【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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。213）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/T38112022 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Rmax=33m Rmin=10m質(zhì)量Xi Gi*Xi Zi Gi*Zi Xi Gi*Xi Zi Gi*Zi序號(hào)部件名稱 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 94臂架總成 0 28 56605大拉桿 2 586平衡梁 0 007活對(duì)重 0 0008小拉桿 189人字架 80 08010變幅機(jī)構(gòu) 1 1111機(jī)器房 0 0012起升機(jī)構(gòu) 8 0813回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 0 0 0 0 00014 轉(zhuǎn)臺(tái) 0 00015 配重 16電控系統(tǒng) 0 0017司機(jī)室 4,706 0 旋轉(zhuǎn)部分小 計(jì)(滿載) 24旋轉(zhuǎn)部分小 計(jì)(空載) 18門(mén)架 0 0 0 0 0 019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 05合 計(jì)(滿載) 88 71 29311合 計(jì)(空載 ) 8 71 011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、25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)。本設(shè)計(jì)中，起重量為 40t，吊鉤總成重量 3t，則起升載荷： (22)??40310QPN???? 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， ，取 =.，即 = 或 。在????1?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) 乘以額定起升載荷 PQ來(lái)考慮。 的2?2?計(jì)算式如下： (23)qV2min2???式中： ——起升動(dòng)載系數(shù)；?? ——與起升狀態(tài)級(jí)別相對(duì)應(yīng)的min2?起升動(dòng)載系數(shù)的最小值；26 ——按起升狀態(tài)級(jí)別設(shè)定的系數(shù)；2? ——穩(wěn)定起升速度。qV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?.5?,=????？.36??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。 的計(jì)算式如下：3? (24)??31??????式中： ——起升質(zhì)量中突然卸去的那部分質(zhì)量；m? ——起升質(zhì)量； ——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) 可以按下式計(jì)算：4? (25)??式中： ——起重機(jī)或小車(chē)運(yùn)行速度(m/s)； =30m/minv ——軌道不平的高低差(mm)。 取h .m27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)的水平慣性力，水平慣性力的大小等于該質(zhì)量 與加速度 的乘積。然后再將這些慣性ma力乘以考慮彈性振動(dòng)影響的增大系數(shù) 。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5?升質(zhì)量產(chǎn)生的水平慣性力為： (26)5HPa?式中： ——運(yùn)行部分的質(zhì)量；m ——起動(dòng)（制動(dòng)）加速度；a ——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)，5?平均取 =。=+40+3=，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，取 =計(jì)算得： =115752N。HP 物品偏擺載荷臂架類(lèi)型回轉(zhuǎn)起重機(jī)，當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，貨物的切向慣性力和離心力；變幅機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)貨物的水平慣性力；在物品上的風(fēng)力作用下，使懸吊的物品的鋼絲繩相對(duì)于鉛垂線產(chǎn)生偏擺角 。我國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，在上述各水平載荷共同作用下，吊?臂頭部的水平力可按下式計(jì)算： (27)tanQTP???式中： ——貨物偏擺產(chǎn)生的水平力(N)；T——起升載荷(N) ；QP——偏擺角。?在不同類(lèi)別的計(jì)算中，選用不同的 值。計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率和機(jī)構(gòu)零件的疲勞時(shí)，用?正常工作情況下的偏擺角 ；計(jì)算機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度和起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性時(shí)，用工作狀態(tài)?下的最大偏擺角 。查手冊(cè)，取 。?? 10???28 (28)???????N （29).176809??? 風(fēng)載荷對(duì)于露天工作的起重機(jī)應(yīng)考慮風(fēng)載荷的作用。假定風(fēng)載荷是沿起重機(jī)最不利的水平方向作用的靜力載荷。計(jì)算風(fēng)壓與陣風(fēng)風(fēng)速有關(guān)。工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指起重機(jī)在工作時(shí)應(yīng)能承受的最大風(fēng)力。工作狀態(tài)風(fēng)壓沿著起重機(jī)全高取為定值，不考慮高度變化。工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷包括正常工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷 和工作狀態(tài)下的最大風(fēng)載荷 ；非工作wP? wP?狀態(tài)下風(fēng)載荷 是起重機(jī)在非工作狀態(tài)時(shí)所受的最大風(fēng)力。 是起重機(jī)工作狀態(tài)正常wP? wP?的計(jì)算風(fēng)壓，用于選擇電動(dòng)機(jī)功率的阻力計(jì)算及發(fā)熱計(jì)算； 是起重機(jī)工作狀態(tài)最大計(jì)?算風(fēng)壓，用于計(jì)算機(jī)構(gòu)零部件和金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)的剛性及穩(wěn)定性，驗(yàn)算驅(qū)動(dòng)裝置的過(guò)載能力以及起重機(jī)整機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性等。非工作狀態(tài)風(fēng)載荷 是起重機(jī)在不工作時(shí)wP?能承受的最大風(fēng)力作用。將此風(fēng)載荷與起重機(jī)相應(yīng)的自重載荷進(jìn)行組合，用于驗(yàn)算非工作狀態(tài)下起重機(jī)零部件及金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、風(fēng)防滑裝置、錨定裝置等的設(shè)計(jì)計(jì)算。風(fēng)載荷可按下式計(jì)算： (210)whPCKqA??式中： ——作用在起重機(jī)上的風(fēng)載荷(N)；wP ——風(fēng)力系數(shù)，與結(jié)構(gòu)型式有關(guān)；C ——計(jì)算風(fēng)壓(N/m 2)；q ——起重機(jī)垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積(m 2)。A1）計(jì)算風(fēng)壓 我國(guó)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于不同地區(qū)和不同計(jì)算工況的起重機(jī)按下表選取相應(yīng)的計(jì)算風(fēng)壓值。表 起重