机械支撑（共5篇）
机械支撑 篇1
招远是一个农业大市, 经过三十多年的改革和发展, 人民生活总体上达到了小康水平。目前, 我市进入了加快推进现代化进程的新的发展时期。在新的发展时期, 我市农业面临着市场开放、国际竞争, 资源有限、消费不断增长的新形势和新问题。而这些问题的焦点是如何发展生产力, 实现生产方式的转变。
农业是国民经济的基础, 农业的发展对于落实国民经济的可持续发展战略, 实现全面建设小康社会有着极为重要的战略意义。2006年以来, 随着国家农机购置补贴政策的实施, 我市农业机械化也得到了全面的发展。目前, 全市有农业机械化工程科技项目5个 (保护性耕作项目、花生生产机械化项目、千亿斤粮食增产规划项目、设施农业机械化项目、玉米精量播种项目) , 农机科研人员上百人, 承担农机装备的技术开发和农机化科研工作;拥有镇级农机化管理、服务部门和机构, 开展规划、管理、监理、培训、推广等工作;有上百家农机企业和农机合作社组织, 从事农机制造、维修服务。到2011年上半年, 全市农机总动力达到78.9万kW;农用拖拉机达到2.6万台, 其中大中型拖拉机2850台;联合收割机1214台;机引配套农具3.4万台套。从全市看, 农村运输、农田灌溉、小麦生产等基本实现了机械化, 玉米、花生、薯类生产机械化也有了大的进展, 农作物生产综合机械化程度达到了80%以上, 形成了教育、科研、管理、服务等庞大的支撑体系, 为农业增效、农民增收和城镇化建设发挥了积极的推进作用和保障作用。
一、强化农业机械化支撑的意义
1.农业机械化是农业产业化的首要条件
农业要实行产业化, 向商品经济社会化大生产方向发展, 就必须逐步改善农业生产基本条件, 提高农业生产过程现代化水平, 因此就离不开农业机械化。多年来, 招远市农业劳动力的数量在逐年减少, 而农副产品的数量却逐年增加, 可以说, 没有农业机械化技术的支持, 是不可能实现的。从农作物种植、农业运输、机械脱粒、农副产品加工、储藏、保鲜等诸多环节, 到农业设施建设和抗灾工程, 以及设施农业、立体农业、园艺农业、生态农业等新型农业产业化工程, 农业机械化都发挥出了先进生产力的作用。
2.农业机械化是实行农业标准化生产, 提高产品品质、提高农产品竞争力、提高食品安全的重要途径
农产品的品质和质量的好坏, 直接影响到出口贸易和消费市场的多元化。随着社会的发展和科技的进步, 把握农产品品质已延伸到了农产品生产的产前、产中、产后环节, 直接贯穿在田间管理、收获、收购、加工、包装、运输、检验直到销售的整个过程中。
在小麦玉米免耕播种、化肥深施、秸秆还田、节水灌溉、植物保护等新技术的推广应用方面, 离开机械化是无法实现的。对于农副产品加工、储运、转化增值新技术, 更离不开机械化。
3.农业机械化降低了作业成本, 使高效农业得以实施
农机化作业提高了劳动生产率, 减少了农业生产成本。根据对比试验, 农业机械与人畜力劳动生产率之比平均为20/1, 即农机化工效是人畜力的20倍。在部分生产环节和作业条件好的地方, 农机化工效更高。
花生机械覆膜与人工作业相比, 作业效率高出十几倍, 节约塑料薄膜5%以上, 每公顷平均作业成本可节省60～150元, 而且作业质量高。花生机械收获, 每亩只需付作业费40元, 而雇人工作业则每亩2个工作日, 按每个工作日40元计算, 每亩需付作业费80元, 机械收获每亩比人工节省40元, 同时, 采取机械收获作业, 可使其损失率小于1.5%, 花生果破碎率小于1.5%, 亩产量要比人工作业增产4～5 kg, 增加经济效益约20元/亩, 两项合计可使用机户每亩增收60元。
4.农业机械化是扩大经营规模、促进农民增收的必要保证
影响农民收入的主要因素是劳动生产率和经营规模, 而在一定条件下, 经营规模的扩大也取决于劳动生产率的提高。所以, 农民增收的根本出路是提高农业劳动生产率。目前, 招远市土地资源有限 (耕地65万亩) 而农副产品品种、数量需求不断增长的情况下, 只有农机化的不断发展, 农民向其他行业的转移才有可能。农业机械化有助于农业产业化和工业化、城镇化的发展, 是农民增收、走向富裕的重要途径。实现农业产业化的条件是规模经营, 提高劳动生产率, 就必须充分发挥农业机械化的作用, 不可能以人畜力作业为主来实现农业产业化。
5.农业机械化是农业可持续发展的推动力量
从我市情况来看, 农业机械化减少了农产品的损失。要减少粮食和果品蔬菜的产后损失, 降低农产品在贮存和流通环节上的损耗, 要保护好农产品安全, 必须大力发展农产品干燥、保鲜、贮存、加工机械化和设施化。
另外, 农业机械化能有效抗御自然灾害。我市自然灾害较多, 水、旱、风、雹、霜、病、虫、草、鼠害一应俱全。一般年份, 我市水旱灾害发生面积占农田面积的30%, 2009—2011年, 我市连续干旱。机械化保护性耕作技术成为无灌溉条件地区抵御干旱的希望。农机和农业科技人员经过多年研究, 已成功地推广农业保护性耕作技术, 推广秸秆还田, 免耕播种, 耕作蓄水保墒、覆盖保墒, 可有效地改善土壤结构, 增强蓄水保墒能力, 使有限的天然降雨在作物的生长期内均衡利用, 增产效果非常显著。实验证明, 保护性耕作技术, 可使我市作物产量增加10%以上。植物保护机械化能够做到及时有效地控制病、虫、草、鼠害, 并且喷洒药物均匀, 使用药量不断下降, 而且该项技术有助于保护农业生态环境。现代农业环境问题主要指在农业生产中应用现代科技成果而引起的环境破坏、环境质量下降、影响可持续发展以及危害人身健康等问题。
二、农业机械化支撑体系的现状分析
2006年以来, 我市的农业机械化有了很大进步, 当前农业机械化的发展出现了良好势头, 但从总体上说, 存在着以下几个方面的不足:①农业机械的种类及结构不合理, 除农用动力、小型拖拉机和农用运输车之外, 其它机具比较少。如:小麦免耕播种机、花生联合收获机、玉米联合收获机等。②农业机械的科技含量低, 一些农业机械的性能较差, 不能满足农业生产技术要求, 如玉米穗茎兼收机械、精量播种机械等。③农机化服务组织体系不健全, 专业化分工不细, 如服务组织手段单一、服务项目少、组织化程度低等;农产品收获后加工处理发展严重滞后, 产业化链条短, 加工转化增值低。具体分析如下:
1.尽管小麦的田间生产基本上实现了机械化, 但还存在一些薄弱环节。例如, 小麦免耕播种机械和高性能的施药机械, 市场需求量大, 需要加紧研制、开发改进, 以进一步提高全过程的机械化水平。
2.在玉米生产过程中, 目前的机械化水平还很低。从种子精选、间苗、田间植保到茎穗收获, 机械化作业环节不够完善, 有的甚至是空白。目前, 我市玉米联合收获机数量逐年增多, 已达到379台, 对于抢农时, 保两季作物播种起了关键作用。但还存在工作可靠性、作业效率、秸秆回收等问题。
