陳輝 蔣鑫鑫(湖州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院，浙江 湖州 313100)

大噸位鉸接支腿門(mén)式起重機(jī)撓度的預(yù)測(cè)分析

陳輝 蔣鑫鑫(湖州市特種設(shè)備檢測(cè)研究院，浙江 湖州 313100)

門(mén)式起重機(jī)在當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)中有著重要的地位，由于門(mén)式起重機(jī)會(huì)承受多方荷載，其中主梁跨中的下?lián)现凳钦麄€(gè)起重機(jī)試驗(yàn)中的重要測(cè)量指標(biāo)。對(duì)大噸位鉸接支腿門(mén)式起重機(jī)進(jìn)行砝碼測(cè)量非常困難，因此需要重點(diǎn)采用支腿彎矩的測(cè)量方法，從而對(duì)大噸位鉸接支腿門(mén)式起重機(jī)撓度進(jìn)行精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。

大噸位鉸接支腿；門(mén)式起重機(jī)；撓度；預(yù)測(cè)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，門(mén)式起重機(jī)在各行各業(yè)的應(yīng)用也愈加廣泛。對(duì)于起重機(jī)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，每臺(tái)起重機(jī)在正式進(jìn)入市場(chǎng)前都需要開(kāi)展全面檢測(cè)工作，在使用中也需要開(kāi)展檢驗(yàn)工作，保障起重機(jī)的應(yīng)用性能和使用安全性。在開(kāi)展檢驗(yàn)工作過(guò)程中，需要重點(diǎn)測(cè)量主梁額載下的下?lián)现担@也是重要的檢測(cè)數(shù)據(jù)之一。通過(guò)對(duì)下?lián)隙冗M(jìn)行剛度分析和計(jì)算，能夠有效保障門(mén)式起重機(jī)使用安全性和性能。筆者認(rèn)為，大噸位鉸接支腿門(mén)式起重機(jī)撓度預(yù)測(cè)分析需要從以下幾點(diǎn)出發(fā)：

1 主梁下?lián)隙?/h2>

由于門(mén)式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此，影響起重機(jī)主梁下?lián)隙鹊囊蛩剌^多，包括主梁拱度、使用時(shí)間、疲勞程度、荷載作業(yè)次數(shù)、小車(chē)軌道、生產(chǎn)工藝等，這些因素都會(huì)在一定程度上影響起重機(jī)主梁的下?lián)隙?。因此，即使是同一廠家生產(chǎn)的同一型號(hào)起重機(jī)，在檢驗(yàn)過(guò)程中，主梁下?lián)隙纫矔?huì)存在著差異。根據(jù)主梁和支腿理論慣性矩受力變化計(jì)算，我們假設(shè)主梁以及左右側(cè)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(shè)ψi(i=1，2，3)為主梁和左右支腿慣性力矩影響因素。令I(lǐng)i= ψiIii=1，2，3

在最小彈性范圍之內(nèi)，起重機(jī)主梁下?lián)隙仍O(shè)為f，彎曲變形設(shè)為fw,主梁剪力變形設(shè)為fQ,支腿變形設(shè)為fN，支腿彎曲變形設(shè)為fo，從而得出最終的受力影響數(shù)據(jù)：f=fW+fQ+fN+f0

從上述公式可以看到，主梁下?lián)隙韧ㄟ^(guò)計(jì)算門(mén)架平面和支腿平面中的靜撓度疊加獲得最終數(shù)值，但是由于支腿內(nèi)部結(jié)構(gòu)面相對(duì)較小，再加上剛度非常高，因此受到的變形問(wèn)題較小，對(duì)計(jì)算靜撓度的貢獻(xiàn)也較少，甚至可以忽略不計(jì)。這些數(shù)值通常在門(mén)架平面中得以應(yīng)用。此時(shí)鉸接支腿門(mén)架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為3個(gè)桿組成，也就是將主梁設(shè)成桿、左側(cè)支腿設(shè)成桿、右側(cè)支腿設(shè)成桿。通過(guò)三個(gè)桿長(zhǎng)來(lái)計(jì)算相應(yīng)的數(shù)值。

