一種與塔機匹配的弓板力矩限制器結構參數確定方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種與塔機匹配的弓板力矩限制器結構參數確定方法，它涉及一種用 于實時顯示起重力矩以便超載提前預警的塔機力矩限制器，尤其是針對雙吊點上回轉式塔 機。
【背景技術】
[0002] 隨著我國城市化建設進程的加快，塔機的保有量持續(xù)攀升。與此同時，塔機重大傷 害事故的發(fā)生率也居高不下，塔機事故發(fā)生率從1999年3. 9%。增加到2011年的22. 7%。，超 載是引發(fā)塔機事故的主要原因。力矩限制器作為塔機必備的最重要也是最有效的安全保護 裝置，被廣泛用于防止塔機因超載而引起的倒塔事故。
[0003] 力矩限制器一般分為機械式和電子式，機械式包括偏心拉桿式和弓板式，由于弓 板式力矩限制器結構簡單、成本低、維修方便，因此被絕大多數力矩限制器采用。然而現(xiàn)行 的弓板式力矩限制器普遍存在精度不高、靈敏度偏低的問題，這主要是由于弓板力矩限制 器放大率和撓度計算不準確所致。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種與塔機匹配的弓板力矩限制器結構參數 確定方法，提高弓板力矩限制器的精度及靈敏度。
[0005] 為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種與塔機匹配的弓板力矩 限制器結構參數確定方法，本發(fā)明的參數確定方法按以下步驟進行：
[0006] 第一步，按如下步驟計算放大率解析式：
[0007]a、計算弓板在弓板力矩限制器對稱軸上的變形量。首先對弓板力矩限制其進行受 力分析，取弓形板上任意一微弧段并計算其在弓板力矩限制器對稱軸上的變形量，按冪級 數展開后忽略高階無窮小量，然后在整個長度范圍內進行積分，得到弓板在弓板力矩限制 器對稱軸上的變形量，
[0009] 上述公式⑴中，A為弓板在弓板力矩限制器對稱軸方向上總的變形量，a'為弓 板力矩限制器工作時的弓高，L" ^為塔機工作時弓板發(fā)生彎曲變形之后的長度；
[0010] b、計算弓板力矩限制器在壓力F作用下的最大變形量。弓板在弓板力矩限制器對 稱軸上的變形量由兩部分引起，第一部分是由于壓力F引起塔機主弦桿變形造成的在對稱 軸軸方向的支座位移量A1，第二部分是弓板初彎曲后自身的彎曲變形量八2，

[0013] A=A1+A2 (4)
[0014] 上述公式（2)、（3)、⑷中，式中A1為壓力F引起塔機主弦桿變形造成的在對稱 軸方向的支座位移量，△ 2為塔機工作時弓板初彎曲后在x軸方向的彎曲變形量，F(xiàn)為主弦 桿軸向壓力，為弓板焊接于塔機主弦桿上時弓板初步彎曲后的長度，E為塔機主弦桿的 彈性模量，a為塔機未工作時弓板在垂直于對稱軸方向上最大變形量的一半，A為塔機主弦 桿截面積；
[0015] c、計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義為弓高變化量 與弓長變化量之比，根據上述分析弓板力矩限制器工作時弓長L" ^的表達式及放大率解析 式如下，
[0018] 第二步，按照如下步驟計算弓板力矩限制器撓度解析式。弓板力矩限制器一般有 三種型號：直線性、圓弧形和正弦型，鑒于正弦型應用較多，因此本發(fā)明以正弦型弓板力矩 限制器為例對撓度解析式進行計算，其余兩種型號可采用相同方法計算。
[0019] a、計算撓曲線方程。正弦型弓板力矩限制器上任意一點撓度《滿足撓曲線方程：
[0021] 上述公式（7)中，x為以弓板力矩限制器底端為坐標原點弓板上任意一點在對稱 軸線方向上的位移。
