b. 起升动载系数?2
?2都不是只有一个固定的数值,与起升状态级别HC有关,由HC确定一个系数?2和一个
最小值?2min;还与稳定起升速度vq有关。可以按式(3)计算:?2??2min??2vq??(3)
表9 确定?2用的稳定起升速度vq值
载荷组合 无风工作A1 有风工作B1 特殊工作C1 起升驱动型式及操作方法 H1 H2 H3 H4 0.5 vqmax H5 vqmax — vqmin vqmax vqmin — vq=0 0.5 vqmax vqmax H1——起升驱动装置只能作常速运转,不能低速运转; H2——起重机司机可选用起升驱动装置作稳定低速运转; H4——起重机司机可以操作实现无级变速控制; H3——起升驱动装置的控制系统能保证物品起升离地前作稳定低速运转; H5——在起升绳预紧后,不依赖于起重机司机的操作,起升驱动装置就能按预置设定的要求进行加速控制; vqmax——稳定的最高起升速度; vqmin——稳定低速起升速度。 1.3 突然卸载时的动力效应φ3(PG +PQ)
有的起重机正常工作时会在空中从总起升质量m中突然卸除部分起升质量Δm(例如使用抓斗或电磁盘进行空中卸载),这将对起重机结构产生减载振动作用。减小后的起升载荷用突然卸载冲击系数?3乘以总起升载荷来计算。
空中突然卸载冲击系数?3值由式(4)给出:
?3?1??m(1??3)????? (4) m?3??抓斗或类似的慢速卸载装置的起重机,?3 =0.5;
电磁盘或类似的快速卸载装置的起重机,?3 =1.0。
1.4 运行冲击载荷φ4(PG +PQ)
起重机在不平的道路或轨道上运行时所发生的垂直冲击动力效应,即运行冲击载荷,用运行冲击系数
?4乘以起重机的自重载荷与起升载荷之和来考虑。
①在道路上或道路外运行的起重机
?4取决于起重机的构造型式(质量分布)、起重机的弹性和/或悬挂方式、运行速度、
以及运行路面的种类和状况。此冲击效应一般可采用以下数据计算:轮胎和汽车起重机:
—— 当运行速度vy≤0.4m/s时,?4=1.1;(履带1.0) —— 当运行速度vy>0.4m/s时,?4=1.3。(履带1.1) ②在轨道上运行的起重机
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a. 对于轨道接头状态良好,如轨道用焊接连接、并对接头打磨光滑的高速运行起重机,取?4=1。
b. 对于轨道接头状况一般的起重机,
?4?1.1?0.058vyh?????? (5)
h——轨道接头处两轨面的高度差(mm)。
1.5 驱动机构(包括起升驱动机构)加速引起的载荷
起重机变速运动引起的惯性载荷,如由驱动机构加速或减速、起重机意外停机或传动机构突然失效等原因在起重机中引起的载荷,一般是将起升质量视为固定在臂架端部,或直接悬置在小车的下方。其弹性效应用动载荷系数?5考虑。
表10 ?5的取值范围
序 1 2 3 4 5 计算回转离心力时 传动系统无间隙,采用无级变速的控制系统,加速力或制动力呈连续平稳的变化 传动系统存在微小的间隙,采用其他一般的控制系统,加速力呈连续的但非平稳的变化 传动系统有明显间隙,加速力呈突然非连贯性变化 传动系统有很大的间隙或存在明显的反向冲击,用质量弹簧模型不能进行准确的估算时 工 况 ?5 1.0 1.2 1.5 2.0 3.0 1.6 水平惯性力 ①起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起(制)动时的水平惯性力
起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起(制)动时,起重机或小车自身质量和起升质量的水平惯性力,按该质量与运行加速度乘积的?5倍计算,用来考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应。
②起重机的回转离心力和回转与变幅运动起(制)动时的水平惯性力
起重机回转运动时各部(构)件的离心力,用这些部(构)件的质量大小、其质量中心处的回转半径和回转速度来计算,计算离心力时?5取为1。通常,这些离心力对结构起减载作用,可忽略不计。
1.7 位移和变形引起的载荷
