大型履带起重机路基箱的设计与计算

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近年来，随着电力、石油、化工行业的不断发展，装置的规模不断加大，外形尺寸、重量等都随之加大，为了能够满足大型设备的安装要求，对大型履带起重机吊载能力的要求也不断加大，但近年来大型履带起重机由于地基的承载不足，倾翻事故时有发生。国外同行厂家大多采用路基箱进行载荷分配，以此来降低起重机对地面的压力。本文以太原重工 TZC660履带起重机为例，通过 ANSYS软件建立有限元模型，最终设计了最大能够承载 2 MPa的履带起重机专用路基箱。

2 地基的受力分析履带起重机主机旋转-周，在不同的角度上对地压力都是不同的，履带起重机对地压力的校核主要包括臂架与履带轴线平行(正)、臂架与履带轴线垂直(侧)、臂架与履带轴线存在-定夹角(斜)三种情况，履带不同受载情况下的地基压力分布如图 l所示。

压力 压力 压力(a)臂架与履带轴线 (b)臂架与履带轴线 Co)臂架与履带轴线存平行(正) 垂直(侧) 在-定夹角(斜)图 1 履带不同受载情况下的地基压力分布图本文主要考虑 TZC660吊车基本主臂满载时的接地比压，文献[1]经计算得出，履带对地的最杏地比压 p i -O，最大接地 比压 p -1.37 MPa。

3 地基的处理地基处理的目的是增加单位面积的承载能力，主要通过夯实、铺垫、增加吊车受力面积来增加单位面积的承载能力。普通地基的承载能力见表 1。从表 1中可以看到，非常松的沙土、湿土、黏土的许用压力为0.2 MPa0.3 MPa，经过夯实后的沙土和黏土的许用压力可以达到 0.8 MPa～1.2 MPa。从 吊车现场使用情况来看，有些单位通过铺垫强度较高的材料来增加地基的承载能力。对于大型吊车，国外同行大都采用增加受力面积来降低压强，即铺设专用的路基箱以降低对地基的压强。

表 1 普通地基的承载能力体刚度 弹性模量 许用压力 土质MN/m MPa MPa非常松的沙土、湿土、黏土 1～5 1～2 0.2～0.3未压实的泥土、卵石 5～50 3～5 0.3～0.5基本压实的黏土 5O～100 5～10 0.6～O.8实土、人为压实的沙土、黏土 100t200 10～20 0.8～1.2硬土 200～1 000 4O～60 ≥1.2坚硬的泥土石头 1 000～15 000 500～6004 路基箱的设计本文设计 了 TZC660履带起重机专用路基箱模型。TZC660履带的宽度为 l 500 mm，路基箱横向铺设，长、宽为5 000 mm×3 000 mm，如图2所示。路基箱工作中的受力状态为：上表面承受履带载荷，最大受力面积为 1 500 mm×3 000 mm，下表面与地基接触，路基箱采用 Q345钢材。路基箱的参数见表 2。

5 路基箱的有限元计算考虑吊车、路基箱和地基三者共同作用，把吊车履带与地基土的影响加到路基箱的刚度矩阵上，根据路基箱与地基接触点的静力平衡条件和变形协调条件，建立求解方程，这种方法假定在不同介质物体相互接触的界面之间采用接触单元，地基为弹塑性地基。

收稿日期；201 3-04-07修回日期：2013-04-17作者简介：马文 (1984-)，男，山西大同人，助理工程师，本科，现从事重型机械测试技术研究与力学分析。