门式起重机结构

门式起重机的结构探析
门式起重机广泛用于各种工矿企业、交通运输及建筑施工等部门的露天仓库、货场、车站、码头、建筑工地等露天场所，作为装卸与搬运货物、设备以及建筑构件安装等用。

门机是减轻笨重体力劳动，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备，可以在一定范围内垂直起升和水平移动物品．具有动作间歇性和作业循环性的特点，根据门式起重机的不同用选分为通用门式起重机、造船门式起重机和集装箱门式起重机等。

门式起重机主要由门架、小车、大车运行机构、操纵室、电气设各和央轨器等部分组成。

门式起重机的门架由主粱、左右支腿以及横粱构成。

与桥式起重机相比，门式起重机的主要特征是在桥架的一端或两端设有支腿，可直接支承在地基上或沿铺设在地面上的轨道运行，故称其为带腿的桥式起重机。

由于门式起重机可带悬臂，货物吊运和换装方便，不需要占地多、造价高的桥墩，场地面积能充分利用，因此在货场(铁路、码头)的货物装卸中，门式起重机比桥式起重机具有更多的优点。

1 门架的结构型式
门式起重机的门架常采用板粱结构和桁架结构。

由于板梁结构制造方便．目前采用这种型式的门式起重机占多数，桁架结构多用于装卸桥。

门式起重机按门架的结构特点来分，有全门式、半门式、单悬臂门式、双悬臂门式等；按其主梁截面型式，可分为箱形单梁、箱形双梁、桁架双梁，万型截面桁架结构以及三角形桁架结构梁等；
按主粱与支腿的连接方式，门架可分为两刚性支腿门架及一刚性支腿与一柔性支腿门架，柔性支腿与主梁可采用螺栓连接、柱型铰、球型铰连接。

单主梁门架的支腿常制成”l”型或”c”型，其截面型式也为箱形；双梁门架支腿制成”八”字型或”o”型等。

2 门式起重机尺寸参数确定原则
2.1门式起重机的跨度和悬臂长度
门式起重机的跨度是指大车行走轨道中心之间的距离。

跨度应根据使用条件和工艺要求而定，普通门式起重机的跨度取18～35m，此时主梁受温度影响及大车运行偏斜的影响相对小，采用刚性支腿，增大水平刚度有利于大车运行。

图1的l为跨度。

为了在增加作业面积的同时，降低主梁自重，用于装卸作业的门式起重机都将主梁两端外伸一定长度，称为悬臂。

门机悬臂的尺寸也取决于使用要求。

悬臂的合理长度应按在自重和活动载荷分别作用下，使悬臂的最大弯矩和跨中弯矩相等的原则确定。

一般取悬臂长度为l=(0.3～0.4)l，也可以根据实际情况的需要选择不做悬臂，不设马鞍。

2.2 门式起重机的起升高度
门式起重机的起升高度是指吊具升至最高位置时，大车运行轨面至吊具底面的垂直距离，单位m。

起升高度取决于装卸物品的品种和所用的吊具。

图1中的h为起升高度。

例如，对于经常装卸竹木和配置抓斗的门式起重机，起升高度就要求大一些。

目前铁路货场所用的门式起重机的起升高度大约在8～15m范围内。

水电站用门
式起重机的起升高度约为20m左右。

当选择起升高度时，在满足使用条件的况下，起升高度应尽可能降低。

因为起升高度大，则自重增加，同时在水平力作用下会增加载荷的摆动，这对轮压的分布会产生不利影响。

2.3 门式起重机支腿
门式起重机跨度在30m之内时，两侧采用刚性支腿的门架，不考虑轨道的安装误差、起重机的偏斜以及温度变化对门架产生的影响；当门式起重机跨度大于30m时，门架一侧采用柔性支腿，另一侧为刚性支腿，用于补偿温度变形或者起重机偏斜运行的误差。

无论在温度变形还是起重机偏斜运行的情况下，都允许支腿顶部有一定的变形。

箱型双梁门式起重机的刚性支腿，在门架平面内与主梁连接处的尺寸较宽，一般推荐与主梁高度相同；下端宽度与横梁的宽度相同。

在支腿平面内的尺寸，根据受力特点和构造要求，通常上端尺寸大，而下端的尺寸小。

上端尺寸根据支腿与主梁的连接来确定。

支腿高度h取决于起升高度。

2.4 门式起重机主梁截面高度和宽度
主梁截面高度也应根据使用条件和工艺要求而定，门式起重机的主梁高度日和宽度b可按同类型桥式起重机类比确定。

对于箱形结构可取h=(1/15-1/20)l，b=(1/2～1/3)h，采用单箱型主梁时，取b=(2/3～1)h。

当然还要经过强度、刚度验算。

2.5 门式起重机的轴距
考虑起重机沿大车轨道方向稳定性要求，门式起重机的轴距为(1/4～1/6)l0，l0为主梁全长。

图1中的b为轴距。

轴距确定的原则：
(1)门架沿起重机大车运行轨道方向上的稳定性好；
(2)物品外形尺寸能顺利地通过支腿平面刚架；
(3)轴距还和跨度有关，比桥式起重机稍大些。

3 门式起重机的结构验算
根据现行起重机设计规范要求，为保证起重机安全、正常的工作，所有的起重机金属结构均应满足强度、刚度和稳定性的要求，对重级、特重级工作类型的起重机还须进行疲劳强度计算(轻级、中级工作类型的起重机一般可不计算其疲劳强度)。

所以在门式起重机尺寸参数确定以后，就需要对门机在外载荷作用下的各危险截面上的各危险点进行强度、刚度和稳定性计算等的结构验算。

门式起重机的结构验算主要分为主梁验算、支腿验算、下横梁验算等。

例如，在支腿尺寸确定后要对其进行稳定性验算，稳定性验算包括整体稳定性验算和局部稳定性验算。

在结构验算中，强度和稳定性要求是指结构构件在载荷作用下产生的内力不应超过结构构件许用的承载能力(指强度、疲劳强度和稳定性方面的许用承载能力)，刚度要求是指结构在载荷作用下产生的变形量不应超过许用的变形值，以及结构的自振周期不应超过许用的振动周期。

参考文献：
[1]须雷．二十一世纪的起重机．起重运输机械，2006.
[2]黄平明，梅葵花，王蒂．结构设计原理[m]．人民交通出版社，2006．12.
作者简介：陈建武（1979年11月5日）性别：男，职称：助理工程师，籍贯：江苏江阴，民族：汉，学历：本科。