李传明 安涛(山东电力建设第三工程公司,山东青岛 266000)
双机抬吊中吊点位置及起升速度对吊车载荷的影响
李传明安涛
(山东电力建设第三工程公司,山东青岛 266000)
在电力行业施工中,大件、长件的吊装较为普遍。由于受施工现场吊装机械起重能力的限制或为方便就位,常采用双机抬吊的方法进行吊装。当被吊物重量接近两吊车额定起重量的80%时,吊车的载荷与吊点位置、被吊物重心、起吊速度有着重要关系。本文通过理论分析,探讨双机抬吊中吊点位置及起升速度对吊车载荷的影响。
双机抬吊 吊点 重心 受力分析
1 引言
目前,我国的施工行业与其它行业相比,技术水平相对较低,在实际吊装作业中普遍存在凭经验、靠感觉、放大余量等办法。当吊物重量接近额定载荷时,就需精确计算,以确保安全、节约成本。(例如龙门吊桥架为安装方便,一般以一台大吊车为主吊机械,一台小吊车为辅助机械,进行抬吊;地面组合的框架立柱,由于框架较大,为防止一台吊车起吊,在立柱竖起至接近90°时,构件倾覆对吊车的冲击,也常采用双机抬吊起钩,将立柱竖起)。当吊车分配的载荷接近额定起重量的80%时,就需对吊点位置、构件重心位置、吊车起吊速度进行计算,以为安全作业提供依据。
2 受力分析的重点及难点
(1)首先需要确定被吊物的重量。(2)其次需要确定被抬吊物的重心。(3)最后根据被吊物重量、重心、吊车工况表、现场情况,确定两吊车的载荷分配及吊点。
3 重心确定及吊点选择分析
3.1重心的计算
(1)质量分布均匀且形状规则的物体,重心为几何中心;没有规则形状的物体,重心计算同(2)。
(2)质量分布不均匀、形状不规则物体重心计算。
某物体(总质量为M)所在空间任取一确定的空间直角坐标系O-xyz,则该物体可微元出i个质点,每个质点对应各自坐标系(xi,yi,zi)及质量mi,
已知M=m1+m2+…+mi,设该物体重心为G(X,Y,Z)
则X=(x1m1+x2m2+…+ximi)/M
Y=(y1mi+y2m2+…+yimi)/M
Z=(z1m1+z2m2+…zimi)/M
3.2吊点与重心的距离确定
(1)根据两吊车的工况表,确定两吊车的分配载荷F1、F2,确保F1、F2小于吊车额定起重量的80%。
(2)根据力矩平衡公式F1*L1=F2*L2,确定L1及L2的大小。
(3)考虑重物拴钩方便、起吊过程中两吊车半径变化等多种因素,对L1、L2、F1、F2等进行修正。
3.3两吊车起吊不同步对吊车载荷的影响分析
3.3.1物体重心为几何中心
(1)力的作用点(吊点)的连线在重心上方。
当F2上升速度大于F1时,倾斜角度为β。
通过几何关系可以确定出L1ˊ、L2ˊ与倾角β的关系如下(A图),
F1、F2与L1ˊ、L2ˊ的关系如下,
通过分析发现,随着倾斜角度β的增大L1增大为L1,L2减小为L2,所以F1减小,F2增大;当F1作用点下降与重心同一水平线时,L1ˊ最大,此时F1最小,F2最大;当F1作用点继续下降时,L1ˊ开始减小,F1增大,F2减小。
(2)力的作用点(吊点)的连线通过重心。
当F2上升速度大于F1时,倾斜角度为β。
通过几何关系可以确定出L1ˊ、L2ˊ与倾角β的关系如下(B图),
F1ˊ、F2ˊ与L1ˊ、L2ˊ的关系如下,
F1ˊL1ˊ=F2ˊL2ˊ,
从上述公式可以看出,随着倾斜角度β的增大,L1、L2同比例变化,F1、F2的变化与倾斜角β无关,即F1、F2大小不变。
(3)力的作用点(吊点)的连线在重心下方。
当F2上升速度大于F1时,倾斜角度为β。
通过几何关系可以确定出L1ˊ、L2ˊ与倾角β的关系如下(C图),
F1、F2与L1ˊ、L2ˊ的关系如下,
通过分析发现,随着倾斜角度β的增大L1减小为L1,L2增大为L2,所以F1增大,F2减小;当F2作用点上升到与重心同一水平线时,L2ˊ最大,此时F2最小,F1最大;当F2作用点继续上升时,L2ˊ开始减小,F2增大,F1减小。
3.3.2物体重心不在几何中心
(1)力的作用点(吊点)的连线在重心上方。
当F2上升速度大于F1时,倾斜角度为β。
通过几何关系可以确定出L1ˊ、L2ˊ与倾角β的关系如下(D图),
F1、F2与L1ˊ、L2ˊ的关系如下,
通过分析发现,随着倾斜角度β的增大L1增大为L1,L2减小为L2,所以F1减小,F2增大;当F1作用点下降与重心同一水平线时,L1ˊ最大,此时F1最小,F2最大;当F1作用点继续下降时,L1ˊ开始减小,F1增大,F2减小。
(2)力的作用点(吊点)的连线通过重心。
当F2上升速度大于F1时,倾斜角度为β。
通过几何关系可以确定出L1ˊ、L2ˊ与倾角β的关系如下(E图),
F1ˊ、F2ˊ与L1ˊ、L2ˊ的关系如下,
F1′L1′=F2′L2′,
从上述公式可以看出,随着倾斜角度β的增大,L1、L2同比例变化,F1、F2的变化与倾斜角β无关,即F1、F2大小不变。
(3)力的作用点(吊点)的连线在重心下方。
当F2上升速度大于F1时,倾斜角度为β。
通过几何关系可以确定出L1ˊ、L2ˊ与倾角β的关系如下(F图),
F1、F2与L1ˊ、L2ˊ的关系如下,
通过分析发现,随着倾斜角度β的增大L1减小为L1,L2增大为L2,所以F1增大,F2减小;当F2作用点上升到与重心同一水平线时,L2ˊ最大,此时F2最小,F1最大;当F2作用点继续上升时,L2ˊ开始减小,F2增大,F1减小。
4 结语
通过3.3.1—3.3.2分析可以看出:不管重心是否在物体几何中心,力的作用点连线与重心的关系,决定了F1、F2的变化情况。当力的作用点连线在重心上方时,若抬吊上升不同步,抬得高的一头受力会増大,抬得低的一头受力会减小;当力的作用点连线通过重心时,若抬吊上升不同步,两力的大小不受影响;当力的作用点连线在重心下方时,抬得高的一头受力会减小,抬得低的一头受力会增大。