糖廠蔗渣輸送系統的防堵料設計

吳 剛 李文傑 阮日升

大連華銳重工起重機有限公司 大連 116024

摘要：在橋式起重機主樑製作時，多數採用腹板下料預製上拱的方式按照二次拋物線或正弦曲線起拱，起拱工藝複雜，材料浪費。基於Matlab 分析不同起拱要求的主樑在小車工作行程內的彈性變形曲線，並獲取小車在此曲線上的爬坡坡度，理清主樑上拱對小車執行的影響。

關鍵詞：橋式起重機；主樑上拱；小車爬坡；變形

中圖分類號：TH215 文獻標識碼：A 文章編號：1001 － 0785（2018）06-0146-03

0 引 言

橋式起重機（以下簡稱橋機）主樑上拱指主樑上平面相對於兩端樑上平面形成的基準向上彎曲。主樑上拱多數採用腹板下料預製上拱的方式，按照二次拋物線或正弦曲線起拱。

製作主樑上拱的理想效果是當小車在起重機主樑上執行時，預製上拱與主樑彈性變形抵消，使小車在基本水平的軌道上執行，避免小車爬坡。GB/T 14405 －2011 中規定：當空載小車在極限位置時，上拱最高點應在跨度中部S /10 範圍內，其值不應小於0。7S /1000。”

在實際生產活動中，預製上拱工藝複雜，材料浪費，生產成本明顯提高。但所希望達到的水平執行只存在理想中，小車在執行過程中可能反而受到因起拱形成的較大的坡度影響。在ISO 等標準中，均無上拱要求，歐洲許多起重機制造商取消了對主樑預製上拱的要求。基於Matlab 分析3 種不同上拱要求的主樑在滿載小車作用下的彈性變形曲線，並基於此曲線分析小車執行過程中的爬坡情況有按標準起拱、安裝後主梁平直、製作時主樑平直等。

1 基本引數和力學模型

橋機主樑為典型的簡支梁。本文藉助《起重機設計手冊》給出的20/5 t － 31。5 m 橋機主樑截面及輪壓載荷進行主樑變形曲線分析。主樑簡化模型見圖1。圖中，S 為主樑跨度，S ＝ 31。5 m；P 1/P 2 為集中載荷，P 1/P 2＝ 73 000/67 000 N；q 為自重均布載荷，q ＝ 3 123N ·m － 1；E 為彈性模量，E ＝ 2。1×109 N/m2；I 為截面慣性矩，I ＝ 1。19×10 － 2 m4。

圖1 橋機主樑簡化模型示意圖

根據疊加原理“多個載荷共同作用的變形等於各個載荷單獨作用的變形之和”，P 1 作用點集中載荷作用下主樑下撓為

P 1 作用點自過載荷主樑下撓為

P 1 作用點預製上拱為

同理可獲得P 2 作用點f P2、f Z2、f G2。

2 小車爬坡狀況分析

2。1 按標準起拱

GB/T 14405 － 2011 中規定：主樑上拱度的檢測要求的靜載試驗後空載小車停在極限位置測量主樑上拱，上拱度不應小於0。7S /1 000。因此，製作主樑中起拱值最小為max（f G1，f G2）＋f 0，以確保起重機安裝後主樑上拱滿足標準要求的f 0。

根據上述公式及引數，採用Matlab 繪製出圖2 所示小車滿載執行時主樑變形曲線。P 1/P 2 作用點主樑變形曲線的水平軸並不重合。為了方便比較因主樑變形2個作用點產生的坡度，對曲線進行了移軸處理（下同）。

圖2 按標準起拱時時主樑變形曲線圖

由圖2 可知，小車執行最大坡度出現在左右極限位置，2 個車輪的高低差最大為3。63 mm，坡度為1。51‰。為了滿足標準要求的靜載試驗後上拱不小於0。7S /1000，考慮製作誤差，製作時主樑上拱通常會大於0。7S /1000。為了分析預製上拱對小車爬坡的影響，按2 倍標準上拱度繪製出圖3 所示主樑變形曲線。

圖3 2 倍上拱度時主樑變形曲線圖

由圖3 可知，小車執行最大坡度出現在左右極限位置，2 個車輪的高低差最大為9。5 mm，坡度為3。96‰。由此可以看出，預製上拱越大爬坡越嚴重。

2。2 安裝後主梁平直工況

該工況要求主樑製作上拱抵消自過載荷下撓，確保安裝後主梁處於平直狀態。小車滿載執行時主樑變形曲線如圖4 所示。

圖4 安裝平直工況時主樑變形曲線圖

由圖4 可知，小車執行最大坡度靠近左右極限，2個車輪的高低差最大為4。33 mm，坡度為1。80‰。

2。3 製作時主樑平直工況

該工況製作主樑時完全不考慮起拱，按平直狀態製作。安裝後主梁在自過載荷作用下會產生下撓。小車滿載執行時主樑變形曲線如圖5 所示。

圖5 製作平直工況時主樑變形曲線圖

由圖5 可知，小車執行最大坡度靠近左右極限，2個車輪的高低差最大為7。5 mm，坡度為3。13‰。

2。4 主樑剛度變化的影響

上述分析均基於《起重機設計手冊》提供的資料，主樑剛度為873。透過調整主樑截面引數，改變主樑剛度分析主樑不同剛度時對小車執行的影響。計算結果如表1 所示。

分析表1 可知，預製上拱時主樑剛度越大則預製上拱就越大，小車爬坡也越大；安裝平直或製作平直時，主樑剛度越大小車爬坡越小；GB/T 3811 － 2008 中規定：當軌道坡度不超過0。5% 時不考慮坡道載荷，否則按出現的實際坡度計算坡道載荷。由此說明，上述狀態均不影響小車執行機構選型。

3 主樑製作和小車執行情況

在實際生產中，預製上拱相對平直製作，費工費時費料。而且，按照二次拋物線預製上拱時，通常在主樑端部會出現較大的坡度，與上述分析一致；而這樣的坡度，對小車執行起到了負面作用。

4 結論

在整個主樑範圍內，雖然可能出現較大下撓，但在小車輪距範圍內形成的小車爬坡坡度對小車執行影響可忽略；預製上拱對剛度沒有影響；預製上拱並不能實現滿載小車在水平軌道執行的目標，產生負面影響的可能性更大；建議取消橋機上拱要求。

參考文獻

［1］ 張質文，王金諾，程文明，等。 起重機設計手冊［M］。（第二版）。 北京：中國鐵道出版社，2013。

［2］ 須雷。 橋式起重機主樑上拱問題的探討［J］。 起重運輸機械，1996（10）：3-5。

［3］ GB/T3811—2008 起重機設計規範 ［S］。

［4］ GB/T14405—2011 通用橋式起重機［S］。