2 主梁彎曲所產(chǎn)生的下?lián)现?/h2>

門(mén)式起重機(jī)在進(jìn)行系統(tǒng)檢驗(yàn)過(guò)程中，需要根據(jù)特定設(shè)備和相關(guān)技術(shù)開(kāi)展，不需要重點(diǎn)考慮下?lián)现档挠绊?。因此，如果結(jié)構(gòu)在小變形彈性范圍當(dāng)中時(shí)以及重載處于跨中時(shí)，需要重點(diǎn)對(duì)主梁下?lián)现颠M(jìn)行全面檢測(cè)。由于結(jié)構(gòu)主梁會(huì)受到集中性荷載作用，主梁下?lián)纤a(chǎn)生的逆時(shí)針轉(zhuǎn)角和右側(cè)支腿截面承受的力矩相同。這時(shí)的主梁右側(cè)支腿會(huì)產(chǎn)生一定程度上的彎曲，也就是右側(cè)支腿對(duì)主梁產(chǎn)生了反彎矩。此時(shí)，由于左側(cè)節(jié)點(diǎn)不會(huì)受到彎矩，因此結(jié)構(gòu)會(huì)在一定程度上向左平移。

3 剪力和軸向力的主梁下?lián)?/h2>

由于起重機(jī)主梁中存在彈性結(jié)構(gòu)體，由于在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中會(huì)受到外部荷載力的作用，從而在體內(nèi)產(chǎn)生一定的內(nèi)力，而這內(nèi)里就會(huì)持續(xù)做功。由于主梁受到外部荷載產(chǎn)生變形，會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)力，進(jìn)而產(chǎn)生內(nèi)力。這些內(nèi)里同樣會(huì)隨著主結(jié)構(gòu)位移而產(chǎn)生一定程度的變化或移動(dòng)，直到其達(dá)到最終位置前都在不停的做功。在進(jìn)行預(yù)測(cè)過(guò)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(cè)支腿面積、左側(cè)支腿折算截面積、右側(cè)支腿折算截面積，從而計(jì)算出支腿軸向變形導(dǎo)致的撓度。

4 支腿應(yīng)變?cè)斐傻膿隙戎?/h2>

通過(guò)撓度值計(jì)算公式可知，支腿彎曲應(yīng)變所造成的撓度值為f0=f0t+f0w，我們假設(shè)F是理論計(jì)算中的集中力，在開(kāi)展小車(chē)輪壓下?lián)隙戎畽z測(cè)過(guò)程中，需要進(jìn)行一定換算得出。如果小車(chē)左右輪壓作用在跨中合理代替講時(shí)，其公式應(yīng)該為F=(p1+p2)/C2。其中，p1+p2分別代表了小車(chē)左右輪的將合力，C代表長(zhǎng)度，F(xiàn)為集中荷載力。

5 主梁下?lián)现殿A(yù)測(cè)

通過(guò)上述計(jì)算方法可知，如果主梁跨中作用與集中荷載F時(shí)，并且x=L/2時(shí)（L代表主梁長(zhǎng)度），主梁跨中撓度為f=fW+fN+fQ+f0，在檢測(cè)過(guò)程中，需要在主梁跨中進(jìn)行計(jì)算，在檢測(cè)重物過(guò)程中，以額定荷載的10-30%為宜，并且通過(guò)施加三次不同的荷載力，設(shè)為F1、F2、F3，這樣即可測(cè)算出主梁的三個(gè)受力撓度為 f1、f2、f3，之后再通過(guò)計(jì)算(F1，f1)、(F2，f2)、(F3，f3)，從而得出 CF1、CF2、CF3，這樣即可預(yù)測(cè)出起重量G，將兩個(gè)公式設(shè)置為F=G，即可測(cè)量出主梁撓度。在實(shí)際測(cè)量當(dāng)中可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)F荷載不斷增大，撓曲線方程的二、三次項(xiàng)對(duì)主梁撓度貢獻(xiàn)也會(huì)隨之增大，根據(jù)三次計(jì)算對(duì)主梁撓度貢獻(xiàn)不同，因此所得出的數(shù)值也能夠說(shuō)明問(wèn)題，因此，筆者建議采用三次荷載測(cè)量方法對(duì)大噸位門(mén)式起重機(jī)主梁撓度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述分析，在左右支腿慣性矩不同時(shí)，支腿彎矩也會(huì)受到不同的影響。因此，可以通過(guò)三次荷載預(yù)測(cè)方法進(jìn)行撓度的預(yù)測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)三次荷載進(jìn)行測(cè)量，能夠保障起重機(jī)撓度測(cè)量的精準(zhǔn)，但也并非十全十美，主要是小荷載測(cè)量時(shí)，對(duì)撓度測(cè)量精度要求較高，需要工作人員注意。