桥式起重机大车运行机构的导行

桥式起重机大车运行机构的导行

大连重工・起重集团有限公司

李会勤

１概述

桥式起重机常用的导行方式有摩擦导行、车

轮轮缘导行、水平轮导行和槽轮导行。大部分的

大车运行因为轨道轨距不规则、车轮偏斜、车轮直径不等、轮压不均、电机特性不同等都会出现车轮在轨道上的横向滑移，产生侧向力，以致啃

轨。这时，起重机就由车轮轮缘或水平轮来导行。

（１）摩擦导行

摩擦导行是起重机被不打滑的车轮导行，它通过摩擦力强迫起重机按照车轮滚动的方向运行。

（２）轮缘导行

轮缘导行分两侧车轮同踏面宽度双轮缘导行（见图１）和一侧车轮双轮缘窄踏面导行轮，另一侧车轮双轮缘宽踏面非导行轮（见图２）。

图ｌ相同踏面宽度双轮缘导行

（３）水平轮导行

水平轮导行分起重机～侧端梁设２对水平轮（４）槽轮导行

槽轮导行是指像滑轮～样的轮在带圆弧顶的

《起重运输机械》

２００８（１２）

万方数据

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图２窄踏面导行１．导行轮２．非导行轮卜Ｉ————生————．１

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图３水乎轮同轨导行

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１．水平轮２．轨道

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图４水平轮里侧导行１．水平轮２．轨道

目前大车运行机构大部分采用分别驱动，在．－－——１０＂／．．．．—

导行（见图３）和两侧端梁各设２个水平轮导行，水平轮同在里侧（见图４）或水平轮同在外侧（见图５）。

２分别驱动时的车轮侧压力与附加阻力

此只对分别驱动时的情况加以分析。为了更好地比较各种导行方式的优缺点，首先分析其受力

情况。

轨道上运行，现在极少采用这种导行方式。

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图５水平轮外侧导行１．水平轮２．轨道

２．１起重机行走过程中的受力情况

（１）纵向水平力

主动车轮驱动力Ｆ小Ｆ。，其最大极限值为打

滑限：只＝ｕＰ。，Ｆ。＝胪。（Ｐ＾、ＰＢ为轮压）。这

里取钢与钢的静摩擦系数肛＝０．１５；取钢与钢的滑

动摩擦系数∞，＝０．０５，滚动阻力以、％、耽、％。采用滚动轴承的基本阻力系数似。＝０．００７。

（２）侧压力Ｓ

（３）轮缘附加阻力Ｅ＝２ｔｏ，Ｓ

根据２主动轮驱动力的大小，确定它们的合

力Ｆ＝Ｆａ＋凡的位置。即总驱动力的位置，若左

方驱动力较大，则Ｆ偏于左方，右方较大则偏右。

通常２电机特性相差不大，２主动轮直径相差也不大，因此，分别驱动的总驱动力可以认为作用在

跨度中央。

２．２一侧导行时的侧压力及附加阻力

当出现轮缘导行时，随导行轮在同侧或不同

侧，所产生的侧压力也不同。当不同侧时（对角

导行），附加阻力的合力在跨中央，不致于与驱动

力构成力偶。当导行轮在同一侧时，附加阻力偏于一侧，与驱动力构成力偶，使侧压力发生变化。一侧导行时的情况如图６所示。小车偏于导向轮一侧是较不利的情况，因为附加阻力与驱动力构成力偶与原阻力所产生的力偶方向相同，互相叠加，使侧压力增加。由平衡条件绕０点的力矩为零

