起重機械計算方法

38頁在進展起重機總體設計時，特別是鋼構造設計時，考慮的載荷和工民建鋼構造廠房設計考慮的載荷有很大不同，其特點就是起重機是動態(tài)使用的，在考慮載荷時，都要乘一個系數(shù)，現(xiàn)在我把整體設計時最常用的載荷系數(shù)簡潔得說一下，使對起重機鋼構造設計不了解的人有一個初步的生疏，同時，也請這方面的專家指出缺乏之一、自重沖擊系數(shù)當貨物突然起升離地、貨物下降制動、起重機運行通過軌道接縫或運動機構起動、制動時，起重機的的自身重量將產生沖擊和振動。由于這種沖擊和振動，起重機各局部質量會產生附加的加速度，雖然可用計算機計算這種加速度，但計算工作量較大，所以，實際計算時是將自重乘以一個沖擊系數(shù)，以考慮這種附加動載的影響。3，的規(guī)定，自重沖擊系數(shù)分兩種狀況，一是貨物離地或貨物下降制動對自重的沖擊，將起重機自重乘以起升沖擊系數(shù)φ1，二是吊著貨物的起重機運行通過軌道接縫，將起重機自重和起升載荷均乘以一樣的運行沖擊系數(shù)φ4，他們都是閱歷值。1、起升沖擊系數(shù)φ1《標準》規(guī)定：0.9≤φ1≤1.1φ1=1.0~1.1，否則取φ1=0.9~1.0。2、運行沖擊系數(shù)φ4《標準》規(guī)定，φ4用下式計算：φ4=1.10+0.058v√h (注：√h為h開更號〕式中v 起重機〔或小車〕的運行速度〔m/s)h 軌道接縫處二軌道面的高度差〔mm〕理論說明，當速度較大時，沖擊系數(shù)并不隨速度增大，只要掌握，系數(shù)不會大于。二、起升載荷動載系數(shù)φ2φ21≤φ2≤2當起升質量突然離地上升或下降制動時起升質量將產生附加的加速度，由這個附加加速度引起的慣性力，將φ2予以增大，φ2即為起升載荷動載系數(shù)。1、φ2的估算值φ2=1+cv√[1/δg〔λ0+yo〕]各符號的意義見《起重機設計標準GB381183〕附錄B為了檢驗上式的正確性，曾對通用橋式起重機、塔式起重機、門座起重機等做過測定2近。2、初步設計階段φ2的估算值在初步設計階段，上述公式的一些參數(shù)未知，φ2如何估算呢？將上式進展簡化：φ2=1+acva=√[1/δg〔λ0+yo〕]依據(jù)《標準》規(guī)定，依據(jù)以下公式參考選?。孩佴?=1+0.17v 做安裝用的、使用輕閑的臂架起重機。②φ2=1+0.35v 做安裝用的橋式起重機，做一般裝卸和施工用的吊鉤式起重機③φ2=1+0.70v 在機加工車間和倉庫用的吊鉤橋式起重機、港口抓斗門座起重機④φ2=1+1.00v 抓斗和電磁橋式起重機。v 額定起升速度〔m/s)φ2＜1.1φ2=1.1φ2＞2φ2=2，此時應實行措施降低離地速度〔用電控的方使φ2不致太大。3、φ2值的其他估算方法以上是《標準》介紹的方法，至于φ2到底多大，也在于參考其他吊車的參考值以及設計者的心得體會，其他方法大家也可以參考，這里就介紹以下出處，有興趣的可以找資料，也可以找我聯(lián)系。是《標準》未出來之前的常規(guī)設計方法ISO〔86861：1989〕的設計方法。三、突然卸載沖擊系數(shù)φ3《標準》中是這樣規(guī)定的：當起升質量局部或全部突然卸載時，將對構造產生動態(tài)減載作用，減小后的起升載荷等于突然卸載沖擊系φ3乘以起升載荷。φ3=1(Δm/m)*(1+β3〕Δm 起升載荷突然卸去的那局部重量m 起升質量β3 對于抓斗起重機或類似起重機取0.5，對于電磁起重機或類似起重機取1.0從式中看出，在嚴峻狀況下〔起重機將受到與起升質量相等但方向相反的載荷。