起重机械第十三章课件.pptx

1、第十三章起重机刚性稳定性和抗风防滑目 录/CONTENTS 13.1 概述 13.2 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 13.3 起重机抗风防滑第1节 概述第一节 概述概 述 起重机整体抗倾覆稳定性是指其承受自重和外载荷作用并在各种最不利组合情况下抵抗倾覆保持稳定的能力，通常简称为稳定性。一、起重机整体抗倾覆稳定性1 力矩不等式法 力矩不等式法校核抗倾覆稳定性的基本原则是：1)先根据起重机结构外形、工作条件，以及稳定性要求和特点的不同，对起重机进行稳定性计算分类或分组。2)根据起重机分组中有关稳定性计算特点确定其相应的计算工况，通常包括工作状态和非工作状态、静态和动态、风载或试验状态等。3)每一

2、种计算工况都应选择最不利的载荷组合。4)稳定性计算。5)危险倾覆边的确定。第一节 概述2 稳定性安全系数法 稳定性安全系数法校核抗倾覆稳定性的基本原则是：1）稳定性安全系数是指起重机所承受的各种外载荷（包括自重载荷）对于危险倾覆边产生的稳定力矩M稳（复原力矩）与倾覆力矩M倾的比值。2）计算起重机稳定性的基本工况为工作稳定性（载重稳定性）和非工作稳定性（自重稳定性）。各计算工况下的稳定系数许用值k 见表13-1。第一节 概述 3）作用于起重机上的各种载荷应按相关标准规定其属性，即规定某项载荷属于M稳或M倾的说明。4）稳定性计算。稳定系数k 作为起重机抗倾覆能力的判据，不能小于相应规范和标准的规定

3、值。即3 按临界倾覆载荷标定额定起重量法 按临界倾覆载荷标定额定起重量法是欧美起重机制造公司常用的方法，通过试验或计算得出起重机的“临界倾覆载荷”，以此确保起重机的稳定性。第一节 概述4 臂架式运行起重机起重特性曲线和超起能力 起升机构的起重能力由设计过程决定而与幅度R 无关，在图13-2 中用一条与横坐标轴平行的直线1表示，结构部分（箱形受弯吊臂或桁架型受压吊臂）的承载能力与幅度R 有关，在图13-2 中用曲线2 或3 表示；臂架式运行起重机的起重特性曲线5 是机构起重能力、吊臂承载能力和抗倾覆稳定性能力三条曲线（曲线1、2 或3、4）的最小包络线，而曲线5 与横坐标轴上Rmin Rmax

4、之间所包括的面积表示起重机的安全工作范围，这是确保臂架式运行起重机安全正常工作的重要技术数据。图13-2臂架式起重机起重特性曲线第一节 概述图13-3 所示为超起工况履带式起重机。常见的超起配重装置有两种形式：拖车式配重可以在地面上与主机同步行走或回转，整机稳定性始终处于最佳状态；悬浮式配重在作业过程中需离开地面，否则主机不能进行行走及回转动作。超起配重的选用与配置主要依据使用条件及用户的操作习惯而定。图13-3超起工况履带起重机1下车2转台3原配重4超起配重拉索5超起配重 6主变幅绳拉索7桅杆 8超起后拉板9超起配重拉板10超起变幅拉板11超起桅杆 12主臂架第一节 概述二、起重机抗风防滑安

5、全性 露天作业的轨行式起重机械必须具有足够的防风抗滑安全性才能保证其安全可靠地工作。抗风防滑安全性是指轨行式起重机在工作状态和非工作状态下抵抗由于风载荷作用而发生滑行的能力。工作状态下的抗风防滑安全性通常采用工作防风制动器来实现,而非工作状态下的抗风防滑安全性通常采用防风装置（如制动器、夹轨器、夹轮器、锚定装置、铁鞋、防风拉索等）来保证。第2节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 在校核计算中，当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时（或M0），则认为该起重机整机是稳定的。稳定力矩是由自重载荷产生的对所规定倾覆线（边）的计算力矩（

