吊环螺钉的强度校核及正确使用.pdf

2013年8月
机床与液压
Aug.2013
第41卷第16期
MACHINE TOOL HYDRAULICS
Vo】,41No.16
DOI:10.3969/j.1iss.1001-3881.2013.16.051
吊环螺钉的强度校核及正确使用
李瑞敏,张健,李安国
(沈阳机床(集团)有限责任公司设计研究院,辽宁沈阳110142)
摘要:介绍了吊环螺钉强度的校核方法,并指出切向力对吊环螺钉的使用安全性影响比法向力大得多。将两种典型的
不当使用方法的受力情况与国标给出的使用方法的受力情况进行了对比分析,说明了使用不当的原因。
关键词:吊环螺钉;强度校核;使用方法
中图分类号:TH131.3;TB301文献标识码:B文章编号:1001-3881(2013)16-172-2
机加工车间和库房中常用如图
2
1所示的吊环螺钉起吊重物,它的
使用非常方便,但若使用不当
般车间用起重机吊装过程平稳,动载系数φ
将存在严重的安全隐患。下面就
较小(在1~2之间)3?,所以此处作者采用古典静
其在不同使用方式下的受力情况
载强度理论对吊环螺钉的屈服强度进行校核。吊环螺
进行分析,以说明其正确使用的图1吊环螺钉钉的材料为20号或25号低碳钢?,所以选用第三或
重要性
第四强度理论。由图2所示的平面应力状态,可推
吊环螺钉强度的校核方法
得三向主应力为:
无论如何使用吊环螺钉,吊环所受的绳索拉力均
可以分解成平行于吊环支承面的切向力F和垂直于
吊环支承面的法向力F,如图2(a)所示。
0
+
(5
继而得到该应力状态下第三及第四强度理论的强
F
度条件公式分别为:
vo-2+4r2≤
(6)
为安全起见,选用第三强度理论对吊环螺钉进行
(a)受力情况
(b)危险点P受力(c)危险点P应力状态
屈服强度校核。由式(6)可见切应力ィ要比正应力
图2吊环螺钉受力分析
o对吊环螺钉屈服强度的影响大得多,或者说切向力
分析吊环螺钉的结构易知螺杆与支承画交接处是F要比法向力F对吊环螺钉使用的安全性影响大得
其薄弱部位,此处受力情况如图2(b)所示,其中多,所以在吊环螺钉使用过程中,要尽量避免产生太
点P为危险点。为使计算更趋安全,假设吊装过程大的切向力F,。
中支承面没有与物体很好贴合,由F产生的弯矩2国标规定的使用方法及受力分析
M:=H?F完全由螺杆与支承交截面承担,则知M
CB825-88中只列出了单螺钉起吊和双螺钉起吊
在点P产生的弯曲正应力oM=
Td-mど,其中两种使用方式,如图3所示。并给出了这两种起吊方
32M,32HF
式下平稳起吊时的最大起吊重力。附录中还规定了:
为该横截面的直径"-2。分析易知危险点P处于如图(1)给出的最大起吊重力值仅适用于将吊环螺钉安
2(c)所示的平面应力状态。其中
装于钢、铸钢或灰铸铁件的情况;(2)吊环螺钉必
4pn 32AFR
=G。+0”不
(1)须旋进至使支承面紧密贴合,但不准使用工具扳紧;
(3)不允许有垂直于吊环平面的載荷;(4)双螺钉
收稿日期:2012-08-09
基金项目:国家高档数控机床与基础制造装备科技重大专项资助项目(2010ZX04140-014)
作者简介:李瑞敏(1984-),男,硕士,工程师,主要从事数控机床等机电一体化系统设计与研究工作。E-mail
Irm2002@163.com.
第16期
李瑞敏等;吊环螺钉的强度校核及正确使用
?173
起吊时,应保证两支承面在同一平面内;(5)钢缆
则有
绳的夹角不应大于90°五项吊装要求”-』。
sint
(10
P点に
Max
coB=?G(1+cog
2si
(11)
a)单钉起吊
(b)双螺钉起吊
图3吊环螺钉的标准使用方式
易知如图3(a)所示单螺钉起吊时Fmm=pG,
Fma=0;如图3(b)所示双螺钉起日ょ2
(a)悬挂状态
(b)受力情况
图5不当的使用方式二及受力情况
Tang
其中G为物体重力,q为动载系数
可见,若这样吊装,与国标规定的双螺钉吊装方
3典型的不当使用方法及受力分析
式相比,法向力一样,但切向力变为+1倍,由
3.1不当的使用方法一及受力分析
若吊装螺孔位置预留不当,使得吊装过程中物体第1节所得的结论可知,这样吊装安全性大大下降。
具体地是否安全,可以将Fm及Fm。分别代入式
重心严重偏离吊环平面,以双螺钉吊装为例,起吊以
后的悬挂状态将如图4(a)所示。其受力情况如图
(1)和式(2),然后将所得结果和ヶ代人式(6
校验吊环螺钉的屈服强度可知,不过应杜绝这样使
4(b)所示,图中虚线所示平面为水平面,实线所示
用
平面是此种吊装方式下的吊环支承面,此二面夹角为
a,吊索与吊环支承面间的夹角为γ。图中3个角度
4结论
a、B、y存在关系: sinbcosa=siny
(1)可以利用第三强度理论对吊环螺钉进行屈
服强度校核,由强度条件公式可知切向力F,要比法
向力F,对其使用安全性影响大得多,所以在吊环使
用过程中,要尽量避免产生太大的切向力F:;
2)应尽量避免因吊装螺孔位置预留不当而使
物体重心严重偏离吊环平面(如图4(a))的吊装方
(a)悬挂状态
()受力情况
式
)应杜绝采用一根绳索穿过两吊环螺钉环孔
图4不当的使用方式一及受力情况
起吊重物(如图5(a)的吊装方式。
绳中的最大拉力FmF2sig”则有:
参考文献
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sing
由式(8)及式(9)可知:若这样吊装,与国标规
3)国家标准局GB381183起重机设计规范[S].北京:中
国标准出版社,1983
定的双螺钉吊装方式相比,法向カF虽有所降低,【4]胡宗武,以通.起重机动力学[M.北京:机械工业出
但切向力F却增大了,由第1节所得的结论可知,
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这样吊装安全性有所下降,并且a越大,安全系数【5】张玉琴,冯山岭,张淑红.桥式起重机的动力学模型与仿
越低。具体地是否安全,可以将F。及Fm分别代
真计算[丁],重型机被科技,2005(3):1-4,43
入式(1)和式(2),然后将所得结果和r代入式【6)高继勇,王金诺,来新民.桥式起重机动态分析与优化设
(6)校验吊环螺钉的屈服强度可知,不过应尽量避
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免这样使用。
7)中国标准出版社.CB825-88吊环螺钉[S].北京:中国
3.2不当的使用方法二及受力分析
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若采用如图5(a)所示