我的一點看法:
5 L* S$ A9 l& O% v. H1. 將主要轉動部分分為輪框、輻條、軸三塊,可以看到輪框的作用是將28個節點的負載傳遞到輻條,輻條承受拉應力,軸中間部分受輻條的拉力,兩端架在軸承上將整個摩天輪重量傳遞到豎直的支撐柱上并承載扭矩驅動輪子轉動;
# o' X, S1 u) R; q. p5 m* t1 ]2.再分開來看各個部分在設計上考慮的因素:6 Y+ d6 d) N6 [& P* j0 q' E
(1)軸除了作為兩端支撐的的簡支梁承受重量,軸向上還要承受扭矩,徑向上承受各種工況下輻條的交變應力(摩天輪是旋轉的),對材料、生產制造要求非常高,同理支撐軸的軸承除了承重,裝配時的同軸度和工作時的潤滑也要求不低,不然將會加重甚至惡化軸的工作負載;
8 C# [ u, w8 B' u; X(2)輪框的設計除了基本的強度還要考慮整個大輪子在徑向和軸向的剛度,即輪子必須保證徑向上時刻都是圓形的變形不能太大,軸向上各部分都在一個平面上,不能某一塊受點軸向力這一塊就和別的部分不在一個平面上了,這對輪框桁架制造的工藝性要求很高,直徑150米,立起來基本是個較完美的圓,重量、鋼材的彈性變形什么的都要考慮進去。此外還要考慮外形對風載什么的影響,還有最好盡量輕以減小軸的負擔。7 u+ A$ n1 \' G5 Q
(3)輻條除了很明顯的承受拉應力之外,還構成了輪框和軸之間的結構,這部分在摩天輪的軸向上要求剛度足夠高,以保證整個摩天輪的穩定性,防止在軸向受到負載后輪框變形過大造成超出要求的振動和搖晃;其次要求不要帶來過大的風載。能看出這兩個要求是有沖突的,小的風載要求軸向上的投影小,大的軸向剛度要求這么大面積上的結構要足夠強,這個摩天輪僅靠輻條而沒有特別的加強措施就能同時達到兩個方面的要求,水平是很高的,2億的美元物有所值啊。
# Y, h" h) B- P" e. u, s o3 A3.除了各部分單獨的要求,還有各部分之間相互的配合,比如軸再長點有利于輻條布置使得軸向穩定性能提高但加重了軸的負擔,軸短點又會限制輪框結構的寬度使其強度或剛度降低,這就靠設計者權衡了。3 ?1 E) ?/ L* s& e3 k* g
以上只是我個人從理論的角度分析了一下這個摩天輪,還有很多別的工程上的因素沒有考慮,如當地天氣、環境對防銹、機電設備的要求等等,僅供參考,如有不當之處歡迎補充指正。 |