【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 車(chē)輪數(shù)為 36個(gè)，其中驅(qū)動(dòng)輪數(shù)為 18個(gè)。 為了防止碰撞造成機(jī)損，運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩端設(shè)有橡膠緩沖塊和行程限位開(kāi)關(guān)。為了防止起重機(jī)在非工作狀態(tài)遭遇暴風(fēng)襲擊，在車(chē)體上分別設(shè)有錨定裝置、防風(fēng)系纜裝置和電力液壓防風(fēng)鐵楔。在斷電的情況下，電動(dòng)液壓防風(fēng)鐵楔能自動(dòng)和手動(dòng)工作。且電動(dòng)液壓防風(fēng)鐵楔與門(mén)機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)連鎖，并且有足夠 的鎖緊力。在小均衡梁上設(shè)有頂升裝置以方便門(mén)機(jī)修理及更換車(chē)輪。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用變頻調(diào)速的方式，其運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 。 圖 運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1聚胺脂緩沖器； 2掃軌板； 3開(kāi)式齒輪； 4車(chē)輪； 5電動(dòng)液壓防風(fēng)鐵楔； 6大均衡梁； 7小均衡梁； 8三合一減速電機(jī)； 9錨定裝置 20 金屬結(jié)構(gòu)選型 起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是整臺(tái)起重機(jī)的支持構(gòu)架，決定了起重機(jī)械結(jié)構(gòu)型式，它用來(lái)裝置起重機(jī)的機(jī)械、電器設(shè)備、支持被起吊的重物，承受和傳遞作用在起重機(jī)上的各種載荷。起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的基本受力構(gòu)件分三類(lèi)：軸心 受力構(gòu)件、受彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件， 這些基本構(gòu)件根據(jù)其受力和外形尺寸又可分別設(shè)計(jì)成格構(gòu)式、實(shí)腹式或混合式的結(jié)構(gòu)型式 。格構(gòu)式構(gòu)件是由許多型鋼、鋼管或組合截面桿件連接而成的桿系結(jié)構(gòu)，用于受力相對(duì)較小、外形尺寸相對(duì)較大的場(chǎng)合；實(shí)腹式構(gòu)件主要由鋼板組成，適用于載荷大、外形尺寸小的場(chǎng)合；混合式構(gòu)件部分為實(shí)腹結(jié)構(gòu)，部分為桿系結(jié)構(gòu)，其使用條件介于格構(gòu)式構(gòu)件和實(shí)腹式構(gòu)件之間 [3]。 金屬結(jié)構(gòu)的連接方法主要有：焊接連接、鉚接連接和螺栓連接。焊接連接于其他連接方法比較，不僅省工、省料、易于機(jī)械化和自動(dòng)化施工，而且能簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，減 輕結(jié)構(gòu)自重，因而是金屬結(jié)構(gòu)中最主要，最普遍的連接方法；鉚釘連接用料多，自重大，而且釘孔削弱了構(gòu)件的截面，使構(gòu)件在受拉時(shí)降低了承載能力，因此以逐步被焊接所代替；螺栓連接裝配方便、迅速、質(zhì)量可靠，因此主要用于結(jié)構(gòu)安裝連接，或用于需要經(jīng)常拆卸的結(jié)構(gòu)中。 1) 臂架系統(tǒng) 臂架是承受和傳遞吊重載荷的主要構(gòu)件，要求其具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性、并且兼顧起重機(jī)整機(jī)自重、穩(wěn)定性及整機(jī)性能。