灯杆强度校核.doc

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1、6米灯杆强度校核一、已知条件1、设计最大风速度: U=33m/s(12级风速32.6 m/s)2、材 料：Q2353、许用应力： =235MPa4、弹性模量：E=206000N/m25、挠度计算，圆锥杆等效为：De=(d+D)/2的等径管6、H=6000mm，d=102mm，D=180mm，厚度=4mm二、风压P1=U2*9.8/16=667 (N/m2）三、迎风面积S灯杆=(D+d)*H/2 =0.846(m2)S叉杆=0.2(m2)S灯具=0.03(m2)四、根部所受最大力矩主杆根部的力矩，可以等效为集中风力作用在主杆重心处对主杆根部的力矩:1、重心高度Hx=(2d+D)*H/3(D+d)

2、= 2.72 (m)2、风力影响M灯杆=P1*S灯杆*Hx=1536.8（Nm）M灯具=P1*S灯具*Hx=54.5（Nm）M叉杆=P1*S叉杆*Hx=363.3（Nm）M总=M灯杆+M灯具+M叉杆=1954.6（Nm）五、强度校核1、灯杆的危险截面处于根部，根部的抗弯截面系数：W=*(D4-(D-2t)4)/32D= 0.0000951523(m3)2、危险截面应力：=M/W=20541821.06(Pa)3、安全系数：K=/=11.44 1.5故强度是安全的。六、挠度计算1、惯性矩：De=(D+d)/2=141mmI=(De4- (De -2t) 4)/64=4040465.65(mm4)

3、2、风力影响：fmax=FHX3/3EIF=P1*S灯杆+P1*S灯具*H/Hx+P1*S叉杆*h/Hx=902.28 (N)fmax=7.2989(mm)灯杆顶处的挠度为：fmax= fmax*H/Hx=16.08(mm)3、挠度比：= fmax /H=0.27%5%故挠度是安全的。0.6米安装支架强度校核一、设计条件1强度计算条件 （1）采用固定荷重G和因暴风雨产生的风压荷重W的短期复合荷重。 （2）没有积雪的一般地区，最大风速设定为32.6m/s。二、强度计算计算因从支架前面吹来（顺风）的风压和从支架后面吹来（逆风）的风压引起的材料的弯曲强度和弯曲量，支撑臂的压缩以及拉伸强度等，并确认强

4、度。结构材料角钢框及支撑臂采用L40 x 40 x t4，因此截面二次力矩IM和截面系数Z由热轧成型钢的截面特性得下面数值。因为是等边直角型钢，取X轴Y轴向的任一方向都是同样的数值。IM=4.6cm4 Z=1.6cm32、荷重计算（1）组件荷重：GM=12.5kg29.8m/ s2=245N角钢框自重：Gk1=2.422kg/m4.39.8m/ S2=102N其他结构材料等Gk2=10kg9.8m/ S2=98N固定荷重G= GM + Gk1+ Gk2 =245+102+98=445N（2）假设从阵列前面吹来的风（顺风）的风压荷重 W= （CW V02S）a x I x JCW风力系数=1.0

5、28空气密度=1.274N. s2/m4 V0风速=40m/s）S受风面积=1.492x0.676x22.0（m2 ） a高度补偿系数=(0.6/10)1/5=0.57 I用途系数=假设为通常的太阳能光伏发电系统，系数为1.0 J环境系数=假设为像海面上那样没有障碍物的平坦地，系数为1.15W= 1.0281.2743322.00.57 x 1.0 x 1.15935N从阵列后面吹来的风（逆风）的风压荷重，风力系数变更为CW风力系数=1.382W= 1.3821.2743322.00.57 x 1.0 x 1.151257N该风压荷重对太阳能电池阵列作为上吹荷重（扬力）起作用。（3）总荷重 顺

6、风时：G+ W=445+935=1380N逆风时：G-W=445-1257=-812N3 角钢框架如图所示：认为是受到均布 荷重的悬空横梁。在整个支架平面内均布荷重作用，为使角钢框架不被破坏地找平衡，在A点上产生对荷重的作用力和力矩。 即作用在A点两边悬臂梁考虑。4、悬臂间的弯曲应力 顺风时发生的弯曲力矩 M3=WLW总的荷重=1380x0.745/1.49690(N）L跨距长=0.745m所以，M1=690x0.745514(N.m)应力 1=M/Z因为角钢框架使用L 40 x 40 x t4，所以截面系数Z=1.6 m3角钢框左右共4根，1变为1/4，即1=514x100/(1.6x4)=8031(N/cm2）由于所使用材料Q235的弯曲允许应力为15800 N/cm2 ，则有（8031/15800）1 ，所以是安全的。 对于A点的最大弯曲量3由下式表示：3=WxL3/3ExIM=690x 74.53/（3x20.6x106x4.6x4)=0.25cm对于跨距长74.5cm ，最大的位移量0.25 cm，因此它的比为1.00/300，这与钢结构的材料弯曲允许界限值1/300相近，但工艺中焊接直径32的焊管，对支架的整体结构起到加强作用。逆风时作用在整个支架平面内的作用力比顺风时小的多，所以结构没有问题。