一种新的汽车起重机支腿受力计算方法

第25卷第4期华　北　水　利　水　电　学　院　学　报

Vol125No14文章编号:1002-5634(2004)04-0049-03

一种新的汽车起重机支腿受力计算方法

郑兰霞,()

摘　要:、起重臂的位置、车架的刚性、施工场地的特,并分析了支腿受力与臂架位置之间的关系,可供工程实践参考.

关键词:汽车起重机;支腿支承反力;合重心

中图分类号:TH21316;TU502+16　　　文献标识码:A

　　汽车起重机是起重作业的工作装置,安装在通用汽车底盘上、是增强通用汽车底盘自行回转的起重机械.由于它具有行驶速度高、行驶性能符合公路运输法规的要求、可迅速转移作业场地、机动灵活等特点,在国民经济建设中得到了广泛的应用.[1,2]

在设计该产品时,必须计算出起重作业时各个支腿的受力情况,以便于有关零部件的设计.通常情况下,汽车起重机采用四个支腿的支撑方式.4支点式支承反力的计算属于一次超静定问题,单凭静力平衡方程不能求出4个支承反力,还需要根据变形相容条件列出变形几何方程,并通过力与位移间的物理关系得到补充方程.支承反力的分配不仅与起重机上下车的重心和起重臂的位置有关,还取决于车架的刚性、施工场地的特性和不平度等许多因素.要考虑所有这些因素的影响进行支腿受力计算是相当繁琐的,而且对于路面不平度的估计往往很困难

.本文假定车架是绝对刚性的,并视4个支承点始终在同一平面上,推导出了汽车起重机支腿受力的近似计算方法,并分析了支腿受力与臂架位置之间的关系.

坐标线为Y轴,如图1所示.假设前面两支腿连线到回转中心O点的距离为l1,后面两支腿连线至O点的距离为l2;非回转部分的重力为FG1,重心作用点在O1(x1,y1);回转部分的重力为FG2,重心作用点在O2(x2,y2)至回转中心的距离为R.4个支腿的受力随起重臂回转位置的变化而变化.

当起重臂伸出且其中心线与X轴的夹角为θ时,起重机回转部分的重心在水平面上的位置坐标为

θ,　y2=Rsinθx2=Rcos

(1)

1　起重作业时合重心的确定[3]

以汽车起重机的回转中心为坐标原点O,以其底盘纵向中心线为X轴,以过O点垂直于X轴的

收稿日期:2004-04-15;修订日期:2004-06-30

图1　支腿支承反力计算简图

　　所以,汽车起重机在起重作业时的合重心在水平面上的位置坐标G0(x0,y0)为

作者简介:郑兰霞(1964-),女,山东聊城人,黄河水利职业技术学院讲师,华北水利水电学院在读硕士研究生,主要从事工程

机械方面的研究.

50　华　北　水　利　水　电　学　院　学　报　　　　　　　　　　2004年12月

x0=

θFGx1+FGRcos

FG0

FGy1+FGRsinθ

FG0

(2)

当合重心G0的位置坐标为(x0,y0)时,由三角

形相似关系可得

S1=S2=

l1+l3-x0()l1+l3-x0

FG0

lFG0

l

(8)(9)

y0=(3)

式中:FG0=FG1重).

+FG2是汽车起重机的总重量(含吊

由(5),(6)由式(2),(3)整理可得起重机的合重心轨迹方

1B2F1+Bx0-

FGx1FG0

2

程为

+

y0-FGy1FG0

2

(10)(11)

=

FGRG0

2

)

A1A2=FA1+FA2=

迹为一个以(FG1x1G0FG1y10)为圆心,半径R0=FG2R/FG0的圆,1中虚线圆所示.

