业人员没有在产品设计上赶超国际先进水平的决心和信心。

三、购机拆卸测绘法的具体步骤

1．样机选择与数控电控测绘步骤

购机测绘一定要选购合适的名牌测绘样机，在购机时不能让原生产厂家知道你的购买目的，因为测绘设计是非法的。

数控木工机床的测绘首先从软硬件开始，如果软硬件不能测绘成功就不要继续进行测绘。通用数控机床软件销量大且已经通用化，开发比较简单，一般由专业公司来完成，最好能外购。如果数控木工机械生产厂家更倾向专业化的数控木工机床，则必须自己开发软硬件。数控加工中心等大型通用数控设备的软件最难开发，因为这种软件具有不同的功能，所以必须由专业公司完成。因此，采用购机拆卸测绘法应尽量开发单功能的专用数控设备，选用的数控加工设备硬件基本是通用化的且必须在测绘之前完成，即数控工作全部完成后再购买样机。购买样机后，拆除包装和外钣金，包装和钣金都要进行再设计。如果不具备这些再设计能力的厂家不要选择购机拆卸测绘法进行设计。一般先测绘数控系统，但购机测绘法不适合测绘数控设备。测绘电控系统时首先对其进行拆卸，测绘和识别所有的电器元件型号，根据这些元件绘制电器原理图；同时测绘电控面板，并对面板形式进行再设计，一定不要完全照抄原机的电控面板。

完成上述工作后，测绘和绘制布线图；编写电控系统元件动作顺序表，然后测绘电控柜。一般都要重新设计电控柜，应使测绘机器的电控柜与原机不同。购买电器元件后，将自己测绘的电控系统进行原理联机测试，合格后制造电控柜，将所有电器元件安装在电控柜内进行元件联机测试。

2．液压气动系统测绘步骤

在电器系统测绘成功后，开始测绘液压和气动系统，测绘时要根据元件的布置，首先绘出液压或气动原理图；然后登记和测绘出元件的型号规格，如果由于样机没有标号、型号和参数而无法得到确切的数据时，就要根据原理图猜出型号和规格参数，有了这些参数，就可以开始测绘和设计液压或气动元件安装板。没有液压原理图测绘其集成块是非常困难的，因为不可能用线切割机将集成块锯开，集成块的内部结构需要根据原理图、结构功能分析来确定。这些工作完成后，开始测绘油箱或选购泵站。油箱和泵站的形状不要与原样机相同，应该在造型上进行再设计。

参考文献

[1]姚宗路,高焕文,王晓燕,等.浅谈机械的测绘移植.农业工程学报.2007(7):117-121.

木工机械范文篇3

木工机械安全作为A类检测项目，检测结果对产品的安全性能判定具有重要意义。在实际检测中，木工机械安全的检验不符合项目在设计阶段已经出现，主要的不合格项为防护功能部件不齐全，设计安全间距不符合等［1］。除通用机械安全要求以外，不同种类的专用木工机械产品涉及的机械安全相关标准繁多。对于强制性标准中要求的木工机械安全检测项目，通过事前风险评估对机械本质安全的设计进行改良将成为趋势。目前，虚拟仿真技术在检测、风险评价方面的应用较少，相关应用技术研究也主要集中在设计参数化以及装配干涉性上，对机械安全等级方面的可视化仿真研究较少［2-4］。将虚拟仿真技术应用于部分木工机械安全项目设计阶段可进行模型的检测预判，可为木工机械的风险评价提供更为多样的手段［5］。

1软件设计

1.1总体技术方案

区别于传统的风险评价针对机械产品的成品，木工机械风险评价虚拟仿真的主要功能是对木工机械的三维模型进行虚拟仿真检测，并对仿真检测的结果进行判定，在模型中建立标识，实现机械风险在源头上进行把关。首先，在完成三维原始模型的基础上，对模型的特征进行参数化提取（零部件特征和装配特征）。然后在建立风险评价体系的基础上，对机械安全特征进行提取并参数化。将模型参数与安全标准参数进行比对，输出比对后的判定结果，完全合格则直接完成安全性能等级评估，有不符合项可反馈至模型并进行标识。在改良设计参数后，重新进行比对评估，最终完成整个检测评估与提升安全设计的过程。

