门式起重机

门式起重机跨度大于30m时，一 刚一柔支腿结构 。 柔性支腿是一平 面结构，在门架平面内不能承受任何 水平力，仅承受垂直载荷，而在支腿 平面内可以承受水平载荷。刚性支腿 为一空间结构，除能在支腿平面内承 受载荷外，还能在门架平面内承受垂 直和水平载荷。
1．在门架平面内支腿的受力分析 ①双侧刚性支腿门架,按起重机静止不动的一次超静定刚架结构 进行内力计算 ②一刚一柔性支腿的门架，无论主梁或支腿，按静定刚架结构 进行内力计算
跨中 见式（10-15 ）
悬臂端 见式（10-16 ）
表10-7中相 关公式计算
取满载小车位于 门架跨中或悬臂 极限位置，按第 四章方法及时公 式（4-81）计算
1
f H = 2
ke = me
1 [ f H]
i me
（10—17）
二、造船用门式起重机的门架 造船门式起重机的门架结构是由主梁、刚性支腿和柔性支腿三大部 分组成。多采用箱形结构制造，但柔性支腿也常做成圆管结构
（三）作用在门架上的风载荷 作用在臂架上、上部回转结构和 门架上的风力。
三、门架上的载荷 通常门架结构是按工作状态下的最大载荷进行结构强度计算： 组合A 门架停止不动，在最大幅度处由地面起升额定载荷 组合B 门架停止不动，在产生最大不平衡力矩幅度处悬吊着额定起 升载荷，回转和变幅机构紧急制动，工作状态下的最大风力。 设计门架时，还应考虑到起重机在安装和检修时的情况
fd
=
n 2
=
1
2
k [ fd ]
m0
（10－57）
4．结构整体稳定性计算
N+
Mx
+
My
≤[ ]
A (1 N N Ex )Wx (1 N N Ey )W y
（10－75）
四、双立柱巷道堆垛机结构计算
结构特点是，外形如“门”框形式，由两根立柱和上、下横梁组成 一个长方形框架。所占用空间位置大，结构复杂，一般用于较大型的立 体仓库。其计算过程与单立柱巷道堆垛机结构计算相似。
1．载荷计算 自重载荷、起升载荷 、垂直惯性力 、水平惯性力
2．受力分析 双柱门架在运行起动、停止和加减速时产生惯性 力，使机架在YOZ平面发生挠曲，整个机架成为振动体，立柱端的振动较 大。在XOZ平面，立柱由于货叉作业时的弯矩作用而发生弯曲。下面定性 分析在YOZ平面和XOZ平面内，双立柱堆垛机门架分别受水平惯性力和货 叉提取物品的载荷作用而产生的弯曲变形。
（六）门架结构的刚性计算 一般门式起重机，应验算门架主梁跨中和悬臂端的静挠度，对有安 装作业等特殊要求，计算起重机的自振频率
门式起重机门 架的静态刚性
门式起重机门 架的动态刚性
门架平面内的垂直位移 门架平面内的水平位移 门架平面外的水平位移 支腿刚架平面内的刚性
门式起重机的垂直动态刚性 门式起重机的水平动态刚性
第一节 门式起重机的门架结构
门式起重机用途广泛,根据其不同用途及结构特点分为通用门式起 重机、造船门式起重机、集装箱门式起重机和装卸桥等。
一、通用门式起重机的门架
（一）结构型式
通用门式起重机的起重量为5~100t，跨度小于30m，双刚性支腿结构型 式；跨度大于30m时，采用一刚一柔支腿结构形式。
通用 门式
（一）主梁结构 分单梁结构和双梁结构 主梁的高度由静、动刚性条件来确定 单梁式主梁宽度b与安装外形尺寸、梁的水平刚性以及小车的稳定性 等有关，一般取。双梁式主梁的宽度b较小与水平刚性及梁的整体稳定性 有关。
大型造船门式起重机的跨度大且主梁截面尺寸很大且钢板很薄，板 的局部稳定性计算尤为重要
( ~ 1)h1
四、交叉门架结构的计算
起重臂垂直于轨道 起重臂平行于轨道
（一）计算假定 （二）作用载荷 （三）内力分析
刚架平面内的内力分析 刚架平面外的内力分析 门架顶部圆环的内力计算 交叉门架的刚性验算
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
小于许用值，即 f ≤ [ ]f 。
f = f 0 + f1 + f 2
(2）动态刚性计算
堆垛机立柱的动态刚性可采用自振频率加以表征，要求该频率不低 于许用值，即 f d ≥ [ f d ] 。堆垛机金属结构为弹性构件，各部分质 量将产生惯性力的作用，先简化为多质量振动系统。再利用等效质量原 理再转化为立柱下端固定的单自由度系统
三、单立柱巷道堆垛机结构计算
