РамныеРамно-решетчатые и решетчатые
Рамно-башенные
Рамно-раскосные
Четырехстоечные
Двухстоечные
С тремя ригелями и более
С одним ригелем
С двумя ригелями
С Н-образным ригелем
С Х-образным ригелем
С О-образным ригелем
Рис.2.1. Классификация реализованных на практике структур крановых порталов
При этом прямые стрелы для кранов средней и большой грузоподъемности легче сочлененных, что выгодно для завода-изготовителя и отчасти для эксплуатации (например, уменьшение нагрузок на крановые пути и издержек на уход за ними). Однако они имеют большие прогибы и время затухания колебаний, большие длины подвеса груза и амплитуду его раскачивания, что мешает нормальной эксплуатации (увеличивает длительность цикла работы крана и уменьшает его производительность).
Механизмы передвижения кранов мостового типа с раздельным приводом легче, проще, дешевле, они лучше отвечают требованиям унификации при серийном производстве, чем механизмы с центральным приводом, но приводят к увеличению перекосных нагрузок при несимметричном загружении опор и, возможно, к увеличению массы кранов в целом.
Рамные двухстоечные порталы при прочих равных условиях легче и дешевле четырехстоечных, имеют пониженную вертикальную жесткость (что уменьшает расчетные нагрузки на крановые пути), однако с этим сопряжены пониженная горизонтальная жесткость, увеличенные перемещения точки подвеса груза. Перечень подобных противоречивых ситуаций можно продолжать сколь угодно долго. В этих условиях выбор оптимального варианта уже невозможен на уровне интуиции конструктора и требует специальной методологии.
Оптимальное решение – это наилучшее решение в исследуемом множестве вариантов и в каком-то определенном смысле. Его нахождение и есть цель оптимального проектирования.
Исходя из этого определения можно установить основные этапы оптимального проектирования.
1. Разработка расчетной схемы на основе геометрического изображения (осевого контура) и системы параметров объекта, т.е. таких независимых величин, задание значений которых достаточно для описания любого варианта, входящего в исследуемое множество.
2. Разработка системы критериев качества, т.е. функций параметров, характеризующих интересующие нас свойства объекта, и принятие одного из критериев качества за важнейший. Такой важнейший критерий качества, характеризующий наиболее значимое свойство объекта, называется целевой функцией.
3. Разработка системы ограничений на числовые значения параметров и критериев качества и тем самым формирование множества вариантов, на котором ищется оптимальное решение.
4. Формирование математической модели.
5. Разработка алгоритма оптимизации и его реализация на компьютере. Под алгоритмом оптимизации понимают вычислительную процедуру, позволяющую установить числовые значения параметров, доставляющие экстремум целевой функции при выполнении ограничений.
Важно отметить, что в связи со сложностью инженерных задач оптимального проектирования их решение может быть получено в приемлемые сроки только с применением быстродействующих компьютеров, которые могут очень быстро выполнять предписанные им операции. Компьютер является лишь техническим средством решения задачи оптимального проектирования, освобождая человека от непосильной для него вычислительной работы и оставляя ему все творческие функции. Человек составляет алгоритм и программу решения задачи, выполняет отладку программы, анализирует полученные результаты. Наконец, на нем лежит все бремя ответственности за принятое решение. Таким образом, оптимальное проектирование требует ограниченного сочетания инженерного и математического подходов.