2A4——在正常工作状态下,起重机在不平道路或轨道上运行,此时应按A1的驱动加速力组合(φ4φ5)。
2.2 起重机有风工作情况下的载荷组合(5种):
2B12B22B32B4——与A1A2A3A4同,但应考虑工作状态风载荷及其他气候影响产生的载荷影响(偶然载荷);
2B5——在正常工作状态下,起重机在带坡度的不平的轨道上以恒速偏斜运行,有工作状态风载荷及其他气候影响产生的载荷,无其他机构同时作不稳定运动(φ4与偶然载荷)。 2.3
起重机受到特殊载荷作用的工作情况或非工作情况下的载荷组合(9种,C1—C9)。
表11: (四)高危险度系数的应用
载荷类别 载荷 载荷组合A A1 A2 A3 A4 φ1 φ1 1 - 自重振动1 PG起重机质量产生的自重振动载荷 载荷、起升2 起升质量离地动载荷和部分卸载动载荷 φ2 质量动载PQ 荷和运行3 在不平道路(轨道)上运行的起重机质- 量和总起升质量的垂直冲击载荷 PG +PQ 常规载冲击载荷 荷 4 起重机质量4.1 不包括起升机构的其φ5 他机构加速引起的 驱动加速 和总起升质 量的驱动加4.2 包括起升机构加速引力 - 速力 起的 PG +PQ 位移载荷 5 位移和变形引起的载荷 φ3 1 - - - φ4 φ5 - φ5 - φ5 - 1 1 1 气候影响1 工作状态风载荷 引起的载2 雪和冰载荷 偶然载荷 3 温度变化引起的载荷 荷 偏斜水平偏斜运行时的水平侧向载荷 侧向载荷 1猛烈地提升地面物品的动载荷 2非工作状态风载荷 3试验载荷 4缓冲碰撞载荷 特殊载5倾翻水平力 荷 6意外停机引起的载荷 7传动机构失效引起的载荷 8起重机基础外部激励引起的载荷 9.安装、拆卸和运输引起的载荷 在起重机失效对人体或经济造成特别严重后果的特殊情况下 (如铸造起重机或核能部门用起重机)需采用高危险度系数(?n=1.05~1.1),以使起重机获得更大的可靠性。用许用应力设计法时,安全系数n等于强度系数γfi和高危险度系数γn的乘积(n=γfi?γn)。非特殊情况时?n=1。
思考2:铸造起重机在设计计算时,对动载试验载荷要考虑起升动载系数?6的影响,进行许用应力计算时还要考虑高危险度系数γn。试回答:动载试验过程中所加的载荷是否也要
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考虑?6和γn?动载试验的要求有哪些?
1、动载试验过程中所加的载荷不需要考虑?6和γn,这二个系数是计算时考虑的。 2.动载试验的要求:
(1)验证起重机各机构和制动器的功能。起重机各机构先分别进行,然后同时开动两个机构(主副钩不可同时开动)作联合动作试验。在大车运行时载荷只允许在跨中。
(2)起重机按1.1Gn加载,按实际工作正常操作,每个动作在其整个运动范围内作反复启动和制动。试验时按该机电机的接电持续率留有操作的间歇时间,按操作规程控制,必须注意把加速度、减速度和速度控制在起重机正常工作的范围内,按其工作循环,试验时间至少1小时。
(3)如果各部件完成其功能试验,并在其后进行的目测检查中没有发现机构和构件有损坏,连接处也无松动或损坏,则认为这项试验结果合格。
(五)起重机的有效使用期
起重机都是按一定的理论寿命即设计预期寿命进行设计的,但起重机设计预期寿命并不完全等同于起重机的有效使用寿命期。
(3) 起重机的安全工作寿命年限
任何一台起重机在它的整个使用期中虽然要经过多次大修,每次大修期间都会更换一些易损件,如钢丝绳、滚动轴承、开式齿轮、车轮、制动器摩擦片、制动轮及电气设备等,而这些局部零部件的更换并不表示整台起重机工作寿命的终结;但是在一台起重机使用多年后,一旦其结构不断地出现严重的疲劳裂纹,达到使起重机或小车不能正常工作时,则认为整个起重机不能再安全地工作。因此,起重机的安全工作寿命年限主要地取决于其金属结构不产生疲劳裂纹的工作年限(我国起重机结构的寿命划定在15年到50年之间,一般为30年)。因此起重机工作级别的划分目前是以金属结构的疲劳设计理论为依据。目前疲劳设计的方法主要有三种:
① 无限寿命设计
要求结构在无限长的使用期间不发生疲劳破坏,结构应力要小于疲劳极限。起重机结构受载是变化的,这时材料的疲劳抗力一般用交变应力与破坏循环次数N的关系曲线(即S-N曲线)来衡量。对钢铁材料的S-N曲线有一条水平渐近线,转变点大致在10—10,通常认为,只要经过10次循环不破坏,它就可承受无限多次循环。钢铁材料腐蚀介质中S-N曲线没有水平渐近线,但也有一个逐渐平坦段,仍可以10循环时作为失效应力,这时称为条件疲劳极限。
② 有限寿命设计
起重机工作级别分级的理论基础是有限寿命设计的概念——线性累积损伤理论。
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起重机疲劳寿命的估算原理是认为疲劳损伤的形成是材料在交变载荷作用下先发生局部滑移和屈服,随后出现裂纹并逐渐扩展,最终导致疲劳破坏。
(3) 损伤容限设计
损伤容限设计是根据断裂力学的原理来推断机械零件或结构件中出现了裂缝将会怎样扩展,以预测在多少时间内是否还能保证起重机安全使用的设计方法。即允许机械零件或结构件出现一定程度的裂缝,并且保证在下次检查前能安全使用。此方法对起重机结构设计尚在研究中。
(六)起重机选型(思考3)
用户提出选用设备前和设计制造单位在制定设计方案前,首先应明确起重机选型问题。使所选择的起重机使用场所、规定工况、工作级别、环境(包括界限尺寸)和用途等要求。
环境要求举例(司机室一般性要求)
在户外或在没有暖气的室内操作的起重机(除气候条件较好外),宜采用封闭式司机室。在高温、蒸气、有尘、有毒或有害气体等环境下工作的起重机,应采用能提供清洁空气的密
封性能良好的封闭司机室。在有暖气的室内工作的起
重机司机室、或仅作辅助工作较少使用的起重机司机室,可是敞开式的,敞开式司机室应设高度不小于1m的护栏。
除极端恶劣的气候条件外,在工作期间司机室内的工作温度宜保持在15℃~30℃。长期在高温环境工作的(如某些冶金起重机)司机室内应设降温装置,底板下方应设置隔热板。 思考4、冶金起重机的隔热防护和电控设备高温防护措施一般有哪些要求?