3.花生是我市主要经济作物之一, 相对其他作物, 花生的生产环节多, 劳动强度大, 迫切需要发展和推广机械化技术, 包括机械耕整地、机械铺膜播种、机械植保、机械中耕追肥、机械收获。我市佳山农机厂、佳平农机厂生产的花生铺膜播种联合作业机一次可完成碎土、筑垄、施肥、喷药、播种、铺膜、覆土等多道工序, 推广前景看好。花生的收获机械主要有花生挖掘机、花生复收机和花生摘果机等, 其中我市大秦家镇泰山农机厂生产的花生挖掘机应用的较多, 但花生联合收获机械还亟待开发引进。2009年, 青岛宏盛花生联合收获机在我市辛庄镇马连沟村进行试验示范, 效果很好。2010年, 花生联合收获机已在我市推广应用。2011年, 通过购机补贴我市已推广引进8台青岛宏盛花生联合收获机。
4.招远市素有“金都红富士王国”的美誉, 栽培面积和产量以及果树科技成就等均居全国前列。苹果生产的经济效益较为显著, 其产值仅次于粮食和蔬菜, 位居全省种植业产值前列。由于分散种植, 不利于果树生产机械化, 在中耕除草、植保、施肥、果品分级等环节基本上还是以人力为主。随着农业产业结构的调整和产业化步伐的加快, 果品生产机械化必须得到重视。
5.我市水果和蔬菜的产量增长很快, 但由于加工技术和产业化滞后, 每年大约有1/4的水果和蔬菜, 因缺乏贮藏及加工手段而烂掉。由此而带来的农民卖果难和卖菜难至今也没有从根本上得到解决。苹果生产绝大部分仍沿用分级板进行人工挑选, 采用普通纸箱、网袋、塑料袋、编织袋包装, 采后48 h内不能入库, 多以初级产品形式投放市场。毕郭官地洼村是我市甜瓜和西瓜生产基地, 但机械化程度不高, 采择、运输管理仍以手工为主。
三、强化农机化支撑能力的对策建议
当前, 我市农业的发展面临两个挑战:一是要可持续发展, 二是要提高国际竞争力。按照上级部署, 要加强农业基础地位, 保护和提高粮食安全性, 增强农业的国际竞争力;积极推进农业产业化经营, 提高农民进入市场的组织化程度和农业综合效益;发展农产品加工业, 搞活农产品流通, 开拓农村二三产业;为此, 必须加强农业机械化对农业的支撑力度。今后农业机械化发展方向和重点将实现战略性的转移:由小麦生产机械化转向玉米生产机械化;在全面提高粮食生产机械化的同时逐步转向经济作物生产机械化;在发展产中机械化的同时进一步向产前、产后延伸, 重点开发产前种子加工、产后农产品加工增值和农业废弃物加工利用的工程技术;由狭义的种植业机械化研发向农林牧渔广义的农业机械化拓展;由生产建设为主转向生产建设与生态建设、环境保护并重;由传统技术向高新技术发展, 加强电子技术、信息技术、液压技术、航空技术、光机电一体化技术、智能化技术、自动化技术在农业上的应用研究, 提高农业装备的技术含量、性能和质量, 缩小与发达国家的差距。具体措施包括以下几个方面:
1.首先, 要重视教育培训工作, 建立一支高水平的科研、管理和劳动者大军。提高教育、科研、管理和生产战线上农业机械化人员的素质, 是强化农业机械化支撑能力的决定因素。现代化的农业, 离不开现代化的技术和装备, 而现代化的技术和装备首先要靠人来开发、管理和操作。要采取多种形式加大对农业机械化教育事业的投入, 要分不同的对象, 扩大受教育的范围, 加大人力资源开发力度。
2.制定符合我市特点的农机化政策, 为强化农业机械化的支撑能力创造良好的政策环境。客观地说, 这几年政府对农业的扶持力度在逐步加大, 鼓励农民购买农业机械, 减轻农民负担, 在一定程度上提高了农民务农的积极性。农业机械化技术是农业现代化的助推器, 支持农业就是要发展生产力, 用先进的技术装备武装农业。要像扶持工业企业技术改造那样重视对农业机械化支持, 一要择优扶持, 建设高水平的农业机械化工程技术中心;二要在科技计划项目的立项上给予倾斜, 在资金上给予保证;三要加强集成、中试、示范基地建设, 加速技术成果的转化;四要对发展农业生产、农产品加工的机械设备给予一定的资金扶持和信贷贴息, 扶持节水农业、养殖业机械装备的开发, 对于大中型农用装备的更新、购置以及引进要给予重点扶持, 为实现农业现代化强省的战略目标提供动力保障。
3.加强科技创新, 实现科研、生产、推广的有机结合, 进行重大科技项目的科研开发与攻关, 提高科技支撑力。要组织农机推广站、农机化学校与高校联合攻关, 解决生产中机械化的突出问题, 争取在玉米生产、花生、果蔬生产、农产品加工、养殖机械化方面有新的突破, 开发出适应地区特点的农业机械系列产品。今后我市科研的主要领域有:
(1) 玉米生产机械化技术。在小麦机械化生产技术和机具基本能满足需要之后, 要加大力度, 重点研制开发玉米机械化生产技术和适用可靠的机具。玉米是我市第二大粮食作物。作为饲料之王的玉米, 种植面积将进一步增大;随着机械化水平的提高, 玉米生产全过程机械化带来更大的发展空间, 市场前景广阔。
(2) 经济作物生产机械化技术。随着农业结构、种植结构的调整, 经济作物的种植面积将逐步扩大, 相应发展经济作物生产机械化提上议事日程。结合我市的实际, 重点研发花生生产机械化技术、果蔬生产机械化技术、畜牧及水产养殖机械化技术等。同时, 应更加重视环境保护, 加紧地膜回收等技术的开发和推广, 做到收旧利废, 减少环境污染。
(3) 节水旱作农业工程技术。今后一个时期要把研究开发和集成推广节水灌溉工程技术和雨养旱作农业工程技术作为重点安排实施, 大力发展喷灌、滴灌、渗灌和保护性耕作等新技术、新设备。根据不同条件推广田间行走式喷灌、平移喷灌、圆形喷灌和田间移动式管道喷灌机具, 广泛应用节水灌溉的新技术、新成果, 与现代生化技术、农艺技术有机结合, 形成高效节水农业和旱作农业技术体系。
(4) 设施农业工程技术。设施农业是利用环境控制技术从事动植物生产的农业, 因此, 工程技术在设施农业技术体系中占有举足轻重的地位。我市耕地资源、水资源双重匮乏, 发展设施农业是一项节约资源、增加农民收入、提高国际竞争力的战略性措施。要搞好现代型温室、节能日光温室和塑料大棚的标准化建设, 加快大棚温室内机械耕整地、节水灌溉、工厂化育苗、机械移栽、无土栽培、植保、收获等各项作业环节的机械化进程, 应用高新技术实现温室内环境控制自动化、智能化。要重点研发工厂化、集约化的畜禽粪便和农作物秸秆的快速发酵、消毒、除臭以及有机基质加工成套技术和设备, 为发展集约高效无公害农业、有机农业提供技术支持。
(5) 生物灾害的综合防治技术。从世界植保技术发展形势看, 近期虽仍以化学防治为主, 但农药主要是向广谱、高效、低毒、低残留、多品种、少用量的方向发展;施药机械主要向高效、安全、精量、对靶、智能化发展。
(6) 加强农业机械化科学管理。在新形势下, 农业机械化管理的任务更加艰巨。要从管理理念、工作方式上适应市场经济的变化, 加强监管和服务的力度。要建立一支精干的农机化队伍, 按照国家政策并结合我市的实际, 制定农业机械化安全、环保及资源合理利用等方面的规章制度, 建立健全农业机械化作业标准, 严格农机产品质量鉴定和检测制度, 规范农机流通、维修、作业服务市场秩序, 扩大技能培训和技术推广领域, 强化服务功能。实施科学规划、依法监督、有效管理和优质服务, 推动农业机械化健康持续发展。
