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        軌行式起重機(jī)行走運(yùn)行阻力計(jì)算探討

        2019-04-27 01:40:10路琳邰運(yùn)輝
        科學(xué)與技術(shù) 2019年21期
        關(guān)鍵詞:摩擦阻力

        路琳 邰運(yùn)輝

        摘要:關(guān)于探討起重機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的行走阻力,進(jìn)行分析,對計(jì)算公式進(jìn)行注解,從而為解決際工程中計(jì)算行走功率遇到的相關(guān)問題提供了理論計(jì)算依據(jù)和基礎(chǔ)。

        關(guān)鍵詞:穩(wěn)態(tài)運(yùn)行;軌行式起重機(jī);摩擦阻力;計(jì)算分析

        一、引言

        起重機(jī)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機(jī)械,其工作特點(diǎn)有動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性等。

        起重機(jī)可按構(gòu)造特征、行動形式和主要用途進(jìn)行分類:

        按構(gòu)造特征可分為:橋架型起重機(jī)、纜索型起重機(jī)和臂架型起重機(jī)。

        按運(yùn)動形式可分為:旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)和非旋轉(zhuǎn)式起重機(jī);固定式起重機(jī)和運(yùn)行式起重機(jī)。運(yùn)行式起重機(jī)又分為軌行式起重機(jī)(在固定軌道上運(yùn)行),和無軌式起重機(jī)(無固定軌道,由輪胎或履帶等支承運(yùn)行)。

        按主要用途可分為:通用起重機(jī)、建筑起重機(jī)、冶金起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、港口起重機(jī)、造船起重機(jī)、甲板起重機(jī)等。

        本文分析探討的起重機(jī)種類就是按運(yùn)動形式分類的軌行式起重機(jī),該類型起重機(jī)常見的有通用門式起重機(jī)、集裝箱門式起重機(jī)、造船門式起重機(jī)、電站門式起重機(jī)、抓斗裝卸橋、岸邊集裝箱起重機(jī)、集裝箱裝卸橋等等。

        起重機(jī)在移動運(yùn)行時(shí)就必須要克服自身載荷及起重載荷與軌道之間的摩擦阻力和風(fēng)阻力等。

        二、運(yùn)行阻力的計(jì)算

        起重機(jī)在直線軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的靜阻力Fj和主要由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp、和風(fēng)阻力Ff三部分組成。

        Fj=Fm+Fp+Ff(單位:N)

        (一)摩擦阻力Fm

        起重機(jī)在直線軌道上滿載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力Fm主要包括車輪踏面的滾動摩擦阻力、車輪軸承的摩擦阻力以及附加摩擦阻力三部分:

        Fm=(Q+G)·(2f+μd)/D·β=(Q+G)·ω(單位:N)

        式中Q為起升載荷(N);

        G為起重機(jī)自裁載荷(N);

        f為車輪沿軌道的滾動摩擦力臂(mm),由附表查??;

        μ為車輪軸承的摩擦阻力系數(shù),由附表查取;

        d為與軸承相配合處車輪軸的直徑(mm);

        D為車輪踏面直徑(mm);

        β考慮車輪輪緣與軌頂側(cè)面摩擦或牽引供電電纜及集電器摩擦等的附加摩擦阻力系數(shù),見附表;

        (二)坡道阻力Fp

        Fp=(Q+G)·tanα(單位:N)

        式中α為坡度角(°),當(dāng)坡度很小時(shí),在計(jì)算中可用軌道坡度i(具體值可查閱相關(guān)技術(shù)規(guī)范或由經(jīng)驗(yàn)值確定)代替tanα,即公式變?yōu)椋?/p>

        Fp=(Q+G)·i(單位:N)

        i值與起重機(jī)類型有關(guān),橋式起重機(jī)為0.001,門式和門座式起重機(jī)為0.003,鐵路起重機(jī)為0.004,建筑塔式起重機(jī)為0.005,橋架上的小車為0.002。

        (三)風(fēng)阻力Ff

        在露天工作的起重機(jī)要考慮起重機(jī)和起吊物品所受的風(fēng)阻力,工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指起重機(jī)在工作時(shí)應(yīng)能承受的最大風(fēng)力。

        作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)風(fēng)載荷有兩種情況:

        a.當(dāng)風(fēng)向與構(gòu)件的縱軸線或構(gòu)架表面垂直時(shí),沿此風(fēng)向的風(fēng)載荷按下式計(jì)算:

        Ff=C·P·A1(單位:N)

        b. 當(dāng)風(fēng)向與構(gòu)件的縱軸線或構(gòu)架表面呈某一角度時(shí),沿此風(fēng)向的風(fēng)載荷按下式計(jì)算:

        Ff=C·P·A2·sin? θ(單位:N)

        式中Ff為作用在起重機(jī)上的工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷(N);

        C為風(fēng)力系數(shù)(由于其受機(jī)型、結(jié)構(gòu)形狀等影響,其計(jì)算較為繁瑣復(fù)雜,難以簡要形容并計(jì)算,可查閱相關(guān)設(shè)計(jì)手冊進(jìn)行計(jì)算)

        P為工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓,(根據(jù)風(fēng)壓計(jì)算公式可得);

        A1為起重機(jī)構(gòu)件垂直于風(fēng)向的實(shí)體迎風(fēng)面積(㎡);

        A2為起重機(jī)構(gòu)平行于構(gòu)件縱軸線的正面迎風(fēng)面積(㎡);

        (四)特殊運(yùn)行阻力Ft

        除以上三項(xiàng)基本運(yùn)行阻力外,有時(shí)還需考慮特殊運(yùn)行阻力,如在曲線軌道上運(yùn)行的起重機(jī),還要考慮曲線運(yùn)行附加的特殊運(yùn)行阻力Ft:

        Ft=k·(Q+G)(單位:N)

        式中k為曲線運(yùn)行附加阻力系數(shù),一般需由試驗(yàn)測定。對于塔式起重機(jī),可取k=0.005。

        三、結(jié)論

        綜上分析,我們可以得出軌行式起重機(jī)行走穩(wěn)定運(yùn)行的靜阻力Fj阻力主要由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp、和風(fēng)阻力Ff三部分組成,如有曲線運(yùn)行情況還要考慮其附加的特殊阻力,其靜阻力的準(zhǔn)確計(jì)算為我們實(shí)際工程中的行走電機(jī)功率的計(jì)算提供了相應(yīng)的依據(jù),為電機(jī)的選型優(yōu)化等提供了理論支撐。

        起重機(jī)是力與美的象征,本文只是站在前人的肩膀上對美景的一次眺望,只是對前人成果的一次分析探討,如有不妥不當(dāng)之處,敬請指正。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB/T3811-2008)

        [2] 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊

        [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊

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