摘要：本專利提供了一種生產更為簡便、工藝簡單、自重輕的主梁截面；將單梁橋式起重機主、橫梁的剛性連接在其一端，用鉸接連接，解決了因制造和軌道安裝誤差造成大車運行3條腿問題，提高了運行性能；并用可調大車運行水平輪中心距的設計，不用帶輪緣的大車輪，提高了大車輪的使用壽命。

關鍵詞：主梁截面；鉸接；水平輪

　　作者在1995年5月26日申請的《鉸接單梁橋式起重機》實用新型專利，專利號：ZL95212892.6。為了讓知識共享，現將專利的內容公開，為我國輕小型起重機行業的發展做點貢獻。
　　本專利共有3個內容：新型主梁截面；主橫梁鉸接結構；大車運行機構的可調中心距的水平輪設計。

1　新型主梁截面

　　目前生產的LD單梁橋式起重機和LX單梁懸掛起重機的主梁截面如圖1(a)所示。LD和LX的主梁是由鋼板冷壓成形的“”字結構，并用兩塊斜腹板F′E′與工字鋼焊接的主梁截面。斜腹板也需要冷壓彎邊，改善焊接條件和保證焊接質量。它共有4條主焊縫連接。電動葫蘆門式起重機的主梁截面如圖1(b)所示。它是由一塊蓋板B″B″、兩塊斜腹板B″C″與工字鋼上腿焊成的主梁截面。它也有4條主焊縫連接。除以上兩種實腹截面外，還有圓管與工字鋼焊接的截面、焊接的組合工字鋼截面、4塊鋼板焊接的矩形截面等實腹截面及桁架結構主梁。實用新型專利《鉸接單梁橋式起重機》提供的是圖1(c)截面。它是由一塊鋼板冷壓成上“人”字形與工字鋼上腿焊接的截面，它只有兩條主焊縫。現比較圖1中3種截面的優劣。

a. 圖1(a)截面，工字鋼的上腿C′C′對截面的慣性矩I、抗彎模量W及對水平形心軸而言增加值較小，沒有充分發揮它的承載能力。也就是說，由于上腿C′C ′截面很接近整個截面的水平形心軸xx，它對截面的慣性矩和抗彎模量增加值較小，因此，截面的最大垂直方向的正應力和靜剛度的下撓值比圖1(b)、(c) 要大。圖1(b)、(c)截面的上腿距水平形心軸較遠，增大了截面的垂直抗彎能力，提高了主梁的強度和剛度。
　　b.圖1(a)、(b)均有4條主焊縫，而圖1(c)截面僅有2條主焊縫，沒有集中載荷作用在腹板上的梁翼緣焊縫主要受剪應力作用，翼緣焊縫剪應力計算公式τ=QSx/2Ixhf≤［τh］，其中Q為截面內力(剪力)，Sx為截面靜矩，hf為計算點的剪應力距中心形心軸的高度。F′F′和B″B″的焊縫剪應力要比CC焊縫剪應力值大。2條主焊縫比4條焊縫工時減少一半。斜腹板兩邊與工字鋼腰在E′E′焊接，有損材質。
　　c.圖1(a)截面在E′E′的焊接，是在工字鋼腰上同一位置，相當于十字焊縫。在疲勞強度計算時，考慮應力集中情況等級，水平載荷作用時為K4級。而C″C″和CC焊縫應力集中情況等級為K2。所以E′E′焊縫降低了抗疲勞的能力。
　　d.按Ⅱ類載荷組合校核主梁危險截面的靜強度時，圖1(a)、(b)截面，垂直載荷和水平載荷產生的正應力在B′點和B″點最大，是垂直正應力σ⊥和水平正應力σ－的最大壓應力之和σB′max和σB″max。而圖1(c)則不同。垂直載荷在A點產生最大正應力σA⊥，而在B點的正應力并不是最大值，它等于σB⊥=σA⊥h2/h1。水平載荷產生的正應力在A點等于零，在B點正應力最大，σBmax=σB⊥ σ－，該截面對靜強度校核有利。
　　e.在主梁截面翼緣板的局部進行穩定性校核時，對圖1(a)、(b)截面應取寬度B′B′和B″B″。而圖1(c)截面取寬度AB ， 比以上兩種截面寬度要小，同時比上翼緣板的局部穩結構設計、CAD/VM研究。定性應力值要小，不象圖1(b)截面需要加縱向加強筋，或是增加翼緣板厚度δ，或是減小橫向加勁板間距a。
　　f.用一塊平鋼板冷壓成上“人”字形截面，可省去3塊鋼板、可減少兩種冷壓成形過程、可少焊兩條主焊縫(詳見圖1(a))，這樣既省料，省工，又降低了成本。
　　本專利的圖1(c)截面的成形有兩種方法：用壓力機先將鋼板冷壓成“∏”，然后再用一套模具，將“∏”字結構再冷壓成上“人”字形；另一種方法是用復合模具一次冷壓成上“人”字形截面，然后根據局部穩定性條件，焊接橫向加勁板，按照跨度大小，將主梁對接成需要的長度，最后與工字鋼的上腿焊接。
　　現在生產的LD和LX的主梁鋼板厚度是5mm和6mm，最大寬度是1.6m。按GB709—88規定，5mm厚鋼板寬度最大1.8m；6mm厚度鋼板寬度最大2.0m。生產圖1(c)截面的主梁，周邊長度之和超過鋼板寬度時，要兩側對稱各對接一塊鋼板。
　　如果將圖1中3種主梁截面的截面積取為相等，然后求出截面各部位尺寸，將截面幾何性質和性能作一比較，就可以充分說明實用新型專利《鉸接單梁橋式起重機》主梁的優越性了。以LD單梁橋式起重機起重量5t、跨度22.5m的主梁截面為依據，分別求得圖1(b)、(c)的截面尺寸，在載荷、速度和各載荷系數等條件均相同的情況下，比較3種截面的靜強度、靜剛度、局部穩定性和A6工作級別的疲勞強度的計算結果，并表示在表1和表2中，其中圖1(c)截面正應力較小，而且翼緣板局部穩定性應力也合格，不需要象圖1(b)截面增加縱向加強筋板。