塔式起重机塔身结构疲劳校核方法探讨

黎新龙，李 蕾，曾庆贵

LI Xin-long, Li Lei, ZENG Qing-gui

(1.山东国弘重工机械有限公司，山东 淄博 256401；2.山东省特种设备检验研究院,山东 济南 250101))

GB/T 3811-2008规定，应计算构件及连接的抗疲劳强度，然而，由于疲劳计算过程远比静力计算复杂，因此目前大部分企业不计算结构件疲劳强度。而塔机在交变载荷或随机变化的载荷作用下工作，疲劳破坏是其结构件主要的实效形式，本文以GB/T 3811-2008《释义与应用》中的一个塔身疲劳计算实例为载体，对结构件的疲劳计算做进一步的探讨和研究，供行业的技术人员参考。

1 实例描述

1.1 结构描述

如图1所示为塔机塔身结构节点，塔身为∅114×8的钢管组成的四弦杆空间桁架焊接结构，钢管材料为Q235。

图1 塔机塔身结构节点

1.2 主弦杆受力分析

塔机空载后倾力矩为200kNm，最大起重力矩为726kNm，垂直力为260kN，主弦杆间距1.4m。

为确定塔身的循环应力，下面分析塔机一个工作循环的内力变化情况，如图2所示。

图2 工作循环载荷分析图

如图所示，在0°处，塔机处于装料前空载状态下时，A主弦杆中受力为-260/4+200/1.98＝36kN，B主弦杆中受力为-(260/4+200/1.98)＝-166kN。

以此类推，可以计算出四根主弦杆在每一角度的载荷，见表1。

此工作循环可能在塔身结构中引起最大的循环应力，其他工况的循环应力按标准建议的构件级别来确定。

表1 主弦杆载荷(kN)

2 改进后的疲劳验算

从图2上可知：塔机一个工作循环在塔身主弦杆中的力变化两次，即其应力反复两次，一次大些，一次小些。现以大的一次为准(偏安全 )，即 Fmin＝ 201kN，Fmax＝ -331kN。主弦杆钢管截面积为：A＝2664mm2，则其应力为σmin1＝ Fmin1/A ＝ 75.45N/mm2，σmax1＝ Fmax1/A＝-12425N/mm2此时，循环特征值(应力比)