下载文档原格式
介绍带斗门座起重机的原理和结构带斗门座起重机是一种常用的起重设备，广泛应用于港口、码头、工厂、仓库等场所。
它以其强大的起重能力和灵活性而备受青睐。
本文将介绍带斗门座起重机的原理和结构，以帮助读者更好地了解该设备。
带斗门座起重机的原理主要基于机械原理和电气原理。
它通过电动机提供动力，通过齿轮、减速机等传动装置将电动机的转速转换为起重机械的升降速度和行走速度。
同时，通过各种机械和电气设备的协同工作，实现起重物体的平稳升降、行走和操纵。
带斗门座起重机的结构主要包括大门座、斗,以及起重机械的组成部分。
大门座是带斗门座起重机的主体结构，通常由钢结构焊接而成，具有足够的刚度和强度来承受起重过程中的巨大载荷。
大门座上安装有横梁，用于承载和传递起重物体的重量。
横梁通常具有双梁或单梁结构，视起重物体的重量和长宽比而定。
斗是起重机的工作部件，用于承载起重物体，通常由钢板焊接而成。
斗的结构和尺寸会根据不同的工况和需求进行设计，以确保其具有足够的刚度和强度。
同时，斗也可以根据不同的起重要求进行选择，如普通斗、砂斗、矿渣斗等。
起重机械的组成部分包括升降机构、行走机构和操纵机构。
升降机构是起重机的核心组成部分，用于实现起重物体的升降。
通常采用钢丝绳或链条进行传动，电动机提供动力，通过齿轮传动装置将电动机的转速转换为升降速度。
升降机构也包括制动装置，用于控制起重物体的升降速度和停止。
行走机构用于实现起重机的移动。
通常采用轮式或履带式行走机构，电动机通过齿轮、链条等传动装置将电动机的转速转换为行走速度。
行走机构通常具有多级调速功能，以满足不同的行走要求。
操纵机构用于控制起重机的运行和操作。
通常采用遥控器、操纵台等方式进行操纵，可以实现起重物体的升降、行走和旋转等运动。
操纵机构还包括限位装置，用于确保起重机在工作过程中的安全运行。
带斗门座起重机的工作原理是：通过操纵机构控制起重机的行走和悬挂斗的升降，在运行过程中，起重机悬挂斗的运动轨迹是直线或者弧线，以满足不同工况下起重物体的搬运需求。
叙述门座式起重机的结构特点及组成。
门座式起重机是一种常见的起重设备，它由一对门架和横梁组成。
其结构特点和组成部分主要包括以下几个方面：一、门架结构特点及组成：门架是门座式起重机的主要支承部分，负责承受起重机的重量和工作负荷。
门架一般采用双柱结构，由上横梁、下横梁、立柱、长横梁、斜支撑等组成。
1. 上横梁：上横梁是门架的主横向支撑结构，连接着两个立柱。
它一般采用钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度承载作用。
2. 下横梁：下横梁位于上横梁的下方，通过垂直立柱支撑。
下横梁的作用是增加门架的稳定性和刚度。
3. 立柱：立柱是门架的主立柱支撑部分，连接上下横梁。
它采用钢板焊接而成，具有足够的强度和稳定性，能够承受起重机的重量和工作负荷。
4. 长横梁：长横梁位于两个立柱之间，连接上下横梁，起到加固和稳定门架的作用。
5. 斜支撑：斜支撑位于门架的侧面，连接上横梁和立柱，起到增加门架稳定性和强度的作用。
二、横梁结构特点及组成：横梁是门座式起重机的主要工作部分，负责承载和运输物体。
横梁一般由主梁和吊钩组成。
1. 主梁：主梁位于门架的上方，连接在门架的上横梁上。
主梁一般采用钢板焊接而成，具有足够的强度和刚度，能够承受起重机的工作负荷。
2. 吊钩：吊钩是横梁的下部，用于吊装和搬运物体。
吊钩一般由钢铁材料制成，具有足够的强度和耐磨性，能够承受起重机的工作负荷。
三、机械传动系统：门座式起重机的主要机械传动系统包括电动机、齿轮箱、主轴、制动器、离合器等。
1. 电动机：电动机是起重机的动力源，用于驱动齿轮箱实现起重机的运动。
电动机一般安装在主横梁上，通过联轴器与齿轮箱连接。
2. 齿轮箱：齿轮箱是起重机的传动装置，主要由齿轮、轴承、油封等组成。
齿轮箱通过齿轮的传动作用将电动机的转速和力量传递给主轴。
