吊重對(duì)起重機(jī)鋼絲繩動(dòng)力沖擊時(shí)的緩沖設(shè)計(jì)分析

 

    起重機(jī)械是機(jī)械、土木等工程中常用機(jī)械起備。在通常的情況下，起重機(jī)起吊重物時(shí)，吊重對(duì)起重機(jī)鋼絲繩產(chǎn)生的動(dòng)力沖擊對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的影響不大。但是，在某些情況下，吊重對(duì)起重機(jī)鋼絲繩產(chǎn)生的動(dòng)力沖擊對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的影響是不可忽略的。例如，大型鑄造車(chē)間多采用起重機(jī)把鑄件吊至水爆池中，對(duì)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(huì)產(chǎn)生水蒸汽，從而導(dǎo)致鑄件跳出水面產(chǎn)生跳動(dòng)，形成吊重對(duì)起重機(jī)鋼絲繩的動(dòng)力沖擊，有時(shí)甚至連起重機(jī)都會(huì)產(chǎn)生跳動(dòng)，此動(dòng)力沖擊對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的危害和影響是相當(dāng)嚴(yán)重的。

 

    ~采用波動(dòng)理論研究桿件的沖擊，由于吊重對(duì)起重機(jī)鋼絲繩的動(dòng)力沖擊是波動(dòng)問(wèn)題，所以本文采用波動(dòng)理論研究吊重對(duì)起重機(jī)鋼絲繩的動(dòng)力沖擊，通過(guò)對(duì)工程實(shí)例的沖擊。

 

    1動(dòng)力沖擊的理論分析1.1無(wú)減振彈簧的吊重系統(tǒng)一般鑄造車(chē)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(duì)鋼絲繩的動(dòng)力沖擊問(wèn)題，對(duì)于所示力學(xué)模型，由彈性振動(dòng)理論可知其縱向振動(dòng)控制方程為設(shè)吊重以速度F.開(kāi)始對(duì)鋼絲繩沖擊的瞬間為初始時(shí)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(shí)例分析bookmark2某工廠鑄造車(chē)間主跨12m，有一臺(tái)單梁式5t起重機(jī)，由于生產(chǎn)需要修建水爆池，對(duì)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(dòng)，鑄件再次落水對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生的沖擊力，有時(shí)會(huì)使起重機(jī)產(chǎn)生跳動(dòng)。為了減小水爆清砂對(duì)起重機(jī)產(chǎn)生的跳動(dòng)，通常工程實(shí)際中使用的所示剛性連接吊鉤設(shè)計(jì)成所示的彈性緩沖吊鉤。現(xiàn)舉例說(shuō)明彈性緩沖吊鉤的優(yōu)點(diǎn)。

 

    有減振彈簧時(shí)吊重對(duì)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(duì)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(duì)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(shuō)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(jì)算出所示吊重系統(tǒng)的吊重對(duì)鋼絲繩的*大沖擊力為129.262kN，此結(jié)果僅為波動(dòng)理論計(jì)算結(jié)果的0.729倍，那么，為什么能量法的結(jié)果與波動(dòng)理論的結(jié)果相差如此大呢，根本原因是能量法把沖擊問(wèn)題的動(dòng)態(tài)本質(zhì)，即物理量的時(shí)空演變過(guò)程或波動(dòng)過(guò)程給忽略了，所以能量法計(jì)算的*大沖擊力既不是上限也不是下限，吊重對(duì)鋼絲繩的動(dòng)力沖擊是一個(gè)波動(dòng)問(wèn)題，顯然應(yīng)該用波動(dòng)理論來(lái)研究。

 

    設(shè)起重機(jī)承重鋼絲繩為雙股，鋼絲繩每股長(zhǎng)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(chǎng)調(diào)查可設(shè)鑄件對(duì)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(jì)算模擬，具體結(jié)果可見(jiàn)、。

 

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