门座起重机结构与力学分析
介绍带斗门座起重机的原理和结构
介绍带斗门座起重机的原理和结构带斗门座起重机是一种常用的起重设备，广泛应用于港口、码头、工厂、仓库等场所。
它以其强大的起重能力和灵活性而备受青睐。
本文将介绍带斗门座起重机的原理和结构，以帮助读者更好地了解该设备。
带斗门座起重机的原理主要基于机械原理和电气原理。
它通过电动机提供动力，通过齿轮、减速机等传动装置将电动机的转速转换为起重机械的升降速度和行走速度。
同时，通过各种机械和电气设备的协同工作，实现起重物体的平稳升降、行走和操纵。
带斗门座起重机的结构主要包括大门座、斗,以及起重机械的组成部分。
大门座是带斗门座起重机的主体结构，通常由钢结构焊接而成，具有足够的刚度和强度来承受起重过程中的巨大载荷。
大门座上安装有横梁，用于承载和传递起重物体的重量。
横梁通常具有双梁或单梁结构，视起重物体的重量和长宽比而定。
斗是起重机的工作部件，用于承载起重物体，通常由钢板焊接而成。
斗的结构和尺寸会根据不同的工况和需求进行设计，以确保其具有足够的刚度和强度。
同时，斗也可以根据不同的起重要求进行选择，如普通斗、砂斗、矿渣斗等。
起重机械的组成部分包括升降机构、行走机构和操纵机构。
升降机构是起重机的核心组成部分，用于实现起重物体的升降。
通常采用钢丝绳或链条进行传动，电动机提供动力，通过齿轮传动装置将电动机的转速转换为升降速度。
升降机构也包括制动装置，用于控制起重物体的升降速度和停止。
行走机构用于实现起重机的移动。
通常采用轮式或履带式行走机构，电动机通过齿轮、链条等传动装置将电动机的转速转换为行走速度。
行走机构通常具有多级调速功能，以满足不同的行走要求。
操纵机构用于控制起重机的运行和操作。
通常采用遥控器、操纵台等方式进行操纵，可以实现起重物体的升降、行走和旋转等运动。
操纵机构还包括限位装置，用于确保起重机在工作过程中的安全运行。
带斗门座起重机的工作原理是：通过操纵机构控制起重机的行走和悬挂斗的升降，在运行过程中，起重机悬挂斗的运动轨迹是直线或者弧线，以满足不同工况下起重物体的搬运需求。
港口机械操作门座起重机的工作结构认识
项目三门座起重机的认识、维护与操作任务一门座起重机工作机构认识任务导读本任务通过任务的学习，了解门座式起重机各工作机构、吊具的工作原理和结构组成;门座式起重机各机构的主要零部件的结构组成和工作原理。
教学目标知识目标：了解门座起重机的构造特征以及运用的场合;了解门座起重机的性能参数；掌握门座起重机的起升、变幅、回转和运行四个机构的结构特点、组成与动作原理。
能力目标：具备门座起重机的构造特征、工作机构认识的能力。
工作任务描述桥式起重机各机构的结构组成及特点，并填写任务单。
图门座起重机知识储备一、门座起重机产品简介门座起重机是在港口码头前沿装卸一般散货和杂货的通用港口装卸机械。
根据货种不同可分别使用吊钩或抓斗两种吊具。
它工作幅度大、速度高，可以带载作水平位移变幅，带载作任意角度回转，可以在所有工作范围内作起升、变幅、回转的单独或联合动作，操作方便，动作灵活，可使用于海港或内河港口。
门座起重机使用、三相四线制交流电源，所有机构全部采用封闭的三相异步变频电动机驱动。
门座起重机适用于轨距为，沿水平平行直线铺设的钢轨轨道。
钢轨型号为中规定的型。
要求轨道接地良好。
门座起重机设有安全操作所必需的各种电气、机械保护装置。
门座起重机机房平面布置见图。
门座起重机的主要性能参数见表。
