起重机设计
一、 起重机的工作级别
1、起重机的利用等级
起重机的利用等级按起重机设计寿命期内总的工作循环次数N分为十级，见下表。
起重机的利用等级
利用等级 U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 ㈠ 起重机的载荷状态
载荷状态表明起重机受载的轻重程度，它与两个因素有关，即与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。表示(Pi/Pmax)和(ni/N)关系的图形称为载荷谱。载荷谱系数Kp由下式计算
总的工作循环次数N 41.6x10 3.2x104 6.3x104 1.25x105 2.5x105 5x105 1x106 2x106 4x106 4x106 备注 不经常使用 经常轻闲的使用 经常中等的使用 不经常繁忙的使用 繁忙的使用
式中：Kp——载荷谱系数， ni——载荷Pi的作用次数， N——总的工作循环次数，N＝∑ni
Pi——第i个起升载荷，Pi＝P1，P2，??Pn； Pmax——最大起升载荷；
m——指数，此处取m＝3。
起重机的裁荷状态按名义载荷谱系数分为4级，见下表。
起重机的载荷状态及其名义载荷谱系数Kp
载荷状态 名义载荷谱系数Kp 说明 Q1-轻 0.125 很少起升额定载荷，一般起升轻微载荷 Q2-中 0.25 有时起升额定载荷，一般起升中等载荷 Q3-重 0.5 经常起升额定载荷，一般起升较重的载荷 Q4-特重 1.0 频繁的起升额定载荷 当起重机的实际载荷变化已知时，则先按公式计算出实际载荷谱系数，并按表选择不
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。如果在设计起重机时不知其实际的载荷状态，则可凭经验按表中“说明”栏中的内容选择一个合适的载荷状态级别。 ㈡起重机工作级别的划分
按起重机的利用等级和载荷状态，起重机工作级别分为Al—A8八级，见下表。起重机工作级别举例(参考件)。
起重机工作级别的划分
载荷状态 名义载荷谱系数Kp Q1--轻 Q2--中 Q3--重 Q4--特重 0.125 0.25 0.5 1.0 利用等级 U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8
起重机工作级别列举表
起重机类型 桥式起重机 吊钩式 电站安装及检修 车间及仓库用 繁重车间及仓库用 抓斗式 冶金专用 间断装卸用 连续装卸用 吊料箱用 加料用 铸造用 锻造用 淬火用 夹钳、脱锭用 揭盖用 料耙式 电磁铁式 门式起重机 一般用途吊钩 装卸用抓斗式 电站用吊钩式 造船安装用吊钩式 装卸集装箱用 装卸桥 料场装卸用抓斗式 港口装卸用抓斗式 港口装卸集装箱用 门座起重机 安装用吊钩式 装卸用吊钩式 装卸用抓斗式 塔式起重机 汽车、轮胎、履带、铁路起重机 甲板起重机 浮式起重机 一般建筑安装用 用吊罐装卸混凝土 安装及装卸用吊钩式 装卸用抓斗式 吊钩式 抓斗式 装卸用吊钩式 装卸用抓斗式 造船安装用 缆索起重机 安装用吊钩式 装卸或施工用吊钩式 装卸或施工用抓斗式 工作级别 A1~A3 A3~A5 A6~A7 A6~A7 A8 A7~A8 A8 A6~A8 A7~A8 A8 A8 A7~A8 A8 A7~A8 A5~A6 A7~A8 A2~A3 A4~A5 A6~A8 A7~A8 A8 A6~A8 A3~A5 A6~A7 A7~A8 A2~A4 A4~A6 A1~A4 A4~A6 A4~A6 A6~A7 A5~A6 A6~A7 A4~A6 A3~A5 A6~A7 A7~A8
2、计算载荷
自重载荷PG
