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滚杠与台车搬运重物方法比较 滚杠搬运重物时总拖动力P的计算,如右图所示。如果每个滚杠的直径和承受的载荷相等,且每个滚杠与重物和固定支持物之间的材料分别一致,则公式 式中N——重物重量 d——滚杠外径 K、K1——依次是重物与滚杠之间和滚杠与固定支持物之间的滚动摩擦力臂(或称滚动摩擦系数),可查有关资料获得,如软钢对软钢,则K=0.05㎝,与滚杠的直径没有关系。(《机械设计手册》上册P6) 从公式可以看出,总拖动力P与滚杠的外径d有关,外径越大,则拖动力越小,而与滚杠的数量无关(实际滚杠越多,受不平衡因素影响越大,拖动力会有所增加,如下文所述)。一般情况下,滚杠的外径不超过100mm,壁厚不超过10mm.。使用滚杠的数量,可由重物与滚杠之间和滚杠与固定支持物之间的接触应力来决定,不得大于许用接触应力。 如搬运300吨重的混凝土方块,如果直接在混凝土地坪上与方块之间加入滚杠,则K、K1约等于0.1㎝,如取滚杠外径为100mm,则总拖动力为 (tf) 如果滚杠的上下衬以钢板,则K、K1约等于0.05㎝,如取滚杠外径为100mm,则总拖动力为 δ L D (tf) 滚杠的强度校核,如下图所示,一段长L的钢管,外径为D,壁厚为δ,横置于地坪上,其上承受大小为q的均布线性载荷,不计钢管自重,请问钢管横截面哪一点的应力最大?是多少? 这实际是一个空心滚杠的力学模型,在横截面上有两点应力最大,需要校核。先按刚体计算A(或B)点的接触应力,必须小于许用应力。计算公式为 (《机械设计手册》上册P117) 式中σmax——最大接触应力(kgf/㎝2) P——正压力(P=qL)(kgf) E——弹性模量(kgf/㎝2) L——钢管长度(㎝) R——钢管外圆半径(R=D/2)(㎝) 条件:当接触体E1=E2=E;泊松比μ1=μ2=0.3(铸钢参考值)时 计算出σmax后,按下式进行强度校核 0.6σmax≤[σ]j(《机械设计手册》上册P117) 式中[σ]j为许用接触应力,对ZG35铸钢,[σ]j=3500(kgf/㎝2) 如上例,假定滚杠为刚体,且其上下衬以钢板,弹性模量取E=2.1×106(kgf/㎝2),许用接触应力[σ]j=3500(kgf/㎝2),则需滚杠总长度为 647(㎝) 这就是滚杠的实际承压长度,至于滚杠的壁厚,则由C点的应力决定,它分两部分,一是弯曲应力,一是正压力(暂略)。 如果采用搬运小坦克在水泥地坪上直接搬运方块,滚轮直径为10cm,采用华龙材料为轴套(滑动轴承),摩擦系数为0.05,如滚动摩擦力臂取0.1cm,则平拖方块的总牵引力为 (tf) 可见,在相同条件下,如果搬运小坦克的滚轮直径与滚杠的直径也相等,则前者的拖动力,比后者要大得多。 如果小坦克采用圆锥滚柱轴承,摩擦系数取0.008,则与直径10cm的滚杠拖力相当时,滚轮直径应为 ∵,(如K=K1=0.1㎝) ∴(㎝) 即滚轮直径为16.67cm,可见,如果搬运距离不长,滚杠便于倒运的话,还是应用滚杠搬运重物较好,这样既省钱,所需的牵引力又小,无须制造专门的搬运设备,且滚杠是不用破坏的型材,可以完全回收再利用,但滚杠搬运比较麻烦,限制了搬运的速度。 《港口工程施工手册》给出了在钢轨上用平车移动物体,牵引力计算公式为S=K1K2μQ,问题是并没有给出系数K1、K2的数值,且滚动摩擦系数亦有矛盾,前者生铁制轮或钢制轮与钢轨之间μ=0.05,而后又介绍小车轮与钢轨之间,1.有球轴承时μ=0.009,但球轴承是装在小车轮轴上,并不能减小小车轮与钢轨之间的滚动摩擦系数。且小车轮一般也为钢制轮,μ=0.05较为合适,0.009只是小车轮与轮轴之间的滚动摩擦系数,其实就是滚动轴承的摩擦系数,所以说,应用了滚动轴承的小车轮与钢轨之间的总摩擦系数应为0.05/R+0.009(R为小车轮子的半径),不但与所用轴承的规格型号有关,同时也与小车轮子的直径大小有关。如果仅用公式S=K1K2Qμ计算,则是与小车轮子的大小无关了,这与实际情况不符。以我们前述的计算较为合理。虽然这样计算出的带有滚动轴承的小车的摩擦系数,并不比滚杠小,似乎牵引力要大一些,但影响滚杠搬运的干扰因素较多,如启动系数、不平衡系数(如滚杠放歪)等,故实际牵引力并不小,究竟使用哪种搬运方式好,要根据实际情况而定,并合理地确定滚杠或轮子的直径,尽量减小牵引力。 如前所述,使用滚杠搬运重物,拖动力大小虽然在理论上不受滚杠数量的影响,但由于受不平衡因素影响,拖动力有所增加。同样道理,使用小坦克(或台车)搬运重物,拖动力大小理论上也与使用小坦克的数量无关,但同样也会受到不平衡因素的影响。首先台车越多,轮子就越多,每个轮子运动的方向不可能一致,当众多的车轮朝一个方向运动时,绝大多数轮子都或多或少的存在侧向滑移,即轮子不是纯滚动摩擦,侧