800吊篮标准悬挂机构(前3米后6米)的受力分析(采用变形协调方程计算)

1 800800 型吊篮悬挂机构型吊篮悬挂机构 （前（前 3m3m、后、后 6m6m） 受力分析计算说明书受力分析计算说明书 雄宇重工集团股份有限公司雄宇重工集团股份有限公司 江南大学机械工程学院吊船工程机械研究所江南大学机械工程学院吊船工程机械研究所 2 目目 录录 1.11.1 悬挂机构载荷悬挂机构载荷 .3 3 1.21.2 悬挂机构整体分析悬挂机构整体分析 .4 4 1.31.3 悬挂机构分部分析悬挂机构分部分析 .5 5 1.3.1 AB 的组合应力校核.5 1.3.2 AB 杆稳定性校核.7 1.3.3 BD 的杆的校核.8 1.3.4 BC 的杆的校核.10 1.3.5 CG 的杆的校核（受拉力）.11 1.41.4 钢丝绳悬挂架销轴的强度校核钢丝绳悬挂架销轴的强度校核 .1111 1.4.1 剪切强度校核.11 1.4.2 挤压强度校核.12 1.51.5 钢丝绳的安全系数钢丝绳的安全系数 .1212 1.5.1 LP800 吊篮钢丝绳校核.12 1.5.2 LP800 吊篮钢丝绳安全系数校核.12 1.61.6 综述综述.1313 3 1.11.1 悬挂机构载荷悬挂机构载荷 新型悬挂机构结构简图如下图所示，点处为支撑点，点处为配重块，EG 点为吊篮吊点位置。吊篮对点的拉力通过拉攀钢丝绳传导到，即的AAADCA 拉力传导了悬挂机构的后端，增加了整体悬挂机构的安全性。 对该悬挂机构受力进行简化得，点为铰支座，点为配重块，为固定铰EG 支座。其中吊篮载重为 800kg，自重为 579kg，配重块为 900kg。 具体载荷计算为 （1）钢平台自重：425kg（按 3 节2 米=6 米） （2）钢丝绳：50kg（按长度 100 米2 根25kg） （3）安全绳：50kg（按长度 100 米2 根25kg） （4）电缆线：30kg（按长度 100 米） （5）重锤：24kg（12kg2） （6）额定载荷：800kg 又因两个悬挂机构吊一个吊篮，故单一悬挂机构的吊点受力为A =8964N。 kP 2 57908000 3 . 16895 式中为自重系数，为 1.3。k 杆=3000，=1092，=6000，与的夹角为=20ABBDBCADAC 4 与的夹角为CDAC 3 . 10)6000/1092arctan( 该悬挂机构用 Q235B 材料。由试验可得，在悬挂机构拉攀绳预紧力为 4000N 的情况下，单悬挂机构点受力 6895N，其拉攀绳受力为 15108N。AP 1.21.2 悬挂机构整体分析悬挂机构整体分析 因该悬挂机构在之间使用拉攀绳固定，故可对该悬挂机构作整体分ADCADCE 析，其受力简图如下所示 根据静力平衡得 ，0 y F E PGN ，0 E M P ABG BC 式中为配重块处对点的拉力，不是实际配重块的重力。GC 得4482N，G 13446N， E N 已知前腿底部点落在楼板面上的面积为E 5 S=2752）（9272-100802 2 mm 式中，前支腿采用 2 个80 100 4 的方管支撑楼面。 得前腿底部点楼板面压为E 6.4MPa= E kN S 前楼 式中为自重系数，为 1.3。k 已知每块配重为已知每块配重为 25Kg，故仅需，故仅需 18 块配重即可满足悬挂机构的平衡，但为块配重即可满足悬挂机构的平衡，但为 了确保悬挂机构的安全，按照了确保悬挂机构的安全，按照 2 倍安全系数来配置配重块数量，配重块也仅需倍安全系数来配置配重块数量，配重块也仅需 36 块。现在需选用块。现在需选用 36 块配重压在悬挂机构的末端，保持悬挂机构的安全。块配重压在悬挂机构的末端，保持悬挂机构的安全。 后腿支架上所有后腿支架上所有 36 块配重的总重量为块配重的总重量为 N250 369000G 后腿支架采用 2 个80 100 4 的方管支撑楼面，故其和楼面接触面 积为 =1376)2)(2(tbtaabA 2 mm 其对楼面的压应力为其对楼面的压应力为 =4.3MPa A Gk 2 后楼 13762 90003 . 1 式中为自重系数，为 1.3，后腿下端有 2 个方管。k 1.31.3 悬挂机构分部分析悬挂机构分部分析 1.3.1 AB 的组合应力校核的组合应力校核 取为研究对象，其基本受力分析如下图所示，需通过变形协调方程计AB 算拉攀绳受力大小。 如下图所示为悬挂机构受力和变形示意图，前支撑点为铰支撑，主梁B 为外伸梁。