【文章內(nèi)容簡介】 式中： PN電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)起升功率（ kW）； PJ穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力（ N）； η 運(yùn)行機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)效率 [13]； m運(yùn)行機(jī)構(gòu)電機(jī)臺(tái)數(shù)， m=4； vy運(yùn)行速度（ m/s） vy=。 計(jì)算過程同小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)， PN=。 查《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》得，起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)、小車行走機(jī)構(gòu)、打車行走機(jī)構(gòu)的 JC 值均為 25%[1]，故對(duì)于三個(gè)機(jī)構(gòu)所選電機(jī)的功率分別為： 起升機(jī)構(gòu)： P1=PN1/2x√（ 25%/40%） =； 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： P2=PN2x√（ 25%/40%） =； 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： P3=PN3x√（ 25%/40%） =。 故各機(jī)構(gòu)初選電機(jī)型號(hào)為： 起升機(jī)構(gòu) YZR280M，主要參數(shù) n1=600r/min； 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) YZR180L，主要參數(shù) n1=1000r/min； 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) YZ200L8 主要參數(shù) n1=714r/min。 各機(jī)構(gòu)減速器的選型 （ 1）起升機(jī)構(gòu)： 傳動(dòng)比 ： i0=n1π D0/vq1a= （ ） 實(shí)際選用減速器的速比為： i=50 ； 實(shí)際起升速度為： v=π D0n1/ia=。與要求的起升速度 v0=15m/min 基本符合，故滿足要求，查手冊(cè)選擇減速器型號(hào)為： QJRSD50050P，主要參數(shù)有許用功率 P=50kW，許用扭矩 T=42500Nm。 （ 2）小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： 傳動(dòng)比： i0=nN/n1=，取傳動(dòng)比為 i=20。 查手冊(cè)選擇減速器型號(hào)為： QS12，主要參數(shù)有，許用功率 P=，許用扭矩 T=3514Nm。 （ 3）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： 傳動(dòng)比： i0=nN/n1=，取 i=，取 i=14。 查手冊(cè)選擇減速器型號(hào)為： ZLY 型減速器，主要參數(shù)為公稱輸入功率 P=19kW。 制動(dòng)器選型 根據(jù)各機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)輪直徑及電機(jī)功率，對(duì)各機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器作選擇如下： 起升機(jī)構(gòu)： YWZ5400/125。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： YWZ5315/80。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： YWZ5250/30。 金屬結(jié)構(gòu)的主要形式 箱形龍門起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)由上部主梁、端梁、馬鞍、支腿、下橫梁以及小車架、司機(jī)室和走臺(tái)欄桿等組成。根據(jù)門架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、有無懸臂及懸臂數(shù)目，金屬結(jié)構(gòu)分為無懸臂式，雙懸臂式和單懸臂式。本文所設(shè)計(jì)的 LMQ3535 型起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)屬無懸臂式結(jié)構(gòu)。其簡圖如圖 4 所示。 圖 8 龍門起重機(jī)無懸臂式結(jié)構(gòu)簡圖 按支腿與主梁的連接形式，可分為兩個(gè)剛性支腿、一個(gè)剛性支腿與一個(gè)柔性支腿。柔性支腿與主梁之間可采用螺栓連接、柱型鉸、球型鉸或其他鏈接方式。 設(shè)計(jì)龍門起重機(jī)采取雙梁龍門架結(jié)構(gòu)，支腿采取一個(gè)剛性支腿和一個(gè)柔性支腿的形式，支腿形狀取 L型，小車軌道在主梁上的布置形式采取小偏軌型式。 龍門起重機(jī)梁結(jié)構(gòu)采取箱型結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是在能保證剛度和 強(qiáng)度的前提下，大大的減輕了整機(jī)的自重載荷，節(jié)省成本，改善了起重機(jī)的工作狀況。箱型梁的結(jié)構(gòu)如下圖所示 [14]。 圖 9 箱型梁結(jié)構(gòu)簡圖 各工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)的計(jì)算工況、計(jì)算載荷以及載荷組合 計(jì)算載荷： 為了保證起重機(jī)安全正常工作，起重機(jī)本身應(yīng)具備三個(gè)基本條件：（ 1）金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗屈曲能力；（ 2）整機(jī)具有必要的抗傾覆穩(wěn)定性；（ 3）原動(dòng)機(jī)具有滿足作業(yè)性能要求的功率，制動(dòng)裝置提供必 需的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在設(shè)計(jì)起重機(jī)時(shí)，首先就要確定載荷，載荷計(jì)算是起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)。 