φ3的取值范圍1~1。使用時應留意：1、一般的設計中卸載的沖擊影響主要在起重機抗傾覆穩(wěn)定性計算時應用。2、對局部起升載荷突然卸除或墜落屬于正常作業(yè)的起重機〔例如抓斗或電磁起重機，應考慮突然卸載對結構的動力作用。我也有一些拙見，請指正。起升載荷動載系數(shù)φ2的推導：我國《標準》和aisc《標準》規(guī)定起升載荷動載系數(shù)φ22φ2<=2,(視不同狀況選取〕假定一物體m,h跌落,其沖擊力為：用機械能守恒定理:mg(h+Ymax0.5*k*Ymax hereYmax為構造最大變形，k為勁度系數(shù)mg=kY聯(lián)立求解Ymax=(1+(1+2h/Y)^0.5)*Y沖擊系數(shù)為(1+(1+2h/Y)^0.5)沖擊力為F=kYmax=k*(1+(1+2h/Y)^0.5)*YF=kY*沖擊系數(shù)F=mg*沖擊系數(shù)=mg*(1+(1+2h/Y)^0.5)沖擊力為重力與沖擊系數(shù)的乘積當h=0(此時與起升載荷對機構和構造產生的動應力狀況一樣〕沖擊系數(shù)為(1+(1+2h/Y)^0.5)=2結論:2首先答復樓上朋友的問題。你可能是學構造的，我呢，是具體搞技術的，尋常只管套標準，但對標準的公式的理論由來還真的沒有吃透，本著求實的態(tài)度，為此，我特地打了，求教了一個朋友，他是國內某著名大學的起重機博士，依據(jù)他的解釋，答復如下，不知您是否滿足，這也是我遲遲未答復的緣由。一、你的推導沒有錯誤，但你的力學模型和起重機起升工況的力學模型不一樣。你的力學模型如附圖1G在初始時靜止彈簧K的自由狀態(tài)，G掛上彈簧突然松手，此時彈簧的最大受力為2mgφ2=2，這就是你的公式的由來，留意，是靜止物體。二、起重機起升工況要比上述工況簡單的多，而且不是上述工況。起重機起升最抱負的工況〔沖擊最小〕如附圖2所示，彈性鋼絲繩以無限小的速度v0緩緩提起，當kΔx等于g時，物體也以0緩緩離開地面，此時〔無沖擊因此，隨著02也會增大，確定會大于0如，而鋼絲繩的剛度也很大，迫使G在短時間內0到達〔1秒G的平均加速度就為其受的慣性力就為，即受拉力為10mg，此時，φ2=10。三、歸根結底，你的模型未考慮重物與彈簧在初始時就存在相對速度〔鋼絲繩動而重物不試想，假設k為無窮大，則重物速度從0v00，此時，φ2為無窮大。你提的問題相當好，這正好反映了起重機鋼構造的設計和一般鋼構造建筑設計的不同原理，但兩者又有許多相通之處，它們都是鋼構造，但一個動，一個靜止而已。感謝你提的問題，我也受益匪淺?！步又f動載系數(shù)〕四、試驗載荷動載系數(shù)φ6110%動負荷試125%靜負荷試驗。試驗時風速一般不超過8.3m/s5級風〔8.0~17.9m/s10m高。1、動態(tài)試驗是起吊額定負荷的110%，且處于起重機最不利位置，按要求完成各種運動和組合運動。此時，雖然是全速上升或下降，但離地及下降制動均比較慎重，依據(jù)《標準φ6=〔1+φ2〕/22、靜態(tài)試驗是加額定載荷的125%，且處于起重機最不利位置，載荷應平穩(wěn)無沖擊加載。載荷離地100~200mm，懸空時間不得少于10min簽定合同予以規(guī)定。起重機試驗詳見《起重機試驗標準和程GB590586〕五、彈性振動增大系數(shù)φ5和剛性動載系數(shù)φ8這兩個系數(shù)是用于傳動機構動載荷計算的。