根據(jù)不同的使用條件，臂架系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)成單臂架和組合臂架兩種形式。 單臂架系統(tǒng)按照變幅機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式的不同可以分為剛性傳動(dòng)變幅的單臂架和柔 性拉索變幅的單臂架。前者采用高強(qiáng)度管子制成三角形或矩形截面的大桿桁架結(jié)構(gòu)，或者由變截面箱形梁組成臂架；后者沒(méi)有臂架平衡裝置，變幅鋼絲繩固定于臂架頭部，依靠柔性拉索的收縮與放出實(shí)現(xiàn)臂架的俯仰。 本文所設(shè)計(jì)機(jī)型為組合臂架結(jié)構(gòu)起重機(jī)，采用由圓管焊接組合成的桁架式臂架，變幅為剛性傳動(dòng)變幅，即采用齒條變幅。 2) 人字架與回轉(zhuǎn)平臺(tái) 本文中人字架采用桁架式結(jié)構(gòu)，上橫梁位于兩側(cè)豎直立柱和斜立柱的交匯處，其上布有對(duì)重平衡梁支座，用于承受平衡梁和對(duì)重的壓力，側(cè)面有補(bǔ)償滑輪組定滑輪，并受鋼絲繩拉力作用。人字架中部由橫梁構(gòu)成的平 臺(tái)上安裝有變幅機(jī)構(gòu)，主要承受變幅機(jī)構(gòu)重力和齒條力。人字架根部通過(guò)法蘭與立柱連接，由立柱將上部載荷傳遞給轉(zhuǎn)臺(tái)。 轉(zhuǎn)臺(tái)通常由兩根主梁和若干根橫梁組成焊接系統(tǒng)，使其具有足夠的強(qiáng)度，以便為人字架、臂架以及上部自重提供穩(wěn)定的支承。 21 3）機(jī)器房 機(jī)器房?jī)?nèi)壁是由多種型鋼組成的骨架。外壁由鋼板拼接，機(jī)房?jī)?nèi)安裝有活動(dòng)吊耳若干個(gè)。機(jī)器房采用全封閉結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計(jì)有實(shí)現(xiàn)自通風(fēng)的出風(fēng)口。機(jī)房頂部另裝有軸流抽風(fēng)機(jī)，以備高溫時(shí)增加空氣排量。在機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有檢修電源箱和滅火裝置。 4) 司機(jī)室 門(mén)機(jī)的司機(jī)室布置在轉(zhuǎn)臺(tái)右側(cè)（順臂架方向）的司機(jī) 室平臺(tái)上，外壁為鋼板焊接。水密性好，空間較大，外形美觀、牢固，室內(nèi)采光充分，視野良好，環(huán)境舒適宜人。司機(jī)室內(nèi)安裝司機(jī)座椅、聯(lián)動(dòng)操作臺(tái)與儀表、空調(diào)機(jī)、對(duì)講機(jī)等。 5) 圓筒門(mén)架 圓筒門(mén)架結(jié)構(gòu)由圓筒體、門(mén)架主梁和端梁（牛腿）等組成，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖 所示。結(jié)構(gòu)全部采用鋼板焊接，主要材料為 Q235B。圓筒門(mén)架上部安裝回轉(zhuǎn)大軸承，下部與運(yùn)行機(jī)構(gòu)大均衡梁連接，在門(mén)架結(jié)構(gòu)上面 設(shè)有防風(fēng)拉索連接鉸點(diǎn)、爬梯、維修平臺(tái)、扶手、欄桿、電纜卷筒、警鈴等裝置。 6) 梯子欄桿平臺(tái) 在門(mén)機(jī)需要維護(hù)保養(yǎng)、檢查、打油的地方均設(shè)置有梯子 平臺(tái)、欄桿。臂架的梯子欄桿安裝在臂架中間，可以直達(dá)臂架頭部。到象鼻梁兩端檢修滑輪可以從大拉桿和臂架梯子前往。更換象鼻梁頭部滑輪可以將臂架收到最小幅度，利用臂架中部的平臺(tái)進(jìn)行。立柱梯子欄桿可以直達(dá)導(dǎo)向滑輪和平衡梁鉸點(diǎn)處。機(jī)器房梯子欄桿可以使工作人員直達(dá)機(jī)房、駕駛室和機(jī)房頂上各處。門(mén)架圓筒上為螺旋梯，可以引導(dǎo)工作人員直達(dá)圓筒頂部的圓形平臺(tái)。 