王寅源 王保進江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院揚州分院 江蘇揚州 225000

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起重機抗傾覆穩(wěn)定性分析

王寅源 王保進江蘇省特種設備安全監(jiān)督檢驗研究院揚州分院 江蘇揚州 225000

【文章摘要】

針對起重機抗傾覆穩(wěn)定性問題進行分析，結合起重機發(fā)生傾覆情況的特點以及造成的危害，闡述了對起重機穩(wěn)定性進行分析的重要性。另外，結合多年實踐經(jīng)驗，總結了起重機組成的主要技術和參數(shù)，其中包括動臂、轉臺、底盤以及履帶式起重機主要技術參數(shù)等，并詳細分析了起重機產(chǎn)生傾覆的原因以及起重機傾覆過程中的原理，希望為起重機抗傾覆、起重機穩(wěn)定性的分析提供一定理論依據(jù)。

【關鍵詞】

起重機；抗傾覆穩(wěn)定性；技術參數(shù)

在工程設計過程中，起重機吊裝作業(yè)具備舉足輕重的作用。近幾年，建筑施工的機械水平不斷提高，這為起重機安全性提出了更高的要求。建筑過程中，履帶式起重機被廣泛的應用在高層建筑施工中，屬于一種自行式起重機。這種起重機具備接地面積大、通過性良好、適應性較強等特點。在工作過程中可以帶載行走，在建筑工地的吊裝作業(yè)中使用，同時還可以進行挖土、夯土和打樁作業(yè)。

1　穩(wěn)定性分析的作用

以履帶式起重機為例，在吊裝過程中，其額定載荷表中均注明：所列出的額定值，在假定的起重機支承一般在堅實的支承表面上，也就是說只有利用履帶進行支承才能使整個操作過程得到保證。保持起重機的水平差在規(guī)定的范圍內，以避免起重機因為支承物松動搖晃而歪斜，只有這樣，表格中額定載荷值才能被允許使用。為了使起重機的安全可靠性得到保障，有必要對支撐面的受力進行詳細分析。在特殊情況下，例如：履帶式起重機被放置在具有一定地下結構上進行作業(yè)時，進行支撐面受力情況進行計算和分析十分必要。

履帶式起重機處于超載吊裝時，因為施工的需要對起重臂進行接長，為了使起重機穩(wěn)定性得到保障，并避免傾覆事故發(fā)發(fā)生，需要對整個機身的穩(wěn)定性進行科學驗算。待到驗算結束后，可以采用增加配重等措施。

圖1　靜態(tài)傾覆過程示意圖

2　起重機的組成和主要技術參數(shù)

2.1起重機的組成

以履帶式起重機為例，對其組成做出如下闡述。

2.1.1動臂

動臂主要是多節(jié)組裝的桁架結構，對解暑做出適當調整后，可以令其長度進行變化，其后端則在轉臺前部鉸裝，利用變幅鋼絲繩滑輪組進行懸掛支承，并且可以對其傾斜角做出改變。也存在在動臂頂端加裝一定副臂的，副臂與動臂之間形成一定的夾角。起升機構中包括主、副兩個卷揚系統(tǒng)，其中主卷揚系統(tǒng)在動臂吊重中使用，副卷揚系統(tǒng)在副臂吊重中使用。

2.1.2轉臺

轉臺在地盤上通過回轉支承的方式，可以把上部分的重量向底盤傳遞，上裝包括動力裝置、傳動系統(tǒng)、卷揚機、平衡重、操縱機構以及機棚等。動力裝置主要是利用回轉機構讓轉臺進行360°的旋轉?；剞D支承的組要組成部分包括上、下滾盤以及期間的滾動件，可以將轉臺上的全部重量進行轉移，使其下移到底盤上，并能使轉臺進行自由轉動。

