起重機械計算方法

38頁在進展起重機總體設(shè)計時，特別是鋼構(gòu)造設(shè)計時，考慮的載荷和工民建鋼構(gòu)造廠房設(shè)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(shè)計時最常用的載荷系數(shù)簡潔得說一下，使對起重機鋼構(gòu)造設(shè)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(gòu)起動、制動時，起重機的的自身重量將產(chǎn)生沖擊和振動。由于這種沖擊和振動，起重機各局部質(zhì)量會產(chǎn)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(zhì)量突然離地上升或下降制動時起升質(zhì)量將產(chǎn)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(shè)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(shè)計階段φ2的估算值在初步設(shè)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(yīng)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(shè)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(shè)計方法ISO〔86861：1989〕的設(shè)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(zhì)量局部或全部突然卸載時，將對構(gòu)造產(chǎn)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(zhì)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(zhì)量相等但方向相反的載荷。φ3的取值范圍1~1。使用時應(yīng)留意：1、一般的設(shè)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(yīng)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(yīng)考慮突然卸載對結(jié)構(gòu)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(dǎo)：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(gòu)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(gòu)和構(gòu)造產(chǎn)生的動應(yīng)力狀況一樣〕沖擊系數(shù)為(1+(1+2h/Y)^0.5)=2結(jié)論:2首先答復(fù)樓上朋友的問題。你可能是學(xué)構(gòu)造的，我呢，是具體搞技術(shù)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(nèi)某著名大學(xué)的起重機博士，依據(jù)他的解釋，答復(fù)如下，不知您是否滿足，這也是我遲遲未答復(fù)的緣由。一、你的推導(dǎo)沒有錯誤，但你的力學(xué)模型和起重機起升工況的力學(xué)模型不一樣。你的力學(xué)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(nèi)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(jié)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(shè)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(gòu)造的設(shè)計和一般鋼構(gòu)造建筑設(shè)計的不同原理，但兩者又有許多相通之處，它們都是鋼構(gòu)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(fēng)速一般不超過8.3m/s5級風(fēng)〔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(yīng)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(gòu)動載荷計算的。起重機機構(gòu)啟動時原動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩要比機構(gòu)的靜阻轉(zhuǎn)矩大，增大的轉(zhuǎn)矩用來加速機構(gòu)的運動質(zhì)量。因此機構(gòu)啟動存在動載荷。電動機的額定功率Pn(KW)、額定轉(zhuǎn)矩Mn(N.m〕和轉(zhuǎn)速n〔r/min)存在以下關(guān)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(gòu)傳動系統(tǒng)在起動和制動時產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)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(gòu)，取1.5~1.7，對較平穩(wěn)的機構(gòu)，取1.1~1.5。事實上，機構(gòu)起動和制動時，除傳動機構(gòu)承受動載荷外，起重機的金屬構(gòu)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(shè)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(xué)的根底導(dǎo)出的，實際應(yīng)考慮碰撞時起重機構(gòu)造將產(chǎn)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(shè)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(gòu)驅(qū)動軸上的力矩計算的閱歷公式，還不錯，在《起重機設(shè)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(shè)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(gòu)造設(shè)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(guān)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(jīng)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(chǎn)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(gòu)起動〔制動〕產(chǎn)生的水平慣性載荷1、運行慣性力PH=φ5*m*a≤Padm 運行局部質(zhì)量a 起制動加速度Pad 驅(qū)動車輪和鋼軌〔或地面〕粘著力2、回轉(zhuǎn)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(fēng)載荷PWPW=C*Kh*q*AC 風(fēng)力系數(shù)，考慮構(gòu)造體型、尺寸等因素對風(fēng)壓的影響Kh 風(fēng)力高度系數(shù)q 計算風(fēng)壓A 起重機或起吊物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積。六、起重機偏斜運行時的水平側(cè)向力PSPS=ΣR*λ/2ΣR 起重機產(chǎn)生側(cè)向力一側(cè)最大輪壓之和λ 水平側(cè)向力系數(shù)，與起重機跨度L和大車輪距B之比有關(guān)，七、坡度載荷起重機不尋常，自重載荷和起升載荷會產(chǎn)生與坡度方向平行的分力。沿軌道運行的起重機，假設(shè)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(yīng)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(gòu)造或機構(gòu)承受的載荷為安裝載荷。應(yīng)校核構(gòu)件的強度。它取決于吊裝的方法和吊點的位置。同時應(yīng)注明安裝時允許的風(fēng)力。4、運輸載荷：起重機在用鐵路運輸時，在調(diào)車編組作業(yè)和行駛時，由于車輛振動和車輛間