[4]

因此,可得4个支腿支承反力分别为

FA1=FA2=FB1=FB2=

FG0

2alFG0

2alFG0

2blFG0

2bl

(12)(13)(14)(15)

2　支腿的支承反力

以FA1,FA2,FB1,FB2分别表示4个支腿的支承反力,并分别对A1A2,B1B2,A1B1取力矩,由

∑M

A1A2

=0,

∑M

B1B2

=0,

∑M

A1B1

=0可得

(5)(6)(7)

FB1l+FB2l=FG0(l2+x0)FA1l+FA2l=FG0(l1-x0)FA2hA2+FB2hB2=FG0hG0

3　实例及其分析

已知参数:

FG1=4000kg,x1=1000mm,y1=0,

FG2=7000kg,R=3000mm,l1=3000mm,

l2=1800mm,

式中:hA2,AB2,hG0分别为点A2,B2,G0到线段A1B1的距离.

(5),(6),(7)3式是线性无关的.为了求解支腿的支承反力FA1,FA2,FB1,FB2,需要再增加一个与以上3个方程也是线性无关的方程.由于4支点式支承反力的计算属于一次超静定问题,不难验证由∑MA2B2=0,

2a=6800mm,2b=4800mm,

根据以上计算方法,得出合重力轨迹圆的圆心

为(363.6mm,0),半径为1909mm,如图2所示.4个支腿的支承反力随起重臂回转角度的变化关系如图3所示.

∑

MX=0,

∑

F=0等得到的方程与上面3个方程是

线性相关的.因此,只有通过变形相容条件才能建立独立的方程.

为简化计算起见,视车架为刚性的,且认为4个支承点始终在同一个平面上.因此,从图1分析得出:如果汽车起重机的合重心G0在4个支腿所包容的支承面内,则A1和A2两支腿的支承反力的合力FA1A2的作用点C始终在A1A2线段上;B1和B2两支腿的支承反力的合力FB1B2的作用点D始终在B1B2线段上,并且G0,C,D3点的连线必定通过A1B1与

A2B2的交点O3.由图1所示几何关系可得

γ1=arctan

l

l3=bcotγ1=

a-b

图2　合重心轨迹圆

　　由图3可知,4个支腿的支承反力随起重臂位置的不同而变化.A1

,A2两支腿具有相同的最大支承反力FA1max=FA2max=6300.6kg,受力点分别对应θ

第25卷第4期郑兰霞等:　一种新的汽车起重机支腿受力计算方法

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=135°,225°;B1,B2两支腿也具有同样的最大支承

反力FB1max=FB2max=8225.5kg,受力点分别对应θ

=25°,335°

.

4　结　语

在一定的假设条件下,利用本文推出的近似计

算公式来计算起重机的支腿受力,简捷方便,具有较好的实用性.

参　考　献

[:中国铁道出版社,

[Z].北京:中国水利水电出

,1998.

[3]严大考.起重机械[M].郑州:郑州大学出版社,2003.[4]吴建蓉.工程力学与机械设计基础[M].北京:电子工业

图3出版社,2003.

ANewCalculatingMethodfortheForceinSupportingLegsofMobileCrane

ZHENGLan2xia,HUXiu2chi

(YellowRiverConservancyTechnicalInstitute,Kaifeng475001,China)

Abstract:Onthebasisofsomecertainassumptions,andunderconsiderationsofactualfactorssuchastheloadingcharacteristicsofthesup2portinglegsinmobilecrane,thelocationoftheboom,therigidityofboomaswellastheperformingspotfeatures,thewaviness,anapproxi2matelycalculatingmethodisrecommendedandfurthermore,therelationshipbetweentheloadingfeaturesandthelocationofboomisanalyzed.Keywords:mobilecrane;counterforceofsupportinglegs;resultantcenterofgravity;

(上接第48页)

ResearchandAnalysisoftheDesignMethodforValveSpringinAutomobileEngine

HUXiu2chi,ZHENGLan2xia

(YellowRiverConservancyTechnicalInstitute,Kaifeng475001,China)

Abstract:Thefunctionsofthevalvespringinenginearediscussed,anditsoptimaldesigniscarriedout.Throughtheanalysisofthedesigningvariables,targetfunctionsandrelatedconstraints,whichareimportantintheoptimaldesign,themathematicalmodelinthevalvespring’sop2timaldesignissetupwithanactualexample.

Keywords:valvespringinen …… 此处隐藏：2169字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……