吊重對起重機鋼絲繩動力沖擊時的緩沖設(shè)計分析

 

起重機械是機械、土木等工程中常用機械起備。在通常的情況下，起重機起吊重物時，吊重對起重機鋼絲繩產(chǎn)生的動力沖擊對起重機結(jié)構(gòu)的影響不大。但是，在某些情況下，吊重對起重機鋼絲繩產(chǎn)生的動力沖擊對起重機結(jié)構(gòu)的影響是不可忽略的。例如，大型鑄造車間多采用起重機把鑄件吊至水爆池中，對鑄件進(jìn)行水爆清砂，由于鑄件的人水溫度在400：-600丈，因此鑄件人水后會產(chǎn)生水蒸汽，從而導(dǎo)致鑄件跳出水面產(chǎn)生跳動，形成吊重對起重機鋼絲繩的動力沖擊，有時甚至連起重機都會產(chǎn)生跳動，此動力沖擊對起重機結(jié)構(gòu)的危害和影響是相當(dāng)嚴(yán)重的。

 

~采用波動理論研究桿件的沖擊，由于吊重對起重機鋼絲繩的動力沖擊是波動問題，所以本文采用波動理論研究吊重對起重機鋼絲繩的動力沖擊，通過對工程實例的沖擊。

 

1動力沖擊的理論分析1.1無減振彈簧的吊重系統(tǒng)一般鑄造車間都把鋼絲繩與所示吊鉤直接連接，形成所示吊重系統(tǒng)。1吊鉤示意吊重系統(tǒng)首先，以所示吊重系統(tǒng)為例，研究吊重對鋼絲繩的動力沖擊問題，對于所示力學(xué)模型，由彈性振動理論可知其縱向振動控制方程為設(shè)吊重以速度F.開始對鋼絲繩沖擊的瞬間為初始時刻，可知初始條件為與減振彈簧連接端處的張力為2工程實例分析bookmark2某工廠鑄造車間主跨12m，有一臺單梁式5t起重機，由于生產(chǎn)需要修建水爆池，對鑄件進(jìn)行水爆清砂。但是，鑄件人水后由于高溫使部分水變?yōu)檎羝硅T件跳動，鑄件再次落水對鋼絲繩產(chǎn)生的沖擊力，有時會使起重機產(chǎn)生跳動。為了減小水爆清砂對起重機產(chǎn)生的跳動，通常工程實際中使用的所示剛性連接吊鉤設(shè)計成所示的彈性緩沖吊鉤。現(xiàn)舉例說明彈性緩沖吊鉤的優(yōu)點。

 

有減振彈簧時吊重對鋼絲繩的沖擊力鋼絲繩產(chǎn)生的*大沖擊力為177.402kN，所示吊重系統(tǒng)的吊重對鋼絲繩產(chǎn)生的*大沖擊力為R967kN，前者是后者的1L85倍，而且所示吊重系統(tǒng)的吊重對鋼絲繩的沖擊力在0.4s左右就衰減為吊重的質(zhì)量，這充分說明減振彈簧的緩沖作用是非常明顯的。若采用材料力學(xué)的能量法可計算出所示吊重系統(tǒng)的吊重對鋼絲繩的*大沖擊力為129.262kN，此結(jié)果僅為波動理論計算結(jié)果的0.729倍，那么，為什么能量法的結(jié)果與波動理論的結(jié)果相差如此大呢，根本原因是能量法把沖擊問題的動態(tài)本質(zhì)，即物理量的時空演變過程或波動過程給忽略了，所以能量法計算的*大沖擊力既不是上限也不是下限，吊重對鋼絲繩的動力沖擊是一個波動問題，顯然應(yīng)該用波動理論來研究。

 

設(shè)起重機承重鋼絲繩為雙股，鋼絲繩每股長4m，每股鋼絲繩的橫截面積為3xl（T4m2，鋼絲繩彈性模量為￡=2.1><1011~/1112，繩的單位密度p=5.215kg/m，緩沖彈簧的剛度h3.92x105N/m，鑄件人水后跳起高度據(jù)現(xiàn)場調(diào)查可設(shè)鑄件對所示吊重系統(tǒng)和所示吊重系統(tǒng)的鋼絲繩產(chǎn)生的沖擊力，分別用式（14）、式（26）進(jìn)行計算模擬，具體結(jié)果可見、。

 

由、可知所示吊重系統(tǒng)的吊重對某工廠鑄件車間的單梁式起重機采用了所示吊重系統(tǒng)后，水爆1t重的車床床身，起重機運行正常且振動極小，這說明減振彈簧效果極好，使該工廠避免了擬對廠房結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造或更換起重設(shè)備的計劃。