3. 主轴：主轴位于齿轮箱内部，通过齿轮的传动作用将电动机的动力传递给横梁，实现横梁的上下运动。
4. 制动器：制动器用于对起重机进行制动，保持其在停止状态时的稳定。
建设机械技术与管理2001年11月号!"图#人字架的结构示意图$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$%%%%关键词门座起重机人字架有限元分析内容提要本文采用$%&’&有限元分析软件对门座起重机人字架进行了整体有限元计算，提出了具体的有限元分析模型，并对人字架强度，刚度作了全面分析。
图!人字架的有限元模型门座起重机人字架有限元分析武汉理工大学殷成凤#前言人字架是门座起重机的的主要构件之一，它与转台，转柱构成了门座起重机臂架系统和平衡系统的支承结构。
人字架的下部与转台相连接。
某门座起重机从投入使用到现在，服务年限已达#(年以上，为保证该起重机的安全使用，对其人字架结构进行强度，刚度分析，并找出结构的薄弱部位，及时发现缺陷是非常必要的。
$%&’&是一种技术成熟的有限元分析软件，它具有强大的前后置处理功能，通过采用交互式的操作可以进行结构分析、热分析、耦合场分析等多种物理场分析。
!人字架的基本结构形式该人字架的金属构件采用的是薄壁箱形结构，承受复杂的外部载荷。
整个结构共采用)*块形状，长度，宽度和厚度不一的金属薄板焊接而成。
所有板件的材料均采用+!,*钢。
,有限元模型,-#人字架的实体建模与网格划分在进行实体建模时。
人字架结构形式不适合体素方法（实体生成法）创建，因此直接采用由底向上（./00/1234）进行建模。
首先建立关键点（56’4/7%0&）8再生成线（97%6）及面（$:6;）-利用结构的对称性，在建立实体模型的一半以后，用对称（<6=>6?0）创建另一半实体模型。
由于人字架属于焊接构件，在建立板与板焊接的实体模型时，需大量采用布尔逻辑操作（@46:;06）。
1 引言近年来，国内在门座起重机设计和制造上，已有很大的提高。
但在现代的港口中，还有很多服役达十多年的门座式起重机仍承担着港口繁重的吊装业务。
在门座式起重机进行生产作业的过程中，由于许许多多无法避免的因素使起重机出现各种破坏及故障，以至降低或失去其预定的功能。
由于起重机体积大、造价高，不可能一发生故障就即时更换，因此很多起重机普遍存在严重裂纹但仍服役生产第一线，给安全生产带来了极大隐患，甚至造成严重的以至灾难性的事故，致使生产过程不能正常运行而造成巨大的经济损失。
“门座起重机风险评估”的研究已成为是国内许多检验机构正在努力探讨的一个研究课题，而找出主要部件的受力最危险点和应力集中区则是这项课题研究的重要基础。
2 门座起重机的结构模型简化由于门座起重机结构复杂，对门座起重机金属结构进行建模分析时不可能将所有因素都考虑进去，因此必须对其金属结构进行合理有效的简化，建立一个既能方便分析计算，又尽可能的与实际使用工况相符的有限元模型。
基于对门座起重机结构的认识，本文主要对港口门座起重机进行了如下的假设和简化：（1）门座起重机模型是参照图纸尺寸建立的，为方便建模计算，其中一些加强筋，肋板等细部结构，在不影响分析结果的可靠性的前提下做适当的简化。
（2）鉴于门座起重机结构复杂，在建立臂架模型分析时对电机、钢丝绳、铰轴等结构做适当的简化处理。
（3）臂架上的梯子结构，均匀分布于臂架整体结构，对分析影响不大，在建模分析时不予考虑，最后采用密度补偿法来考虑其自重对臂架结构的影响。
（4）建模分析时，只考虑门座起重机结构的自重及起吊重量，不考虑风载、地震载荷等附加载荷的影响。
3 门座起重机结构参数本文以某单位一台45t-60m港口门座起重机为研究对象，对其进行有限元建模、有限元模门座起重机结构与力学分析Analysns of structure and mechanics of prortale crane张 健（福建省特种设备检验研究院莆田分院 福建莆田 351100）摘要：如何准确高效的对门座起重机金属结构进行受力分析，进而判断疲劳裂纹等危险隐患的存在，正成为检验检测领域当前迫切需要解决的问题之一。
