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輪胎式集裝箱門式起重機(RTG)作為在碼頭后場進行集裝箱裝卸作業(yè)的裝卸設備，正朝著高效、節(jié)能、舒適、可靠的方向發(fā)展。作為RTG主體的鋼結構設計的合理優(yōu)化，對產(chǎn)品競爭力有著非常重要的意義。本文利用ANSYS軟件，針對兩種不同的門架結構進行有限元分析，在各項RTG設計參數(shù)相同的情況下，根據(jù)不同工況，分析比較兩種形式門架結構(傳統(tǒng)形式一、新型形式二)的應力、變形情況。
兩種形式的結構形式：形式一采用單拉桿和鞍梁連接大車平衡梁的結構設計形式。形式二采用多拉桿設計，由支腿直接連接大車平衡梁。形式二支腿截面明顯小于形式一，多拉桿連接提高了整機的剛度，滿足強度要求，同時減輕了重量，節(jié)約了制造成本。
根據(jù)歐洲起重機械設計規(guī)范(F.E.M標準)，假設所有可動部分均處在它們最不利的位置上，輪胎吊作業(yè)時的主要工作載荷包括金屬結構及近似均布的梯子、平臺均布質(zhì)量載荷PG：電氣房集中質(zhì)量載荷PGz；小車自重PG3；起升載荷Pa(吊具、吊具上架和額定起重量Paz。由于機構起(制)動引起的水平載荷P；提升工作荷重引起的沖擊載荷：工作載荷引起的載荷的動載系數(shù)；加減速動載系數(shù)為1.5。附加載荷包括作用在結構上的最大工作風載荷股，懸掛物品在受風載荷作用時對結構產(chǎn)生的水平載荷。
根據(jù)小車位于主梁的不同位置，分別分析比較兩種門架在無風工作工況下載荷組合，帶風工作工況下載荷組合，非工作工況下載荷組合。
輪胎式集裝箱龍門起重機結構形式一包括2個主梁、4個支腿、2個鞍梁、2個小車軌道;形式二包括2個主梁、4個支腿、2個聯(lián)系橫梁、6個拉桿、2個小車軌道。模型中小車軌道采用實體單元，主梁、支腿、法蘭組件、鞍梁、連接桿采用殼單元。
坐標系確定：起重機計算的坐標系原點選定地面上對稱軸鉸點上，X軸沿小車運行方向，Y軸垂直于地面方向，Z軸沿大車運行方向。
計算模型主梁、支腿、法蘭組件、鞍梁及拉桿采用shell63殼單元，軌道采用solid95實體單元。
材料彈性模量2.1X105MPa；泊松比0.3；密度7850 kg/m3；金屬結構受力構件所用材料為Q345B。
當RTG靜止時，由于橡膠與混凝土間的靜摩擦系數(shù)較大，此時橫推力主要靠輪胎側(cè)向變形和結構承受，為保守計算，此時將龍門架按一次超靜定結構計算。當RTG大車行走時，橫推力逐漸釋放，并最終達到平衡，此時龍門架按簡支約束計算。故門架約束描述如下：門架按簡支粱約束，龍門架各支腿UY均約束，某一側(cè)鞍梁下支腿UX約束，某一支腿UZ約束。采用ANSYS 11有限元分析軟件，計算得到門架的應力和位移。
通過各個工況下主要變形方向的位移對比，可以看出在大車運行方向門架的整體剛度形式二結構明顯好于形式一，在小車運行方向上，也略優(yōu)于形式一。
從各個工況下最大應力位置分析對比，可以看出，兩種結構在各工況下各有優(yōu)劣。由于最大應力點出現(xiàn)的位置有所不同，所以可比性不是太大。在個別應力位置相同的工況下，除了下橫梁上的應力，形式二結構應力都要小于形式一結構，在下橫梁位置，由于新結構下橫梁截面的減小，使得新結構下橫梁上應力有所增大，但仍有富余。但由于形式二的Z型拉桿增加了兩個大車方向連接點，使得新結構支腿上的應力分布比形式一結構更加均勻。
明顯看出形式二具有明顯優(yōu)勢的水平剛度，有效地減少了大車位移方向上的晃動，提高了司機駕駛的舒適度，且整機結構重量比形式要輕3t左右，有效地降低了整機輪壓。這樣對于延長輪胎的使用壽命，及用戶場地的保護有很大的改善，也相應地降低了能耗。目前采用此結構形式有芬蘭科尼起重，三一港機在土耳其項目中也采用了類似結構形式，具體的優(yōu)劣將在項目實踐中得到考證。
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