起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性分析探究

石磊

摘要：起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性是起重機(jī)安全工作的重要條件之一，通過(guò)剛性穩(wěn)定性承載能力設(shè)計(jì)計(jì)算可以保證其整體抗穩(wěn)定性，對(duì)于室外工作的起重機(jī)，還需要計(jì)算其抗風(fēng)載荷作用。通過(guò)計(jì)算分析其穩(wěn)定性是非常可靠的方法，這也經(jīng)過(guò)了許多試驗(yàn)證實(shí)了的。因此，為了提高起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性，保證其安全運(yùn)行，利用力矩不等式法和安全系數(shù)法對(duì)其進(jìn)行了深入的分析和研究，為起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);抗傾覆;穩(wěn)定性;不等式;安全系數(shù)

引言

起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域不可缺少的設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于各種物料的吊運(yùn)作業(yè)中，這不僅極大地提高了勞動(dòng)效率，減小了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且減少了作業(yè)過(guò)程中的事故率。在起重機(jī)使用的幾十年里，起重機(jī)傾覆事故時(shí)有發(fā)生，起重機(jī)抗傾覆問(wèn)題作為起重機(jī)基本性能的安全要求突顯其重要性，為了更大程度地確保起重機(jī)作業(yè)時(shí)的安全性，防止事故的發(fā)生，必須要求起重機(jī)有足夠的抗傾覆穩(wěn)定性，這也是起重機(jī)設(shè)計(jì)的基本要求。起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性是指其承受自重和外載荷作用并在各種最不利組合情況下抵抗傾翻保持穩(wěn)定的能力，簡(jiǎn)稱(chēng)為穩(wěn)定性。

1.起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性分析的必要性

安裝在運(yùn)行裝置或其它支承裝置上的起重機(jī)，可能會(huì)由于各種外在因素的影響而使其傾覆，這些引起傾覆的因素通常有超載、大風(fēng)、坡度、制動(dòng)時(shí)的大慣性載荷以及回轉(zhuǎn)離心載荷等。當(dāng)起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定能力不時(shí)，也就是起重機(jī)自身重力和所承受外力對(duì)支承平面的傾覆邊出現(xiàn)傾覆力矩大于穩(wěn)定力矩的情況時(shí)，起重機(jī)就將繞傾覆線傾翻，造成重大人身事故和設(shè)備事故，其后果將是極其嚴(yán)重的。因此進(jìn)行起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性分析是非常有必要的。尤其是對(duì)于流動(dòng)式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)，進(jìn)行穩(wěn)定性分析更有必要的。

2.起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性分析

對(duì)于起重機(jī)抗傾覆性的研究已經(jīng)有數(shù)十年的歷史了，對(duì)于穩(wěn)定性的計(jì)算方法和要規(guī)范的內(nèi)容至今仍然在不斷的研究和完善中。對(duì)起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性的分析是假定起重機(jī)是工作在堅(jiān)實(shí)、水平的地面上。如起重機(jī)必須在坡面上工作時(shí)，在核算時(shí)要考慮地面坡度的影響?？箖A覆穩(wěn)定的判據(jù)是：當(dāng)穩(wěn)定力矩的代數(shù)和大于傾覆力矩的代數(shù)和時(shí)，便認(rèn)為該起重機(jī)抗傾覆性能是穩(wěn)定的[1]。當(dāng)前，抗傾覆穩(wěn)定性的分析計(jì)算方法主要可以采用三種方法，分別是力矩不等式法、穩(wěn)定系數(shù)法和按臨界傾覆載荷標(biāo)定額定超重量法。

2.1 力矩不等式法

力矩不等式法，不僅被GB/T3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》所采用，而且該方法在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家也得到了廣泛的應(yīng)用。

利用力矩不等式法校核抗傾覆穩(wěn)定性的基本原則如下：

（1）進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分組或分類(lèi)。其分組或分類(lèi)主要是以結(jié)構(gòu)外形、工作條件、以及穩(wěn)定性的要求等為依據(jù)。

