大吨位铰接支腿门式起重机挠度的预测分析

陈辉 蒋鑫鑫(湖州市特种设备检测研究院，浙江 湖州 313100)

大吨位铰接支腿门式起重机挠度的预测分析

陈辉 蒋鑫鑫(湖州市特种设备检测研究院，浙江 湖州 313100)

门式起重机在当今社会生产中有着重要的地位，由于门式起重机会承受多方荷载，其中主梁跨中的下挠值是整个起重机试验中的重要测量指标。对大吨位铰接支腿门式起重机进行砝码测量非常困难，因此需要重点采用支腿弯矩的测量方法，从而对大吨位铰接支腿门式起重机挠度进行精准预测。

大吨位铰接支腿；门式起重机；挠度；预测

随着我国社会经济不断发展，门式起重机在各行各业的应用也愈加广泛。对于起重机应用来说，每台起重机在正式进入市场前都需要开展全面检测工作，在使用中也需要开展检验工作，保障起重机的应用性能和使用安全性。在开展检验工作过程中，需要重点测量主梁额载下的下挠值，这也是重要的检测数据之一。通过对下挠度进行刚度分析和计算，能够有效保障门式起重机使用安全性和性能。笔者认为，大吨位铰接支腿门式起重机挠度预测分析需要从以下几点出发：

1 主梁下挠度

由于门式起重机的结构较为复杂，因此，影响起重机主梁下挠度的因素较多，包括主梁拱度、使用时间、疲劳程度、荷载作业次数、小车轨道、生产工艺等，这些因素都会在一定程度上影响起重机主梁的下挠度。因此，即使是同一厂家生产的同一型号起重机，在检验过程中，主梁下挠度也会存在着差异。根据主梁和支腿理论惯性矩受力变化计算，我们假设主梁以及左右侧支腿惯性矩为Ii(i=1，2，3)，为了能够全面分析主梁和左右支腿惯性力矩，设ψi(i=1，2，3)为主梁和左右支腿惯性力矩影响因素。令Ii= ψiIii=1，2，3

在最小弹性范围之内，起重机主梁下挠度设为f，弯曲变形设为fw,主梁剪力变形设为fQ,支腿变形设为fN，支腿弯曲变形设为fo，从而得出最终的受力影响数据：f=fW+fQ+fN+f0

从上述公式可以看到，主梁下挠度通过计算门架平面和支腿平面中的静挠度叠加获得最终数值，但是由于支腿内部结构面相对较小，再加上刚度非常高，因此受到的变形问题较小，对计算静挠度的贡献也较少，甚至可以忽略不计。这些数值通常在门架平面中得以应用。此时铰接支腿门架结构简化为3个杆组成，也就是将主梁设成杆、左侧支腿设成杆、右侧支腿设成杆。通过三个杆长来计算相应的数值。

2 主梁弯曲所产生的下挠值

门式起重机在进行系统检验过程中，需要根据特定设备和相关技术开展，不需要重点考虑下挠值的影响。因此，如果结构在小变形弹性范围当中时以及重载处于跨中时，需要重点对主梁下挠值进行全面检测。由于结构主梁会受到集中性荷载作用，主梁下挠所产生的逆时针转角和右侧支腿截面承受的力矩相同。这时的主梁右侧支腿会产生一定程度上的弯曲，也就是右侧支腿对主梁产生了反弯矩。此时，由于左侧节点不会受到弯矩，因此结构会在一定程度上向左平移。

3 剪力和轴向力的主梁下挠

由于起重机主梁中存在弹性结构体，由于在实际应用过程中会受到外部荷载力的作用，从而在体内产生一定的内力，而这内里就会持续做功。由于主梁受到外部荷载产生变形，会产生一定的应力，进而产生内力。这些内里同样会随着主结构位移而产生一定程度的变化或移动，直到其达到最终位置前都在不停的做功。在进行预测过程中，需要明确支腿折算横截面积、变截面支腿大端面积、变截面支腿小端面积、集中荷载与左侧支腿面积、左侧支腿折算截面积、右侧支腿折算截面积，从而计算出支腿轴向变形导致的挠度。

4 支腿应变造成的挠度值

通过挠度值计算公式可知，支腿弯曲应变所造成的挠度值为f0=f0t+f0w，我们假设F是理论计算中的集中力，在开展小车轮压下挠度之检测过程中，需要进行一定换算得出。如果小车左右轮压作用在跨中合理代替讲时，其公式应该为F=(p1+p2)/C2。其中，p1+p2分别代表了小车左右轮的将合力，C代表长度，F为集中荷载力。

5 主梁下挠值预测

通过上述计算方法可知，如果主梁跨中作用与集中荷载F时，并且x=L/2时（L代表主梁长度），主梁跨中挠度为f=fW+fN+fQ+f0，在检测过程中，需要在主梁跨中进行计算，在检测重物过程中，以额定荷载的10-30%为宜，并且通过施加三次不同的荷载力，设为F1、F2、F3，这样即可测算出主梁的三个受力挠度为 f1、f2、f3，之后再通过计算(F1，f1)、(F2，f2)、(F3，f3)，从而得出 CF1、CF2、CF3，这样即可预测出起重量G，将两个公式设置为F=G，即可测量出主梁挠度。在实际测量当中可以发现，当F荷载不断增大，挠曲线方程的二、三次项对主梁挠度贡献也会随之增大，根据三次计算对主梁挠度贡献不同，因此所得出的数值也能够说明问题，因此，笔者建议采用三次荷载测量方法对大吨位门式起重机主梁挠度进行预测。

6 结语

通过上述分析，在左右支腿惯性矩不同时，支腿弯矩也会受到不同的影响。因此，可以通过三次荷载预测方法进行挠度的预测。试验结果表明，通过三次荷载进行测量，能够保障起重机挠度测量的精准，但也并非十全十美，主要是小荷载测量时，对挠度测量精度要求较高，需要工作人员注意。