橋式起重機在輪壓計算過程中可能會出現(xiàn)偏差,為了確保起重機整體性能,本文對在輪壓計算中出現(xiàn)的可能會導(dǎo)致誤差的因素進(jìn)行分析與探討。
橋式起重機的輪壓是車輪對軌道的垂直壓力。輪壓計算對起重機的設(shè)計、制造、使用有著至關(guān)重要的意義。起重機運行機構(gòu)零部件及金屬結(jié)構(gòu)的強度計算主要取決于起重機的最大輪壓,同時它還為設(shè)計車輪裝置提供了依據(jù),也為軌道支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了原始數(shù)據(jù)。而最小輪壓主要用于運行機構(gòu)起動和制動時車輪的打滑驗算。由此可見,若在輪壓計算過程出現(xiàn)了偏差,對起重機整體的性能影響是巨大的。本文對輪壓計算過程進(jìn)行分析,找出可能存在導(dǎo)致誤差的因素,并對其深入探討,為同行在該方面的研究提供參考。
輪壓的計算
作用在起重機上的各種載荷通過行走支承裝置和車輪傳遞到基礎(chǔ)上,橋式起重機輪壓的計算實際上就是這些支點所承受的垂直反力就是支承壓力的計算。而對于每個支點有多個車輪的橋式起重機,常利用均衡滑輪,此時輪壓的計算,也就是計算支點的總壓力。
1.1 移動載荷下輪壓的計算
移動載荷包括小車重力PGX和額定起升重物和吊具的重力PQ。
一般情況下,靜輪壓可以用來計算慣性力和橋架的靜態(tài)剛度。
1.2超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓的計算
橋式起重機多采用四點支承式的結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)的輪壓是超靜定的,具有良好的對稱性,工藝性,和穩(wěn)定性,其輪壓計算一般采用近似解法。
橋式起重機的大車運行機構(gòu)一般按鉸接車架假設(shè)計算,將車架視為四根簡支梁構(gòu)成的平面鉸接框架,在載荷作用下,四個支承點始終隨車架的變形而發(fā)生位移,不再保持一平面上。,計算橋架各支點的支承反力:
輪壓計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
橋式起重機采用的四點支承式結(jié)構(gòu)是超靜定的,支承反力的分配不僅與荷載有關(guān),,還與車架的結(jié)構(gòu)剛度、基礎(chǔ)剛度、車架結(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),然而要計算這些因素對支承反力的影響是相當(dāng)費時的,且對軌道不平度難以估計。因此,超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓的計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,都會導(dǎo)致起重機運行機構(gòu)出現(xiàn)“三條腿”的情況,導(dǎo)致輪壓不均。詳見表1。
表1 導(dǎo)致輪壓不均的原因
序號 | 超誤差因素 | 原因 |
1 | 車架結(jié)構(gòu)變形 | 超載運行、選材不適、制造工藝不完善 |
2 | 車輪對角線偏離 | 四車輪安裝時軸線的對角線不在同一水平面上 |
3 | 車輪直徑尺寸超差 | 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 橋式起重機的剛性車架假設(shè)和鉸接車架假設(shè)計算
在上述橋式起重機超靜定結(jié)構(gòu)下輪壓計算過程中,小車運行機構(gòu)一般按剛性車架假設(shè)計算,大車運行機構(gòu)則按鉸接車架假設(shè)計算,然而實際上不論是大車還是小車車架,它們的彈性總是介于這兩者之間,設(shè)計者由于計算方便而根據(jù)車架及支承的剛度選擇一種假設(shè)進(jìn)行簡化。實際上按鉸接車架假設(shè)計算的支承反力比按剛性車架假設(shè)計算的支承反力略大。
2.3 小車吊運載荷與吊運位置
在目前的起重機設(shè)計中,橋式起重機大車輪壓的計算方法習(xí)慣于按照起重機小車吊運最大載荷且處于極限位置時來計算,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,但是實際上或者說大多數(shù)情況下橋式起重機在吊運最大載荷時小車一般不會運行到極限位置。工業(yè)廠房在設(shè)計過程中通常需要考慮到橋式起重機的大車輪壓,若按照小車處于極限位置時計算出的大車輪壓實際上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于真實的輪壓,這就對按照這個輪壓而設(shè)計制造的廠房的因強度過大而造成浪費。
綜上所述,橋式起重機輪壓計算過程中,無論是大車輪壓計算還是小車輪壓計算,都存在一些可能會導(dǎo)致輪壓計算誤差的因素,因此在計算過程中根據(jù)實際情況應(yīng)當(dāng)考慮到這些因素的影響。
3.1橋式起重機采用的是四點支承式的超靜定結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)是橋式起重機小車容易出現(xiàn)“三條腿”的關(guān)鍵原因,雖然能夠通過某些方法預(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架結(jié)構(gòu)代替超靜定結(jié)構(gòu)。靜定結(jié)構(gòu)對結(jié)構(gòu)的精度要求低,制造方便,而且由于輪壓為確定值,從而可以延長車輪壽命。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橋式起重機一般情況下小車按剛性車架假設(shè)計算,大車按鉸接車架假設(shè)計算,而實際上這是根據(jù)計算中所需剛度的選擇而進(jìn)行的一種假設(shè)計算,通過計算可以發(fā)現(xiàn)按照鉸接車架假設(shè)計算的支承反力比按剛性車架假設(shè)計算的支承反力略大,進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),雖然前者比后者略大,但是這兩種簡化計算的結(jié)果都可以滿足起重機設(shè)計所需的要求。然而到底是那一種假設(shè)更能反映真實情況,目前還未有研究表明。
3.3為了有效控制橋式起重機輪壓對廠房設(shè)計的影響,應(yīng)該采用正確、合理的大車輪壓計算方法,并應(yīng)用科學(xué)手段和正確的預(yù)防措施來完成。曾經(jīng)有研究學(xué)者認(rèn)為可以設(shè)計一種類似于起重力矩限制器的裝置,這種裝置可以對小車的運行位置進(jìn)行控制,使其不能超過所吊載荷允許達(dá)到的位置,這樣就可以降低起重機的最大輪壓,從而實現(xiàn)了對起重機及廠房建造的節(jié)能。