门座起重机门架结构的有限元分析武汉水利电力大学 傅永华门架结构是门座起重机的基础结构,设计时一般简化为杆系结构进行计算,即将其部件作为浅梁处理。
然而在实际工程中,许多圆筒门架的部件已不宜视为浅梁。
如某电厂的60t M 6022型门座起重机(图1),沿轴线方向计算高跨比:主梁为260/1050=1/4,下横梁为250/1050=1/4.2,均属于深图1 60t M 6022型门座起重机示意图梁范畴;圆筒与两侧立柱更甚,高跨比分别为320/490=1/1.54与250/320=1/1.28,显然作为刚架结构分析是有很大误差的。
当然,在具体设计中,可加大安全储备弥补这一缺陷,但难免带有盲目性。
而且作为一种复杂的薄壁箱形结构,不了解其应力场的具体分布情况,难以有效地优化结构。
本文以某电厂M6022型门座起重机(以下简称门机)为例,使用Super Sap93大型结构分析软件用板壳元建立力学模型计算,并在分析应力场分布特点的基础上,多次改变模型的局部结构反复计算,较合理地说明了这类结构的强度条件与加固措施。
1 模型建立1.1 单元划分圆筒门架结构是对称的,但门机工作时工况的变化不便于利用对称性,故采用四结点任意四边形板壳元建立整个结构的模型。
其中圆筒板厚18mm,主梁翼缘板厚18m m,腹板厚14mm,下横梁翼缘板厚16mm,腹板厚14mm 。
网格划分如图2所示,共1825个结点,1840个单元。
图2 圆筒门架结构网格节点图的升、降、存和取分别操作,而且是手离按钮即停止动作,有关检测和安全系统仍有效(门联锁除外),升降电机处于慢速状态。
3 安全系统垂直升降式立体停车库的安全系统是由车辆尺寸和重量检测系统、超速保护系统、升降传动机构失效保护系统、冲顶保护系统、沉底保护系统、联锁保护系统、消防系统和避雷装置等组成,其工作方式举例如下:(1)车辆尺寸和重量检测系统 当车超尺寸或超重y/超负荷0灯亮,否则/安全确认0灯亮y 车驶出y 关门y 结束。
0引言随着世界经济和国际贸易的飞速发展，我国各港口货物吞吐量不断上升，港口货物装卸效率直接影响港口贸易效率。
MQ2533门座式起重机做为港口常用装卸设备在降低劳动强度，提高劳动效率方面起到十分重要的作用。
由于港口工作环境的特殊性质，MQ2533门座式起重机长期处于高腐蚀性、高工作强度的露天条件，这导致相对于陆地上使用的起重机械而言更容易出现结构强度问题。
针对这种现状，对MQ2533门座式起重机进行结构分析并根据结果提出相应建议就显得尤为必要。
本文通过SolidWorks 软件建立MQ2533计算模型，并通过转换格式为ANSYS 可识别文件，导入ANSYS 进行有限元分析，希望为其他起重机设计和改进提供一些参考。
1MQ2533门座式起重机概述1.1概况门座式起重机是广泛应用于港口、码头、造船厂以及大型水电站工地的门型座架可回转臂架型起重机械，主要由门架结构、司机室、臂架系统、象鼻梁、配重锤、连接杆等几部分构成，按各系统功能不同又可分为起升机构、旋转机构、变幅机构和运行机构四部分。
整机均由箱型薄壁结构组成，所用金属材料为Q235钢。
本文以MQ2533门座式起重机为研究对象，其实物图如图1所示，具体技术参数如表1所示。
图1MQ2533门座式起重机实物图1.2门架结构门架结构是门座式起重机最典型的结构，起到支撑上部司机室及起吊部分的全部自重和所有外部载荷的作用，因此门架结构对整个起重机稳定运行有重要影响，根据门架结构型式的不同，又可以将其分为转柱式门架、大轴承式门架以及定柱式门架，MQ2533门座式起重机门架类型为大轴承式门架，它的结构特点是起重机上部旋转部分通过大型滚柱轴承式旋转支承装置直接支承在门架上。
2计算模型根据门座式起重机门架结构受力特点，把上述通过SolidWorks 软件建立的实际模型简化后转换为ANSYS 可识别的格式，导入有限元分析软件ANSYS 中进行静力学分析。
