焙燒多功能起重機(jī)主梁拱度問題研究

黃得梅

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司 技術(shù)管理辦公室，遼寧 沈陽 110141)

焙燒多功能起重機(jī)主梁拱度問題研究

黃得梅

(中國有色(沈陽)冶金機(jī)械有限公司 技術(shù)管理辦公室，遼寧 沈陽 110141)

主梁拱度與剛度一樣，直接影響起重機(jī)的使用性能和壽命。本文重點(diǎn)闡述焙燒多功能起重機(jī)主梁拱度及腹板預(yù)制拱度確定方法，對焙燒多功能起重機(jī)主梁設(shè)計(jì)制造有一定指導(dǎo)意義。

焙燒多功能起重機(jī)； 主梁； 拱度； 剛度

0 引言

焙燒多功能起重機(jī)是陽極炭塊生產(chǎn)車間的主要操作設(shè)備，在碳素焙燒車間用來完成對填充料的吸取與排放以及對陽極炭塊的碼放等操作。焙燒多功能起重機(jī)工作過程中，工具小車在兩根偏軌箱型主梁上運(yùn)行。主梁作為主要承載部件，其運(yùn)行狀態(tài)的好壞將直接影響整機(jī)的安全生產(chǎn)，因此在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造過程中，必須重點(diǎn)考慮主梁的剛度問題，而與剛度相對應(yīng)的主梁拱度問題也同樣是不容忽視的。

GB/T6974—2008《起重機(jī)名詞術(shù)語》中對拱度定義即以橋架兩端梁上平面為基準(zhǔn)，主梁上平面相對基準(zhǔn)面向上彎曲，主梁跨中向上彎曲的最大上拱值。主梁在工作過程中，由于受自重、小車重量及其起重量的影響，會(huì)產(chǎn)生彈性下?lián)?，為了抵消這種下?lián)献冃?，使得小車在主梁上的運(yùn)行中保持水平，需要考慮對主梁進(jìn)行拱度設(shè)置。GB/T14405—1993規(guī)定[1]：主梁跨中上拱度應(yīng)為(0.9/1000～1.4/1000)S(S是跨度),且最大上拱度應(yīng)控制在跨中S/10的范圍內(nèi)。主梁拱度過大，會(huì)造成小車運(yùn)行時(shí)爬坡費(fèi)勁，而過小，又會(huì)導(dǎo)致溜車現(xiàn)象的發(fā)生，特別是當(dāng)主梁拱度過小時(shí)，會(huì)直接造成下?lián)犀F(xiàn)象，影響起重機(jī)的使用安全和使用壽命。

1 主梁跨中靜撓度計(jì)算

GB/T3811—2008對橋架型[2]起重機(jī)靜撓度的定義為：靜撓度即為當(dāng)自行式小車或電動(dòng)葫蘆位于橋架跨中位置時(shí)，由額定起升載荷及自行式小車或電動(dòng)葫蘆自重在該處產(chǎn)生的垂直下?lián)狭俊?/p>

焙燒多功能起重機(jī)主梁承受載荷(滿載)為：工具小車重量(110 t)、加料倉料重(37 t)、卸料倉料重(2 t)、炭塊重(14 t)、電葫蘆自重及吊重(1.35 t+10 t)。主梁為箱型梁結(jié)構(gòu)，截面形式如圖1所示，其受力情況按簡支梁處理，力學(xué)模型如圖2所示，所以主梁由工具小車及電葫蘆滿載產(chǎn)生的靜撓度為[3]：

(1)

式中f1—滿載時(shí)主梁靜撓度，mm；p1、p2—小車輪壓，N；a—施壓位置到端部距離，mm；l—主梁跨度，mm；E—材料的彈性模量，N/mm2；I—主梁中央截面軸慣性矩，mm4。

帶入數(shù)值計(jì)算得f1=43.799 mm；同樣方法計(jì)算主梁空載時(shí)產(chǎn)生的靜撓度f2=26.528 mm，1.25倍額定載荷產(chǎn)生的靜撓度f3=47.079 mm。

圖1 主梁截面圖

圖2 主梁力學(xué)模型簡圖

2 主梁跨中拱度確定

按照GB/T14405—1993要求，若主梁拱度按照下限0.9S/1000選取，得到主梁拱度為30.15 mm，滿載靜撓度為43.799 mm，即主梁滿載工作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生43.799 mm的彈性變形，并且會(huì)出現(xiàn)13.649 mm的下?lián)隙?|30.15-43.799|=13.649 mm)；若按照上限1.4S/1000選取，得到主梁拱度為46.9 mm，而滿載靜撓度為43.799<46.9，此時(shí)上拱度還留有3.101 mm余量，但如果按1.25倍額定載荷計(jì)算靜撓度為47.079 mm，此時(shí)主梁出現(xiàn)下?lián)?，下?lián)狭繛?7.079-46.9=0.179 mm。根據(jù)文獻(xiàn)[2]可知，當(dāng)起重機(jī)在承受額定載荷時(shí)，其彈性變形不能太大，應(yīng)預(yù)留適當(dāng)?shù)纳瞎岸萚4]，在1.25倍載荷下，跨中的上拱度不應(yīng)該小于于0，即起重機(jī)主梁不應(yīng)該有下?lián)隙?，這樣才能保證主梁的剛度和使用壽命的要求。因此，為了保證主梁的使用安全，焙燒多功能起重機(jī)主梁跨中拱度值應(yīng)至少確保1.5S/1000。

3 主梁腹板預(yù)制拱度確定

主梁腹板預(yù)制拱度是為了保證主梁焊成后的合格拱度而在腹板下料時(shí)預(yù)先留出的拱度，預(yù)拱度的值可按公式(2)計(jì)算：

f腹=f主+f自+f焊

(2)

f焊—焊接引起的變形量0.3S/1000(根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值)，mm。

因此，f腹=2.1S/1000，即焙燒多功能起重機(jī)主梁腹板下料預(yù)拱度應(yīng)至少保證2.1S/1000。

4 結(jié)束語

綜上所述，由于焙燒多功能起重機(jī)與普通橋式起重機(jī)相比小車重量較大，存在特殊性。因此，對其主梁拱度進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)將實(shí)際情況與理論計(jì)算相結(jié)合，同時(shí)，在參照標(biāo)準(zhǔn)取值時(shí)，也應(yīng)結(jié)合焙燒多功能起重機(jī)的特殊性，只有這樣才能保證其拱度設(shè)置的合理性，進(jìn)而確保起重機(jī)的使用性能及和使用壽命。

[1] GB/T14405—1993，通用橋式起重機(jī)[S].

[2] GB/T3811—2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4] 喻穎.起重機(jī)載荷試驗(yàn)主梁上拱度檢測標(biāo)準(zhǔn)的探討[J].起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)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

黃得梅(1974-)，女，甘肅永登人，工程師，大學(xué)?？?，主要從事公司標(biāo)準(zhǔn)化審核及標(biāo)準(zhǔn)的起草、修訂工作。

TF821

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1003-8884(2014)04-0017-02