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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：s3.0s170.01034.539152km26＜空载情况Tf=170.011T=5.88赫兹考虑梁自重，包括梁上附属结构的质量时：s3.0s247.01034.585725.039152k5.0m26＜导电侧空载情况mTf=247.011T=4.05赫兹在吊重、不考虑梁自重时：s3.0s321.01034.5139152km26吊重情况Tf=T1=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：s3.0s367.01034.585725.0139152k5.0m26导电侧吊重情况mTf=T1=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=22221122112122112222112211112222114)(m1mmmmkkmkmmmkmkTk1=5.34×106N/Mk2=10.16×106N/Mm1=0.5ql+21m小车=0.5×8572+21×7200=7886千克m1=0.5ql+21m小车=0.5×8572+21×7200=7886千克m1=0.5ql+21m小车=0.5×8572+21×7200=7886千克m1=0.5ql+21m小车=0.5×8572+21×7200=7886千克m2=21（m起重+m吊具）=21（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）2×7.886×103×1.0244×104=3.34×1022kg2/s4将以上数值代入公式中，得出：P1,22=72221010710101008.83410.3)1088.151001.8(1008.81088.151001.821=3310463.210957.221P1=5.26×10rad/sf1=21P=8.40赫兹P2=1.57×10rad/sF2=22P=2.50赫兹fmin=min50.2,40.8=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2100mm21+cccc21+22221kkkkk21=0Fsin令x1（t）=B1ej，B1=B1e-j1X2（t）=B2ej，B2=B2e-j2212211222222221121222221kkkkkmcmmmcmFBB0=1RF，P1=11mk，P2=22mk12mm，α=12pP，122pmc，1p21222222222222220111212BB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。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）√√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、太原重工股份有限公司等，都负责生产100吨以上的起重机，生产技术也在不断完善，相信不久，国产起重机行业就会生产出越来越多的质优价廉的起重机产品。本次研究从理论上分析和讨论了桥式起重机的动刚度，这是桥式起重机质量的重要指标，从工程实际到力学计算简图做了很多简化，这种简化是否合理，精度如何，如果能够对整机进行激振实验给以验证，并对现有动刚度公式作出修正显得非常重要。由于工厂受实际条件限制无法完成这一工作，今后能继续与高等院校合作，开展这一方面实验研究和理论分析非常必要和有意义。在未来几年内，桥式起重机的应用范围会越来越广，加强对桥式起重机动刚度的研究力度对于促进桥式起重机的生产和应用都具有非常重要的意义，本文对桥式起重机动刚度进行了简单的分析，希望能尽快扭转关于桥式起重机动刚度研究内容较少的局面。参考文献：[1]王创民,高俊云,王首成.桥式起重机动刚度计算的建模与分析[J].起重运输机械,2008,12:87-91.[2]张平,赵建林,王学军.起重机在特殊工况下的静刚度与动刚度安全性分析[J].工业安全与防尘,1999,08:25-28.[3]高崇仁,翟甲昌,陶元芳,赵勇民,张奋利,李宏立.双梁桥式起重机的主梁截面尺寸优化[J].太原重型机械学院学报,1999,02:69-75.[4]杨瑞刚,徐格宁,范小宁.桥式起重机结构可靠性失效准则与剩余寿命评估准则[J].中国安全科学学报,2009,10:95-100+177.[5]张大海,吴邵庆,韩晓林.基于动刚度理论的柔性组合式起重机减振方法研究[J].振动与冲击,2014,06:184-188.[6]杨竞,姚莉莉,何小兵,王宏军,尹忠俊.桥式起重机结构有限元分析[J].机电产品开发与创新,2007,04:46-47.