吊重對起重機鋼絲繩動力沖擊時的緩沖設計分析

 

    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生的動力沖擊對起重機結構的影響不大。但是，在某些情況下，吊重對起重機鋼絲繩產生的動力沖擊對起重機結構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生水蒸汽，從而導致鑄件跳出水面產生跳動，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生跳動，此動力沖擊對起重機結構的危害和影響是相當嚴重的。

 

    ~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。1吊鉤示意吊重系統首先，以所示吊重系統為例，研究吊重對鋼絲繩的動力沖擊問題，對于所示力學模型，由彈性振動理論可知其縱向振動控制方程為設吊重以速度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，由于生產需要修建水爆池，對鑄件進行水爆清砂。但是，鑄件人水后由于高溫使部分水變為蒸汽而使鑄件跳動，鑄件再次落水對鋼絲繩產生的沖擊力，有時會使起重機產生跳動。為了減小水爆清砂對起重機產生的跳動，通常工程實際中使用的所示剛性連接吊鉤設計成所示的彈性緩沖吊鉤。現舉例說明彈性緩沖吊鉤的優點。

 

    有減振彈簧時吊重對鋼絲繩的沖擊力鋼絲繩產生的*大沖擊力為177.402kN，所示吊重系統的吊重對鋼絲繩產生的*大沖擊力為R967kN，前者是后者的1L85倍，而且所示吊重系統的吊重對鋼絲繩的沖擊力在0.4s左右就衰減為吊重的質量，這充分說明減振彈簧的緩沖作用是非常明顯的。若采用材料力學的能量法可計算出所示吊重系統的吊重對鋼絲繩的*大沖擊力為129.262kN，此結果僅為波動理論計算結果的0.729倍，那么，為什么能量法的結果與波動理論的結果相差如此大呢，根本原因是能量法把沖擊問題的動態本質，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，顯然應該用波動理論來研究。

 

    設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現場調查可設鑄件對所示吊重系統和所示吊重系統的鋼絲繩產生的沖擊力，分別用式（14）、式（26）進行計算模擬，具體結果可見、。

 

    由、可知所示吊重系統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構進行改造或更換起重設備的計劃。