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        塔機(jī)起重臂腹桿變形問題的研究

        2022-03-08 05:21:16苗雨順孫久錫劉康
        中國設(shè)備工程 2022年4期
        關(guān)鍵詞:直桿增加率重臂

        苗雨順,孫久錫,劉康

        (1.山東省建筑科學(xué)研究院有限公司,山東 濟(jì)南 250031;2.山東高速盛致市政園林工程有限公司,山東 濟(jì)南 250000)

        近年來,建筑市場紅紅火火,從而帶動了整個塔機(jī)租賃行業(yè),塔機(jī)作為建筑業(yè)的必備機(jī)械,整個行業(yè)供不應(yīng)求,甚至出現(xiàn)了一機(jī)難求的境況。

        在這種情況下,一部分塔機(jī)在轉(zhuǎn)場時未回廠保養(yǎng)直接進(jìn)入下一個工地,還有一部分盲目發(fā)展的租賃公司將一批老舊產(chǎn)品進(jìn)入租賃市場,還有部分使用單位將租賃價格作為第一關(guān)注度,租賃了一批混裝塔機(jī),這些因素都增加了塔機(jī)使用的安全隱患。

        1 現(xiàn)狀

        起重臂作為塔機(jī)的主要受力部件,主要由上弦桿、下弦桿、斜腹桿、下弦面內(nèi)斜腹桿和直桿組成。在日常檢測中,發(fā)現(xiàn)了如圖1、圖3所示的弦桿和腹桿變形及斷裂問題。圖1所示的下弦桿變形問題和圖2所示的下弦面內(nèi)直桿斷裂問題解決起來相對簡單,上、下弦桿受力大,一旦出現(xiàn)變形應(yīng)停機(jī)使用,需經(jīng)生產(chǎn)廠家或檢測機(jī)構(gòu)評估或拆除處理,而腹桿斷裂需作加固處理。至于腹桿變形是否能繼續(xù)使用,本文作一分析。

        圖1 下弦桿變形

        圖2 下弦面內(nèi)直桿斷裂

        圖3 腹桿變形

        2 建立模型

        為了研究起重臂腹桿變形問題,本文以QTZ5610塔機(jī)為例建立了整機(jī)有限元模型,模型中的桿件以梁單元處理,其材質(zhì)為Q235B,塔身底部以固定點約束。模型如圖4,共有節(jié)點537個,單元1232個。

        圖4 塔機(jī)模型

        3 計算結(jié)果

        按圖四建立模型,將風(fēng)荷載按均布力施加于各桿件,慣性力按均布力或集中力施加于各桿件或部件所在位置,自重荷載有程序自動處理,各位置額定起升荷載按圖5所示施加。起重臂腹桿正常使用和斷裂后的比對如表1。

        表1 起重臂腹桿正常使用和斷裂后的比對

        圖5 塔機(jī)起重臂研究位置

        4 結(jié)果分析

        Q235B的屈服點σS為235MPa,抗拉強(qiáng)度σb約是375 MPa:按GB/T13752-2017《塔式起重機(jī)設(shè)計規(guī)范》。起重臂受力桿件安全系數(shù)ns按載荷組合C取ns=1.22。所以,許用應(yīng)力值[σ]=σS/ns=192.6MPa,即起重臂受力桿件的計算應(yīng)力應(yīng)≤192.6MPa。

        位置1、3、4、8時,腹桿斷裂對上弦桿影響較大,位置8時上弦桿應(yīng)力增幅較大,增加率達(dá)到351.7%,但腹桿斷裂后上弦桿應(yīng)力最大值在位置3,其最大值為120.3 MPa≤192.6MPa,并未超過其許用應(yīng)力;位置2、5時,腹桿斷裂前后桿件應(yīng)力絕對值及其變化率都無明顯變化,腹桿斷裂對附近桿件影響不大;位置6時,腹桿斷裂對上弦桿有重大影響,上線桿應(yīng)力為276.3MPa>192.6MPa,已超出其許用值;位置7時,腹桿斷裂對上、下弦桿都有重大影響,且上弦桿應(yīng)力213.9MPa>192.6MPa,已超出其許用值,下弦桿應(yīng)力增加率為63.2%,變化較大。

        5 結(jié)語

        基于表一數(shù)據(jù)及結(jié)果分析,得出以下結(jié)論:(1)塔機(jī)起重臂腹桿有變形或有桿件斷裂時,并不是所有的情況都需要停機(jī)整改,需要視變形或斷裂桿件的所在位置而定。(2)如果腹桿斷裂處在位置6、7時,應(yīng)即可停止整改,視情況通知生產(chǎn)廠家或由專家論證,切忌繼續(xù)使用,以防事故的發(fā)生。(3)如果腹桿斷裂處在位置1~5、8時,整改前可輕載使用,切忌超載。

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