[发明专利]一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法

摘要

一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法，它涉及一种用于实时显示起重力矩以便超载提前预警的塔机力矩限制器，尤其是针对双吊点上回转式塔机，其目的是为了克服现行弓板力矩限制器普遍存在的放大率不足导致挠度变化量不够引起的精度不高、灵敏度偏低的问题。本发明采用力学分析法和解析法推导放大率与挠度的具体解析式，建立弓板力矩限制器与塔机匹配的数学模型，实现塔机与弓板力矩限制器结构参数的匹配。本发明对弓板力矩限制器设计及其灵敏度提高具有理论和应用价值，在选定塔机型号并初选弓板力矩限制器之后采用本发明计算放大率及挠度是否符合使用要求，进而对弓板力矩限制器结构参数进行优化匹配。

主权项

一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法,其特征在于所述方法按以下步骤进行：第一步，按如下步骤计算放大率解析式：a、计算弓板在弓板力矩限制器对称轴上的变形量，首先对弓板力矩限制器进行受力分析，取弓形板上任意一微弧段并计算其在弓板力矩限制器对称轴上的变形量，按幂级数展开后忽略高阶无穷小量，然后在整个长度范围内进行积分，得到弓板在弓板力矩限制器对称轴上的变形量，上述公式(1)中，Δ为弓板在弓板力矩限制器对称轴方向上总的变形量，a'为弓板力矩限制器工作时的弓高，L″0为塔机工作时弓板发生弯曲变形之后的长度；b、计算弓板力矩限制器在压力F作用下的最大变形量，弓板在弓板力矩限制器对称轴上的变形量由两部分引起，第一部分是由于压力F引起塔机主弦杆变形造成的在对称轴轴方向的支座位移量Δ1，第二部分是弓板初弯曲后自身的弯曲变形量Δ2，Δ＝Δ1+Δ2         (4)上述公式(2)、(3)、(4)中，式中Δ1为压力F引起塔机主弦杆变形造成的在对称轴方向的支座位移量，Δ2为塔机工作时弓板初弯曲后在x轴方向的弯曲变形量，F为主弦杆轴向压力，L'0为弓板焊接于塔机主弦杆上时弓板初步弯曲后的长度，E为塔机主弦杆的弹性模量，a为塔机未工作时弓板在垂直于对称轴方向上最大变形量的一半，A为塔机主弦杆截面积，L0为弓板力矩限制器的初始长度；c、计算弓板力矩限制器放大率解析式，弓板力矩限制器放大率定义为弓高变化量与弓长变化量之比，根据上述分析弓板力矩限制器工作时弓长L'0'的表达式及放大率解析式如下，第二步，按照如下步骤计算正弦型弓板力矩限制器挠度解析式：a、计算挠曲线方程，正弦型弓板力矩限制器上任意一点挠度ω满足挠曲线方程：上述公式(7)中，x为以弓板力矩限制器底端为坐标原点弓板上任意一点在对称轴线方向上的位移；根据公式(1)、(2)、(3)、(4)的计算结果带入公示(7)，并考虑到塔机主弦杆变形较小，可对计算结果进行简化得挠曲线表达，b、计算弓板力矩限制器所受压力F解析式，首先对塔顶进行受力分析得到F与平衡臂拉杆拉力F3及起重臂拉杆拉力F1,F2的关系，然后分别对平衡臂和起重臂进行受力分析，得到F1,F2,F3的具体表达式，在对起重臂进行受力分析时，由于双吊点塔机起重臂是一个超静定结构，需要用多余约束力取代其中一根拉杆简化为静定结构列变形协调方程进行计算，在计算的过程中当吊重处于外拉杆所在外吊点之外、内外两根拉杆所在两吊点之间以及内拉杆所在内吊点之内时还需要分别讨论，计算结果如下，公式(9)中，F1为起重臂外拉杆即拉杆1的拉力，F2为起重臂内拉杆即拉杆2的拉力，F3为平衡臂拉杆即拉杆3的拉力，hi为塔顶根部安装弓板力矩限制器所在主弦杆与横腹杆焊接点到拉杆i的距离，i＝1,2,3，h4为塔顶根部安装弓板力矩限制器所在主弦杆与横腹杆焊接点与起重臂与塔顶铰接点之间的距离，α为拉杆1与竖直方向的夹角，β为拉杆2与竖直方向的夹角，γ为拉杆3与竖直方 向的夹角，L4为塔顶根部安装弓板力矩限制器所在主弦杆正对面同侧的主弦杆与横腹杆焊接点与塔顶根部安装弓板力矩限制器所在主弦杆与横腹杆焊接点与起重臂与塔顶铰接点之间的距离，L7为截断弓板力矩限制器安装所在位置主弦杆截断面之间两同侧截断点的距离，G为塔机平衡配重，L4为平衡臂与塔顶铰接点到起重臂与塔顶铰接点的距离，L5为平衡配重质心到平衡臂与塔顶铰接点的距离，q1平衡臂均布载荷的集度，Q为塔机工作时的吊重，q为吊具的重量，L—吊重吊点D到起重臂与塔顶铰接点的距离，L1为内吊点C3到起重臂与塔顶铰接点的距离，L2为外吊点到内吊点的距离，L3为外吊点到起重臂最外端点的距离，g为当地的重力加速度，q2为起重臂均布载荷的集度，δ11为单位载荷单独作用下拉杆2截断点沿着拉杆2所在直线方向的位移，Δ1P为在臂架自重载荷q2、吊重Q及吊具重q作用下拉杆2截断点沿其所在直线方向的位移，E为材料的弹性模量，I为材料的截面惯性矩，AAC为拉杆2的截面面积，AAE为拉杆1的截面面积，K1为载荷Q+q的区段影响系数，K2为拉杆布局影响系数，K3为弓板安装位置影响系数，K4为主弦杆内力常量，A3,A2,A1,A0为载荷Q+q的区段影响系数K1表达式中的常数系数项；第三步：采用上述计算公式对弓板力矩限制器进行设计计算，在塔机型号确定并初步选定弓板力矩限制器结构参数的情况下，采用上述公式计算放大率及挠度，看是否在使用要求范围内，并根据计算结果对参数进行优化匹配。