2.1相关参数由技术参数表1及门座式起重机GB/T29560-2013可得，MQ2533门座式起重机整机工作级别为A8，轨距10.5m ，基距10.5m ，工作时最大轮压250kN ，工作状态最大风压250N/m 2，非工作状态最大风压800N/m 2。
门座式起重机一、用途与特点门座式起重机（俗称门机）系混凝土大坝施工用的主力设备之一，在火电建设组装场和工厂、码头及船厂也有应用。
结构介于建筑塔式起重机与港口装卸起重机或造船起重机之间，下设有门座以供运输车辆通过。
对于大坝浇筑混凝土用门座式起重机，要求采用易于拆卸及安装的拆拼式结构，其单元构件的外形尺寸须限制在公路、铁路运输的界限尺寸以内；兼具浇筑混凝土与安装设备的双重功能（以下分别称为浇筑工况和安装工况）。
浇筑工况时，各机构速度快，工作频繁，要求达到每小时10～12个工作循环以上，工作级别A6；安装工况时，必须能通过改绕钢丝绳或其他措施增大起重机在小幅度范围内的起重能力，要求工作慢而平稳，以利吊装就位，相当于工作级别A3～A4。
现有国产门机用于浇筑工况与安装工况的最大额定起重量之比约为1∶3～1∶2.5。
95%大坝用的门机均为国产，有浇筑工况时的额定起重量有100kN（3m3混凝土吊罐）和200kN（6m3混凝土吊罐）两种。
20世纪70年后开发的新机型，最大幅度增加到45～62m，在门座上设置了高塔架，实际上是一种门座式塔机，门机高架化，浇筑高度大大提高，一次可浇筑较高的大坝或浇筑到较高的部位，减少搬迁起重机——栈桥系统的次数，甚至不用栈桥而节约大量钢材和加快施工进度。
即使采用缆机和塔带机施工，由于其覆盖范围有限，其他水工建筑物如厂房、船闸、护坝等往往仍需配置一定数量的门机。
门机有动臂和定臂两种，动臂门机可以减少配置门距，抬吊方便；定臂门机自重轻，变工况容易，变幅功率小。
目前国产浇筑用门机多为动臂式。
国产门机尚需进一步完善品种系列，增加选择余地；在发展“高架化”的同时，实现“自升自装”，并能调整塔架高度，减少安装和拆卸难度；应能随时快捷地变换工况。
二、门座式起重机的构造特点部分常用门座式起重机分别简述如下。
1.DMQ540／30型门座式起重机DMQ540／30型门机（图6-39）具有37.5m长的刚性起重臂，可以在18～37m 幅度范围内全回转，门座轨距为7m，可同时通行2列窄轨（762mm）机车。
门座起重机试验项目及其内容方法和要求E6.1 试验条件除应当满足本规则第十八条外，对使用性能和安全有特殊要求的型式试验项目，其试验条件应当依据设计图样和合同的要求执行。
E6.2绝缘试验整机装备完毕，在电源接通前，对电气设备进行绝缘试验(测量)，检查主回路、控制电路、所有电气设备的相间绝缘电阻和对地绝缘电阻不得小于1MΩ。
E6.3 安装、拆卸试验对于自升式加标准节与降标准节的门座起重机，按照设计文件和所规定的试验顺序和方法，进行安装、拆卸，试验结果应当符合E6.3.1至E6.3.3的要求。
E6.3.1 安装尺寸、平衡重和压重安装尺寸、平衡重和压重符合要求。
E6.3.2 安装、拆卸安装、拆卸符合使用说明书中的要求。
E6.3.3 顶升加节与降节操作顶升加节与降节操作试验，分别顶升和下降两个标准节，其液压系统的额定工作压力不大于液压泵的额定压力，无泄漏现象，液压传动应当平稳，无振动和吸空等引起的不正常噪声。
E6.4空载试验在空载条件下，按照设计要求进行起升、变幅、回转、运行等动作的操作，并且进行起升高度限位、下降深度限位、变幅限位、运行机构限位试验、连锁、互锁性能试验和设计规定的各机构空载速度试验，至少重复进行3个循环。
试验结果应当符合E6.4.1 至E6.4.7要求。
E6.4.1 操纵、控制、互锁、连锁、馈电情况操纵系统、控制系统、连锁、互锁装置动作可靠、准确，馈电装置工作正常。
E6.4.2 限位开关起升高度限位、下降深度限位、幅度限位、运行限位动作可靠、准确。
E6.4.3 液压系统和润滑液压系统无泄漏现象,润滑系统工作正常。