圖 圓筒門(mén)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1防風(fēng)拉索連接鉸點(diǎn)； 2連接支座； 3主梁； 4圓筒； 5接油盤(pán)； 6門(mén)； 7端梁 22 載荷的計(jì)算 要保證起重機(jī)械安全可靠的工作，必 須對(duì)起重機(jī)及其零部件進(jìn)行必要的計(jì)算，這就要求首先確定作用在起重機(jī)上的外載荷。起重機(jī)的外載荷有：起升載荷、自重載荷、動(dòng)載荷、風(fēng)載荷、碰撞載荷、工藝載荷、安裝和運(yùn)輸載荷等。在起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中，對(duì)于變化復(fù)雜的實(shí)際載荷，只能用簡(jiǎn)化的理論計(jì)算并與試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)確定，由此得到的載荷只是真實(shí)載荷的近似，稱(chēng)之為計(jì)算載荷。 起重機(jī)械具有短暫、重復(fù)、周期性循環(huán)及載荷變化等特點(diǎn)。為了使起重機(jī)安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)更為合理，在起重機(jī)零部件的強(qiáng)度和疲勞、壽命計(jì)算，總體計(jì)算時(shí)，通常將計(jì)算載荷分為三類(lèi)：工作情況下的正常載荷（Ⅰ 類(lèi)載荷）、工作情況下的最大載荷（Ⅱ類(lèi)載荷） 、非工作情況下最大載荷（Ⅲ類(lèi)載荷），通過(guò)不同的載荷組合來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計(jì)算或校核。 本節(jié)所作分析與計(jì)算均以依據(jù) GB/T38112021 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范依據(jù)。 自重載荷 自重載荷是門(mén)座起重機(jī)計(jì)算的主要載荷。它是指起重機(jī)本身的結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備以及在起重機(jī)工作時(shí)始終積結(jié)在它的某個(gè)部件上的物料（如附設(shè)在起重機(jī)上的漏斗料倉(cāng)、連續(xù)運(yùn)輸機(jī)及在它上面的物料）等質(zhì)量的重力。對(duì)某些起重機(jī)的使用情況，自重載荷還要包括結(jié)殼物料質(zhì)量的重力，例如粘結(jié)在起重機(jī)及其零部件上的煤 或類(lèi)似的其他粉末質(zhì)量的重力，但規(guī)定的屬于起重機(jī)起升載荷的質(zhì)量重力除外。門(mén)機(jī)各部分質(zhì)量及質(zhì)心位置表如下： 表 門(mén)座起重機(jī)各部分質(zhì)量及質(zhì)心位置表 MQ4033 門(mén)機(jī)各部分質(zhì)量及質(zhì)心位置 序號(hào) 部件名稱(chēng) 質(zhì)量 Rmax=33m Rmin=10m Xi Gi*Xi Zi Gi*Zi Xi Gi*Xi Zi Gi*Zi Gi(t) (m) (tm) (m) (tm) (m) (m) (m) (tm) 1 貨物 2 吊具 3 象鼻 23 梁 9 6 5 4 9 4 臂架 總成 5 大拉 桿 6 平衡 梁 7 活對(duì) 重 8 小拉 桿 9 人字 架 10 變幅 機(jī)構(gòu) 11 機(jī)器 房 12 起升 機(jī)構(gòu) 13 回轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu) 0 0 0 0 14 轉(zhuǎn)臺(tái) 15 配重 16 電控 系統(tǒng) 17 司機(jī) 室 4,706 旋轉(zhuǎn)部分 小 計(jì) (滿載 ) 旋轉(zhuǎn)部分 小 計(jì) (空 4 86 5 8 26 24 載 ) 18 門(mén)架 0 0 0 0 19 電纜卷筒 20 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 0 0 0 0 21 梯子平臺(tái) 0 0 0 0 固定部分 合計(jì) 5 0 5 合 計(jì) (滿載 ) 88 71 29 3 11 合 計(jì) (空載 ) 8 71 0 11 計(jì)算過(guò)程 起升載荷 起升載荷就是起升質(zhì)量的重力，起升質(zhì)量包括起重機(jī)允許起升的最大有效物品質(zhì)量、取物裝置（吊鉤滑輪組、起重橫梁、抓斗、容器或吸盤(pán)）質(zhì)量、懸掛著的撓性件以及其他在升降中的設(shè)備的質(zhì)量。