歐式起重機(jī)小車的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

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　　歐式小車的結(jié)構(gòu)主要由小車架、小車橫梁、小車附件構(gòu)成。小車架由小車主、副端梁、支撐平臺(tái)連接梁、過道平臺(tái)連接梁構(gòu)成。小車橫梁對(duì)稱支承在小車主、副端梁上，為三面封閉、下方開口的箱形結(jié)構(gòu)梁，定滑輪由兩排平行滑輪軸裝配在小車橫梁的主副腹板上。小車附件由掃軌板、緩沖器支座、花紋板、小車欄桿及電氣支架等構(gòu)成。

　　1、歐式小車的小車架設(shè)計(jì)

　　歐式小車架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但制作精度要求高，一般需要整體機(jī)加工。根據(jù)其外表的型式來，可以分為小歐式小車架、中歐式(低凈空)小車架和大歐式小車架(雙梁4軌小車架)。

　　小歐式小車架(圖3-15和圖3-16)根據(jù)起升機(jī)構(gòu)采用“三合一”電機(jī)(電機(jī)、法蘭聯(lián)軸器、起升制動(dòng)單元)直接裝在減速器的里側(cè)布置機(jī)構(gòu)，不需要起升機(jī)構(gòu)專用支撐平臺(tái)，卷筒軸承座鑲放在小車端梁的上面，橫梁也支承在小車的兩根端梁上。小車主、副端梁、根據(jù)小車輪壓的分布設(shè)計(jì)截面尺寸，同時(shí)還需考慮運(yùn)行電機(jī)擺放的位置是否方便維修和更換。

　　中歐式(低凈空)小車架(圖3-17和圖3-18)由小車主、副端梁、起升支撐平臺(tái)、過道平臺(tái)、等結(jié)構(gòu)件組成，獨(dú)立的電機(jī)、減速器、制動(dòng)器等布置決定小車架需要專用支撐平臺(tái)。小車架有兩種典型的結(jié)構(gòu)型式，減速器帶側(cè)平臺(tái)支承的小車架(圖3-18)和減速器帶三支點(diǎn)支承的小車架(圖3-19)，以*大限度地降低小車整體高度為原則設(shè)計(jì)小車架型式，減速器帶三支點(diǎn)支承的小車架能使小車主副端梁的高度更小。高速軸上的零部件集中布置在支撐平臺(tái)上，卷筒軸承座鑲放在小車端梁偏上部分的里面，其中心線和小車端梁上蓋板齊平，小車橫梁支承在小車的兩根主、副端梁上。

圖3-18減速器帶平臺(tái)支承的中歐式低凈空小車架


圖3-19減速器帶三支點(diǎn)支承的中歐式小車架

　　大歐式小車架(圖3-20)，俯視圖和中歐式相似，但小車主副端梁和中歐式有所不同。主、副端梁兩端和臺(tái)車(雙梁4軌)通過球鉸支座柔性連接，球鉸支座固定在每組臺(tái)車上，臺(tái)車隨著4根軌道高差的不同，球鉸隨機(jī)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，保持4根軌道同一截面上的車輪始終和軌道接觸。臺(tái)車車輪群在副軌道上的車輪采用單輪緣，在主軌道上的車輪

　　采用無輪緣車輪和水平輪組配合使用(圖3-21)，通過水平輪組和主軌道之間的間隙自由的調(diào)節(jié)車輪踏面間隙Δ的變化，從而自由地調(diào)節(jié)臺(tái)車的車輪運(yùn)行方向，以便不發(fā)生啃軌和擦軌。

　　雙梁四軌小車架的變化關(guān)鍵在小車主、副端梁上，小車橫梁和雙梁雙軌結(jié)構(gòu)一樣。設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)依然將起升減速器擺放在主端梁外側(cè)，主端梁可以設(shè)計(jì)成中間窄，兩頭寬的結(jié)構(gòu)型式，便于在側(cè)面布置減速器。由于起升噸位較大，可以考慮由2臺(tái)電機(jī)和2臺(tái)減速器對(duì)稱布置傳動(dòng)。小車主、副端梁推薦按模塊化的設(shè)計(jì)思路，將主、副端梁設(shè)計(jì)成側(cè)面為T字形的箱形結(jié)構(gòu)梁，根據(jù)噸位確定車輪直徑和數(shù)量，多軌臺(tái)車也相應(yīng)固定型號(hào)和規(guī)格尺寸。