在所有工况,都应考虑由位移和变形引起的载荷(如果有)。如由预应力产生的结构件变形和位移引起的载荷、由结构本身或安全限制器准许的极限范围内的偏斜,以及起重机补偿控制系统初始响应产生的位移引起的载荷等。
还要考虑由其他因素导致的起重机发生在规定极限范围内的位移或变形引起的载荷,例如由于轨道的间距变化引起的载荷,或由于轨道及起重机支承结构发生不均匀沉陷引起的载荷等。
2、偶然载荷
偶然载荷是指在起重机正常工作时不经常发生而只是偶然出现的载荷,包括由工作状态的风、雪、冰、温度变化及偏斜运行引起的载荷。在防疲劳失效的计算中通常不考虑这些载
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荷。
2.1 偏斜运行时的水平侧向载荷PS
起重机偏斜运行时的水平侧向载荷是指装有车轮的起重机或小车在作稳定状态的纵向运行或横向移动时,发生在它的导向装置(例如导向滚轮或车轮的轮缘)上由于导向的反作用引起的一种偶然出现的载荷。 2.2 坡道载荷
起重机的坡道载荷是指位于斜坡(道、轨)上的起重机自 重载荷及其总起升载荷沿斜坡(道、轨)面的分力。 2.3 风载荷
对露天工作的起重机,风载荷是一种自然载荷。根据各地的气候和地理条件不同,把全国划分成内陆地区、沿海地区和台湾省及南海诸岛三类地区,规定了不同的计算风压。 2.4 雪和冰载荷
对于某些地区,应当考虑雪和冰载荷。也应考虑由于冰、雪积结引起受风面积的增大。 2.5 温度变化引起的载荷
一般情况不考虑温度载荷;但在某些地区,如果起重机在安装时与使用时温度差异很大,或者跨度较大的超静定结构(如跨度达30m以上的双刚性支腿的起重机),应当考虑因温度变化引起结构件膨胀或收缩受到约束所产生的载荷。 3、特殊载荷
特殊载荷是指起重机非正常工作或不工作时的特殊情况下发生的载荷,包括起重机试验、受非工作状态风、缓冲器碰撞及起重机倾翻、意外停机、传动机构失效或地震等引起的载荷。
3.1非工作状态风载荷
是起重机在不工作时能承受的最大风力作用。将此风载荷与起重机相应的自重载荷进行组合,用于验算非工作状态下起重机零部件及金属结构的强度、起重机整机抗倾覆稳定性,并进行起重机的抗风防滑装置、锚定装置等的设计计算。
对臂架长度不大于30m且臂架不工作时能方便放倒在地上的流动式起重机、带伸缩臂架的低位回转起重机和依靠自身机构在非工作时能够将塔身方便缩回的塔式起重机,只需按其低位置进行非工作状态风载荷验算。在这些起重机的使用说明书中都要写明,在不工作时要求将臂架和塔身固定好,以使其能抗御暴风的袭击。 3.2 试验载荷
起重机试验载荷,主要是保证起重机的可靠性。起重机投入使用前,应进行静载试验和动载试验。试验场地应坚实、平整,试验时风速不应大于8.3m/s。 ①静载试验载荷
试验时起重机静止不动,静载试验载荷作用于起重机最不利位置,且应平稳无冲击地加载。静载试验载荷取为1.25P,其中P定义为:
对于流动式起重机,P是有效起重量和吊具质量的重力之和;
对于其他起重机,P为额定起重量的重力。此额定起重量不包括起重机工作状态下属于其固有部分的任何吊具的质量。
提高试验载荷值,可以提高起重机的可靠性,与此同时起重机重量增加,造价提高。降低试验载荷值,则将使起重机使用时故障增多,使运行附加费用增多。Pst=1.25是最佳值,
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为最经济、最合理的试验载荷系数。
对大起重量的或有特殊要求(订货合同)的起重机,试验载荷可以另行确定。 ②动载试验载荷
试验时起重机需完成各种运动和组合运动,动载试验载荷应作用于起重机最不利位置,以额定速度试验。除订货合同有更高的要求以外,动载试验载荷取为1.1P。验算时取值应用1.1P再乘以起升动载系数?6。
?6=0.5(1+?2)?????(6)
比额定载荷增加10%,主要是考虑载荷估计误差,风载,路面坡度,惯性力等因素。由于在起重机试验时操作认真小心,因而?6值比计算起重机正常工作载荷所取的起升载荷动载系数?2值小些。如静载和动载试验载荷的数值高于上述规定,应按实际试验载荷值验算起重机的承载能力。 3.3 碰撞载荷