起升高度小于 50m 的起升鋼絲繩的質(zhì)量可忽略不計(jì)。 25 本設(shè)計(jì)中，起重量為 40t，吊鉤總成重量 3t，則起升載荷 ： ? ? 440 3 10 4300 00QPN? ? ? ? (22) 動(dòng)力載荷 動(dòng)力載荷是指起重機(jī)各質(zhì)量由于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài) 力。 它是強(qiáng)度計(jì)算的重要依據(jù)，對(duì)疲勞計(jì)算也有影響。起重機(jī)不工作或吊 重 靜止在空中時(shí) ， 其自重載荷和起升載荷處于靜止?fàn)顟B(tài)。在起重機(jī)工作時(shí) ， 當(dāng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變 ， 動(dòng)載效應(yīng)使原有靜力載荷值增加 ， 其增大的部分就是動(dòng)載荷。動(dòng)載荷包括在變速運(yùn)動(dòng)中結(jié)構(gòu)自重和起升載荷產(chǎn)生的慣性載荷；由于車(chē)輪經(jīng)過(guò)不平整軌道接頭或運(yùn)動(dòng)部分對(duì)緩沖器的撞擊產(chǎn)生的沖擊載荷；慣性載荷和沖擊載荷使金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的彈性系統(tǒng)產(chǎn)生振動(dòng)的振動(dòng)載荷。動(dòng)載荷與運(yùn)動(dòng)方向和工作速度（加速度）有關(guān)，與結(jié)構(gòu)因素（如系統(tǒng)質(zhì)量的分布，系統(tǒng)的剛度和阻尼等）有關(guān)，而且與使用條件（如外載荷的大 小及其變化規(guī)律 、 有無(wú)沖擊等）有關(guān)。為了計(jì)算方便，通常用動(dòng)力系數(shù)（動(dòng)載荷與靜載荷的比值）表示。使用時(shí)，一般根據(jù)實(shí)際情況，查閱起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)手冊(cè)選用 。 起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)載荷計(jì)算 1）貨物驟然離地提升（或下降制動(dòng)）時(shí)，起重機(jī)自重產(chǎn)生的振動(dòng)載荷 當(dāng)物品起升離地時(shí)，或?qū)业踉诳罩械牟糠治锲吠蝗恍冻龝r(shí)，或懸吊在空中的物品下降制動(dòng)時(shí)。起重機(jī)本身 (主要是其金屬結(jié)構(gòu) )的自重將出現(xiàn)振動(dòng)而產(chǎn)生脈沖式增大或減小的動(dòng)力響應(yīng)。此自重振動(dòng)載荷用起升沖擊系數(shù)φ 1 乘以起重機(jī)的自重載荷來(lái)考慮。為反映此振動(dòng)載荷的上下限，該系 數(shù)取為兩個(gè)值， ?? ??11 ，取 ? =.，即 1? = 或 。在本次計(jì)算中 ，取 1? =。 . 2）貨物驟然離地或下降制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的附加動(dòng)載荷 當(dāng)物品無(wú)約束地起升離開(kāi)地面時(shí)，物品的慣性力將會(huì)使起升載荷出現(xiàn)動(dòng)載增大的作用。此起升動(dòng)力效應(yīng)用一個(gè)大于 1 的起升動(dòng)載系數(shù) 2? 乘以額定起升載荷 PQ來(lái)考慮。 2? 的計(jì)算式如下： qV2m in22 ??? ?? (23) 式中： ?? —— 起升動(dòng)載系數(shù)； min2? —— 與起升狀態(tài)級(jí)別相對(duì)應(yīng)的起升動(dòng)載系數(shù)的最小值； 2? —— 按起升狀態(tài)級(jí)別設(shè)定的系數(shù)； 26 qV —— 穩(wěn)定起升速度。 