第28卷第4期海洋技术Vol.28，No.42009年12月OCEAN海TECHNOLOGY洋技术Dec，2009第28卷船用起重机的主臂强度校核方法研究聂杰1，吴炳昭2，康岳伟1，翟庆光1（1.国家海洋技术中心，天津300112；2.海军司令部驻天津地区航保军代表室，天津300042）摘要：主臂是船用起重机主要受力部件之一，多种载荷都作用在主臂上。文章分析了主臂在海上作业时所受到的载荷的种类,对各载荷进行了受力情况的分析，绘制了直观的受力图，最终给出了船用起重机的主臂强度校核方法。关键词：船用起重机；强度校核；受力分析中图分类号：P715.1文献标识码：B文章编号：1003-2029（2009）04-0104-031引言船用起重机安装在调查船上，主要用于海上大型仪器设备的起吊作业，如海上浮标的投放与回收，锚系的位移以及其它设备的吊装和物料的运输等。其主要由基座、底座、塔身、主臂、折臂、起升绞车、操作台、变幅油缸、折臂油缸等组成，能够实现变幅、折臂、收放缆的动作。由于其折臂展开后力臂较长，所以要在设计前期进行精确的强度校核计算。起重机的强度校核主要包括主臂强度校核、折臂强度校核、销轴强度校核、油缸负荷校核、回转阻力矩校核、底座强基座；底座；塔身；操作台；主臂；折臂；变幅油缸；度校核等。主臂作为主要的受力部件，其承受的载荷类型多，1.2.3.4.5.6.7.8.折臂油缸；9.起身绞车受力复杂，本文主要对主臂的强度校核方法进行阐述。图1主臂在最大回转半径位置图2主臂强度校核船用起重机折臂完全展开后，主臂上仰一个角度，有一个位置主臂处在最大回转半径上，此时力臂是最长的，对主臂的强度校核应该在此位置。主臂受到的垂直于甲板的力是最大的，至少包括：（1）自重载荷；（2）起升载荷；（3）风阻力；（4）船舶运动引起的惯性力。所以要在垂直于甲板的方向上对主臂进行强度校核。2.1主臂的受力分析折臂完全展开，主臂处在最大回转半径位置时，对主臂图2主臂受力示意图进行强度校核。此时可以视主臂和折臂为一刚体，并将其简化为一个绞支悬臂梁。根据图2所示，可以计算出各载荷对C点的弯距：自重载荷和起升载荷对点的弯距2.2CMqMq=q1CN+q2CM+q3CL+QYCE（1）如图1所示，C点为支点，E点为重物悬挂点，主臂承受2.3风阻力对C点的弯距M的载荷包括：因素载荷（因素载荷起升载荷作业系数fQy＝××风阻力分为两部分，一部分作用在主臂上，一部分作用动载系数）、折臂自重q、折臂油缸重量q、除AC段以外主12在起升载荷上。臂的自重q，受力示意图如图2：3作用在起重机主臂上的等效风力Fw按下式计算：FW=cqA（N）（2）收稿日期：2009-09-074期聂杰等：船用起重机的主臂强度校核方法研究第105式中：c为风力系数；q为风压，（Pa）；A为风阻面积,度，（m）；（m2）。2.4.2船体纵摇引起的垂直于甲板的惯性力作用在起升载荷上的等效风力Fn力按下式计算：（7）当SWL≤490kN时，Fn=37×SWL（N）当SWL>490kN时，（N）（3）式中：ψ为纵摇角，由船舶设计建造时确定，（°）；x为纵式中：SWL为安全工作负荷，（kN）；W为CE段主臂的重摇运动中心至起重机中心线平行于甲板的纵向距离，（m）；TP心。为纵摇周期，（s）。其中：，LPP为垂线间长，（m）。2.4.3Qq垂直于甲板的静合成力（8）2.4.4惯性力力矩MQ计算将（6），7），（8）式带入（5）式得到Q'1。将（6），（7），（8）式中的Qq换成Qy即可得到船舶运动引图风阻力受力图3起的重物垂直于甲板的惯性力Q2'。根据载荷Q1'和Q2'的受力点可以绘制出两个载荷的受图3所示为风阻力的受力图，可以计算出风阻力对C点力图，如图4。的弯距：（4）船舶运动引起的惯性力力矩2.4MQ作用在支点C上的惯性力主要包括船舶运动引起的CE段主臂的重力Qq垂直于甲板的惯性力Q1'和船舶运动引起图惯性力受力图的因素载荷QY垂直于甲板的惯性力Q2'。这两种惯性力都由4公式（5）计算：Q1（'Q2'）=0.8（动横摇+动纵摇）+静合成力（5）W为CE段主臂的重心，即为惯性力Q1'的受力点。得到式中：动横摇为船体横摇引起的垂直于甲板的惯性分惯性力矩：MQ=Q1'CW+Q2'CE（9）力；动纵摇为船体纵摇引起的垂直于甲板的惯性分力；静合2.5主臂强度校核成力为静载荷垂直于甲板的惯性分力。主臂承受弯曲应力2.4.1船体横摇引起的垂直于甲板的惯性力（10）（6）∑M为弯距之和，将（1），（4），（9）式代入得到