起重机的碰撞载荷是指同一运行轨道上两相邻起重机之间碰撞或起重机与轨道端部缓冲止挡件碰撞时产生的载荷,起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。 ①作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰撞力
对于桥式、门式、臂架起重机,以额定运行速度计算缓冲器的连接与固定部件上和止挡件上的缓冲碰撞力。
②作用在起重机结构上的缓冲碰撞力
当水平运行速度vy≤0.7m/s,不必考虑此缓冲碰撞力; 当水平运行速度vy>0.7m/s时,应考虑以下情况的缓冲碰撞力:
a.对装有终点行程限位开关及控制系统能可靠起到减速作用的起重机,按减速后的实际碰撞速度(但不小于50%v额)计算各运动部分的动能和金属结构上的缓冲碰撞力;
b.对未装可靠的自动减速限位开关的起重机,碰撞时的计算速度:大车(起重机)取85% v额,小车取v额;
c.计算缓冲碰撞力时,对于物品被刚性吊挂或装有刚性导架以限制悬挂的物品水平移动的起重机,要将物品质量的动能考虑在内;对于悬挂的物品能自由摆动的起重机,则不考虑物品质量动能的影响;要考虑小车处在最不利位置,但不考虑起升冲击系数?1、起升动载系数?2和运行冲击系数?4。 ③缓冲器碰撞弹性效应系数
用
?7
?7与缓冲碰撞力相乘来考虑碰撞弹性效应。?7的取值与缓冲器特性有关:对于具有
?7为1.25;对于具有矩形特性的缓冲器(如液压缓冲
??器),7为1.6;对其他特性的缓冲器(如橡胶、聚氨酯缓冲器等),7要通过试验或计算
线性特性的缓冲器(如弹簧缓冲器),确定。
3.4 意外停机引起的载荷
应考虑意外停机瞬间的最不利驱动状态(即意外停机时的突然制动力或加速力与最不利的载荷组合),动载系数?5。
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3.5 机构(或部件)失效引起的载荷
机构或部件突然失效时的载荷都按出现了最不利的状况而采取紧急制动时的载荷来考虑。
当为了安全原因采用两套(双联)机构时,若任一机构的任何部位出现失效,就应认为该机构发生了失效。
3.6 起重机基础受到外部激励引起的载荷
起重机基础受到外部激励引起的载荷是指由于地震或其他震波迫使起重机基础发生振动而对起重机引起的载荷。
只有在构成重大危险时(如对核电站起重机等)才考虑。 3.7 安装、拆卸和运输引起的载荷
应该考虑在安装、拆卸过程中的每一个阶段发生的作用在起重机上的各项载荷,其中包括由8.3m/s的风速或规定的更大风速引起的风载荷。对于一个构件或部件,在各种情况下都应进行在这项重要载荷作用下的承载能力验算。
某些情况下,还需考虑运输过程中对结构产生的载荷。 4. 其他载荷
其他载荷是指在某些特定情况下发生的载荷,包括工艺性载荷,作用在起重机的平台或通道上的载荷等。
不能用载荷所属的类别来判断它是否是重要的或关键的载荷,因为有相当多的事故仍发生在这些情况下,所以对它亦应予以特别注意。 4.1 工艺性载荷
是指起重机在工作过程中为完成某些生产工艺要求或从事某些杂项工作时产生的载荷,由起重机用户或买方提出。一般将它作为偶然载荷或特殊载荷来考虑。如锻造起重机受锻锤的影响而引起的载荷,钳式起重机在清理均热炉炉底时引起的载荷,加料机在曳引车皮时引起的载荷等。
4.2 走台、平台和其他通道上的载荷
这些载荷都是局部载荷,只作用在起重机结构的这些局部及直接支承它们的构件上。 (三)载荷情况及载荷组合 1. 载荷情况
起重机及其金属结构计算时,考虑三种基本载荷情况: 2A——无风工作情况; 2B——有风工作情况;
2C——受到特殊载荷作用的工作情况或非工作情况。 2. 载荷组合
2.1 起重机无风工作情况下的载荷组合(4种):
2A1——起重机在正常工作状态下,无约束地起升地面的物品,此时只应与正常操作控制下的其他机构(不包括起升机构)引起的驱动加速力组合(φ1φ2φ5); 2A2——起重机在正常工作状态下,突然卸除悬挂的部分起升质量,此时应按A1的驱动加速力组合(φ1φ3φ5);
2A3——起重机在正常工作状态下,(空中)悬吊着物品,此时应考虑悬吊物品及吊具重力与正常操作控制的任何驱动机构在一连串运动状态中引起的加速力或减速力进行任何的组合(φ1=1,φ2=1,φ5);
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