歐式起重機小車的設計結構

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　　歐式小車的結構主要由小車架、小車橫梁、小車附件構成。小車架由小車主、副端梁、支撐平臺連接梁、過道平臺連接梁構成。小車橫梁對稱支承在小車主、副端梁上，為三面封閉、下方開口的箱形結構梁，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成。

　　1、歐式小車的小車架設計

　　歐式小車架結構簡單，但制作精度要求高，一般需要整體機加工。根據其外表的型式來，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)根據起升機構采用“三合一”電機(電機、法蘭聯軸器、起升制動單元)直接裝在減速器的里側布置機構，不需要起升機構專用支撐平臺，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、根據小車輪壓的分布設計截面尺寸，同時還需考慮運行電機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、過道平臺、等結構件組成，獨立的電機、減速器、制動器等布置決定小車架需要專用支撐平臺。小車架有兩種典型的結構型式，減速器帶側平臺支承的小車架(圖3-18)和減速器帶三支點支承的小車架(圖3-19)，以*大限度地降低小車整體高度為原則設計小車架型式，減速器帶三支點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減速器帶平臺支承的中歐式低凈空小車架


圖3-19減速器帶三支點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車上，臺車隨著4根軌道高差的不同，球鉸隨機任意轉動，保持4根軌道同一截面上的車輪始終和軌道接觸。臺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節車輪踏面間隙Δ的變化，從而自由地調節臺車的車輪運行方向，以便不發生啃軌和擦軌。

　　雙梁四軌小車架的變化關鍵在小車主、副端梁上，小車橫梁和雙梁雙軌結構一樣。設計起升機構依然將起升減速器擺放在主端梁外側，主端梁可以設計成中間窄，兩頭寬的結構型式，便于在側面布置減速器。由于起升噸位較大，可以考慮由2臺電機和2臺減速器對稱布置傳動。小車主、副端梁推薦按模塊化的設計思路，將主、副端梁設計成側面為T字形的箱形結構梁，根據噸位確定車輪直徑和數量，多軌臺車也相應固定型號和規格尺寸。

　　小歐式、中歐式(低凈空)和大歐式小車架的設計流程相似，根據起升高度確定小車軌距，機構的布置確定輪距，起重機主參數設計小車主、副端梁、和小車橫梁，*后設計小車附件。

　　2、歐式小車架的主、副端梁設計

　　歐式小車架的主、副端梁設計上沒有本質區別，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對稱分布的集中壓力。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車輪群局部簡圖

　　1—主動車輪;2—主軌道;3—水平輪組;4—被動車輪;5—球鉸支座(固定在臺車上);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化到小車主端梁上的壓力R5;有小車自重轉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，對帶臺車的小車便是單個小車輪壓的兩倍。c/2位置為吊鉤組中心線的近似位置，計算吊鉤中心線*大車兩端的極限距離，可以作為簡算值用于方案設計中，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)。

　　其他參數見圖3-22。

　　一般按上述計算出的小車輪壓R1和R6不一定理想，需盡量使小車的總被動輪壓接近總主動輪壓的0.6～1倍，如果不在這個范圍，還需調整a、b、c值，使小車的總被動輪壓*大限度地接近總主動輪壓。此外，小車端梁的高度還取決于車輪的直徑大小，一般端梁的強度都有很大的富余，車輪直徑是主要控制因素。從局部穩定性角度考慮，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和過道平臺連接梁設計

　　歐式小車架的支撐和過道平臺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倍計算強度(考慮維修人員的**綜合取值)一般強度都能滿足要求，設計只需考慮滿足靜剛度值≤L/2000mm(L為小車軌距，單位mm)。

　　4、歐式小車的橫梁設計

　　小車的橫梁(圖3-23)為上蓋板和腹板組成的開式結構梁。小車橫梁除了要考慮各截面的強度外，還需考慮整體的靜剛度和滑輪軸孔處的平均擠壓應力，其值可以通過結構力學求解器或有限元分析求解驗算，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、小車橫梁的強度計算

　　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。

　　其他參數見圖3-23。

　　6、軸孔d的平均擠壓應力

　　式中　[σbj]——工作時有相對轉動，取 ? ;工作時無相對轉動，取 ? 。

　　7、小車橫梁的剛度計算

　　橋式起重機小車架的的靜剛度不大于L/2000，對于小車橫梁也需遵循這個規定。在設計小車橫梁的時候，剛度往往富余，一般都不是控制條件，強度和定滑輪的結構尺寸(直徑)為小車橫梁設計的主要控制條件。

　　8、小車橫梁的裝配

　　歐式小車的橫梁是傳統橋式起重機上沒有的結構件，相當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，橫梁還起小車兩根端梁之間的連接作用，一般設計盡量使橫梁的*高點不超過卷筒組的*高點。

　　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，每排的滑輪數等于(m/2-1)(m為滑輪組的倍率)，比吊鉤組每排的滑輪少1個。圖3-24中腹板上的5個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，上蓋板中間兩個圓孔是工藝孔，便于定滑輪裝配時的觀察。

　　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。小車端梁對橫梁主要承受垂直壓力，水平側向力很小，但由于吊鉤所吊的重物是交變的載荷，每次滿負荷突然卸載時，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。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稱兩塊圍板固定。

　　10、歐式小車的附件設計

　　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，掃軌板宜設計成可拆卸式。

　　歐式小車的附件不僅要考慮系列化、標準化和模塊化的設計因素，還要考慮制造簡單、外表美觀的設計思路。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一設計成系列化、標準化和模塊化的附件結構零件。