起重机抗倾覆稳定性分析

2016-06-29王寅源王保进江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院江苏扬州225000

电子制作 2016年8期

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起重机抗倾覆稳定性分析

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【文章摘要】

针对起重机抗倾覆稳定性问题进行分析，结合起重机发生倾覆情况的特点以及造成的危害，阐述了对起重机稳定性进行分析的重要性。另外，结合多年实践经验，总结了起重机组成的主要技术和参数，其中包括动臂、转台、底盘以及履带式起重机主要技术参数等，并详细分析了起重机产生倾覆的原因以及起重机倾覆过程中的原理，希望为起重机抗倾覆、起重机稳定性的分析提供一定理论依据。

【关键词】

起重机；抗倾覆稳定性；技术参数

在工程设计过程中，起重机吊装作业具备举足轻重的作用。近几年，建筑施工的机械水平不断提高，这为起重机安全性提出了更高的要求。建筑过程中，履带式起重机被广泛的应用在高层建筑施工中，属于一种自行式起重机。这种起重机具备接地面积大、通过性良好、适应性较强等特点。在工作过程中可以带载行走，在建筑工地的吊装作业中使用，同时还可以进行挖土、夯土和打桩作业。

1　稳定性分析的作用

以履带式起重机为例，在吊装过程中，其额定载荷表中均注明：所列出的额定值，在假定的起重机支承一般在坚实的支承表面上，也就是说只有利用履带进行支承才能使整个操作过程得到保证。保持起重机的水平差在规定的范围内，以避免起重机因为支承物松动摇晃而歪斜，只有这样，表格中额定载荷值才能被允许使用。为了使起重机的安全可靠性得到保障，有必要对支撑面的受力进行详细分析。在特殊情况下，例如：履带式起重机被放置在具有一定地下结构上进行作业时，进行支撑面受力情况进行计算和分析十分必要。

履带式起重机处于超载吊装时，因为施工的需要对起重臂进行接长，为了使起重机稳定性得到保障，并避免倾覆事故发发生，需要对整个机身的稳定性进行科学验算。待到验算结束后，可以采用增加配重等措施。

图1　静态倾覆过程示意图

2　起重机的组成和主要技术参数

2.1起重机的组成

以履带式起重机为例，对其组成做出如下阐述。

2.1.1动臂

动臂主要是多节组装的桁架结构，对解暑做出适当调整后，可以令其长度进行变化，其后端则在转台前部铰装，利用变幅钢丝绳滑轮组进行悬挂支承，并且可以对其倾斜角做出改变。也存在在动臂顶端加装一定副臂的，副臂与动臂之间形成一定的夹角。起升机构中包括主、副两个卷扬系统，其中主卷扬系统在动臂吊重中使用，副卷扬系统在副臂吊重中使用。

2.1.2转台

转台在地盘上通过回转支承的方式，可以把上部分的重量向底盘传递，上装包括动力装置、传动系统、卷扬机、平衡重、操纵机构以及机棚等。动力装置主要是利用回转机构让转台进行360°的旋转。回转支承的组要组成部分包括上、下滚盘以及期间的滚动件，可以将转台上的全部重量进行转移，使其下移到底盘上，并能使转台进行自由转动。

2.1.3底盘

底盘主要由行走装置和行走机构共同组成，其中的行走装置可以帮助起重机进行前后的行走以及左右的转弯；行走机构中包括履带架、驱动轮、履带轮、导向轮、拖链轮以及支重轮共同组成。动力装置主要利用垂直轴、水平轴以及链条的传动等功能驱动轮的旋转，进而对对支重轮和导向轮起到带动作用，帮助整个机器沿着履带进行行走。

2.2履带式起重机主要技术参数

履带起重机包含的主要技术参数有起重量和起重力矩。对其进行选择时，主要根据起重量、工作半径以及起吊的高度着起重三要素，这些要素之间相互制约。对其中的技术性能进行表达的方式，主要采用其中性能曲线图，或者利用起重性能对应的数字表。

3　起重机倾覆原因分析

以履带起重机为例，其是一种短周期循环工作的机械，其具备的实际载荷量存在一定的随机性和多变性。造成履带式起重机产生倾覆状况的原因很多，对这些原因进行分析和总结，主要是因为履带式起重机所处的地面不够坚实，或者起重机超载造成的。但是，因为计算工具方面存在着一定的限制，在传统的设计过程中，一般采用静态分析的方式，也就是将瞬时作用的动载荷当做是持续作用的静态作用进行分析和考虑。当前我国的相关规范中，大多也从静态的角度进行分析，制定了多种动载系数，进而对动态问题进行考虑。采用这样的计算方式虽然计算起来较为简便，但是更加偏向于安全，难以对起重机的实际工作状态做出真实的体现。这种计算方法在小吨位履带式起重机的设计中表现的不够明显，但是在大吨位起重机的设计中表现的十分明显，特别突出的表现在我国的相关规范对后翻稳定性动载系数的规定上。如果结合柜内规范与后翻稳定性有关的要求进行设计，那么150t履带式起重机所采用的规矩不能小于8m，但是在外，相同吨位的产品中，其采用的轨距均在6m以内。在实际的工作过程中，进行起重臂臂长的估计不够准确，或者不能明确载荷重量时，均会造成荷载重量比额定其中量大的现象发生，这时，起重机就可能发生倾覆的危险。

4　起重机模型倾覆分析

如果物体的受力不够平衡，且需要满足一定条件的情况下，当重心铅垂线越过支撑点时，这一物体就会发生倾覆状况。例如一个长方体，进行这一物体静态倾覆所处的受力条件进行研究和分析，如图1所示：

长方体在水平力作用下从平衡→左边翘起，长方体开始失稳→重心越过支撑点，进而长方体发生倾覆，图中，这三种状态下的水平力：f1，f2，f3分别是静态摩擦力：L2、L3是重力支撑作用线之间的距离。当物体的底边翘起时，出现失稳状况，但是倾覆状况不一定发生，但当物体的重心越过支撑点时，倾覆状况便会发生。而如果物体重心这一作用线因为主臂产生回转、变幅或伸缩已经和支撑点较为靠近时，那么产生倾覆就要比图1 所示的情况容易的多。因此当物体的底边翘起时，产生倾覆的可能性则是不可避免的。