载荷计算及结构设计准则
54页1、第二章载荷计算及结构设计准则n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 结构设计的终极目标,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。n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载荷计算与载荷系数一,载荷分类载荷分类是载荷组合的依据1.常规载荷(自身重量、起升货物的重量、 惯性载荷) 2.偶然载荷(偏斜运动侧向载荷、工作风载荷 等)3.特殊载荷(非工作风载荷,碰撞载荷、试 验载荷等) 4.其他载荷(运输安装载荷、工艺、走台载荷 等)2.1.1自重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1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。( 0.90.4m/s,4=1.3; 2)对于履带式起重机; 运行速度0.4m/s,4=1.1 3)对于轨道式起重机 轨
2、道接头状态良好,4=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; 2.1.2起升载荷的确定和计算二,起升载荷PQ及其动载效应1.PQ的计算 吊钩式:PQQ+Ghe+Gr Ghe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:PQQ+Gr 对于抓斗、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2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nm1、k1分别表示主梁及小车在悬挂处的 换算质量及刚度系数nm2、k2分别表示起升质量和钢丝绳滑轮 组的刚度系数n y0在起升载荷作用下,起升质量悬挂 点处的静挠度(位移)n 0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n静位移:ys=y0+0n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:nC操作参数 ;结构质量影响参数. 1+n2的定义计算的2=y/ys=1+yd/ys=1+cv2.2载荷的确定和
3、计算规范推荐的计算方法:n2min、2与起升状态级别有关的系数;取 值见表10(P10) n起升状态级别分为HC1、HC2、HC3、HC4 四个级别,规范附录C(P132)。 nVq稳定起升速度;取值见表11(P11)n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. 2.1.2起升载荷的确定和计算2)运行冲击系数4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4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时、 对结构产生的动态减载作用。3=1-nm突然脱卸质量; nm起升质量; n3类别系数:抓斗起重机3=0.5电磁起重机3=1.0 2.1.3惯性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; 5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;2.1.3惯性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
4、主动轮与轨道之间的静摩擦力;Pz运行机构主动轮的总静态轮压; 静摩擦系数; 室外:=0.12 室内:=0.15 轨道抛沙:=0.252.1.3惯性载荷的确定和计算2.1.3惯性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,切向主矢的作用点并不在质心处。因而切向 惯性力对于回转轴的合力矩(主矩)并不等于切向惯 性力与质心半径的乘积2.1.3惯性载荷的确定和计算计算起重机回转的下部支撑结构,知道主矢主矩 就够了,而对于上部结构而言就必须惯性力 的分布情况了。下面讨论工程上的实际处理 方法: 1)集中质量的处理方法 其惯性力的计算为:注意挠性悬挂的起升质量,回转半径r的确定,应 考虑在法向力作用下的偏摆影响。2.1.3惯性载荷的确定和计算2)分布质量的处理方法2.1.3惯性载荷的确定和计算2.1.4偏斜载荷的确定和计算四,偏斜运行侧向载荷 偏斜运行侧向载荷,是指装有车轮的起重机或小车在作 稳定状态的纵向运行或横向移动时,发生
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