[发明专利]一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法，它涉及一种用于实时显示起重力矩以便超载提前预警的塔机力矩限制器，尤其是针对双吊点上回转式塔机。

背景技术

随着我国城市化建设进程的加快，塔机的保有量持续攀升。与此同时，塔机重大伤害事故的发生率也居高不下，塔机事故发生率从1999年3.9‰增加到2011年的22.7‰，超载是引发塔机事故的主要原因。力矩限制器作为塔机必备的最重要也是最有效的安全保护装置，被广泛用于防止塔机因超载而引起的倒塔事故。

力矩限制器一般分为机械式和电子式，机械式包括偏心拉杆式和弓板式，由于弓板式力矩限制器结构简单、成本低、维修方便，因此被绝大多数力矩限制器采用。然而现行的弓板式力矩限制器普遍存在精度不高、灵敏度偏低的问题，这主要是由于弓板力矩限制器放大率和挠度计算不准确所致。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法，提高弓板力矩限制器的精度及灵敏度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种与塔机匹配的弓板力矩限制器结构参数确定方法，本发明的参数确定方法按以下步骤进行：

第一步，按如下步骤计算放大率解析式：

a、计算弓板在弓板力矩限制器对称轴上的变形量。首先对弓板力矩限制其进行受力分析，取弓形板上任意一微弧段并计算其在弓板力矩限制器对称轴上的变形量，按幂级数展开后忽略高阶无穷小量，然后在整个长度范围内进行积分，得到弓板在弓板力矩限制器对称轴上的变形量，

上述公式(1)中，Δ为弓板在弓板力矩限制器对称轴方向上总的变形量，a'为弓板力矩限制器工作时的弓高，L″₀为塔机工作时弓板发生弯曲变形之后的长度；

b、计算弓板力矩限制器在压力F作用下的最大变形量。弓板在弓板力矩限制器对称轴上的变形量由两部分引起，第一部分是由于压力F引起塔机主弦杆变形造成的在对称轴轴方向的支座位移量Δ1，第二部分是弓板初弯曲后自身的弯曲变形量Δ2，

Δ＝Δ1+Δ2(4)

上述公式(2)、(3)、(4)中，式中Δ1为压力F引起塔机主弦杆变形造成的在对称轴方向的支座位移量，Δ2为塔机工作时弓板初弯曲后在x轴方向的弯曲变形量，F为主弦杆轴向压力，L'₀为弓板焊接于塔机主弦杆上时弓板初步弯曲后的长度，E为塔机主弦杆的弹性模量，a为塔机未工作时弓板在垂直于对称轴方向上最大变形量的一半，A为塔机主弦杆截面积；

c、计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义为弓高变化量与弓长变化量之比，根据上述分析弓板力矩限制器工作时弓长L″₀的表达式及放大率解析式如下，

第二步，按照如下步骤计算弓板力矩限制器挠度解析式。弓板力矩限制器一般有三种型号：直线性、圆弧形和正弦型，鉴于正弦型应用较多，因此本发明以正弦型弓板力矩限制器为例对挠度解析式进行计算，其余两种型号可采用相同方法计算。

a、计算挠曲线方程。正弦型弓板力矩限制器上任意一点挠度ω满足挠曲线方程：

上述公式(7)中，x为以弓板力矩限制器底端为坐标原点弓板上任意一点在对称轴线方向上的位移。

根据公式(1)、(2)、(3)、(4)的计算结果带入公示(7)，并考虑到塔机主弦杆变形较小，可对计算结果进行简化得挠曲线表达，

b、计算弓板力矩限制器所受压力F解析式。首先对塔顶进行受力分析得到F与平衡臂拉杆拉力F₃及起重臂拉杆拉力F₁,F₂的关系，然后分别对平衡臂和起重臂进行受力分析，得到F₁,F₂,F₃的具体表达式。在对起重臂进行受力分析时，由于双吊点塔机起重臂是一个超静定结构，需要用多余约束力取代其中一根拉杆简化为静定结构列变形协调方程进行计算，在计算的过程中当吊重处于外拉杆所在外吊点之外、内外两根拉杆所在两吊点之间以及内拉杆所在内吊点之内时还需要分别讨论。计算结果如下，