橋式起重機(jī)在輪壓計(jì)算過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)偏差,為了確保起重機(jī)整體性能,本文對(duì)在輪壓計(jì)算中出現(xiàn)的可能會(huì)導(dǎo)致誤差的因素進(jìn)行分析與探討。
橋式起重機(jī)的輪壓是車(chē)輪對(duì)軌道的垂直壓力。輪壓計(jì)算對(duì)起重機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用有著至關(guān)重要的意義。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)零部件及金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度計(jì)算主要取決于起重機(jī)的最大輪壓,同時(shí)它還為設(shè)計(jì)車(chē)輪裝置提供了依據(jù),也為軌道支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了原始數(shù)據(jù)。而最小輪壓主要用于運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)車(chē)輪的打滑驗(yàn)算。由此可見(jiàn),若在輪壓計(jì)算過(guò)程出現(xiàn)了偏差,對(duì)起重機(jī)整體的性能影響是巨大的。本文對(duì)輪壓計(jì)算過(guò)程進(jìn)行分析,找出可能存在導(dǎo)致誤差的因素,并對(duì)其深入探討,為同行在該方面的研究提供參考。
輪壓的計(jì)算
作用在起重機(jī)上的各種載荷通過(guò)行走支承裝置和車(chē)輪傳遞到基礎(chǔ)上,橋式起重機(jī)輪壓的計(jì)算實(shí)際上就是這些支點(diǎn)所承受的垂直反力就是支承壓力的計(jì)算。而對(duì)于每個(gè)支點(diǎn)有多個(gè)車(chē)輪的橋式起重機(jī),常利用均衡滑輪,此時(shí)輪壓的計(jì)算,也就是計(jì)算支點(diǎn)的總壓力。
1.1 移動(dòng)載荷下輪壓的計(jì)算
移動(dòng)載荷包括小車(chē)重力PGX和額定起升重物和吊具的重力PQ。
一般情況下,靜輪壓可以用來(lái)計(jì)算慣性力和橋架的靜態(tài)剛度。
1.2超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓的計(jì)算
橋式起重機(jī)多采用四點(diǎn)支承式的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的輪壓是超靜定的,具有良好的對(duì)稱(chēng)性,工藝性,和穩(wěn)定性,其輪壓計(jì)算一般采用近似解法。
橋式起重機(jī)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般按鉸接車(chē)架假設(shè)計(jì)算,將車(chē)架視為四根簡(jiǎn)支梁構(gòu)成的平面鉸接框架,在載荷作用下,四個(gè)支承點(diǎn)始終隨車(chē)架的變形而發(fā)生位移,不再保持一平面上。,計(jì)算橋架各支點(diǎn)的支承反力:
輪壓計(jì)算中可能存在的誤差及造成的影響
2.1 超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓的近似解法
橋式起重機(jī)采用的四點(diǎn)支承式結(jié)構(gòu)是超靜定的,支承反力的分配不僅與荷載有關(guān),,還與車(chē)架的結(jié)構(gòu)剛度、基礎(chǔ)剛度、車(chē)架結(jié)構(gòu)的制造和安裝精度、及軌道的彈性和平整度等因素有關(guān),然而要計(jì)算這些因素對(duì)支承反力的影響是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的,且對(duì)軌道不平度難以估計(jì)。因此,超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓的計(jì)算一般采用近似解法,而近似解法與精確解法的誤差究竟差多少目前還未有研究。
然而影響輪壓分配的這幾方面的因素,任意因素超出誤差值,都會(huì)導(dǎo)致起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)出現(xiàn)“三條腿”的情況,導(dǎo)致輪壓不均。詳見(jiàn)表1。
表1 導(dǎo)致輪壓不均的原因
序號(hào) | 超誤差因素 | 原因 |
1 | 車(chē)架結(jié)構(gòu)變形 | 超載運(yùn)行、選材不適、制造工藝不完善 |
2 | 車(chē)輪對(duì)角線偏離 | 四車(chē)輪安裝時(shí)軸線的對(duì)角線不在同一水平面上 |
3 | 車(chē)輪直徑尺寸超差 | 打滑、磨損 |
4 | 軌道的平行度和直線度超差 | 兩根主梁的拱度或下?lián)隙炔煌?/span> |
2.2 橋式起重機(jī)的剛性車(chē)架假設(shè)和鉸接車(chē)架假設(shè)計(jì)算
