第五章起重机技术参数与载荷

第五章起重机技术参数与载荷机械安全工程第一节起重机主要技术参数起重机的基本参数有：起重量、起升高度、跨度、各机构的工作速度及各机构的工作级别。有些起重机械的生产率、轨距、外形尺寸、最大轮压、幅度和起重力矩等也是重要参数。这些参数说明起重机械的工作性能和技术经济指标，是设计起重机械的技术依据，也是生产中起重机安全技术要求的重要依据。第五章起重机技术参数与载荷一、起重量起重量（G）：起重机安全工作所允许的最大起吊重物的质量，单位为公斤(kg)或吨(t)。1额定起重量(Gn)：起重机能吊起的物料连同可分吊具或属具（如抓斗、电磁吸盘、平衡梁等）质量的总和。2总起重量(Gz)：起重机能吊起的物料连同可分吊具和长期固定在起重机上的吊具和属具（包括吊钩、滑轮组、钢丝绳以及起重小车以下的其他起吊物）质量的总和。3有效起重量(Gp)：起重机能吊起的物料的净质量。第一节起重机主要技术参数关于起重量参数的说明起重机标牌上标定的起重量，一般都是指起重机的额定起重量(Gn)；对于臂架类起重机，其额定起重量是随幅度变化的，臂架类起重机特性指标用起重力矩来表征；带可分吊具（如抓斗，电磁吸盘，平衡梁等）的起重机，吊具和物料的总质量是额定起重量（不包括吊钩或吊环的质量），允许起升物料的质量是有效起重量。第一节起重机主要技术参数根据我国国家标准（GB783-65）规定，桥式类型起重机的起重量系列（t）为：0.05、0.1、0.25、0.5、0.8、1.0、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12.5、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、140、160、180、200、225、250、280、320、360、400、450、500。不同类型起重机的起重量系列标准不同，塔式起重机、轮胎起重机、门座起重机等除起重量外，还有起重力矩作为参数。在决定起重机的额定起重量时，应选择符合标准规定的数值。过小不能满足安全生产要求，过大会造成基建投资的浪费。二、起升高度起升高度（H）：起重机取物装置上、下极限位置之间的垂直距离，单位为米(m)。1下降深度(h)：起重机吊具最低工作位置与起重机水平支承面之间的垂直位置。2起升范围(D)：起升高度和下降深度之和。hHD第一节起重机主要技术参数标准起升高度第一节起重机主要技术参数三、跨度跨度（S）：指桥式起重机大车运行轨道中心线之间距离，单位为米(m)。1.桥式起重机小车运行轨道中心线之间的距离称为小车的轨距。2.地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离称为该起重机的轨距。第一节起重机主要技术参数标准跨度第一节起重机主要技术参数四、幅度第一节起重机主要技术参数幅度（L）：旋转臂架式起重机的幅度指旋转中心线与取物装置铅锤线之间的水平距离。单位为米(m)。非旋转类型的臂架式起重机的幅度是指吊具中心线至臂架后轴或其他典型轴线之间的水平距离。五、工作速度工作速度（v）：指起重机的各工作机构（起升、运行、变幅和旋转）在额定载荷下稳定运行的速度，单位为米/分(m/min)。起升速度(vq)大车运行速度(vk)小车运行速度(vt)变幅速度(vl)行走速度(vo)旋转速度(ω)第一节起重机主要技术参数第一节起重机主要技术参数第二节起重机工作级别工作级别是起重机的一个重要参数。把起重机划分为若干工作级别，其目的是提供合理的结构和建立机械设计基础的方法。作为制造的技术依据，选择满足使用要求的特定起重机。在设计、选择或校验起重机时，必须根据不同的工作情况，应用不同的安全系数和许用应力。为此，将起重机根据忙闲程度和负荷情况分为不同的工作级别。在同一起重机中，各机构的工作级别可以不同。整体起重机械和金属结构的工作级别是根据主起升机构决定的，一般与其属于同一种工作级别。