10t_O_型龙门吊的改进与探索.docx

文章编号 : 1671 - 3818 (2004) 06 - 0034 - 0410“tO”型龙门吊的改进与探索吴京涛蒋家挺叶金海(广钢集团工程建设有限公司)摘 要 本文介绍 10“t O”型龙门吊通过静定车架结构代替传统的超静定结构的改进 ,其造型美观 ,受力合理 ,降低了精度要求 ,节省了大量的材料 ,降低了成本 ,使制造工艺更加方便 ,大大降低了金属结构的自重 ,改善了起重机的 运行状态 ,延长了驱动车轮的寿命 ,故障率低 ,维修费用少 。关键词 “O”型龙门吊 改进 探索IMPROVEMENT AND EXPLORATION FOR 10T TYPE“O”GANTRY CRANEWu J ingtaoJ iang J iatingYe J inhai( Engineering Co nst ructio n Co . L t d of GISE)This article int ro duces t hat t he imp roving 10t Type“O”gant ry crane static carrier st ruct ureAbstracti nstead of t raditio nal ult ra - static st ruct ure result s in such advantages as beautif ul shape , reaso nablefo rce - dist ributio n , low p recise requirement , less material , lower co st , simple making p rocess , de2 creasing t he weight of metal st ruct ure , imp roving it s operatio n perfo r mance , p rolo nging t he life of t he driving w heel , less t ro uble and less repairing co st .Key words Type“O”gant ry crane ;imp rovement ;explo ratio n满足 13 m 的通过宽度 ,地基承载能力要求最大轮压不得超过 23t , 这就要求新增起重机的重量最好在40t 左右 。针对这些要求 ,在设计该起重机方案时 ,就将悬臂端的支腿形式设计为“O”型 ,而无悬臂端 的支腿形式设计为“T”型 ,见图 1 。由于悬臂端的“O”型腿平面的轮距很大 ,故这1概述我公司为广钢销售处设计安装的 10“t O”型龙门吊 ,在小轧料场投入使用两年后 ,由于广钢钢材销售情况形势大好 ,原有的 10t 龙门吊已不能满足材 料出货的要求 ,需要再增加 1 台 10t 吊 。但对新增 起重机的设计提出如下要求 ,即悬臂端支腿平面应图 1 三支点式 10“t O T”形腿双梁龙门起重机第 6 期吴京涛 等 : 10“t O”型龙门吊的改进与探索35 台起重机的设计采用了的三支点静定轮压分布 ( 见图 2) ,使三条腿的门架可以保证轮压不受地基沉陷 的影响 。重机的轮压计算简图见图 3 。为了计算简明 , 忽略了司机室 、运行机构以及结构等的偏心作用 。图 2 三支点静定轮压分布这种三支点式的起重机轮压的分配是静定的 。 这时的轮压大小或支点压力只根据载荷的大小与位 置及起重机结构的几何尺寸而定 。在这种情况下 , 根据平衡条件即可确定各支点的轮压大小 。为了提高“T”腿侧平衡梁驱动轮的轮压 ,以保 证良好的起重机运行状态 ,故采用适当的杠杆比 ,如图 2 的 b2 b1 = 21 ,使该侧在轮压最小时能提供较大的驱动轮压 ,而该侧在轮压最大时 ,也能满足最大轮 压的要求 。图 3 轮压分布计算2 . 2 . 1当小车在悬臂端工作时 ,对“O”型腿平面取 平衡力矩 :M ( A B ) = 0 , 即Cmin + D min = PGq - ( PGx + PQ ) L 2 / L Q= 11 936 ( kg)Cmin = b2 ( Cmin + D min) / ( b1 + b2 )= 7 957 ( kg)D min = 3 979 ( kg)此时最大轮压在“ O ”型腿平面即22 . 