計(jì)算載荷

在建筑工程的建設(shè)過(guò)程中，都會(huì)涉及起重機(jī)的使用，計(jì)算起重載荷要考慮哪些因素"para" label-module="para">

只要是建設(shè)工程在進(jìn)行施工中，為了能夠節(jié)省大量的廠房造價(jià)的成本，都會(huì)使用大型的起重機(jī)來(lái)進(jìn)行施工，這能夠節(jié)約成本，這是很多投資人都比較關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題。

如何能夠比較準(zhǔn)確的計(jì)算載荷呢？比如在起重機(jī)大車輪壓的計(jì)算來(lái)說(shuō)。最大的吊運(yùn)載荷，可以根據(jù)小車所在的實(shí)際位置來(lái)進(jìn)行計(jì)算，如果把起重機(jī)的吊運(yùn)的最大載荷來(lái)進(jìn)行處理時(shí)，小車經(jīng)常會(huì)處于主梁的中部附近，對(duì)于大車的輪壓來(lái)說(shuō)，小車的主梁的端部必須要小得很多，特別是對(duì)于小車在運(yùn)行的過(guò)程中，由于主梁的頂部或是說(shuō)端部，是可以根據(jù)實(shí)際的載荷來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，所以說(shuō)，如果小車在運(yùn)行的過(guò)程中，如果主梁的端部通常會(huì)沒(méi)有受到最大載荷的吊運(yùn)，這顯然是大車的輪壓要與吊運(yùn)最大載荷要小的原因，如果是小車在進(jìn)行吊運(yùn)時(shí)，不存在于最大載荷或是最小載荷，那么，在進(jìn)行主梁施工的過(guò)程中，或是說(shuō)在主梁的中部或是端部施工時(shí)，可以實(shí)際的最大輪壓來(lái)進(jìn)行測(cè)量。

可以說(shuō)，對(duì)于橋式的起重機(jī)來(lái)說(shuō)，以大車的輪壓來(lái)進(jìn)行計(jì)算載荷那是不夠準(zhǔn)確的，也是不夠完善的，這可能使得起重機(jī)的輪壓過(guò)大 。

齒輪傳動(dòng)工作過(guò)程中，相嚙合的輪齒受到法向力Fn的作用，主要產(chǎn)生兩種應(yīng)力：齒面接觸應(yīng)力和齒根彎曲應(yīng)力。

(1) 齒面接觸應(yīng)力σH

齒輪傳動(dòng)工作中，漸開(kāi)線齒面理論上為線接觸，考慮齒輪的彈性變形，實(shí)際上為很小的面接觸。在接觸面上，產(chǎn)生齒面接觸應(yīng)力。對(duì)于相嚙合齒輪上的一對(duì)特定輪齒，工作齒廓上的各對(duì)應(yīng)接觸部位僅僅在接觸的瞬間產(chǎn)生接觸應(yīng)力，過(guò)此瞬間脫離接觸之后，該部位的接觸應(yīng)力隨即消失。因此，不論輪齒承受穩(wěn)定載荷或不穩(wěn)定載荷，傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式如何，齒面接觸應(yīng)力總是按脈動(dòng)循環(huán)變化的變應(yīng)力。

齒面接觸應(yīng)力的數(shù)值，與載荷大小、接觸點(diǎn)的變形、材料性能等因素有關(guān)，可按彈性力學(xué)理論和輪齒表面的具體情況予以確定；齒面接觸應(yīng)力的變化次數(shù)，與齒輪的預(yù)期工作壽命及轉(zhuǎn)速等因素有關(guān)。

(2) 齒根彎曲應(yīng)力σF齒輪傳動(dòng)工作中，相嚙合的兩齒輪的載荷，主要作用在嚙合的輪齒上。相對(duì)于剛度很大的輪緣，輪齒可以看作為寬度是齒寬b的懸臂梁。受法向力Fn后，齒根處所受應(yīng)力最大。

與接觸應(yīng)力同樣的分析可知，不論齒輪所受的載荷穩(wěn)定與否，齒根彎曲應(yīng)力均為變應(yīng)力；但對(duì)單向工作的齒輪傳動(dòng)，彎曲應(yīng)力可能是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，也可能是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力；對(duì)于頻繁雙向工作或擺動(dòng)的齒輪傳動(dòng)，彎曲應(yīng)力則按對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力來(lái)考慮 。2100433B

計(jì)算載荷指被吊物體質(zhì)量與吊索具質(zhì)量之和，以及綜合考慮到動(dòng)載系數(shù)、不均衡載荷系數(shù)的影響后，通過(guò)計(jì)算所得的載荷。

(1) 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析

圓周力：

徑向力：

法向力：

o d1——小齒輪的分度圓直徑mm

o α——分度圓壓力角

o T1——小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩 (N.m)

o P1為小齒輪所傳遞的功率（KW）

o n1為小齒輪轉(zhuǎn)速（rpm）

作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的力大小相等，方向相反。主動(dòng)輪上的圓周力是阻力，其方向與它的回轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪上的圓周力是驅(qū)動(dòng)力，其方向與它的回轉(zhuǎn)方向相同；兩輪所受的徑向力分別指向各自的輪心。齒面上的總法向力方向則為嚙合點(diǎn)的法向方向，對(duì)于漸開(kāi)線齒廓即為通過(guò)嚙合點(diǎn)與基圓相切的嚙合線方向。