執道平血小贞阳1：和图门座起重机机房平面布置图名称单位参数工作级别起重量幅度最大幅度最小幅度起升高度轨面上轨面下工作速度起升速度变幅速度回转速度行走速度电动机起升电机X变幅电机回转电机立式X行走电机X 轨距基距行走车轮数个其中驱动轮个最大轮压最大工作风压转台尾部回转半径< 装机容量电源电缆卷筒三相四线左右。
本机可用于抓斗或吊钩作起升系统包括起升机构和钢丝绳滑轮系统。
起升机构由两部单独的绞车组成。
两部绞车可以单独或联合动作，便于起重机使用四索抓斗装卸散货或使用吊钩装卸件货。
每部绞车均由电动机、联轴器、减速器、常闭式制动器、电机风机及钢丝绳卷筒组成。
门座起重机门架结构的有限元分析_傅永华
门座起重机门架结构的有限元分析武汉水利电力大学 傅永华门架结构是门座起重机的基础结构,设计时一般简化为杆系结构进行计算,即将其部件作为浅梁处理。
然而在实际工程中,许多圆筒门架的部件已不宜视为浅梁。
如某电厂的60t M 6022型门座起重机(图1),沿轴线方向计算高跨比:主梁为260/1050=1/4,下横梁为250/1050=1/4.2,均属于深图1 60t M 6022型门座起重机示意图梁范畴;圆筒与两侧立柱更甚,高跨比分别为320/490=1/1.54与250/320=1/1.28,显然作为刚架结构分析是有很大误差的。
当然,在具体设计中,可加大安全储备弥补这一缺陷,但难免带有盲目性。
而且作为一种复杂的薄壁箱形结构,不了解其应力场的具体分布情况,难以有效地优化结构。
本文以某电厂M6022型门座起重机(以下简称门机)为例,使用Super Sap93大型结构分析软件用板壳元建立力学模型计算,并在分析应力场分布特点的基础上,多次改变模型的局部结构反复计算,较合理地说明了这类结构的强度条件与加固措施。
1 模型建立1.1 单元划分圆筒门架结构是对称的,但门机工作时工况的变化不便于利用对称性,故采用四结点任意四边形板壳元建立整个结构的模型。
其中圆筒板厚18mm,主梁翼缘板厚18m m,腹板厚14mm,下横梁翼缘板厚16mm,腹板厚14mm 。
网格划分如图2所示,共1825个结点,1840个单元。
图2 圆筒门架结构网格节点图的升、降、存和取分别操作,而且是手离按钮即停止动作,有关检测和安全系统仍有效(门联锁除外),升降电机处于慢速状态。
3 安全系统垂直升降式立体停车库的安全系统是由车辆尺寸和重量检测系统、超速保护系统、升降传动机构失效保护系统、冲顶保护系统、沉底保护系统、联锁保护系统、消防系统和避雷装置等组成,其工作方式举例如下:(1)车辆尺寸和重量检测系统 当车超尺寸或超重y/超负荷0灯亮,否则/安全确认0灯亮y 车驶出y 关门y 结束。
门座起重机知识ppt课件
• ②臂架 • 臂架是支承象鼻架的主要构件。图7-11为箱型截
面实体式臂架的构造图。臂架的另一种型式是桁 构式的架。
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• ③拉杆 • 拉杆是一根上端与象鼻架尾部相铰接，下
端与人字架顶部铰接的刚必瑷 拉杆件。一 般多采用箱型结构。
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三、机构
• （一）起升机构 • 门座起重机的起升机构由
驱动装置、制动装置、传 动装置、卷绕系统等组成。 其起升卷绕系统如图7-13 所示
.