第五章起重机技术参数与载荷一、起重机工作级别起重机的工作级别是根据起重机利用等级和机构载荷状态来划分的。第二节起重机工作级别一、起重机工作级别（续）1.起重机利用等级：就是要求起重机在其使用寿命期间具有一定的工作循环次数，这种循环次数是起重机分类的基本参数。第二节起重机工作级别2.起重机载荷状态：表明起重机受载的轻重程度。它与两个因素有关，即所起升的载荷与额定载荷之比(Pi/Pmax)和各个起升载荷Pi的作用次数ni与总的工作循环次数N之比（ni/N)有关。载荷谱系数Kp由下式计算：miipPPNnKmax第二节起重机工作级别一、起重机工作级别（续）起重机的载荷状态按名义载荷谱系数分为四级。当起重机的实际载荷变化已知时，则先计算出实际载荷谱系数，并按书中表5-2选择不小于此计算值的最接近的名义值作为该起重机的载荷谱系数。3.起重机工作级别的划分：第二节起重机工作级别一、起重机工作级别（续）起重机工作级别举例第二节起重机工作级别二、起重机结构工作级别起重机结构工作级别按结构件的应力状态和应力循环次数分为8级，其划分方式与起重机工作级别相同。结构工作级别一般情况下与起重机整体工作级别相同。第二节起重机工作级别三、机构工作级别机构的工作级别是根据机构的利用等级和机构载荷状态来划分的。第二节起重机工作级别1.机构利用等级：把机构按总设计寿命分为十级。第二节起重机工作级别三、机构工作级别（续）2.机构载荷状态：表明机构受载的轻重程度，可用载荷谱系数Km表示。;,,,;,,,maxmaxmax。持续时间，所有不同载荷作用的总的持续时间，机构承受各个不同载荷的最大值；的最大值；，承受的各个不同的载荷该机构在工作时间内所曲线指数；机构零件材料疲劳实验式中：iTTiiiimiTimtttnitPPPPniPmPPttK2121第二节起重机工作级别三、机构工作级别（续）机构的载荷状态按名义载荷谱系数分为四级。当机构的实际载荷变化已知时，则先计算出实际载荷谱系数，并按书中表5-6选择不小于此计算值的最接近的名义值作为该机构总体的载荷谱系数。3.机构工作级别第二节起重机工作级别三、机构工作级别（续）机构工作级别举例第二节起重机工作级别关于起重机工作级别起重机工作级别与起重量是两个概念，不能混为一谈；起重机、起重机金属结构的工作级别和起重机机构的工作级别往往是不同的；对于人力驱动的起重机械，由于工作过程的停歇时间长、工作速度小，所以没必要区分工作级别，统称为人力驱动工作级别；对于机械驱动的起重机械，其工作级别取决于两个因素：利用等级和载荷状态。第二节起重机工作级别第三节起重机的计算载荷第五章起重机技术参数与载荷起重机在运行过程中，由于受到各种静载荷、动载荷（惯性载荷、冲击载荷、交变载荷及振动载荷等）的作用，使得各承载零部件和金属结构会产生相应的应力和应变（变形），如果超过一定的限度，相应的零部件和金属结构会丧失功能甚至破坏，导致安全事故的发生。起重机在作业过程中，承受载荷呈现多样、多变的特性。载荷是起重机受力分析与设计的原始依据，也是起重机零部件报废或事故原因判断分析的依据。一、起重机载荷的作用方式1.静载荷：当起重机处于静止或稳定运行状态时，起重机受静载荷作用。（1）自重载荷（PG）：包括起重机的金属结构机械电器设备，以及附设在起重机上的存仓或输送机及其上物料的重力。（2）起升载荷（PQ）：所有起升质量的重力。2.动载荷：起重机在非匀速运动状态时产生的动载效应。动载效应使原有静载荷值增加，增大的部分即为动载荷。常用动力系数来表示动载荷：第三节起重机的计算载荷静载荷动载荷动力系数二、垂直动载荷1.起升冲击系数2.起升载荷动载系数11901..结构质量影响系数位值物品悬挂处的结构精变在额定起升载荷作用下位移量下滑轮组对上滑轮组的，在额定起升载荷作用下重力加速度操作系数，额定起升速度式中：,)(11000002ygvvccvygcv起重机系数起升质量那部分质量起升质量中突然卸去的式中：333)1(1mmmm运行速度高度差轨道接缝处两轨道面的式中：vhhv058.010.143.