（2）確定計(jì)算工況。主要包括工作狀態(tài)與非工作狀態(tài)、動(dòng)態(tài)與靜態(tài)、試驗(yàn)狀態(tài)或風(fēng)載等。

（3）選擇最不利的載荷組合。因?yàn)楦鞣N載荷變化作用具有隨機(jī)性，對(duì)起重機(jī)的穩(wěn)定性有實(shí)際的影響，計(jì)算時(shí)應(yīng)對(duì)各種載荷分別給予相應(yīng)的載荷增大系數(shù)。

（4）穩(wěn)定性計(jì)算。當(dāng)所有力矩的代數(shù)和大于等于零時(shí)，則可以判定起重機(jī)的穩(wěn)定性是足夠的，不會(huì)發(fā)生傾覆事故。

（5）危險(xiǎn)傾覆邊的確定。帶載水平運(yùn)行的起重機(jī)，傾覆邊為橫向和縱向;運(yùn)行機(jī)構(gòu)只作非吊重移位的定點(diǎn)吊裝的起重機(jī)，傾覆邊為其支撐多邊形。

2.2穩(wěn)定性安全系數(shù)法

穩(wěn)定性安全系數(shù)法是適用于各種移動(dòng)式起重機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)算方法，其采用穩(wěn)定性安全系數(shù)法的概念作為衡量和評(píng)定起重機(jī)穩(wěn)定的數(shù)量指標(biāo);該方法在歐洲一些國(guó)家仍然使用。

穩(wěn)定性安全系數(shù)法的基本原則如下：

（1）穩(wěn)定性安全系數(shù)法是指起重機(jī)所承受的各種外載荷對(duì)于危險(xiǎn)傾覆邊產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩與傾覆力矩的比值。

（2）起重機(jī)穩(wěn)定性的工況通常包括非工作時(shí)的穩(wěn)定性與工作時(shí)的穩(wěn)定性;起重機(jī)實(shí)際的抗傾覆能力是通過(guò)穩(wěn)定系數(shù)指標(biāo)[K]來(lái)反映的，它也是起重機(jī)不發(fā)生傾覆的機(jī)率，各種計(jì)算工況下的穩(wěn)定系數(shù)許用值如表1所示：

表1：穩(wěn)定安全系數(shù)法許用值

驗(yàn)算工況 驗(yàn)算工況特征 允許的穩(wěn)定系數(shù)[K]

1 載重穩(wěn)定性（無(wú)附加載荷） 1.40

2 載重穩(wěn)定性（有附加載荷） 1.15

3 自重穩(wěn)定性 1.15

（3）各種作用載荷應(yīng)按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其屬性，穩(wěn)定性力矩和傾覆力矩應(yīng)按起重機(jī)可能處于的最不利情況、承受最不利載荷組合進(jìn)行計(jì)算。

（4）穩(wěn)定性計(jì)算。穩(wěn)定系數(shù)K作為起重機(jī)抗傾覆能力的判據(jù)，不能小于相應(yīng)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值，穩(wěn)定系數(shù)K的計(jì)算公式如下所示：

穩(wěn)定系數(shù)法在需要驗(yàn)算多種工作狀況時(shí)的概念不十分明確，并且難以表述起重機(jī)突然卸載或吊具脫落工況。

2.3按臨界傾覆載荷標(biāo)定額定超重量法

該方法是歐美國(guó)家常用的方法，通過(guò)試驗(yàn)或計(jì)算得出起重機(jī)的臨界傾覆載荷，以此保證起重機(jī)的穩(wěn)定性。但是在試驗(yàn)時(shí)應(yīng)將起重機(jī)堅(jiān)實(shí)的、水平的路面上，并工作于不同臂長(zhǎng)和不同幅度，逐漸增加吊鉤上重物直到另一側(cè)的支承壓力為零，

參考文獻(xiàn)：

[1]全國(guó)起重機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》釋義與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008：157