焙烧多功能起重机主梁拱度问题研究

黄得梅

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 技术管理办公室，辽宁 沈阳 110141)

焙烧多功能起重机主梁拱度问题研究

黄得梅

(中国有色(沈阳)冶金机械有限公司 技术管理办公室，辽宁 沈阳 110141)

主梁拱度与刚度一样，直接影响起重机的使用性能和寿命。本文重点阐述焙烧多功能起重机主梁拱度及腹板预制拱度确定方法，对焙烧多功能起重机主梁设计制造有一定指导意义。

焙烧多功能起重机； 主梁； 拱度； 刚度

0 引言

焙烧多功能起重机是阳极炭块生产车间的主要操作设备，在碳素焙烧车间用来完成对填充料的吸取与排放以及对阳极炭块的码放等操作。焙烧多功能起重机工作过程中，工具小车在两根偏轨箱型主梁上运行。主梁作为主要承载部件，其运行状态的好坏将直接影响整机的安全生产，因此在设计、生产制造过程中，必须重点考虑主梁的刚度问题，而与刚度相对应的主梁拱度问题也同样是不容忽视的。

GB/T6974—2008《起重机名词术语》中对拱度定义即以桥架两端梁上平面为基准，主梁上平面相对基准面向上弯曲，主梁跨中向上弯曲的最大上拱值。主梁在工作过程中，由于受自重、小车重量及其起重量的影响，会产生弹性下挠，为了抵消这种下挠变形，使得小车在主梁上的运行中保持水平，需要考虑对主梁进行拱度设置。GB/T14405—1993规定[1]：主梁跨中上拱度应为(0.9/1000～1.4/1000)S(S是跨度),且最大上拱度应控制在跨中S/10的范围内。主梁拱度过大，会造成小车运行时爬坡费劲，而过小，又会导致溜车现象的发生，特别是当主梁拱度过小时，会直接造成下挠现象，影响起重机的使用安全和使用寿命。

1 主梁跨中静挠度计算

GB/T3811—2008对桥架型[2]起重机静挠度的定义为：静挠度即为当自行式小车或电动葫芦位于桥架跨中位置时，由额定起升载荷及自行式小车或电动葫芦自重在该处产生的垂直下挠量。

焙烧多功能起重机主梁承受载荷(满载)为：工具小车重量(110 t)、加料仓料重(37 t)、卸料仓料重(2 t)、炭块重(14 t)、电葫芦自重及吊重(1.35 t+10 t)。主梁为箱型梁结构，截面形式如图1所示，其受力情况按简支梁处理，力学模型如图2所示，所以主梁由工具小车及电葫芦满载产生的静挠度为[3]：

(1)

式中f1—满载时主梁静挠度，mm；p1、p2—小车轮压，N；a—施压位置到端部距离，mm；l—主梁跨度，mm；E—材料的弹性模量，N/mm2；I—主梁中央截面轴惯性矩，mm4。

带入数值计算得f1=43.799 mm；同样方法计算主梁空载时产生的静挠度f2=26.528 mm，1.25倍额定载荷产生的静挠度f3=47.079 mm。

图1 主梁截面图

图2 主梁力学模型简图

2 主梁跨中拱度确定

按照GB/T14405—1993要求，若主梁拱度按照下限0.9S/1000选取，得到主梁拱度为30.15 mm，满载静挠度为43.799 mm，即主梁满载工作时，会产生43.799 mm的弹性变形，并且会出现13.649 mm的下挠度(|30.15-43.799|=13.649 mm)；若按照上限1.4S/1000选取，得到主梁拱度为46.9 mm，而满载静挠度为43.799<46.9，此时上拱度还留有3.101 mm余量，但如果按1.25倍额定载荷计算静挠度为47.079 mm，此时主梁出现下挠，下挠量为47.079-46.9=0.179 mm。根据文献[2]可知，当起重机在承受额定载荷时，其弹性变形不能太大，应预留适当的上拱度[4]，在1.25倍载荷下，跨中的上拱度不应该小于于0，即起重机主梁不应该有下挠度，这样才能保证主梁的刚度和使用寿命的要求。因此，为了保证主梁的使用安全，焙烧多功能起重机主梁跨中拱度值应至少确保1.5S/1000。

3 主梁腹板预制拱度确定

主梁腹板预制拱度是为了保证主梁焊成后的合格拱度而在腹板下料时预先留出的拱度，预拱度的值可按公式(2)计算：

f腹=f主+f自+f焊

(2)

f焊—焊接引起的变形量0.3S/1000(根据经验取值)，mm。

因此，f腹=2.1S/1000，即焙烧多功能起重机主梁腹板下料预拱度应至少保证2.1S/1000。

4 结束语

综上所述，由于焙烧多功能起重机与普通桥式起重机相比小车重量较大，存在特殊性。因此，对其主梁拱度进行计算时，应将实际情况与理论计算相结合，同时，在参照标准取值时，也应结合焙烧多功能起重机的特殊性，只有这样才能保证其拱度设置的合理性，进而确保起重机的使用性能及和使用寿命。

[1] GB/T14405—1993，通用桥式起重机[S].

[2] GB/T3811—2008，起重机设计规范[S].

[3] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2008.

[4] 喻颖.起重机载荷试验主梁上拱度检测标准的探讨[J].起重机运输机械,2006，(3)：74-75.

ResearchonMainGirderCamberofMulti-purposeCraneinBakingProcess

HUANG De-mei
(Technology Management Office, NFC (Shenyang) Metallurgy Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141, China)

The camber of main girder is as the stiffness, which influences directly the performance and usage life of the crane. This paper focuses on the method of determining the main girder camber and web pre-camber, it has certain guiding significance for manufacture and design of multi-purpose crane in baking process.

multi-purpose crane in baking process； main girder； camber； stiffness

2014-03-21

黄得梅(1974-)，女，甘肃永登人，工程师，大学专科，主要从事公司标准化审核及标准的起草、修订工作。

TF821

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1003-8884(2014)04-0017-02