(2) 斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的受力分析

圓周力：

徑向力：

軸向力：

法向力：

· αt——端面分度圓壓力角；

· αn——法向分度圓壓力角；

· β——分度圓螺旋角；

· βt——基圓螺旋角。

(3) 直齒錐齒輪傳動(dòng)的受力分析

法向力Fn集中作用在齒寬節(jié)線中點(diǎn)處，則Fn可分解為互相垂直的三個(gè)分力。

圓周力：

徑向力：

軸向力：

dm1——小齒輪齒寬中點(diǎn)分度圓直徑mm；δ1——小錐齒輪分度圓錐角圓周力和徑向力的方向判別與直齒圓柱齒輪判別方法相同，軸向力方向分別指向各自的大端。由于錐齒輪傳動(dòng)兩軸的空間交角為90°。

(4) 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算載荷

齒輪承受載荷常表現(xiàn)為其傳遞的力矩或圓周力。由上述力的分析計(jì)算所得出的圓周力為齒輪傳動(dòng)的名義圓周力。實(shí)際工作中，由于各種因素的影響，齒輪實(shí)際承受的圓周力要大于名義圓周力?？紤]各種因素的影響，實(shí)際圓周力Ftc為：

Ftc也稱為計(jì)算載荷。1）KA——使用系數(shù)。2）KV——?jiǎng)虞d系數(shù)。3) KHα和KFα——齒間載荷分配系數(shù)。4) KHβ和KFβ——齒向載荷分布系數(shù)。

其與各自相應(yīng)的載荷系數(shù)乘積為計(jì)算載荷。

軸向載荷公式法

第一種方法是直接寫出公式，此法在國(guó)內(nèi)眾多文獻(xiàn)中可見(jiàn)到。

在一般計(jì)算中，如果Fa為軸線的方向，則軸承的軸向載荷可按下列兩式兩式算出，取其值較大者：

Fa1=S1

Fa1=S2 Fa

軸承的垂直軸線方向的軸向載荷可按下列兩式計(jì)算，取其數(shù)值較大者：

Fa2=S2

Fa2=S1一Fa

軸承上產(chǎn)生的對(duì)于與其配合軸承來(lái)說(shuō)是一個(gè)外力，它和外加軸向載荷Fa同方向。文獻(xiàn)處理的方法的特點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單，但使用時(shí)必須注意向心推力軸承在軸上的安裝型式，型式不同時(shí)，軸承上的受力也不同。因此在計(jì)算軸向載荷時(shí)易發(fā)生錯(cuò)誤。

軸向載荷力平衡條件法

針對(duì)圖2的情況討論如下:若S1十Fa>S2時(shí)，由平衡條件可知：S1 Fa=S2 △S2。式中△S2為軸承端蓋對(duì)軸承2的附加反力。則作用在軸承2上的軸向載荷Fa2=S1 Fa，作用在軸承1上的軸向載荷Fa1=S1。

若S1 Fa

式中△S1為軸承端蓋對(duì)軸承1的附加反力。則作用軸承1上的軸向載荷Fa1=S2一Fa，作用在軸承2上的軸向載荷Fa2=S2。

軸向載荷分析法

軸承1上產(chǎn)生的派生軸向力S1對(duì)于軸承2來(lái)說(shuō)是外力，使軸承2有壓緊的趨勢(shì)，故定S，為“十”。圖中外力口軸向力Fa也使軸承2有壓緊的趨勢(shì)，所以也定為“ ”；故作用在軸承2上的軸向外力為(Fa S1)?，F(xiàn)就Fa S1與S2的值相比較，討論如下：

(1)若Fa十S1=S2，即作用在軸承2上的軸向外力(Fa S1)與軸向內(nèi)力S2相等。顯然軸承2上的軸向載荷Fa2=S2=Fa S1。

(2)若Fa十S1>S2，則軸承2有向右移動(dòng)的趨勢(shì),而軸承端蓋給軸承外圈反力△S2，△S2通過(guò)軸承外圈作用在軸承2中滾動(dòng)體上的法向力如圖3所示，其中徑向分力相互平衡，而軸向分力使軸承2內(nèi)向左方向的軸向內(nèi)力增加△S2，從而使軸承2上所受的軸向外力與軸向內(nèi)力相平衡，即：

Fa S1=S2 △S2

所以作用在軸承2上的軸向載荷Fa2=Fa S1。

(3)若Fa十S1

故作用在軸承2上的軸向載荷為S2。

根據(jù)以上三種情況分析可知，作用在軸承2上的軸向載荷Fa2，只要看作用在軸承2上的外力(Fa S1)或派生軸向力S2哪一個(gè)大，就取哪一個(gè)為Fa2。

為驗(yàn)證ANSYS是否將載荷步一與載荷步二的力進(jìn)行疊加計(jì)算的，先分別加載對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)證分析。對(duì)比驗(yàn)證步驟：

對(duì)比1：載荷為10000N，施加于圓柱端面，并查看結(jié)果；

對(duì)比2：載荷為10000N力，施加與梁的頂部，并查看結(jié)果；

對(duì)比3：將載荷為別為10000N，分別分為載荷步一施加于圓柱端面，載荷步二施加與梁的頂部，并查看結(jié)果。