【文章內(nèi)容簡介】 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)動形式的不同可以分為剛性傳動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現(xiàn)臂架的俯仰。本文所設(shè)計機(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，變幅為剛性傳動變幅，即采用齒條變幅。2) 人字架與回轉(zhuǎn)平臺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，其上布有對重平衡梁支座，用于承受平衡梁和對重的壓力，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。人字架根部通過法蘭與立柱連接，由立柱將上部載荷傳遞給轉(zhuǎn)臺。轉(zhuǎn)臺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)器房內(nèi)壁是由多種型鋼組成的骨架。外壁由鋼板拼接，機(jī)房內(nèi)安裝有活動吊耳若干個。機(jī)器房采用全封閉結(jié)構(gòu)，頂蓋設(shè)計有實現(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)，以備高溫時增加空氣排量。在機(jī)房內(nèi)設(shè)有檢修電源箱和滅火裝置。4) 司機(jī)室門機(jī)的司機(jī)室布置在轉(zhuǎn)臺右側(cè)（順臂架方向）的司機(jī)室平臺上，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)動操作臺與儀表、空調(diào)機(jī)、對講機(jī)等。5) 圓筒門架圓筒門架結(jié)構(gòu)由圓筒體、門架主梁和端梁（牛腿）等組成，結(jié)構(gòu)簡圖如圖 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，在門架結(jié)構(gòu)上面 設(shè)有防風(fēng)拉索連接鉸點、爬梯、維修平臺、扶手、欄桿、電纜卷筒、警鈴等裝置。6) 梯子欄桿平臺在門機(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、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。圖 圓筒門架結(jié)構(gòu)簡圖1防風(fēng)拉索連接鉸點；2連接支座；3主梁；4圓筒；5接油盤；6門；7端梁22 載荷的計算要保證起重機(jī)械安全可靠的工作，必須對起重機(jī)及其零部件進(jìn)行必要的計算，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)計計算中，對于變化復(fù)雜的實際載荷，只能用簡化的理論計算并與試驗和經(jīng)驗相結(jié)合的方法來確定，由此得到的載荷只是真實載荷的近似，稱之為計算載荷。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。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、壽命計算，總體計算時，通常將計算載荷分為三類：工作情況下的正常載荷（Ⅰ類載荷）、工作情況下的最大載荷（Ⅱ類載荷） 、非工作情況下最大載荷（Ⅲ類載荷），通過不同的載荷組合來進(jìn)行結(jié)構(gòu)的計算或校核。本節(jié)所作分析與計算均以依據(jù) GB/T38112022 起重機(jī)設(shè)計規(guī)范依據(jù)。 自重載荷自重載荷是門座起重機(jī)計算的主要載荷。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)工作時始終積結(jié)在它的某個部件上的物料（如附設(shè)在起重機(jī)上的漏斗料倉、連續(xù)運(yùn)輸機(jī)及在它上面的物料）等質(zhì)量的重力。對某些起重機(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。門機(jī)各部分質(zhì)量及質(zhì)心位置表如下：表 門座起重機(jī)各部分質(zhì)量及質(zhì)心位置表MQ4033 門機(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 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(滿載) 24旋轉(zhuǎn)部分小 計(空載) 18門架 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 0 0 0 0 固定部分合計 5 05合 計(滿載) 88 71 29311合 計(空載 ) 8 71 011計算過程 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）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。本設(shè)計中，起重量為 40t，吊鉤總成重量 3t，則起升載荷： (22)??40310QPN???? 動力載荷動力載荷是指起重機(jī)各質(zhì)量由于運(yùn)動狀態(tài)變化而產(chǎn)生的動態(tài)力。它是強(qiáng)度計算的重要依據(jù)，對疲勞計算也有影響。起重機(jī)不工作或吊重靜止在空中時，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，當(dāng)運(yùn)動狀態(tài)改變，動載效應(yīng)使原有靜力載荷值增加，其增大的部分就是動載荷。動載荷包括在變速運(yùn)動中結(jié)構(gòu)自重和起升載荷產(chǎn)生的慣性載荷；由于車輪經(jīng)過不平整軌道接頭或運(yùn)動部分對緩沖器的撞擊產(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)生振動的振動載荷。動載荷與運(yùn)動方向和工作速度（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、有無沖擊等）有關(guān)。為了計算方便，通常用動力系數(shù)（動載荷與靜載荷的比值）表示。使用時，一般根據(jù)實際情況，查閱起重機(jī)設(shè)計規(guī)范及有關(guān)手冊選用。 