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    鋼絲繩負荷經驗怎么計算
    瀏覽: 發布日期:2019-11-01
    一、安全系數的定義
    鋼絲繩承擔負荷后,實際受力情況十分復雜,不僅受到彎曲力、拉伸力、摩擦力,還會突然受到巨大的沖擊力。在計算和選擇鋼絲繩時,必須考慮彌補材料的不均勻,外力估計和決定的不準確,操作中的各種不利因素以及意外產生的情況,因而,要給鋼絲繩一個儲備的力,也就是說,要人為規定一個小于實際破斷拉力的力,這個力稱為許用拉力,安全系數就是實際破斷拉力除以許用拉力的商,它反映的是兩個力的倍數。安全系數亦稱保險系數。
    安全系數=實際破斷拉力/許用拉力
    即            K=P/F
    式中:K——安全系數;
          P——破斷拉力,tf或kgf;
          F——許用拉力,tf或kgf。
    合理地選用安全系數,應從安全好節約兩個方面考慮,首先考慮安全,但也不能片面強調某一個側面,要合理選取,既不能偏小,也不宜過大。
    表1  機構(起升)用鋼絲繩安全系數
    機構工作級別 M1,M2,M3 M4 M5 M6 M7 M8
    安全系數 4 4.5 5 6 7 8
    表2  其他用途鋼絲繩安全系數
    用    途 安全系數
    支撐動臂用繩 4
    起重機自身安裝用繩 2.5
    纜風用繩 3~3.5
    吊掛和捆綁用繩 6~8
    臂架伸縮用繩 4
    二、鋼絲繩受力計算
    注:1kN=100kgf        1t=1000kg=10 kN
    1kgf=9.8N≈10N
    1英尺=12英寸    1英寸=8英分=25.4毫米
    1英分=3.175毫米
    P實¬=P總φ
    式中    P實——實際破斷拉力,tf或kgf;
    φ——折減系數;
            P總¬——鋼絲破斷拉力總和(制造廠提供),tf或kgf。
    對于6×19鋼絲繩  φ=0.85
    對于6×37鋼絲繩  φ=0.82
    對于6×61鋼絲繩  φ=0.80
    三、鋼絲繩負荷近似計算
    在一般情況下,鋼絲繩安全系數K≥5,為了計算方便,在K=5時進行討論。
    1.鋼絲繩破斷拉力計算
    (1)理論計算(單根)
    單根鋼絲繩破斷拉力近似計算公式為
    P=d²/2
    式中  P——破斷拉力,tf;
          d——直徑,英分。
    (2)口訣
    破斷拉力記為噸,鋼繩直徑用英分。直徑平方被二除,即為破斷拉力數。
    (3)舉例7英分鋼絲繩近似破斷拉力:P= d2/2=72/2=24.5(tf)
    (3)驗證
    以6×19+1、直徑為7英分的鋼絲繩為例,查表得知,在鋼絲繩公稱抗拉強度為最小時(δb=140kgf/mm2),鋼絲繩破斷拉力為24550kgf=24.55(tf)。近似計算求出的破斷拉力為24.5 tf,兩者結果基本一致。
    2.鋼絲繩經驗安全負荷計算
    在K=5時,單根鋼絲繩安全負荷,即許用負荷經驗計算用以下口訣概括:“鋼繩直徑用英分,許用負荷記為噸。直徑平方被十除,即為許用負荷數。”
    具體計算見下例
    【例】求7英分鋼絲繩許用負荷量
    【解】7平方后為7×7=49,縮小十倍為4.9,單位為噸,即許用負荷為4.9tf。
    這是所說的“七七四十九”(tf)的由來。
    驗證:前面我們講過7英分鋼絲繩破斷拉力為24.5tf,按近似計算則
    F=P/K=24.5/5=4.9(tf)
    這與前面經驗口訣相吻合。查表得知7英分鋼繩安全負荷為4.87tf(抗拉強度為140kgf/mm2,K=5)。這充分說明按近似公式,負荷口訣求出的結果與理論計算基本上時一致的,即使有誤差也是在允許范圍之內的。
    3.兩根鋼絲繩受力負荷口訣及張力計算
    兩根鋼絲繩掛一鉤時,隨著角度的變化,繩上張力也隨之變化,設物重為W,兩繩與平面夾角α繩上張力為T1,則有