• （二）变幅机构
• 1.变幅机构的构造型式和工作原理 • 门座起重机的变幅机构分为非工作性变幅与工作
性变幅两种。起重机只允许在空载情况下改变幅 度为非工作性变幅，只是在调整起重机臂架工作 拉置时才变幅，而在装卸、起吊货物时幅度是不 变的。起重机能在带载情况下改变幅度（每一工 作循环中都要变幅）为工作性变幅。目前普遍采 用载重水平位移和臂架自重平衡两种措施。
门座起重机基础知识
（2006年4月苏州）
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门座起重机基础知识
• 一、门座起重机的构造及分类 • 门座起重机是具有沿地面轨道运行，下方
可通过铁路车辆或其他地面车辆的门形座 架的可回转臂架型起重机。
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（二）门座起重机的构造
• 结构部分 包括门架、人字架、旋转平台、司机室、臂架 系统（臂架、拉杆、象鼻梁）等。
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• （1）柔性拉索式
• 如图7-9所示，它是采用 钢丝绳作为拉杆，并借 助象鼻架尾部一定几何 尺寸形状的曲线，实现 变幅过程中货物的水平 移动。
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• （2）刚性拉杆式组合臂架 • 刚性拉杆式组合臂架，是由象鼻架、刚性拉杆及
臂架三部分通过铰轴组合而成，并与机架拼成四 连杆机构，以实现变幅过程中货物的水平移动。 • ①象鼻架 • a.桁构式象鼻架 • 图7-10为港口用小型门座起重机的象鼻架的构造 图。它由底面的一根箱型主梁和其上的两片撑杆 系统组成。
某10t门式起重机箱形主梁结构设计计算
139中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2019.07 （下）起重机作为重要的专用物流运输设备，已被广泛应用于现代工业生产的多个行业领域。
为了满足起重机多目标、高精度、多速度、高效率运行的要求，对其金属结构的设计要求也越来越高。
金属结构是否满足强度、刚度和稳定性的要求，将直接影响整机的技术经济指标，对整机的安全性能也起着非常重要的作用。
本文以某公司10t 轨道式集装箱门式起重机的主梁结构为研究对象，采用经典的强度设计理论，对箱型主梁进行工程结构设计和力学分析。
1 主梁结构设计1.1 起重机主要技术参数10t-45m 双梁门式起重机的门架结构主要由主梁、端梁、刚性支腿、柔性支腿、下横梁、小车架、走台栏杆、司机室以及电气设备等构成，结构简图如图1所示。
其中，起重机主要技术参数如下：额定起重量10t,起升高度23m，工作级别为M5，主梁跨度45m，单侧有效悬臂7m，最大悬臂10m，小车运行速度为60m/min，大车运行速度为80m/min。
图1 门架结构简图1.2 主梁截面几何参数设计在起重机结构中，由于箱形结构具有通用性强、抗扭性好、制造工艺简单、便于实现自动焊等优点，箱型结构成为双梁小车式桥架型起重机主梁的主要形式。
箱形梁结构主要由上下翼缘板、左右腹板、横隔板和加强筋等钢板焊接而成，中间截面几何特征如图2所示。
在箱形主梁的设计过程中，某10t 门式起重机箱形主梁结构设计计算黄伟莉1，符剑德2，范芳蕾1，张克义1（1.东华理工大学机械与电子工程学院；2.南昌凯马有限公司，江西 南昌 330013）摘要：针对某10t 门式起重机箱形主梁的结构进行了分析计算，主要包括主梁截面几何特性、强度、静刚度及稳定性等参数，保证了主梁结构的安全性，为类似工况的结构设计提供一定的参考。
关键词：箱形主梁；结构设计；强度；刚度中图分类号：TH215 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2019）07（下）-0139-02合理确定梁高是主梁截面参数选择的关键。
门座起重机结构与力学分析
1 引言近年来，国内在门座起重机设计和制造上，已有很大的提高。
但在现代的港口中，还有很多服役达十多年的门座式起重机仍承担着港口繁重的吊装业务。
