起重机联轴器断裂事故仿真模拟研究

陈萍

【摘要】为了避免出现起重机事故，需要仿真模拟起重机联轴器断裂事故，本文分析利用SolidWorks实现起重机建模，导入3DS Max制作仿真模拟动画，全面再现起重机事故的实际发生过程，通过事故模拟仿真，分析起重机联轴器断裂事故的发生原因，为起重机安全使用奠定基础。

关键词：起重机;联轴器;断裂事故;模拟仿真

起重机联轴器断裂事故发生具有不确定性，发生事故之后，工作人员无法及时确定问题发生的原因，也很难掌握事故预防方法。利用计算机软硬件技术模块，可以模拟仿真已经发生的起重机联轴器断裂事故，重现危险复杂的环境场景，提升起重机运行过程的稳定性。

一、概述起重机联轴器断裂事故

（一）描述起重机联轴器断裂事故

某门式起重机负责起重运输铁路箱梁，在施工现场布置两台起重机，两台起重机负责抬运500t的箱梁，起重机运行过程中，其中一台起重机起升机构失去稳定性，因为缺乏约束，巨型箱梁下坠速度非常快，最终坠落到地面。出现这次事故是因为起重机制动轮的联轴器出现断裂问题，本文主要针对这次事故落实仿真模拟工作。【1】

（二）简介门式起重机的结构

门式起重机主要负责装卸物料，这类起重机主要包括起升机构和运行机构以及电气部分等结构。起升机构包括制动器和传动轴以及联轴器等构件。起升结构通过联系起升电动机和联轴器，利用减速器轴驱动卷转运行，连接卷轴钢丝绳带动装置运行。

二、建模起重机实体

（一）起重机建模

工作人员可以利用SolidWorks软件建立各个零件模型，根据起重机实际工作的约束条件装配各个零件。

起重机上部整机装配体模型

（二）起重机成组

利用SolidWorks可以建立三维模型，但是3DS Max可以更加方便的制作模拟仿真动画，而两个软件格式存在兼容问题。利用WRL文件可以保存装配体为一个文件，无需单独保存装配体各个零件模型，利用3DS Max可以代开装配体形式，可以另存装配好的SolidWorks为.wrl格式，可以向3DS Max中导入文件。【2】

在3DS Max中将模型打开，各个零件的约束关系因此发生变化，如果工作人员移动零部件模型，零件相对位置会因此被破坏。利用3DS Max成组命令，成组处理相对位置不变的模型，形成一个统一的整体，直接配合一些零部件模型，提高管理工作的便利性。向3DS Max中导入SolidWorks模型，如果无法成组，主要是因为导入零部件之间的链接关系。工作人员需要选中所有的零件模型，点击取消链接按钮，这样既可随意移动并且成组各个零部件模型，为了方面制作后期动画，可以划分起重机为吊钩组和桥架组以及卷筒组等部分。

三、制作起重机联轴器断裂事故仿真动画

（一）添加模型链接关系

制作起重机联轴器断裂事故动画，工作人员需要添加零件对象的链接关系，改变零件空间状态，随之也会改变有关零件的链接关系。在事故模拟过程中，需要针对传动机构的联轴器和齿轮以及钢丝绳等部分，添加链接关系。建立链接关之后，模型零部件之间会产生相互影响，为后续动作制作提供便利。

（二）添加模型贴画

向3DS Max中导入模型，为了将物体纹理效果表现出来，需要发挥贴图功能，在模型外表面覆盖图片颜色，利用3DS Max提供的贴图，将物体表面的纹理和透明等效果灵活的表现出来，保障三维模型的逼真度。起重机颜色为金属橙黄色，钢丝绳呈现银灰色，利用材质编辑器设置明暗器参数和基本参数等。

（三）制作关键帧动画

模拟起重机联轴器断裂事故，可以利用3DS Max关键帧动画功能，保障仿真效果。在时间轴上定义关键时间点，实时记录模型的空间变化。关键帧动画中，工作人员可以利用自动关键帧和手动关键帧两种方式，利用自动关键帧方式更加方便，但是在操作过程中可能会出现废帧问题，导致动画混乱。利用你手动关键帧操作方式，更加稳定可靠。制作起重机联轴器断裂事故动画，需要利用100帧完成动画制作，从0帧到50帧，显示起重机下降吊钩和上升起吊，从50帧到80帧，起吊機处于上升起吊的状态。在77帧阶段，联轴器连接螺栓发生断裂，在80帧到100帧阶段，其中O记快速下针吊钩重物。【3】

（四）设置摄像机

通过设置摄像机可以直观的展示动画，为了更好的突出动画重点，需要设置摄像机。模拟起重机联轴器断裂事故，工作人员需要观察起重机联轴器部分，因此需要在联轴器附近设置摄像机，将其运动过程中显示出来。摄像机主要包括自有摄像机和目标摄像机两种类型，在起重机联轴器断裂事故动画模拟过程中，工作人员可以利用自有摄像机将事故整个发生过程全面记录下来。

（五）动画渲染

完成上述工作之后，需要渲染输出动画，工作人员利用“渲染设置”，选择活动时间段，在渲染设置过程中，需要调节动画分辨率，同时需要选择文件保存格式，点击渲染按钮，完成渲染工作之后，代表已经完成了起重机联轴器断裂事故仿真动画制作工作。

结束语：

综上所述，利用起重机联轴器断裂事故仿真模拟，可以帮助工作人员全面了解起重机联轴器断裂的故障，提出针对性的处理措施，保障起重机运行的稳定性。

参考文献：

[1]姚峰林，石国善，孟文俊，白艳强，崔耀东.基于整体稳定性的全地面起重机偏心调整架与超起装置的相互关系[J].中国工程机械学报，2020，18（02）：107-112.

[2]张焕梅，杨瑞刚.基于响应面法的起重机结构可靠性灵敏度分析[J].中国工程机械学报，2020，18（02）：131-136.

[3]范立富，牛作证，田鹏，张颖.一种塔式起重机起升钢丝绳托绳装置的设计及应用[J].中北大学学报（自然科学版），2020，41（02）：124-128.