轨道式龙门起重机两种大车行走机构侧向力仿真分析

　　轨道式龙门起重机是一种重要的起重装卸设备，常见于港口、铁路货场。此类起重机沿安装在地面的轨道上运行。理想情况下，起重机的车轮沿轨道纯滚动且车轮的轮缘与轨道侧面留有一定的缝隙，不发生接触。实际使用过程中，由于安装误差，同时也由于起重机的桥架是柔性体，在负载的作用下容易产生变形，会造成起重机大车的车轮运行轨迹发生偏斜，使车轮的轮缘与轨道侧面摩擦而造成啃轨。啃轨将造成起重机运行阻力增大，影响车轮和轨道使用寿命，严重时甚至发生脱轨，严重威胁起重机的安全运行[1]。
勾通[2]等结合实践经验及相关国家标准，从承轨梁尺寸、轨道安装、车轮制造和安装、桥架形变等方面分析了起重机运行时车轮发生啃轨的原因，并提出了预防和解决的方法。常子煜[3]等从车轮的水平倾斜超差、车轮的垂直倾斜超差、车轮跨距、对角线不等和车轮的直线度偏差、主动车轮直径不等、车轮的安装等因素对起重机啃轨的影响进行分析，并提出相应的解决方法和对策。牛洁[4] 等研究了起重机跨距与基距之间的比值对机构自锁产生的影响，从起重机的设计、制造、安装等方面对车轮啃轨原因做了简要分析。
目前，多数学者对起重机啃轨这个问题的研究是从起重机制造和安装误差等角度出发，对起重机啃轨的问题进行定性的分析。本文首先分析了为自动化码头堆场研发的可高速运行的新型轨道式龙门起重机大车运行机构的防啃轨原理，然后通过 ANSYS 与 ADAMS 的联合仿真，建立新型轨道式龙门起重机的刚柔耦合模型，对其进行仿真分析，并将结果与采用传统大车行走机构的轨道式龙门起重机仿真结果进行对比。
1 新型轨道式龙门起重机大车行走机构
　　新型轨道式龙门起重机（见图 1）共有 4 组相同的大车行走机构（见图 2），分别通过销轴将起重机支腿上的铰接支座与大车行走机构上的铰接支座铰接。每组大车行走机构由上平衡梁、下平衡梁、铰接支座、固定支承、回转支承和台车构成。起重机整机的重量通过铰接支座传递给上平衡梁，再通过下平衡梁传递给台车，下平衡梁可绕销轴相对上平衡梁转动，从而适应不平的轨道，保证各个车轮均载。

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4 结论
　　本文采用 ANSYS 和 ADAMS 刚柔耦合联合仿真的方法对使用新型大车行走机构的轨道式龙门起重机进行了运动仿真。通过对两种模型仿真结果的对比，证实了采用回转支承的新型大车行走机构较采用固定支承的大车行走机构在发生偏斜行走时，能够减小起重机承受的水平侧向力的最大值。新型大车行走机构能够有效减轻吊重偏载造成的啃轨现象，延长起重机车轮的使用寿命。

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