突然卸载冲击系数4.运行冲击系数第三节起重机的计算载荷三、水平动载荷1.运行水平惯性力PH2.回转和变幅运动的水平力PH3.起重机偏斜运行时的水平侧向力PS4.碰撞载荷PC.运行加速度；相应质量；产生水平运行惯性力的式中：amma51PH水平侧向力系数之和；经常出现的最不利轮压起重机发生侧向力一侧式中：PP21Ps第三节起重机的计算载荷四、风载荷工作状态风载荷：起重机在正常工作情况下所能承受的最大计算风力。非工作状态风载荷：起重机在非工作状态下所受的最大计算风力（如暴风产生的风力）。向的迎风面积起重机或物品垂直于风计算风压风压高度变化系数风力系数式中：AqKCqACKPhhW第三节起重机的计算载荷五、其他载荷1.自然载荷指风、冰、雪、地震和温度变化等自然因素所造成的载荷。2.安装载荷起重机安装过程产生的载荷。3.坡度载荷4.工艺载荷指起重机在工作过程中，由于生产工艺的需要而产生的载荷。5.试验载荷起重机在投入使用前，必须进行超载动态及超载静态试验，在试验中作用于起重机的最不利载荷。第三节起重机的计算载荷第四节载荷分类与计算原则将作用在起重机上的载荷分为三类：基本载荷、附加载荷和特殊载荷。第五章起重机技术参数与载荷一、载荷分类与载荷组合1.基本载荷基本载荷是指始终或经常作用在起重机结构上的载荷，包括静载荷（自重载荷（PG）、起升载荷（PQ））、垂直动载荷（φ1、φ2、φ3、φ4）和惯性水平载荷（PH））。第四节载荷分类与计算原则2.附加载荷附加载荷是指起重机在正常工作状态下结构所受到的非经常性作用的载荷。包括起重机工作状态下的最大风载荷（PW,i）、起重机偏斜运行时的水平侧向力(PS)以及根据实际情况所决定而考虑的某些自然载荷及工艺载荷。第四节载荷分类与计算原则一、载荷分类与载荷组合（续）3.特殊载荷特殊载荷是指起重机在非工作状态下，结构所可能受到的最大载荷或者在工作状态下结构偶然受到的不利载荷。前者包括起重机在非工作状态下的最大风载荷（PW,o）以及根据实际情况所决定而考虑的某些自然载荷（试验载荷、安装载荷、地震载荷等）及某些工艺载荷；后者包括起重机在工作状态下所受到的碰撞载荷（PC）等。第四节载荷分类与计算原则一、载荷分类与载荷组合（续）载荷组合组合Ⅰ：只考虑基本载荷。组合Ⅱ：考虑基本载荷和附加载荷。组合Ⅲ：考虑基本载荷和特殊载荷或三类载荷都考虑。各类载荷组合是起重机结构强度和稳定性计算的原始受力依据。第四节载荷分类与计算原则二、计算原则与安全系数设计起重机时，应考虑其具有一定的使用寿命。在规定的使用期限内，起重机各零部件和结构件在重复载荷下应不产生疲劳破坏。同时，也应考虑到起重机在使用期间内，可能出现在最大载荷组合的情况下，各零部件、结构件应具有足够的强度和稳定性，以保证起重机安全可靠地工作。起重机设计通常分为寿命（疲劳）计算、强度计算和强度验算，与这些计算相适应的，有不同情况的载荷，这些载荷称为计算载荷。第四节载荷分类与计算原则计算载荷第Ⅰ类载荷—工作状态正常载荷。这类载荷是指起重机在正常工作条件下所承受的载荷，这类载荷是用来计算零部件或金属结构的疲劳（耐久性）、磨损和发热等的一种计算载荷，又叫做寿命计算载荷。第Ⅱ类载荷—工作状态最大载荷。这类载荷是指起重机在使用期内工作时可能出现的最大载荷。这类载荷用来进行传动零部件和金属结构的强度、稳定计算和整机工作稳定性计算，又叫做强度计算载荷。第Ⅲ类载荷—非工作状态最大载荷。这类载荷是指起重机在非工作状态时可能出现的最大载荷。这类载荷供零部件和金属结构件的强度验算和起重机非工作状态下整机稳定性验算之用，又叫做验算载荷。第四节载荷分类与计算原则并不是每一种零部件都要进行三种载荷情况的计算。第二类载荷的计算对于起重机任何部分都是必要的。第一类载荷