起重機機構啟動時原動機發(fā)出的轉矩要比機構的靜阻轉矩大，增大的轉矩用來加速機構的運動質量。因此機構啟動存在動載荷。電動機的額定功率Pn(KW)、額定轉矩Mn(N.m〕和轉速n〔r/min)存在以下關系：Mn=9550*Pn/n零件承受的總載荷為靜力矩和慣性力矩之和Mmax=Mj+Mg=φ8*Mn考慮到機構傳動系統(tǒng)在起動和制動時產生的扭轉振動，則Mmax=φ5*φ8*Mn剛性動載系數(shù)φ8φ8=1.2~2.0。彈性振動增大系數(shù)φ5，對突然起動的機構，取1.5~1.7，對較平穩(wěn)的機構，取1.1~1.5。事實上，機構起動和制動時，除傳動機構承受動載荷外，起重機的金屬構造也將承受水平動載荷，因此，也可φ5。六、碰撞緩沖器考慮的彈性振動動載系數(shù)φ7起重機運行軌道的終端設有彈性緩沖器，一般有彈簧和液壓兩種。一般的碰撞力分析是以剛體動力學的根底導出的，實際應考慮碰撞時起重機構造將產生彈性振動。ISO/TC96φ7，以考慮彈性振動對緩沖力的影響，并規(guī)定：對于線性彈簧緩沖器：φ7=1.25對具有不變緩沖力的液壓緩沖器：φ7=1.60在我國標準中規(guī)定：φ7=1我在《起重機設計標準》里，還真的沒有找到這個系數(shù)〔在標準里，只是有緩沖器碰撞時作用在運行機構驅動軸上的力矩計算的閱歷公式，還不錯，在《起重機設計手冊》里，有具體的計算步驟，我估計，這可能和ISO有不同之處，具體得有時機請教專家了?，F(xiàn)在，把起重機設計所用的8個載荷系數(shù)φ1~φ8都簡要地講完了，大家可能是一頭霧水 這幾個系數(shù)都知道了，但是起重機鋼構造設計都還考慮哪些載荷呢？是的，這些系數(shù)是和載荷親熱相關的，它和一般的工業(yè)廠房考慮的載荷確實不一樣，下面我就將這些載荷一一列出，由于在上面已經將載荷系數(shù)講清了，那么，下面就直接引用，思路也就很清楚了。一、自重載荷PG考慮乘以起升沖擊系數(shù)φ1二、起升載荷PQ考慮乘以起升載荷動載系數(shù)φ2。必要時，考慮乘以突然卸載沖擊系數(shù)φ3〔參見上述φ3系數(shù)的解釋〕三、在不平路面運行產生的沖擊載荷考慮乘以運行沖擊系數(shù)φ4，留意：PGPQ分別乘四、機構起動〔制動〕產生的水平慣性載荷1、運行慣性力PH=φ5*m*a≤Padm 運行局部質量a 起制動加速度Pad 驅動車輪和鋼軌〔或地面〕粘著力2、回轉或變幅運動時的水平慣性力PH=PQ*tgαα 鋼絲繩對鉛垂線的偏擺角五、風載荷PWPW=C*Kh*q*AC 風力系數(shù)，考慮構造體型、尺寸等因素對風壓的影響Kh 風力高度系數(shù)q 計算風壓A 起重機或起吊物品垂直于風向的迎風面積。六、起重機偏斜運行時的水平側向力PSPS=ΣR*λ/2ΣR 起重機產生側向力一側最大輪壓之和λ 水平側向力系數(shù)，與起重機跨度L和大車輪距B之比有關，七、坡度載荷起重機不尋常，自重載荷和起升載荷會產生與坡度方向平行的分力。沿軌道運行的起重機，假設水平誤差不大于0.5%，則不予考慮。八、特別載荷1、溫度載荷：一般不予考慮。如有特別狀況，應依據(jù)用戶供給的資料進展特地計算。2、地震載荷：在我國一般不考慮。如有要求，依據(jù)用戶供給的地震資料計算。3、安裝載荷：在起重機安裝時，金屬構造或機構承受的載荷為安裝載荷。應校核構件的強度。它取決于吊裝的方法和吊點的位置。同時應注明安裝時允許的風力。4、運輸載荷：起重機在用鐵路運輸時，在調車編組作業(yè)和行駛時，由于車輛振動和車輛間