机械支撑 篇2
2013年预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故
专项整治工作方案
为贯彻落实近期全国、全省安全生产电视电话会议以及住房和城乡建设部建筑安全
生产电视电话会议精神，进一步加大对建筑起重机械（含塔吊、施工外用电梯、物料提
升机，下同）、高大模板支撑体系（含脚手架工程、下同）和深基坑（含深基坑开挖、人
工挖孔桩施工、地下暗挖、市政管道沟渠开挖、基础土石方施工等，下同）施工安全的监管力度，有效预防和减少容易导致群死群伤的建筑施工坍塌事故的发生，根据住房和
城乡建设部安全生产管理委员会《关于印发预防建筑施工起重机械脚手架等坍塌事故专
项整治工作方案的通知》（建安办函〔2013〕10号）的工作部署和关于印发《2013年全
省房屋市政工程预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故专项整治工
作方案》的通知（粤建质〔2013〕64号）中的具体要求，制定2013年广州市第三建筑
工程有限公司预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故专项整治工作
方案，具体内容如下：
一、指导思想及目标
坚持以科学发展观为指导，认真贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”的安
全生产方针，严格执行省住房和建设厅，市委、市政府有关加强安全生产的工作要求，强化安全生产责任制、加大依法监管力度、以防范较大及以上事故为中心，扎实开展建
筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑专项整治工作，全面排查和消除存在的安全隐
患。督促和指导建筑施工切实落实安全生产主体责任，加大对隐患治理和事故惩处力度。
专项整治工作总体目标：一是全公司建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑安
全隐患治理率力争达到100 %，确保实现整改责任、整改时限、整改措施和应急预案“四
落实”；二是遏制因建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌而造成较大及以上
生产安全事故的发生，建筑施工安全生产状况稳定好转。
二、组织机构
成立预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故专项整治工作小组：
赵晓彬总工程师任组长、刘志强副总工程师任副组长，成员由公司工程管理部及各分公
司经理组成。整治工作小组办公室设在工程管理部，负责日常管理工作。
三、范围依据及内容
（一）整治范围
所有在建且含有建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑施工等分部分项工程的房屋建筑和市政基础设施工程项目。
（二）整治依据
1、《建设工程安全生产管理条例》（国务院令第393号）；
2、《建筑起重机械安全监督管理规定》（建设部令第166号）；
3、住房和城乡建设部《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》（建质〔2009〕87号）；
4、住房和城乡建设部《房屋市政工程生产安全重大隐患排查治理挂牌督办暂行办法》的通知（建质〔2011〕158号）；
5、住房和城乡建设部《建筑施工企业负责人及项目负责人施工现场带班暂行办法》的通知（建质〔2011〕111号）；
6、广东省住房和城乡建设厅《危险性较大的分部分项工程安全管理办法的实施细则》（粤建质〔2011〕13号）；
7、广东省住房和城乡建设厅《关于进一步加强房屋市政工程脚手架支撑体系使用的钢管扣件等构配件管理的通知》（粤建质函〔2011〕796号）；
8、《建筑施工安全检查标准》（JGJ59—2011）；
9、有关建筑施工使用的建筑起重机械、高大模板支撑体系、各类脚手架以及基坑（土石方）工程的相关规定、规程和技术标准。
（三）整治内容
1、建筑起重机械
（1）建筑起重机械专项整治台帐的建立情况；
（2）建筑起重机械安装拆卸专业承包企业的资质、安全生产许可证情况；
（3）在用建筑起重机械是否已办理备案，其制造许可证、产品出厂合格证、现场安装后的检测报告及准用证书、安全使用管理制度（包括：安全操作规程、定期检查和维修保养制度等）是否齐全；
（4）建筑起重机械安装拆卸、司索等建筑特种作业人员持证上岗以及上岗前接受针
对性的安全教育情况；
（5）建筑起重机械安装拆卸前的专项方案编制、审批以及组织实施情况；
（6）建筑起重机械的经常性定期检查、维护、保养情况；建筑起重机械各项安全防护装置是否齐全并处于良好状态，是否符合产品标准和安全使用要求，是否存在带病运行、不定期维修保养、已到报废年限而不报废仍在使用的情况；
（7）建筑起重机械伤害事故应急预案编制、应急救援物资（设备）配置、保管以及组织开展应急救援演练等情况；
（8）建筑起重机械安全监控系统、定型化（工具化）模板支撑体系等先进技术推广应用情况；
2、高大模板支撑体系
（1）高大模板支撑体系隐患治理台帐的建立情况；
（2）高大模板支撑体系的专项施工方案编制、专家论证、审批情况；
（3）编制高大模板支撑体系的模板堆放、吊装及混凝土输送方案，并设有针对性安全措施的情况；
（4）按照省住房和城乡建设厅《关于进一步加强房屋市政工程脚手架支撑体系使用的钢管扣件等构配件管理的通知》（粤建质函〔 2011 〕796号）的要求，对高大模板支撑体系使用的钢管、扣件及其构配件、扭力扳手等进行有效管理的情况；
（5）架子工等建筑施工特种作业人员持证上岗情况；
（6）高大模板支撑体系安装或拆除施工前，对施工作业人员进行安全技术交底情况；
（7）浇筑混凝土前，按照有关要求以及专项施工方案对已搭设完成的高大模板支撑体系进行工序验收，以及验收的量化记录情况；
（8）应急预案建立健全、应急救援物资配置维护以及组织开展应急救援演练等情况；
（9）对规模较大的高大模板支撑体系的工程，建筑物顶层的独立柱、圈梁、连梁、局部楼板，以及楼梯间屋顶板、电梯机房顶板等局部存在高大模板支撑体系工程的隐患整治情况；
3、深基坑工程
（1）深基坑专项整治台帐的建立情况；
（2）建筑施工总承包企业和相关专业承包企业落实安全生产主体责任，各负其责，加强对深基坑工程自查自纠情况；
（3）相关的施工安全专项方案（包括基坑支护、土石方施工、内支撑结构安装及拆除、降排地下水等）的编制、专家论证、审批、技术交底、组织实施以及验收情况；
（4）深基坑临边防护措施的落实情况；
