门座起重机象鼻梁变形原因分析及改进措施

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

No.2June 2013《中国重型装备》CHINA HEAVY EQUIPMENT起重量：40 t(抓斗)；起升速度：55 m/rain；旋转：1.2 r/rain；变幅：45 m/rain。

1.2 设计计算标准按照《欧洲起重机设计规范》(FEM)进行设计计算。利用等级：u8；载荷状态：Q4；分类级别 ：A8。

1.3 有限元模型及工况计算利用 ANSYS10.0中BEMA44单元，对该门座起重机四连杆系统进行模拟分析，有限元模型见图5。

计算工况为： 。×(DL 2×( ) 5×(LAS A ))OWL式中，y 为载荷放大系数；DL为自重载荷；LL为吊重；LS为吊具载荷； 为起升冲击载荷系数；为机构动载系数； 趾 为旋转引起的载荷；为变幅引起的载荷；OWL为风载荷 。

图 5 四连杆有限兀模型Figure 5 Finite element model of four connecting rod system1.4 应力计算结果如图6应力云图所示，40 t抓斗在 37 nl幅度，在起升、旋转及变幅三大机构联动下，象鼻梁最大拉应 力 为 165.607 MPa，最大压 应力 为164.061 MPa，均小 于 许 用应 力 325/1.33244.36 MPa。证实该象鼻梁满足正常工作要求。

图6 结构应力云图Figure 6 Cloud chart of the configuration2 象鼻梁结构屈曲分析《起重机设计规范》(GB/T38112008)中5.7.1.1规定：当加劲肋满足规定时，只需按局部区格计算稳定性；5.7.1.4规定：若受压翼缘板 自由外伸宽度与其厚度之比不大于15/ (R 为//Xe设计母材的屈服强度)时，或箱形构件两腹板之间的、或满足要求的纵向加劲肋之间的受压翼缘板宽度与厚度之比不大于16 / 时，且板的计//Xe算应力不大于0.8倍的许用应力时，可以不必验算其局部稳定性 。

象鼻梁损伤处上翼板宽厚比为 140，腹板宽厚比为76.25，需验算其局部稳定性。且由于上翼板走道上的扁钢是通过角钢进行焊接，相当于相隔-段距离的电焊形式。从 ANSYS中提取该损伤处的截面应力进行稳定性分析♂果见表 1。

表 1 屈曲计算结果/mm 0/mm b/mm ./MPa 。/MPa /MPa /MPa oricr/Mpa o- q/MPa上翼板 10 1 535 1 400 31.57 20.75 O.17l 1.46 46.29 31.77 31.57腹板 8 l 535 620 90.13 31.57 O.171 1.42 l83.O3 129.01 90.13注：t为板厚，a为板长，b为板宽，or1为板-侧压应力， 为板另-侧压应力，f为板剪应力 ，7为屈曲安全系数i为压缩与剪切联合作用下的临界屈曲应力，-tT icr刀许，用应力， 为板综合应力。

由表1计算结果可知，上翼板及腹板的 。<-O'icr，均满足正常工作要求。

y3 门机象鼻梁变形原因分析所有门机都设有超载限制器，超载限制器-，般设置为：当稳定载荷为 95%的额定载荷时，限制器会预报警；当瞬间载荷为 135%的额定载荷或者 105%稳定载荷时，只能下降、收幅，不能旋转。原设计计算按照40 t抓斗，起升冲击系数取1.51，即瞬时冲击按40×1.5160.4 t进行设计，(下转第 5页) 《中国重型装备》CHINA HEAVY EQUIPMENTNo.2June 2013此时，对于垂直力，压力角 90。；对于水平力，压力角 0。。不同的力所对应压力角值不同，不能以-个压力角值简单代入公式进行计算。

因此，N ，(Pa) I a P ，N ，(P )D p IIn P ，Ⅳr (P ) Pr。且水平滚子与垂直滚子的摩擦面直径不同。因此，笔者认为对于三排滚柱式回转支承，应将垂直力和水平力造成的摩擦阻力矩分项计算。即当整个回转支承中所有水平滚子承压方向-致时：垂直力总压力∑N F ，水平力总压力∑Ⅳ2- 去 (D ∑Ⅳ D：∑Ⅳ2) (D1Fa当整个回转支承中所有滚子承压方向不-致时：垂直力总压力∑Ⅳ。 (1- ) ，4水平力总压力∑Nz-(上接第 2页)而 151%的额定载荷已超出超载限制器的保护范围。从理论上说，该计算按照 FEM标准进行，偏保守，且计算应力在实际情况下不可能发生。

对于钢材来说，当实际应力超过许用应力时，板会产生局部失稳，但根据钢材特性及屈曲理论，产生局部失稳的板材不会马上发生明显的损伤或坍塌，而是造成钢板承载能力下降。在经过-段时间的频繁超载后，使板材屈曲累计损伤，最终导致板材承载能力急剧下降，造成结构出现严重损伤。

后经过实地查看，根据 CMS的故障显示检查，发现事故当天下午设备超载频繁。证实了对象鼻梁变形事故原因的分析是正确的。

4 改进措施针对门座起重机象鼻梁结构发生变形的现∑ⅣFo(1 )2K Tsin1T 1T 叮T ÷∞(D1∑.7v1D2∑Ⅳ2) D1 - )D 为回转支承的水平滚子滚道平均直径，D为回转支承的水平滚子滚道平均直径。

3 总结综上所述，在计算滚动轴承式回转支承摩擦阻力矩时，除根据其所有滚子受力的方向性是否- 致来采用不同的计算公式外，对于不同结构形式的回转支承，也应根据其结构特点，灵活运用《起重机设计手册》提供的计算公式进行计算。