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1) 關(guān)于桅桿抗風(fēng)性能的認(rèn)識
桅桿抗風(fēng)性能是桅桿類產(chǎn)品的重要技術(shù)指標(biāo)之一。每個(gè)客戶都想知道自己所用的桅桿在安裝了負(fù)載物后，能夠承受多大的風(fēng)力，但目前，幾乎沒有人能準(zhǔn)確回答這個(gè)問題。這是因?yàn)槲U的抗風(fēng)性能決定于以下三個(gè)因素：
A桅桿的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)
B桅桿的使用高度
C負(fù)載物的重量、體積和外形
在上述三個(gè)條件都明確的情況下，要得出具體抗風(fēng)性能的指數(shù)，可通過以下三種方式：
（1） 理論計(jì)算 即使用有限元分析等方法。
（2） 模擬實(shí)驗(yàn) 即將不同等級的風(fēng)力折算成風(fēng)壓，再使用物理方法（拉力計(jì)）進(jìn)行測試。
（3） 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 即將桅桿與負(fù)載物置于風(fēng)洞中，模擬風(fēng)速進(jìn)行測試。
以上三種方法中，第三種方法可以提供較為接近實(shí)際的數(shù)值。但是，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的代價(jià)和條件要求非常高。例如，18米高帶負(fù)載物的桅桿做風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，有沒有這么大的風(fēng)洞？能否做？要花多少錢？都是個(gè)難題。所以，對于桅桿制造商來說，有關(guān)桅桿的抗風(fēng)性能指標(biāo)只能通過上述前兩種方法來提供。
2）桅桿抗風(fēng)性能的計(jì)算方法
（本計(jì)算方法是在桅桿無負(fù)載時(shí)的理論計(jì)算公式，僅供參考。）
例如：A4-270-2300-7600升降桿抗風(fēng)性能計(jì)算，按基準(zhǔn)風(fēng)速為100km/h進(jìn)行。
1、技術(shù)條件
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1.1、升降桿設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)風(fēng)速▽=100km/h≈28m/s
1.2、在▽=28m/s時(shí)，估算出升降桿可受到的風(fēng)阻力D。
1.3、升降桿共4節(jié)，具體尺寸見表。 |
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| 管材 |
外徑 |
284 |
242 |
229 |
202 |
| 長度 |
1700 |
1700 |
1700 |
1700 |
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| 風(fēng)級 風(fēng)速風(fēng)壓對照表 （機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參考） |
| Wind scale and Wind speed，Wind force list (for designed) |
| 風(fēng)級 |
名稱
Wind name |
風(fēng)速 wind speed |
風(fēng)壓W0=V2/16（kg/m2)，10N/m2 |
陸地地面物體征象 |
海面狀態(tài) |
| km/h |
（m/s） |
| 8 |
Fresh gale大風(fēng) |
62-74 |
17.2-20.7 |
18.49-26.78 |
微枝折毀，人向前行阻力甚大 |
狂浪 |
| 9 |
Strong gale烈風(fēng) |
75-88 |
20.8-24.4 |
27.04-37.21 |
建筑物有小損 |
狂濤 |
| 10 |
Whole gale狂風(fēng) |
89-102 |
24.5-28.4 |
37.52-50.41 |
可拔起樹來，損壞建筑物 |
狂濤 |
| 11 |
Storm 暴風(fēng) |
103-117 |
28.5-32.6 |
50.77-66.42 |
陸上少見，有則必有廣泛破壞 |
狂濤 |
| 12 |
Hurricane颶風(fēng) |
>117 |
32.7-36.9 |
66.42-85.1 |
陸上極少見,摧毀力極大 |
海浪滔天 |
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2.抗風(fēng)計(jì)算
2.1 抗彎截面系數(shù)
由于頂端管材底部是桅桿最薄弱的地方，承受彎矩也較大，只要202mm外徑的管材可以保證正常使用，整個(gè)桅桿就可以保證使用。
202mm外徑抗彎截面系數(shù) |
| w=πd²／32 ﹛1-﹙do/d ﹚4﹜=3.14×202²/32 ﹛1－﹙190/202 ﹚4﹜=181332mm² |
2.2 陣風(fēng)系數(shù)
所謂陣風(fēng)系數(shù)Kg就是在觀察時(shí)間內(nèi)的最大瞬時(shí)風(fēng)速V2與平均風(fēng)速V2的比值，它隨觀察時(shí)間，平均風(fēng)速，地形，地面粗糙度，基準(zhǔn)風(fēng)速所, 取重現(xiàn)期等因素有關(guān)。一般Kg在1.2－1.5之間，在這里取Kg＝1.3。
V2=▽Kg=28×1.3=36.4m/s
2.3 升降桿不同直徑段的雷, 諾數(shù)
2.3.1雷諾數(shù)
R2=V2d/V= 36.4×0.202/0.15×10﹣4=4.9×10³
V－空氣運(yùn)動(dòng)粘性系數(shù)，為0.15×10﹣4m²／s
d－管徑
2.3.2
由升降桿各段的雷諾數(shù)的變化范圍來確定升降桿的阻力系數(shù)CD 。
由于升降桿的長細(xì)比較大，且外表很光滑，因此我們可以視升降桿為光滑二維桿，下圖給出了光滑二維圓柱體的阻力系數(shù)CD 與雷諾數(shù)Re 的關(guān)系曲線。 |
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由曲線可以看出，升降桿的Re范圍正好處于CD =1.2的區(qū)域內(nèi)。
2.4 升降桿頂節(jié)頂端風(fēng)阻力
D=CD·2/2PV22dlKg2
=1.2×２/20×36.4²×0.202×1.7×1.3²
=57.67kg
2.5 強(qiáng)度校核
σmax=Mmax/W=37.4×20×27×2000／20222=5.4Mpa
6063-T6下σ=205Mpa，為確保安全，取σ=160Mpa
因?yàn)?sigma;max＜σ ，所以桅桿可以承受100km/h的風(fēng)速，在有機(jī)械自鎖結(jié)構(gòu)的情況下，桅桿承受的風(fēng)力可以成倍增加，可以承受11級風(fēng)速?！ ?/font>
3）提高桅桿抗風(fēng)性能的方法
在使用現(xiàn)有規(guī)格的桅桿的情況下，要提高桅桿的抗風(fēng)能力，可以采取下面幾種方法：
1） 根據(jù)天氣條件，升降桅桿。風(fēng)大時(shí)，把桅桿降下來。風(fēng)小時(shí)，把桅桿升起來。
2） 使用抗風(fēng)纖繩。正確及時(shí)的使用纖繩，可以極大的提高桅桿的抗風(fēng)性能。纖繩使用方法如圖所示。
設(shè)定負(fù)載物迎風(fēng)面積0.85m2，在頂節(jié)桅桿設(shè)置纖繩，不同纖繩角度對應(yīng)的抗風(fēng)強(qiáng)度如表所示。
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| 纖繩角度 |
0° |
5° |
10° |
15° |
20° |
25° |
30° |
35° |
40° |
45° |
| 抗風(fēng)強(qiáng)度(m/s) |
17.0 |
18.5 |
20.0 |
21.6 |
23.2 |
24.9 |
26.8 |
28.9 |
31.3 |
32 |
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行業(yè)動(dòng)態(tài)
行業(yè)動(dòng)態(tài)
