起重机抗倾覆稳定性分析

汤尉

（江苏省特种设备安全监督检验研究院扬州分院，江苏 扬州 225200）

起重机是特种设备的范畴，其稳定性和可靠性直接决定着起重机能否安全运行。同时，起重机的体积相对较大，具有一定的复杂性和危险性，一旦发生安全事故，后果严重。对于起重机来说，事故产生的种类有很多，倾覆是起重机运行常见的一个事故，其危险及损失也相对较大，并且起重机抗倾覆稳定性是衡量设备安全、稳定运行的关键。因此，要想保证起重机稳定运行，避免倾覆现象的发生，需要对起重机抗倾覆稳定性进行重点分析，根据不同类型的起重机，以及不同的工况，分析和设置起重机抗倾覆稳定性参数，以此实现预期的目标，最大程度上保障起重机运行的稳定性和安全性。

1 起重机抗倾覆稳定性分析

起重机抗倾覆稳定性主要是指设备自身自重和外荷载的作用下，起到抵抗翻倒的作用，若是起重机抗倾覆稳定性失衡，很容易引发起重机运行安全事故的发生，造成经济效益和人员等方面的损失。由此看来，分析和研究抗倾覆稳定性是保证起重机安全、稳定运行的关键。同时，抗倾覆稳定性参数始终贯穿于起重设备运行过程中，若是参数不足或者出现较大的偏差，都会引起起重机倾覆现象的发生。另外，在起重机抗倾覆稳定性分析的时候，需要明确引发起重机抗倾覆稳定性失衡的主要因素，例如：运行荷载、附加载荷、风载荷、特殊载荷等。同时，在作业或者非作业的时候，倾覆现象都很有可能发生，需要通过计算的方式，对起重机抗倾覆稳定性各项参数进行校验，进而满足起重机安全、稳定运行的需求。

2 引发起重机倾覆现象产生的原因

其实，在起重机运行的过程中，引发倾覆运行故障产生的原因有很多，例如：违规安装拆卸、保养不当、违规操作等现象。下面就对引发起重机倾覆现象产生的因素，进行分析和阐述。

2.1 人员违规操作

在已发生的起重机倾覆事故中，可以发现很多事故都是由人员操作不当引起的，如起重机起吊荷载超出设计范围，进而导致起重机倾覆，造成人员受伤或经济损失，工程的进度也会受到影响。

2.2 安装拆卸过程违规

很多施工单位为了降低成本，在起重机安装和拆卸过程中违规作业，多次使用高强度螺栓连接，起重机运行时产生较多交变荷载，当其持续作用在连接螺栓处，容易造成螺栓的应力集中部位缺陷，这样起重机经过长时间的运行就会出现材料疲劳的状态，进而导致螺栓的断裂，造成起重机倾覆。

2.3 保养不当

起重机经过长时间的运行出现疲劳的状态，结构构件很容易产生裂纹的现象。那么，在起重机保养的时候，若是保养方式出现偏差，或者保养力度不当，都会很容易引发起重机倾覆的发生。

2.4 作业环境

起重机常见处于露天的工作状态，因此起重机经常受到外界环境的影响，例如：大风、地震、低温等方面。若是起重机抗倾覆稳定性分析的时候，对该方面没有进行充分的考虑，稳定性出现失衡的状态，这样也会增加起重机倾覆发生的概率。

3 起重机抗倾覆稳定性计算分析

稳定性参数的平衡性是保证起重机安全稳定运行的关键。因此，在起重机抗倾覆稳定性分析的时候，一定要对其稳定性参数值进行有效的计算，根据其参数值分析起重机抗倾覆稳定性是否处于均衡的状态，以及倾覆运行事故发生的概率。

3.1 案例分析

本文就以门式起重机为例，起升高度为50m，针对该高度的门式起重机，在具体使用的过程中，一定要对起重机抗倾覆稳定性参数值进行详细的计算，保证起重机抗倾覆稳定性参数的均衡性，这样才能保证起重机处于稳定的运行状态，降低安全事故的发生，提高经济效益。门式起重机在运行的过程中，经常会受到风荷载的影响，这也就导致了具有较大的倾覆力矩。因此，在相关单位分析的过程中，通过力矩法对该门式起重机非工作状态下风力10级，以及空载暴风侵袭锚固状态风力12级横向工况下的抗倾覆稳定性进行校核，并且利用相应的计算公式分析，从而满足起重机安全使用的需求。

3.2 明确参数值计算

为了保证门式起重机抗倾覆稳定性参数值的准确性，需要根据相关内容，对各项参数进行计算，其计算内容如下。

（1）若是起重机的重量Q为80t，起吊高度H为50m，跨度为L为30，根据相应计算前后两根支腿跨距B为25.6m，并且桥架与小车衔接起点h1=52.3m，齿轮压力为22t，走台重量为5t。（2）起重机起升冲击系数的φ1为1.1，动载系数φ2为1.25。（3）起重机的工作状态的风压系数为P2为250N/m2，非工作风压系数为P3为800N/m2。（4）起重机运行的风力系数：C主梁=1.68，C支腿=1.18。（5）起重机风压高度系数变化为：K主梁=1.66，K支腿=1.47。同时，根据相应的计算，A主梁迎风面积=114.99m2，A支腿总迎风面积=96.5m2。（6）f垂直静挠度L为跨度，并且基于f≥L/750的标准，挠度允许值[f]为40mm。（7）起重机的材料的强度σ是一般为235MPa，安全系数n为1.5，根据其参数得出起重机允许应力参数值为 [σ]=156.7MPa。

3.3 横向工况1计算

在起重机抗倾覆稳定性分析的时候，横向工况是稳定性参数值计算的重点。横向工况一般都是指大车的运行方向，非工作状态风级状况。同时，在非工作状态下，起重机会根据运行轨道运行造成了最大风力为 10 级风暴的侵袭，这样很容易导致起重机倾覆的现象产生。因此，在起重机抗倾覆稳定性计算的过程中，需要对该方面进行计算，需要根据其计算公式，分析起重机抗倾覆稳定性是否处于均衡的状态，其公式为：。公式中，PW机=CKbP3A机，将上述的各项参数代入计算公式中，可以知道计算结果大于0。这样看来，起重机在非工作状态10级的情况下，起重机抗倾覆稳定性达到相关标准。

3.4 横向工况2计算

横向工况2主要是指起重机在运行的时候，导致暴风的侵袭，其风力大约在12级。根据相应的计算公式，分析起重机抗倾覆稳定性的均衡性，其计算公式为：。公式中的F代表锚固力，PW机=CKbP3A机，将上述参数代入计算公式中，最终计算的结果大约为800kN，这样可以根据计算参数设定锚固力的参数为850kN，仅为判断起重机抗倾覆稳定性处于相关的状态。

3.5 起重机荷载计算

荷载计算是起重机抗倾覆稳定性分析的一项重点内容，并且在计算的时候需要考虑的是各类载荷对倾覆稳定性的影响程度，那么在这样的情况下，需要各个的荷载力矩前乘以一个荷载系数。但是，在计算的时候，需要对工况的不同，分析荷载系数的变化，根据变化的情况设定起重机抗倾覆稳定性参数值，尽可能保证起重机抗倾覆稳定性参数值处于标准的范围内，如表1所示。

表1 为 门式起重机抗翻稳定性载荷系数及建议载荷值

4 结语

综上所述，以门式起重机为例，对起重机抗倾覆稳定性的相关内容进行了分析和阐述，主旨就是保证起重机抗倾覆稳定性的均衡性，降低起重机倾覆现象发生的概率，尽最大程度保证起重机运行的稳定性。