主梁结构形式对起重机金属结构机械性能影响的研究

沈健，赵勇，马吉

（1.绍兴市特种设备检测院；2.绍兴市特种设备智能检测与评价重点实验室，浙江 绍兴 312071）

1 概述

目前国内起重机械主梁的结构形式主要有箱型梁和U型工字梁两种，U型工字梁由上盖板、两块直腹板、两块斜腹板与工字钢焊接而成，主梁焊缝较多，共有6道主焊缝。而箱形梁由上下盖板与两块腹板焊接而成，只有4道主焊缝，并且下料简便，不用工字钢型材，箱形梁盖板、腹板不压型，焊接后波浪变形较小。可见箱型梁比U型工字梁在生产工艺方面更具有优越性，能减少工时，提高生产效率，降低生产成本。

本文选取了通用图纸中标准跨度的起重机，来比较箱型梁和U型工字梁对起重机金属结构机械性能影响。

2 5t-16.5m两种结构的主梁机械性能计算

2.1 U型工字梁主梁结构（图1）

图1

（1）几何特性计算

主梁重量：PG2=2046kg

（2）主梁跨中截面强度

主梁垂直弯曲应力

主梁水平弯曲应力

吊载与起重小车（包括葫芦与小车重）惯性力引起的水平弯矩

主梁自重水平惯性力引起水平弯矩

合成弯矩MH=MH1+MH2=2.63×106N·cm

水平弯曲应力

（3）主梁垂直静刚度

2.2 箱型主梁结构（图2）

图2

（1）几何特性计算

主梁重量：PG2=2442kg

（2）主梁跨中截面强度

主梁垂直弯曲应力

主梁水平弯曲应力

吊载与起重小车（包括葫芦与小车重）惯性力引起的水平弯矩

主梁自重水平惯性力引起水平弯矩

合成弯矩MH=MH1+MH2=2.71×106N·cm

水平弯曲应力

（3）主梁垂直静刚度

3 主梁机械性能对比（表1）

表1

4 结语

通过两种不同主梁结构形式对比分析可以得到，在保证垂直静刚度差不多的情况下，箱型梁的重量比U型工字梁的重量要多20%左右，但是箱型梁的垂直惯性矩和抗弯模数明显比U型工字梁要大很多，说明箱型梁的受力特性更好，抵抗弯曲变形的能力更强，稳定性也更好，同时从表格中也可以看出箱型梁所受到的垂直和水平弯曲应力也要小很多。所以，在一般性场合起重机主梁选型，可以选择U型工字梁；对于使用频繁的场合，主梁结构形式可以选择截面特性、受力性能和稳定性更胜一筹的箱型梁。