第二节单臂架讲稿.doc

第二节 单臂架单臂架使起重机总体布置简单，制造安装方便，自重较轻，因而广泛用于移动式起重机械、塔式起重机和门座起重机中。一、 单臂架的结构型式主要分为三类：桁架式臂架、无斜杆臂架、实腹式臂架1、 桁架式臂架为了减轻自重、降低制造成本，单臂架大多数采用型钢作主肢的矩形截面桁架式结构，特别当臂架较长、受轴向力不大时更为合理。如图所示，为管结构桁架臂架，它在变幅平面中段通常是等截面的，而向两端逐渐缩小并用钢板加固。由于臂较长，为了减小自重引起的横向弯曲影响，臂架设计应使顶端合力作用线与臂架轴线有一偏心距离。回转平面内由头部向根部逐渐扩大，以便承受水平载荷引起的水平弯矩。管结构外形清晰美观，风助力较小，是一种较为理想的受压构件截面型式，因此在桁架臂架结构中比较多用。2、无斜杆臂架如图所示，是一个平面框架结构，杆件均为焊接箱形截面，由于没有斜腹杆又是平面结构，因而空间刚度较差。3、 实腹式臂架为了简化制造、便于油漆和维修，有时还采用单根轧制钢管或薄钢板焊接的实腹式臂架，如图所示，特别当起重量较大而臂长不大时，用实腹式臂架较为合理。当臂架较长时，实体结构就显得过于笨重，且迎风面积较大，因而应用并不广泛。二、 单臂架设计计算1、 载荷在一般情况下，单臂架的受力情况如图所示，这些载荷是：（1） 臂架自重载荷PGb和固定滑轮组自重载荷Fhi（2）吊具自重m0和随工作幅度而异的最大起重量mQ产生的额定起升载荷 PQ=(mQ+m0)g=FQ+F0（3）工作状态下的风载荷PW（4）物品偏摆水平力FT=PQtan（5）臂架回转惯性力Fg、Fc（6）起升绳拉力Fs（7）变幅绳拉力Fb此外，在进行结构的强度计算时，还应计算冲击系数1和动载系数2。通常臂架按下面两种载荷情况进行计算：（1）在臂架变幅平面内作用有臂架自重载荷、起升载荷、物品偏摆力、惯性力和风力。 （2）在臂架回转平面内作用有物品偏摆力、惯性力和风力。需要注意的是：起重机运行产生的惯性力工况，与臂架变幅、回转工况并不组合，一般不计算。2、 设计计算单臂架的几何尺寸确定后，可以利用图解法或解析法求得臂架的支反力和轴向力。分析表明，臂架的最大轴向力可能发生在两个位置：（1）最小幅度起吊最大起重量。（2）最大幅度起吊最小起重量。需要注意的是：对于较长的臂架，需考虑自重载荷引起的横向弯曲影响。因最大轴向力和最大弯矩往往并不在同一幅度时产生，故必须对最大幅度、最小幅度及某些中间幅度进行内力分析，加以比较，然后确定臂架设计计算的最不利位置。臂架应进行强度、刚度和整体稳定性计算。通常在变幅平面内假定臂架的两端为铰接支承或为间支伸臂杆，其计算公式如上1为在变幅平面内由臂架支承方式的长度系数2为变截面臂架的长度系数，在等截面臂架的时候2等于1L为臂架的长度臂架质量产生的回转惯性力，可按集中质量近似计算。也可按分布质量精确计算，臂架分布质量的切向惯性力与其至回转中心的水平距离成正比，从臂端至回转中心呈线性分布。在回转平面内，认为臂架是一端固定，另一端自由的悬臂杆，忽略变幅绳和起升绳的柔性约束，这样偏安全。若考虑变幅绳和起升绳在臂架侧向屈曲时对臂架端点产生的支承影响，则将提高臂架的稳定性，这时臂架在回转平面内总的计算长度系数=132.。在回转平面的臂架计算长度按下式计算，其中1为在回转平面内考虑臂架支承方式不同的长度系数，对一端固定另一端自由者，1=22为变截面臂架的长度系数考虑变幅拉臂绳或起升绳影响的长度系数，当臂架用拉臂绳变幅时，由下式求得3=1A/2B 若上式计算的数值小于0.5，则3取0.5。当臂架用变幅液压缸变幅时，则主要有起升绳产生影响，长度系数可由下式计算得单臂架的刚度可用长细比和变形来衡量:(a)按长细比条件为其中L0为臂架计算长度，根据支承方式、截面变化规律以及拉臂绳的影响而定R为臂架截面的回转半径，对变截面臂架按等效截面计算臂架的容许长细比，一般去=150180.。(b)按变形条件桁架式臂架顶端在变幅平面内的位移主要是由拉臂绳的变形引起的，一般不予计算；由臂架自重载荷产生的中点挠度不大，也不考虑。臂架顶端在回转平面内的侧向位移可按一端固定另一端自由的悬臂梁计算。臂端侧向位移应在相应工作变幅的额定载荷mQg和mQg侧向载荷作用下计算。因臂架在起吊载荷前，悬挂在臂端的吊具重力对臂端已产生了位移，故额定载荷中不含吊具的重力。需要注意的是：臂端侧