大型履带起重机作业时,不均匀的接地比压将导致地基不均匀沉降,而其臂架系统是一种柔性、重载的细长结构,当受到侧向扰动时,会产生较大的侧向位移,加上转台、车架、履带架等结构件的弹性变形,最终使整机及臂架的倾斜随载荷状态的不同而变化,而这种变化通常会反过来加剧不均匀的地基沉降,直到地基沉降与接地比压相平衡这一耦合作用才能终止。若在达到上述终止状态之前臂架强度或整机抗倾翻稳定性就达到其极限,起重机就会发生强度破坏或倾翻事故。因此,如何在履带起重机设计时就考虑地面倾斜度和地基变形对起重机臂架强度和整机稳定性的影响,且在施工时如何确定地面的初始倾斜度与地基刚度以降低因地基沉降而引起结构强度破坏或整机倾翻事故的风险,对提高大型履带起重机的设计质量,保证其安全作业,具有重要的理论价值和工程实际意义,也是履带起重机设计和使用面对的重要难题。本文以某QUY400型履带起重机为对象,主要研究内容如下:(1)应用Winkler地基模型上的Euler-Bernoulli梁模拟弹性地基与履带架之间的相互作用,得到了考虑地基沉降,履带架、车架、转台变形的下车总侧向刚度,并针对刚度较小的弹性地基给出选择路基箱刚度与铺装方式的方法,为考虑地基弹性的额定起升载荷修正和施工作业前的地基处理提供重要参考。(2)考虑臂架重力与轴向力的二阶效应、主臂扭转刚度等因素影响,结合已获得的下车总侧向刚度,给出了地基变形与起重机结构非线性耦合作用下臂架端部位移和危险截面应力的计算方法,通过与缩尺模型实验以及ANSYS计算结果进行比较,论证该方法在满足计算精度要求的前提下省略了建模步骤,易于程序编写,具有更高的求解效率。(3)考虑回转工况中吊重的侧向偏摆会对臂架系统产生侧向扰动,建立了弹性地基与履带起重机耦合作用多体动力学模型,分析回转加速度、回转速度、起升高度、地基刚度等因素对臂架强度和整机侧向倾翻稳定性的影响,给出不同地基条件允许的最大回转速度,为起重机的安全作业提供重要参考。(4)根据上述研究结果,设计了一种高效便捷的额定起升载荷与最大回转速度即时修正方法,履带起重机施工作业前将臂架调整到最小幅度,空载逆时针回转一周采集到转台纵向倾角变化曲线,PLC系统利用预存的数据和设定好的算法得到作业现场的地面倾斜度、地基刚度、修正后的额定起升载荷与允许的最大回转速度,使履带起重机在决定自身起重性能时具有一定的“智能”。