主梁上拱对小车运行的影响

吴 刚 李文杰 阮日升大连华锐重工起重机有限公司 大连 116024　摘　要：在桥式起重机主梁制作时，多数采用腹板下料预制上拱的方式按照二次抛物线或正弦曲线起拱，起拱工艺复杂，材料浪费。基于Matlab 分析不同起拱要求的主梁在小车工作行程内的弹性变形曲线，并获取小车在此曲线上的爬坡坡度，理清主梁上拱对小车运行的影响。关键词：桥式起重机；主梁上拱；小车爬坡；变形中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1001 － 0785（2018）06-0146-030 引言桥式起重机（以下简称桥机）主梁上拱指主梁上平面相对于两端梁上平面形成的基准向上弯曲。主梁上拱多数采用腹板下料预制上拱的方式，按照二次抛物线或正弦曲线起拱。制作主梁上拱的理想效果是当小车在起重机主梁上运行时，预制上拱与主梁弹性变形抵消，使小车在基本水平的轨道上运行，避免小车爬坡。GB/T 14405 －2011 中规定：当空载小车在极限位置时，上拱最高点应在跨度中部S /10 范围内，其值不应小于0.7S /1000。”在实际生产活动中，预制上拱工艺复杂，材料浪费，生产成本明显提高。但所希望达到的水平运行只存在理想中，小车在运行过程中可能反而受到因起拱形成的较大的坡度影响。在ISO 等标准中，均无上拱要求，欧洲许多起重机制造商取消了对主梁预制上拱的要求。基于Matlab 分析3 种不同上拱要求的主梁在满载小车作用下的弹性变形曲线，并基于此曲线分析小车运行过程中的爬坡情况有按标准起拱、安装后主梁平直、制作时主梁平直等。1 基本参数和力学模型桥机主梁为典型的简支梁。本文借助《起重机设计手册》给出的20/5 t － 31.5 m 桥机主梁截面及轮压载荷进行主梁变形曲线分析。主梁简化模型见图1。图中，S 为主梁跨度，S ＝ 31.5 m；P 1/P 2 为集中载荷，P 1/P 2＝ 73 000/67 000 N；q 为自重均布载荷，q ＝ 3 123N ·m － 1；E 为弹性模量，E ＝ 2.1×109 N/m2；I 为截面惯性矩，I ＝ 1.19×10 － 2 m4。图1 桥机主梁简化模型示意图根据叠加原理“多个载荷共同作用的变形等于各个载荷单独作用的变形之和”，P 1 作用点集中载荷作用下主梁下挠为P 1 作用点自重载荷主梁下挠为P 1 作用点预制上拱为同理可获得P 2 作用点f P2、f Z2、f G2。2 小车爬坡状况分析2.1 按标准起拱GB/T 14405 － 2011 中规定：主梁上拱度的检测要求的静载试验后空载小车停在极限位置测量主梁上拱，上拱度不应小于0.7S /1 000。因此，制作主梁中起拱值最小为max（f G1，f G2）＋f 0，以确保起重机安装后主梁上拱满足标准要求的f 0。根据上述公式及参数，采用Matlab 绘制出图2 所示小车满载运行时主梁变形曲线。P 1/P 2 作用点主梁变形曲线的水平轴并不重合。为了方便比较因主梁变形2个作用点产生的坡度，对曲线进行了移轴处理（下同）。图2 按标准起拱时时主梁变形曲线图由图2 可知，小车运行最大坡度出现在左右极限位置，2 个车轮的高低差最大为3.63 mm，坡度为1.51‰。为了满足标准要求的静载试验后上拱不小于0.7S /1000，考虑制作误差，制作时主梁上拱通常会大于0.7S /1000。为了分析预制上拱对小车爬坡的影响，按2 倍标准上拱度绘制出图3 所示主梁变形曲线。图3 2 倍上拱度时主梁变形曲线图由图3 可知，小车运行最大坡度出现在左右极限位置，2 个车轮的高低差最大为9.5 mm，坡度为3.96‰。由此可以看出，预制上拱越大爬坡越严重。2.2 安装后主梁平直工况该工况要求主梁制作上拱抵消自重载荷下挠，确保安装后主梁处于平直状态。小车满载运行时主梁变形曲线如图4 所示。图4 安装平直工况时主梁变形曲线图由图4 可知，小车运行最大坡度靠近左右极限，2个车轮的高低差最大为4.33 mm，坡度为1.80‰。2.3 制作时主梁平直工况该工况制作主梁时完全不考虑起拱，按平直状态制作。安装后主梁在自重载荷作用下会产生下挠。小车满载运行时主梁变形曲线如图5 所示。图5 制作平直工况时主梁变形曲线图由图5 可知，小车运行最大坡度靠近左右极限，2个车轮的高低差最大为7.5 mm，坡度为3.13‰。2.4 主梁刚度变化的影响上述分析均基于《起重机设计手册》提供的数据，主梁刚度为873。通过调整主梁截面参数，改变主梁刚度分析主梁不同刚度时对小车运行的影响。计算结果如表1 所示。分析表1 可知，预制上拱时主梁刚度越大则预制上拱就越大，小车爬坡也越大；安装平直或制作平直时，主梁刚度越大小车爬坡越小；GB/T 3811 － 2008 中规定：当轨道坡度不超过0.5% 时不考虑坡道载荷，否则按出现的实际坡度计算坡道载荷。由此说明，上述状态均不影响小车运行机构选型。3 主梁制作和小车运行情况在实际生产中，预制上拱相对平直制作，费工费时费料。而且，按照二次抛物线预制上拱时，通常在主梁端部会出现较大的坡度，与上述分析一致；而这样的坡度，对小车运行起到了负面作用。4 结论在整个主梁范围内，虽然可能出现较大下挠，但在小车轮距范围内形成的小车爬坡坡度对小车运行影响可忽略；预制上拱对刚度没有影响；预制上拱并不能实现满载小车在水平轨道运行的目标，产生负面影响的可能性更大；建议取消桥机上拱要求。参考文献[1] 张质文，王金诺，程文明，等. 起重机设计手册[M].（第二版）. 北京：中国铁道出版社，2013.[2] 须雷. 桥式起重机主梁上拱问题的探讨[J]. 起重运输机械，1996（10）：3-5.[3] GB/T3811—2008 起重机设计规范 [S].[4] GB/T14405—2011 通用桥式起重机[S].end举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章加拿大或将很快宣布强化出国旅行和入境限制的措施新蔡县余店镇“两手抓”全面推进2021年春季征兵工作双牌五星岭乡：多措并举 确保群众安全过年风口来了！动力电池回收价格被哄抬大量企业纷纷涌入抢蛋糕！场景却是这样的

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