起重机车轮组如何进行计算?
起重机车轮组计算的核心是保证轮压不超限、疲劳寿命足够、轨面接触安全。计算分四步:载荷分析、轮压确定、车轮选型、强度校核。
一、载荷分析
先明确起重机工作级别(按GB/T 3811),取额定起重量、小车自重、桥架自重。计算时考虑动载系数φ(起升冲击系数取1.05~1.1,起升动载系数按起升速度和刚度查表)。将载荷分配到每个车轮,注意小车位置变化引起的轮压不均。
二、轮压计算
最大轮压Pmax出现在小车位于极限位置且满载时,最小轮压Pmin为小车在另一端空载时。对大车车轮,取一侧端梁下两个车轮,按简支梁法分配:P = (R1×L2 + R2×L1)/L,其中R1、R2为小车和桥架传来的集中力,L为端梁跨度。要分别计算四种工况:满载小车在两端、空载小车在两端,取最大值为设计依据。
三、车轮选型
根据Pmax查GB/T 6392(起重机用车轮)或JB/T 6392.1,选择车轮直径D。常用直径有Φ250、Φ315、Φ400、Φ500、Φ630、Φ710、Φ800mm。车轮踏面宽度b按轨型确定,如P43轨对应踏面宽约120mm。车轮材料一般用ZG340-640或65Mn,热处理硬度HB320~380,踏面淬硬深度≥15mm。
四、强度校核
1. 接触应力校核:按赫兹公式σH = 0.418√(P×E/(b×r)),其中P为计算轮压(取Pmax×1.1),E为弹性模量,r为车轮半径,b为踏面有效接触宽度。许用接触应力[σH]按材料和工作级别查表,M5级约700~800MPa。
2. 疲劳校核:用等效轮压Peq = (2Pmax+Pmin)/3,按疲劳曲线计算寿命次数,需大于设计寿命(如M5级为2×10^6次)。
3. 轴和轴承校核:按Pmax计算轴径,选用调心滚子轴承,校核额定动载荷Ca ≥ Pmax×fd(fd为动载荷系数,取1.2~1.5)。
补充要点:
轨道选型必须与车轮匹配,常用QU70、QU80、P43、P50。车轮直径与轨面宽度关系:车轮踏面宽度应比轨顶宽大20~40mm。大车车轮组还需考虑驱动轮打滑验算,附着系数取0.12~0.15,主动轮总轮压需满足驱动力要求。
实际设计建议用有限元复核轮压分布,尤其对多轮(每侧超过2轮)结构,要计入端梁变形产生的附加轮压。最终图纸应标注车轮直径公差、踏面硬度、装配后四轮同位度公差(对角线差≤2mm)。


