雷金柱 金慶好 楊孟虎

紐科倫（新鄉(xiāng)）起重機(jī)有限公司 長(zhǎng)垣 453424

摘 要：文中對(duì)電動(dòng)單梁起重機(jī)主梁預(yù)制上拱度進(jìn)行了研究和分析，并進(jìn)行了數(shù)據(jù)歸納，提出了主梁最大上拱度值可以降低的觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟浩鹬貦C(jī)；預(yù)制上拱度；下?lián)?/span>

中圖分類號(hào)：TH211+. 3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-0785（2020）15-0098-03

0 引言

起重機(jī)主梁制作時(shí)要設(shè)置上拱度，用以補(bǔ)償主梁自重引起的撓度，以減小小車運(yùn)行阻力。JB/T 1306—2008《電動(dòng)單梁起重機(jī)》第4.6.2 條規(guī)定“主梁最大上拱度應(yīng)位于跨度中部S/10 范圍內(nèi)，未做靜載試驗(yàn)前，主梁上拱度F 推薦值為（1/1 000 ～ 1.4/1 000）S”，第4.3.2條規(guī)定主梁做靜載試驗(yàn)后，“主梁實(shí)際上拱度不應(yīng)小于0.8S/1 000”。

對(duì)通用橋式起重機(jī)而言，GB/T 14405—2011《通用橋式起重機(jī)》第5.3.9 條規(guī)定主梁做靜載試驗(yàn)后，主梁上拱度值“不應(yīng)小于0.7S/1 000”，且標(biāo)準(zhǔn)對(duì)試驗(yàn)前主梁上拱度數(shù)值未做規(guī)定。

電動(dòng)單梁起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱單梁）工作級(jí)別比通用橋式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱橋機(jī)）低，且主梁自重輕，通過標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容對(duì)比，單梁行標(biāo)對(duì)主梁的要求比橋機(jī)國(guó)標(biāo)對(duì)主梁的要求要高。

文獻(xiàn)[3] 對(duì)橋架型起重機(jī)上拱度的由來、重要性及控制值進(jìn)行了研究，提出了保留上拱度是有益的，并“建議當(dāng)S ＞ 20 m 時(shí)，取S/1 000 作為上拱度的上限值，取消下限的要求，針對(duì)不同機(jī)型，具體設(shè)計(jì)制造由廠家和用戶共同商討確定”。

文獻(xiàn)[4] 闡述了靜剛度設(shè)計(jì)各影響因素，認(rèn)為主梁塑性變形大時(shí)，小車爬坡度將會(huì)更大，對(duì)于新設(shè)備，則存在設(shè)備驗(yàn)收不合格的風(fēng)險(xiǎn)。

文獻(xiàn)[5] 認(rèn)為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 22986：2007 和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3811—2008，提出“以定位精度對(duì)橋式起重機(jī)的靜態(tài)剛性和控制系統(tǒng)完善程度的要求，完全放棄與工作級(jí)別的聯(lián)系，使得定位精度、靜態(tài)剛性、控制系統(tǒng)完善程度的相關(guān)性既不明確也不直觀”，提出通過建立定位精度、靜態(tài)剛性和控制系統(tǒng)相關(guān)完善程度的相關(guān)聯(lián)系，為橋式起重機(jī)的剛性設(shè)計(jì)提供新途徑。

文獻(xiàn)[6] 對(duì)橋式起重機(jī)上拱度的由來、曲線和影響進(jìn)行了分析，認(rèn)為“橋式起重機(jī)主梁的上拱度對(duì)主梁結(jié)構(gòu)本身和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)不會(huì)造成實(shí)質(zhì)的影響”。以上均是對(duì)起重機(jī)問題的整體研究，未對(duì)某一類具體結(jié)構(gòu)的起重機(jī)上拱度進(jìn)行研究。文中將對(duì)單梁起重機(jī)主梁上拱度問題進(jìn)行一定的研究與探討。

1 橋機(jī)主梁上拱度要求的變化

現(xiàn)行的《通用橋式起重機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)為2011 版，代替1993 版。1993 版中第4.6.1 條規(guī)定“主梁應(yīng)有上拱，跨中上拱度為（0.9/1 000 ～ 1.4/1 000）S”，起重機(jī)在經(jīng)過靜載試驗(yàn)后， “ 主梁實(shí)際上拱度不應(yīng)小于0 . 8 S / 1 000”。此處要求與現(xiàn)行單梁標(biāo)準(zhǔn)要求相同，均要求了主梁制作時(shí)的上拱度數(shù)值。