　　小歐式、中歐式(低凈空)和大歐式小車架的設(shè)計(jì)流程相似，根據(jù)起升高度確定小車軌距，機(jī)構(gòu)的布置確定輪距，起重機(jī)主參數(shù)設(shè)計(jì)小車主、副端梁、和小車橫梁，*后設(shè)計(jì)小車附件。

　　2、歐式小車架的主、副端梁設(shè)計(jì)

　　歐式小車架的主、副端梁設(shè)計(jì)上沒有本質(zhì)區(qū)別，外形尺寸和蓋板、腹板的厚度都基本一樣，只是局部的加強(qiáng)板有所不同。小車上所承受的載荷主要有*大額定起重量和小車的自重作用，通過小車橫梁和卷筒組直接承壓到小車主、副端梁上，可以把這些載荷看成均勻?qū)ΨQ分布的集中壓力。以中歐式小車主端梁為例(圖3-22)。

圖3-20超歐式小車架


圖3-21車輪群局部簡(jiǎn)圖

　　1—主動(dòng)車輪;2—主軌道;3—水平輪組;4—被動(dòng)車輪;5—球鉸支座(固定在臺(tái)車上);6—副軌道

　　小車主端梁承受的外力有卷筒上鋼絲繩向下的拉力轉(zhuǎn)化到小車主端梁上的壓力R3;有小車橫梁里面的滑輪組鋼絲繩向下的拉力轉(zhuǎn)化到小車主端梁上的壓力R5;有小車自重轉(zhuǎn)化到小車主端梁上的壓力Gx，Gx可在R3的左邊，也可能在R3的右邊，其小車輪距的中心線位置可近似看著Gx的作用力位置。這些力共同對(duì)1—1截面、6—6截面形成壓力R1和R6，R1和R6便是小車的輪壓，對(duì)帶臺(tái)車的小車便是單個(gè)小車輪壓的兩倍。c/2位置為吊鉤組中心線的近似位置，計(jì)算吊鉤中心線*大車兩端的極限距離，可以作為簡(jiǎn)算值用于方案設(shè)計(jì)中，誤差很小。

圖3-22小車主端梁受力分析圖

　　M3=R1a(Gx在R3右邊)　　(3-19)

　　M5=R6(b-a-c)　　(3-20)

　　式中　Q——*大額定起重量(t);

　　Gx——為小車自重的1/2(t);

　　m——小車滑輪組倍率;

　　I——小車主端梁截面慣性矩(mm4);

　　S——小車主端梁截面中性軸以上截面靜矩(mm3)。

　　其他參數(shù)見圖3-22。

　　一般按上述計(jì)算出的小車輪壓R1和R6不一定理想，需盡量使小車的總被動(dòng)輪壓接近總主動(dòng)輪壓的0.6～1倍，如果不在這個(gè)范圍，還需調(diào)整a、b、c值，使小車的總被動(dòng)輪壓*大限度地接近總主動(dòng)輪壓。此外，小車端梁的高度還取決于車輪的直徑大小，一般端梁的強(qiáng)度都有很大的富余，車輪直徑是主要控制因素。從局部穩(wěn)定性角度考慮，推薦小車端梁腹板和蓋板的厚度，中、大歐式不小于12mm，小歐式不小于10mm。

　　3、歐式小車架的支撐平臺(tái)和過道平臺(tái)連接梁設(shè)計(jì)

　　歐式小車架的支撐和過道平臺(tái)連接梁宜盡量選擇封閉的型鋼，一方面可以減少梁的變形，另一方面可以使小車架外表耐看，推薦截面尺寸大小按承受的零部件重量的1.5～2.5倍計(jì)算強(qiáng)度(考慮維修人員的**綜合取值)一般強(qiáng)度都能滿足要求，設(shè)計(jì)只需考慮滿足靜剛度值≤L/2000mm(L為小車軌距，單位mm)。