1.2关键功能的分析与设计

1．2．1主功能设计

（1）木工机械三维模型的模块化设计与关键安全特征参数化提取过程。根据典型木工机械整机的主要特征，将木工机械的主要部分分为支架模块、功能件模块、防护模块，以及相关主要零部件刀具装置、送料装置、传动装置、制动装置、联锁机构等的三维模型的模块，各个模块下细分出关键的零部件，如锯轮、吸尘口、防护罩等关键安全件，安全功能参数化提取过程。

（2）木工机械风险评价参数的建立，在比较中国与欧美木工机械安全标准的基础上，对不同机床的安全防护进行分类，比如根据木工锯床、木工铣床、木工刨床的通用标准以及专用标准，定义出相应机床的安全参数与防护功能，建立木工机械风险评价的参数体系。

（3）对虚拟仿真环境下的木工机床功能部件机械安全的参数化检测方式进行研究，并设计出适合木工机械安全的参数化检测方法。交互方式采用参数与三维模型实时互动的方式，用户可以同时操作评估以及三维模型，通过三维模型的实时检测进行评估，并生成评估结果以及标记不符合项评估节点，使用文字的方式在三维模型上显现。

1．2．2系统开发流程

（1）建模设计主要研究装备路径与功能部件的模块化问题，通过使用Solidworks进行三维建模，主要针对安全部分特征，实现装备的功能部件模块化。根据安全功能的描述，主要涉及整机的安全防护功能、人类工效学相关整体层次，装配体间的安全距离等局部功能层次，以及零部件的安全尺寸层次。

（2）根据木工机械的特征，本评估过程主要采用评分法与风险矩阵法混合的方式［6］，结合相关木工机械通用标准和专用标准，建立相应的木工机械评价体系，其优势是在评估过程中对结果的表述更加直观，有利于设计参数的修改和反馈。

（3）用户的交互操作由两个部分组成：虚拟仿真检测环境与参数评估计算环境。虚拟仿真环境利用eDrawing的测试功能，将三维模型导入后，可对模型进行实时检测与记录。参数评估计算环境采取表格的型式，主要包括风险文字描述、参数、数值几个方面，用户根据虚拟仿真检测的结果输入相关的计算参数数值和文字描述，并生成相关的风险评估报表。参数评估计算环境与虚拟仿真环境的界面可同时显示或自由切换，达到风险评估和虚拟仿真检测相结合的目的。

（4）操作界面的开发设计使用VC语言进行开发，操作界面包括主菜单、功能栏目、操作说明，主界面为评估内容和相关信息表，并将三维模型检测界面嵌入程序中进行交互操作，最终设计完成了虚拟环境下木工机械检测可视化仿真原型系统的操作界面开发。

2仿真评估应用

为了验证软件系统的可行性与实用性，根据木工机械的三个主要类型木工铣床、木工锯床、木工刨床制作了三维实物模型。根据模型类型制作了相应的评估模板，输入相关的测量参数进入评估模板可自动判定和统计不符合项目。风险评价软件左边界面为评价内容，右边界面为评价模型与检测插件。导入模型相应的评价标准，然后根据风险评价的参数对模型进行仿真的测量与标识，并将参数反馈到评估报告上进行首次风险评估。首次风险评估后，将不符合项以统计的方式显示。根据不符合项以及相应模型上的标识对模型的设计参数进行修改，修改后进行再次风险评估，形成改善安全设计后的风险评估报告。根据评估结果与实际检测木工机械的能力对比，木工机械安全风险评价虚拟仿真软件可以在模型的设计阶段发现机械安全防护、电击防护、功能部件、安全距离、人类工效学等与机械安全相关的安全问题，并能有效进行不符合项设计的标识和反馈，软件的总体设计方案可行。

3结论