起升機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的動載荷計算1）貨物驟然離地提升（或下降制動）時，起重機(jī)自重產(chǎn)生的振動載荷當(dāng)物品起升離地時，或?qū)业踉诳罩械牟糠治锲吠蝗恍冻龝r，或懸吊在空中的物品下降制動時。起重機(jī)本身(主要是其金屬結(jié)構(gòu))的自重將出現(xiàn)振動而產(chǎn)生脈沖式增大或減小的動力響應(yīng)。此自重振動載荷用起升沖擊系數(shù) φ 1 乘以起重機(jī)的自重載荷來考慮。為反映此振動載荷的上下限，該系數(shù)取為兩個值， ，取 =.，即 = 或 。在????1?本次計算中，取 =。 .1?2）貨物驟然離地或下降制動時產(chǎn)生的附加動載荷當(dāng)物品無約束地起升離開地面時，物品的慣性力將會使起升載荷出現(xiàn)動載增大的作用。此起升動力效應(yīng)用一個大于 1 的起升動載系數(shù) 乘以額定起升載荷 PQ來考慮。 的2?2?計算式如下： (23)qV2min2???式中： ——起升動載系數(shù)；?? ——與起升狀態(tài)級別相對應(yīng)的min2?起升動載系數(shù)的最小值；26 ——按起升狀態(tài)級別設(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，物品離地起升時的操 作方法會有較大差異，因此將起重機(jī)起升狀態(tài)級別按起升平穩(wěn)程度劃分為 HC1—HC4 四個級別，本文取 HC3 級別，即起升離地有中度沖擊。在此工況下， ， 。2=?2min?.5?,=????？.36??3）突然卸載時的動力效應(yīng)有的起重機(jī)正常工作時會在空中從總起升質(zhì)量 m 中突然卸除部分起升質(zhì)量，這將對起重機(jī)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生減載振動作用，減小后的起升動載荷用突然卸載沖擊系數(shù) φ 3乘以額定起升載荷來計算。 的計算式如下：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； ——對于抓斗起重機(jī)或類似起重機(jī) =?3?計算得: =。?? 運(yùn)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的動載荷計算1）運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作時通過不平軌道時的沖擊載荷起重機(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位的鋼制軌道上時，發(fā)生的垂直沖擊動力效應(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)行速度和車輪直徑及軌道接頭的狀況等，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗、試驗或選用適當(dāng)?shù)钠鹬貦C(jī)和軌道模型進(jìn)行估算，對于軌道接頭狀況一般，起重機(jī)通過接頭時會發(fā)生垂直沖擊效應(yīng)，這時 可以按下式計算：4? (25)??式中： ——起重機(jī)或小車運(yùn)行速度(m/s)； =30m/minv ——軌道不平的高低差(mm)。 取h .m27計算得: =。4?2）運(yùn)行慣性力當(dāng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動或制動時，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，產(chǎn)生水平方向動載荷。計算時，可先按剛體動力學(xué)的方法計算起重機(jī)系統(tǒng)在機(jī)構(gòu)起、制動時的水平慣性力，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影響的增大系數(shù) 。起重機(jī)起動或制動時，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（制動）加速度；a ——系數(shù)，考慮起重機(jī)機(jī)構(gòu)驅(qū)動力（制動力）突加及突變時結(jié)構(gòu)的動力效應(yīng)，5?平均取 =。=+40+3=，查起重機(jī)設(shè)計手冊，取 =計算得： =115752N。HP 物品偏擺載荷臂架類型回轉(zhuǎn)起重機(jī)，當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)起動或制動時，貨物的切向慣性力和離心力；變幅機(jī)構(gòu)起動或制動時貨物的水平慣性力；在物品上的風(fēng)力作用下，使懸吊的物品的鋼絲繩相對于鉛垂線產(chǎn)生偏擺角 。我國設(shè)計規(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。?在不同類別的計算中，選用不同的 值。計算電動機(jī)功率和機(jī)構(gòu)零件的疲勞時，用?正常工作情況下的偏擺角 ；計算機(jī)構(gòu)零件強(qiáng)度和起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性時，用工作狀態(tài)?下的最大偏擺角 。查手冊，取 。?? 10???28 (28)???????N （29).176809??? 風(fēng)載荷對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)時所受的最大風(fēng)力。 是起重機(jī)工作狀態(tài)正常wP? wP?的計算風(fēng)壓，用于選擇電動機(jī)功率的阻力計算及發(fā)熱計算； 是起重機(jī)工作狀態(tài)最大計?算風(fēng)壓，用于計算機(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，驗算驅(qū)動裝置的過載能力以及起重機(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)計計算。風(fēng)載荷可按下式計算： (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）計算風(fēng)壓 我國起重機(jī)設(shè)計規(guī)范對于不同地區(qū)和不同計算工況的起重機(jī)按下表選取相應(yīng)的計算風(fēng)壓值。表 起重