起重机械金属结构(第二章)

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1、第二章载荷及结构计算准则结构金属结构的重要作用就是骨架作用。所以保证机械工作安全、可靠和良好的工作性能是机构设计的终极目标，合理分析和计算载荷、确定设计计算准则就是首先关注的问题。本章学习的重点1）载荷计算2）载荷组合3）强度、刚度和稳定性设计总则§2.1载荷种类一，根据载荷的性质分1.重力载荷（自身重量、起升货物的重量）2.惯性载荷和振动载荷（由于运动产生的附加载荷3.自然载荷（环境载荷，如风、雪、冰、地震和温度等）4.其他载荷（偏斜运行、运输、安装等）二，根据载荷作用的概率分1.基本载荷——经常性、始终作用在起重机结构上的载荷。2.附加载荷——非经常性的载荷。3.

2、特殊载荷——偶然作用的载荷。§2.2载荷的确定和计算一、自重载荷PG及其动载效应1.PG的估算（设计前无法知道）1）参考技术参数相近的同类产品2）利用手册、样本、参考书和文献中的经验公式3）逐步逼近法（初步内力计算、选择截面、计算重量）2.其动载效应1）起升冲击系数φ1——描述起升质量突然离地起升或下降制动时自重载荷产生的沿其加速度相反方向的冲击作用。（0.9<φ1<1.1)2）运行冲击系数φ4——起重机或部分质量路径不平路面或轨道接头时，使自重质量产生沿铅垂方向的冲击作用。§2.2载荷的确定和计算可根据经验、试验和采取适当理论模型分析得到。也可按照以下数据计算：1）

3、对于轮胎式和汽车式起重机——运行速度<=0.4m/s，φ4=1.1；——运行速度>0.4m/s，φ4=1.3;2）对于履带式起重机；——运行速度<=0.4m/s，φ4=1.0——运行速度>0.4m/s，φ4=1.13）对于轨道式起重机——轨道接头状态良好，φ4=1.0；——轨道接头状态一般，Vy——运行速度，单位m/s；h——轨道接头处的高度差，单位mm；§2.2载荷的确定和计算二，起升载荷PQ及其动载效应PQ的计算吊钩式：PQ＝Q+Ghe+GrGhe——取物装置的重量；Gr——悬挂长度大于50m时起升钢丝绳重量；Q——起升货物的额定重量；抓斗式：PQ＝Q+Gr对于抓

4、斗、电磁吸盘或容器式等作为取物装置时，Q中包含有Ghe。§2.2载荷的确定和计算2.起升载荷的动载效应1）起升载荷的动载系数φ2——起升质量离地起升或下降制动过程中的动载效应。其理论分析的简化模型：§2.2载荷的确定和计算m1、k1——分别表示主梁及小车在悬挂处的换算质量及刚度系数m2、k2——分别表示起升质量和钢丝绳滑轮组的刚度系数y0——在起升载荷作用下，起升质量悬挂点处的静挠度（位移）λ0——在起升载荷作用下，钢丝绳滑轮组的静挠度（位移）§2.2在起重机械中的应用静位移：ys=y0+λ0动位移，则由简化后的动力学模型并考虑操作因素的影响后求得：C—操作参数;δ—

5、结构质量影响参数.1+Φ2的定义计算的Φ2=y/ys=1+yd/ys=1+cv§2.2载荷的确定和计算规范推荐的计算方法：φ2min、β2——与起升状态级别有关的系数；取值见表10（P10）起升状态级别分为HC1、HC2、HC3、HC4四个级别，规范附录C（P132）。Vq——稳定起升速度；取值见表11（P11）对于建筑塔式起重机和港口臂架起重机不超过2.2，其他起重机不超过2.0.§2.2载荷的确定和计算2）运行冲击系数φ4——考虑运行机构路径不平路面或轨道接头时所造成的起升载荷的动载效应。与自重载荷φ4的相同处理方法。3）突然卸载冲击系数——起升质量部分或全部脱卸

6、时、对结构产生的动态减载作用。φ3=1-Δm2——突然脱卸质量；m2——起升质量；β3—类别系数：抓斗起重机β3=0.5电磁起重机β3=1.0§2.2载荷的确定和计算三，惯性载荷Pi及其动载效应——指运行、旋转和变幅机构作刚体变速运动或刚体回转运动所产生的水平惯性力。1，运行惯性力m——运行部分的质量；a——运行起、制动的平均加速度；φ5——为考虑猛烈起‘制动的动载效应；对于自行式的运行机构，运动惯性力的最大值不大于主动轮与轨道之间的静摩擦力；§2.2载荷的确定和计算对于自行式的运行机构，运动惯性力的最大值不大于主动轮与轨道之间的静摩擦力；Pz——运行机构主动轮的总静

7、态轮压；Μ——静摩擦系数；室外：μ=0.12室内：μ=0.15轨道抛沙：μ=0.25§2.2载荷的确定和计算2，回转惯性力当回转机构做瞬时角速度和平均角加速度运动时，将产生起升质量和自重质量的法向惯性力和切向惯性力。法向：Pin=m·ω2·r(N)ω—角速度；ω=其中n为旋转速度.转/分切向：Pit=m·ξ·r(N)ξ—平均角加速度.ξ=§2.2载荷的确定和计算以上是计算法向惯性力和切向惯性力的通式。所有法向惯性力的合力称为法向惯性力的主矢。其大小等于总质量与其质心法向加速度的积；切向惯性力的主矢等于回转部分的总质量与质心的切向加速度的积。必须指出，