起重机变幅柔性构件非线性分析

起重机变幅柔性构件非线性分析大连理工大学工程机械研究所王欣屈福政高顺德摘要起重机变幅柔性构件的自重垂度对其内力及相关构件影响较夫。

　　为此，深入研究了柔性构件的悬垂特性。

　　根据悬链曲线理论，提出了起重机变幅系统柔性构件的非线性计算方法，并分析了柔性构件自身特性及外界因素对其内力和自重垂度的影响，为合理选择柔性构件提供了理论依据。

　　关键词起重机，柔性构件，非线性分析代考虑动载系数的起重载荷片考虑起升冲击的臂架质量凡起升绳拉力九起升绳与臂架夹角。

　　它的设计直接影响到与之关联的结构与机构的设计，进而影响整机的起重性能。

　　由于柔性和自重垂度的影响，拉索和变幅绳在作业时并不是一条直线，而是形成一条下凹的曲线，即悬链线这种自重垂度对其内力以及相关构件的影响较大，但是传统设计中不予考虑，造成较为严重的后果。

　　因此分析了起重机柔性构件的工作机理，根据悬链线理论提出了起重机变幅系统柔性构件的非线性计算方法，并作了柔性构件自身的特性及其他因素对其影响的分析。

　　变幅柔性构件悬链线方程变幅柔性构件一般多指拉索和变幅钢丝绳，它们的连接方式如图拉索分别与臂架和变幅滑轮组铰接，变幅绳通过滑轮组与人字架顶点连接。

　　由于自重，变幅绳和拉索出现悬垂现象。

　　加之滑轮组自重，加重拉索和变幅绳的整体悬垂。

　　拉索和变幅绳均可看作悬链线的一部分，满足悬链线方程，在两悬链线交汇处，即变幅滑轮组处两悬链线内力与滑轮组自重平衡。

　　由此，可以建立悬链线方程和力平衡方程。单位长度重量为考虑拉索接头的重量变幅系统为双联卷筒，倍率为变幅绳直径2，单位长度重量变幅滑轮组重人字架顶点与臂架较大高度差通过方程组解得的计算结果与比较见表计算结果与比较几大挠度比儿礴大挠度低甩忍注不考虑拉索悬链线情况的单根拉索力几考虑拉索悬链线情况，单根拉索与臂架变幅滑轮组铰接铰接的两端点力玩高出的百分比引不考虑悬链线情况的变幅单绳力几考虑悬链线情况，变幅单绳与拉索人字架铰接的两端点力场bl高出的百分比。

计算结果表明，拉索和变幅绳的自重对其内力变柔性构件的自重垂度同时影响到相关构件的化影响不大，但由于自重引起的挠度，使得拉索与臂受力。

　　表列出了相应工况下相关构件计算结果与比架夹角减小，进而增加了拉索与臂架铰接的端点力，较。

　　结果表明，各构件力在柔性构件自重垂度影响下变幅绳拉力也随之增加，比不考虑自重垂度均增大有所增加，比不考虑自重垂度均增加20以上。

　　表起衡工况相关构件受力数据比较项目未考虑柔性构件自重垂度考虑柔性构件自重垂度后者高出前者的百分比影响的数值影响的数值（臂架人字架前撑杆人字架后拉板柔性构件自重垂度不但对其内力和相关构件有较大的影响，其自身特性及外界因素对内力和挠度也有一定的影响。

　　仍以该工况为例，只改变拉索单位长度重量，拉索力和大挠度均随之增加而增大。

　　例如单位重量增加30拉索力和挠度将分别增加和只改变拉索的长度，拉索力随之增加而减小，拉索挠度却有所增加。

　　例如拉索长度增加30拉索大挠度增加拉索力降低实际起臂过程中，臂架头部难免有附加载荷。

　　只改变附加载荷，拉索力势必随之增加而增大，拉索长度不变，挠度因而有所减小。

　　例如外载荷由增加到时，即增加拉索力增加了挠度降低了只改变集中荷重，拉索力随之增加而增大，挠度有所减小，但两者的变化不明显。

　　例如集中荷重增加拉索力仅增加了大挠度降低了结束语综上所述，变幅柔性构件的非线性对构件自身及相关构件的受力都具有较大的影响，而且柔性构件的自身特性与外界因素其内力和垂度也有一定的影响。

　　因此要合理选择拉索的型号规格，协调拉索与其相关构件间的几何关系，将更有利于构件受力及整机性能。