軌行式起重機(jī)行走運(yùn)行阻力計(jì)算探討

路琳 邰運(yùn)輝

摘要：關(guān)于探討起重機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的行走阻力，進(jìn)行分析，對計(jì)算公式進(jìn)行注解，從而為解決際工程中計(jì)算行走功率遇到的相關(guān)問題提供了理論計(jì)算依據(jù)和基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行；軌行式起重機(jī)；摩擦阻力；計(jì)算分析

一、引言

起重機(jī)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動(dòng)物品的機(jī)械，其工作特點(diǎn)有動(dòng)作間歇性和作業(yè)循環(huán)性等。

起重機(jī)可按構(gòu)造特征、行動(dòng)形式和主要用途進(jìn)行分類：

按構(gòu)造特征可分為：橋架型起重機(jī)、纜索型起重機(jī)和臂架型起重機(jī)。

按運(yùn)動(dòng)形式可分為：旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)和非旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)；固定式起重機(jī)和運(yùn)行式起重機(jī)。運(yùn)行式起重機(jī)又分為軌行式起重機(jī)（在固定軌道上運(yùn)行），和無軌式起重機(jī)（無固定軌道，由輪胎或履帶等支承運(yùn)行）。

按主要用途可分為：通用起重機(jī)、建筑起重機(jī)、冶金起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、港口起重機(jī)、造船起重機(jī)、甲板起重機(jī)等。

本文分析探討的起重機(jī)種類就是按運(yùn)動(dòng)形式分類的軌行式起重機(jī)，該類型起重機(jī)常見的有通用門式起重機(jī)、集裝箱門式起重機(jī)、造船門式起重機(jī)、電站門式起重機(jī)、抓斗裝卸橋、岸邊集裝箱起重機(jī)、集裝箱裝卸橋等等。

起重機(jī)在移動(dòng)運(yùn)行時(shí)就必須要克服自身載荷及起重載荷與軌道之間的摩擦阻力和風(fēng)阻力等。

二、運(yùn)行阻力的計(jì)算

起重機(jī)在直線軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的靜阻力Fj和主要由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp、和風(fēng)阻力Ff三部分組成。

Fj=Fm+Fp+Ff（單位：N）

（一）摩擦阻力Fm

起重機(jī)在直線軌道上滿載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力Fm主要包括車輪踏面的滾動(dòng)摩擦阻力、車輪軸承的摩擦阻力以及附加摩擦阻力三部分：

Fm=（Q+G）·（2f+μd）/D·β=（Q+G）·ω（單位：N）

式中Q為起升載荷（N）；

G為起重機(jī)自裁載荷（N）；

f為車輪沿軌道的滾動(dòng)摩擦力臂（mm），由附表查取；

μ為車輪軸承的摩擦阻力系數(shù)，由附表查??；

d為與軸承相配合處車輪軸的直徑（mm）；

D為車輪踏面直徑（mm）；

β考慮車輪輪緣與軌頂側(cè)面摩擦或牽引供電電纜及集電器摩擦等的附加摩擦阻力系數(shù)，見附表；

（二）坡道阻力Fp

Fp=（Q+G）·tanα（單位：N）

式中α為坡度角（°），當(dāng)坡度很小時(shí)，在計(jì)算中可用軌道坡度i（具體值可查閱相關(guān)技術(shù)規(guī)范或由經(jīng)驗(yàn)值確定）代替tanα，即公式變?yōu)椋?/p>

Fp=（Q+G）·i（單位：N）

i值與起重機(jī)類型有關(guān)，橋式起重機(jī)為0.001，門式和門座式起重機(jī)為0.003，鐵路起重機(jī)為0.004，建筑塔式起重機(jī)為0.005，橋架上的小車為0.002。

（三）風(fēng)阻力Ff

在露天工作的起重機(jī)要考慮起重機(jī)和起吊物品所受的風(fēng)阻力，工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指起重機(jī)在工作時(shí)應(yīng)能承受的最大風(fēng)力。

作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)風(fēng)載荷有兩種情況：

a.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：

Ff=C·P·A1（單位：N）

b. 當(dāng)風(fēng)向與構(gòu)件的縱軸線或構(gòu)架表面呈某一角度時(shí)，沿此風(fēng)向的風(fēng)載荷按下式計(jì)算：

Ff=C·P·A2·sin? θ（單位：N）

式中Ff為作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷（N）；

C為風(fēng)力系數(shù)（由于其受機(jī)型、結(jié)構(gòu)形狀等影響，其計(jì)算較為繁瑣復(fù)雜，難以簡要形容并計(jì)算，可查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行計(jì)算）

P為工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，（根據(jù)風(fēng)壓計(jì)算公式可得）；

A1為起重機(jī)構(gòu)件垂直于風(fēng)向的實(shí)體迎風(fēng)面積（㎡）；

A2為起重機(jī)構(gòu)平行于構(gòu)件縱軸線的正面迎風(fēng)面積（㎡）；

（四）特殊運(yùn)行阻力Ft

除以上三項(xiàng)基本運(yùn)行阻力外，有時(shí)還需考慮特殊運(yùn)行阻力，如在曲線軌道上運(yùn)行的起重機(jī)，還要考慮曲線運(yùn)行附加的特殊運(yùn)行阻力Ft：

Ft=k·（Q+G）（單位：N）

式中k為曲線運(yùn)行附加阻力系數(shù)，一般需由試驗(yàn)測定。對于塔式起重機(jī)，可取k=0.005。

三、結(jié)論

綜上分析，我們可以得出軌行式起重機(jī)行走穩(wěn)定運(yùn)行的靜阻力Fj阻力主要由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp、和風(fēng)阻力Ff三部分組成，如有曲線運(yùn)行情況還要考慮其附加的特殊阻力，其靜阻力的準(zhǔn)確計(jì)算為我們實(shí)際工程中的行走電機(jī)功率的計(jì)算提供了相應(yīng)的依據(jù)，為電機(jī)的選型優(yōu)化等提供了理論支撐。

起重機(jī)是力與美的象征，本文只是站在前人的肩膀上對美景的一次眺望，只是對前人成果的一次分析探討，如有不妥不當(dāng)之處，敬請指正。

參考文獻(xiàn)

[1] 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB/T3811-2008）

[2] 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊

[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