第十一章輪式起重機的吊臂

第一節桁架式吊臂的結構型式第二節桁架式吊臂的設計計算第三節箱形伸縮式吊臂的結構形式第四節箱形伸縮式吊臂的計算第十一章作業桁架式吊臂變幅繩變幅變幅油缸變幅變幅形式：箱形伸縮式吊臂履帶起重機定長臂式鐵路起重機變幅繩變幅伸縮臂式鐵路起重機利勃海爾LTM11200-9.1,起重量1200t，主臂全伸長度100m

主臂和副臂組合能使起升高度達到170m第一節桁架式吊臂的結構型式第二節桁架式吊臂的設計計算

計算載荷：起升載荷、吊臂自重、慣性力、風載荷

計算工況：起升機構起制、動，旋轉機構起制、動，風向垂直于變幅平面變幅平面計算簡圖旋轉平面計算簡圖一、桁架式主臂受力分析1.變幅平面

（1）變幅平面承受的載荷垂直載荷Q起升繩拉力S變幅滑輪組拉力Nf（2）計算假定

假定力Q、S和Nf交匯于桁架式吊臂端點，其合力N沿吊臂軸線方向。（3）計算簡圖:兩端簡支中心受壓構件。

N及Nf可用作圖法或解析法求出。2.旋轉平面

（1）計算簡圖：根部固定、端部自由的懸臂梁。（2）旋轉平面承受的載荷側向力TT=Th+Tb式中Th——貨物偏擺引起的載荷其中——偏擺角，所以Tb——吊臂受到的風載荷和慣性載荷。臂端力矩ML

軸向壓力N

由副臂引起。由變幅平面的載荷引起。二、桁架式吊臂的強度計算

吊臂的任一截面彎矩為

令

設吊臂撓曲方程為

滿足條件:當x=0時，MW——僅由橫向力T和力矩ML引起的彎矩；當x=L時，(11-15)

因為(11-16)將式(11-15)對x求二階導數,代入式(11-16)，可得(11-17)將式（11-15）及式（11-17）代入式（11-14），可得(11-18)臨界力

——考慮軸向力影響的彎矩放大系數，考慮極限狀態法的計算結果，常取對格構式構件，應考慮剪力對臨界力的影響，即：——吊臂繞Z軸的當量長細比，對四肢構件：

折算長度系數

1

──由支承條件決定的長度系數,對懸臂壓桿

1=2

；

2

──變截面長度系數，由表5-3查取。

強度校核：μ3──考慮變幅繩或起升繩影響的長度系數；按下式計算

三、桁架式吊臂的剛度計算

1.臂端撓度

由莫爾公式：

式中假設吊臂的撓曲方程為:

式中

2.桁架式吊臂的剛度校核式中[f]——臂端容許撓度，——撓度放大系數，取為

四、桁架式吊臂的總體穩定性計算桁架式吊臂是單向壓彎構件，其整體穩定性按下式計算式中，φ由當量長細比λdz查表。五、桁架式吊臂弦桿節間穩定性校核

rmin——分肢對自身較弱軸的回轉半徑。

1──軸壓穩定系數，由弦桿節間長細比

1查表B──旋轉平面內計算截面處弦桿間距；式中六、桁架式吊臂的腹桿體系

按剛度條件確定腹桿的截面：則──腹桿的計算長度，在桁架平面內在桁架平面外

第三節箱形伸縮式吊臂的結構形式

減輕箱形伸縮臂自重的方法：

1.采用高強度鋼2.合理的截面型式

3.正確的設計計算方法

第四節箱形伸縮式吊臂的計算

計算載荷：起升載荷、吊臂自重、慣性力、風載荷計算工況：最小幅度吊最大起重量。一、受力分析起升機構起制、動，旋轉機構起制、動，風向垂直于變幅平面。1.變幅平面計算簡圖：簡支外伸梁變幅平面計算簡圖

⑴外載荷垂直載荷起升繩拉力⑵計算載荷①軸向力②橫向力③力矩2．旋轉平面

①側向力計算簡圖：根部固定、端部自由的懸臂梁.計算載荷

②臂端力矩

貨物偏擺載荷

吊臂風載荷及慣性載荷

③扭矩

④軸向力N

二、臨界力計算

1.旋轉平面的臨界力Ncrz

式中

μ2──伸縮臂變截面長度系數；按式(11-64)計算或查表11-2。

αi

──第i節臂伸出后的長度與吊臂全長之比。(11-64)

μ3──起升鋼絲繩影響的長度系數，按下式計算：式中

其中m——起升滑輪組倍率；

式中μ1——支承條件決定的長度系數,根據?1與L比值查表5-2。2.變幅平面的臨界力Ncry

μ2──伸縮臂變截面長度系數，按式(11-67)計算或查表11-2。

μ3──起升鋼絲繩影響的長度系數，對變幅平面μ3=1。(11-67)三、箱形伸縮臂的剛度校核變幅平面旋轉平面1.變幅平面的臂端撓度

（11-70）

(11-69)

圖11-26引起的第i節臂端部撓度

:圖形互乘法求

圖形互乘法求

引起的第i+1節繞第i節臂端部的轉角

:在臂端橫向載荷作用下的臂端撓度

:2.旋轉平面的臂端撓度

（11-73）

(11-72)旋轉平面第i節臂的計算載荷:

3.按當量慣性矩法計算臂端撓度

(11-74)當量等截面吊臂在變幅平面和回轉平面內的撓度:式中 ──等截面臂的當量慣性矩。根據變截面吊臂與等截面吊臂剛度相等的條件求當量慣性矩。

第i節臂在臂端橫向力T作用的臂端撓度:若伸縮臂共有k節，則臂端撓度：等截面當量臂在T力作用下的臂端撓度:根據剛度相等條件，等截面臂的當量慣性矩為:四、伸縮臂的強度校核正應力式中1.伸縮臂非重疊部分的強度校核翼緣板和腹板上的剪應力式中──翼緣板和腹板的中心線所包圍的面積，

2.伸縮臂重疊部分的強度校核

⑴滑塊支座反力⑵局部彎曲應力式中k——局部彎曲應力系數，查表11-3，或按下式計算：

⑶強度校核滑塊作用點B附近處的復合應力：式中五、伸縮臂整體穩定性校核

φ——軸心壓桿穩定系數，根據長細比查表3-26，

當

時，按假想長細比λF查表3-26：六、伸縮臂局部穩定性校核

伸縮式吊臂為薄板結構，其局部穩定性計算參看第六章箱形梁局部穩定的有關內容。第十一章作業11-1輪胎式起重機的單臂架用Q235鋼制造，截面為矩形格構式結構。起升繩平行于臂架軸線，其偏心距e=500mm，起升滑輪組倍率m=2，臂架與水平面傾角β=300，臂架長l=18m，臂架重心距下端為lG=10.6M，支架尺寸a=3.5m，b=2.5m，起升載荷PQ=22kN，物品向外偏擺力FT=6kN，臂架自身重力PGb=19kN，臂架背后吹來的風力PW=2kN，并設風合力作用于臂架長度的中點上（即l/2處）。設起升繩拉力為Fs，效率η=0.99，變幅繩拉力為Fb。