起重機抗傾覆穩(wěn)定性分析

陳瑩

（新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830021）

在現(xiàn)代化工業(yè)以及建筑行業(yè)中，對于起重機的應(yīng)用非常關(guān)鍵，能夠高效吊運物料，不但使勞動成效有所增加，還使勞動強度得到緩解，可降低作業(yè)期間發(fā)生事故的概率。有些起重機在應(yīng)用時，有傾覆危險存在。其中抗傾覆能力屬于一項基礎(chǔ)性能，為了使起重機在工作期間，有更加理想的安全性，規(guī)避安全事故的產(chǎn)生，起重機需要有極強的抗傾覆穩(wěn)定性，這也是起重機設(shè)備應(yīng)用時的必要條件之一。因此，本文針對起重機抗傾覆穩(wěn)定性給予了如下分析。

1 起重機抗傾覆穩(wěn)定性基礎(chǔ)概述

1.1 基礎(chǔ)含義

抗傾覆穩(wěn)定性，具體來說便是在起重機自重以及外荷載力產(chǎn)生的影響下，有一定的抗傾覆能力。對抗傾覆能力產(chǎn)生制約的因素包括荷載大小、荷載方向、四周作業(yè)環(huán)境、自然風(fēng)荷載、坡度等。在運行起重機時，抗傾覆穩(wěn)定性是確保安全運行的關(guān)鍵性因素。

抗傾覆穩(wěn)定性會在生產(chǎn)和安裝等眾多環(huán)節(jié)有集中性表現(xiàn)，一旦在安裝和運行起重機時，不能對抗傾覆穩(wěn)定性給予保障，便會引發(fā)設(shè)備和安全事故，且非常嚴(yán)重，所以起重機抗傾覆穩(wěn)定性工作的開展十分關(guān)鍵，要給予高度重視。

1.2 具有傾覆可能的典型起重機作業(yè)類型

（1）塔式起重機。塔式起重機擁有變幅結(jié)構(gòu)，在運行過程中，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)會因為風(fēng)載荷作用、水平荷載作用以及傾斜力矩作用出現(xiàn)變形情況，起重臂中的關(guān)鍵受力構(gòu)件組成包括斜腹桿以及主旋桿，其中主弦桿會對起重機的壓力荷載和拉力荷載進(jìn)行承受，斜腹桿會對扭矩和剪力傳遞。塔式起重機產(chǎn)生傾覆現(xiàn)象較為常見。需要重點防控，規(guī)避因為傾覆產(chǎn)生事故損失。（2）流動式起重機。流動式起重機如果發(fā)生傾覆事故，大部分為翻車，造成事故的關(guān)鍵性因素便是抗傾覆穩(wěn)定性整體不足。流動式起重機具有的抗傾覆性對自重維持非常依賴，所以有較強的局限性存在，如果地面沒有足夠的硬度，支腿受力出現(xiàn)不均勻或者操作人員出現(xiàn)失誤等情況，都會使該起重機抗傾覆穩(wěn)定性出現(xiàn)不足，進(jìn)而發(fā)生安全事故。（3）門座式起重機。該起重機因為有變幅結(jié)構(gòu)存在，在變幅時會因為自重和起吊荷載產(chǎn)生影響，發(fā)生傾覆力矩，可能出現(xiàn)傾覆事故。盡管門座式起重機與流動式起重機、塔式起重機相比較，并沒有較高的傾覆率，但一旦有傾覆事故發(fā)生，產(chǎn)生的后果十分嚴(yán)重，所以使其具備理想的抗傾覆穩(wěn)定性非常關(guān)鍵。

1.3 起重機傾覆原因分析

很多起重機都有較長的應(yīng)用壽命，作為建筑項目的組成分支，性能彰顯以及工作任務(wù)的高效完成有非常強的優(yōu)勢。在對起重機傾覆因素進(jìn)行分析時發(fā)現(xiàn)，起重機傾覆會在多個方面有所凸顯，由于地面牢固性不足以及起重機使用時發(fā)生隱藏超載問題，都會使起重機發(fā)生傾覆問題。以往使用的起重機在設(shè)計方面會對靜力分析模式進(jìn)行選擇，具體來說，便是起重機受力分析過程中，將瞬時作用中的動載荷當(dāng)作持續(xù)作用靜力。

根據(jù)我國當(dāng)前的規(guī)定，針對多種動載指數(shù)，圍繞靜力視角，可對涵蓋的問題進(jìn)行處理。但是，該項方法的應(yīng)用，并不能對結(jié)果的精準(zhǔn)性給予保障，本身的研究計算過程屬于簡便狀態(tài)，在起重機日常工作時，對起重機抗傾覆因素進(jìn)行分析產(chǎn)生的影響非常大。以往理念思想下的缺陷問題，例如，小噸位起重機并不會非常明顯，但大噸位起重機的傳統(tǒng)理念存在的缺陷十分突出。此外，起重機后方穩(wěn)定系數(shù)計算需要當(dāng)作基礎(chǔ)性內(nèi)容，在150t 以上的重量時，起重機運動軌跡判斷指數(shù)需要高于8。國外的規(guī)定為，該類型起重機運行軌跡需要在6m 范圍內(nèi)進(jìn)行控制，如果不能對起重臂實際長度精準(zhǔn)評估，或?qū)奢d重量期間產(chǎn)生的差錯有所明確，便會使其沖擊荷載超過自身能夠承受的極限，因此發(fā)生傾覆情況。

