近年来，国际贸易带动了我国港口运输的急速增长，也推动了港口起重机械的发展。现代工业的快速发展和国际贸易的激烈竞争对港口装卸机械提出了更高的要求。门座起重机作为码头的专用机械设备，因自身高效的作业能力，低成本建设费用，灵活机动，通用性强等优点，广泛用于港口，码头的货物装卸，造船厂的施工和安装及大型水电站的建设工程中，其研究和发展将对国民经济和工业发展起到至关重要作用。

门座式起重机运行机构根据支承装置的形式分为无轨运行机构和有轨运行机构。本次要进行设计的MQ1630门座起重机采用了有轨运行支承装置，由于它们在轨道上运行，工作范围受一定限制，但承载能力大，运行阻力小。门式起重机设计中，车轮的尺寸和材料取决于轮压的数据，而轮压的数据又受到所铺设轨道基础承载能力的限制，当轮压过大而超过轨道基础承载能力时，通常采用车轮数量的方法来降低轮压的数值，为使同一支承点下所有车轮受力均匀，常采用均衡装置通过运用杠杆原理使得各个车轮的轮压相等。均衡装置主要由均衡梁，平衡台车及销轴等组成，该课题所研究的均衡梁就是为了平衡轮压而设置的连接梁，轮压的大小随起重机工作状态的不同而变化，其轮压值是起重机或起重小车运行机构，桥梁或门架机构设计，以及起重机支承基础建筑费用投资的重要依据，为保证其中作业过程中运行机构的可靠性和安全性，提高经济效益，均衡梁的设计极为重要，若设计不当则会影响起重机正常运行和安全生产。

随着重工业的发展，国内具有起重机制造许可证的单位较多，具有较强的起重机械制造技术，在小吨位起重机设计领域我国已处于世界领先水平，但在大型起重机研发领域和国外仍存在不小差距，其差距主要表现在两个方面，一方面是国内研究大型门座起重机的时间较短，研发设计水平急需改进。另一方面，可靠性和稳定性不如国外产品。主要原因有两点，一是因为核心部件的技术水平欠缺。核心技术掌握在国外厂家手里，制约了我国起重机整机的研发。二是国内制造水平不能满足设计要求，加工制造工艺不成熟，设备精度不高，研发周期短，细节设计欠缺^[1]。

欧美厂家生产的门座起重机不仅能满足大吨位的需要，而且结构设计新颖，安全性能可靠，设备稳定性高，更重要的是，它们在大吨位产品上安装了全球定位系统，能进行实时监控，其安全性和可靠性得到极大提升。这主要得益于国外技术力量的整合，部分国家成立了技术委员会，港口机械设备的研发由多学科一同驱动，产品整体设计水平高，特别是细节设计完善可靠。

国内大型起重机只注重其功能性，在细节设计方面乏善可陈，根据数据显示在300起门座式起重机事故中，高空货物坠落和整机倒塌最严重，占了事故总量的45.7%，将近一半，而整机倒塌的事故占25%，四分之一之多。^[2]这两种事故类型占了总事故的四分之三。该课题希望围绕均衡梁设计，对门座起重机行走运行结构进行优化分析和设计，最大限度地保证其在不同工况下能够进行正常工作，安全生产。

关于门座起重机行走机构的设计研究中，传统上在对均衡梁结构设计中，通常方法常在均衡梁之间的连接铰轴上，把两端铰孔设计成两个可独立进行机械加工的铰支座，然后用螺栓固定在均衡梁两端，由于均衡梁于铰支座之间连接部位多，使得安装累积误差大，导致安装后三铰孔周线不平行，歪斜错位，影响车轮的相互位置精度，造成车轮偏斜，直线性差，易发生啃齿现象，影响使用性能。

李维玲，沈超针对大型门式起重机大车行走机构存在的轮压大，台车数量多，制造安装困难，易发生啃齿问题等问题^[3]，结合2000t门式起重机整机性能参数和要求，在分析常见大车行走机构的基础上，采用了双轨形式和十字铰进行均衡，并对其均衡梁，哈夫铰和台车等主要改动部件进行了对比分析，最后对其结构进行有限元分析和优化。

为了减少累计误差和机械加工工作量，考虑到生产加工能力和现有加工设备性能参数，除梁铰支座不与刚柔性支腿下横联做成整体外，其余端部铰座均于均衡梁做成一体。中部铰孔位置偏上，铰孔内设置导向管并进行封焊，一方面可起导向作用，另一方面可防止加工中部铰孔时切屑进入箱型内腔和雨水浸入。该加工方式的优点在于易保证三个铰孔轴线之间的平行度和垂直度，不仅可降低加工成本，而且更易保证台车安装时多车轮的直线度和垂直度，从而提高运行质量，减少啃轨现象的发生。为防止均衡梁在铰轴上沿轴向滑移，保证各级均衡梁的共线精度和垂直度，在均衡梁之间设置了定位块。由于相互铰接的两均衡梁上的定位块之间间隙小于平衡梁对应铰支座的间隙，既可保护铰接处立铰板不会受到横向力，又扩大均衡梁于对应铰支座的间隙，以方便安装，还可通过定位块之间的相互约束，减少均衡梁由于两台车运行不同步导致的啃轨概率。

张宏，汪洋，张鹏，赵盼飞等人其公司MQ4037型40t门座起重机^[4]多次发生台车立轴座断裂故障，严重影响了起重机的正常运行和安全生产，甚至会造成机毁人亡的严重后果，维修时间需要一到两周，消耗了大量人力物力，对港口生产造成了较大影响，他们对这一问题做了现场调研，决定对台车架上部与小平衡梁的连接方式进行改进，主要方法是将其立轴连接改为螺栓固定式连接，台车架和小平衡梁采用多颗螺栓固定，方便维修人员进行维修。具体改进如下图。