[0022] 根據公式（1)、（2)、（3)、（4)的計算結果帶入公示（7)，并考慮到塔機主弦桿變形 較小，可對計算結果進行簡化得撓曲線表達，
[0024] b、計算弓板力矩限制器所受壓力F解析式。首先對塔頂進行受力分析得到F與平 衡臂拉桿拉力F3及起重臂拉桿拉力FF2的關系，然后分別對平衡臂和起重臂進行受力分 析，得到匕，F(xiàn)2,F3的具體表達式。在對起重臂進行受力分析時，由于雙吊點塔機起重臂是一 個超靜定結構，需要用多余約束力取代其中一根拉桿簡化為靜定結構列變形協(xié)調方程進行 計算，在計算的過程中當吊重處于外拉桿所在外吊點之外、內外兩根拉桿所在兩吊點之間 以及內拉桿所在內吊點之內時還需要分別討論。計算結果如下，
[0025] 公式（9)中，匕為起重臂外拉桿（拉桿1)的拉力，F(xiàn)2S起重臂內拉桿（拉桿2)的 拉力，F(xiàn)3為平衡臂拉桿（拉桿3)的拉力，hi為塔頂根部安裝弓板力矩限制器所在主弦桿與 橫腹桿焊接點到拉桿i的距離，i= 1，2, 3,比為塔頂根部安裝弓板力矩限制器所在主弦桿 與橫腹桿焊接點與起重臂與塔頂鉸接點之間的距離，a為拉桿1與豎直方向的夾角，0為 拉桿2與豎直方向的夾角，Y為拉桿3與豎直方向的夾角，L4為塔頂根部安裝弓板力矩限 制器所在主弦桿正對面同側的主弦桿與橫腹桿焊接點與塔頂根部安裝弓板力矩限制器所 在主弦桿與橫腹桿焊接點與起重臂與塔頂鉸接點之間的距離，L7為截斷弓板力矩限制器安 裝所在位置主弦桿截斷面之間兩同側截斷點的距離，G為塔機平衡配重，"為平衡臂與塔頂 鉸接點到起重臂與塔頂鉸接點的距離，L5為平衡配重質心到平衡臂與塔頂鉸接點的距離，qi 平衡臂均布載荷的集度，Q為塔機工作時的吊重，q為吊具的重量，L一吊重吊點D到起重臂 與塔頂鉸接點的距離，U為內吊點(：3到起重臂與塔頂鉸接點的距離，L2為外吊點到內吊點 的距離，L#外吊點到起重臂最外端點的距離，g為當地的重力加速度，(12為起重臂均布載 荷的集度，Sn為單位載荷單獨作用下拉桿2截斷點沿著拉桿2所在直線方向的位移，A1P 為在臂架自重載荷q2、吊重Q及吊具重q作用下拉桿2截斷點沿其所在直線方向的位移，E 為材料的彈性模量，I為材料的截面慣性矩，Aa。為拉桿2的截面面積，Aae為拉桿1的截面面 積，I為載荷Q+q的區(qū)段影響系數，K2為拉桿布局影響系數，K3為弓板安裝位置影響系數， K4為主弦桿內力常量，A3,A2, 心為載荷Q+q的區(qū)段影響系數Ki表達式中的常數系數項。
[0027] 第三步：采用上述計算公式對弓板力矩限制器進行設計計算。在塔機型號確定并 初步選定弓板力矩限制器結構參數的情況下，采用上述公式計算放大率及撓度，看是否在 使用要求范圍內，并根據計算結果對參數進行優(yōu)化匹配。
[0028] 2、所述的參數匹配方法，按以下步驟進行：1)首先計算放大率，看是否滿足不小 于8的使用要求；2)計算撓度變化量，看是否滿足在20~30mm范圍內變化；3)在至少有一 個不滿足使用要求的情況下，采用控制變量法依次改變弓板力矩限制器的結構參數，重復 步驟1)和步驟2)，直到放大率和撓度變化量均滿足使用要求為止。
[0029] 發(fā)明效果：采用本發(fā)明的參數匹配方法，在選定塔機型號并初選弓板力矩限制器 之后采用本發(fā)明計算放大率及撓度是否符合使用要求，進而對弓板力矩限制器結構參數進 行優(yōu)化匹配，可以在塔機安裝后弓板力矩限制器調試之前確保弓板力矩限制器的可用性， 提高其準確性和靈敏度，使弓板力矩限制器的調試變得更為簡單，保證塔機的安全運行。
【附圖說明】