机架及基础设计优化方案

1.倾覆力矩值的确定

传动部件作用于机架底面及基础的倾覆力矩，等于其所受外力对于机架倾覆边线力矩值的代数和。图11-62所示为钝轮装置的机架，其主、被动齿轮和钝轮安装在同一机架上，而齿轮间的作用力互等而方向相反，对机架的倾覆作用互相抵消，故该钝轮装置对基础的倾覆力矩M（kN·m）为

M=FH （11-79）

式中 F——台车行走阻力（kN）；

H——作用力F距机架底面的距离（m）。

图11-63所示为钝轮装置的机架，其被动齿轮和钝轮装在同一机架上，而主动齿轮装在另一机架上，此时主动齿轮作用于钝轮装置的力成为外力，因而钝轮装置作用于基础的倾覆力矩（kN·m）为

M=FH+F′H₁ （11-80）

图11-63 钝轮装置机架受力简图（二）

F—台车行走阻力 F′—齿轮周向啮合力

图11-64所示为导向绳（链）轮装置作用于基础的倾覆力矩（kN·m）为

M=F（R+H）+F（H-R）=2FH （11-81）

式中 M——导向绳轮装置作用于基础的倾覆力矩（kN·m）；

H——滑轮中心距机架底面高度（m）；

R——滑轮节圆半径（m）；

F——台车行走阻力（N）。

图11-64 导向绳（链）轮机架受力简图

图11-65 桥式起重机牵引机构 牵引滑轮机架受力简图

图11-65所示的桥式起重机牵引机构牵引滑轮作用于基础的倾覆力矩（kN·m）为

M=F（B₁+H） （11-82）

2.地脚螺栓选用计算

地脚螺栓应有足够的强度和埋设深度，能平衡传动装置作用于基础的倾覆力矩。为保证传动装置工作时机架底面与基础面间不出现缝隙，必须对地脚螺栓施加一定的预紧力并按式（11-83）选定地脚螺栓直径。

βF′≤[F_c]≤0.0785d²[σ] （11-83）

式中 F′——地脚螺栓承受的计算轴向力（kN）；

β——预紧力系数，一般取β=2；

[F_c]——所选地脚螺栓允许承受的轴向载荷（kN），查表11-30；

d——地脚螺栓直径（cm）；

[σ]——螺栓许用应力（MPa），查表11-31。

表11-30 根据螺栓轴向载荷F_c选定相应材质的螺栓直径

表11-31 螺栓许用应力[σ]（不控制预紧力） （单位：MPa）

以图11-62所示钝轮装置机架为例，其承受的倾覆力矩M由四排地脚螺栓平衡(www.xing528.com)

M=2L₁F₁+2L₂F₂（kN·m） （11-84）

因代入式（11-84）得

由此得

例3 图11-62所示钝轮装置底架，设台车行走阻力F=200kN，H=1500mm，L₁=250mm，L₂=750mm，L₃=1060mm，L₄=1560mm，求地脚螺栓直径。

解：倾覆力矩M=FH=200×1.5kN·m=300kN·m，此力矩由四排地脚螺栓平衡，即

内侧每排两个地脚螺栓，每个受力为

外侧每排三个地脚螺栓，每个受力为

因F′₂>F′₁，故按F′₂=60kN选用地脚螺栓，取预紧力系数β=2，则

βF′₂=2×60kN=120kN

当地脚螺栓选用Q235A钢时，按βF′₂=120kN，由表11-31螺栓直径应取M36，此时许用轴向载荷[F_c]=98.04～122.55kN，故选用M36螺栓合适。

3.基础及盖板设计

牵引机构的传动装置或导向滑轮等多布置在地坑内，地坑上部需覆以盖板以利通行和安全操作。设计地坑基础时应注意以下几点：

1）布置在台车近旁的地坑，其深度应能将传动装置设于坑口之下，坑口需设有足够强度的盖板梁及盖板，以防掉落的工件砸坏机构。

2）机构与坑壁之间应至少留有600mm左右的距离以利安装和维修。

3）基础宜采用预留孔方法埋设固定机架用的地脚螺栓，机架底面与基础面间应留有40～80mm的二次浇灌层，地脚螺栓埋设深度H=（20～30）d，d为螺栓直径，埋设简图见图11-66。

4）地脚螺栓预留孔尺寸按表11-32所列尺寸选用。

表11-32 地脚螺栓预留孔尺寸 （单位：mm）

5）为便于维修可采用如图11-67所示的凸台基础，凸台比机架外形稍大，凸台四周坑边留出约600mm距离。

图11-66 地脚螺栓埋设简图

图11-67 凸台基础示意图

6）二次浇灌层浇至与机架底面齐平，如图11-68a所示；也可浇至机架顶面，如图11-68b所示。两者相比，后者稳固性好，但机架不能从基础上拆下。

7）坑口应预埋角钢以防边缘损坏，如图11-69所示a、b两种方式。两者比较，图11-69b所示方式刚性较好。

图11-68 机构基础二次浇灌方式

图11-69 坑口预埋角钢方式