自重载荷是指起重机的结构、机械设备、电气设备以及附设在起重机上的存仓、连续输送机及其上的物料等的重力。起升载荷PQ中规定的重力除外。 起升载荷PQ
起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品、取物装置(下滑轮组、吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等)、悬挂挠性件及其它在升降中的设备的质量。起升高度小于50m的起升钢丝绳的重量可以不计。 水平载荷
运行惯性力PH
回转和变幅运动时的水平力PH 起重机偏斜运动时水平侧向力PS
运行惯性力PH
起重机自身质量和起升质量在运行机构起动或制动时产生的惯性力按该质量m与运行加速度a乘积的1．5倍计算，但不大于主动车轮与钢轨间的粘着力。“1.5倍”是考虑起重机驱动力突加及突变时结构的动力效应。惯性力作用在相应质量上。挠性悬挂着的起升质量按与起重机刚性运行机构加（减）速度a及相应的加（减）速时间t的推荐值连接一样对待。加(减)速度a及相应的加(减)速时间t，如用户无特殊要求，一般按推荐值选用。
运行速度 行程很长的低速与中速的通常使用的中速与高速的采用大加速度的高速起重起重设备 起重设备 设备 m/s 加（减）速时加（减）速度 加（减）速时加（减）速度 加（减）速时加（减）速度 间 s 4.00 3.15 2.50 2.00 1.60 1.00 0.63 0.40 0.25 0.16 9.1 8.3 6.6 5.2 4.1 3.2 2.5 0.22 0.19 0.15 0.12 0.098 0.078 0.064 m/s2 间 s 8.0 7.1 6.3 5.6 5.0 4.0 3.2 2.5 m/s2 0.50 0.44 0.39 0.35 0.32 0.25 0.19 0.16 间 s 6.0 5.4 4.8 4.2 3.7 3.0 m/s2 0.67 0.58 0.52 0.47 0.43 0.33
回转和变幅运动时的水平力PH
臂架式起重机回转和变幅机构运动时，起升质量产生的水平力(包括风力，变幅和回转起制动时产生的惯性力和回转运动时的离心力)按吊重绳索相对于铅垂线的偏摆角所引起的水平分力计算。
计算电动机功率和机械零件的疲劳及磨损时用正常工作情况下吊重绳的偏转角α1，计算起重机机构强度和抗倾覆稳定性时用工作情况下吊重绳的最大偏摆角αⅡ。αⅠαⅡ参考件的推荐值。起重机自身质量的离心力通常忽略。
在起重机金属结构计算中，臂架式起重机回转和变幅机构启动或制动时，起重机的自身质量和起升质量（此时把它看作与起重臂刚性固接）产生的水平力，等于该质量与该质量中心的加速度的乘积的1.5 倍。通常忽略起重机自身质量的离心力。此时起升质量所受的风力要单独计算并且按最不利方向叠加。当计算出的起升载荷的水平力大于按偏摆角αⅡ计算的水平分力时，宜减小加速度值。
臂架起重机吊重绳相对于铅垂线的偏摆角
1正常工作状态下吊重绳的偏摆角αⅠ 计算电动机功率时 αⅠ=（0.25-0.3）αⅡ
计算机械零件的疲劳及磨损时 αⅠ=（0.3-0.4）αⅡ 式中：αⅡ——工作情况下吊重绳的最大偏摆角。 2工作情况下吊重绳的最大偏摆角αⅡ αⅡ的值按下表的推荐值选取。
αⅡ的推荐值
起重机装卸用门座起重机 安装用门座起重机 轮胎式和汽车式起重类型 n≥2min-1 N<2min-1 n≥0.33min-1 N<0.33min-1 机 臂架平面内 垂直于臂架平面内 12 14 oo10 12 oo4 4 oo2 2 oo3-6 o起重机偏斜运行时的水平侧向力Ps
桥式类型的起重机在大车运行过程中出现偏斜运行时所产生的垂直作用于车轮轮缘或作用在水平导向轮上的水平侧向力Ps。
起重机偏斜运行时的水平侧向力PS的计算方法（参考件）
起重机偏斜运行时的水平侧向力可按下式近似计算：