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大型起重机械地拉杆设计
. 18 . 2 . 1997 上海海运学院学报 V o l N o Jun Jou rnal of ShanghaiM aritim e U n iversity 大型起重机械的拉杆设计 王重华 (上海海运学院机械工程系 上海 200135) 提 要 随着起重机械的大型化, 由于拉杆自重弯曲而引起的应力十分可观, 对之至今尚无恰当的计算方法。本文通过建立拉杆挠曲线微分方程并求解, 得出考 虑拉力对挠曲影响的设计方法。文中还给出数表, 便于实际应用。 ( ) 关键词 起重机械; 拉杆 机械元件 ; 设计 中图分类号 21; 242 21 TH O 1 问题的提出 起重机械中的拉杆只要不是处于铅垂位置, 其自重将使之产生横向弯曲变形, 因而其受 力状态应归于拉弯构件一类。此时施加在拉杆两端的拉力将使拉杆的横向挠曲变形减小, 从 而降低由自重引起的弯矩。这种影响对拉杆的受力是有利的。但迄今的设计计算一般都不 考虑这一影响, 而是沿用将拉伸应力与弯曲应力按线性关系简单叠加进行静强度校核的办 法, 即: N M = + ≤[ ] ( 1) A W 式中:N 为拉杆承受的拉力,N ;A 为拉杆的横截面积, mm 2 ;M 为因自重产生的拉杆的最大 弯矩, · ; 为与自重最大弯矩 相对应的拉杆截面的抗弯模量, 3; [ ] 为材料的 N mm W M mm 许用应力,M Pa。 随着起重机械的大型化, 其拉杆的尺寸参数也随着加大。现在拉杆长度已达数十米, 自 重达数吨至数十吨, 由自重产生的横向弯曲就显得十分可观。例如, 某单位生产的两台岸壁 集装箱起重机的前拉杆, 如不考虑拉力对挠曲的影响, 则由自重产生的挠度分别为 1294 和 1320 , 最大弯曲应力分别为 1043 和 77 2 。因而如若仍沿用老方 mm mm M Pa M Pa 法进行设计, 势必造成拉杆截面过大, 自重骤增, 不利于我国起重机行业在国际市场上的竞 争。 本文旨在通过考虑拉力对拉杆自重挠曲的影响, 推导出更符合实际的设计计算方法, 以 来稿日期: © 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 上 海 海 运 学 院 学 报 1997 2 解决这个问题。 2 拉杆挠曲线微分方程及求解 设一拉杆水平放置, 长为 , 两端铰支, 其上 l 均匀作用着的重力线密度为 。此外, 尚有轴向拉 q 力N 作用。 以下讨论问题时所采用的坐标系如图 1 所 示。按材料力学的符号规定, 离坐标原点距离为x 的截面上的弯矩为:
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