主梁結(jié)構(gòu)形式對起重機金屬結(jié)構(gòu)機械性能影響的研究

沈健，趙勇，馬吉

（1.紹興市特種設(shè)備檢測院；2.紹興市特種設(shè)備智能檢測與評價重點實驗室，浙江 紹興 312071）

1 概述

目前國內(nèi)起重機械主梁的結(jié)構(gòu)形式主要有箱型梁和U型工字梁兩種，U型工字梁由上蓋板、兩塊直腹板、兩塊斜腹板與工字鋼焊接而成，主梁焊縫較多，共有6道主焊縫。而箱形梁由上下蓋板與兩塊腹板焊接而成，只有4道主焊縫，并且下料簡便，不用工字鋼型材，箱形梁蓋板、腹板不壓型，焊接后波浪變形較小。可見箱型梁比U型工字梁在生產(chǎn)工藝方面更具有優(yōu)越性，能減少工時，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

本文選取了通用圖紙中標(biāo)準跨度的起重機，來比較箱型梁和U型工字梁對起重機金屬結(jié)構(gòu)機械性能影響。

2 5t-16.5m兩種結(jié)構(gòu)的主梁機械性能計算

2.1 U型工字梁主梁結(jié)構(gòu)（圖1）

圖1

（1）幾何特性計算

主梁重量：PG2=2046kg

（2）主梁跨中截面強度

主梁垂直彎曲應(yīng)力

主梁水平彎曲應(yīng)力

吊載與起重小車（包括葫蘆與小車重）慣性力引起的水平彎矩

主梁自重水平慣性力引起水平彎矩

合成彎矩MH=MH1+MH2=2.63×106N·cm

水平彎曲應(yīng)力

（3）主梁垂直靜剛度

2.2 箱型主梁結(jié)構(gòu)（圖2）

圖2

（1）幾何特性計算

主梁重量：PG2=2442kg

（2）主梁跨中截面強度

主梁垂直彎曲應(yīng)力

主梁水平彎曲應(yīng)力

吊載與起重小車（包括葫蘆與小車重）慣性力引起的水平彎矩

主梁自重水平慣性力引起水平彎矩

合成彎矩MH=MH1+MH2=2.71×106N·cm

水平彎曲應(yīng)力

（3）主梁垂直靜剛度

3 主梁機械性能對比（表1）

表1

4 結(jié)語

通過兩種不同主梁結(jié)構(gòu)形式對比分析可以得到，在保證垂直靜剛度差不多的情況下，箱型梁的重量比U型工字梁的重量要多20%左右，但是箱型梁的垂直慣性矩和抗彎模數(shù)明顯比U型工字梁要大很多，說明箱型梁的受力特性更好，抵抗彎曲變形的能力更強，穩(wěn)定性也更好，同時從表格中也可以看出箱型梁所受到的垂直和水平彎曲應(yīng)力也要小很多。所以，在一般性場合起重機主梁選型，可以選擇U型工字梁；對于使用頻繁的場合，主梁結(jié)構(gòu)形式可以選擇截面特性、受力性能和穩(wěn)定性更勝一籌的箱型梁。