带腰绳臂架的挠曲线分析

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Deflection curve analysis on cable boomsWANG Wen。ring ，YI qi-qing ，HUANG Wei。，ZHENG Xiao-yang ，WAN G Xin。'(1.Dalian Yiliy Engineering Machinery Co.，Ltd.，Dalian 116023，China；2.Dalian Huarui Heavy Industry Group Co .，Ltd.，Dalian，116023，China；3.School of Mechanical Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 116023，China；4.Dalian University of Technology(Xuzhou)Mechanical Engineering Research Center，Xuzhou 221000，China)Abstract：To resolve such excessive boom deflection problems of large-tonnage crawler cranes as long-boom system lifting and extensive-range working conditions，the auxiliary cables are installed in boomsystems to enhance the boom stability.By employing elastic stability theory for nonlinear analysis on cableboom systems，the boom deflection curve formula is deduced for variable section boom system .Therein，this approach will simplify the cable design with fast boom deflection curve calculation beneath any cablelength and position。

Key words：auxiliary cable；crawler crane boom；nonlinearity；deflection curve目前，大吨位履带起重机都是通过增加腰绳辅助装置l1 来解决长臂架系统在起臂以及大幅度工况下臂架挠度过大的问题，增强臂架的稳定性.对于腰绳装置的合理安装长度和安装位置，目前主要采用试凑法.即对于带有腰绳的臂架应力计算采用的是有限元非线性分析的方法，如文献[2]在对带腰绳的臂架系统进行非线性分析中，主要采用有限元软件的方法，建立臂架系统的复杂模型，分析臂架的受力形式，及臂架挠度的影响因素.但是这种方法存在-定的问题，即在同-种机型下臂架组合不同、臂架长度不同、以及幅度不同等将会导致计算工况上百种，甚至上千种，建模复杂，计算工作量极大且不能自动化，重复性高，设计人员无法灵活使用。

本文提出-种基于弹性稳定理论的臂架系统非线性分析方法，通过推导出变截面臂架系统的挠曲线公式，进而通过挠度计算相应的应力；重点是通过编程，能够陕速计算出任意长度腰绳在任意位置时臂架的挠曲线，短时间内能够计算出多种工况下的臂架各个位置的挠度，可供设计人员灵活应用。

1 腰绳装置1.1 腰绳装置的工作原理履带起重机的臂架长且较重，这是履带起重机的薄弱环节.为了追求更大的作业范围和作业幅度，增加臂架长度是唯-有效的途径，因此出现了臂架的各种组合方式.为了实现大起重性能和节约材料，臂架通常选用高强度材料(屈服极限在 800MPa以上)，截面小，管径小，自重轻，但随之带来的问题是结构刚性小.臂架在起臂过程中，水平放置时，受其自重影响将会产生下挠，随着变幅系统的起臂，臂头离地后，受变幅系统拉力作用，臂架将产作者简介：王文静(1982-)，女，T程师.E-mail：xiaoxiaolanwei###163.corn第 1期 王文静，等：带腰绳臂架的挠曲线分析 47生轴向载荷。此轴向载荷加剧了臂架的下挠，产生二次变形，尽管引起的计算应力不大，但由于臂架刚度小，易引起结构失稳而导致起臂失败，造成臂架损坏的严重后果.因此这种现象严重制约了大吨位起重机的臂架长度的增加lL3]。

带腰绳辅助装置臂架起臂时(如图 1)，臂架同时承受拉板力和腰绳力对其产生的轴向力和偏心弯矩等的联合作用，使臂架系统处于非线性弯曲状图 1 臂架起臂工况Fig.1 Boom set up condition态.起臂工况时，在腰绳作用下，由于拉板力沿臂架轴线方向的分力大，且重力基本全部垂直于臂架轴线方向，导致臂架的下挠度大，因此腰绳短些会极大地减小臂架的下挠量，进而改善臂架的受力状况.而小幅度作业工况下，重力在垂直于臂架轴线方向的分力较小，拉板对臂架轴线方向产生的力和吊载在臂架轴线方向产生的分力所引起的附加效应较小，因而臂架的挠度较起臂工况时小，此时腰绳长些受力好，如果腰绳太短，则臂架系统容易出现反弯现象，这二者是相互矛盾的.因此，腰绳装置增加不但会影响起臂工况下的臂架的受力及变形，而