起重 機(jī)工作特點(diǎn)決定了載荷的隨機(jī)性。在起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算中采用的是確定性方法。對(duì)于變化頻繁的實(shí)際載荷，只能用簡化的理論計(jì)算并與實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合的方法來確定，由此得到的載荷只是真實(shí)載荷的近似，通常稱之為計(jì)算載荷。起重機(jī)在不同狀態(tài)下可能出現(xiàn)的載荷，只要有以下幾種： 一、 自重載荷： 自重載荷是指起重機(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)部件上的物料等質(zhì)量的重力。起升質(zhì)量的重量不計(jì)算在自重載荷之內(nèi)。自重載荷在起重機(jī)設(shè)計(jì)之前是未知的。然而計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時(shí)又是主要載荷。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，一般是參考同型的參數(shù)接 近的已有起重機(jī)的自重作初步選定。 各機(jī)構(gòu)部件自重載荷如下表所列： 表 1 各部件自重混總表 金屬結(jié)構(gòu)總成 小車總成 機(jī)器房 8t 梯子平臺(tái) 小車電纜導(dǎo)電裝置 集裝箱吊具 防爬裝置 錨定裝置 電纜供電裝置 電氣裝配 4t 起升機(jī)構(gòu) 吊具旋轉(zhuǎn)裝置及起升卷筒系統(tǒng) 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 整機(jī)重量 二、 額定起升載荷 PQ： 額定起升載荷是指起重機(jī)起吊額定起重量時(shí)的 總起升質(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）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)。額定起重量 Q=36t，集裝箱吊具重量為 ，額定起重量 PQ=。 三、 自重振動(dòng)載荷φ 1PQ： 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)的自重載荷來考慮，為了反映此振動(dòng)載荷范圍的上下限，該系數(shù)取為兩個(gè)值：φ 1=1177。α， 0≤α≤ 。其中小于 1 的φ 1 應(yīng)乘在根據(jù)振型作反向振動(dòng)的自重載荷部分。φ 1取 。 四、起升動(dòng)載荷φ 2PQ： 當(dāng)物品無約束地起升離開地面時(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)φ 2 乘以額定起升載荷 PQ來考慮。φ 2可以通過下式進(jìn)行計(jì)算。 起升速度 vh=，故取φ 2=φ 2min+β 2（ ） =。 式中： vh穩(wěn) 定起升速度（ m/s），與起升吊具有關(guān)，由空載電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速導(dǎo)出； β 2起升狀態(tài)級(jí)別系數(shù)，取β 2=； φ 2min起升載荷最小動(dòng)載系數(shù)，與起升狀態(tài)級(jí)別有關(guān)，取φ 2min =。 五、運(yùn)動(dòng)沖擊載荷： 起重機(jī)在不平的道路或者軌道上運(yùn)行時(shí)所發(fā)生的垂直沖擊動(dòng)力效應(yīng)，即運(yùn)行沖擊載荷，用運(yùn)行沖擊系數(shù)φ 4 乘以起重機(jī)的自重載荷與額定起升載荷之和來計(jì)算。 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)位的鋼質(zhì)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)的懸掛或支承方式 )、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(yàn)試驗(yàn)或選用適當(dāng)?shù)钠鹬貦C(jī)和軌道的模型進(jìn)行估算。 對(duì)于軌道接頭狀況一般，起重機(jī)通過接頭時(shí)會(huì)發(fā)生垂直沖擊效應(yīng)。這時(shí)φ 4的計(jì)算式如下 [13]： h?? ?? （ ） 式中： φ 4—— 運(yùn)行沖擊系數(shù)； v—— 起重機(jī)運(yùn)行速度（ m/s）； h—— 軌道接頭處兩軌面的高度差（ mm）。 計(jì)算得： φ 4=+√ =。 六、起重機(jī)在水平面內(nèi)進(jìn)行縱向或橫向運(yùn)動(dòng)起制動(dòng)時(shí)的水平慣性力： 運(yùn)行慣性力：起重機(jī)或小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)或小車的自身質(zhì)量以及起升質(zhì)量產(chǎn)生水平慣性力 PH為： PH=φ 5ma （ ） 式中： m運(yùn)行部分質(zhì)量； a啟動(dòng)（制動(dòng)）加速度； φ 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)，對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)，可取φ 5=。 由上計(jì)算式可算得： （ 1）對(duì)于滿載時(shí)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) : PH1==40626N； （ 2）對(duì)于滿載時(shí)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： PH2==； （ 3）對(duì)于空載時(shí)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： PH==34146N； （ 4）對(duì)于空載時(shí)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)： PH==。 七、風(fēng)載荷： 戶外工作的起重機(jī)都要受到風(fēng)載荷的作用。