2.1.3底盤

底盤主要由行走裝置和行走機構共同組成，其中的行走裝置可以幫助起重機進行前后的行走以及左右的轉彎；行走機構中包括履帶架、驅動輪、履帶輪、導向輪、拖鏈輪以及支重輪共同組成。動力裝置主要利用垂直軸、水平軸以及鏈條的傳動等功能驅動輪的旋轉，進而對對支重輪和導向輪起到帶動作用，幫助整個機器沿著履帶進行行走。

2.2履帶式起重機主要技術參數(shù)

履帶起重機包含的主要技術參數(shù)有起重量和起重力矩。對其進行選擇時，主要根據(jù)起重量、工作半徑以及起吊的高度著起重三要素，這些要素之間相互制約。對其中的技術性能進行表達的方式，主要采用其中性能曲線圖，或者利用起重性能對應的數(shù)字表。

3　起重機傾覆原因分析

以履帶起重機為例，其是一種短周期循環(huán)工作的機械，其具備的實際載荷量存在一定的隨機性和多變性。造成履帶式起重機產(chǎn)生傾覆狀況的原因很多，對這些原因進行分析和總結，主要是因為履帶式起重機所處的地面不夠堅實，或者起重機超載造成的。但是，因為計算工具方面存在著一定的限制，在傳統(tǒng)的設計過程中，一般采用靜態(tài)分析的方式，也就是將瞬時作用的動載荷當做是持續(xù)作用的靜態(tài)作用進行分析和考慮。當前我國的相關規(guī)范中，大多也從靜態(tài)的角度進行分析，制定了多種動載系數(shù)，進而對動態(tài)問題進行考慮。采用這樣的計算方式雖然計算起來較為簡便，但是更加偏向于安全，難以對起重機的實際工作狀態(tài)做出真實的體現(xiàn)。這種計算方法在小噸位履帶式起重機的設計中表現(xiàn)的不夠明顯，但是在大噸位起重機的設計中表現(xiàn)的十分明顯，特別突出的表現(xiàn)在我國的相關規(guī)范對后翻穩(wěn)定性動載系數(shù)的規(guī)定上。如果結合柜內規(guī)范與后翻穩(wěn)定性有關的要求進行設計，那么150t履帶式起重機所采用的規(guī)矩不能小于8m，但是在外，相同噸位的產(chǎn)品中，其采用的軌距均在6m以內。在實際的工作過程中，進行起重臂臂長的估計不夠準確，或者不能明確載荷重量時，均會造成荷載重量比額定其中量大的現(xiàn)象發(fā)生，這時，起重機就可能發(fā)生傾覆的危險。

4　起重機模型傾覆分析

如果物體的受力不夠平衡，且需要滿足一定條件的情況下，當重心鉛垂線越過支撐點時，這一物體就會發(fā)生傾覆狀況。例如一個長方體，進行這一物體靜態(tài)傾覆所處的受力條件進行研究和分析，如圖1所示：

長方體在水平力作用下從平衡→左邊翹起，長方體開始失穩(wěn)→重心越過支撐點，進而長方體發(fā)生傾覆，圖中，這三種狀態(tài)下的水平力：f1，f2，f3分別是靜態(tài)摩擦力：L2、L3是重力支撐作用線之間的距離。當物體的底邊翹起時，出現(xiàn)失穩(wěn)狀況，但是傾覆狀況不一定發(fā)生，但當物體的重心越過支撐點時，傾覆狀況便會發(fā)生。而如果物體重心這一作用線因為主臂產(chǎn)生回轉、變幅或伸縮已經(jīng)和支撐點較為靠近時，那么產(chǎn)生傾覆就要比圖1 所示的情況容易的多。因此當物體的底邊翹起時，產(chǎn)生傾覆的可能性則是不可避免的。

5　結束語

對履帶式起重機抗傾覆穩(wěn)定性進行詳細分析，可以在一定程度上保證吊裝任務的安全性和穩(wěn)定性，進而使吊裝過程中的安全事故有所減少。另外，還可以為履帶式起重機的機構設計提供一個較為簡單并實用的方法。

【參考文獻】

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