1总体设计计算主要技术参数额定起重量 : PQ = 10t起升速度 : V q = 15 m/ min工作级别 : A 6起升高度 : H = 9 . 8 m小车运行速度 : V x = 45 m/ min大车运行速度 : V d = 45 m/ min大车轮距 : L Q = 15 m 小车轮距 : B Q = 16 . 8 m 小车自重 : PGx = 4 140kg 桥架自重 : PGq = 40 000 kg桥架中心距“O”腿距离 : = 5 . 89 m有效臂长 : L 2 = 4 m 无悬臂极限 : L 1 = 1 m 平衡梁臂长 : b1 = 1 m , b2 = 2 m大车起制动时间 : t d = 5s小车起制动时间 : t x = 3s轮压的计算由于该起重机的结构为静定结构 ,故计算轮压A max = B max = ( PGq + PGx + PQ - Cmin -= 21 102 ( kg)Dmin) / 22 . 2 . 2当 小 车 在“T”腿 极 限 处 于 工 作 状 态 时 , 对“O”型腿平面取平衡力矩 :M ( A B ) = 0 , 即Cmax + D max = PGq+ ( PGx + PQ) ( L Q - L 1) /L Q= 289 046 ( kg)Cmax = b2 ( Cmax + D max) / ( b1 + b2 )= 19 270 ( kg)D max = 9 834 ( kg)D max) / 2A min = B min = ( PGq + PGx + PQ - Cmax -= 12 618 ( kg)式中A min 、B min 、Cmin 、Dmin ; A m、aBx max 、Cmax 、Dmax 分别为 A 、B 、C 、D 点最小和最大轮压 。由于上述计算未考虑偏心载荷的作用 ,故在计算最大轮压时 ,应考虑司机室 、运行机构及金属结构 等偏心载荷的作用 。于是最大轮压在驱动轮 A 处 , 所以 A 轮轮压比 B 轮轮压约大 3 t , 即A max = 21 102 + 3 000/ 2 = 22 602 ( kg)最小驱动轮压的平衡梁驱动轮不承受司机室和2 . 2时 ,根据平衡条件即可确定各支点的轮压大小 。起36 冶 金 丛 刊总第 154 期和水平惯性载荷 (载荷模式 1) ;风载 (载荷模式 2) 和小车的自重及吊重载荷 。小车的位置分三个 ,即跨 中 (载荷模式 5) ,悬臂端 (载荷模式 3) 和单腿侧极限 位置 (载荷模式 4) 。五种载荷组合中的 1 、2 、3 种用 于强度校核 ,4 、5 种组合用于刚度校核 。( 该载荷文件由于篇幅所限 ,不一一列出)3 . 2 计算结果分析3 . 2 . 1 刚度从工况 4 、5 计算的位移计算结果可知 ,当小车 位于悬臂端时相应的 11 、12 节点的垂直位移为18 . 4mm ,支腿支承处 7 、8 节点垂直位移为 7 . 5 mm 。考虑到支承处安装时初始高度已 较 其 水 平 位 置 高 出7 . 5mm ,所以当小车位于悬臂端时 ,实际下挠度为 :f = 18 . 4 - 7 . 5 = 10 . 9 ( mm)而许可挠度 f = 4 000/ 350 = 11 . 4 ( mm)f f ,即为合格 。3 . 2 . 2 强度在强度计算的结果输出中 ,每个梁单元沿 x 轴 方向计算出 5 个均布截面上的内力 。为了简单明了地反映出结构的应力情况 ,采用如下校核方法 ,取同一种截面性质的各单元中弯矩最大作为校核对象 ,每种载荷组合分别进行 。结构材 料 采 用 A 3 钢 ,s = 240M Pa , 取 n = 1 .金属结构等的偏心载荷的作用 ,而只有运行机构的偏心载荷的作用 ,故Cmin = 7 957 + 1 000 = 8 957 ( kg)因为大车运行机构为标准的运行机构 ,最大轮 压与最小轮压满足运行机构的设计要求以及轮压的 要求 ,故轮压是合理的 。2 . 3 稳定性计算稳定性计算有以下几种情形 。(1) 起重机空载时沿轨道方向运行起动或制动 的稳定性 ;(2) 起重机满载时沿轨道方向运行起动或制动 的稳定性 ;(3) 起重机满载时垂直于轨道方向的稳定性 。 经验算以上各种情形的稳定性均大于稳定系数1 . 4 。故满足稳定要求 。3 金属结构的计算3 . 