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起重機如何計算載荷與安全系數

發布時間:2014-10-17
1.計算的基本原則
為保證起重機(單梁起重機、電動葫蘆起重機、懸掛式起重機)安全、正常地工作,其金屬結構和機構的零部件應滿足強度、穩定性和剛度的要求。強度和穩定性要求是指結構構件在載荷作用下產生的內力不應超過許用的承載能力(指強度、疲勞強度和穩定性方面的許用承載能力);剛度要求是指結構在載荷作用下產生的變形量不應超過許用的變形值,以及結構的自振周期不應超過許用的振動周期。
起重機的零部件和金屬結構應進行以下計算:①疲勞、磨損或發熱的計算;②強度計算;③強度驗算。與這三類計算相適應,起重機的計算載荷有下列三種組合:
(1)壽命(耐久性)計算載荷--第Ⅰ類載荷。該載荷是用來計算零部件或金屬結構的耐久性、磨損或發熱的。按正常工作時的等效載荷進行計算,不僅計算載荷大小,還要考慮它們的作用時間。
對于受變載荷作用的機構零件和金屬結構,當應力變化循環次數足夠多時,應進行疲勞計算;當應力變化循環次數較少或很少時,就不必進行疲勞計算。工作級別是A6,A7,A8級起重機的金屬結構構件和機構零件應驗算疲勞。   (2)強度計算載荷--第Ⅱ類載荷。該類載荷是用來計算零部件或金屬結構的強度、受壓和平面彎曲構件的穩定性、結構件的剛度、起重機的整體穩定性與輪壓的,按工作狀態最大載荷進行強度計算。確定強度計算載荷時,應選取可能出現的最不利的載荷組合。
(3)驗算載荷--第Ⅲ類載荷。該類載荷是用來驗算起重機的某些裝置(如夾軌器)、變幅機構、支承旋轉裝置的某些零件和金屬結構的強度和構件的穩定性,以及起重機的整體穩定性的,按非工作狀態最大載荷及特殊載荷(安裝載荷、運輸載荷及沖擊載荷等)進行強度驗算。
在起重機事故處理時,由金屬結構和機構的零部件破壞導致的事故,應進行必要的驗算。驗算時,按實際工況的實際載荷進行。 2.計算方法
目前起重機的計算采用許用應力法,即在強度計算中以材料的屈服極限,在穩定性計算中以穩定臨界應力,在疲勞強度計算中以疲勞強度極限除以一定的安全系數,分另得到強度、穩定性和疲勞強度的許用應力。結構構件的計算應力不得超過其相應的許用值。
許用應力法計算的步驟是:根據相應的計算載荷確定計算應力、根據所用材料的機械特性確定強度極限,然后進行比較,使強度極限與計算應力的比等于或大于安全系數。強度驗算應滿足不等式: 3.安全系數
強度計算與疲勞計算的基本條件是零件危險截面的計算應力不得大于許用應力,即比材料極限應力小一個倍數,這個倍數即為安全系數。   安全系數的選擇既要確保安全、可靠、耐用,又要充分利用材料,做到技術先進,經濟合理。起重機零件或構件的安全系數可按下式計算:
k=1 k1 k2
式中:k1--考慮材料的最小強度儲備,它與計算零件或構件的重要性以及載荷和應力的計 算精確程度有關;
k2--考慮材料的不均勻性、內部可能存在的缺陷,以及實際尺寸與設計尺寸的誤差 等因素。
當起重機某些部分損壞會引起物品墜落、臂架下落、旋轉部分傾覆、起重機傾覆,或當起重機撞在止擋器或相鄰的起重機上會造成劇烈的沖擊時,此類部件應有較高的安全系數;當起重機某些部件在破壞以后僅使起重機停止工作,則安全系數可以取低些。對于鍛件和軋制件可取較低值;對于鑄件則應取較高值。
(1)金屬結構計算的安全系數。起重機的金屬結構件應進行強度、剛度、穩定性計算,一般不考慮材料的塑性影響。對工作級別是A6,A7,A8級的構件應驗算疲勞。

載荷組合類別安全系數

組合Ⅰ  nⅠ=1.5

組合Ⅱ  nⅡ=1.33

組合Ⅲ  nⅢ=1.15

(2)零件計算的安全系數。零件的強度計算包括靜強度計算和壽命計算兩種。靜強度計算包括驗算零件的脆性斷裂和塑性變形;壽命計算包括零件的疲勞強度計算和滑動摩擦件覆蓋面的耐磨損計算。零件計算的安全系數可見表5-15。危險點的計算應力用材料力學通常方法計算,復合應力按合適的強度理論予以合成。

疲勞驗算(nⅠ)1.25

工作最大載荷(nⅡ) 1.50

非工作最大載荷,特殊載荷(nⅢ) 1.15

注:對于運輸熔化金屬及危險物品等特別重要的起重機安全系數應適當加大
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