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2.4 轮压的计算
起重机车轮对轨道的垂直压力称为轮压。作用在起重机上的各种载荷通过行走支承装置和车轮传递到基础上，这些支承点所承受的垂直反力称为支承反力。对于每个支承点下装有一组车轮的起重机，通常采用铰接的均衡梁，使同组车轮的轮压相等。因此，该支点支承反力除以支承点下的车轮数就是轮压：
Pl?V (2-15) m式中：V——支承反力； m——该支点下车轮数。
计算起重机的轮压，应按Ⅱ类和Ⅲ类载荷组合，求出在各种不同工况情况下支承反力的最大值和最小值；根据码头基础设计所规定的许用轮压，确定每个支点下的车轮数目和尺寸，从而算出最大轮压和最小轮压。最大轮压用于运行机构零部件及金属结构的强度计算；最小轮压用于运行机构起动和制动时车轮的打滑运算[5]。
四支点式起重机具有制造方便，抗倾覆稳定性好等优点，但是其支承反力的计算是一个超静定问题，它与支承结构型式和基础的刚性有关，还与起重机及轨道的制造和安装精度等因素有关，精确计算比较复杂。在实际计算时，通常根据起重机支承结构及基础的刚度大小和变形情况，把问题简化为两种理想情况，按照静定结构进行计算。
刚性支架假定，将支承架看成一个绝对刚体，在载荷作用下四支点始终保持在同一平面上。铰接支架假定，则认为支承架是由若干互相铰接的纵横简支梁组成，在载荷作用下四支点不再保持在同一个平面上，而是随基础的变形而变形。应当指出，支承架的弹性状况实际上总是介于上述两者之间。根据门座起重机的实际情况，按刚性支腿进行轮压计算比较适合。
图2.9轮压计算示意图
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由于本次设计的门座起重机门架中心与起重机的旋转中心重合为一，所以各支点的支承反力计算式为：
Va?G14?G24?0.5MxL?0.5MyK (2-16) Vb?G14?G24?0.5MxL?0.5MyK (2-17)
Vc?G14?G24?0.5MxL?0.5MyK (2-18) Vd?G14?G24?0.5MxL?0.5MyK (2-18)
式中：G1 — 起重机非回转部分的自重（N）；
G2 — 起重机回转部分的的自重（N）；
Mx — 合力矩M（M=Mg+Mf+Mt,其中重力矩Mg=G2×e，风力引起力矩Mf，货物偏摆
引起力矩Mt）沿X轴的分力矩，Mx=M×COSΦ（N）；
My — 合力矩M沿Y轴的分力矩，My=M×sinΦ（N）；
e — 起重机回转部分（工作状态时包括吊重，非工作状态时吊重）重心到旋
转中心的距离（m）；
Φ — 臂架与X轴的夹角（°）； L — 轨距（m）； K — 基距（m）；
a — 轨道平面的对角线AC的长度（m）。 轮压计算的过程见表2.8。
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表2.8 轮压计算
工作状态
工况1
非回转部分G1(N) 回转部分G2(N) 总重（N) 轨距L（m） 基距K (m） a (m） e (m） t（m） 臂架夹角Φ（°）
cosΦ sinΦ 重力距Mg(N.m) 风力距Mf(N.m) 偏摆力矩Mt(N.m) 合力矩M(N.m) 水平Mx(N.m） 垂直My(N.m）
Va（N)
反力
Vb（N) Vc（N) Vd（N)
海侧轮数n 陆侧轮数n
Pa（N)
单个车轮
Pb（N) Pc（N) Pd（N)
1160580 2220030 3380610 10.5 10.5 14.85 4.02 0 0 1 0 8924520.6 896801 1750598.5 11571920.1 11571920.1
0 257997 1378093 1378093 257997 16 16 16125 86130 86130 16125
工况2 1160580 2220030 3380610 10.5 10.5 14.85 4.02 0 45 0.707106781 0.707106781 8924520.6 896801 0 9821321.6 6944723 944723 818045 1492181 818045 143909 16 16 51127 93261 51127 8994
非工作状态 工况3 1160580 2220030 3380610 10.5 10.5 14.85 1.26 0 0 1 0 3752259 5082396 0 8834655 8834655 0 387190 1248900 1248900 387190 16 16 24199 78056 78056 24199
参数
注：工况一为工作状态下，臂架垂直于运行轨道；工况二为工作状态下，臂架垂直于轨道平面对角线AC；工况三为非工作状态下，臂架垂直于运行轨道。
验算结论：最大轮压Pmax=93261N；最小轮压Pmin=8994N，大车轮压在许用轮压300kN范围内。
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2.5整机抗倾覆稳定性计算
在自重和外载荷作用下，起重机本身所具有的抵抗倾覆的能力称为起重机的抗倾覆稳定性。保证起重机具有足够的抗倾覆稳定性是设计起重机的基本要求。
进行稳定性验算时采用“力矩法”，这种方法规定：包括起重机自重在内的各项载荷对倾覆边的力矩之和大于或等于零，则认为起重机是稳定的。验算工况有：无风静载、有风动载、突然卸载或吊具脱落、暴风侵袭下的非工作状态[6]。查《起重机设计规范》，装卸用门座起重机的载荷系数见表2.9。
表2.9 载荷系数
水平惯性力系 系数 验算工况 1 2 3 4 自重系数（KG） 载荷系数（KP） 数(包括物品)Ki） 0.95 0.95 0.95 0.95 1.5 1.35 -0.2 0 0 1 0 0 0 1 1 1.1 风力系数(Kf) 2.5.1 无风静载工况
起升载荷作用线在支承平面以外，处于该起吊重量所允许的最大幅度，臂架垂直于危险倾覆线，起吊静载试验载荷或额定载荷，不计附加载荷和坡度的影响，其抗倾覆稳定性校核计算式为：
?M?KGGP?0.5l?C??KPPQ?Rmax?0.5l??0 (2-19)
式中：l——起重机的轨距(m)；
C——最大幅度时起重机自重重心到回转中心线的距离(m)。
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图2.10 无风动载工况
已知：PG=338.06t，PQ=41.35t，KG=0.95，KP=1.5，Rmax=35m，l=10.5m，
C=1.25m， 则：
?M?0.95?338.06??0.5?10.5?1.25??1.5?41.35??35?0.5?10.5??242.29t?m?0
2.5.2 有风动载工况
臂架垂直于轨道、处于最大幅度位置，起吊额定起重量，轨道前低后高、工作状态最大风力沿臂架由后向前吹，起重机上作用着起升、回转机构起（制）动引起的惯性力。这时起重机抗倾覆稳定性计算公式为：
PQv1??M?KP0.5l?Ccos??hsin??KF??????S?KfPf1h2?0 (2-20) ?GG??1P?Q????gt1??式中：h1——Rmax时起重机自重的重心高度(m)； h2——Rmax是起重机迎风面的形心高度(m)； v1——物品起升（或下降）速度(m/s)； t1——起升机构的起制动时间(s)；
Pf1——作用在起重机上的工作状态最大风力； ?——允许的最大坡角，这里取?=0；
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