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多起重吊装系统吊装力影响因素分析

所属分类:企业动态    发布时间: 2020-11-04    编辑:
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对于多起重机吊装系统,为避免附加载荷,在吊装过程中各起重机钢丝绳组(吊装力方向)均近似竖直,使得多起重机系统吊装力的求解问题演变成为空间平行力系的求解问题。对于单台起重机吊装,其吊装力仅决定于被吊装结构物的重力大小,而多起重机吊装系统属于多体系统,随着起重机数量的增加,影响起重机吊装力大小的因素也随之增加。




1、结构物空间动作变化分析

由于起重机吊装系统是一个动态吊装过程,当多机系统被吊装结构物姿态将发生相应变化时,系统中各起重机钢丝绳组的吊装力也将随之发生相应的变化。多机系统吊装工程中,多起重机的协同动作的种类由结构物的吊装要求决定。但总结不同类型结构的吊装结构物,多机系统的协同吊装动作主要包括:结构物的竖直提升竖直平移),水平移动、侧向翻转及空间组合变换等。

平移运动:当被吊装结构物需要进行提升、平移等动作,多机系统将作平移运动。旋转运动:当被吊装结构需要进行平面内旋转时,多机系统将进行协同旋转运动。复合动作在实际情况中,被吊装结构物的一些动作常常也可将其视为几种简单动作的复合动作,其实现方式就是将其相应动作变化矩阵进行相应的组合。

2、结构物重心位置对吊装力的影响

在吊装过程中,被吊装结构物仅受到吊装力与重力作用,当吊点数目及位置确定时结构物重心的位置是否与吊点共面将直接决定吊装力在整个吊装过程中的变化规律。下面以四台起重机吊装系统为研究对象,对结构物重心分别分布于吊点平面内部(共面)、吊点平面上部及吊点平面下部的三种情况分析来探讨其影响因素。

2.1 结构物重心与吊点共面

当结构物重心与吊点共面时,如图1所示,由于吊装用钢丝绳组为柔性体,仅受拉力作用,根据结构物的尺寸特点,对其受力情况简化,此时结构物所受力系为空间超静定平行力系。

根据静力学中力与力矩平衡知,结构物受力情况满足方程式:

对于重心位置确定的结构物,即当式中距离一定时,则在四起重机协同吊装过程中,系统中任意两台起重机的吊装力之和是定值。则根据力学平衡原理,当被吊物处于水平状态时,可对公式进行求解。在四起重机协同吊装过程中,当被吊装结构物的重心与吊点共面时,任意相邻两台起重机的吊装力之和的大小不受结构物空间姿态变化的影响,而完全决定于被吊装结构物的重心位置。

因此,对于吊装工程中需要翻转等动作才能完成吊装就位的结构物,如塔式结构物。当结构物到达直立状态后,主吊装起重机需要将吊装力逐渐增大到与总吊装负载相等时才能进行溜尾起重机安全脱钩。在此期间,两台溜尾起重机吊装力将逐渐减小,当减小到零后再进行双溜尾吊钩的脱钩才能保证吊装过程的安全。反之,若两台主起重机吊装力还不能承担总吊装负载时进行溜尾起重机脱钩,主起重机吊装力将突然增大,该现象将大大增大吊装工程的危险性。因此,对于被吊物重心刚好与吊点共面的吊装工程,在进行装主起重机及溜尾起重机的选择时,除了要求起重机的载重量满足吊装要求外,还必须协调好主起重机与溜尾起重机的动作顺序及范围。

2.2 结构物重心位于吊点平面下方

当结构物重心位于吊点平面下方时,根据结构物尺寸特点,简化受力模型,此时结构物仍受空间超静定平行力系作用,根据力学平衡原理,当结构物轴线水平时,结构物受力方程式可求解。在吊装过程中,当被吊物的空间姿态发生变化时,被吊物发生翻转与地面呈一定角度,根据力与力矩平衡原理,将角度带入公式进行结算也能获得此时的解。

在四起重机协同吊装过程中,若被吊装结构物的重心位于吊点所构成的平面下方,当结构物发生翻转时,系统中任意相邻两台起重机吊装力之和的大小,将随结构物翻转而不断变化,其变化规律除与结构物重心到吊点连线的水平距离有关外,还与重心偏离吊点平面的距离有关。且在整个吊装过程中,主起重机吊装之和始终在增大,直至其承担总的吊装载荷;而溜尾起重机的吊装力之和在结构物被吊离地面前在逐渐增大,翻转时开始减小,全程中在离开地面时吊装力达到大值。

对于结构物重心位于吊点平面下方的工程,若结构物需要竖直或翻转等动作才能完成就位,则此工况与上文结构物重心与吊点同一平面的情况有明显不同。在该类工程的整个翻转过程(从水平到直立)中,主起重机(机、机的吊装力之和在逐渐培大,而溜尾起重机的吊装力之和逐渐减小;当其达到直立状态时,主起重机所受吊装力基本等于系统总负载量,溜尾起重机吊装力之和几乎减小至零。此时溜尾起重机的脱钩相对容易,然后再由主起重机完成结构物的终就位。

由该类结构物吊装过程分析可知,在整个吊装过程中,多机系统各起重机的吊装力均在逐渐变化,易于实现平稳无突变吊装,从而极大的减小了吊装工程的危险性;此外,吊装过程中,溜尾起重机仅在结构物被吊离地面时存在大吊装力,这使得溜尾起重机的选择更加灵活。

2.3 结构物重心位于吊点平面上方

当结构物重心位于吊点平面上方时,结构物处于水平状态时,根据力与力矩平衡原理,其受力情况与上文中结构物水平状态时相同。对该类结构物发生倾斜时起重机吊装力变化情况进行分析,对于重心位于吊点所构成的平面上方的结构物,在四起重机协同吊装过程中,当结构物任何一侧起重机起升高度高于另外一侧时,该侧起重机吊装力之和将会减小,而另一侧起重机吊装力之和将会增大。由于在多机系统吊装过程中,任何起重机的吊装力的增大或减小都将明显影响起重机系统的安全性,因此,在该类结构物的吊装中若结构物无需翻转或倾斜应尽量要避免结构物的空间姿态发生变化,否则将大大增大多机系统的危险性。

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