塔机吊臂拉杆的可靠性设计

维普资讯 http://www.cqvip.com 《机械设计与制造》　Ａｕｇ．２００２　Ｎｏ．４　Ｍａｃｈｉｎｅｒ３ｒ　Ｄｅｓｉｇｎ＆文章编号：１００１—３９９７（２００２）０４—０００１—０１　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　塔机吊臂拉杆的可靠性设计　曲秀全孙荆芒（哈尔滨工业大学，哈尔滨Ｉ５０００６）　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｄｒａｇ　ｌｉｎｋ　ｗｈｉｃｈ　ｄｒａｇｓ　ｃｒａｎｅ　ａｒｍ　ｉｎ　ｔｏｗ　ｅｒ　ｃｒａｎｅ　ＱＵ　Ｘｉｕ—ｑｕａｎ，ＳＨＵＮ　Ｊｉｎｇ—ｍａｎｇ（Ｈａｒｂｉｎ　ｌｎｓｔ．ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏ１．　Ｈａｒｂｉｎ　Ｉ５０００６，Ｃｈ　１）　【摘要】对塔机吊臂的两个拉杆进行了可靠性设计。与安全系数设计法相比较．在两个　点　『＝变的　情况下，为发挥材料的力学性能，两个拉杆在等应力条件下，重新确定塔帽的高度，然后对二拉杆进行　可靠性设计，二拉杆可以节省４０％的材料。　关键词：塔机；拉杆；可靠性　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｉｓ　ａｂｏｕｔ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆｔｗｏ　ｄｒａｇ　ｌｉｎｋｓ　ｗｈｉｃｈ　ｄｒａｇｓ　ｒ“，。ｃ　Ｕ．ＦＩＩ￣ｉｎ　ｌｏｔｔＪＣＩ　ＣＩ’“．，　．Ｉｎ　ｃｏｎｔｒａｃｔ　ｏ／’ｓａｆｅｔｙ　ｃｏｅＪｉｃｉｆｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ，ｉｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆｅｑｕａｌ　ｔｅｎｓｉｏｎＪ＇ｏｒｃｅ『Ｊ／’ｔｗｏ　ｄｒａｇ　ｌｉｎｋｓ（川（，ＩｔｔｔＣ／ｌ（ｔｎｇｅａｂｌｅ　ｐｌａｃｅ　ｗｈｅｒｅ　ｄｒａｇ　ｌｉｎｋ　ｄｒａｇｓ　ｃｒａｎｅ　ｎ，Ｔｎ．ｈｅｉｇｈｔ　ｏｆｔｏｗｅｒ　ｃｒａｎｅ　ｔｏｐ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｔｏ｛岱ｅ　ｅｆｅｃｔｉｒｅ＠，『】ａｔｅｔ　ｉａｌ（ｔｔｌ￣ｌ　ｔｗｏ（１ｒ（ｔｇ　ｌｉｎｋｓ　ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，Ｆｉｎａｌｌｙ　ｍａｔｅｒｉａｌ　０／’ｔｗｏ　ｄｒａｇ　ｌｉｎｋ．　ｉｓ　ｒｅｄｕｃｅｄ　４０％．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｔｏｗｅｒ　ｃｒａｎｅ；Ｄｒａｇ　ｌｉｎｋ；Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　中图分类号：ＴＢＩ１４．３　文献标识码：Ａ　，１按吊臂两个拉杆等应力来确定塔帽高度　如图ｌ所示为简化后的吊臂、两个吊臂拉杆及塔帽结构示　意图（闻在可靠性设计中不涉及配重臂，因此省略了　重臂），　１ｆｌ：安全系数设计法中已确定了两个吊臂拉杆ｆｏ　，　ｃ的长度及　塔帽‰的高度，我们以安全系数设计法中已确定了两个吊臂　拉杆的吊点位置　，ｆｎｃ为基础，按两个吊臂拉杆等应力原则重　为ｒ充分发挥　个拉杆材料　，学性能．　此他伪个　什的心　，｝ｆＩ于ｒ，　＝Ｅｅ…ｆ，¨＝　＾ｃ｛　此有：　ｌ　６）　‘　＝ｓ＾　力相等，即：ｆ，＾Ｂ＝　将（５）式代入【６））　，　理僻：　７　：＼７　Ｊ７ｆ　．．　＝２４．４ｍ．ｆｍ　５４ｍ则　ｆ　７　取原安全系数设计法ｒ『｜　ｌｏ，．＝４２４．４　Ｘ　５４＝３６．３ｍ　新确定塔帽的高度　。由于两个拉杆的实际弹性伸长量相对结　构尺寸很小，同时吊臂的刚度远远大于拉杆的刚度，因此将吊　臂的弹性变形忽略不计，没吊臂绕Ｏ点的摆角为０则有：　因此，由（１）式有：　ｓｉｎａＩ＝０．８３　ｓｉｎａ！＝０．５６　（８）　同样有：　厶　＝　甄＋　＝４３．７４ｍ　：、／　＋／三ｃ＝６５．０７…　ｆ９１　２两个拉杆的可靠性设计　该塔机设计能力为起重力矩　一（３９２００００，Ｉ４７０００：１　Ｎ・　＾１，！～　１　代ｌ蜩　ｍ，由于制造、材料及装配顺序等因素，ｆ　臂自身自ｍ　，　其变异系数Ｃ　＝０．０５，ｏ－：＝３４３ＭＰａ（　予册扶得）　，　（６６６４０００，９８０００　）Ｎ・Ｉｌｌ，所选择两个拉杆的材料为热轧１６Ｍ『１．　圈１吊臂、两个吊臂拉杆及塔帽结构　１搭帽　ｓｉｎｄｌ　ｔｏＡ＝—　拉杆３吊臂　钢材的抗拉强度数据多仅保证约９０％（　＝一【．