E6.4.4 运转情况各工作机构动作平稳、运行正常，能够实现规定的功能和动作，无异常震动、冲击、过热、噪声等现象。
E6.4.5 变幅时的吊具垂直位移变幅时的吊具的垂直位移在允差范围内。
E6.4.6 起升高度、下降深度和幅度极限起升高度、下降深度、幅度极限位置及各工作位置行程在规定范围内。
前言2004年5月，国家质量监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)特种设备安全监察局(以下简称特种设备局)向中国特种设备检测研究中心(以下简称中国特检中心)下达起草任务书。
2004年6月，中国特检中心组织有关专家成立起草组，在北京召开首次会议，形成了草案。
2004年10月，中国特检中心向特种设备局上报了征求意见稿，特种设备局以质检特函[2004]62号文征求基层部门、有关单位和专家及公民的意见。
2005年1月和4月，起草组在北京召开会议进行修改并形成送审稿。
2005年6月和2006年10月，特种设备局将送审稿两次提交给国家质检总局特种设备安全技术委员会审议，起草组按照统一的TSG 安全技术规范模板修改后形成了报批稿。
2007年8月8日，由国家质检总局批准颁布。
本细则明确了门座起重机型式试验工作的目的和适用范围，规定了型式试验的试验条件、试验项目、内容与要求和试验方法，提出了型式试验结果的判定原则，以指导和规范门座起重机型式试验工作。
本细则主要起草单位和人员如下：北京起重运输机械研究所陶天华王顺亭李曙光路建湖北京华电万方管理体系认证中心杨清泉国电公司郑州施工机械检测中心司健王富林目录门座起重机型式试验细则 (1)附件A 门座起重机型式检验项目及其内容、方法和要求 (4)附件B 门座起重机型式试验项目及其内容、方法和要求 (7)附件C 特种设备型式试验报告 (11)门座起重机型式试验细则第一条为了规范门座起重机型式试验工作，提高型式试验工作的质量，根据《起重机械型式试验规程》，制定本细则。
第二条本细则适用于电站门座起重机、港口门座起重机、固定式起重机、港口台架起重机、带斗门座式起重机、船厂门座起重机和液压折臂起重机的型式试验。
第三条本细则的技术指标和要求引用了以下主要标准：（一）GB/T3811-1983《起重机设计规范》；（二）GB 6067-1985《起重机械安全规程》；（三）GB/T5905-1986《起重机试验规范和程序》；（四）GB/T17495-2001《港口门座起重机技术条件》；（五）JT/T5036.2-1993《内河港口固定起重机、台架起重机技术条件》；（六）JT/T 99-1994《港口门座起重机试验方法》；（七）JT/T 337-1998《港口固定起重机、台架起重机试验方法》。
第 11 卷 2011 年第7期 7月中 国 水 运 Chi na W er Tr a ns por t atVol . 11 J ul yNo. 7 2011MQ2533 门 座 式 起 重 机 力 矩 限 制 器 的 研 究 及 结 构 改 造李华山，程永荣（日照港集团岚山港务有限公司，山东 日照 276800） 摘 要：门座式起重机在工作时，必须利用力矩 限制器进行工况和安全监控。
通过分析、研究在产门机力矩限制出现的实际问题，最大化地利用现有技术、生产和设计能力，实现门机技改项目经济性和安全性的双保险。
关键词：门座式起重机；力矩限制器；技改；经济和安全 中图分类号：TH 703. 64 一、引言 门座式起重机 在工作时，需根据现场实际 情况而经常改 变工况进行起重作业，如改变起吊角（幅度） 、起吊臂长等， 而 在不同 工况 参数 下所 能起 吊的 最大额 定起 重量 及工 作最 大、最小变幅 是相应不同的，因此需要一 套装置对以上参数 综合监测判断 ，作出起重机正常工作、满 载、超载、变幅超上限、变幅超 下限等工作状态的指示并相 应报警、提示、控文献标识码：A文章编号：1006- 7973（2011）07- 0095- 03 三、Q2533 门座式起重机力矩限制器的改造背景 上海信达机械有限公司 20 06 年生产的部分门机起重力 矩限制器采用了 Lx-w 型起重力矩限制器，该限制器具有预 报警，延 时报警和立即报警、自动切断 起重设备上升控制回 路和同步 显示起重物重量、幅度、高度 以及当前额定起重量 等功能， 可有效的避免起重设备因超载造成设备及人身事故，对起重安全生产具有极其重要的意义。
