大噸位鉸接支腿門式起重機撓度的預測分析

陳輝 蔣鑫鑫(湖州市特種設備檢測研究院，浙江 湖州 313100)

大噸位鉸接支腿門式起重機撓度的預測分析

陳輝 蔣鑫鑫(湖州市特種設備檢測研究院，浙江 湖州 313100)

門式起重機在當今社會生產中有著重要的地位，由于門式起重機會承受多方荷載，其中主梁跨中的下撓值是整個起重機試驗中的重要測量指標。對大噸位鉸接支腿門式起重機進行砝碼測量非常困難，因此需要重點采用支腿彎矩的測量方法，從而對大噸位鉸接支腿門式起重機撓度進行精準預測。

大噸位鉸接支腿；門式起重機；撓度；預測

隨著我國社會經濟不斷發展，門式起重機在各行各業的應用也愈加廣泛。對于起重機應用來說，每臺起重機在正式進入市場前都需要開展全面檢測工作，在使用中也需要開展檢驗工作，保障起重機的應用性能和使用安全性。在開展檢驗工作過程中，需要重點測量主梁額載下的下撓值，這也是重要的檢測數據之一。通過對下撓度進行剛度分析和計算，能夠有效保障門式起重機使用安全性和性能。筆者認為，大噸位鉸接支腿門式起重機撓度預測分析需要從以下幾點出發：

1 主梁下撓度

由于門式起重機的結構較為復雜，因此，影響起重機主梁下撓度的因素較多，包括主梁拱度、使用時間、疲勞程度、荷載作業次數、小車軌道、生產工藝等，這些因素都會在一定程度上影響起重機主梁的下撓度。因此，即使是同一廠家生產的同一型號起重機，在檢驗過程中，主梁下撓度也會存在著差異。根據主梁和支腿理論慣性矩受力變化計算，我們假設主梁以及左右側支腿慣性矩為Ii(i=1，2，3)，為了能夠全面分析主梁和左右支腿慣性力矩，設ψi(i=1，2，3)為主梁和左右支腿慣性力矩影響因素。令Ii= ψiIii=1，2，3

在最小彈性范圍之內，起重機主梁下撓度設為f，彎曲變形設為fw,主梁剪力變形設為fQ,支腿變形設為fN，支腿彎曲變形設為fo，從而得出最終的受力影響數據：f=fW+fQ+fN+f0

從上述公式可以看到，主梁下撓度通過計算門架平面和支腿平面中的靜撓度疊加獲得最終數值，但是由于支腿內部結構面相對較小，再加上剛度非常高，因此受到的變形問題較小，對計算靜撓度的貢獻也較少，甚至可以忽略不計。這些數值通常在門架平面中得以應用。此時鉸接支腿門架結構簡化為3個桿組成，也就是將主梁設成桿、左側支腿設成桿、右側支腿設成桿。通過三個桿長來計算相應的數值。

2 主梁彎曲所產生的下撓值

門式起重機在進行系統檢驗過程中，需要根據特定設備和相關技術開展，不需要重點考慮下撓值的影響。因此，如果結構在小變形彈性范圍當中時以及重載處于跨中時，需要重點對主梁下撓值進行全面檢測。由于結構主梁會受到集中性荷載作用，主梁下撓所產生的逆時針轉角和右側支腿截面承受的力矩相同。這時的主梁右側支腿會產生一定程度上的彎曲，也就是右側支腿對主梁產生了反彎矩。此時，由于左側節點不會受到彎矩，因此結構會在一定程度上向左平移。

3 剪力和軸向力的主梁下撓

由于起重機主梁中存在彈性結構體，由于在實際應用過程中會受到外部荷載力的作用，從而在體內產生一定的內力，而這內里就會持續做功。由于主梁受到外部荷載產生變形，會產生一定的應力，進而產生內力。這些內里同樣會隨著主結構位移而產生一定程度的變化或移動，直到其達到最終位置前都在不停的做功。在進行預測過程中，需要明確支腿折算橫截面積、變截面支腿大端面積、變截面支腿小端面積、集中荷載與左側支腿面積、左側支腿折算截面積、右側支腿折算截面積，從而計算出支腿軸向變形導致的撓度。

4 支腿應變造成的撓度值

通過撓度值計算公式可知，支腿彎曲應變所造成的撓度值為f0=f0t+f0w，我們假設F是理論計算中的集中力，在開展小車輪壓下撓度之檢測過程中，需要進行一定換算得出。如果小車左右輪壓作用在跨中合理代替講時，其公式應該為F=(p1+p2)/C2。其中，p1+p2分別代表了小車左右輪的將合力，C代表長度，F為集中荷載力。

5 主梁下撓值預測

通過上述計算方法可知，如果主梁跨中作用與集中荷載F時，并且x=L/2時（L代表主梁長度），主梁跨中撓度為f=fW+fN+fQ+f0，在檢測過程中，需要在主梁跨中進行計算，在檢測重物過程中，以額定荷載的10-30%為宜，并且通過施加三次不同的荷載力，設為F1、F2、F3，這樣即可測算出主梁的三個受力撓度為 f1、f2、f3，之后再通過計算(F1，f1)、(F2，f2)、(F3，f3)，從而得出 CF1、CF2、CF3，這樣即可預測出起重量G，將兩個公式設置為F=G，即可測量出主梁撓度。在實際測量當中可以發現，當F荷載不斷增大，撓曲線方程的二、三次項對主梁撓度貢獻也會隨之增大，根據三次計算對主梁撓度貢獻不同，因此所得出的數值也能夠說明問題，因此，筆者建議采用三次荷載測量方法對大噸位門式起重機主梁撓度進行預測。

6 結語

通過上述分析，在左右支腿慣性矩不同時，支腿彎矩也會受到不同的影響。因此，可以通過三次荷載預測方法進行撓度的預測。試驗結果表明，通過三次荷載進行測量，能夠保障起重機撓度測量的精準，但也并非十全十美，主要是小荷載測量時，對撓度測量精度要求較高，需要工作人員注意。