２８＇２）小小　。卜　限。故抗拉强度极限的均值为：　（１）　ｏ－；　√ｆ　＋ｆ　ｓｉｎａ！＝　１＝—　“　√路＾＋ｌ　丁　一【．２８２　Ｘ　０．０５　＝３６７ＭＰａ　【８．３５ＭＰ　；　由于。角很小，一般不超过２。，设口点的垂直位移为ｈ．，　Ｃ点的垂直位移ｈ　，则ｈ．，ｈ　近似为：ｈＩ：ｌｏｎＯ，ｈ　＝ｌｏｃＯ（２）　抗拉强度标准差为：Ｓｔ，＾＝Ｃ　由于两个拉杆的弹性伸长量相对两个拉杆的长度及吊臂的　绐掏尺寸很小，因此ＡＢ杆及ＡＣ杆的掸性仲长量近似为：　Ａ　＝ｈＩｓｉｎｄＩ　Ａｌａｃ＝ｈ２ｓｉｎｄ２　（３）　因此抗拉强度分布：（ｊｒ　一（３６７，ｌ８．３５：）ＭＰａ。　在可靠性设计巾我们取　．拉杆的ｎ径干”等，又ｆｎ　ｒ州个批　ｆ＿ｆ的鹰力柑同，因此ｆｕｊ－１、拉”的拉　＝ｆ＿¨ｌ州，　：　将（１）、（２）式代入（３）式得：　√‰竿ｃｒ　…）１　＋踌　√甄＋Ｚ　ｃ４　由图１所示，对Ｏ点取矩，列平衡方　得　Ｚｒ）　ＰｌｓｉｎｄＩ＋ｌ，，ｄｈｓｉｎＯｌ　＝Ｋ（ｈｉＩ＋Ｍ　１　则ＡＢ杆及ＡＣ杆的应变为：　将（１Ｏ）式代入（１１）式，并整理僻：　＝　＝　丽　一　㈥　（５　Ｊ　．　４Ｋ（ＭＩ＋Ｍ：）　两个拉杆选择同一种材料１６Ｍｎ，即弹性模量Ｅ　＝ＥＡｃ＝　★来稿Ｅｌ觌：２００２—０３—０４　取计算系数Ｋ＝１．２．并将各有关　知参数代入ｆ１２）式．　维普资讯 http://www.cqvip.com 一２一　《机械设计与制造》Ａｕｇ．２００２　Ｎｏ．４　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ＆　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ　文章编号：１００１—３９９７（２００２）０４—０００２—０３　洁净正负压气源及气密性检查装置的可靠性分析　郭维强　蒲如平何英（中国工程物理研究院机制所，绵阳６２１９００）　ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　ｄｅｔｅｃｔｉｎｇ　ｇａｓ　ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ　Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅｏｆ　ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｏｒ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｇａｓ　ＧＵ０　Ｗｅｉ—ｑｉａｎｇ，ＰＵ　Ｒｕ—ｐｉｎｇ，ＨＥ　Ｙｉｎｇ　（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣＡＥＰ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２１９００　Ｃｈｉｎａ）　【摘要】某自带高洁净度正负压气源对特定用途的容器作干燥处理和气密性检查的装置，涉及的元｛　器件较多，各元器件是否可靠，直接影响到对容器进行干燥处理的效果和气密性检查的真实性结果。这｛　里介绍了该装置的工作原理及流程、主要技术参数及要求，从构成该装置的主要元器件出发，分析影响｛　该系统可靠性的因素，探索其系统可靠性分析的方法，研究的结果可应用在类似系统的可靠性分析。　５　关键词：洁净气源；气密性检查；可靠性　｝　【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｅ　ｄｅｖｉｃｅ　ｏｆｓｕｐｐｌｙｉｎｇ口ｈｉｇｈ　ｃｌｅａｎ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｏｒ　ｎｅｇａｔｉｖｅ　ｐｒｅｓｓｌａ’ｅ　ｇａｓ　５Ｏｌｌｒｃｅ，ｔｈｅ　ｇａｓ　ｔｉｇｈｌｌｌ（？ＳＳ；　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔａｉｎｅｒ　ｍａｓｔ　ｂｅ　ｄｅｔｅｃｔｅｄ　ｓｔｒｉｃｔｌｙ　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｃｈｅｃｋ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｃａｐａｂｉｌｉｔ）　’ｔｈｅ　ｆ）ｌ　；　ｐ，ｅ＿ｓｓⅡ，℃ｃ。ｎｔａｉｎｅｒ　ｆｏｒ　ｓｐｅｃｉａｌ　ａｓｅ　ｗｈｅｎ　ｔｅｈ　ＣＯｎ￡口　ｎｅｒ　６ｅ　ｓｈｅｌｌｅｄ。Ⅱ￡口ｎｄ　ｔ　ｅｄ．Ｔｈｅ　ｃ。ｍｐ。