（5）基坑周边，特别是开挖的市政管道沟渠周边堆置土方、料具、施工机械等荷载是否符合有关技术规范、标准要求情况；
（6）对深基坑工程按照有关规定进行变形、位移监测情况；
（7）涉及深基坑工程的安全管理人员、施工从业人员上岗前接受针对性的安全教育情况；
（8）相关的应急预案编制、防汛防涝应急救援物资（设备）配置、保管，以及组织开展应急救援演练等情况。
四、时间安排及方式
公司所有在建项目开展预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故
专项整治行动时间为2013年7月至12月，整治行动分四个阶段进行。
（一）部署阶段（7月下旬）
广州市第三建筑工程有限公司成立领导小组，制定实施方案，将整治专项活动任务
部署到各分公司。各分公司成立相应的组织机构，制定分公司的实施方案，落实整治专项行动工作。组织各项目部和相关合作单位召开动员大会，广泛开展专项整治的宣传教育活动，确保将开展专项整治工作的指导思想、总体目标、整治内容和工作要求，全面、及时传达到各分公司、项目部相关的管理人员。
7月26日前，各分公司要成立预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍
塌事故专项整治工作小组，制定建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑工程防控坍塌事故的措施，对目前所承建的工程正在或即将进行建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑施工的，制定专项整治的具体实施方案，并报工程管理部备案。同时，各项目部要加强施工安全管理人员安全教育培训，重点要强化对从事建筑起重机械作业、高大模板支撑体系作业、深基坑施工等作业人员的操作规范知识和安全防护知识的教育培训。
（二）自查自纠阶段（7月底至9月）
各分公司要督促和指导辖下各项目部根据实际情况和专项实施方案的要求，按照整
治依据逐一对照整治内容开展专项整治的自查自纠工作。其中，7月底前，由各项目部对所承建的工程进行自查自纠；8月底前，由各分公司的相关负责人带队开展专项自查；
9月前，由公司相关负责人带队，对7、8月份自查发现的存在问题和隐患的整改落实情况进行“回头看”检查。
（三）检查督导阶段（10月至11月上旬）
1、10中旬前，工程管理部组织分公司对重点项目进行检查。主要针对自查自纠不认真、马虎应付、存在问题较多和整改不落实的项目督促限期整改，对整改限期结束后整改仍不到位的，予以严肃处理并通报批评。
2、做好省住房和城乡建设厅10 月下旬至11月上旬前对部分地区开展专项整治情况进行督查的迎检准备工作。
3、公司领导班子将根据工作进展情况，适时组织对开展专项整治行动情况进行督查。
（四）总结分析阶段（11月至12月）
各分公司认真做好自查和总结工作，巩固经验做法，查找不足，不断完善施工安全监管工作制度，研究提出深入开展建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑专项整治的意见和建议，形成专项整治工作总结报告。
五、工作要求
（一）加强领导，落实责任。公司、各分公司、项目部要充分认识开展预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故专项整治工作的重要性，加强领导，分管领导亲自挂帅，精心组织，认真部署，层层落实工作责任，一级抓一级，层层抓落实，切实推动专项整治工作扎实有效的开展。要认真落实安全生产主体责任，将专项整治工作方案落到实处。
（二）突出重点，强化监管。这次专项整治工作要突出抓好两个重点时期，即高温台风雨季、国庆长假期间的专项整治工作；尤其要对工地开展安全检查情况进行摸查、跟踪和监督抽查，全面掌握在建工地安全生产动态，确保隐患治理工作做到全面覆盖，不留死角。及时掌握了解项目部开展专项整治的进度状况，对重大隐患实行跟踪整治。
（三）注重实效，及时报送。各分公司要按照实施方案扎实抓好各项工作落实，确保在时间节点内完成任务；同时在专项整治工作过程中，及时总结、宣传好的做法和经验，完善各项资料，研究分析存在的问题，制订相关措施堵塞漏洞，不断巩固专项整治工作的成果，及时报送有关信息。
于7月26日前，各分公司将开展预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故的专项整治工作方案报送工程管理部；8月19日前，各分公司将各项目部开展
预防建筑起重机械、高大模板支撑体系和深基坑等坍塌事故的专项整治工作总结报送工程管理部；工程管理部将对各分公司、项目部开展的专项整治工作情况进行通报。
广州市第三建筑工程有限公司
工程管理部
机械支撑 篇3
现代设计方法的产生,具有社会、经济、科技、艺术和需求观念发展的背景。从有历史记录开始,设计理论的产生距今已有4500多年的历史[1]。传统机械设计方法是基于经验、半经验,类比,实体模型,静态,经典数理力及其试验所构成的设计方法,经验性、单调性、封闭性、技艺性是其基本特点,弱理论强经验是其固有模式,设计进程是单一的串行模式,在思想理论方面没有成形的基础,其创新设计往往建立在经验和灵感的基础上。
随着科技、经济、社会发展和人类文明的需要,竞争、战争与防御的驱使,传统设计方法已不能适应时代的要求,现代设计方法便应运而生。通常所指的现代设计方法仅指概念设计阶段和技术设计阶段。半个多世纪以来,现代设计理论与方法的内涵和外延在不断扩展,表现出广泛的学科交叉性。现代设计方法形成设计科学理论与方法体系,也只有十来年的历史[2,3]。
实践证明,不断研发、学习和运用现代设计理论与方法,是企业自主经营的首要环节,是企业生命不可缺少的基本要素,是企业竞争、生存和发展壮大的必经之路。本文就设计对象———产品本身的设计进程而言,限定在概念设计、技术设计和施工设计三个阶段的现代设计方法进行综合论述。
1 现代设计方法的组成
现代设计方法是对传统设计方法继承和发展的结果,是以科学理论作为思想基础,以计算机作为基本技术工具,运用知识进行创造活动的方法。现代设计方法作为完整的体系,主要由三部分组成,即设计思想和理论、设计方法和技术以及设计工具和平台。
1.1 现代设计思想与理论
设计创意的产生,产品概念的形成,关键来源于思想,设计过程是思维的过程,设计结果是思想的结果。因此现代设计方法十分重视设计思想方法和思维规律的研究。已经形成分析与综合、收敛与发散、对应与联想、分解与组合、换元与移植、正向与反向等一系列对立统一思维法则,以及智暴法、635法、陈列法、戈顿法、输入输出法等科学组织的多种思想方法[4]。
从抽象到具体、通用到专用的程度和研究与应用的专业范围来看,现代设计理论大体上构成了三个层次:设计基础理论———由设计哲学,横向科学,认知科学,思维科学,方法学等构成的设计理论;设计专业基础理论———由数理科学,计算机科学,人文科学,艺术科学,管理科学等构成的设计理论;设计专业理论———由机械科学,材料科学,工程科学,产品领域专业知识等构成的设计理论。
