【文章內(nèi)容簡介】 式中： PN電動機的穩(wěn)態(tài)起升功率（ kW）； PJ穩(wěn)態(tài)運行阻力（ N）； η 運行機構總傳動效率 [13]； m運行機構電機臺數(shù)， m=4； vy運行速度（ m/s） vy=。 計算過程同小車運行機構， PN=。 查《起重機設計規(guī)范》得，起重機起升機構、小車行走機構、打車行走機構的 JC 值均為 25%[1]，故對于三個機構所選電機的功率分別為： 起升機構： P1=PN1/2x√（ 25%/40%） =； 小車運行機構： P2=PN2x√（ 25%/40%） =； 大車運行機構： P3=PN3x√（ 25%/40%） =。 故各機構初選電機型號為： 起升機構 YZR280M，主要參數(shù) n1=600r/min； 小車運行機構 YZR180L，主要參數(shù) n1=1000r/min； 大車運行機構 YZ200L8 主要參數(shù) n1=714r/min。 各機構減速器的選型 （ 1）起升機構： 傳動比 ： i0=n1π D0/vq1a= （ ） 實際選用減速器的速比為： i=50 ； 實際起升速度為： v=π D0n1/ia=。與要求的起升速度 v0=15m/min 基本符合，故滿足要求，查手冊選擇減速器型號為： QJRSD50050P，主要參數(shù)有許用功率 P=50kW，許用扭矩 T=42500Nm。 （ 2）小車運行機構： 傳動比： i0=nN/n1=，取傳動比為 i=20。 查手冊選擇減速器型號為： QS12，主要參數(shù)有，許用功率 P=，許用扭矩 T=3514Nm。 （ 3）大車運行機構： 傳動比： i0=nN/n1=，取 i=，取 i=14。 查手冊選擇減速器型號為： ZLY 型減速器，主要參數(shù)為公稱輸入功率 P=19kW。 制動器選型 根據(jù)各機構制動器的制動輪直徑及電機功率，對各機構的制動器作選擇如下： 起升機構： YWZ5400/125。 小車運行機構： YWZ5315/80。 大車運行機構： YWZ5250/30。 金屬結構的主要形式 箱形龍門起重機金屬結構由上部主梁、端梁、馬鞍、支腿、下橫梁以及小車架、司機室和走臺欄桿等組成。根據(jù)門架的結構特點、有無懸臂及懸臂數(shù)目，金屬結構分為無懸臂式，雙懸臂式和單懸臂式。本文所設計的 LMQ3535 型起重機的金屬結構屬無懸臂式結構。其簡圖如圖 4 所示。 圖 8 龍門起重機無懸臂式結構簡圖 按支腿與主梁的連接形式，可分為兩個剛性支腿、一個剛性支腿與一個柔性支腿。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。 設計龍門起重機采取雙梁龍門架結構，支腿采取一個剛性支腿和一個柔性支腿的形式，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。 龍門起重機梁結構采取箱型結構，其優(yōu)點是在能保證剛度和 強度的前提下，大大的減輕了整機的自重載荷，節(jié)省成本，改善了起重機的工作狀況。箱型梁的結構如下圖所示 [14]。 圖 9 箱型梁結構簡圖 各工作機構、金屬結構的計算工況、計算載荷以及載荷組合 計算載荷： 為了保證起重機安全正常工作，起重機本身應具備三個基本條件：（ 1）金屬結構和機械部件應具有足夠的強度、剛度和抗屈曲能力；（ 2）整機具有必要的抗傾覆穩(wěn)定性；（ 3）原動機具有滿足作業(yè)性能要求的功率，制動裝置提供必 需的制動轉矩。在設計起重機時，首先就要確定載荷，載荷計算是起重機設計計算的基礎。 起重 機工作特點決定了載荷的隨機性。在起重機設計計算中采用的是確定性方法。對于變化頻繁的實際載荷，只能用簡化的理論計算并與實驗和經(jīng)驗相結合的方法來確定，由此得到的載荷只是真實載荷的近似，通常稱之為計算載荷。起重機在不同狀態(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本身的結構、機械設備、電氣設備以及在起重機工作時始終積結在它的某個部件上的物料等質(zhì)量的重力。起升質(zhì)量的重量不計算在自重載荷之內(nèi)。