在上述橋式起重機(jī)超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓計(jì)算過(guò)程中,小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般按剛性車(chē)架假設(shè)計(jì)算,大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)則按鉸接車(chē)架假設(shè)計(jì)算,然而實(shí)際上不論是大車(chē)還是小車(chē)車(chē)架,它們的彈性總是介于這兩者之間,設(shè)計(jì)者由于計(jì)算方便而根據(jù)車(chē)架及支承的剛度選擇一種假設(shè)進(jìn)行簡(jiǎn)化。實(shí)際上按鉸接車(chē)架假設(shè)計(jì)算的支承反力比按剛性車(chē)架假設(shè)計(jì)算的支承反力略大。
2.3 小車(chē)吊運(yùn)載荷與吊運(yùn)位置
在目前的起重機(jī)設(shè)計(jì)中,橋式起重機(jī)大車(chē)輪壓的計(jì)算方法習(xí)慣于按照起重機(jī)小車(chē)吊運(yùn)最大載荷且處于極限位置時(shí)來(lái)計(jì)算,這種方法很保守,可能出于所謂的提高安全性而采用的習(xí)慣性的算法,但是實(shí)際上或者說(shuō)大多數(shù)情況下橋式起重機(jī)在吊運(yùn)最大載荷時(shí)小車(chē)一般不會(huì)運(yùn)行到極限位置。工業(yè)廠房在設(shè)計(jì)過(guò)程中通常需要考慮到橋式起重機(jī)的大車(chē)輪壓,若按照小車(chē)處于極限位置時(shí)計(jì)算出的大車(chē)輪壓實(shí)際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真實(shí)的輪壓,這就對(duì)按照這個(gè)輪壓而設(shè)計(jì)制造的廠房的因強(qiáng)度過(guò)大而造成浪費(fèi)。
綜上所述,橋式起重機(jī)輪壓計(jì)算過(guò)程中,無(wú)論是大車(chē)輪壓計(jì)算還是小車(chē)輪壓計(jì)算,都存在一些可能會(huì)導(dǎo)致輪壓計(jì)算誤差的因素,因此在計(jì)算過(guò)程中根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)當(dāng)考慮到這些因素的影響。
3.1橋式起重機(jī)采用的是四點(diǎn)支承式的超靜定結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是橋式起重機(jī)小車(chē)容易出現(xiàn)“三條腿”的關(guān)鍵原因,雖然能夠通過(guò)某些方法預(yù)防或處理這種情況的發(fā)生,但是解決輪壓不均的根本方法是采用靜定車(chē)架結(jié)構(gòu)代替超靜定結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)對(duì)結(jié)構(gòu)的精度要求低,制造方便,而且由于輪壓為確定值,從而可以延長(zhǎng)車(chē)輪壽命。雖然靜定結(jié)構(gòu)不如超靜定結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性好,但是如果能保證均衡梁的調(diào)整擺角限制在很小范圍內(nèi),靜定結(jié)構(gòu)也可以獲得很好的穩(wěn)定性。
3.2橋式起重機(jī)一般情況下小車(chē)按剛性車(chē)架假設(shè)計(jì)算,大車(chē)按鉸接車(chē)架假設(shè)計(jì)算,而實(shí)際上這是根據(jù)計(jì)算中所需剛度的選擇而進(jìn)行的一種假設(shè)計(jì)算,通過(guò)計(jì)算可以發(fā)現(xiàn)按照鉸接車(chē)架假設(shè)計(jì)算的支承反力比按剛性車(chē)架假設(shè)計(jì)算的支承反力略大,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),雖然前者比后者略大,但是這兩種簡(jiǎn)化計(jì)算的結(jié)果都可以滿足起重機(jī)設(shè)計(jì)所需的要求。然而到底是那一種假設(shè)更能反映真實(shí)情況,目前還未有研究表明。
3.3為了有效控制橋式起重機(jī)輪壓對(duì)廠房設(shè)計(jì)的影響,應(yīng)該采用正確、合理的大車(chē)輪壓計(jì)算方法,并應(yīng)用科學(xué)手段和正確的預(yù)防措施來(lái)完成。曾經(jīng)有研究學(xué)者認(rèn)為可以設(shè)計(jì)一種類(lèi)似于起重力矩限制器的裝置,這種裝置可以對(duì)小車(chē)的運(yùn)行位置進(jìn)行控制,使其不能超過(guò)所吊載荷允許達(dá)到的位置,這樣就可以降低起重機(jī)的最大輪壓,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)起重機(jī)及廠房建造的節(jié)能。