ABC T A B C P T T T D 6 （a）悬挂机构总体变形图 （b）空载时局部变形图 （c）满载时局部变形图 吊篮悬挂机构受力模型及变形图 空载时，即悬挂机构吊点处受力=0N，拉攀钢丝绳的张力等于预紧力，AP 预紧钢丝绳初始伸长和前梁向上弯曲扰度分别为 ； （1） EA LT L o o 2 sin 3 o o T waab EI 为弹性模量，为钢管截面积，由图 2（b）可知变形协调方程为：EA （2） sin o o w L 钢管未预紧时短缺距离，即为钢管原长端点到前梁为未受力时端点的距离。 （1）代入A （2）得 （3） I baa A L E To 3 )( 2 满载时如图 2（c） ，钢管总伸长和前梁向下弯曲挠度分别为：Lw ； （4） EA TL L 2 sin 3 PT waab EI 由图 2（c）可知变形协调方程： （5）sinLw （3） 、 （4）代入（5）简化后得钢管最终张力为：T 30027N； 1 sin o TTP k =1.007; （6） I baa A L k 3 )( 1 2 o w 0 L A w L A 7 式中：，通过现场试验一般取 4000N； 0 T 为钢丝绳预紧力 为钢丝绳和吊点横梁的夹角，为 20； 为系数；k 为拉攀钢丝绳总长，为=9292mm；L 2222 ABBDBCBD 为吊点离支撑点的距离，可知=3000mm；ABABa 为配重后支撑点离前支撑点的距离，可知=6000mm；BCBCb 为悬挂机构上支杆的高，为 1092mm；BD 为钢丝绳的截面积，直径为 8.3mm，截面积为 54.12；A 2 mm 前梁弯曲力为由下式计算：Q （7）sinQPT =1306N20sin300278964Q 前梁最大应力发生在截面，为拉弯组合，其值为：B （8） coscos ZZ MTQaT WSWS =119MPa3=4.03 cr n 满足要求。满足要求。 1.3.3 BD 的杆的校核的杆的校核 取为研究对象，受力分析如下图所示：BD 9 钢丝绳的拉力为N，钢丝绳与水平杆的夹角=20，30027T ，=1092mm，根据静力平衡得 3 . 10BD ，0 x F coscos Bx TTF ，0 y F sinsin By TTF ，0 B M coscos B P BDMP BD 1326N，15639N， 729084N Bx F By F B M 杆的实常数为 801004，其抗弯模量为：BD z W 39891 H tHtBBH Wz 6 )2()2( 33 3 在杆的危险截面端，其弯曲应力为BDB 18.3MPa3=4.03 cr n 11 满足要求。满足要求。 1.3.5 CG 的杆的校核的杆的校核（受拉力）（受拉力） CG 杆主要起到抗倾覆的作用，其受拉力，根据抗倾覆公式 =2.122 Pa LG k , 30008964 60009000 式中 k 为抗倾覆系数； 为单悬挂机构配重的总重量（9000N） ；G 为单悬吊机构吊头承重（8964N） ；P 为承重钢丝绳中心到支点间的距离，为=3000；aAB 为配重中心到支点间的距离，为=6000。LBC CG 杆承受的最大拉力为配重的总重力，为G =6.5MPa=215MPa S G 拉CG 1376 9000 1.41.4 钢丝绳悬挂架销轴的强度校核钢丝绳悬挂架销轴的强度校核 需要对钢丝绳悬挂架销轴进行剪切和挤压强度校核。已知销轴的材质为 45 钢。轴径30，查钢材手册得 45 钢的=355MPa，安全系数，得许用 S 2f 拉压应力、剪切应力和挤压应力分别为 MPa 177.5 S f MPa 0.577205 MPa 1.8425 P 1.4.1 剪切强度校核剪切强度校核 已知销轴所受剪切力=18KN，销轴的截面积为=706.5 ，销SF 2 4Sd 2 轴所示剪切应力为 =12.5MPa S FS 2 12 1.4.2 挤压强度校核挤压强度校核 已知销轴所受挤压面积/2=1200 ，其挤压应力为80 30S 2 7.5MPa 2 P P S P 故满足强度要求。故满足强度要求。 1.51.5 钢丝绳的安全系数钢丝绳的安全系数 1.5.1 LP800LP800 吊篮钢丝绳校核吊篮钢丝绳校核 LP800 吊篮钢丝绳的安全系数为 n=Sa/W 其中S=58500N，a=2，W=(800+425+50+30+24)= 1329Kg9.8=13024N. 式中：吊篮的额定载重量为 800Kg,考虑了吊篮的工作高度及钢丝绳的自重， 悬挂机构的抗倾覆系数应大于或等于 2。钢丝绳的重量计算按 2 根 100 长的钢 丝绳的自重。单根钢丝绳的拉力应是吊篮额定载重的 9 倍 则 n=531902/13024=99 满足标准要求 1.5.2 LP800LP800 吊篮钢丝绳安全系数校核吊篮钢丝绳安全系数校核 单根钢丝绳的拉力应是吊篮额定载重的