由于起升機(jī)構(gòu)控制型式的不同， 物品離地起升時(shí)的操 作方法會(huì)有較大差異，因此將起重機(jī)起升狀態(tài)級(jí)別按起升平穩(wěn)程度劃分為 HC1— HC4 四個(gè)級(jí)別，本文取 HC3 級(jí)別，即起升離地有中度沖擊。在此工況下， 2=? ， 2min? ? 。 2 = 5? ? ? ?？,則 2 ? ? 3）突然卸載時(shí)的動(dòng)力效應(yīng) 有的起重機(jī)正常工作時(shí)會(huì)在空中從總起升質(zhì)量 m中突然卸 除部分起升質(zhì)量，這將對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生減載振動(dòng)作用，減小后的起升動(dòng)載荷用突然卸載沖擊系數(shù)φ 3乘以額定起升載荷來(lái)計(jì)算。 3? 的計(jì)算式如下： ? ?311mm??? ?? ? ? (24) 式中 ： m? —— 起升質(zhì)量中突然卸去的那部分質(zhì)量； m —— 起升質(zhì)量； 3? —— 對(duì)于抓斗起重機(jī)或類(lèi)似起重機(jī) 3? = 計(jì)算得 :?? =。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的動(dòng)載荷計(jì)算 1）運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)通過(guò)不平軌道時(shí)的沖擊載荷 起重機(jī)帶載或空載運(yùn)行于具有一定彈性、接頭處有間隙或高低錯(cuò)位的鋼制軌道上時(shí)，發(fā)生的垂直沖擊動(dòng)力效應(yīng)取決于起重機(jī)的構(gòu)造型式（質(zhì)量分布、起重機(jī)的彈性及起重機(jī)的懸掛或支撐方式）、運(yùn)行速度和車(chē)輪直徑及軌道接頭的狀況等，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)、試驗(yàn)或選用適 當(dāng)?shù)钠鹬貦C(jī)和軌道模型進(jìn)行估算，對(duì)于軌道接頭狀況一般，起重機(jī)通過(guò)接頭時(shí)會(huì)發(fā)生垂直沖擊效應(yīng)，這時(shí) 4? 可以按下式計(jì)算： 4 8vh? ?? (25) 式中： v —— 起重機(jī)或小車(chē)運(yùn)行速度 (m/s)； v =30m/min h —— 軌道不平的 高低差 (mm)。 取 mm? 計(jì)算得 : 4? =。 2）運(yùn)行慣性力 當(dāng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)自身質(zhì)量和起升質(zhì)量將產(chǎn)生水平方向的振動(dòng)，產(chǎn)生水平方向動(dòng)載荷。計(jì)算時(shí)，可先按剛體動(dòng)力學(xué)的方法計(jì)算起重機(jī)系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)時(shí)的 27 水平慣性力，水平慣性力的大小等于該質(zhì)量 m 與加速度 a 的乘積。然后再將這些慣性力乘以考慮彈性振動(dòng)影 響的增大系數(shù) 5? 。 起重機(jī)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)自身質(zhì)量以及起升質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力為： 5HP ma?? (26) 式中： m —— 運(yùn)行部分的質(zhì)量； a —— 起動(dòng)（制動(dòng)）加速度； 5? —— 系數(shù)，考慮起重機(jī)機(jī)構(gòu)驅(qū) 動(dòng)力（制動(dòng)力）突加及突變時(shí)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力效應(yīng)，平均取 5? =。 m =+4