起重机抗倾覆稳定性分析

2020-01-20张运生武杰冯海军

中国设备工程 2020年9期

张运生，武杰，冯海军

（甘肃省特种设备检验检测研究院，甘肃兰州 730000）

起重机作为现代化工业以及建筑业等行业内不可或缺的一种设备，广泛地存在于物料吊运工作中，不只是可以增强劳动成效，缓解劳动强度，还可以控制作业期间事故的产生。而部分起重机在使用期间存在倾覆危险，故抗倾覆能力是基础性能，要想更好地使起重机工作期间具备安全性，控制安全事故的发生，那么，起重机必须具有较强的抗倾覆稳定性，还应当作为起重机设计的必要条件。针对起重机抗倾覆稳定性，以下为笔者给予的相关分析与建议。

1 起重机抗倾覆稳定性基本概述

1.1 基础含义

抗倾覆稳定性主要是处于在起重机自重与外载荷力的影响下具备抗倾覆能力，制约抗倾覆稳定性的因素涉及载荷作用大小与方向、作业环境、自然风载荷力与坡度大小等，起重机运行期间内，抗倾覆稳定性是使其安全运行的关键因素之一。抗倾覆稳定性集中表现在生产与安装等诸多环节中，若起重机在安装、运行过程中无法保障抗倾覆稳定性，可能引起严重的设备与安全事故，因此，要做好起重机抗倾覆稳定性工作。

1.2 存在倾覆可能的典型起重机作业类型。

（1）塔式起重机。塔式起重机都具有变幅结构，在塔式起重机具体运作期间，标准节会在风载荷、水平载荷与倾斜力矩作用下存在变形趋势；起重臂的主要受力构件由斜腹杆和主弦杆组成，其中，主弦杆承受起重机的压力载荷与拉力载荷，斜腹杆传递扭矩与剪力。塔式起重机出现倾覆现象比较常见，是防控的重点方向，避免其倾覆引发事故损失。

（2）流动式起重机。流动式起重机倾覆事故往往是“翻车”，其整体抗倾覆稳定性不足是产生事故的主要原因之一，流动式起重机抗倾覆稳定性要依靠自重进行维持，因此，具有很大的局限性。此外，地面硬度不够，导致支腿受力不均或操纵失误等因素，导致流动式起重机失去抗倾覆稳定性，从而产生事故。

（3）门座式起重机。该类型起重机由于存有变幅机构，在其变幅过程中，因自重与起吊载荷的影响产生倾覆力矩，从而可能发生倾覆事故。虽然门座式起重机相对于流动式起重机与塔式起重机倾覆概率较小，但如果发生倾覆事故会造成严重后果，故使其具有很好的抗倾覆稳定性是重中之重。

（4）起重机倾覆产生的原因。大多数起重机使用寿命都比较长，其作为一些建筑项目的组成分支，对于性能彰显和工作任务完成上具备优势。在研究起重机倾覆因素的问题上，起重机倾覆会凸显在诸多层面，然而，因为地面不够牢固，或者起重机实际使用期间隐藏超载因素，以致于起重机倾覆。传统起重机设计往往选择静力分析模式，也就是起重机受力分析期间，把瞬时作用的动载荷视作持续作用静力。

结合我国现有的规定，对于多种动载指数，围绕静力视角对涉及的内容进行处理。但是，在此种方式执行中，无法保障结果的精准性，自身研究计算过程也就是简便的状态，在起重机实际工作情况上，对起重机抗倾覆因素的分析产生了较大影响。传统理念下的缺陷问题，小吨位起重机不是十分显著，对于大吨位的起重机，传统理念存有的缺陷比较凸显。另外，起重机后翻稳定性的系数计算上，将此内容视作基础，重量在150t 以及以上起重机运行轨迹的判断指数要大于等于8；国外的相关规定，此种形式起重机运行轨迹控制在6 米范围内。若没有准确地评估起重臂实际臂长，或者载荷重量明确期间产生差错，会造成起重机载荷重量大于其自身承受的限度，因此，出现倾覆结果。