自重載荷在起重機設計之前是未知的。然而計算結構應力時又是主要載荷。因此在設計時，一般是參考同型的參數(shù)接 近的已有起重機的自重作初步選定。 各機構部件自重載荷如下表所列： 表 1 各部件自重混總表 金屬結構總成 小車總成 機器房 8t 梯子平臺 小車電纜導電裝置 集裝箱吊具 防爬裝置 錨定裝置 電纜供電裝置 電氣裝配 4t 起升機構 吊具旋轉裝置及起升卷筒系統(tǒng) 大車運行機構 整機重量 二、 額定起升載荷 PQ： 額定起升載荷是指起重機起吊額定起重量時的 總起升質(zhì)量的重力。 起升質(zhì)量包括起重機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。額定起重量 Q=36t，集裝箱吊具重量為 ，額定起重量 PQ=。 三、 自重振動載荷φ 1PQ： 當物品起升離地時，或將懸吊在空中的部分物品突然卸除時，或懸吊在空中的物品下降制動時。起重機本身 (主要是其金屬結構 )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。此自重振動載荷用起升沖擊系數(shù)φ 1 乘 以起重機的自重載荷來考慮，為了反映此振動載荷范圍的上下限，該系數(shù)取為兩個值：φ 1=1177。α， 0≤α≤ 。其中小于 1 的φ 1 應乘在根據(jù)振型作反向振動的自重載荷部分。φ 1取 。 四、起升動載荷φ 2PQ： 當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。此起升動力效應用一個大于 1 的起升動載系數(shù)φ 2 乘以額定起升載荷 PQ來考慮。φ 2可以通過下式進行計算。 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，由空載電動機或發(fā)動機的穩(wěn)定轉速導出； β 2起升狀態(tài)級別系數(shù)，取β 2=； φ 2min起升載荷最小動載系數(shù)，與起升狀態(tài)級別有關，取φ 2min =。 五、運動沖擊載荷： 起重機在不平的道路或者軌道上運行時所發(fā)生的垂直沖擊動力效應，即運行沖擊載荷，用運行沖擊系數(shù)φ 4 乘以起重機的自重載荷與額定起升載荷之和來計算。 起重機帶載或空載運行于具有一定彈性、接頭處有間隙或高低錯位的鋼質(zhì)軌道上時，發(fā)生的垂直沖擊動力效應取決 于起重機的構造型式 (質(zhì)量分布、起重機的彈性及起重機的懸掛或支承方式 )、運行速度和車輪直徑及軌道接頭的狀況等，應根據(jù)經(jīng)驗試驗或選用適當?shù)钠鹬貦C和軌道的模型進行估算。 對于軌道接頭狀況一般，起重機通過接頭時會發(fā)生垂直沖擊效應。這時φ 4的計算式如下 [13]： h?? ?? （ ） 式中： φ 4—— 運行沖擊系數(shù)； v—— 起重機運行速度（ m/s）； h—— 軌道接頭處兩軌面的高度差（ mm）。 計算得： φ 4=+√ =。 六、起重機在水平面內(nèi)進行縱向或橫向運動起制動時的水平慣性力： 運行慣性力：起重機或小車運行機構啟動或制動時，起重機或小車的自身質(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運行部分質(zhì)量； a啟動（制動）加速度； φ 5系數(shù)，考慮起重機機構 驅動力（制動力）突加及突變時結構的動力效應，對于金屬結構，可取φ 5=。 由上計算式可算得： （ 1）對于滿載時的大車運行機構 : PH1==40626N； （ 2）對于滿載時的小車運行機構： PH2==； （ 3）對于空載時的大車運行機構： PH==34146N； （ 4）對于空載時的小車運行機構： PH==。 七、風載荷： 戶外工作的起重機都要受到風載荷的作用。