现代设计思想与理论正在形成现代设计方法的有力支撑而广泛深入地发展。其中以通用性、普适性和互补性强的本体论、相似论和系统论,正在构成一个完整的理论体系,表现出对现代设计方法全面的基本支撑作用。
1.2 现代设计方法与技术
从产品设计过程来看,完整的广义设计体系包括产品规划、概念设计、技术设计、施工设计和服务设计,贯穿于产品全生命周期。从产品设计对象来看,简单到普通零件,复杂到由机、电、磁、光、液、软件以及仿生物等能量流、信息流和物质流高度耦合的极限系统,涉及到产品的全部构成。
经初步归纳统计,已经研究和应用的现代设计方法约有50种,如计算机辅助设计、概念设计、功能设计、原理设计、结构设计、材料设计、系统设计、优化设计、可靠性设计、安全设计、价值工程设计、成本设计、规模定制设计、标准化设计、系列化设计、模块化设计、逆向设计(反求设计)、再设计、变形设计、相似设计(包括成组设计)、并行设计、协同设计、网络化设计、可视化设计、机电光一体化设计、保质设计、稳健设计、虚拟设计、数字化设计、仿生设计、智能设计、模糊设计、绿色设计(生态设计)、节能设计、摩擦学设计、疲劳设计、动态设计、有限元方法及无网格法、重用设计、创新设计、TRIZ设计、三次设计、公理设计、全生命周期设计、快速响应设计、面向X的设计(DFX)、人机工程设计、机电产品造型设计、微机电系统设计、分形设计、本体设计和CAX集成设计等。如果对这些方法再细分,如智能设计包含的专家系统、基于实例的推理、知识工程、人机智能系统等,加上交叉综合集成方法,如广义质量的产品质量功能化设计、动态优化设计、智能控制系统设计和可视化设计的综合设计方法[5],基于QFD、TRIZ和三次设计的集成化设计方法[6]等。
20世纪80年代以来,国内外已经出版了不少关于现代设计方法学编著和论文,在论述中都不同程度反映出归纳思想,但提出分类的论著尚不多见。目前未曾见到现代设计方法分类系统研究的专著。较为全面以设计步骤、内容、方法、思想进行分类的有文献[5],有从技术角度的分类[7],从功能角度进行方案设计的分类[8]和基于分析的分类[9]等。至今还没有成熟的比较认同的系统现代设计方法分类体系。
从科学角度对已有的现代设计方法进行分类研究,既是现代设计理论与方法表现出来的共同特点,同时也是继续深入研究和发展现代设计理论与方法的需要。
1.3 现代设计工具和平台
支持操作运行现代设计方法的工具和平台,是现代设计方法的重要组成部分,可以分为硬、软件两大类。硬件指计算机,文档、图形处理设备,逆向工程测量设备,快速原型设备,以及虚拟仿真设备等。软件则是以计算机软件工程、组织科学、管理科学以及相关专业知识构成的操作系统,设计标准规范,设计组织运行模式,数据、信息和知识管理系统,虚拟仿真技术,以及接口技术等。在实际运行中,硬、软件是结合在一起实现工具和平台作用的。
随着现代设计方法的发展,设计工具与平台相应经历了三个发展阶段:CAX系统阶段,20世纪50年代开始产生单一的CAD、CAE、CAM,此后发展到CAD/CAE/CAM集成系统;并行工程阶段,即DFX/PDM集成阶段,20世纪80年代后期提出的并行工程是对传统的产品设计和开发方式的一种根本性改进,PDM(产品数据管理)技术和DFX(DFM、DFA等)技术是并行工程思想在产品设计阶段的具体体现;虚拟仿真技术阶段,包括虚拟样机技术和协同仿真技术,虚拟样机技术是一种基于虚拟样机的数字化设计方法,是各领域CAX/DFX技术的发展和延伸。
现代设计方法的工具和平台主要有四类:CAX系统类;DFX类;仿真系统类;数据库、知识库系统类,包括设计领域的设计目录,数据库、知识库、本体库、方法库,数据仓库、知识仓库等。
现代设计方法的三个组成部分是密切联系的有机整体。其设计思想和理论既是现代设计方法的基础,又贯穿于方法和技术、工具和平台之中,常常以各种方法和技术的面貌出现。工具和平台是现代设计方法和技术的实现手段,其本身又包含着现代设计方法和技术的内容。
2 现代设计方法的基本特点
与传统机械设计方法相比,现代设计方法的特点主要表现在系统化、科学化和计算机化三个方面。
2.1 系统化
传统机械设计的对象仅仅局限于“机械部分”,只考虑如何实现对象本身的功能,通常包括几何结构设计,可加工性设计,安全性设计,可维护性设计,而现代机械设计则全面走向系统化。
1)现代机械设计把机械作为综合能量流、物质流、信息流的机、电、磁、光、液与软件高度融合的整体系统,这些机械系统的综合与整体作用在不断延伸人类的体能和智能。
2)现代机械设计强调从市场调研、用户要求、产品规划、产品设计、工艺设计、制造过程、质量控制、成本核算、销售价格、包装运输、售后服务、维修保养、报废处理和回收再利用等,进行产品全寿命周期综合最优化的系统设计。
3)现代机械设计把对象置于“人-机-环境”大系统,综合考虑人的生理和心理特征,设计对象的功能,环境保护的要求以及能源、材料、制造等系统因素,使设计既符合人的要求,又能优化设计,还能保护和改善环境,并且符合可持续发展战略。
4)现代机械设计理论与方法在体系和内容上运用系统观,实现系统化。如优化设计从参数优化发展到参数、结构和总体方案的系统优化;摩擦设计从仅有一些经典的试验数据和几条设计准则发展为系统的摩擦学学科;微机械根据自身特点创立了不同于常观机械的微机械系统设计理论与方法;CAD向设计过程各个环节、产品数据管理和企业集成的系统化方向发展。
2.2 科学化
传统机械设计基于经验、半经验和经典的数学、物理学、力学及其实验,“就机械论机械”,只强调产品的产后质量和内在质量,而现代机械设计正在改变传统设计固有的强经验弱理论模式和结构,走向科学化。
1)现代机械设计重视对设计思维规律的研究和应用,主要依靠设计思维规律引发灵感,变被动感悟为主动探索,激活科学思维进行设计,从而形成了创造与设计思维原理及其方法学。
2)现代机械设计已经发展成为一门内容广泛的交叉学科。其理论与方法包含有哲学、思维科学、智能科学、人体科学、心理学、生理学、解剖学、社会学、管理学、环境科学、生态学、进化论、可持续发展战略,现代应用数学、物理学、应用化学、应用力学、摩擦学、艺术科学、材料科学、机械电子学、控制理论与技术、检测技术、自动化技术、计算机及网络技术、现代信息科学等许多学科的知识与成果。
3)现代机械设计在继承以往基于经验与经典数理力和实验等设计理论和方法的基础上,研究开发出有限元方法、断裂力学等准确模拟系统真实工作的工能强大的分析工具,运用新理论和方法产生出一系列优化、可靠性、摩擦学设计准则。
4)现代机械设计强调在设计阶段控制产品质量,从而使产品质量在制造和使用过程中得以保证,同时既重视产品的内在质量,又重视产品的外在质量,力求使产品的造型设计既有科学性,又有艺术性、宜人性,实现产品协调统一的科学技术美,并由此而形成了人机工程学、现代工业设计和产品造型设计。
