电动单梁起重机不同结构形式主梁性能研究与分析

电动单梁起重机不同结构形式主梁性能研究与分析
孙序
【摘要】文章通过分析电动单梁起重机的几种不同主梁的截面类型来对电动单梁起重机进行研究,并将不同的起重机结构进行详细对比,从而了解不同结构的电动单梁起重机的优缺点.如箱形梁的特点是:其截面特性和承压性要比箱形工字的电动单梁起重机更优,其整体的构造,制作时所需要的工艺和流程也比箱形工字梁更为简便.不仅节约了制作的材料,而且机器的组装简单、使用起来也更加便利.截面为箱型的电动单梁起重机可以直接检测出待测主梁的向上拱起的度数,在生产中被更加广泛地使用.
【期刊名称】《江苏科技信息》
【年(卷),期】2017(000)007
【总页数】2页(P53-54)
【关键词】电动单梁起重机;截面结构;焊接;静强度
【作者】孙序
【作者单位】江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院,江苏无锡214000【正文语种】中文
电动单梁起重机的结构轻巧，使用起来也非常便利，价格较为低廉，具有极高的性价比，因此受到了各行各业的喜爱，并在各个施工单位被广泛地应用。

数据统计显示，在中国目前使用的起重机械中，有70%的重机械都是电动单梁起重机。

这就说明了电动单梁起重机已经成为施工过程中不可缺少的设备之一。

欧美等发达国家
所制造的电动单梁起重机，不仅结构非常轻巧，安全性能可以保证，制作精细，品质非常高，有很多值得国内学习和借鉴的地方。

因此分析和研究国内外不同的电动单梁起重机的结构是非常有必要的。

目前，我国许多施工部门主要使用的还是LD型电动单梁起重机，这种起重机的主梁都是箱形工字梁。

箱型工字梁是将钢板与工字钢组合起来，形成的一种主梁，电动葫芦所遵循的路线为工字钢下翼缘板，图1所呈现的就是箱型工字梁的截面。

而西方国家使用的电动单梁起重器的主梁多为箱形截面的主梁，其主梁是由腹板和封闭在一起的上下盖板组成的。

图2所示的就是箱形梁的截面。

箱形截面的实体
板梁结构可以使主梁水平方向的刚度有所提升，但是必须和AS型的葫芦一起配合使用，而AS型的葫芦造价较高。

AS型葫芦的路线为箱形梁下翼缘板。

如果再改
进我国的电动单梁起重机的性能，学习箱形梁结构的优点，也不用照搬海外的技术，而是加宽CD型葫芦的轨距，这样就可以降低制作成本。

图1为箱形工字梁电动
单梁起重机的主梁截面示意图，图2为箱形电动单梁起重机主梁的截图示意。

3.1 结构特点和性能优势
对于重量为5吨，跨度为11.5 m的电动单梁起重机而言，垂直方向的极惯性矩
Iz1＜Iz2，而图2水平方向惯性矩Iy则比图1明显增加，水平方向的刚度增加。

因此，图2截面的主梁可以承受更大的弯曲应力和更快的大车运行速度，在效率
和使用的耐久性上都比截面为箱型工字型的主梁更好。

3.2 加工工艺
在重量和跨度都不大时，箱形工字梁是由钢板冷压制成的，形成一个反U形梁的
特殊结构，但是因为压模长度的局限性，U形梁不够长，使得整个主梁需要经过多次纵向拼接焊缝才能制作完成，当重量和跨度较大时，箱形工字梁是由上盖板和直腹板焊接制作而成的，再通过2块斜腹板和工字钢焊接在一起，这就需要6道主
焊缝才能制作完成，不足的是，斜腹板一定要配备有弯形的设备，斜腹板长度也具
有局限性，主梁纵向拼接导致焊缝条数太多。

而箱形截面的实体板梁结构由上下盖板与腹板焊接而成，只需要4道主焊缝就可以完成制作，制作工艺简单，而且不
需要用到工字钢型材，整个主梁不需要太多的纵向拼接焊缝，而且焊接以后的变形很小，生产速度要高于箱型梁，生产成本也要更低。

综上所述，在加工工艺方面箱形工字梁比箱形主梁的制作工序要简单很多，并且如果能够解决葫芦轨距太小的问题，增加水平方向上的刚度，则能大大增强箱型工字梁的性能，并能减少制造所需的工时，减少需要使用的材料数目，工艺更加简单，成本更低。

箱形工字截面的主梁在加工工艺方面比箱形截面的主梁更加优越，以目前的生产技术水平来看，4条主焊缝比6条焊缝所需要的制作时间少了一半左右。

3.3 截面特性分析
箱形梁的下翼缘截面比箱形工字梁的工字钢下翼缘截面更加靠近整个截面的水平轴，这样就会导致箱形梁对截面的抗弯模量的增加量较低，因此，截面竖直方向的最大正应力和静刚度的下挠值就会比箱形工字梁要小。

因此，截面的竖直抵抗弯曲的能力更强，主梁垂直方向的强度和刚度也相应地升高。

箱型工字梁一共需要6条主
焊缝，而箱形梁的截面只需要4条主焊缝，翼缘焊缝剪应力的计算公式为
γ=QSX/2Ixhf≤［γh］，翼缘焊缝容易受到弯曲正应力、局部压应力的作用，所
以箱形截面所受到的应力就要比箱形工字型要小很多。

并且不会在主梁的腹板上方集中。

而箱形梁的剪应力要比箱型工字梁的剪应力值大。

这是因为箱形梁腹板的焊缝比箱形工字梁下翼板焊缝更靠近形心轴。

箱形工字截面的主梁的斜腹板与工字钢处的焊缝在工字钢腰上，也就是十字头焊缝，这就导致在测算疲劳强度时，需要考虑应焊缝较多而导致的应力集中的问题。

工字钢的腰厚比较薄，斜腹板与腰板同时在两侧焊接，容易使晶粒变得粗大等情况，结构的疲劳性能较低。

在计算主梁截面翼缘板的局部稳定性时，箱型工字梁在斜腹板处的宽度比箱形梁的梁宽要小，图1在斜腹板处的宽度比图2的梁宽要小根据梁的局部稳定性计算公式计算。

局部稳定性计算公式：δE=12（1-μ2）b
其中δ为板的厚度，b为板的宽度，可知箱形工字梁的斜腹板处的稳定性要大于
箱形梁对应部位的局部稳定性。

经过对两种不同结构的电动单梁起重机的分析可以得知，箱形截面的主梁其结构特性和受力性能要比箱形工字梁好，而且制造起来更加简便，生产的成本也比箱形工字梁低，在桥架组装和检测维修工程中使用起来也都非常简单方便。

然而我国市场上流通的电动单梁起重机却多是1977年生产的箱形工字结构的电动单梁起重机。

不仅造价高、性能较差，使用起来也更加复杂，而且安全性能也得不到足够的保障。

为了促进行业的发展，应该吸取西方国家所使用的箱形梁结构的优点，并不断改进自身的技术水平，提高我国电动单梁起重机的质量。

【相关文献】
［1］陈登云，孙伟明.新结构电动单梁起重机的设计［J］.起重运输机械，2000（4）：19-22. ［2］全国起重机标准化技术委员会.起重机设计规范：GB/T 3811—2008［S］.北京：中国标准出版社，2008.
［3］王金诺.起重运输机械金属结构［M］.北京：中国铁道出版社，1982.。