．

ＫＳ＝（形Ａ＋阢）Ｉ，／２一ＷＢＬ／２职＝２００ｙＳ

ＫＳ＝（吼一耽）Ｌ／２＋２ｔｏ，ＳＩＭ２

（１）

、。

式中

卜起重机跨度

Ｓ＝（形。一砜）／（２（Ｋ／Ｌ一∞，））

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万方数据

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图６一侧导行受力示意图

卜起重机基距

通常，为了确保起重机运行良好，应当不让

主动轮打滑，应使驱动力Ｆ＝畎＋吼＋２００ｓ＜

２ｔ４０ｍｉ。，推荐Ｌ／Ｋ≤６。

在∞。＝０．０５、Ｌ／Ｋ＝６的情况下，轮缘侧压力的最大值为

Ｓ＝４．２８（Ｒ一％）

（２）附加阻力为

取＝２ｔｏ，５＝０．４２８（畎一耽）

（３）

水平轮导行时滚动阻力系数

∞。＝０．００７

附加阻力为

Ｅ＝２ｔｏ。５一Ｏ．０６（ＷＡ—ＷＢ）

（４）

对角导行时的情况见图７。

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图７对角导行受力示意图

由平衡条件得

ＫＳ＝（畎一睨）１，／２

…

、。

Ｓ＝（畎一％）Ｌ／（２Ｋ）

职＝２ｔｏ，Ｓ＝ｔＯ，（畎一睨）Ｌ／Ｋ

（６）当ｔＯ，＝０．０５、Ｌ／Ｋ＝６时

５＝３（畎一％）

（７）矾＝Ｏ．３（ＷＡ—ＷＢ）

（８）

水平轮导行时滚动阻力系数

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２．３对角导行时的侧压力及附加阻力

∞。＝０．００７

附加阻力为

Ｅ＝２ｔｏ。Ｓ＝ＯＪ。（ＷＡ—ＷＢ）ＵＫ＝０．０４２（Ｗ＾一ＷＢ）

（９）

上述几种导行方式的运行阻力比较见表１。取

ＷＡ＝０．８（Ｇ＋Ｑ）ａｔ。

既＝０．２（Ｇ＋Ｑ）ｔｏ。

∞。＝０．００７∞。＝０．０５弘＝０．１５Ｌ／Ｋ＝６

附加阻力系数卢＝（形＋Ｅ）／Ｗ

运行阻力Ｗ＝Ｃａｔ９。（Ｇ＋Ｑ）

（１０）

表１

几种导行方式的运行阻力比较

导行导行侧压力Ｓ附加阻力矾

情况方式ｐ

一侧轮缘０．０１８（Ｇ＋Ｑ）０．００１８（Ｇ＋Ｑ）１．２６导行水平轮ｏ．０１８（Ｇ＋口）

０．０００３（Ｇ＋Ｑ）１．０４３对角轮缘０．０１２６（Ｇ＋Ｑ）ｏ．ＯＯｌ３（Ｇ＋Ｑ）Ｉ．１８５导行

水平轮

ｏ．０１２

６（Ｇ＋Ｑ）

ｏ．ｏｏｏ

２（Ｇ＋Ｑ）

１．０２９

经过分析得出：对角导行时附加阻力比同侧导行时的附加阻力小，采用水平轮导行时的附加阻力比轮缘导行时的附加阻力小。

３两侧同踏面宽度双轮缘导行

目前广泛采用这种导行方式，通常称其为第１种导行方式。其优点是构造简单、安装方便、通用性强，通常踏面比轨道宽约３０ｍｍ，对厂房轨道的安装精度及轨距要求较低。缺点是由于车轮踏面比轨道面宽３０ｍｍ，因此，起重机受车轮制造误差、电机特性等影响，运行过程中摆动幅度较大，轮缘与轨道问有摩擦，轨道及车轮容易磨损，运行附加阻力较大，不宜用于定位要求较高、跨度大、重载的高速起重机。

４两侧分别为双轮缘宽踏面非导行轮和双轮缘窄踏面导行轮导行

这种导行方式常被称为第２种导行方式。其导行轮踏面比轨道面宽约１０ｍｍ，非导行轮踏面比轨道面宽约３０ｍｍ。运行过程中起重机摆动幅度较

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小，可用于定位要求较高的起重机，其优点为结

构简单，通用性较好。这种导行方式为同侧导行，

对导行侧厂房轨道的直线度要求较高，而对轨距要求较低，其侧向力及附加阻力比对角导行时大。

由于同样是轮缘导行，导行轮轮缘与轨道间有摩

擦，轨道及车轮容易磨损。德国ＭＡＮ公司普遍采用这种型式，一般导行侧桥架端梁与主梁刚性连

接，非导行侧端梁与主梁铰接连接，可避免由于桥架刚性引起的起重机轮压不均现象。但是车轮

不能互换，备品备件种类增多。

导行

该导行方式通常被称为第３种导行方式。该方式与第２种导行方式基本相同，只是水平轮与轨道间的摩擦为滚动摩擦，运行附加阻力小，约

为轮缘导行时的１／１０。一般水平轮轴为偏心轴，

通过调整水平轮与轨道间的间隙可获得较高的定位精度，车轮及轨道磨损较小，寿命长，对水平轮侧轨道的安装精度要求较高。为安全起见，一般在水平轮侧端梁上加防脱轨卡板，卡板与轨道