在门座式起重机进行生产作业的过程中，由于许许多多无法避免的因素使起重机出现各种破坏及故障，以至降低或失去其预定的功能。
由于起重机体积大、造价高，不可能一发生故障就即时更换，因此很多起重机普遍存在严重裂纹但仍服役生产第一线，给安全生产带来了极大隐患，甚至造成严重的以至灾难性的事故，致使生产过程不能正常运行而造成巨大的经济损失。
“门座起重机风险评估”的研究已成为是国内许多检验机构正在努力探讨的一个研究课题，而找出主要部件的受力最危险点和应力集中区则是这项课题研究的重要基础。
2 门座起重机的结构模型简化由于门座起重机结构复杂，对门座起重机金属结构进行建模分析时不可能将所有因素都考虑进去，因此必须对其金属结构进行合理有效的简化，建立一个既能方便分析计算，又尽可能的与实际使用工况相符的有限元模型。
基于对门座起重机结构的认识，本文主要对港口门座起重机进行了如下的假设和简化：（1）门座起重机模型是参照图纸尺寸建立的，为方便建模计算，其中一些加强筋，肋板等细部结构，在不影响分析结果的可靠性的前提下做适当的简化。
（2）鉴于门座起重机结构复杂，在建立臂架模型分析时对电机、钢丝绳、铰轴等结构做适当的简化处理。
（3）臂架上的梯子结构，均匀分布于臂架整体结构，对分析影响不大，在建模分析时不予考虑，最后采用密度补偿法来考虑其自重对臂架结构的影响。
（4）建模分析时，只考虑门座起重机结构的自重及起吊重量，不考虑风载、地震载荷等附加载荷的影响。
3 门座起重机结构参数本文以某单位一台45t-60m港口门座起重机为研究对象，对其进行有限元建模、有限元模门座起重机结构与力学分析Analysns of structure and mechanics of prortale crane张 健（福建省特种设备检验研究院莆田分院 福建莆田 351100）摘要：如何准确高效的对门座起重机金属结构进行受力分析，进而判断疲劳裂纹等危险隐患的存在，正成为检验检测领域当前迫切需要解决的问题之一。
门式起重机带缺陷柔性支腿的静力学分析
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｌ ｆ ｅ ｘ ｉ ｂ ｌ ｅ ｌ ｅ ｇ ｏ ｆ ３ ０ ０ ｔ × ４ ３ ｍＡ ｇ ａ ｎ ｔ ｒ ｙ ｃ ｒ ａ ｎ ｅ ａ ｓ ａ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｂ ｊ ｅ ｃ ｔ ．ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｃ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ
ａ ｎ ｄ ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｒ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｇ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｓ ｔ ｈ ａ ｒ ｍｆ ｕ ｌ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｌ ｅ ｇ ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｅ ｔ ｉ ｃ ｂ ａ —
０ 引言
门式 起 重 机 （ 以下 简 称 门机 ） 的 主 体 为 钢 结 构 。 由于长 期 频 繁 使 用 ，起 重 机 的结 构 件 和零 部
件在 某些 薄 弱 部 位 或 主要 承 载部 分 可 能 会 产 生腐
Ｈ ｙ ｐ ｅ ｒ ｍｅ ｓ ｈ和 Ａ Ｂ Ａ Ｑ Ｕ Ｓ ，主要 研究 柔 性 支 腿 的 裂纹
门式 起 重机 带 缺 陷柔 性 支 腿 的 静 力学分 析
刘敬 知 殷晨 波 李 东 博 ２ １ １ ８ １ ６ 南京工业 大 学机 械 与动 力工程 学院 南京
摘
要 ：以在用的 ３ ０ ０ ｔ × ４ ３ ｍ Ａ型 门式起重机 的柔性支腿为研究对象 ，建立 了柔性支 腿的 ３种裂纹 缺陷模