隔热防护。起重机直接受高温辐射部分应设隔热板等,如主梁和起重横梁:下翼缘板下应设有可靠的隔热装置,起重横梁装有传感器时,应有可靠的隔热装置;一般采用耐高温的电缆;司机室受热辐射的窗玻璃应采用防红外线辐射的钢化玻璃。
电控设备高温防护措施。司机室、电气室底面宜进行隔热,室温一般不超过30℃,设冷风机或空调机,地面上应铺设非导电性橡胶板;电动葫芦应具有高温隔热保护功能﹙如:设隔热板﹚。
二、起重机整体抗倾覆稳定性
(一) 基本要求与假定(教材P324,P325,P337)
1. 由自重载荷产生稳定力矩,由除自重载荷外其他载荷产生倾覆力矩,它们都是对所规定的特定倾覆线计算的结果。
在校核计算中,当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时,则认为该起重机整机是稳定的。
2. 校核计算的假定是起重机在坚实、水平的支承面上或轨道上工作。若起重机需要在倾斜面上工作,在校核计算时制造商应考虑此特定条件,给以明确说明并在核算时加上倾斜坡度的影响。
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(二)流动式起重机的倾覆线
1. 车轮(轮胎)不带悬架或悬架装置被锁定(见图1和图2)
倾覆线为车轮着地点的连线。对于装有双后轴的底盘,应考虑以下两种情况: a) 轮轴被固定或锁定的情况下,用外轮胎的着地点; b) 轮轴安装在一个平衡梁上时,用平衡梁的轴线。
图1
图2
起重机支承在外伸支腿上(见图3):
倾覆线是各支承中心的连线,但除外伸支腿外,还存在柔性支承面(如充气轮胎),则应考虑此柔性支承面。
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图3
(三)流动式起重机整体抗倾覆稳定性
1. 无风试验或运行时的整体抗倾覆稳定性(静稳定性)
在风速不大于8.3m/s的风载荷作用下,流动式起重机作稳定性试验或带载运行。用自重载荷和表51规定的载荷计算出相应的稳定力矩和倾覆力矩,来判定起重机是否符合整体抗倾覆稳定性的条件。
表51 流动式起重机整体抗倾覆稳定性校验的计算载荷——无风试验或运行时 起重机的状态和计算条件 轮胎起重机、汽车起重机支腿伸出或履带起重机 轮胎起重机、汽车起重机支腿收回b 载 荷 性 质 作用载荷 b 计算载荷a、c 1.25PQ+0.1F 1.33PQ+0.1F 1.33PQ+0.1F 作用载荷 轮胎起重机、汽车起重机或履带起重机 运行最大运行速度不大于0.4m/s 轮胎起重机、汽车起重机或履带起重机 运行最大运行速度大于0.4m/s a 作用载荷 作用载荷 1.5PQ+0.1F PQ是在不同幅度下起重机的最大起升载荷。F是将主臂质量G(作用于质心上)或副臂质量g(作用于质心上)按力矩相等原理换算到主臂端部或副臂端部的质量的重力。 b 与本表相对应的条件是:起重机静止不动,但作升降、变幅、臂架伸缩和回转等动作的载荷试验,或者起重机作整机带载运行,但不作起升、变幅、臂架伸缩和回转等动作。 c “计算载荷”是与不大于8.3m/s的试验风速相对应的。在特殊情况下,如果要求限制最大起升载荷,制造商应明确说明在抗倾覆稳定的校核计算中采用的最大风速值。当考虑其他的最大风速时,制造商也应予以明确说明。
2. 有风工作或运行时的整体抗倾覆稳定性(作业稳定性)
在工作风载(规定的最大风载荷)作用下流动式起重机不移动,但作起升、回转、变幅、
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