间的间隙要大于水平轮与轨道问的间隙，或垂直轮为宽踏面车轮。水平轮一般安装在端梁上，在

跨度较大的起重机上，水平轮可安装在端梁两端，以增大基距与跨度的比值，同时，水平轮检修较为方便。这种导行方式结构较复杂，成本较高。

一般用于大跨度、高速重载及定位精度要求较高的起重机。

６两侧各２个水平轮导行

通常称这种导行方式为第４种导行方式。该

导行方式一般将水平轮安装在垂直轮的外侧或里侧（里侧需要检修平台）为对角导行，附加阻力最小，但构造复杂。由于起重机大车的制造、安

装较困难，不仅对轨道的直线度要求高，而且对

厂房轨道的轨距要求也高，因此一般不选用此种导行方式。

７

结论

导致起重机大车啃轨现象的冈素很多，其中

与起重机的制造、安装以及大车轨道的安装情况有关。因此，正确安装车轮与轨道，尽量减小车轮

・－－——１０９・－－——

５一侧垂直轮无轮缘，另一侧２对水平轮

门座起重机圆筒门架静力学性能分析

武汉理工大学机电工程学院杨光张胜军

摘要：运用有限元方法，建立门座起重机圆筒门架结构的有限元模型，对其进行静力学性能分析，得出圆筒门架结构的应力和扰度分布，进行强度和静刚度校核，为设计提供理论依据。

关键词：门座起重机；圆筒门架；强度；静刚度

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒｄｅｓｃｒｉｂｅｓｈｏｗｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｆｏｒｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｐｏｒｔａｌｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄｃａｒｒｉｅｓ

ｏｕｔ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｏｆ

ｐｏｒｔａｌ

ｃｒａｎｅ

ｉｓｅｓｔａｂ・ｃｈｅｃｋｓ

ｓｔａｔｉｃｍｅｃｈａｎｉｃｓａｎａｌｙｓｉｓ

ｔｏ

ｇｅｔｔｈｅ

ｓｔｒｅｓｓ

ａｎｄｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ

ｓｔｒｅｎｇｔｈａｎｄｓｔａｔｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓ．Ｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｓｉｍｉｌａｒｄｅｓｉｇｎ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｒｔａｌｃｒａｎｅ；ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｐｏｒｔａｌ；ｓｔｒｅｎｇｔｈ；ｓｔａｔｉｃｓｔｉ珏ｎｅｓｓ

非工作最大风压

１

１５２０Ｎ／ｍ２

圆筒门架有限元模型

门座起重机（以下简称门机）的圆筒门架结

工作级别自重

１．２结构单元类型

晒

２２０ｔ

构简图如图１所示。圆筒门架结构对称，但门机工作时工况的变

化使得对圆筒门架结构不便于进行对称性处理，

２３

在工作过程中，会发生弯曲、扭转变形，ＳＨＥＬＬ６３

单元具有弯曲及薄板特性，平面方向及法线方向

的载荷均可承受，故选用ＡＮＳＹＳ中四边形４节点板壳单元ＳＨＥＬＬ６３对圆筒门架结构建模。其中圆筒板厚１８ｍｍ，主梁翼缘板厚１８ｍｍ，腹板厚１４ｍｍ。端梁翼缘板厚１６ｍｍ，腹板厚１４ｍｍ，单元网格划分见图２。共１０２９７个节点，１０７０５个单元。

１．３材料参数

圆筒门架采用Ｑ２３５一Ａ，弹性模量Ｅ＝２．１×

１０５

图ｌ门机圆筒门架结构简图

１．圆筒２．主梁３．端梁

１．１主要技术参数

起重量最大工作幅度最小工作幅度

３０ｔ２４ｍ６ｍ８．５ｍ８．５ｍ６．２ｍ２２０Ｎ／ｍ２

基距

轨距

最大尾部回转半径工作最大风压

ＭＰａ，泊松比“＝０．３，屈服极限ｏｒ＝２３５

ｘ１０’ｋｓ／ｍ’。

ＭＰａ，

密度Ｐ＝７．８５

直径差，采用偏心轴承箱体的车轮组，利用对角导行，把车轮的偏斜量调整到最小值，消除或降

低侧压力，避免啃轨才是根本的方法。

邮

参考文献

ｌ杨长骥．起重机械．北京：机械工业出版社

作者地址：大连市旅顺开发区顺达路２９号华锐重工起重机

有限公司编：１１６０５２

收稿日期：２００８一０４一０８

一１１０一

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