制，以保证起重机械的正常工作。
门座式起重机 力矩限制器就是应上述要求 ，应用于门座 式起重机的安 全保护装置。
笔者在总结公 司系列产品起重机 力矩限制器使 用经验的基础上，结合生产 实际，对出现的问 题做了技术改 造，并对门座式起重机力矩 限制器在门座起重 机的应用和安全使用提出一孔之见。
曹妃甸港口有限公司弘毅码头分公司门座式起重机介绍一、门机结构1．门座式起重机概述及常用叫法门机是门座式起重机的简称，是有轨运行的臂架型移动式起重机。
在现代海河港口装卸设备中占有重要地位，它具有较好的工作性能和独特的优越结构。
我们港口总共有两种门机分别是MQ40-43和，下面我们介绍一下本港门机。
首先我们以我港门机MQ40-43来作了解认识。
本起重机为四连杆抓斗、吊钩两用门座起重机，适用于港口码头装卸焦碳、矿石等散货及件杂货作业。
门机上部有用于支撑和保证货物在变幅过程中做水平运动得四连杆组合臂架系统，其变幅驱动机构安装在机房上部。
机房内有起升机构、旋转机构、电气控制箱及电阻箱。
组合臂架系统由臂架、象鼻梁和刚性拉杠组成。
门机的旋转机构能使门机作360°旋转。
起升、旋转、变幅三个机构可单独或联合作业。
门架下有32个车轮支承、八个小电机驱动来完成门机行走。
为了大家更近一步的认识门机，熟知各部位的名称。
为了在以后的工作中各同事能将各名称达成统一各的叫法，方便大家的理解，也方便安全员的详细记录和维修队的检查，特制定本办法：（1） 门机行走---------统称为----------跑车（2） 门机向北行走---------------------往北跑车（3） 门机向南行走---------------------往南跑车（4） 指挥手势分为：起升 下降 左旋 右旋 点动起升 点动下降 增幅 减幅（5） 电缆卷筒动作: 收缆 放缆（6） 行走电机顺序为海侧北到南，路侧南到北 为1-8号电机。
（7） 门机端梁处放行走电柜的地方统称为行走间。
（8） 旋转电机以司机座在驾驶室为基准。
左为左，右为右。
（9） 沉锤，铁蛋，旋转球等等统称为防转套。
（10） 防转套，离心头和卡环相连接的部位叫快速接扣。
（11） 防风花纹螺丝，步步紧，法兰等统称为法兰。
（12） 机房内卷筒上的行走小车为电动葫芦。
（13） 手拉葫芦，斤不落，统称为手拉葫芦。
门座式起重机结构强度分析
文章以某港口改造的门座式起重机金属结构为计算模型，按照《欧洲起重机机械设计规范》利用有限元分析软件ANSYS进行了强度计算，为整机的结构设计提供依据。
改造后的门座式起重机改变了部分结构，减轻了整机重量，降低了经济成本，适应了新的工作环境。
标签：门座式起重机；有限元计算；结构强度；载荷组合
该门座起重机是专为修、造船配套的起重机设备。
文章以其为主要研究对象，利用ANSYS10.0对金属结构进行建模分析，完成了不同工况下的结构强度分析。
1 门座起重机的组成
门座起重机的结构形式如圖1所示。
其主要由大车行走机构、门架、转盘、机器房、人字架、臂架系统等组成。
大车行走机构实现起重机的运行，转盘实现起重机臂架的回转，缠绕系统和臂架系统实现货物的升降，起重机的带载变幅等动作。
1-大车行走机构2-门架3-转盘4-机器房5-人字架
6-缠绕系统7-臂架系统8-主钩9-副钩
图1 门座起重机结构简图
2 门座起重机的载荷种类
2.1 固定载荷SG
固定载荷即为起重机的自重载荷，包括金属结构、机械装置、电气设备以及配重等。
2.2 额定起升载荷SL
额定起升载荷指总起升质量的重力。
2.3 惯性载荷。
由水平运动加速或减速引起的惯性载荷，可以用加速度值来进行计算。