2.3 计算机化
20世纪70年代以来,计算机技术的迅速发展,一改传统的手工设计与串行设计方法,为机械设计开辟了全新的途径,并在此基础上产生了许多新的设计理论与方法。计算机技术已经成为现代设计方法赖以支持的基本工具和构建运行平台的技术。
1)现代机械设计使用计算机辅助绘图和分析计算,即延伸了人的体力和智力,同时还加快了设计进度,提高了设计质量。
2)现代机械设计依靠计算机技术支持,改变了传统机械设计仅限于在设计阶段的“方案设计-原理设计-结构设计-生产图纸设计-制造样机或直接生产-修改图纸”的串行工作程序,使与设计相关的工作尽可能并行展开,从而把设计工作延伸到设计前信息收集与设计后信息反馈,使产品市场、用户、设计、制造与质量控制密切联系在一起。
3)现代机械设计充分应用计算机技术进行优化设计、可靠性设计、三维建模、动态仿真、虚拟设计等,增强设计功能,优化设计效果,提高设计精度,缩短设计周期,降低生产成本。
4)现代机械设计以计算机为主要载体,组合配套接口技术、网络技术,开发计算机硬、软件系统,实现设计的集成化、可视化、协同化、自动化、智能化,实现数字化设计和设计过程管理。
3 现代设计方法的基本支撑
现代设计理论可以由系统论、相似论和本体论构成对现代设计方法的基本支撑。这三种理论对现代设计方法的形成都起着重要的作用,它们之间有着密切的联系,本体是相似和系统的基础,相似是系统和本体的联系,系统则为本体和相似的结果。
3.1 系统论支撑
系统论研究事物形成整体的一般模式,结构和规律。系统是由相互关联、相互制约、相互作用的若干部分(元素)组成的具有特定功能的有机整体。系统论的创始人贝塔朗菲于1945年开始发表系统论文章,到1968年确立了其科学学术地位。
1955年,德国的Hansen首先把系统论引入设计领域,提出构造系统的理论。20世纪80年代以来,系统论广泛用于设计方法和技术,设计工具与平台的研发。当今创新设计典范的TRIZ、公理化理论与方法等,系统论在其中发挥着主干作用。除了面向方面设计DFX、反求设计等方法尚未运用系统论以外,绝大多数现代设计方法都有系统论的支持。以至于系统论首先构成了现代设计方法的基本支撑。系统论之所以在设计领域具有这样的作用,是它上升到哲学层次的结果。
事实表明,具有多学科知识交叉融合的综合集成的系统科学理论,必将构成对现代设计方法的有力支撑。钟掘、闻邦椿、陈予恕等从系统的复杂性、非线性和综合性研究[10,11,12],正在引领中国机械科学的深入发展。
3.2 相似论支撑
相似论研究事物的相似现象及变化规律,相似是由相同因素和相异因素结合于一体的事物属性。
相似理论的基础是1848年、1911年和1931年分别提出的相似三定理,是以经典数理科学身份进入设计领域的。1869年英国Froude,William首先将相似理论用于模型测试。20世纪50年代在相似理论基础上产生的成组技术,在施工设计阶段一直有着成功的应用[13]。到20世纪90年代初,相似理论才以思维科学的面貌出现,其内涵和外延有了更新更广的定义[14]。相应地也开始有了运用相似论进行概念设计阶段的研究和创新设计研究[15]。相似理论不仅自身构成了一类设计方法,而且还是智能设计、仿生设计、虚拟仿真系统的基础理论。在工具和平台中,有些数据库、知识库和仿真技术,是用相似原理构建的,从而使相似论成为现代设计方法的一个基本支撑。
虽然比系统论进入设计领域早80多年,但其长期以来受制于相似只存在于同类现象之中,并且局限于在共性中相似程度很高的范围,以至于在创新设计的主要阶段———概念设计阶段几乎见不到相似论的踪影[16,17]。
从知识重用和知识创新构成的两大类设计方法来看,相似论对于知识重用的设计方法可以说是全面支持的,而且在知识创新构成的设计方法中,有些是全面支持或部分支持的,具体见图1。
3.3 本体论支撑
本体论原本是哲学的一个概念,用于研究事物的存在、组成及其本质,20世纪90年代初开始引入认知科学、智能科学、计算机科学、机械科学、知识工程等众多领域,由此产生了多种不同的本体概念。可以概括为:本体是通过对与概念、属性及其相互关系的规范化描述,勾画出某一领域的基本知识体系和描述语言[18]。
本体论既适宜用于大规模知识和多学科知识的表示、组织和交互,也适宜用于各种特定领域知识的表示、组织和交互。依靠本体论支撑的现代设计方法,由于计算机技术已经成为现代设计方法的基本工具,无论是单个微机设计,还是在分布式、网络环境下并行、协同设计,都需要海量设计知识的组织、供应和处理,本体论以其“组织知识的知识”特点[19],成为计算机智能化知识设计理论的尚佳选择。相对于系统论和相似论,本体论进入设计领域的历史很短,还不成熟,是当前研究的热点。
3.4 综合支撑的必要性和可行性
改变机械设计领域的弱理论强经验模式,构建整个设计进程的完整设计理论与方法体系,单靠系统论和面向局部的科学理论与方法是难以从根本上实现的。要实现这一目的,需要从更高理论层次的哲学、思维科学、认知科学和横向科学之间的交叉融合着手。系统论在设计领域的研究和应用证明了抽象概括性强的有效性。但是,任何一种理论不可能包罗万象,系统论自然也有它的局限性。优势互补的综合理论就成为一种必然的选择。本体-相似-系统综合理论正是在这种需要下提出的。本体论、相似论与系统论构成现代设计方法的综合理论支撑的思想,是以钱学森系统科学是还原论与整体论辩证统一观点和综合集成方法论[20]指导所提出的。
本体论、相似论和系统论都是以知识为核心的认识论和方法论,都可用于现代设计方法。在理论特性上,由于系统论的整体性、关联性、集合性、层次性和目的性,相似论的中介性、模糊性、对象性、演化性和拓扑性,本体论的个体性、封装性、规范性、内聚性和客观性,三者具有明显的互补性;在理论结构上,三者可以形成一个“本体单元-相似变化-系统整体”的完整结构;从实际作用来看,系统论、相似论和本体论具有在现代设计方法中构成基本支撑的能力。因此,三者可以综合为一个支持整个设计进程的完整理论体系。本体论、相似论和系统论以知识为核心,对现代设计方法构成基本理论支撑的关系如图2所示。
科学理论的支撑,必将导致设计方法的显著进步。在系统科学理论指导下,可以有效地解决复杂产品的模块化问题[21],文献[22]以系统科学的综合集成方法论为指导,提出用能量流、物质流和信息流协同设计研究改进模块化设计,可以从根本上解决现有模块化设计注重单元功能而忽视系统的整体性和关联性,注重相似再现而忽视相似创造等主要问题。运用本体论、相似论与系统论构成的综合集成支撑理论,可以提出适于模块化设计的本体原理、相似原理和系统原理,进而用该理论构建优势互补的模块化与能量、物质和信息流系统集成设计方法。
4 存在的问题
