張國福　劉永勝　沈健

摘要：搖臂式懸掛起重機的懸臂可以旋轉(zhuǎn)并且可以在軌道上沿直線移動，因此懸臂旋轉(zhuǎn)到不同的角度和大車行走到不同的位置時，大車上四個角點的行走輪對工字鋼軌道所產(chǎn)生的壓力情況是不相同的。本文通過選取3個典型位置分析計算了在不同工況下工字鋼軌道的受力情況。

關(guān)鍵詞：搖臂式懸掛起重機；工字鋼軌道；搖臂；強度計算

0 引言

在軌道客車墻板焊接生產(chǎn)線上或某些大型企業(yè)設(shè)備安裝過程中，懸掛起重機是經(jīng)常使用的吊裝裝備。懸臂的安全是整個吊裝工程安全的關(guān)鍵，結(jié)合懸臂多采用工字鋼的特點，通過分析懸臂起重機工字鋼懸臂梁典型工位的受力情況，作為對懸臂起重機工字鋼懸梁進行設(shè)計依據(jù)，并有針對性地對特定工位及其附近位置懸臂所受到轉(zhuǎn)矩和應(yīng)力進行加強檢驗和監(jiān)控，必要時在懸臂危險截面及其附近采取加強其強度和剛度等相應(yīng)措施，確保懸臂起重機吊裝安全。本文使用有限元分析軟件Solid Works Simulation對懸臂的3個典型位置進行彎矩與應(yīng)力計算與分析，從而為懸臂起重機的設(shè)計與計算、檢驗等提供依據(jù)，對工程應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。

1 工況分析

1.1 典型工位確定

為了便于分析計算，我們?nèi)?個典型的位置分別進行計算和分析，以便找出在哪種情況下，工字鋼軌道所承受的彎曲應(yīng)力最大和工字鋼軌道所承受的局部輪壓最大。那么這種情況就是極限工況。

3個典型位置分別是：搖臂與工字鋼軌道平行；搖臂與工字鋼軌道成90°角；搖臂與工字鋼軌道成45°夾角。

1.2 計算說明

工字鋼所受行走輪的支反力由Solid works Simulation軟件的結(jié)果工具中反作用力功能選項進行快速求解。本文直接引用計算結(jié)果。軌道選用工字鋼125a，材料Q235A，截面面積S=48.541cm²，慣性矩I_x=5020cm⁴，彎曲截面模量W_x=402cm³。E點施加5000N的載荷。為了簡化計算，本文未考慮工字鋼軌道自重。將軌道視為簡支梁，長度L為6m。軌道間距為1.5m，沿軌道方向上的行走輪間距W為1.8m。

2 受力分析與計算過程

第一種情況（搖臂與工字鋼軌道平行），如圖1所示。

由Solidworks Simulation的分析結(jié)果可以看出橫梁1和橫梁2的受力情況相同，下面對橫梁2的最大彎矩值和最大應(yīng)力值進行求解。彎矩圖如圖2第一種情況彎矩圖所示。

由Solidworks Simulation的分析結(jié)果可以看出橫梁2的受力最大，下面對橫梁2的最大彎矩值和最大應(yīng)力值進行求解。彎矩圖如圖4第二種情況彎矩圖所示。

由Solidworks Simulation的分析結(jié)果可以看出橫梁2的受力最大，下面對橫梁2的最大彎矩值和最大應(yīng)力值進行求解。彎矩圖如圖6第三種情況彎矩圖所示。

4 結(jié)論

通過以上分析可知：在第二種情況下即懸臂與工字鋼軌道成90°夾角時，工字鋼軌道整體承受最大彎矩和應(yīng)力；在第三種情況下即懸臂與工字鋼軌道成45°夾角時，工字鋼軌道的下翼緣承受最大的局部輪壓，產(chǎn)生最大的局部應(yīng)力。在設(shè)計和計算中，會將第二種情況作為設(shè)計和計算簡支直線軌道整體力學(xué)分析的出發(fā)點和依據(jù)，會將第三種情況作為局部力學(xué)分析的出發(fā)點和依據(jù)，只有在整體和局部的分析結(jié)果都小于工字鋼材料許用應(yīng)力的情況下該工字鋼軌道才能滿足設(shè)計要求。