SH=ac×（SG+SL）
式中，ac-运动部分对应的加速度。
2.4 侧向载荷。
当两个车轮沿一根轨道偏斜行走时，应考虑垂直于轨道的水平力所形成的力偶。
SK=■？姿P中，？姿-侧压力系数，取决于跨距与基距之比；P-受侧向力作用侧的起重机走轮上的最大总轮压。
3 模型建立
该起重机模型运用有限元软件ANSYS进行分析计算。
考虑到各部分结构形式和受力情况的不同，建模过程中采用了4种单元类型：梁单元Beam44、管单元Pipe16、杆单元Link8以及质量单元Mass21。
3.1 Beam44单元
Beam44具有拉伸、压缩、扭转和弯曲功能的单轴单元。
该起重机的端梁、横梁、机器房底座和部分人字架采用的是箱型梁与工字梁结构，这些部件都采用的Beam44单元类型。
3.2 Pipe16单元
Pipe16是一个轴向拉压、扭转和弯曲单元。
该起重机的门架、部分人字架和臂架系统采用的是Pipe16单元类型。
4 起重机载荷工况组合
4.1 起重机工作状态
4.1.1 臂架上仰27°、45°、58°、78°，同时起重机正常工作。
4.1.2 臂架水平，臂架下俯13°处于锚定状态，起重机不工作。
4.2 工况组合
该起重机的工况组合分为无风工作工况、有风工作工况和暴风工作工况。
如果行走运动只是为了调整起重机作业位置，而不是经常用于搬运货物，不考虑侧向力的影响。
各种工况下的载荷分别如下：
无风工作工况
有风工作工况
暴风工作工况
5 有限元法的计算原理
在文章的结构力学分析中，ANSYS采用变分学和最小势能原理进行求解。
以一端固定一段自由梁为例。
其总能量可用拉格朗日函数L表示。
（*）则其泛函数为，
由拉格朗日函数可知，L是？棕和w”的函数，即L=L（？棕，w”），？棕-为弹性梁的挠度。
其最小势能可用变分泛函数表示：
令？啄？仔=0，即可求出极值。
因为？啄w为任意函数，所以■=0，（■）=0，这两项为弹性梁的边界条件，第三项即为弹性梁的平衡方程。
所以平衡方程为■+（■）”=0，把（*）式代入，得
q+EIw”“=0
由推理过程可知，泛函数和平衡方程是等价的。
首先假设一组符合于边界条件的试调函数，并将其代入能量方程式中，再对试解函数的各个系数作微分，令之为零，找出能量方程式的最小值，最后解得试解函数的各个系数。
其中可以利用三角函数、幂函数等作为试解函数。
6 整机计算结果及分析
6.1 许用应力的规定
该起重机主结构制造材料为Q345B，其许用应力为：[？滓]=■，？滓s=345MPa，n为安全系数。
无风工况下的许用用力为230MPa；有风工况下的许用应力为259.4MPa；暴风工况下的许用应力为313.6MPa。
6.2 各个工况下的应力分布
计算结果中显示，工作工况在78°是出现最大应力213.238MP，位于变幅钢丝绳和臂架的连接处；非工作工况在-13°时出现最大应力240.704MP，位于转盘和臂架的连接处，如图2所示。
7 结束语
（1）在用ANSYS进行结构分析计算时，要全面考虑载荷组合及作用方式，尤其是作用力很大但是合力为零的载荷，如钢丝绳的预紧力等。
（2）在实际工作中起重机金属结构受力比较复杂，使用有限元软件ANSYS就可以较好的模拟起重机在各种工况下的真实应力情况，大幅度提高整体结构可靠性及安全性。
但是
ANSYS是个分析工具，对于具体的实际情况还是需要借助力学知识进行分析。
（3）通过计算结果可以得到模型的应力分布以及各节点力，可通过对数据的分析进行进一步的优化设计。
如调整结构板厚以及配重的质量，使得金属结构的整体应力分布最优化，使得结构质量尽量轻巧的同时又能满足结构可靠性的要求。
参考文献
[1]潘钟林.欧洲起重机机械设计规范[S].上海振华港口机械公司译丛（修订版），1998.
[2]陈玮璋.起重机金属结构[M].北京人民交通出版社，1986.
[3]李谷音.港口起重机械[M].人民交通出版社，2011.
[4]王勖成.有限元法[M].清华大学出版社，2002.。