2 物理仿真引擎技術(shù)發(fā)生起重機傾覆穩(wěn)定性系統(tǒng)設(shè)計分析

基于物理仿真引擎技術(shù)的起重機防傾覆穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)計，當(dāng)中的模塊化設(shè)計方式是基于相對系統(tǒng)內(nèi)部功能分析比較前提下開展的，可集中管理各種相關(guān)功能，進(jìn)而構(gòu)建出全新的模塊。

2.1 起重機模型傾覆分析

一旦物體產(chǎn)生的力存在不均衡性，不能對某些特定條件給予滿足，當(dāng)對重力垂直線交叉的支撐點越過時，對象便會發(fā)生傾覆問題。例如，在靜態(tài)翻轉(zhuǎn)條件中，針對長方體實施了充分的探究和分析，對起重機模型中的長方形水平作用力下，從平衡處一直到左邊，重心在支撐點越過，因此長方形會有傾覆問題發(fā)生。不同狀態(tài)中的水平力，f1、f2、f3都屬于靜態(tài)磨擦力，L1以及L2屬于重力支撐作用線當(dāng)中產(chǎn)生的距離。在物體底邊有翹起問題時，便會失去穩(wěn)定性，但并不一定會產(chǎn)生傾覆狀態(tài)。在物體的重心超過支撐點時，便會有傾覆問題發(fā)生。此外，一旦物體重心作用線由于主臂發(fā)生回轉(zhuǎn)或者伸縮、變幅，支撐點已經(jīng)非?？拷鼤r，出現(xiàn)傾覆的概率便會非常大，所以在物體底邊有翹起問題時，極有可能出現(xiàn)傾覆現(xiàn)象。

2.2 力矩不等式法

該項方法在很多發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用，力矩不等式法對于抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗，需要遵循的幾項基本原則包括：（1）分組或分類計算穩(wěn)定性，分組和分類的依據(jù)為外觀穩(wěn)定性要求以及具體的工作條件。（2）對計算條件進(jìn)行確定：包括工作狀態(tài)以及非工作狀態(tài)、動靜態(tài)或者試驗狀態(tài)。（3）對最不理想的載荷組合進(jìn)行選擇，由于不同荷載產(chǎn)生的變化作用有非常強的隨機性，所以對起重機穩(wěn)定性會產(chǎn)生極大的實際性影響，計算過程中需要針對不同荷載，對相應(yīng)的荷載增大系數(shù)分別給予。（4）計算穩(wěn)定性，在全部力矩代數(shù)和等于0 或大于零時，可對起重機穩(wěn)定性是否滿足要求給予判斷，進(jìn)而明確是否有傾覆事故產(chǎn)生。（5）確定危險傾覆邊，帶載水平運行過程中的起重機，傾覆邊包括縱向以及橫向；運行機構(gòu)只是當(dāng)作非吊重移位的定點吊裝的起重機，傾覆邊屬于支撐多邊形。

2.3 穩(wěn)定性安全系數(shù)法

該項方法在各種移動式起重機穩(wěn)定性計算中非常適用，使用穩(wěn)定性安全系數(shù)概念當(dāng)作穩(wěn)定性定量指標(biāo)的衡量基礎(chǔ)和評價標(biāo)準(zhǔn)，該方法在歐洲國家的使用比較廣泛，其中穩(wěn)定性安全系數(shù)的使用原理包括：（1）該項方法具體來說為起重機在不同外部荷載產(chǎn)生的一系列作用下，危險傾覆邊緣當(dāng)中的穩(wěn)定力矩對比傾覆力矩。（2）工作條件一般為非工作穩(wěn)定性以及工作穩(wěn)定性，其中起重機的具體抗傾覆能力，會通過穩(wěn)定性系數(shù)指數(shù)k 有所反映，這一指數(shù)便是起重機不會發(fā)生傾覆的概率，在不同計算條件下，如表1 所示，為穩(wěn)定系數(shù)允許值。

表1 穩(wěn)定安全系數(shù)法許用值

3 結(jié)語

總之，對于起重機出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)的原因，本文給出了詳細(xì)的分析。在對起重機傾覆因素進(jìn)行分析時發(fā)現(xiàn)，起重機傾覆會在多個層面有所凸顯，由于地面牢固性不足以及起重機使用時發(fā)生超載問題，都會使起重機發(fā)生傾覆問題。以往使用的起重機在設(shè)計方面會對靜力分析模式進(jìn)行選擇，將瞬時作用中的動載荷當(dāng)作持續(xù)作用靜力。本次分析中，針對起重機模型進(jìn)行傾覆分析、力矩不等式法、穩(wěn)定性安全系數(shù)法充分研究，進(jìn)而使起重機具備更強的抗傾覆穩(wěn)定性。