我国从20世纪80年代初开始对西方发达国家的现代设计方法从事跟踪性研究,在个别领域和方向上有一些先进的局部性研究成果,但在设计学的整体研究上与国际先进水平尚有相当大的差距[23]。在现代设计方法研究中存在的问题主要有以下五个方面。
4.1 基础理论的系统综合研究及应用依然薄弱
机械产品设计属于弱理论强经验领域[24],这是现代设计方法继续发展的一个瓶颈问题。TRIZ的创立,是对近250万件发明专利分析研究的结果,说明经验积累到一定程度,是有规律可循的,是能够上升为科学理论的。公理化设计则依据设计过程的逻辑性,形成了一套设计的科学理论。可以清楚地看到,这些理论的形成依靠着基础理论———设计哲学和系统论的支撑。我国在这方面主要是对方法和技术的跟踪研究,对理论,特别是通用基础理论研究重视不够。机械设计方法的基础理论可以分为两部分:通用基础理论和专业基础理论。设计领域的专业基础理论研究较多,但比较分散,往往局限在某一个方面,作为整体系统研究尚不多见。
4.2 知识重用设计与知识创新设计研究分离
设计是在继承的基础上进行的,既有知识的重用,又有知识的创新,两者是不可分割的,否则就失去了设计的本来意义。尽管有学者提出设计的制品理论,强调在设计过程中制品理论是进化的,不仅要支持现有理论的使用,还应支持新理论的获取,指出设计的制品理论是研究产品设计重用的重要理论依据和基础,并依此展开新产品开发和支持体系的重用技术研究[25,26,27],从目前现代设计方法研究和应用的实际状况来看,知识重用设计与知识创新设计两者分离进行研究的现象依然是普遍的。有必要将设计的知识重用技术与知识创新技术加以联系,结合起来进行研究。
4.3 概念设计、技术设计与施工设计相脱节
概念设计、技术设计和施工设计是整个设计过程前后相承的三个阶段。现有商品化的CAD系统软件虽然提有概念设计功能,但实际上还不具备,只是在图形上比原来增强了拓扑功能,在这种模式下要实现概念设计与技术设计的无缝连接很困难,更谈不上实现创新的概念设计。实际上真正的语义概念设计和图形概念设计至今仍然依靠人的创造思维进行,概念设计与技术设计是脱节的。而在技术设计阶段只是在零件结构上提出了一些制造、装配的要求,实质上施工设计与技术设计没有多少关联性,技术设计结束以后,施工设计从头开始,了解产品的概念设计和技术设计,并根据制造、材料、技术能力等具体因素,经常变动技术设计结果。
4.4 现有的相似设计难于进行创新设计
基于相似机理的设计应当是既能继承又能创新的设计。在迄今为止的教科书、工具书和研究文献中可以看出,现有的相似设计方法对相似理论的应用仍然局限于一种同类模拟和从共性角度高相似度的运用,只能用于一般的改型设计,或者局部的改进设计,并没有全面表达相似理论是相同因素与相异因素在对立统一变化中进化发展的内涵,没有充分认识相似具有跨类存在的特点,进而深入发掘其相似性,进行创新设计。在这种狭义相似观指导下,相似设计难以发挥应有的作用,特别是难于实现从源头创新设计和自主创新设计。
4.5 设计过程集成程度低造成信息孤岛
由于产品的设计过程相当复杂,可能要用到多个工程设计及仿真分析软件,由于这些软件的开发者采用的技术路线及数据格式的多种多样,使得使用多个软件进行协同设计及仿真的用户不可避免的面临信息孤岛、应用孤岛及业务流程孤岛等问题的挑战,因此如何整合这些CAD/CAE/CAM等相关技术资源,使之充分发挥科技创新的能力,已成为一个很重要的研究热点问题。面临需要解决的主要问题有:产品统一数据模型表示方法、模型的数据交换规范、数据集成方法、异构环境下应用功能的集成和过程集成等。
5 结论
综上所述,现代设计方法的三个组成部分是一个有机的整体,只有加强三者的联系、协调与整合,才能发挥最佳效果。设计通用基础理论及其综合研究和应用,是从根本上改变机械设计领域弱理论强经验模式的有效途径,同时也是构建功能系统强大,能够自主创新和从源头创新的现代设计方法的可靠基础。本体论、相似论和系统论的综合,可以构成一个支撑现代设计方法的比较完整的基本理论体系。
现代设计方法永恒的主题是创新,在科技不断发展和多学科广泛交叉作用中,其内涵与外延将进一步丰富和扩展,系统化、科学化和计算机化的特点将进一步得到展现并走向结合,总的发展趋势是向科学化迈进。具体表现在以下五个方面:
1)设计科学规律的研究。如设计思维规律的研究,设计进程规律的研究,设计要素及其整合规律的研究等。
2)设计科学规范的研究。如设计知识的组织、供应和处理研究,设计模化(模块化、模型化、模式化及其组合化)理论与方法研究,设计标准、接口技术的研究,设计方法分类的研究等。
3)原创性设计方法的研究,主要从两个途径进行,运用普适性、通用性强的基础理论研究开发和通过不同领域科学的学科交叉形成新的生长点。
4)综合、集成、系统的设计方法研究。如多种单一方法的综合研究,方面设计、要素设计集成研究,设计理论、方法和工具平台一体化研究,概念设计、技术设计和施工设计的无缝链接研究,支持产品全生命周期的建模、求解和评价决策设计系统研究,极限、动态、复杂系统设计的研究,人机智能设计系统研究、进程和对象集成设计系统研究等。
5)知识重用和知识创新相结合的研究。是现代设计方法在新的历史条件下的基本要求,也是现代设计方法继续发展的应当选择。重在继承的反求设计、逆向工程设计、快速原型设计、虚拟仿真设计等随之将有新的变化。同时,专家系统、基于实例的推理等基于经验知识的设计方法如何向科学转化也需要深入研究。在先进技术与成果的基础上,设计工具与平台将从主要提倡设计知识重用和共享,转变为同时也有利于设计知识创新的研究。
摘要：对现代机械设计方法的产生和发展进行了综合论述,提出了现代设计方法的三个组成部分,总结了现代设计方法的三个基本特点,着重阐述了系统论、相似论和本体论对现代设计方法的支撑关系,并指出了目前现代设计方法研究中存在的主要问题,最后对现代设计方法发展的趋势进行了讨论。
机械支撑 篇4
汽车产业作为我国的主导产业, 其长足快速的发展带来我国汽车市场的突破性增长。在市场不断涌入新车的同时, 报废的汽车数量也在不断地增加[1]。而报废汽车的回收及拆解属于新兴产业, 汽车拆解自动化数字车间及技术研究在国内尚属空白。
汽车拆解自动化车间用机械手支撑上横梁是拆解线的主要受力部件之一, 所承载的机械手需具备上下移动、沿横梁做轴向移动和机械手带负载翻转90°等动作自由度, 故横梁的变形和受力情况决定机械手运行的性能及可靠性, 其结构性能是设计横梁时必须要加以考虑的重要因素。其特点是超高环境使用, 超大跨距, 精度和稳定性要求高, 负载大。由于其使用环境特殊性及高度自动化等因素, 决定其结构系统必须具有高可靠性和高安全性。
本文以某汽车拆解线超大跨距横梁为研究对象, 利用ANSYS有限元分析软件对其进行受力分析, 计算得出横梁的最大应力的大小及部位, 同时获取变形数据, 最终为拆解线自动机械手结构系统的设计提供一定的参考依据。
1 汽车拆解线横梁的有限元分析
1.1 横梁模型建立
