吊籃標(biāo)準(zhǔn)懸掛機(jī)構(gòu)前米后米的受力分析采用變形協(xié)調(diào)方程計(jì)算

1、800型吊籃懸掛機(jī)構(gòu)（前3m、后6m）受力分析計(jì)算說(shuō)明書(shū)雄宇重工集團(tuán)股份有限公司江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院吊船工程機(jī)械研究所目 錄1.1 懸掛機(jī)構(gòu)載荷31.2 懸掛機(jī)構(gòu)整體分析41.3 懸掛機(jī)構(gòu)分部分析5 AB的組合應(yīng)力校核51.3.2 AB桿穩(wěn)定性校核71.3.3 BD的桿的校核81.3.4 BC的桿的校核101.3.5 CG的桿的校核（受拉力）111.4 鋼絲繩懸掛架銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核111.4.1 剪切強(qiáng)度校核11 擠壓強(qiáng)度校核121.5 鋼絲繩的安全系數(shù)12 LP800吊籃鋼絲繩校核12 LP800吊籃鋼絲繩安全系數(shù)校核121.6綜述131.1 懸掛機(jī)構(gòu)載荷新型懸掛機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示，點(diǎn)處為

2、支撐點(diǎn)，點(diǎn)處為配重塊，點(diǎn)為吊籃吊點(diǎn)位置。吊籃對(duì)點(diǎn)的拉力通過(guò)拉攀鋼絲繩傳導(dǎo)到，即的拉力傳導(dǎo)了懸掛機(jī)構(gòu)的后端，增加了整體懸掛機(jī)構(gòu)的安全性。對(duì)該懸掛機(jī)構(gòu)受力進(jìn)行簡(jiǎn)化得，點(diǎn)為鉸支座，點(diǎn)為配重塊，為固定鉸支座。其中吊籃載重為800kg，自重為579kg，配重塊為900kg。具體載荷計(jì)算為（1）鋼平臺(tái)自重：425kg（按3節(jié)×2米=6米）（2）鋼絲繩：50kg（按長(zhǎng)度100米×2根×25kg）（3）安全繩：50kg（按長(zhǎng)度100米×2根×25kg）（4）電纜線：30kg（按長(zhǎng)度100米）（5）重錘：24kg（12kg×2）（6）額定載荷：800k

3、g又因兩個(gè)懸掛機(jī)構(gòu)吊一個(gè)吊籃，故單一懸掛機(jī)構(gòu)的吊點(diǎn)受力為=8964N。式中為自重系數(shù)，為1.3。桿=3000，=1092，=6000，與的夾角為=20°與的夾角為°該懸掛機(jī)構(gòu)用Q235B材料。由試驗(yàn)可得，在懸掛機(jī)構(gòu)拉攀繩預(yù)緊力為4000N的情況下，單懸掛機(jī)構(gòu)點(diǎn)受力6895N，其拉攀繩受力為15108N。1.2 懸掛機(jī)構(gòu)整體分析因該懸掛機(jī)構(gòu)在之間使用拉攀繩固定，故可對(duì)該懸掛機(jī)構(gòu)作整體分析，其受力簡(jiǎn)圖如下所示根據(jù)靜力平衡得，式中為配重塊處對(duì)點(diǎn)的拉力，不是實(shí)際配重塊的重力。得4482N，13446N，已知前腿底部點(diǎn)落在樓板面上的面積為S=2752式中，前支腿采用2個(gè)801004的

4、方管支撐樓面。得前腿底部點(diǎn)樓板面壓為6.4MPa式中為自重系數(shù)，為1.3。已知每塊配重為25Kg，故僅需18塊配重即可滿(mǎn)足懸掛機(jī)構(gòu)的平衡，但為了確保懸掛機(jī)構(gòu)的安全，按照2倍安全系數(shù)來(lái)配置配重塊數(shù)量，配重塊也僅需36塊。現(xiàn)在需選用36塊配重壓在懸掛機(jī)構(gòu)的末端，保持懸掛機(jī)構(gòu)的安全。后腿支架上所有36塊配重的總重量為N后腿支架采用2個(gè)801004的方管支撐樓面，故其和樓面接觸面積為=1376其對(duì)樓面的壓應(yīng)力為=4.3MPa式中為自重系數(shù)，為1.3，后腿下端有2個(gè)方管。1.3 懸掛機(jī)構(gòu)分部分析1.3.1 AB的組合應(yīng)力校核取為研究對(duì)象，其基本受力分析如下圖所示，需通過(guò)變形協(xié)調(diào)方程計(jì)算拉攀繩受力大小。如

5、下圖所示為懸掛機(jī)構(gòu)受力和變形示意圖，前支撐點(diǎn)為鉸支撐，主梁為外伸梁。（a）懸掛機(jī)構(gòu)總體變形圖AA（b）空載時(shí)局部變形圖 （c）滿(mǎn)載時(shí)局部變形圖吊籃懸掛機(jī)構(gòu)受力模型及變形圖空載時(shí)，即懸掛機(jī)構(gòu)吊點(diǎn)處受力=0N，拉攀鋼絲繩的張力等于預(yù)緊力，預(yù)緊鋼絲繩初始伸長(zhǎng)和前梁向上彎曲擾度分別為 ； （1）為彈性模量，為鋼管截面積，由圖2（b）可知變形協(xié)調(diào)方程為： （2）鋼管未預(yù)緊時(shí)短缺距離，即為鋼管原長(zhǎng)端點(diǎn)到前梁為未受力時(shí)端點(diǎn)的距離。（1）代入（2）得 （3）滿(mǎn)載時(shí)如圖2（c），鋼管總伸長(zhǎng)和前梁向下彎曲撓度分別為：； （4）由圖2（c）可知變形協(xié)調(diào)方程： （5）（3）、（4）代入（5）簡(jiǎn)化后得鋼管最終張力為：3

