[發明專利]一種履帶起重機變截面腹桿交叉式桁架臂臨界力確定方法

在審

• 申請號: 202210002704.7
• 申請日: 2022-01-05
• 公開（公告）號: CN114580077A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 姚峰林;謝長開;周磊;李建東;李濤;李天成
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/17;G06F17/11;G06F111/04;G06F119/14
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1.一種履帶起重機變截面腹桿交叉式桁架臂穩定性臨界力確定方法，其特征在于：包括如下步驟。

2.步驟1，建立腹桿交叉式桁架臂力學模型；

所述履帶起重機腹桿交叉式變截面臂架模型如圖2所示，取其中一跨進行說明，弦桿ABC在AIC平面內有腹桿AI、CI對其進行約束，在DBE平面內有腹桿DB、EB對其進行約束；弦桿ABC在腹桿AIC平面與腹桿DBE平面均有發生失穩的可能性，但腹桿DB、EB在腹桿DBE平面對弦桿ABC的支撐作用遠遠強于腹桿AI、CI在AIC平面對弦桿ABC的支撐作用，使得弦桿ABC不易在腹桿DBE平面發生失穩，因此弦桿ABC最容易在腹桿平面AIC內發生失穩，建立腹桿平面AIC如圖3、圖4所示；

桁架臂發生屈曲的平面建立XOY坐標系，其中P為作用在桁架弦桿上的軸向力,M_i(i=1,2,3)為在軸向力作用下各點彎矩，θ_i(i=1,2,3)為各點彎矩作用下各點轉角，δ為在軸力作用下弦桿撓度，β為變截面桁架傾角；

步驟2，針對步驟1當中的力學模型推導各點平衡穩定方程；

基于鐵摩辛柯梁柱理論建立各點轉角平衡方程如下所示；

A點轉角；

（1）

B點左側轉角；

（2）

B點右側轉角；

（3）

C點轉角；

（4）

其中ψ(u_i)，ф(u_i)以及u_i（i=1，2）引用鐵摩辛柯梁柱理論中由橫向集中載荷作用下引起的梁-柱彎曲假設；

（5）

（6）

（7）

I——弦桿慣性矩；

E——材料的彈性模量；

由各點彎矩轉角平衡關系建立各點力學平衡方程；

A點轉角；

（8）

b_i——腹桿AI長度；

I_Z——腹桿AI截面慣性矩；

由式（1）、（8）可以得出A點力學平衡方程；

（9）

式中；

（10）

B點；

由式（2）、（3）可得B點力學平衡方程如下；

（11）

在平面AIC內 腹桿DE、BE對弦桿的約束作用可視為一橫向力作用于B點，假定該橫向力為R，分別在AB、BC段對A、C兩點取矩可以得；

（12）

式中；

（13）

C點轉角；

（14）

式中b_k——腹桿CI長度；

由式（4）、（14）可以得出C點力學平衡方程；

（15）

式中；

步驟三，建立變截面臂架平衡穩定方程；

聯立式（9）、（11）、（12）、（15）建立弦桿ABC段的平衡穩定方程如下；

若使式（16）彎曲平衡成立，只有使M₁、M₂、M₃、δ系數行列式為0既；

步驟四，根據數值解求解臨界力P。

3.通過式（17）得到關于P的齊次方程，將實際變截面臂架參部帶入穩定方程中即可求得臨界載荷P，通過臨界力P和起升機構倍率可計算出伸縮臂起重機的最大起重量。