    T1=W/2sinα
    可以得出T1隨α的增大而減小,即受力口訣為。
    兩根鋼繩掛一鉤,繩與平面有角度。
    角度變小張力大,角度變大張力小。
    角度三十兩相等,角度六十比物輕。
    四五六十當中定,張力定后算單根。
    前面四句講了張力與角度的關系,當α=30°時,張力等于重力;α=60°,張力比物重小。為了操作方便,建議選45°<α<60°范圍內為好,α=90°,張力等于W/2。
    知道繩上張力后,在研究單根鋼絲繩的許用負荷。
    四、四根鋼絲繩受力負荷口訣及張力計算
    1.四根鋼絲繩一掛鉤,張力計算公式為
    F=W/4 sinα
    式中:F——繩上張力;(tf)
          W——物體重力;(tf)
    α——繩與平面夾角。(°)
    2.鋼絲繩受力負荷口訣
    四根鋼繩掛一鉤,繩與平面有角度。
    角度變小拉力大,安全曲線要記住。
    四五六十當中定,張力定后算單根。
    【例】當α=60°時,吊起10t的重物,選6英分鋼絲繩是否安全?
    【解】F=W/4 sinα=10/4sin60°=2.88(tf)
    每根鋼絲繩所受張力為2.88tf。
    6英分鋼絲繩的許用負荷為“六六三點六噸”
    3.6>2.88
    故選用6英分鋼絲繩時安全的。
    一般用n根鋼絲繩吊裝一重物,鋼絲繩的承受力可按下式計算。
    F=G/n cosα
    如果以K1=1/ cosα,則公式可寫成
    F= K1G/n
    式中  α——吊索與鉛垂線間的夾角,(°);
          G——吊物的重力,N;
          n——吊索的根數;
          K1——隨吊索與吊垂線夾角α變化的系數,見表3。
    表3  隨角度變化的K1值
    α 0° 15° 20° 25° 30° 35° 40° 45° 50° 55° 60°
    K1 1 1.035 1.06 1.10 1.15 1.22 1.31 1.41 1.56 1.76 2
    五、多繩起吊時繩索的受力計算
    多跟繩索起吊同一物體時,每根分支繩的拉力大?。ㄊ芰迹?,與分支繩和水平面構成的夾角或與各分支繩間的夾角大小有直接關系。
    常用下式計算每根分支繩的拉力
    S=G/n sinα=GK/n
    式中:G——被吊起物體的重量,N或kN;
          n——起吊繩索的分支數;
          α——每根分支繩與水平面的夾角;
          K——1/ sinα,角度影響荷載系數,見表4。
    表4  角度影響荷載系數
    α 0° 15° 30° 45° 60° 75° 90°
    K ∞ 3.86 2 1.4 1.15 1.04 1
    【例】今用四根繩起吊一重50 kN的設備各分支繩與水平面夾角為30°,試求各分支繩拉力是多少?
    【解】各分支繩拉力按上式計算,查表5,對應α=30°時K=2。
    S=G/n sinα=GK/n=50×2/4=25(kN)
    (1)選擇鋼絲繩直徑
    根據繩索受力分析,計算出分支最大拉力Smax,可按下述經驗公式計算鋼絲繩直徑。
    d繩≥0.1 (mm)
    式中:Smax——鋼絲繩承載分支最大拉力,N。
    或用  d繩≥0.32 (mm)
    式中:Smax——鋼絲繩承載分支最大拉力,kgf。
    【例】試選擇上述例題中起吊繩的直徑。
    【解】(1)分支繩最大拉力Smax =25 kN=25000N
    d繩≥0.1 =0.1× =0.1×158=15.8(mm)
    可選用φ16mm鋼絲繩。
    【解】(2)分支繩最大拉力Smax=25 kN=2.5tf=2500kgf帶入得 
    d繩≥0.32 =0.32× =0.32×50=16(mm)
    可選用φ16mm鋼絲繩
    兩式計算一致(注:開根號時有誤差存在)

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