依據(jù)起重機(jī)標(biāo)委會(huì)出版的《GB/T 14405—2011 和GB/T 14406—2011< 通用橋式和門式起重機(jī)> 釋義與應(yīng)用》，該條款在審查時(shí)，所有用戶和絕大多數(shù)代表認(rèn)為：“對(duì)起重機(jī)在制造過程中的上拱度指標(biāo)可以不作具體的規(guī)定，由制造商根據(jù)企業(yè)自身的制造工藝水平進(jìn)行控制，在標(biāo)準(zhǔn)中只規(guī)定起重機(jī)靜載試驗(yàn)后主梁的上拱度不應(yīng)小于0.7S/1 000”?？梢?，橋機(jī)此條款的修改是依據(jù)用戶實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，且在近幾年來的實(shí)施過程中，起重機(jī)未出現(xiàn)使用問題。

2 單梁主梁結(jié)構(gòu)分析

單梁起重機(jī)主梁有多種結(jié)構(gòu)形式，以工字鋼做葫蘆運(yùn)行軌道的五邊形主梁結(jié)構(gòu)是目前國(guó)內(nèi)銷量最大的一種主梁結(jié)構(gòu)形式?，F(xiàn)以該結(jié)構(gòu)單梁作為分析對(duì)象。該單梁五邊形主梁結(jié)構(gòu)有兩種形式，U 形槽結(jié)構(gòu)和拼槽結(jié)構(gòu)，見圖1。

（a）U 形槽結(jié)構(gòu) （b）拼槽結(jié)構(gòu)

圖1 主梁結(jié)構(gòu)

U 形槽結(jié)構(gòu)主梁有4 道主焊縫，為斜蓋板與U 形槽和工字鋼間的焊縫，焊縫位置位于主梁截面中下部；拼槽結(jié)構(gòu)主梁有6 道主焊縫，為斜蓋板與腹板和工字鋼間的焊縫以及腹板與蓋板間的焊縫，4 道焊縫位置位于主梁截面中下部，2 道焊縫位于主梁上部。故單梁主梁在正常焊接完成后，即會(huì)出現(xiàn)上拱現(xiàn)象。

橋機(jī)主梁結(jié)構(gòu)上部焊縫數(shù)量多于下部，主梁焊后易產(chǎn)生下?lián)稀９蕟瘟褐髁焊拱逑铝献鲱A(yù)制上拱度數(shù)值應(yīng)小于橋機(jī)主梁的要求。

3 撓度補(bǔ)償分析

五邊形主梁結(jié)構(gòu)的單梁起重機(jī)額定起重量范圍為1 t ～ 20 t，跨度范圍為4 m ～ 31.5 m。通過對(duì)所有系列起重機(jī)主梁自重產(chǎn)生的最大下?lián)蠑?shù)值計(jì)算，可得到下?lián)蠑?shù)值與相應(yīng)跨度值的一個(gè)比值，關(guān)系如圖2 所示。

圖2 主梁自重引起的下?lián)虾拖鄳?yīng)跨度的比值與相應(yīng)跨度的關(guān)系

1）隨著額定起重量的增大，同跨度主梁自重引起的下?lián)狭孔冃?。雖然主梁自重增大了，但主梁截面所產(chǎn)生的影響較大；

2）同一個(gè)額定起重量下，跨度的增大使得主梁自重引起的下?lián)狭孔兇蟆Ｇ€拐點(diǎn)位置為主梁截面變化的位置；

3）所有噸位和跨度中，只有額定起重量1 t，跨度S ≥ 22 m 的范圍內(nèi)，主梁自重引起的下?lián)隙葦?shù)值在（1/1000 ～ 1.4/1 000）S 間，其余均小于標(biāo)準(zhǔn)要求的上拱度值的下限S/1 000，尤其16 t 和20 t，下?lián)蠑?shù)值要小于0.5S/1 000。

依據(jù)起重機(jī)標(biāo)委會(huì)出版的《GB/T 3811—2008< 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范> 釋義與應(yīng)用》，“橋架型起重機(jī)主梁應(yīng)作向上預(yù)拱和懸臂梁應(yīng)作向上的預(yù)翹，以抵消自重引起撓度和試驗(yàn)載荷后產(chǎn)生的殘余變形等”，單梁起重機(jī)主梁自重引起的下?lián)狭枯^小，故標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主梁預(yù)制上拱度值有較大的余量。

