简便力学模型在大型物料整体搬运中的应用

    1　引言

    内蒙古作为国家重要的能源和基础原材料基地,随着改革开放的深入发展和实施西部大开发,新建和扩建了大批建设项目。在这些基础项目建设中,属于公路特种运输的大型物料搬运在其中发挥着独特的作用。

    大型物料的搬运,往往是以设备或构件的整体位移体现的。装运和就位的设备、构件质量小到十几吨,特大型的达二百吨。这些物料往往原值较高,作业危险性大,对作业规程有很高的技术要求。通过多年的摸索,尽管在实践中积累了丰富的具体经验,能够在作业过程中衔接紧密,配合得法,但作业水平一般停留在凭经验预估上。遇到新特设备的搬运,难以在短时间内做出经济而可行的操作方案。笔者认为,在几个常规环节通过建立简便的力学模型,引入普通力学计算核算,进而制定出严密合理的作业方案,对大件物料的平稳安全搬运,可提供重要的科学根据。

    下面,笔者就具体搬运中的力学方法作分析探讨。

    2　吊车作业过程中钢丝绳张力和夹角的确定

    2.1　力学核算

    吊车在起吊过程受力情况如图所示:

一个吊袢上钢丝绳的张力:

式中:Q——钢丝绳张力

    P——作用在吊袢的垂直分力

    α——钢丝绳与垂直轴的夹角

    G——物料重量

    n——物料上吊袢数量

    吊袢上水平力H=Ptgα=Qsinα　(2)

    如果把水平力H沿设备体壁分解为垂直于体壁的分力Hr和切于体壁的分力Ht,那么Hr和Ht应为:

    Hr=Hcosβ=Qsinαcosβ

    Ht=Hsinβ=Qsinαsinβ　　(3)

式中:β——由吊袢在设备体壁上的焊接位置决定的角度

    2.2　结论

    2.2.1　应根据承载设备计算出钢丝绳的张力Q,由此选择合适的钢丝绳,以免造成不必要的浪费或安全隐患。

    2.2.2　从(1)、(2)和(3)式可见,夹角α越大,吊袢所受的水平力H越大。使吊袢沿着设备体壁移动的分力Ht和压迫设备体壁可能产生体壁凹陷的分力Hr也越大。因此吊装设备时应限制钢丝绳对垂直轴的夹角α不宜偏大。一般以不超过30°为宜。

    3　大型物料的后置式装卸

    所谓后置式装卸,即在运输车辆的尾部经过搭设的道木垛斜坡或平面将大型物料经拉力机缓慢牵引发生位移予以装卸的方法。