起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性分析

張永康

摘要：起重機(jī)是工程施工建設(shè)中重要的設(shè)備，其抗傾覆穩(wěn)定性直接關(guān)系到起重機(jī)設(shè)備的安全運(yùn)行，也關(guān)系到工程施工的安全性和穩(wěn)定性。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，起重機(jī)設(shè)備在工業(yè)、建筑業(yè)以及物流運(yùn)輸業(yè)獲得了廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著巨大的作用。如何確保起重機(jī)設(shè)備在工作中的抗傾覆穩(wěn)定性，就成為擺在我們面前的重要問(wèn)題。接下來(lái)，筆者就結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，探討起重機(jī)設(shè)備的抗傾覆穩(wěn)定性，僅供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);抗顛覆;穩(wěn)定性

一、前言

起重機(jī)是一種特種設(shè)備，廣泛應(yīng)用在工業(yè)、建筑行業(yè)以及物流運(yùn)輸行業(yè)當(dāng)，發(fā)揮著十分重要的作用。在使用的過(guò)程中，該設(shè)備的安全性與可靠性直接關(guān)系到其能否穩(wěn)定運(yùn)行以及發(fā)生事故風(fēng)險(xiǎn)的大小，因此，我們必須重點(diǎn)關(guān)注起重機(jī)設(shè)備的抗傾覆穩(wěn)定性。根據(jù)國(guó)家質(zhì)檢總局統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，2017年，全國(guó)發(fā)生特種設(shè)備事故和相關(guān)事故238起，死亡251人，受傷145人，其中起重機(jī)械事故93起，占事故起數(shù)的39.08%，死亡119人，占死亡人數(shù)的47.41%。在起重機(jī)械事故當(dāng)中，人員的傷亡大都是因?yàn)榈顾?、墜落、撞擊和剪切等原因造成的事故。由此可?jiàn)，起重機(jī)設(shè)備造成的事故是特種設(shè)備安全事故中數(shù)量最多、人員傷亡數(shù)量最大的一個(gè)。因此，我們必須重視起重機(jī)械的抗傾覆穩(wěn)定性，并對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩u(píng)價(jià)，這樣才能有效降低直到杜絕此類(lèi)事件的發(fā)生，從而避免出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)損失以及人身傷亡。

二、我國(guó)起重機(jī)設(shè)備發(fā)展的現(xiàn)狀

建國(guó)以來(lái)，在前蘇聯(lián)的援建下，上世紀(jì)五十年代我國(guó)生產(chǎn)出了第一臺(tái)起重機(jī)械，直到今天，我國(guó)自主生產(chǎn)起重機(jī)械已經(jīng)有六十多年的歷史了。但起重機(jī)械生產(chǎn)的前三十年，基本上處于緩慢起步的階段，改革開(kāi)放以后，中國(guó)起重機(jī)械行業(yè)協(xié)會(huì)，擬定并頒發(fā)了能推動(dòng)起重機(jī)持續(xù)發(fā)展的規(guī)劃，并明確了相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，這說(shuō)明我國(guó)起重機(jī)發(fā)展步入一個(gè)新的階梯。有統(tǒng)計(jì)資料顯示，到2017年年末，我國(guó)特種設(shè)備總量達(dá)1296.52萬(wàn)臺(tái)，其中起重機(jī)械的數(shù)量是223.75萬(wàn)臺(tái)。而生產(chǎn)起重機(jī)械的廠家已經(jīng)超過(guò)上千家，從業(yè)人員近四十萬(wàn)人，每年生產(chǎn)出來(lái)近百種起重機(jī)械，生產(chǎn)的數(shù)量也高達(dá)幾十萬(wàn)臺(tái)，年均產(chǎn)值幾千億元。隨著我國(guó)大力開(kāi)展城市化建設(shè)，以及大力推行“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，電子商務(wù)和各項(xiàng)工程施工建設(shè)項(xiàng)目都會(huì)越來(lái)越興盛，因此，起重機(jī)械行業(yè)仍會(huì)處于高速、穩(wěn)健發(fā)展的時(shí)期，而且，在“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下，起重機(jī)械也將超著大型化和智能化的方向發(fā)展，在信息技術(shù)的控制下，起重器械的可靠性能會(huì)得到極大的提升，其抗傾覆穩(wěn)定性越來(lái)越好，在運(yùn)行的安全性方面也將得到有力的保障，從而有效降低起重機(jī)械事故的發(fā)生，并減少事故造成的人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失。