10 门式起重机
第三节 门座起重机的门架结构
门座起重机广泛用于港口、造船厂、水电站和建筑工地等 ，起重机 的门架结构支承着起重机回转部分的全部重力和外载荷。
一、门架的结构 （一）转柱式门架结构 起重机上部回转结构与转柱连成一体，转 柱插 入门架中，转柱上端安装有水平滚轮，它支承在门架顶部的水平圆 环上，转柱下端支承在门架中部的横梁上 。有交叉门架和八杆门架结构 （二）大轴承式门架结构 起重机的支承回转装置采用大型滚动轴 承，简化了门架结构。来自起重机回转部分的垂直力、水平力和不平衡力 矩，通过大轴承直接传给门架的顶部结构 两种回转支承结构都能使回转部分和门架连成一体传递载荷，而不会 使回转部分发生局部倾覆失稳
（三）内力分析
五、八杆门架结构的计算 左图为八杆门架结构的计算简图 （一）作用在门架上的载荷垂直力 、 回转力矩水平力 、下水平力 、附加弯矩 （二）八杆门架结构的分析 分解成顶部圆环、撑杆和下门架逐个 进行计算，但相当繁琐。较为有效的方法 是采用有限元商业软件计算
六、圆筒形门架结构的计算 主要包括四个部分分别为： 确定圆筒门架上作用的载荷 ； 进行圆筒的强度计算 ； 对圆筒的局部稳定性进行计算； 最后对门腿的计算
（10－57）
（3）立柱沿巷道横向平面（即XOZ 平面）的受力分析 在XOZ平面内由于上部导轨的导向 作用，立柱为两端简支构件，其计算 简图如下页图所示。此平面内立柱也 是压弯构件
横向弯矩并考虑弯矩增大系数
My =y PL c s =y (Q + Gc )L0
2．立柱强度计算
（10-60）
二、岸边集装箱装卸桥 主要用于码头岸边为船舶装卸集装箱，分为A型和H型 （一）结构特点 金属结构主要由水平伸臂结构和门架结构两部分，水平伸臂结构由前伸 臂和后伸臂两部分组成 ，为减轻臂架自重及降低码头前方的轮压使用牵引式 小车，伸臂结构做成桁架式和箱形或板梁式。A型门架刚性比较好，但门架的 净空高度低，自重较大。确定门架结构的高度尺寸时，要考虑到装卸桥能在 最高潮位时为空船装载 （二）设计计算 门架的轨距按倾覆稳定性和装卸工艺要求而定，一般为10.5m 和16m。门 架结构可分解成平面的框架结构和桁构结构进行近似计算。空间门架的精确 计算可采用有限单元法。
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1 引言近年来，国内在门座起重机设计和制造上，已有很大的提高。
但在现代的港口中，还有很多服役达十多年的门座式起重机仍承担着港口繁重的吊装业务。
在门座式起重机进行生产作业的过程中，由于许许多多无法避免的因素使起重机出现各种破坏及故障，以至降低或失去其预定的功能。
由于起重机体积大、造价高，不可能一发生故障就即时更换，因此很多起重机普遍存在严重裂纹但仍服役生产第一线，给安全生产带来了极大隐患，甚至造成严重的以至灾难性的事故，致使生产过程不能正常运行而造成巨大的经济损失。
“门座起重机风险评估”的研究已成为是国内许多检验机构正在努力探讨的一个研究课题，而找出主要部件的受力最危险点和应力集中区则是这项课题研究的重要基础。
2 门座起重机的结构模型简化由于门座起重机结构复杂，对门座起重机金属结构进行建模分析时不可能将所有因素都考虑进去，因此必须对其金属结构进行合理有效的简化，建立一个既能方便分析计算，又尽可能的与实际使用工况相符的有限元模型。
基于对门座起重机结构的认识，本文主要对港口门座起重机进行了如下的假设和简化：（1）门座起重机模型是参照图纸尺寸建立的，为方便建模计算，其中一些加强筋，肋板等细部结构，在不影响分析结果的可靠性的前提下做适当的简化。
（2）鉴于门座起重机结构复杂，在建立臂架模型分析时对电机、钢丝绳、铰轴等结构做适当的简化处理。
（3）臂架上的梯子结构，均匀分布于臂架整体结构，对分析影响不大，在建模分析时不予考虑，最后采用密度补偿法来考虑其自重对臂架结构的影响。
（4）建模分析时，只考虑门座起重机结构的自重及起吊重量，不考虑风载、地震载荷等附加载荷的影响。
