由于支腿短且截面受力方向的极惯性矩大,变形很小,可忽略不计,为使立柱上的环形轨道始终只承受径向正压力FAX,,可将横梁、支腿单独分析与计算,并将C点视为刚性支座。

(1)立柱的受力计算

根据立柱弯矩图可知,段弯矩逐渐增大,在AD段恒定最大,所以可根据A处弯矩来确定立柱的截面尺寸,并将BA段设计成变截面梁。

根据A点受力的情况,考虑到横梁绕立柱旋转,设计时用调心滚子轴承与调心推力轴承分别承受径向与轴向载荷并确定其大小。

(2)横梁的受力计算

由弯矩图可知,危险截面在弯矩最大点C处,可根据C点处弯矩确定横梁的截面尺寸,当然,横梁的最大挠度值E点处由2个值迭加,一个是弯矩图中所示的挠度变形,另一个是由BD段的转角引起的转动挠度变形。

(3)支腿的受力计算

由弯矩图可知,危险截面在弯矩最大C点处,可根据C点处弯矩来确定支腿的截面尺寸,并将AC段设计成变截面,与立柱的AB段外形相符,这样,既节省了相应的空间,彼此互补,又符合其各自的受力状况。

实际上,由于AC段极惯性矩大,A处挠度变形小,由AC段的转角引起的横梁的最大挠度值E处的转动挠度变形影响很小。

根据A点径向受力的情况,考虑到支腿绕立柱旋转,可初步确定滚轮的结构与尺寸大小。对于起重量小于32t,大于05t的定柱旋臂式起重机,由于考虑到受力较小与加工工艺问题,可将立柱的AB段与支腿的AC段设计成等截面。至于手动的定柱旋臂式起重机,可按图3做相应分析。

定柱悬臂吊受力分析 

通过这种传统力学受力模型分析与计算,可初步确定横梁、支腿与立柱的尺寸,为以后的有限元建模与分析提供了参考与技术准备。