當風向與構件的縱軸線或構架表面垂直時，沿此風向的風載荷按下式計算 [13]： ????????APCKPACPPACPPhWWWⅢⅢⅡⅡⅠⅠ （ ） 式中： Pw1—— 作用在起重機上的工作狀態(tài)正常風載荷（ N）； Pw11—— 作用在起重機上的工作狀態(tài)最大風載荷（ N）； Pw111—— 作用在起重機上的非工作狀態(tài)風載荷（ N）； C—— 風力系數(shù)； pi—— 工作狀態(tài)計算風壓（ N/m2）； A—— 起重機構件垂直于風向的實體迎風面積（ m2），它等于構件迎風面積的外形輪廓面積 A 乘以結構迎風面充實率φ，即 A=A0φ。 起重機工作狀態(tài)的風壓為 P1 和 P11，查相關資料取 P11 為 250N/m2，則 P1 為=150N/m2；起重機非工作狀態(tài)下的計算風壓 P111 取為 1500N/m2。根據(jù)已知 參數(shù)查《起重機設計手冊》得：取風力系數(shù) C=，結構迎風面積充實率ψ=1，擋風折減系數(shù)η 1=1，η 2=0。 （ 1）當風向為沿小車運行方向時： A=（ 1+η 1）ψ A01= 此時的風載荷為： PW1==； PW11==83824N； PW111==502944N。 （ 2）當風向為沿大車運行方向時： A=ψ A02= 此時的風載荷為： PW21==38928N； PW211==64880N； PW2111==389280N。 載荷組合： 起重機各種載荷并不是同一時刻一起作用在起重機上，針對起重機的計算類別和要求，根據(jù)經(jīng)驗將各種載荷適當組合。通?？紤]一下三種載荷組合： 重機在正常工作下的正常載荷； ；。 A 類載荷即起重機無風工作下的載荷，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)風載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷，此時只應與正常操作控制下的其他驅動機構（不包括起升機構）引起的驅動加速力相組合； A4在正常工作狀態(tài)下，起重機在不平路或是軌道上運行，無工作狀態(tài)風載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷，此時按 A1的驅動加速力組合。 B 類載荷即起重機有風工作情況下的載荷，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，但應考慮加上工作狀態(tài)下的風載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷。 C 類載荷即起重機受到特殊載荷 作用的工作情況或非工作情況下的載荷組合： 此時載荷組合只考慮一種情況下的，即 C2起重機在非工作狀態(tài)下，有非工作狀態(tài)風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 自重振動載荷、起升動載荷與運行沖擊載荷 起重機質(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）上運行起重機的質(zhì)量和總起升質(zhì)量引起的 φ 4 φ 4 驅動加速力 起重機的質(zhì)量和總起升質(zhì)量 不包括起升機構的其他驅動機構加速引起的 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)風載荷 1 1 特殊載荷 非工作狀態(tài)風載荷 1 穩(wěn)定性計算： 起重機抗傾覆穩(wěn)定性是指起重機在自重和外載荷作用下抵抗翻到的能力。保證起重機具有足夠的抗傾覆穩(wěn)定性，是起重機設計中最基本的要求之一。目 前，國內(nèi)外對起重機抗傾覆穩(wěn)定性的校核主要有三種方法 ：力矩法、穩(wěn)定系數(shù)法、按臨界傾覆載荷標定額定起重量。本文采用力矩法校核。 集裝箱門式起重機的穩(wěn)定性需驗算的工況如下： A、 基本穩(wěn)定性 無風時起升靜實驗載荷； B、 動態(tài)穩(wěn)定性 有風工作時起升正常工作載荷； C、 抗后傾穩(wěn)定性 有向后工作風且突然空中卸載； D、 抗暴風穩(wěn)定性 非工作狀態(tài)遭暴風襲擊。 起重機抗傾覆穩(wěn)定性應按上述所列工況在最不利的載荷組合條件下進行，若包括