　　4、歐式小車的橫梁設(shè)計(jì)

　　小車的橫梁(圖3-23)為上蓋板和腹板組成的開式結(jié)構(gòu)梁。小車橫梁除了要考慮各截面的強(qiáng)度外，還需考慮整體的靜剛度和滑輪軸孔處的平均擠壓應(yīng)力，其值可以通過結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器或有限元分析求解驗(yàn)算，靜剛度值≤L/2000mm(L為小車軌距，單位mm)。

圖3-23小車橫梁的受力圖

　　5、小車橫梁的強(qiáng)度計(jì)算

　　式中　I——小車橫梁截面慣性矩(mm4);

　　S——小車橫梁截面中性軸以上截面靜矩(mm3);

　　t1——小車橫梁腹板厚度(mm);

　　t2——小車橫梁上介板厚度(mm);

　　t3——小車橫梁端頭底板厚度;

　　b0——腹板之間的凈空距離。

　　其他參數(shù)見圖3-23。

　　6、軸孔d的平均擠壓應(yīng)力

　　式中　[σbj]——工作時(shí)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，取 ? ;工作時(shí)無相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，取 ? 。

　　7、小車橫梁的剛度計(jì)算

　　橋式起重機(jī)小車架的的靜剛度不大于L/2000，對(duì)于小車橫梁也需遵循這個(gè)規(guī)定。在設(shè)計(jì)小車橫梁的時(shí)候，剛度往往富余，一般都不是控制條件，強(qiáng)度和定滑輪的結(jié)構(gòu)尺寸(直徑)為小車橫梁設(shè)計(jì)的主要控制條件。

　　8、小車橫梁的裝配

　　歐式小車的橫梁是傳統(tǒng)橋式起重機(jī)上沒有的結(jié)構(gòu)件，相當(dāng)于固定滑輪架的作用，通過兩根滑輪軸裝配定滑輪，橫梁的兩邊腹板支承著滑輪軸。同時(shí)，橫梁還起小車兩根端梁之間的連接作用，一般設(shè)計(jì)盡量使橫梁的*高點(diǎn)不超過卷筒組的*高點(diǎn)。

　　小車橫梁裝配由兩根軸(定滑輪)承載(圖3-24);滑輪組的倍率只能是偶數(shù)，每排的滑輪數(shù)等于(m/2-1)(m為滑輪組的倍率)，比吊鉤組每排的滑輪少1個(gè)。圖3-24中腹板上的5個(gè)小孔用來裝配防止鋼絲繩跳槽的**裝置裝配孔，左上方的小方孔用來裝銷軸式超載傳感器，上蓋板中間兩個(gè)圓孔是工藝孔，便于定滑輪裝配時(shí)的觀察。

　　9、小車橫梁的固定

　　小車橫梁裝配好后，需固定在小車架的端梁上。小車端梁對(duì)橫梁主要承受垂直壓力，水平側(cè)向力很小，但由于吊鉤所吊的重物是交變的載荷，每次滿負(fù)荷突然卸載時(shí)，橫梁有向上的慣性沖力，所以橫梁在小車端梁上不允許有水平方向的竄動(dòng)。一般小車橫梁有2種方式固定，一種是擋板螺栓穿過橫梁端板固定(圖3-25);一種是擋板螺栓頂緊橫梁端板固定。此外，在橫梁腹板的外圍還有對(duì)稱兩塊圍板固定。

　　10、歐式小車的附件設(shè)計(jì)

　　歐式小車的附件主要有掃軌板、緩沖器支座、小車架兩端連接板、花紋板、小車欄桿及電氣元器件支架等。由于小車車輪需要在小車上考慮維修更換，車輪需從小車兩端移出，掃軌板宜設(shè)計(jì)成可拆卸式。

　　歐式小車的附件不僅要考慮系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的設(shè)計(jì)因素，還要考慮制造簡(jiǎn)單、外表美觀的設(shè)計(jì)思路。宜將5～50t小歐式和63～300t中歐式及大于300t的大歐式小車系列的附件分類統(tǒng)一設(shè)計(jì)成系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的附件結(jié)構(gòu)零件。