摘要：本專利提供了一種生產(chǎn)更為簡(jiǎn)便、工藝簡(jiǎn)單、自重輕的主梁截面；將單梁橋式起重機(jī)主、橫梁的剛性連接在其一端，用鉸接連接，解決了因制造和軌道安裝誤差造成大車運(yùn)行3條腿問題，提高了運(yùn)行性能；并用可調(diào)大車運(yùn)行水平輪中心距的設(shè)計(jì)，不用帶輪緣的大車輪，提高了大車輪的使用壽命。
　　關(guān)鍵詞：主梁截面；鉸接；水平輪
　　作者在1995年5月26日申請(qǐng)的《鉸接單梁橋式起重機(jī)》實(shí)用新型專利，專利號(hào)：ZL95212892.6。為了讓知識(shí)共享，現(xiàn)將專利的內(nèi)容公開，為我國(guó)輕小型起重機(jī)行業(yè)的發(fā)展做點(diǎn)貢獻(xiàn)。
　　本專利共有3個(gè)內(nèi)容：新型主梁截面；主橫梁鉸接結(jié)構(gòu)；大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的可調(diào)中心距的水平輪設(shè)計(jì)。
　　1　新型主梁截面
　　目前生產(chǎn)的LD單梁橋式起重機(jī)和LX單梁懸掛起重機(jī)的主梁截面如圖1(a)所示。LD和LX的主梁是由鋼板冷壓成形的“”字結(jié)構(gòu)，并用兩塊斜腹板F′E′與工字鋼焊接的主梁截面。斜腹板也需要冷壓彎邊，改善焊接條件和保證焊接質(zhì)量。它共有4條主焊縫連接。電動(dòng)葫蘆門式起重機(jī)的主梁截面如圖1(b)所示。它是由一塊蓋板B″B″、兩塊斜腹板B″C″與工字鋼上腿焊成的主梁截面。它也有4條主焊縫連接。除以上兩種實(shí)腹截面外，還有圓管與工字鋼焊接的截面、焊接的組合工字鋼截面、4塊鋼板焊接的矩形截面等實(shí)腹截面及桁架結(jié)構(gòu)主梁。實(shí)用新型專利《鉸接單梁橋式起重機(jī)》提供的是圖1(c)截面。它是由一塊鋼板冷壓成上“人”字形與工字鋼上腿焊接的截面，它只有兩條主焊縫?，F(xiàn)比較圖1中3種截面的優(yōu)劣。

　　圖1　主梁截面圖
　　a.圖1(a)截面，工字鋼的上腿C′C′對(duì)截面的慣性矩I、抗彎模量W及對(duì)水平形心軸而言增加值較小，沒有充分發(fā)揮它的承載能力。也就是說，由于上腿C′C′截面很接近整個(gè)截面的水平形心軸xx，它對(duì)截面的慣性矩和抗彎模量增加值較小，因此，截面的最大垂直方向的正應(yīng)力和靜剛度的下?lián)现当葓D1(b)、(c)要大。圖1(b)、(c)截面的上腿距水平形心軸較遠(yuǎn)，增大了截面的垂直抗彎能力，提高了主梁的強(qiáng)度和剛度。
　　b.圖1(a)、(b)均有4條主焊縫，而圖1(c)截面僅有2條主焊縫，沒有集中載荷作用在腹板上的梁翼緣焊縫主要受剪應(yīng)力作用，翼緣焊縫剪應(yīng)力計(jì)算公式τ=QSx/2Ixhf≤［τh］，其中Q為截面內(nèi)力(剪力)，Sx為截面靜矩，hf為計(jì)算點(diǎn)的剪應(yīng)力距中心形心軸的高度。F′F′和B″B″的焊縫剪應(yīng)力要比CC焊縫剪應(yīng)力值大。2條主焊縫比4條焊縫工時(shí)減少一半。斜腹板兩邊與工字鋼腰在E′E′焊接，有損材質(zhì)。