三、起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性

具體是指針對(duì)各型號(hào)的起重機(jī)設(shè)備而言，在自體重量及外部負(fù)荷等的作用下，抗機(jī)械設(shè)備翻倒的能力，有大量的生產(chǎn)實(shí)踐表明，該能力是起重機(jī)械安全運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)，同時(shí)也是影響該機(jī)械設(shè)備安全性能最重要的參數(shù)。在實(shí)際生活中，起重機(jī)械的抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)始終貫穿在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝到試驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，任何一個(gè)環(huán)節(jié)忽視了起重機(jī)械的抗傾覆穩(wěn)定性能，都會(huì)增加起重機(jī)械傾覆的風(fēng)險(xiǎn)，影響到起重機(jī)械的安全性能。因此，在設(shè)計(jì)和建造起重機(jī)械時(shí)，必須保證其具有相當(dāng)強(qiáng)度的抗傾覆穩(wěn)定性。

四、國(guó)內(nèi)對(duì)起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性研究的進(jìn)展

我國(guó)對(duì)于起重機(jī)械抗傾覆穩(wěn)定性能的研究起步較晚，最初是依據(jù)蘇聯(lián)的經(jīng)驗(yàn)和工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)并制造的，為了安全起見(jiàn)，造出的起重機(jī)械比較粗大傻笨，浪費(fèi)了大量的能源和鋼材。改革開(kāi)放以后，我國(guó)與德國(guó)等西方發(fā)達(dá)國(guó)家加強(qiáng)了聯(lián)系，開(kāi)始逐步引入這些國(guó)家在起重機(jī)械抗傾覆穩(wěn)定性能方面的計(jì)算方法，根據(jù)計(jì)算以及校核的方法設(shè)計(jì)起重機(jī)械的抗傾覆穩(wěn)定性能，生產(chǎn)出了結(jié)構(gòu)比較合理且抗傾覆穩(wěn)定性能較高的起重機(jī)械。步入二十一世紀(jì)后，隨著我國(guó)信息技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)逐漸將計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代信息技術(shù)引入到了起重機(jī)械的抗傾覆穩(wěn)定性能設(shè)計(jì)和制造方面，特別是計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算、設(shè)計(jì)、制造以及分析技術(shù)，成為起重機(jī)械設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中必不可少的輔助工具。

五、抗傾覆穩(wěn)定性的計(jì)算方法與公式

塔式起重機(jī)、流動(dòng)式起重機(jī)以及門(mén)座式起重機(jī)等在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生傾覆的風(fēng)險(xiǎn)率相對(duì)較高。因?yàn)樗狡鹬貦C(jī)的傾覆風(fēng)險(xiǎn)位居首位，故而本位以該類(lèi)型起重機(jī)設(shè)備為研究對(duì)象，詳細(xì)闡述該類(lèi)型起重機(jī)械抗傾覆穩(wěn)定性能計(jì)算的方法。

根據(jù)GB3811–83《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，我們要分別計(jì)算無(wú)風(fēng)靜載、有風(fēng)動(dòng)載、突然卸裝以及風(fēng)暴侵襲下的非工作狀態(tài)這四種條件下的起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性能，并采用穩(wěn)定力矩的力矩法原則進(jìn)行校核。

塔吊有荷載時(shí)，穩(wěn)定安全系數(shù)可按下式驗(yàn)算：

式中的是塔吊有荷載時(shí)穩(wěn)定安全系數(shù)，其最小取值是1.15;G是起重機(jī)的自重力，包括配重和壓重，G=400.00kN;c是起重機(jī)重心至旋轉(zhuǎn)中心的距離，c=1.50m;是起重機(jī)重心到支撐平面的距離，=5.00m;b是起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心到傾覆邊緣的距離，b=2.50m;Q是最大工作荷載，Q=100.00kN;g是重力加速度，取9.81m/;v是起升速度，取值0.50m/s;t是制動(dòng)時(shí)間，取值20.00s;a是起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心到懸掛物重心的水平距離，取值15.00m;是作用在起重機(jī)上的風(fēng)力，取值4.00kN;是從作用線到傾覆點(diǎn)的垂直距離，取值8.00m;是作用在荷載上的風(fēng)力，取值是0.30kN;是從作用線到傾覆點(diǎn)的垂直距離，取值是2.50m;h是吊桿端部到支撐平面的垂直距離，取值30.00m;n是起重機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，取值1.0r/min;H是吊桿端部到重物最低位置時(shí)的重心距離，取值為28.00m。

六、結(jié)束語(yǔ)

綜上，起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)中應(yīng)用較廣泛的設(shè)備，其對(duì)工業(yè)發(fā)展起到明顯的推動(dòng)作用，但傾覆風(fēng)險(xiǎn)及相應(yīng)事件不能完全規(guī)避，若出現(xiàn)就會(huì)造成人員傷亡，并造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，我們必須重視起重機(jī)械的抗傾覆穩(wěn)定性能。加強(qiáng)相關(guān)參數(shù)的研究與分析，進(jìn)而實(shí)施有效的緩解措施。

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