伸缩臂式起重机阶梯柱模型的临界力计算对比

姚峰林，孟文俊，赵 婕，石国善

（1.太原科技大学机械工程学院，山西 太原 030024；2.太原大学计算机工程系，山西 太原 030032）

1 引言

随着建筑物的高度不断增加和风力发电、石油化工、核电工程、矿业冶金等行业的快速发展，使得大型工程起重机的市场需求量越来越大。特别是高强度钢材在伸缩臂架上的应用和单缸插销技术使全地面起重机获得重大进步，最具代表性的如某国Liebherr LTM 11200，徐工集团QAY1200，三一重工的SAC12000，中联重科的QAY2000等，这些全地面起重机的伸缩臂架的阶数都达到了8阶，起升高度大，起重量大，转场效率较其它类型的起重机得到显著的提升。随着起升高度、起升重量的不断增加，伸缩臂的截面积也相对增大，在加工和制造工艺允许的范围内，合理地利用材料和减轻重量就变得越来越重要。

阶梯柱模型是此类伸缩臂架的受力模型，然而伸缩臂架的稳定性是决定起重机起质量和安全关键，所以阶梯柱模型的稳定性也就成为了学者研究的重点。Timoshenko等对阶梯柱模型进行了较为深入的研究和分析，并使用能量法给出了二阶阶梯柱的临界力的结果，并且给出了其他一些近似的计算方法，这些方法在阶梯柱的阶数不高时，都可以得到较高的精度[1]。国内也有学者借助预设近似挠度曲线，使用能量法和李兹法对阶梯柱进行研究，但这种方法相当于引入附加约束，对于三阶以上的阶梯柱就会产生比较大的误差[2]。文献[3]使用传递矩阵法对阶梯柱的临界力进行了研究，但这类方法目前也只能用于阶数较少的阶梯柱，在阶数较高的阶梯柱使用该方法也会出现较大的误差。……