塔机/塔吊起重臂上弦材料方管好还是圆管好？
现在的塔吊（塔机）市场，起重臂形式也是很多种形式。有的设计人员在选择材料的过程中，上弦杆会选择方管（角钢扣方），圆管或者圆钢，下弦杆由于变幅小车的原因，基本都是方管形式。
就上弦杆来说，到底是方管的好还是圆管的好？
我们就方管与圆管进行分析一下，选用Φ83*8mm与口80*80*7mm进行比较，两种材料截面积相近，理论重量也相近。
例举一下两种材料的特性：
Φ83*8mm 材料特性
面积: 1884.9556 mm2
惯性矩: X: 1340439.0455 mm4
Y: 1340439.0455 mm4
旋转半径: X: 26.6669 mm
Y: 26.6669 mm
口80*80*7mm 材料特性
面积: 1893.7787 mm2
惯性矩: X: 1605519.3962 mm4
Y: 1605519.3962 mm4
旋转半径: X: 29.1168 mm
Y: 29.1168 mm
从上边的参数看，两种材料的截面积基本相似，就是说相同长度的重量相同。但是却发现两种材料的惯性矩不同，口80*80*7的惯性矩大于Φ83*8管的的惯性矩。惯性矩的数值牵连到另一个参数，就是抵抗矩（抗弯模数）。
圆管抵抗矩公式为：W=π(D^4-d^4)/(32D)；
方管抵抗矩公式为：W=（a^4-b^4）/6a ，（a为外边长，b为内边长）
带入数值得：WΦ83*8=32300mm3
W口80*80*7=45800mm3
由于方管存有倒角的原因，方管抵抗矩值大约为42000mm3
通过数值看出方管抵抗矩大于圆管的抵抗矩，方管抗弯性好于圆管。也就是说同样受力的情况下，圆管变形量大于方管的变形量。
现做了圆管与方管的受力模型，来查看圆管与方管的变形量。如下两张图：
两种材料的受力模型：基于同样的材质，同等截面积，同等长度，相同约束位置，相同受力位置及施加相同力的情况下建立。
两张图片的右上角为材料的最大位移量，方管的位移量明显小于圆管的位移量。 也就是说同样截面积，同样重量的起重臂，上弦杆方管的前臂要比圆管的前臂变形量较小。
两种材料生产工艺的区别
设计人员在设计选材料的时候都会有自己的考量，虽然方管变形量小于圆管的变形量，但是在圆管、方管材质这方面，设计人员都会仔细研究。以上分析是基于同等材质的情况下。但是在生产过程中，Φ83*8一般为无缝管，材质为20#。由于生产工艺的的不同，无缝管不存有焊缝，而方管一般是经过板材多个轮组压制，再经过高频焊机焊接而成。方管的焊缝很多时候就存有安全隐患，虽然出现的概率很底，但是在近几年的工作中确实发现不少这种情况。相反，无缝管出现问题的时候就少之又少。
当然，如果方管使用材料的材质与制作工艺能够保证的情况下，方管更是很好的选择。不管使用圆管还是方管，设计人员已经做了足够的安全系数。所以塔机/塔吊的使用尽可以放心。
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