3 门座起重机结构参数本文以某单位一台45t-60m港口门座起重机为研究对象，对其进行有限元建模、有限元模门座起重机结构与力学分析Analysns of structure and mechanics of prortale crane张 健（福建省特种设备检验研究院莆田分院 福建莆田 351100）摘要：如何准确高效的对门座起重机金属结构进行受力分析，进而判断疲劳裂纹等危险隐患的存在，正成为检验检测领域当前迫切需要解决的问题之一。
本文以一台门座起重机的主要受力部件受力分析为例，分析计算了臂架结构、筒体和底座行走机构这三个主要受力部件在各种极限工况下最危险状况，为有限元分析计算及“门座起重机风险评估”的研究奠定了基础。
关键词：门座起重机，模型简化，危险工况，力学分析中国分类号：TS213.44 臂架系统载荷确定臂架系统主要有两种工作状态：起升工况和变幅工况。
起升工况是臂架的幅角不改变，整个臂架约束情况不变，起升机构运转，收缩钢丝绳，重物竖直上升。
匀速起升过程考虑其基本载荷主要有起重载荷和臂架自重载荷，其表1 门座起重机的主要技术参数技术参数specificon起重量Cpacity 45t 35t 30t工作幅度Radius(m)25-60m25-65m 25-70m 起升高度Height轨面以上Above rail 70m 轨面以下Below rail 15m主起升Main hoist1~10m/min,20m/min110km 变幅Luffing 1.5~20m/min 132km 旋转Slewing 0.3m/min 22km×10行走Gantry3~30/11km×10轨距×基距Rail gauge Wheel Distance 12m×13m 行走轮数×最大轮压Wheel pressure10×4 32t 轨道型号Rail type QU80使用电源Power 380V/50Hz 装机容量Total power 433KW 整机重量Crant weight650t中当加速起升工况、下降制动工况对臂架产生附加动载荷，在施加载荷时必须乘以相应的动载系数（详见第四章）。
变幅过程中，重物高度不变，臂架幅角不断改变，变幅支座及起升支座处的受力也随之发生改变。
对臂架进行简化，整个变幅工况示意图1如下所示。
对臂架进行简化并受力分析如图2所示：图中A位置为臂架支座位置；B位置为人字架顶部滑轮位置；C为变幅支座铰轴位置；D起升支座铰轴位置；为臂架的幅角（16°~ 111°）。
经过分析我们知道，臂架受力主要有几种情况：一是当幅角大于90°时，即C、D的高度位置在A之下时，其受力分析如上图2所示；二是当幅角变小至C、D的高度位置介于A、B高度之间，此时C、D位置受力分析方向和图2中方图1 臂架变幅示意图图2 臂架受力分析图态分析和参数化建模，该门座起重机主要技术参数如下表 1 所示：向不变；四是，当幅角变小至C、D的高度位置均在B高度之上，此时C、D位置的F1y、F2y方向都变为竖直向下。
综合以上四种情况结合受力分析得到如下关系式：向相同，只是对A点的力矩方向发生了改变；三是，当幅角变小至C的高度位置介于A、B高度之间，D的高度位置处于B高度之上，此时D处位置的受力分析F2y的方向变为向下，其他受力方（式1）对臂架受力分析列出平衡方程得：将（1）式中关系代人到（2）中解得：根据上式（2），可以计算出臂架任一幅角位置的受力情况，以及臂架支座的受力情况，从而为后续的计算分析奠定基础。
5 筒体载荷确定筒体上端承受整个转台总成，臂架系统，（式2）人字架系统，配重系统的载荷，分析并简化，其中配重质量为160吨，转台及人字架总质量为236.4吨，臂架系统质量为42.4吨，为起重重量，将各个载荷简化作用于质心位置，得筒体的受力分析如下图 3所示，：图3 筒体受力分析简图根据表 1 中该起重机的技术参数，可知起重机有三个载荷及变幅工况如下：1）臂架起吊重量为45吨，变幅范围为25 ~ 60；2）臂架起吊重量为35吨，变幅范围为25 ~ 65；3）臂架起吊重量为30吨，变幅范围为25 ~ 70；分析可知，当吊重变幅距离为最远位置时，筒体承受的弯矩载荷最大，故需计算其各个工况下的最大弯矩载荷。
将上述三种工况代人，计算筒体所受的弯矩为：工况一：解得,筒体所受弯矩为： ；工况二：解得,筒体所受弯矩为： ；工况三：解得,筒体所受弯矩为： 。