當(dāng)風(fēng)向與構(gòu)件的縱軸線或構(gòu)架表面垂直時(shí)，沿此風(fēng)向的風(fēng)載荷按下式計(jì)算 [13]： ????????APCKPACPPACPPhWWWⅢⅢⅡⅡⅠⅠ （ ） 式中： Pw1—— 作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)正常風(fēng)載荷（ N）； Pw11—— 作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷（ N）； Pw111—— 作用在起重機(jī)上的非工作狀態(tài)風(fēng)載荷（ N）； C—— 風(fēng)力系數(shù)； pi—— 工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓（ N/m2）； A—— 起重機(jī)構(gòu)件垂直于風(fēng)向的實(shí)體迎風(fēng)面積（ m2），它等于構(gòu)件迎風(fēng)面積的外形輪廓面積 A 乘以結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面充實(shí)率φ，即 A=A0φ。 起重機(jī)工作狀態(tài)的風(fēng)壓為 P1 和 P11，查相關(guān)資料取 P11 為 250N/m2，則 P1 為=150N/m2；起重機(jī)非工作狀態(tài)下的計(jì)算風(fēng)壓 P111 取為 1500N/m2。根據(jù)已知 參數(shù)查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：取風(fēng)力系數(shù) C=，結(jié)構(gòu)迎風(fēng)面積充實(shí)率ψ=1，擋風(fēng)折減系數(shù)η 1=1，η 2=0。 （ 1）當(dāng)風(fēng)向?yàn)檠匦≤囘\(yùn)行方向時(shí)： A=（ 1+η 1）ψ A01= 此時(shí)的風(fēng)載荷為： PW1==； PW11==83824N； PW111==502944N。 （ 2）當(dāng)風(fēng)向?yàn)檠卮筌囘\(yùn)行方向時(shí)： A=ψ A02= 此時(shí)的風(fēng)載荷為： PW21==38928N； PW211==64880N； PW2111==389280N。 載荷組合： 起重機(jī)各種載荷并不是同一時(shí)刻一起作用在起重機(jī)上，針對(duì)起重機(jī)的計(jì)算類別和要求，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將各種載荷適當(dāng)組合。通?？紤]一下三種載荷組合： 重機(jī)在正常工作下的正常載荷； ；。 A 類載荷即起重機(jī)無風(fēng)工作下的載荷，其載荷組合考慮以下兩種載荷組合： A1起重機(jī)在正常工作狀態(tài)下，無約束的起升地面的貨物，無工作狀態(tài)風(fēng)載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷，此時(shí)只應(yīng)與正常操作控制下的其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（不包括起升機(jī)構(gòu)）引起的驅(qū)動(dòng)加速力相組合； A4在正常工作狀態(tài)下，起重機(jī)在不平路或是軌道上運(yùn)行，無工作狀態(tài)風(fēng)載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷，此時(shí)按 A1的驅(qū)動(dòng)加速力組合。 B 類載荷即起重機(jī)有風(fēng)工作情況下的載荷，其載荷組合考慮以下兩種： B B4其載荷組合與 A A4 的組合相同，但應(yīng)考慮加上工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷。 C 類載荷即起重機(jī)受到特殊載荷 作用的工作情況或非工作情況下的載荷組合： 此時(shí)載荷組合只考慮一種情況下的，即 C2起重機(jī)在非工作狀態(tài)下，有非工作狀態(tài)風(fēng)載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷。 由以上各種載荷情況得載荷匯總表如下表所示： 表 2 載荷組合表 [1] 1 2 3 4 5 載荷類別 載荷 載荷組合 A 載荷組合 B 載荷組合 C A1 A4 B1 B4 C2 常規(guī)載荷 自重振動(dòng)載荷、起升動(dòng)載荷與運(yùn)行沖擊載荷 起重機(jī)質(zhì)量引起的 φ 1 φ 1 1 總起升質(zhì)量或突然卸除部分起升質(zhì)量引起的 φ 2 φ 2 η 在不平 道路（軌道）上運(yùn)行起重機(jī)的質(zhì)量和總起升質(zhì)量引起的 φ 4 φ 4 驅(qū)動(dòng)加速力 起重機(jī)的質(zhì)量和總起升質(zhì)量 不包括起升機(jī)構(gòu)的其他驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)加速引起的 φ 5 φ 5 φ 5 φ 5 偶然載荷 氣候影響引起的載荷 工作狀態(tài)風(fēng)載荷 1 1 特殊載荷 非工作狀態(tài)風(fēng)載荷 1 穩(wěn)定性計(jì)算： 起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性是指起重機(jī)在自重和外載荷作用下抵抗翻到的能力。保證起重機(jī)具有足夠的抗傾覆穩(wěn)定性，是起重機(jī)設(shè)計(jì)中最基本的要求之一。目 前，國內(nèi)外對(duì)起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性的校核主要有三種方法 ：力矩法、穩(wěn)定系數(shù)法、按臨界傾覆載荷標(biāo)定額定起重量。本文采用力矩法校核。 集裝箱門式起重機(jī)的穩(wěn)定性需驗(yàn)算的工況如下： A、 基本穩(wěn)定性 無風(fēng)時(shí)起升靜實(shí)驗(yàn)載荷； B、 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性 有風(fēng)工作時(shí)起升正常工作載荷； C、 抗后傾穩(wěn)定性 有向后工作風(fēng)且突然空中卸載； D、 抗暴風(fēng)穩(wěn)定性 非工作狀態(tài)遭暴風(fēng)襲擊。 起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)按上述所列工況在最不利的載荷組合條件下進(jìn)行，若包括