1 模型的简化和作用载荷整机的钢结构部分均简化成空间的梁单元 。按 作用的载荷和结构截面特性 ,模型共分 21 个节点 ,23 个梁单元 。节点的分布 ,模型的总体坐标及单元 排序和局部坐标见图 4 。对模型的描述可参照图 4 的数据 ,采用的单位为 kNm 制 。33 , 则 = 240/ 1 . 33 = 180 M Pa各种工况下 ,各种截面梁最大内力及计算出的最大应力代入下式 :max =n / f+M y / W y+M z / W z从 max的结果可以看出 ,结构中最大应力均小于 ,所以强度合格 。 根据计算结果提出在安装时 ,金属结构在自重载荷作用下 ,组装的门架结构“O”形腿主梁轨道的水平 高 度 应 比“ T”腿 处 主 梁 轨 道 的 水 平 高 度 高7 mm ,以补偿在悬臂端起吊载荷时由“O”形腿位移 而引起的悬臂端的刚度值 。而起升机构 ,小车运行机构及大车运行机构都 采用标准的机构 ,故在此文中就不进行论述 。结束语目前采用这种静定车架结构的起重机还很少见 。但是 ,通过静定车架结构代替传统的超静定结 构的探索是很有意义的 。由于该起重机的设计在总 体结构的造型上采用了较理想的构造 ,受力合理 ,安装在现场后 ,其美观的造型 ,给人以全新的感觉 。通 过对广钢销售处 10“t O - T”型龙门吊的制作安装和 几年来的使用 ,证明了这种结构型式不仅可以降低4注 :单位 - m ; X YZ - 总体坐标 ; XYZ- 梁单元坐标 ;121 - 节点号 ; - 梁单元号图 4 节点分布 ,模型的总体坐标及单元排序和局部坐标模型的作用载荷工况分为两类 ,即强度计算工 况和刚度计算工况 。强度校核的载荷有 : 结构自重第 6 期吴京涛 等 : 10“t O”型龙门吊的改进与探索37 对结构的精度要求 ,使制造工艺更加方便 ,还节省了大量的材料 ,降低了成本 ,而且大大降低了金属结构 自重 ,改善了起重机的运行状态 。特别是驱动车轮 在任何情况下都保证有足够的附着力 ,以致在起 、制动时 ,避免了打滑 ,延长了车轮的使用寿命 。因此 ,该结构形式的龙门吊整车故障率低 ,维修费用少 ,具 有很好的实用价值 ,值得推广运用 。参考文献1234起重机设计手册. 机械工业出版社 ,1980 .陈道南等合编. 起重运输机械. 北京钢铁学院印 ,1981 .天津大学材料力学教研室编. 材料力学. 人民教育出版社 ,1979 .孙好瑞 ,谢敏 ,蒋家挺. 10“t O”型龙门吊设计与改造. 冶金丛刊 ,总第 141 期 ,2002 , ( 6) .(上接第 4 页)4 . 2 . 2 厚料层烧结提高烧结料层厚度 ,也是减弱烧结料柱的还原 气氛 ,降低 FeO 含量的有效措施 。烧结料层厚度每 提高 100 mm ,配碳量可降低 8 kg/ t 矿 ,更有利于降 低 FeO 含量 。将现有的烧结料层厚度由 500 mm 提高至 550600 mm ,可有效地降低 FeO 含量 。 优化原料品种结构 ,适量增加富矿粉 ,配用成球性好的原料 ;改造混合机参数和结构 ,延长混合料造 球时间 ;用蒸汽预热混合料 ; 改善布料条件 ,松散混 合料 ,保证料层铺平 ,减轻边缘效应 ; 适当降低点火器下部的风箱负压 ,加强表面点火和上部供热 ;提高 风机负压 ,减少抽风系统的阻力损失和降低抽风系 统的漏风率 ,采用合理的抽风制度 ;严格控制烧结终 点 ,稳定与提高冷 、热返矿的质量等措施 ,均有利于 厚料层烧结技术优势的发挥 。4 . 2 . 3低温烧结法 低温 烧 结 法 是 指 将 点 火 温 度 降 低 至 1050 1100 , 烧结带温度控制在 12001280 ,烧结带 高温保持 23 min ,适当增宽高温带 ,确保生成足够 的粘结相的一种烧结新工艺 。要求适当降低点火温度和 垂 直 烧 结 速 度 。采 用 低 温 烧 结 后 , 烧 结 矿 中FeO 含量降低 1 . 38 %1 . 65 % (天津铁厂) 。4 . 2 . 4 热风烧结在烧结机点火器后 ,装保温炉或热风罩 ,往料层 表面供给热废气或热空气进行烧结的一种新工艺 。热废 气 温 度 可 高 达 600 800 , 也 有 使 用 200 250 的低温热废气 。热风罩长度可达烧结机有效 长度的 1/ 3 。采用热风烧结可降低烧结矿中 FeO 含量 1 . 2 % (鞍钢新烧