桥式起重机动刚度分析.doc

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1、桥式起重机动刚度分析摘要：目前，桥式起重机已经在矿山、冶金、机械等领域得到广泛的应用，料场、仓储、车间等作业都需要桥式起重机的帮助，这是物流系统所必须的载运设备。虽然桥式起重机在我国的应用范围非常广泛，但是我国桥式起重机的设计还是沿用了几十年前苏联的技术，所以从整体表现来看，强度有余，刚度不足。学术上对桥式起重机的静刚度计算有较多的研究，但是对动刚度的研究较少。本文以QK1202（20/5t/22.5m）桥式起重机为例，对桥式起重机的动刚度进行计算。关键词：桥式起重机；静刚度；动刚度；计算静刚度是指载荷作用在主梁跨中时，在垂直平面内引起的最大静挠度，这是产品设计控制最主要的指标。而动刚度就

2、是主梁在载荷作用下的震动周期，要求T≤[T]。目前，国内在桥式起重机动刚度的计算方面，只是作单自由度系统来考虑，很少有人将系统作为二自由度系统来计算分析。而国外的桥式起重机已经多数都实现了系列化和标准化，非常重视动刚度分析。从发展趋势方面来看，无论在质量认证，还是劳动局检测方面，动刚度都是产品必备的参数指标，对桥式起重机的动刚度进行分析也是必须的。1.桥式起重机的动刚度分析1.1桥式起重机单自由度系统的固有频率桥式起重机的许用动刚度[f]=3.5-5.0赫兹，在空载、不考虑梁自重时：f==5.88赫兹考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量时：f==4.05赫兹在吊重、不考虑梁自重时：f==3.

3、12赫兹<[f]，不满足动刚度要求。考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量时：f==2.72赫兹<[f]，不满足动刚度要求。1.2二自由度无阻尼系统的固有频率二自由度无阻尼自由振动力学简要图如图1所示。图1二自由度无阻尼自由振动力学简要图系统固有频率计算：P1,22=k1=5.34×106N/Mk2=10.16×106N/Mm1=0.5ql+m小车=0.5×8572+×7200=7886千克m1=0.5ql+m小车=0.5×8572+×7200=7886千克m1=0.5ql+m小车=0.5×8572+×7200=7886千克m1=0.5ql+m小车=0.5×8572+×7200=7886千克m

4、2=（m起重+m吊具）=（20000+487）=10244千克m11=m1=7886千克m22=m2=10244千克k11=k1+k2=5.34×106+10.16×106=15.50×106N/Mk22=k2=10.16×106N/Mk12=k21=-k2=-10.16×106N/Mm11k22=m1k2=7886×10.16×106=8.01×1010kg2/s2m22k11=m2（k1+k2）=10244×15.50×106=1.588×1011kg2/s2m11m22=m1×m2=7886×10244=8.08×107kg24k122m11m22=4×（-10.16×106）2×7

5、.886×103×1.0244×104=3.34×1022kg2/s4将以上数值代入公式中，得出：P1,22==P1=5.26×10rad/sf1==8.40赫兹P2=1.57×10rad/sF2==2.50赫兹fmin=min=2.50赫兹（注：fmin是指系统的基频，fmin<[f]，则不满足动刚度要求。）1.3二自由度有阻尼五参数系统的固有频率数值解二个自由度系统的强迫振动如图2所示。图2二个自由度系统的强迫振动++=sin令x1（t）=B1ej，B1=B1e-jX2（t）=B2ej，B2=B2e-jB0=，P1=，P2=，α=，，确定其幅频特性曲线的极值位置，用以确定系统的固有频率

6、。为了便于比较分析，不同简化模型、不同工况下，系统的固有频率的计算结果，特制下表1.表1桥式起重机动刚度理论计算一览表系统简化力学模型工况固频f（赫兹）周期T（秒）动刚度标准79年起重机设计手册许用频率[f](赫兹)≥3.5-597年起重机设计手册许用频率[f](赫兹)≥2单自由度系统空载不考虑梁自重5.880.170√√考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量4.050.247√√吊重不考虑梁自重3.120.321×√考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量2.720.367×√二自由度系统吊重考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量2.48（一阶）0.403（一阶）×√5.01（二阶）2.00（二阶）√

7、√吊重考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量2.50（一阶）0.400（一阶）×√8.40（二阶）0.120（二阶）√√（注：×表示不满足手册要求，√表示满足手册要求）2.结语国外桥式起重机虽然具有轮压低、整机高度低，可以有效节省厂房造价等优势，但是整机价格以及零配件的价格比较高，最大起吊吨位有限，工作级别不高，葫芦起升速度慢。目前，我国已经有超过1000家注册生产桥式起重机的公司，如：大连重工起重集团有限公司、太原重工股份