ｎｅｎ￡ｓ口ｎ　ｐｎｒ拈￡＾ｎ￡；　ｉｎｖｏｌｖｅｓ　ｉｓ　ｍｏｒｅ，ｗｈｅｔｈｅｒ　ｏｒ　ｎｏｔ　ｅａｃｈ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐａｒｔｓ　ｉｓ　ｒｅｌｉａｂｌｅ，ａｎｄ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｉｎｌｕｅｎｃｅｓｆ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ““一｛　ｔｅｎｔｉｈｃｉｔｙ　ｏｆ　ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｔｅ　ｇａｓ　ｔｈｉｇｈｔｎｅｓｓ　ｔｏ　ｃａｒｒｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｒｙ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｏ　ｃｏｎｔａｉｎｅｒ．　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　５　ｗｏｒｋ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｌｏｗ，ｔｆｅ　ｄｈｅｓｉｇｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ａｎｄ　ｍａｊｏｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ａｔｔｄ　ａｓｋｓ　’『／］．ｅ，　ｅＨ’　ｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄ　ｓｅｔｓ　ｏｕｔ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｐａｒｔｓ　ｔｈａｔ　ｆｏ椰ｔｈｉｓ　ｄｅｖｉｃｅ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｆａｃｔｏｒ　、ｆ　ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆｉｎｌｕｅｎｆｃｅ，ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆａｎａｌｙｚｉｇ　ｉｎｔｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ．ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ｏｆ　一；　ｓｅａｒｃｈ　ｃａＴｔ　ｂｅ　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　ａｎａｌｙｓｓｉ　ｏｆ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｓｙｓｔｅｍ・　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｃｌｅａｎ　ｇａｓ　ｓｏｕｒｃｅ；Ｇａｓ　ｔｉｇｈｔｎｅｓｓ；Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ　｛　｛　中圈分类号：ＴＢｌｌ４．３　文献标识码：Ａ　：　型　一ｏ－ｏｏ２ｓ　（１３）３结论　（１）按安全系数设计法　＝ＩＯｍ，＿二拉杆ｆ　：　分　Ｕ为：　：　根据一般制造水平，取误差Ａｄ：±０．００７５　，　：　娄；　’　塞嚣　±址：　＿！三　（１４）　两个拉杆所使用的材料是安全系数设汁法所使朋的材料的５８％ｔ　利用材料的强度否则，一．方㈨，ｌＪ，【『个托仆ｆｉ：ｊ应』ｊ　４　，　，应力均值：　应力标准差：　：　』小　ｓ对：　（　：　苎求偏导数００＂ｚ　００＂】＿…　ｃ．ｓ　，并将相应标准差代入（　）式，得：　，　菇　ｊ一……“一　…　设计时，取可靠度Ｒ：０．９９９，查正态分布表得：　：一３．０９１，　突出影响可靠性主要因素，这样再对两个拉抒的‘　』ｊ占代设汁・　由联系方程式：　一　盖再　将　：一３．ｏ９ｌ，　：３６７，　：　（１７　拉杆可靠性影响不大，即使有一定的影响，将其包　¨ｒ算系数　，．ｓ　：ｌ８、７３，　中。这里通过两个吊臂拉杆的可靠性设计・真ＪＥ　会列心　’　有　Ｓ一，　一ＭＰａ代入（１７）式并整理得：　１７７２．７７ｄ　＋７６４６５９．３５＝０　（１８）　参考文献　１彭福泉．金属材料实用手册．机械工业出版祉，１９８７　１０　由（１８）式解得：　＝±３２．１ｌｍｍ和±２７．２３ｍｍ　王超，王金等．机械可靠性工程．冶金工业出版社，１９９２　６　显然负值舍去，又经验算　＝２７．２３ｒａｍ，相当于Ｒ＝１—　３顾迪民．工程起重机．中国建筑工业出版社，１９９８　６