另外筒体除了受到弯矩外，还受筒体以上所有部件的重量引起的竖直载荷，分析上述三种工况，工况一时筒体承受的竖直载荷最大为：综上，筒体所受最大载荷时为臂架起吊重量为45吨，变幅范围为25 ~ 60时，其所承受的竖直载荷为： ，弯矩为 。
6 行走机构底座载荷的确定该门座起重机门架两端各有一个底座，连接行走机构，一共有四个门座。
起重机转台以上可以绕筒体中心做360°旋转，由5分析可知当臂架起吊重量为45吨，臂架变幅范围为25 ~ 60时，筒体所受载荷最大，同理此时行走机构底座在此工况下承受的载荷也最大。
综合分析起重机的运行工况，底座承受的载荷随着转台以上结构的旋转而发生变化，分析可知各个底座承受载荷的极限工况如下图4所示，图4 底座受力工况示意图针对上述三种工况，对模型进行简化，不考虑外界扰动情况下，起重机整体只受竖直方向外力及自身的自重，因此将起重臂系统简化为一根梁，底座支撑看作是梁下铰支座。
工况（1）时，底座支撑a、b连线及底座支撑c、d连线平行起重臂平面，由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，故底座支撑a、c所受载荷相同，b、d所受载荷相同，得该结构的受力分析如图5所示：根据静力学平衡原理列出平衡方程如下：对a点求力矩平衡得：代入相应参数得：解得： ；对系统求力平衡得：代入参数得：解得： 。
由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，所以此工况下底座a、c所受载荷为： ，底座b、d所受载荷为： 。
工况（2）时，底座支撑a、c连线及底座支撑b、d连线平行起重臂平面，由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，故底座支撑a、c所受载荷相同，b、d所受载荷相同，得该结构的受力图5 工况1 底座结构受力分析图分析如图6所示：图6 工况2 底座结构受力分析图根据静力学平衡原理列出平衡方程如下：对a点求力矩平衡得：代入相应参数得：解得： ；对系统求力平衡得：代入参数得：解得： 。
由于此时臂架两侧底座支撑是对称的，所以此工况下底座a、b所受载荷为： ，底座c、d所受载荷为： 。
工况（3）时，底座支撑b、c连线与起重臂所在直线重合，此时臂架两侧底座支撑a、d是对称的，故底座支撑a、d所受载荷相同，得该结构的受力分析如图7所示：图7 工况3 底座结构受力分析图此时，结构为超静定结构，无法直接由静力学平衡原理求解，只能由变形协调条件增加方程求解。
具体为释放图a(d)处的约束，代替以力，满足在a(d)约束处的绕度为零，a(d)约束处的绕度由三个外伸梁模型集中载荷产生绕度加一个简支梁模型集中载荷产生的绕度之和。
根据材料力学知识，对各集中力在该处的绕度进行叠加，绕度以向上为正得如下方程：解得：对c点求力矩平衡得：代入相应参数得：解得： ；对系统求力平衡得：代入参数得：解得： 。
由于此时臂架两侧底座支撑a、d是对称的，故底座支撑a、d所受载荷相同为： ，底座支撑b所受载荷为： ，底座支撑a所受的载荷为： 。
综上计算可知，底座承受最大载荷工况为工况3时，此时靠近臂架起吊重量一侧底座承受载荷最大，为： ，方向竖直向下。
5 结论本文通过通过结构模型简化，分析并计算出臂架结构、筒体和底座行走机构这三个主要受力部件在各种极限工况下的最危险状况，为有限元分析计算、参数化建模及“门座起重机风险评估”的研究奠定了基础。
参考文献：[1]陈玮璋,顾迪民.起重机械金属结构.北京:人民交通出版社,1985:110-113[2]桂寿平,黄培彦，何秋.港口起重机疲劳破坏成因与修复措施探讨.华南理工大学学报(自然科学版),2001(2)[3]国家建委建筑机械研究所.上海市建筑施工技术研究所,国外起重机设计规范选编,1979[4]潘钟林(译).欧洲起重机机械设计规范.上海振华港口机械公司译丛,1998[5]张质文,刘全德.起重机运输机械.北京:中国铁道出版社,1988:134-135[6]吴富民.结构疲劳强度.陕西:西北工业大学出版社,1985:102-110作者简介：张健，福建省特种设备检验研究院莆田分院，工种师（收稿日期：2012.2.10）。