一种新型安全缓冲装置的设计应用(2)

　　综上所述，现场选择的聚氨酯缓冲器型号为JHQ-C-18，缓冲容量为15.67kJ，缓冲力为414kN，完全符合要求。

　　2 安全缓冲装置的结构设计

　　1.左支撑组件；2.移动板；3.连接螺栓；4.聚氨酯缓冲器；5.右支撑组件；6.支撑梁

　　由表1可知，聚氨酯缓冲器不能在高温情况下使用，为了克服它的这一缺点，缓冲装置采用了如图1所示的设计结构。通过采用这种方案就能很好地将缓冲器与高温钢管隔离开，进而发挥缓冲器的作用。本装置的运动过程为：缓冲器反装在移动板上，钢管在反转时，移动板带动缓冲器一起作用在支撑板上，这样在增加系统稳定性的同时降低了钢管缓冲带给系统的内力。

　　3 安全缓冲装置的强度设计

　　从上面的分析可知在所选择的方案中钢管的最终作用力传导到了后支撑板上，而后支撑板是通过序号5加强板固定在框架梁上的，加强板共4块。由此可知钢管的作用力F最终将作用在加强板与框架梁的焊缝上，导致此处成为强度最薄弱的部位。如图2所示：

　　此处所示的焊缝共有8条，它们一起承担作用力F，所以每条焊缝的平均作用力。

　　为了便于计算将焊缝受力简化为如图3模型。

　　3.1 计算在静载荷时的最大切应力

　　焊缝接头开I形坡口，此时产生最大切应力的危险点在焊缝的最上端，该点同时作用有两个切应力：一个是由M=FL引起的τm；另一个是由Q=F引起的式中：n为工作条件系数查资料得n=0.8，为焊缝的基本许用应力，对于Q235-A此值为160N/。因此，n=128N/。所以，59.82N/≤128N/，结构稳定。

　　3.2 计算变载荷时的许用应力

　　= （8）

　　式中：为许用系数，查资料计算得=0.75。

　　因此，==96N/。

　　所以切应力59.82N/≤==96N/，说明此结构在承受变载荷的作用时也是非常稳定的。

　　4 设计验证

　　聚氨酯缓冲器的价格是同缓冲容量弹簧式缓冲器的一半，重量是同缓冲容量弹簧式缓冲器的1/6。采用本文这种结构设计方案既解决了聚氨酯缓冲器不适用于高温的情况，又能保证缓冲装置的结构强度和稳定性要求，有效地延长了缓冲器的使用寿命，不失为一种新型的安全缓冲装置，具有很大的推广价值。

　　参考文献

　　[1] 张质文，虞和谦，王金诺，等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，2001.

　　[2] 张荣侠.桥式起重机缓冲器撞坏原因分析及改进[J].起重运输机械，2005，（5）.

　　[3] 张佳亮.聚氨酯缓冲器在铝电解多功能机组上的应用[J].有色金属，2011，（4）.

　　[4] 徐初雄.焊接工艺500问[M].北京：机械工业出版社，2001.