起重机结构分析

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

通用门式起重机

双梁门式起重机

单梁门式起重机

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）

第一节门式起重机的门架结构

（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。

（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。

（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

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

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：

12N

B M B A F =++

单梁式及双梁式门式起重机支腿平面结构的受力分析：根据支腿和下横梁在连接处的刚度比值等因素而定。<=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

（10—13）

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：

1

20

10

P i i

i

i

N

N l A F l N l A A =

+∑

∑

（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

（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

1

µ

11[]2e H H e i e

k f f m m π

δ=

=≥门式起重机门架的静态刚性

门式起重机门架的动态刚性

门架平面外的水平位移门架平面内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

跨中

见式（10-15）悬臂端

见式（10-16）

门架平面内的垂直位移表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

（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

（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

11(~)812

h S ≥

（二）支腿结构造船门式起重机跨度较大设计成一刚一柔性支腿

（三）造船门式起重机受载情况及支承反力

水电站坝顶门式起重机（启闭机）主要起吊闸门，起重量450~500t，跨度为7~16m，高度在20m左右，做成箱形结构

第二节

装卸桥的门架结构

一、装卸桥

（一）结构特点跨度较大（S≥40m）一刚—柔支腿，为减轻桥架自重，常做成桁架结构。悬臂长度可取为=（0.25~0.35）S，高度

h=(1/8~1/14)S,通常取桁架斜杆的倾角为=40~50°

（二）设计计算结构的受载情况及计算原则与门式起重机结构类似