起重機(jī)臂架的靜態(tài)強(qiáng)度、剛度計(jì)算

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1、起重機(jī)臂架的靜態(tài)強(qiáng)度、剛度計(jì)算CalculationofStaticStrengthandRigidityofcraneboom盧慶貴州航天天馬機(jī)電科技有限公司（貴州省遵義市航天工業(yè)園區(qū)郵編563000）GuiZhouAerospaceTianmaElectromechanicalS&Tco.Ltd.(AerospaceIndustryarea，Zunyi，Guizhouprovince)摘要：該文以某型號(hào)隨車起重機(jī)箱形伸縮式臂架為例，列舉了該起重機(jī)所受的載荷及載荷組合情況，簡(jiǎn)述了臂架三維建模，敘述了臂架在三種載荷組合下的靜態(tài)強(qiáng)度、剛度計(jì)算過(guò)程，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了分析。Ab

2、stract:Thisdocumenttakesexampleforthetelescopicboomofsometypeoflorrycrane,particularizestheloadandloadcombinationthatthecranebears,briefsontheestablishmentthree-dimensionalmodel,narratesthecalculatingprocessofstaticstrengthandrigidityoftheboom,andanalyzesthecalculatingresult.關(guān)鍵詞：起重機(jī)臂架強(qiáng)度剛度K

3、eywork:craneboomstrengthrigidity1前言在起重機(jī)的箱形伸縮式臂架結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，由于額定起重量值適用的基本臂或基本臂與伸縮臂組合類型較多，加之考慮起重機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)的各種載荷和載荷組合情況，計(jì)算比較繁雜。本文以某型號(hào)隨車起重機(jī)為例，對(duì)臂架靜態(tài)強(qiáng)度、剛度計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了論述。2計(jì)算載荷依據(jù)GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，某型號(hào)隨車起重機(jī)結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)考慮三種不同基本載荷情況，分別為無(wú)風(fēng)工作情況A3，有風(fēng)工作情況B3，受到特殊載荷作用的非工作情況C2。在《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》表20“起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的載荷與載荷組合表”中，需用到如下計(jì)算載荷和載荷系數(shù)

4、。2.1自重振動(dòng)載荷自重振動(dòng)載荷是當(dāng)物品起升離地，起重機(jī)本身自重將出現(xiàn)振動(dòng)而產(chǎn)生脈沖式增大或減小的動(dòng)力相應(yīng)。其值為起升沖擊系數(shù)φ1與自重載荷PG的乘積。其中φ1=1，PG=6.03kN。2.2起升動(dòng)載荷起升動(dòng)載荷是當(dāng)物品無(wú)約束地起升離開地面試，物品的慣性力將會(huì)使起升載荷出現(xiàn)動(dòng)載增大的作用。其值為起升動(dòng)載荷系數(shù)φ2與額定起升載荷PQ的乘積。其中φ2=1，PQ=18kN。2.3起升加速引起的載荷起升加速引起的載荷是由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)加速或減速、起重機(jī)意外停機(jī)或傳動(dòng)機(jī)構(gòu)突然實(shí)效等原因引起的載荷。起升加速引起的載荷按式（1）計(jì)算：ΔF=φ5ma（1）=1.2×1800×0.25=540N第

5、7頁(yè)共7頁(yè)式中：φ5——加速動(dòng)載系數(shù)，φ5=1.2；a——起升加速度，a=0.25m/s2；m——起吊質(zhì)量，m=1800kg。1.1工作狀態(tài)風(fēng)載荷工作狀態(tài)風(fēng)載荷是指起重機(jī)在工作時(shí)應(yīng)能承受的最大風(fēng)力。發(fā)射筒工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷按式（2）計(jì)算：PWQⅡ=1.2pⅡAQ（2）=1.2×500×5.85=3510N式中：pⅡ——工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，pⅡ=500Pa；AQ——導(dǎo)彈貯運(yùn)發(fā)射筒的最大迎風(fēng)面積，AQ=6.5×0.9=5.85m2。作用在起重機(jī)臂架上的工作狀態(tài)最大風(fēng)載荷按式（3）計(jì)算：PWⅡ=CpⅡA（3）式中：C——風(fēng)力系數(shù)，C=1.95；pⅡ——同式（2）；A——臂架迎風(fēng)面的

6、外形輪廓面積，單位為m2。1.2非工作狀態(tài)風(fēng)載荷非工作狀態(tài)風(fēng)載荷是起重機(jī)載不工作時(shí)能承受的最大風(fēng)力作用，其值按式（4）計(jì)算：PWⅢ=CKhpⅢA（4）式中：C——同式（3）；Kh——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，Kh=1；pⅢ——非工作狀態(tài)計(jì)算風(fēng)壓，pⅢ=1500Pa；A——同式（3）。2有限元分析2.1三維建模三維建模是比較關(guān)鍵的一步，建立的模型直接影響到有限元分析計(jì)算的結(jié)果。由于根據(jù)起重機(jī)不同額定起重量，臂架最小仰角和臂架最大長(zhǎng)度也不盡相同，在進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)應(yīng)對(duì)每個(gè)狀態(tài)建模，所以，模型應(yīng)僅可能簡(jiǎn)單，便于對(duì)臂架的每個(gè)狀態(tài)進(jìn)行分析，模型中只需作出主要基本臂、伸縮臂，以及與約束和吊點(diǎn)有關(guān)

7、的零件，且該模型應(yīng)為一剛性體（本文所示臂架為三維中的一個(gè)零件圖）。本文僅在起重機(jī)為幅度5m，額定起吊質(zhì)量1800kg，起升高度6.5m時(shí)的狀態(tài)，對(duì)臂架進(jìn)行了建模和計(jì)算，起重機(jī)其余狀態(tài)計(jì)算分析過(guò)程相同。第7頁(yè)共7頁(yè)1.1強(qiáng)度計(jì)算1.1.1A3載荷組合A3載荷組合是起重機(jī)在正常工作狀態(tài)下，懸吊著物品，無(wú)工作狀態(tài)風(fēng)載荷及其他氣候影響產(chǎn)生的載荷，并考慮懸吊物品在一連串運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中引起的加速力或減速力進(jìn)行的組合。作用在臂架上的載荷有自重振動(dòng)載荷φ1PG，起升動(dòng)載荷φ2PQ和起升加速引起的載荷ΔF，用SolidWorks對(duì)臂架進(jìn)