2 起重机抗倾覆稳定性系统设计

（1）起重机模型倾覆。若物体所受的力处于不平衡状态，无法适应规定的标准条件，在超过重力垂直线交叉支持点的情况下，起重机会出现倾覆。以静态翻转视作前提条件，分析长方体模型，在长方体起始水平的影响下，在平衡点到左侧以及重心超过支持点，此时，长方体会出现倾覆情况。三种形式状态下水平力均是静态摩擦力，且第二种形式与第三种形式对应的长度便是重力支持作用线距离。若物体底边呈现翘起状态，产生失稳情况，然而，不一定出现倾覆结果，但是，在物体重心超过支持点，倾覆现象便会出现。物体重心作用线由于主臂生成回转或者伸缩和支持点比较临近，会增加倾覆出现的概率。所以，物体底边翘起期间，难以避免倾覆产生。

（2）力矩不等式。力矩不等式分析起重机抗倾覆稳定性作用的范围相对广泛，包括根据GB/T3811-2008 设计的各种类型的起重机等，此种方式检验稳定性的要点如下：首先，是稳定性类别组合，结合外观形状和工作环境以及稳定性进行明确；其次，是明确计算范围，涉及工作情况与非工作情况和风载荷；再次是选取载荷组合，由于多种类型载荷变动产生随机性，给起重机自身的稳定性带来影响，计算过程中，要思考不同载荷对应的增大系数；最后，是计算稳定性与危险倾覆边明确，前者是在一切的力矩代数和处于等于零或者大于零的状态时，那么，起重机稳定性一定，往往不会产生倾覆事故；后者是待载水平形式的起重机，把倾覆边设置为横向与纵向，运行单位仅仅充当非吊重移位的起重机类型，这样倾覆边支撑多边形。因此，在力矩不等式法的运用上要思考载荷取量，提高起重机抗倾覆稳定性的设计优势。

（3）稳定性安全系数法。此种方式比较适合流动式起重机自身稳定性能的计算，把稳定性安全数值法定义视作衡量起重机稳定性的指标，基础原理包含几点：首先，是稳定性安全系数法主要是起重机处于外部载荷环境中，危险倾覆边缘稳定力矩和倾覆力矩之间的比例；其次，是起重机稳定工作状态，往往包含工作稳定性与非稳定性，这样通过稳定性指数可以反映起重机不出现倾覆现象的概率；最后，是多种作用载荷要结合对应标准属性，在计算稳定性力矩与倾覆力矩期间按照起重机运行最不利载荷组合进行计算。

稳定系数是指起重机受到外力给倾覆边带来稳定力矩以及倾覆力矩之间的数值，稳定指数可以被计算在起重机抗倾覆性能水平过程中的参考条件，不可以小低于规定数值。稳定系数包含三种类型规定数值，即运行过程中思考附加载荷稳定系数是1.15，工作情况不思考附加稳定系数是1.4，自重稳定系数大小是1.15。需要注意的是，起重机额定工作技术标准的设置，首先，要全方位结合起重机额定重量表以及起升高度进行曲线作业，起吊物品不可以大于设置的工作幅度与额定重量，不可以进行超载作业；其次，是不要通过起重机起吊重量不清晰的埋置物体，冬季不要吊拔已经被冻住的物体；再次，是不可以斜拉与斜吊，不然，会引起起重机倾覆事故，不要擅自提高平衡重重量；最后，是控制上车起动与制动情况，尤其关注起吊过程重量大与尺寸大的情况。

（4）定额定超重量法。按照试验与计算分析出起重机临界倾覆载荷，确保起重机具备稳定性。然而，试验过程中，要维持起重机运行路面为水平状态，同时，工作在不同臂长与幅度上，适当增加吊钩重物，在另一端支撑压力数值是零时，停止吊钩重物的增加。