对横梁进行结构分析, 只要求横梁结构模型能够准确反映力学性能及应力应变等结果, 支撑横梁附属功能性凸台、孔、倒角等工艺特征对本大型结构力学性能影响极微, 此类特征会极大增加整体的网格数量并延长计算时间。考虑到计算效率及影响, ANSYS分析模型对此类特征进行忽略处理, 以达到简化计算的目的[2]。由于矩框型梁的第一阶频率较高, 而且模态相对位移量较小[3,4], 故本文中的横梁采用矩形方通, 截面为200 mm×300 mm, 跨距为7 000 mm, 对于梁上其他的电机、拖链等结构也简化为了质量点, 以进一步的简化网格。
采用三维建模软件Solidworks对横梁进行模型建立, 然后通过Solidworks与Ansys workbench软件的互联接口将模型导入workbench中, 结构如图1所示。
1.2 模型网格划分
Ansys workbench中对于网格的划分有多种方法, 不同的划分方式会对网格产生影响, 进而影响求解效率和准确性。本文中对于横梁主体和其他结构规则的立板, 采用的方式是Hex Dominant Method理论方式, 这种方式下网格以六面体为主, 网格分布规律且能利用较少的计算时间得到较精确的结果[5]。
对于导轨、滑块等结构较复杂的部分采用Auto方式划分, 这样能够更好地适应复杂结构, 防止畸形网格的出现, 保证计算的准确性。总体网格设置Size为80 mm。实体模型被划分有限元网格后共含有474 320个节点和167 686个网格。图2即为横梁的有限元网格模型。
1.3 横梁模型的加载求解
本文中分析的横梁其上的支撑件承受了两个方向的运动:滑板可以沿横梁轴向导轨进行移动、滑板上安装的机械手可以沿重力方向移动。因为分析重点是横梁的变形, 所以取横梁承载最危险的工况进行分析, 即滑板移动到横梁正中间且其上的机械手处于超重状态下[6]。
如上所述, 此时横梁上的滑板承重600 kg, 转换为重力后以集中力Force的形式加载滑板的受力面上;机械手的加速度为3 m/s2, 在超重状态下将产生惯性力:
将这个惯性力也施加在滑板上的受力面上, 滑板之所以不简化, 也是可以更好地模拟承载力对于横梁的扭矩作用。
最后施加整体模型的重力加速度作用Standard Earth Gravity, 将整体重力考虑在内。在两个支撑脚板上施加全约束Fixed Support后, 就可以对模型模型进行求解。加载形式如图3所示。
2 结果分析
2.1 横梁变形情况分析
横梁未变形和变形情况如图4所示。由图可见横梁变形主要集中在横梁的中间部位, 支撑脚板基本没有变形发生;最大变形为1.045 mm, 发生在支撑抓取机械手的承压板上, 与实际情况相符合;经过放大变形结果显示, 可以看出横梁向承压板方向发生了扭转倾斜且幅度并不大, 符合设计要求, 并留有余量。
图5所示为发生最大形变的承压板变形图, 可见其变形范围为0.70~1.045 3 mm。
2.2 横梁应力分布
如图6所示为横梁整体应力分布图, 可以看到横梁结构的主体部分应力很小, 可以忽略;整体结构的最大应力位置在滑块与导轨接触位置, 最大应力值为35.117 MPa, 符合实际情况且远小于大梁材料的许用应力355 MPa, 完全满足梁强度和刚度要求, 设计趋于保守, 可以做适当的结构优化设计。
3 结论
根据分析结果, 可得如下结论。
(1) 横梁变形主要集中在横梁的中间部位, 最大变形为1.045 mm, 发生在支撑抓取机械手的承压板上。
(2) 发生最大形变的是机械手承压板, 变形范围为0.70~1.045 3 mm。
(3) 横梁结构的主体部分应力很小, 可以忽略;整体结构的最大应力位置在滑块与导轨接触位置, 最大应力值为35.117 MPa。
(4) 横梁及承压板的变形不影响机械手自动化行走, 本横梁设计可满足可靠性和安全性要求。
摘要：针对超高运行的自动化机械手可靠性及安全性问题, 对其超大跨距第七轴机械手支撑横梁的设计进行验证分析。主要基于ANSYS仿真对某型汽车拆解线的大跨距横梁进行有限元结构静力分析, 研究其变形及应力应变情况, 并确定机械手行走稳定性影响。分析结果可以对横梁的设计提供参考, 对大型自动化工程具有通用性和参考意义。
关键词：横梁,有限元分析,机械手,第七轴,大跨距
参考文献
[1]周自强, 戴国洪, 谭翰墨.报废汽车拆解与回收技术的发展与研究现状[J].常熟理工学院学报, 2011 (10) :107-111.
[2]解艳秋.水平定向钻机大梁的瞬态动力学分析[J].机械工程与自动化, 2011 (05) :80-81.
[3]侯红玲, 邱志惠, 赵永强.高速切削机床横梁的静态与动态分析[J].机械设计与制造, 2006 (5) :38-39.
[4]韩伟, 任学平.模拟塔式起重机静刚度特性的精确性研究[J].机电工程技术, 2014 (4) :85-88.
[5]买买提明·艾尼, 陈华磊.ANSYSWorkbench14.0仿真技术与工程实践[M].北京:清华大学出版社, 2013.
机械支撑 篇5
回顾2012年, 受国际、国内经济形势的影响, 中国工程机械行业走过了不平凡的一年。从“中国工程机械年度产品TOP50 (2013) ”榜单来看, 中国工程机械行业技术持续创新升级并未受到市场复杂环境的影响, 多项技术取得了实质性进展, 产品定位更精准, 大型、高技术含量以及个性产品在相应施工领域得到普及应用并承担重任。与此同时, 节能型技术产品的不断升级和广泛应用, 使工程机械产品参与建设“两型”社会的深度和广度持续提升, 充分体现了工程机械行业的高度责任感和使命感。
与往届颁奖典礼不同, 本届活动主办方还同期举办了“工程机械产品发展 (北京) 论坛”。论坛以“工程机械产品未来的发展与支撑”为主题, 与会嘉宾就工程机械产品的设计理念、市场定位、基础材料等话题进行了深入讨论, 旨在进一步深化产品发展对产业进步的作用和意义。
技术创新、市场表现和应用贡献是“中国工程机械年度产品TOP50”评选最重要的三个维度。获得本届“中国工程机械年度产品TOP50”最高奖项金手指奖的徐州重型机械有限公司QAY1200型全地面起重机和中联重科股份有限公司ZLJ5530THBK 63X-6RZ型臂架式混凝土泵车均是企业在持续创新的基础上、不断超越自我的结晶。
此外, 在获奖产品榜单中, 徐工集团道路机械事业部XS302型全液压单钢轮振动压路机、中联重科股份有限公司D1250-80型塔式起重机、凯斯工程机械 (上海) 有限公司WX210型多功能轮式挖掘机获得应用贡献金奖;山推工程机械股份有限公司SD90-5型推土机、中联重科股份有限公司QAY2000型全地面起重机、徐工集团挖掘机械事业部XE370CA型履带式液压挖掘机荣获技术创新金奖;市场表现金奖为三一重机有限公司SY75C-9型履带式液压挖掘机、陕西同力重工股份有限公司TL855型非公路宽体自卸车、徐工集团道路机械事业部XM101型铣刨机。