主梁下撓對起重機安全性能的影響及解決方案

王健 王南

摘要：主梁下撓起重機和箱型門式起重機在標準規范中對結構的要求沒有本質區別，都包括主梁起拱、懸臂上翹、支腿垂直和軌道控制等方面。在通用門式起重機規范中對箱梁制作要求相對詳細，對桁架式指導較少，但兩種型式在結構制作中有很多不同之處。為此，分析箱型式門式起重機標準要求的真實含義，總結主梁下撓起重機的相關經驗，對規范主梁下撓起重機的設計和制造有著非常重要的意義。

關鍵詞：主梁下撓;起重機;安全

分類號：TH21

一? 結構特點

主梁下撓起重機與箱梁門式起重機因結構組成單元的不同。

1.結構租車箱梁門式起重機結構采用鋼板為主要原材料，翼緣板和腹部作為連續截面，主要承受彎矩載荷。主梁在受力分析時有限元建模為板殼結構，腹板靠近翼緣板附近位置承受彎剪組合應力，屬于最危險的部位。在結構制作時腹板的平面度對主梁的穩定性影響很大，是質量控制的重點。主梁下撓起重機由梁桿單元組合成桁架結構，上下弦桿和腹桿均為單向受力構件，桿件在全長范圍內應力在理論上是均勻的。

2.材料強度與截面積箱梁門式起重機在大型箱梁截面中，為降低結構自重采用高截面薄腹板進行設計，同時為了保持區格的穩定性，通常要增加橫隔板和縱筋來減小區格。主梁下撓起重機主弦桿和腹桿考慮穩定性時，通常增大直徑而縮小長細比。桁架主弦桿材料強度利用率高，截面積大，一般不存在失穩問題，但腹桿受長細比限制較大，腹桿的直線度時是材料選取時的質量關鍵點，使用前要重點驗收。

3.小車軌道設置箱梁門式起重機軌道位于腹板上方，設計時考慮輪壓對腹板局部應力的影響，在受彎剪組合部位進行應力狀態組合，三向應力可能會進一步疊加，容易出現最危險工況。主梁下撓起重機小車軌道一般設置在上主弦桿上，上主弦在有輪壓載荷的影響下節點之間受局部彎矩影響，局部彎矩過大時可采用再分腹桿縮短節間長度降低影響。桁架主弦桿在有腹桿的節點處只受軸力，不會產生危險應力疊加。

二? 門機策劃

門式起重機制作遵循最主要的規范是GB/T14406-2011《通用門式起重機》，本規范[2]對門式起重機的主梁，支腿和軌道等主要結構做出了明確要求，主要以箱梁式門機為例介紹，對主梁下撓起重機的控制要求和制作指導較少。從規范對箱梁時門機的要求對比，按照其結構要求對主梁下撓起重機進行規范，以MDG40/10-42A4門式起重機為例，制定以下部件結構制作要求。

三 主梁關鍵工序

1.結構設計大型門式起重機不同項目需求的參數不完全相同，當跨度起升高度等參數發生變化時，一般需要針對性設計。門式起重機整機結構尺寸大，且主要有起拱要求，對支腿的垂直度要求也較高，不能通過現有的工裝和加工設備進行流水化生產。在制作過程中，采用部件組合的方式進行尺寸定位控制，結構關鍵工序包括主梁的組合制作和支腿的制作，小車軌道控制相對簡單，不再贅述。

2.主梁上片桁架的制作因主梁結構為倒三角結構，上弦為雙弦桿平面結構，門架主梁初始制作采用倒裝方式。主鉤小跑車軌道設計在上弦桿上，結構主要起拱也控制在上弦桿上。在起重機組合平臺上先制作上弦桿起拱定位基準胎架，將組合好的上弦桁架單片放置在基準胎架，調整至整個橋架上平面的起拱符合制作工藝要求。小跑車軌道焊接在上主弦桿上，拱度隨主弦桿同位變化。

3.起拱組裝前檢查起拱定位基準的胎架制作精度，為表1主控項目1、2做好過程控制工作。因門架翻身后的自重和焊接變形影響，起拱定位基準一般高于最終要求目標值，可隨項目積累經驗，修正到主梁跨中起拱度和懸臂上翹度需要的修正值。主梁弦桿在豎直方向的直線度需要為起拱服務，因此表1中第4條的要求不適用主梁弦桿，腹桿和支腿梁桿的直線度控制參照本條執行。第5條上弦桿對角線偏差為結構主控項目，避免平行四邊形的出現。

4.主梁組合主梁下撓起重機主梁起拱不能通過腹板控制，但也可以通過腹桿的長度控制上下弦桿的起拱趨勢。MDG40門機下弦桿懸掛副起升葫蘆軌道，相同橫斷面起拱要求同上弦桿。利用分段處腹桿支承下弦桿兩側，敷設中間斜腹桿和直腹桿，驗證下弦桿拱度后定位焊接，組合接頭，完成主梁的組合。

四 支腿關鍵工序

1.支腿組合剛性腿和撓性腿的單部件制作精度要求不是特別高，關鍵工序在與橋架的組合。支腿組合是為了給剛性腿制作提供制作基準，保證在門機安裝時各結構尺寸符合相關規范要求，并且滿足大車行走機構的運行要求。支腿組合通過結構焊接將剛性腿與主梁連接的法蘭焊接完成，焊接量很少，但結構定位要求復雜且精度很高，表3對本關鍵工序制定了具體檢驗項目。

2.支腿加工箱梁門式起重機主梁和支腿連接通常為矩陣螺栓群型式法蘭，剛性腿側為彎剪組合法蘭結構，撓性腿側為鉸接結構。為保證受力和裝配精度，通常采用加工的方式先預制橋架上的法蘭。箱梁門式起重機主梁法蘭加工精度高，可作為水平和跨度基準使用。與箱梁門式起重機不同，主梁下撓起重機主梁法蘭為結構焊接控制，沒有加工基準，在和支腿組合前，應對橋架水平和跨度基準進行劃線（刻點）定位。

五? 結論

本文對比了門式起重機桁架式和箱梁式兩種結構形式，從結構特點和制作方案上進行分析，從受力和安裝的角度出發，闡述了標準規范相關要求的意義。針對門機規范指導控制桁架式結構條款較少的情況，制定了結構主控項目表，為主梁下撓起重機制作提供了參考依據。

1.起拱方式不同是主梁下撓起重機與箱梁門式起重機制作方式的最大不同之處。板殼式單元腹板可以控制箱梁門式起重機主梁的起拱，而主梁下撓起重機需要主弦桿起拱后控制梁桿式單元腹桿的位置。

2.主梁下撓起重機對梁桿單元的要求并不高，考慮對組合后的尺寸因小車軌道和分段接口等因素，精度等級提高了很多，在組合前需要特殊考慮。

3.單部件驗收合格并不等同于整機驗收合格。對部件的驗收標準要結合整機驗收需求和制造單位實際能力，提高部件驗收標準，確保其通用性符合關鍵工序驗收的要求。

參考文獻

[1]張質文，王金諾.起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2013.

[2]沈蘭華，范開英.孟慶琳基于剛度分配法的彎剪組合螺栓法蘭設計探討[J].建筑機械化，2015，（6）：42-44.

鞍山市特種設備監督檢驗所，遼寧 鞍山114004