我的一点看法:
) _& j: `6 p3 c% q2 M& Y1. 将主要转动部分分为轮框、辐条、轴三块,可以看到轮框的作用是将28个节点的负载传递到辐条,辐条承受拉应力,轴中间部分受辐条的拉力,两端架在轴承上将整个摩天轮重量传递到竖直的支撑柱上并承载扭矩驱动轮子转动;: v, n$ N$ E# M2 J
2.再分开来看各个部分在设计上考虑的因素:5 A* ]$ N5 w# m" U. m- v7 f
(1)轴除了作为两端支撑的的简支梁承受重量,轴向上还要承受扭矩,径向上承受各种工况下辐条的交变应力(摩天轮是旋转的),对材料、生产制造要求非常高,同理支撑轴的轴承除了承重,装配时的同轴度和工作时的润滑也要求不低,不然将会加重甚至恶化轴的工作负载;
1 O, r2 x! @8 i; p(2)轮框的设计除了基本的强度还要考虑整个大轮子在径向和轴向的刚度,即轮子必须保证径向上时刻都是圆形的变形不能太大,轴向上各部分都在一个平面上,不能某一块受点轴向力这一块就和别的部分不在一个平面上了,这对轮框桁架制造的工艺性要求很高,直径150米,立起来基本是个较完美的圆,重量、钢材的弹性变形什么的都要考虑进去。此外还要考虑外形对风载什么的影响,还有最好尽量轻以减小轴的负担。
# f# k( H! P" J* D9 C8 L' w8 R(3)辐条除了很明显的承受拉应力之外,还构成了轮框和轴之间的结构,这部分在摩天轮的轴向上要求刚度足够高,以保证整个摩天轮的稳定性,防止在轴向受到负载后轮框变形过大造成超出要求的振动和摇晃;其次要求不要带来过大的风载。能看出这两个要求是有冲突的,小的风载要求轴向上的投影小,大的轴向刚度要求这么大面积上的结构要足够强,这个摩天轮仅靠辐条而没有特别的加强措施就能同时达到两个方面的要求,水平是很高的,2亿的美元物有所值啊。
+ T% [, b1 y& N4 ]: ?3.除了各部分单独的要求,还有各部分之间相互的配合,比如轴再长点有利于辐条布置使得轴向稳定性能提高但加重了轴的负担,轴短点又会限制轮框结构的宽度使其强度或刚度降低,这就靠设计者权衡了。! p" v* V- c7 c, J, y
以上只是我个人从理论的角度分析了一下这个摩天轮,还有很多别的工程上的因素没有考虑,如当地天气、环境对防锈、机电设备的要求等等,仅供参考,如有不当之处欢迎补充指正。 |