4 坡道載荷及最佳預(yù)拱度值分析

GB/T 3811—2008 中規(guī)定起重機(jī)“軌道坡度不超過0.5% 時(shí)不考慮坡道載荷”。國(guó)內(nèi)現(xiàn)行單梁主梁是按照垂直靜撓度f ≤ S/750 的要求設(shè)計(jì)和驗(yàn)收的?？紤]單梁主梁在無拱度的理想狀態(tài)下，主梁垂直靜撓度為S/750,如圖3 所示，軌道坡度

因此，小車運(yùn)行不用考慮坡道載荷。圖3 主梁撓度達(dá)到S /750 時(shí)，小車運(yùn)行軌道坡度根據(jù)GB/T 30561—2014《起重機(jī)剛性橋式和門式起重機(jī)》（ISO 22986：2007），主梁預(yù)制上拱度“可采取將起重機(jī)主梁的斜率范圍（最大、最小斜率的差）分為數(shù)值大致相等的正、負(fù)兩部分或減小斜率最大值的預(yù)設(shè)拱度方法”，見圖4。

圖4 理想情況下主梁預(yù)拱度狀態(tài)

主梁按照簡(jiǎn)支梁模型考慮，跨中額定載荷引起的下?lián)狭繛?/span>

。則主梁在靜載試驗(yàn)后，跨中最佳拱度值應(yīng)為額定載荷引起的下?lián)狭康囊话?，?/span>

。

（文獻(xiàn)[11] 對(duì)起重機(jī)主梁理想上拱度曲線方程進(jìn)行了推演，主梁跨中理想上拱度值亦為

）。

對(duì)五邊形主梁結(jié)構(gòu)的單梁所有起重量和跨度的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，可得到圖5 所示拱度值占跨度的千分比與跨度的曲線。

圖5 主梁預(yù)提度值和相應(yīng)跨度的比值與相應(yīng)跨度的關(guān)系

圖中曲線拐點(diǎn)為主梁截面變化處。從中可發(fā)現(xiàn)，所有跨度中，最大拱度值不超過0.65S/1 000；大部分跨度的拱度值在0.5S/1 000 以下，其中起重量1 ～ 5t 拱度值均在0.5S/1 000 范圍內(nèi)，故單梁行標(biāo)中對(duì)主梁靜載試驗(yàn)后的上拱度值要求偏高。

5 建議

1）可參照橋式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)單梁起重機(jī)在制造過程中的上拱度指標(biāo)不作具體的規(guī)定，僅對(duì)起重機(jī)靜載試驗(yàn)后主梁的上拱度指標(biāo)進(jìn)行規(guī)定。

2）對(duì)工字鋼結(jié)構(gòu)主梁的單梁起重機(jī)，可取消上拱度值的下限要求，并取0.7S/1 000 作為上拱度值的上限要求。

3）工字鋼結(jié)構(gòu)主梁在制作時(shí)，因焊后可自然起拱，故可減小下料預(yù)制拱度或不做下料預(yù)制拱度。

參考文獻(xiàn)

[1] JB/T 1306—2008 電動(dòng)單梁起重機(jī)[S].

[2] GB/T 14405—2011 通用橋式起重機(jī)[S].

[3] 白躍品. 淺談橋架型起重機(jī)的上拱度設(shè)計(jì)[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2010（11）：11,12.

[4] 王福綿. 橋式起重機(jī)靜剛度設(shè)計(jì)及相關(guān)問題探討[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2009（12）：42-44.

[5] 徐格寧，田鶴. 橋式起重機(jī)靜態(tài)剛性與定位精度和控制系統(tǒng)的相關(guān)性[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械，2011（2）：21-23.

[6] 白劍波，莊偉偉. 橋式起重機(jī)上拱度對(duì)起重機(jī)影響的探討[J]. 機(jī)械工程師，2014（8）：255,256.

[7] 全國(guó)起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 14405—2011 和GB/T 14406—2011《通用橋式和門式起重機(jī)》釋義與應(yīng)用[M]. 北京: 中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.[8] 全國(guó)起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì). GB/T 3811—2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》釋義與應(yīng)用[M]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

[9] GB/T 3811—2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[10] GB/T 30561—2014 起重機(jī)剛性橋式和門式起重機(jī)[S].

[11] 付榮柏. 起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)焊接制造技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.