多数立体仓库采用的是单立柱结构的巷道 堆垛机，如左图所示
介绍堆垛机结构的强度、刚性和稳定性分 析当载荷处于最高位置时，立柱的受力状况最 为不利 如下图所示
1.载荷计算
（1）总体载荷内力分析
1）载货台滚轮轮压 2）总提升力 3）立柱顶部作用力
（2）立柱沿巷道纵向平面（即YOZ平面）的 受力分析
（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 PcLs = y (Q + Gc )L0
2．立柱强度计算
（10-60）
N+
Mx
+
My
≤[ ] （10-63）
1）YOZ平面内计算简图 当载货台满载位于最高位置，以最大行走 加（减）速度起（制）动时，立柱受力处于最 不利状态。如左图所示
2）弯矩增大系数 立柱属于压弯构件 ，轴向压缩力始终平行 于Z轴，并在顶端作用有弯矩，通过推理表明弯 矩与挠度的增大系数相同。
1
1
x=
(1
=
) 1
N N Ex （10－57）
5．结构刚性计算 要求堆垛机在作业时平稳可靠，停位准确，一般货叉与托盘孔的对 位偏差不应大于10mm。立柱的动、静态刚性是影响堆垛机停位精度和工 作平稳性的决定因素，刚性计算便成为堆垛机设计计算的重要环节之一
（1）静刚性计算 立柱的静刚性是以满载载货台位于立柱最高位置时，用立柱顶端在 巷道纵向的水平静位移来表征。不考虑行走的水平惯性力。设计位移应
度比值等因素而定。<=0.6或>=0.6~1
具体见表10-3 支腿平面内刚架内力计算公式
双梁式门式起重机带马鞍的实体式箱形支腿结构与桁架式支腿结构 的计算简图如下，用力法求解多余未知力的基本结构。
多余未知力的计算公式为：
F=
N1 N Pli
Ai
l0 + A0
N 12l i Ai
（10—14）
注意： ①变截面支腿的惯性矩换算成等效等截面支腿的折算惯性矩才能进行 内力分析 ②对于正应力和剪应力都比较大的截面，应验算其折算应力 ③刚性支腿作为双向偏心压杆进行稳定性验算（参阅第六章），应该 考虑支腿端部实际的约束影响 ④支腿与主梁（横梁）刚性连接构成空间刚架，计算支腿整体稳定性 时必须考虑主梁（横梁）对支腿端部的约束影响 ⑤根据刚架支腿的不同屈曲形式，可导出支腿端部的转角方程，进而 求得支腿的稳定方程及腿端约束的计算长度系数 值。按表10-4、表10-5 及表10-6 选取
（四）主梁结构的设计计算 1．主梁结构的主要几何尺寸 主要是确定桁架式主梁结构或偏轨箱形主
梁结构的高度h和宽度b 2．主梁结构的强度计算 垂直平面内（即门架平面）起重机运行时静定支承的刚架水平平面内 静
定的外伸简支梁主梁内力确定后，可进行截面选择和验算，危险截面依结构而 异
（五）支腿结构的设计计算 两侧刚性支腿的门架 ，当起重 机不动时考虑支腿受到支承横推力的 作用 ；对轨道的安装误差和起重机 的偏斜相当敏感 ，门架的跨度限制 在30m以内
起重 机
ห้องสมุดไป่ตู้
单梁门式起重机 双梁门式起重机
葫芦单梁门式起重机 小车式单梁门式起重机
（二）主要尺寸参数选择的原则 1．门式起重机的跨度和悬臂长度 2．门式起重机的起升高度 3．门式起重机的基距（轴距）
（三）计算载荷及载荷组合 1．载荷计算作用在门式起重机上的载荷有金属结构的自重载荷、 移动载荷（包括小车自身重力及起升载荷）、大车运行制动惯性力、 小车运行制动惯性力、碰撞载荷以及风载荷。 2．载荷组合 根据使用情况和工作条件：原则结构可能产生的最 大内力。通常按表3-25载荷组合A和组合B进行计算，参见第三章。
第二节 装卸桥的门架结构
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。
（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
第四节 自动化立体仓库巷道 堆垛机的门架结构
2．在支腿平面内的受力分析 L型和C型单主梁门式起重机的支 腿平面结构可按静定结构进行计算， 其计算简图和受力情况，如图所示。
确定支腿在横梁上的安装位置的原则 是使大车轮压相等，即按下式计算：
B
M
B1 = + A +
2
FN
（10—13）
单梁式及双梁式门式起重机支腿平面结构