前后8.4米懸掛機(jī)構(gòu)受力分析----葉娜.doc

新型630型吊籃懸掛機(jī)構(gòu)受力分析計(jì)算說(shuō)明書(shū)無(wú)錫吊藍(lán)機(jī)械制造有限公司江南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院吊船工程機(jī)械研究所1. 原懸掛機(jī)構(gòu)的拉攀繩和懸掛機(jī)構(gòu)的支架組成一整體，掛點(diǎn)受力時(shí)，懸掛機(jī)構(gòu)實(shí)為杠桿原理來(lái)保證其受力與掛點(diǎn)的吊籃的安全。而新型懸掛機(jī)構(gòu)則不同，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下所示。點(diǎn)處為支撐輪，點(diǎn)處為配重塊，點(diǎn)為吊籃吊點(diǎn)位置。與原懸掛機(jī)構(gòu)不同的是，吊籃對(duì)點(diǎn)的拉力通過(guò)鋼絲繩傳導(dǎo)到的拉力。故對(duì)該受力進(jìn)行簡(jiǎn)化，點(diǎn)為可動(dòng)鉸支座，點(diǎn)為固定鉸支座。其中吊籃載重為630kg，自重為579kg，配重塊為1T。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（12kg2）（6）額定載荷：630kg又因兩個(gè)懸掛機(jī)構(gòu)吊一個(gè)吊籃，故單一吊籃吊點(diǎn)受力N。桿=1500，=850，=8400, 與的夾角，與的夾角.該懸掛機(jī)構(gòu)用Q235A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6050N，其拉攀繩受力為8360N。1.1 取為研究對(duì)象，受力分析如下圖所示：吊籃、鋼絲繩對(duì)的拉力為N，拉攀繩對(duì)的拉力為為8360N，鋼絲繩與水平桿的夾角=29.5，根據(jù)靜力平衡得，N，N ，N桿的實(shí)常數(shù)為80804，其抗彎模量為：29346其中，為方管寬，為80；t為方管厚，為4在桿的危險(xiǎn)截面端，其彎曲應(yīng)力為54MPaN式中GPa，=2，=1300，為80；t為4.計(jì)算壓桿的穩(wěn)定許用壓力為55058NN式中為Q235A鋼a類(lèi)（殘余應(yīng)力影響較小，穩(wěn)定性較好）截面中心受壓直桿的穩(wěn)定因數(shù)，=0.387；Q235A鋼的強(qiáng)度許用應(yīng)力為MPa；為壓桿橫截面積。 桿的彎矩危險(xiǎn)點(diǎn)為點(diǎn)，壓桿穩(wěn)定的繞曲線拐點(diǎn)無(wú)明顯危險(xiǎn)點(diǎn)，故，綜合危險(xiǎn)點(diǎn)情況為點(diǎn)綜上所述桿是安全可靠的1.2 取為研究對(duì)象，受力分析如下圖所示：鋼絲繩的拉力為N，為8360N ，鋼絲繩與水平桿的夾角=29.5，根據(jù)靜力平衡得，N，N， N桿的實(shí)常數(shù)為80804，其抗彎模量為：29346其中，為方管寬，為80；t為方管厚，為4在桿的危險(xiǎn)截面端，其彎曲應(yīng)力為52MPaN式中為Q235A鋼a類(lèi)（殘余應(yīng)力影響較小，穩(wěn)定性較好）截面中心受壓直桿的穩(wěn)定因數(shù)，=0.801；Q235A鋼的強(qiáng)度許用應(yīng)力為MPa；為壓桿橫截面積。 桿的彎矩危險(xiǎn)點(diǎn)為點(diǎn)，壓桿穩(wěn)定的繞曲線拐點(diǎn)無(wú)明顯危險(xiǎn)點(diǎn)，故，綜合危險(xiǎn)點(diǎn)情況為點(diǎn)綜上所述桿是安全可靠的1.3 取為研究對(duì)象，受力分析如下圖所示：鋼絲繩對(duì)的拉力為N，為8360N，鋼絲繩與水平桿的夾角=5.78，為配重塊對(duì)點(diǎn)的拉力，根據(jù)靜力平衡得，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，得N位于點(diǎn)的配重塊1T，對(duì)點(diǎn)的拉力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需的力，故配重塊是安全足夠的。對(duì)點(diǎn)進(jìn)行受力分析得為桿對(duì)點(diǎn)的作用反力，得，N可得點(diǎn)的剪力為=43N，N，N抗彎模量為：29346其中，為方管寬，為80；t為方管厚，為4在桿的危險(xiǎn)截面端，其彎曲應(yīng)力為13MPaN式中為Q235A鋼a類(lèi)（殘余應(yīng)力影響較小，穩(wěn)定性較好）截面中心受壓直桿的穩(wěn)定因數(shù)，=0.828；Q235A鋼的強(qiáng)度許用應(yīng)力為MPa；為壓桿橫截面積。 壓桿穩(wěn)定的繞曲線拐點(diǎn)位于桿靠近、點(diǎn)各1/4處，故危險(xiǎn)點(diǎn)為壓桿穩(wěn)定拐點(diǎn)。綜上所述桿是安全可靠的。2. 斷繩工況下的沖擊計(jì)算2.1 綜合1.節(jié)中所述，點(diǎn)處所受彎矩最大，故對(duì)其驗(yàn)算。根據(jù)試驗(yàn)得知，在斷繩工況下沖擊拉力為N。鋼絲繩也產(chǎn)生加強(qiáng)張力為N，其方向的分力為=8875N，可得點(diǎn)會(huì)形成向下運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，使得桿在點(diǎn)處承受更大的剪切力矩來(lái)阻止點(diǎn)向下位移，其增加的力為=6059N分析得，由梁承受，簡(jiǎn)化后作受力圖為此時(shí)把梁做懸臂處理，點(diǎn)的彎矩為=7876050N。剪力KN因?yàn)闂U的橫截面是矩形對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，故最大切應(yīng)力11MPa MPa式中，為橫截面上的剪力；為整個(gè)橫截面對(duì)其中性軸的慣性矩；為矩形截面的寬度；為橫截面上距中性軸為的橫線以外部分的面積對(duì)中性軸的靜矩。=17344=1173845=2=82.2綜合1.節(jié)中所述，斷繩工況對(duì)桿增加了對(duì)點(diǎn)彎矩=1268642N，剪切力為1.1KN，故其切應(yīng)力3MPa（計(jì)算原理參閱2.1節(jié)）2.3 綜合1.節(jié)中所述，斷繩工況對(duì)桿的壓力N小于壓桿穩(wěn)定許可力117801N2.4 點(diǎn)的繞度已知繞度公式=28.2式中，為壓桿慣性矩，=1173845，GPa。3. 點(diǎn)截面的最大應(yīng)力因梁的材料選用Q235A，查得許用拉伸應(yīng)力MPa，許用剪切應(yīng)力=69MPa，如下圖所示，在點(diǎn)截面截面最上、最下面處其應(yīng)力最大。其最大拉壓應(yīng)力為13MPaMPa此時(shí)最大剪切應(yīng)力為平均剪切應(yīng)力的1.5倍，得16.5MPa MPa滿足強(qiáng)度要求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 MPaMPa4.1 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MPa4.2 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)力為故滿足強(qiáng)度要求。5. 鋼絲繩的安全系數(shù)5.1 ZLP630吊籃：安全系數(shù)n=Sa/W，其中，S=53190N，a=2，W=(630+425+50+30+24)= 1159Kg9.8=11358N.式中：吊籃的額定載重量為630Kg,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=531902/11358=9.379 滿足標(biāo)準(zhǔn)要求