6、0027N； =1.007; （6）式中：，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)一般取4000N；為鋼絲繩和吊點(diǎn)橫梁的夾角，為20°；為系數(shù)；為拉攀鋼絲繩總長(zhǎng)，為=9292mm；為吊點(diǎn)離支撐點(diǎn)的距離，可知=3000mm；為配重后支撐點(diǎn)離前支撐點(diǎn)的距離，可知=6000mm；為懸掛機(jī)構(gòu)上支桿的高，為1092mm；為鋼絲繩的截面積，直徑為8.3mm，截面積為54.12；前梁彎曲力為由下式計(jì)算： （7）=1306N前梁最大應(yīng)力發(fā)生在截面，為拉彎組合，其值為： （8）=119MPa<MPa其中所選用的801004mm的方管，分別為前梁截面慣性矩、抗彎模量和截面面積：=1994539； =39891； =1376

7、 （9）根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范第節(jié)的要求Q235鋼的抗拉、抗壓和抗彎的設(shè)計(jì)值為215MPa1.3.2 AB桿穩(wěn)定性校核因桿長(zhǎng)度達(dá)3米，受力軸向力為=28216N故要考慮壓桿穩(wěn)定的問(wèn)題對(duì)于Q235，取GPa，MPa，根據(jù)歐拉公式的柔度界限值為壓桿柔度為 158得為長(zhǎng)度因數(shù)，=2；為壓桿橫截面對(duì)中性軸的慣性半徑，=38；為壓桿慣性矩，=1994539；為壓桿橫截面積，=1376；式中B為方管長(zhǎng)，為80，H為方管寬，為100mm；t為方管厚，為4；為桿長(zhǎng)。可知該桿件適用于歐拉公式，即，其校核公式為=83MPa壓桿的工作應(yīng)力為=21MPa故，其穩(wěn)定安全系數(shù)為=4.0>3 滿(mǎn)足要求。 BD的桿的校核取

8、為研究對(duì)象，受力分析如下圖所示：鋼絲繩的拉力為N，鋼絲繩與水平桿的夾角=20°，=1092mm，根據(jù)靜力平衡得，1326N，15639N， 729084N·桿的實(shí)常數(shù)為80×100×4，其抗彎模量為：39891在桿的危險(xiǎn)截面端，其彎曲應(yīng)力為18.3MPa<MPa可求其壓桿柔度為57.5=100式中，為長(zhǎng)度因數(shù)，=2； 為桿長(zhǎng).可知該桿件為小柔度壓桿，不適用于歐拉公式，使用強(qiáng)度校核，其壓應(yīng)力為MPa<MPa綜上所述桿是安全可靠的。 BC的桿的校核如圖所示，其鋼絲繩的分力對(duì)BC桿的壓力為F，根據(jù)第1.2節(jié)計(jì)算得鋼絲繩拉力為為30027N，則F=c

9、os10.3°=29543N。因桿長(zhǎng)度達(dá)6米，故要考慮壓桿穩(wěn)定的問(wèn)題，已知BC桿的材料實(shí)常數(shù)為80×100×4Q235的柔度界限值=100 壓桿柔度為158> 可知該桿件適用于歐拉公式。即，其校核公式為=83MPa壓桿的工作應(yīng)力為=21MPa故，其穩(wěn)定安全系數(shù)為=4.0>3 滿(mǎn)足要求。 CG的桿的校核（受拉力）CG桿主要起到抗傾覆的作用，其受拉力，根據(jù)抗傾覆公式=2.1>2式中k為抗傾覆系數(shù)；為單懸掛機(jī)構(gòu)配重的總重量（9000N）；為單懸吊機(jī)構(gòu)吊頭承重（8964N）；為承重鋼絲繩中心到支點(diǎn)間的距離，為=3000；為配重中心到支點(diǎn)間的距離，為=60

10、00。CG桿承受的最大拉力為配重的總重力，為=6.5MPa=215MPa1.4 鋼絲繩懸掛架銷(xiāo)軸的強(qiáng)度校核需要對(duì)鋼絲繩懸掛架銷(xiāo)軸進(jìn)行剪切和擠壓強(qiáng)度校核。已知銷(xiāo)軸的材質(zhì)為45鋼。軸徑30，查鋼材手冊(cè)得45鋼的=355MPa，安全系數(shù)，得許用拉壓應(yīng)力、剪切應(yīng)力和擠壓應(yīng)力分別為MPa MPaMPa 剪切強(qiáng)度校核已知銷(xiāo)軸所受剪切力=18KN，銷(xiāo)軸的截面積為=706.5，銷(xiāo)軸所示剪切應(yīng)力為=12.5MPa< 擠壓強(qiáng)度校核已知銷(xiāo)軸所受擠壓面積/2=1200，其擠壓應(yīng)力為<故滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。1.5 鋼絲繩的安全系數(shù) LP800吊籃鋼絲繩校核LP800吊籃鋼絲繩的安全系數(shù)為n=S×a/W 其中S=58500N，a=2，W=(800+425+50+30+24)= 1329Kg×9.8=13024N.式中：吊籃的額定載重量為800Kg,考慮了吊籃的工作高度及鋼絲繩的自重，懸掛機(jī)構(gòu)的抗傾覆系數(shù)應(yīng)大于或等于2。鋼絲繩的重量計(jì)算按2根100長(zhǎng)的鋼絲繩的自重。單根鋼絲繩的拉力應(yīng)是吊籃額定載重的9倍則n=53190×2/13024=99滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求 LP800吊籃鋼絲繩安全系數(shù)校核單根鋼絲繩的拉力應(yīng)是吊籃額定載