STRU-11-第十一章 轮式起重机的吊臂

第十一章轮式起重机的吊臂

第一节桁架式吊臂的结构型式第二节桁架式吊臂的设计计算第三节箱形伸缩式吊臂的结构形式第四节箱形伸缩式吊臂的计算第十一章作业桁架式吊臂变幅绳变幅变幅油缸变幅变幅形式：箱形伸缩式吊臂履带起重机定长臂式铁路起重机变幅绳变幅伸缩臂式铁路起重机利勃海尔LTM11200-9.1,起重量1200t，主臂全伸长度100m

主臂和副臂组合能使起升高度达到170m第一节桁架式吊臂的结构型式第二节桁架式吊臂的设计计算

计算载荷：起升载荷、吊臂自重、惯性力、风载荷

计算工况：起升机构起制、动，旋转机构起制、动，风向垂直于变幅平面变幅平面计算简图旋转平面计算简图一、桁架式主臂受力分析1.变幅平面

（1）变幅平面承受的载荷垂直载荷Q起升绳拉力S变幅滑轮组拉力Nf（2）计算假定

假定力Q、S和Nf交汇于桁架式吊臂端点，其合力N沿吊臂轴线方向。（3）计算简图:两端简支中心受压构件。

N及Nf可用作图法或解析法求出。2.旋转平面

（1）计算简图：根部固定、端部自由的悬臂梁。（2）旋转平面承受的载荷侧向力TT=Th+Tb式中Th——货物偏摆引起的载荷其中——偏摆角，所以Tb——吊臂受到的风载荷和惯性载荷。臂端力矩ML

轴向压力N

由副臂引起。由变幅平面的载荷引起。二、桁架式吊臂的强度计算

吊臂的任一截面弯矩为

令

设吊臂挠曲方程为

满足条件:当x=0时，MW——仅由横向力T和力矩ML引起的弯矩；当x=L时，(11-15)

因为(11-16)将式(11-15)对x求二阶导数,代入式(11-16)，可得(11-17)将式（11-15）及式（11-17）代入式（11-14），可得(11-18)临界力

——考虑轴向力影响的弯矩放大系数，考虑极限状态法的计算结果，常取对格构式构件，应考虑剪力对临界力的影响，即：——吊臂绕Z轴的当量长细比，对四肢构件：

折算长度系数

1

──由支承条件决定的长度系数,对悬臂压杆

1=2

；

2

──变截面长度系数，由表5-3查取。

强度校核：μ3──考虑变幅绳或起升绳影响的长度系数；按下式计算

三、桁架式吊臂的刚度计算

1.臂端挠度

由莫尔公式：

式中假设吊臂的挠曲方程为:

式中

2.桁架式吊臂的刚度校核式中[f]——臂端容许挠度，——挠度放大系数，取为

四、桁架式吊臂的总体稳定性计算桁架式吊臂是单向压弯构件，其整体稳定性按下式计算式中，φ由当量长细比λdz查表。五、桁架式吊臂弦杆节间稳定性校核

rmin——分肢对自身较弱轴的回转半径。

1──轴压稳定系数，由弦杆节间长细比

1查表B──旋转平面内计算截面处弦杆间距；式中六、桁架式吊臂的腹杆体系

按刚度条件确定腹杆的截面：则──腹杆的计算长度，在桁架平面内在桁架平面外

第三节箱形伸缩式吊臂的结构形式

减轻箱形伸缩臂自重的方法：

1.采用高强度钢2.合理的截面型式

3.正确的设计计算方法

第四节箱形伸缩式吊臂的计算

计算载荷：起升载荷、吊臂自重、惯性力、风载荷计算工况：最小幅度吊最大起重量。一、受力分析起升机构起制、动，旋转机构起制、动，风向垂直于变幅平面。1.变幅平面计算简图：简支外伸梁变幅平面计算简图

⑴外载荷垂直载荷起升绳拉力⑵计算载荷①轴向力②横向力③力矩2．旋转平面

①侧向力计算简图：根部固定、端部自由的悬臂梁.计算载荷

②臂端力矩

货物偏摆载荷

吊臂风载荷及惯性载荷

③扭矩

④轴向力N

二、临界力计算

1.旋转平面的临界力Ncrz

式中

μ2──伸缩臂变截面长度系数；按式(11-64)计算或查表11-2。

αi

──第i节臂伸出后的长度与吊臂全长之比。(11-64)

μ3──起升钢丝绳影响的长度系数，按下式计算：式中

其中m——起升滑轮组倍率；

式中μ1——支承条件决定的长度系数,根据ℓ1与L比值查表5-2。2.变幅平面的临界力Ncry

μ2──伸缩臂变截面长度系数，按式(11-67)计算或查表11-2。

μ3──起升钢丝绳影响的长度系数，对变幅平面μ3=1。(11-67)三、箱形伸缩臂的刚度校核变幅平面旋转平面1.变幅平面的臂端挠度

（11-70）

(11-69)

图11-26引起的第i节臂端部挠度

:图形互乘法求

图形互乘法求

引起的第i+1节绕第i节臂端部的转角

:在臂端横向载荷作用下的臂端挠度

:2.旋转平面的臂端挠度

（11-73）

(11-72)旋转平面第i节臂的计算载荷:

3.按当量惯性矩法计算臂端挠度

(11-74)当量等截面吊臂在变幅平面和回转平面内的挠度:式中 ──等截面臂的当量惯性矩。根据变截面吊臂与等截面吊臂刚度相等的条件求当量惯性矩。

第i节臂在臂端横向力T作用的臂端挠度:若伸缩臂共有k节，则臂端挠度：等截面当量臂在T力作用下的臂端挠度:根据刚度相等条件，等截面臂的当量惯性矩为:四、伸缩臂的强度校核正应力式中1.伸缩臂非重叠部分的强度校核翼缘板和腹板上的剪应力式中──翼缘板和腹板的中心线所包围的面积，

2.伸缩臂重叠部分的强度校核

⑴滑块支座反力⑵局部弯曲应力式中k——局部弯曲应力系数，查表11-3，或按下式计算：

⑶强度校核滑块作用点B附近处的复合应力：式中五、伸缩臂整体稳定性校核

φ——轴心压杆稳定系数，根据长细比查表3-26，

当

时，按假想长细比λF查表3-26：六、伸缩臂局部稳定性校核

伸缩式吊臂为薄板结构，其局部稳定性计算参看第六章箱形梁局部稳定的有关内容。第十一章作业11-1轮胎式起重机的单臂架用Q235钢制造，截面为矩形格构式结构。起升绳平行于臂架轴线，其偏心距e=500mm，起升滑轮组倍率m=2，臂架与水平面倾角β=300，臂架长l=18m，臂架重心距下端为lG=10.6M，支架尺寸a=3.5m，b=2.5m，起升载荷PQ=22kN，物品向外偏摆力FT=6kN，臂架自身重力PGb=19kN，臂架背后吹来的风力PW=2kN，并设风合力作用于臂架长度的中点上（即l/2处）。设起升绳拉力为Fs，效率η=0.99，变幅绳拉力为Fb。