　　c.圖1(a)截面在E′E′的焊接，是在工字鋼腰上同一位置，相當(dāng)于十字焊縫。在疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，考慮應(yīng)力集中情況等級(jí)，水平載荷作用時(shí)為K4級(jí)。而C″C″和CC焊縫應(yīng)力集中情況等級(jí)為K2。所以E′E′焊縫降低了抗疲勞的能力。
　　d.按Ⅱ類載荷組合校核主梁危險(xiǎn)截面的靜強(qiáng)度時(shí)，圖1(a)、(b)截面，垂直載荷和水平載荷產(chǎn)生的正應(yīng)力在B′點(diǎn)和B″點(diǎn)最大，是垂直正應(yīng)力σ⊥和水平正應(yīng)力σ－的最大壓應(yīng)力之和σB′max和σB″max。而圖1(c)則不同。垂直載荷在A點(diǎn)產(chǎn)生最大正應(yīng)力σA⊥，而在B點(diǎn)的正應(yīng)力并不是最大值，它等于σB⊥=σA⊥h2/h1。水平載荷產(chǎn)生的正應(yīng)力在A點(diǎn)等于零，在B點(diǎn)正應(yīng)力最大，σBmax=σB⊥+σ－，該截面對(duì)靜強(qiáng)度校核有利。
　　e.在主梁截面翼緣板的局部進(jìn)行穩(wěn)定性校核時(shí)，對(duì)圖1(a)、(b)截面應(yīng)取寬度B′B′和B″B″。而圖1(c)截面取寬度AB ， 比以上兩種截面寬度要小，同時(shí)比上翼緣板的局部穩(wěn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、CAD/VM研究。定性應(yīng)力值要小，不象圖1(b)截面需要加縱向加強(qiáng)筋，或是增加翼緣板厚度δ，或是減小橫向加勁板間距a。
　　f.用一塊平鋼板冷壓成上“人”字形截面，可省去3塊鋼板、可減少兩種冷壓成形過程、可少焊兩條主焊縫(詳見圖1(a))，這樣既省料，省工，又降低了成本。
　　本專利的圖1(c)截面的成形有兩種方法：用壓力機(jī)先將鋼板冷壓成“∏”，然后再用一套模具，將“∏”字結(jié)構(gòu)再冷壓成上“人”字形；另一種方法是用復(fù)合模具一次冷壓成上“人”字形截面，然后根據(jù)局部穩(wěn)定性條件，焊接橫向加勁板，按照跨度大小，將主梁對(duì)接成需要的長(zhǎng)度，最后與工字鋼的上腿焊接。
　　現(xiàn)在生產(chǎn)的LD和LX的主梁鋼板厚度是5mm和6mm，最大寬度是1.6m。按GB709―88規(guī)定，5mm厚鋼板寬度最大1.8m；6mm厚度鋼板寬度最大2.0m。生產(chǎn)圖1(c)截面的主梁，周邊長(zhǎng)度之和超過鋼板寬度時(shí)，要兩側(cè)對(duì)稱各對(duì)接一塊鋼板。
　　如果將圖1中3種主梁截面的截面積取為相等，然后求出截面各部位尺寸，將截面幾何性質(zhì)和性能作一比較，就可以充分說明實(shí)用新型專利《鉸接單梁橋式起重機(jī)》主梁的優(yōu)越性了。以LD單梁橋式起重機(jī)起重量5t、跨度22.5m的主梁截面為依據(jù)，分別求得圖1(b)、(c)的截面尺寸，在載荷、速度和各載荷系數(shù)等條件均相同的情況下，比較3種截面的靜強(qiáng)度、靜剛度、局部穩(wěn)定性和A6工作級(jí)別的疲勞強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果，并表示在表1和表2中，其中圖1(c)截面正應(yīng)力較小，而且翼緣板局部穩(wěn)定性應(yīng)力也合格，不需要象圖1(b)截面增加縱向加強(qiáng)筋板。

　　表1　主梁截面幾何性質(zhì)、靜強(qiáng)度、靜剛