6、符号为正），倾覆力矩是由除自重载荷以外的其他载荷产生的对所规定倾覆线的计算力矩（符号为负）。求倾覆力矩所用的各计算载荷应针对机型特点按表13-3 或表13-4 选取，此时不考虑其他动力系数的影响。计算中要考虑起重机结构形态及其零部件的位置，所有载荷和力的作用、方向与影响均应按实际可能出现的最不利载荷组合原则来考虑。一、起重机整体抗倾覆稳定安全性的基本规定1 起重机抗倾覆稳定性计算采用力矩不等式法第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 稳定性校核计算的前提是假定起重机在坚实、水平的支承面上或轨道上工作。若起重机需要在倾斜

7、面上工作，在校核计算时应考虑倾斜坡度的影响并给以明确说明。起重机械的机型按稳定性特点可分为四类：流动式起重机（流动性很大的,如汽车式、轮胎式、履带式等）、塔式起重机（重心高、工作不频繁以及场地经常变更）、浮式起重机以及其他类型的起重机。2 其他规定第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 除流动式、塔式和浮式起重机以外的起重机，稳定力矩由自重载荷计算，而倾覆力矩应按表13-3 规定的计算工况条件、载荷性质及计算载荷规定值进行计算，当起重机稳定力矩之和大于倾覆力矩之和时，则认为该起重机是稳定的。1 整体抗倾覆稳定性二、除流动式、塔式和浮式起重机以外的起重机整体抗倾覆稳 定性设计计算1)力矩法2)重

8、力法2 工作状态下后倾覆稳定性第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 工作状态下的风载荷均应按(或总是按)最不利的方向施加。3 风载荷作用起重机制造商应规定起重机对作为基础（或基座）的地面或承载结构上的作用力。4 起重机的基础（或基座）稳定器是指对起重机基本的（或正常的）结构添加的附件，目的是增加起重机的稳定性。5 稳定器 对于因固定载荷、变动载荷、风载荷或动载荷影响而产生显著弹性变形 的起重机，在计算整体稳定性及后倾覆稳定性时应考虑这种弹性变形的影响。6 关于大变形的影响第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 塔式起重机的整体抗倾覆稳定性应按表13-4 中规定的五种工况、载荷性质,以及对应相

9、应载荷系数的计算载荷进行校核。计算时，应考虑塔式起重机所有起升部件质量引起的载荷。1 整体抗倾覆稳定性三、塔式起重机整体抗倾覆稳定性设计计算塔式起重机工作状态下抗后倾翻稳定性按表13-4 中的工况计算。2 工作状态下抗后倾翻稳定性风载荷的作用详见第13.2.2 节中的内容。3 风载荷的作用第二节 起重机整体抗倾覆稳定性设计计算 制造商应提供在允许使用的所有工况中（包括有非工作状态风载荷作用时），塔式起重机对地面或基础作用的载荷，并说明所提供的载荷数据所对应的使用工况。4 起重机的基础 在表13-4 中工况至工况的状态下，不使用临时辅助稳定装置的塔式起重机也应是稳定的。5 临时辅助稳定装置 在塔

10、式起重机最不利的结构形态和最不利的载荷组合工况下，如果大变形（按二阶理论计算的变形）的影响在塔身中增加的弯矩小于10%（可按N/NE 0 1 界定），整体抗倾覆稳定性计算就可以不考虑此大变形的影响（即仍按一阶理论计算），以简化计算。6 关于大变形的影响第3节 起重机抗风防滑第三节 起重机抗风防滑起重机抗风防滑 抗风防滑安全性是指室外工作的起重机械及其机构在工作状态和非工作状态下抵抗由于风载荷作用而发生滑行的能力。室外起重机械的防风抗滑分为两种类型：工作状态下的防风抗滑和非工作状态下的防风抗滑。工作状态下的防风要求起重机械或机构在某一规定等级以下的风力作用下能够正常工作并保证起重机械作业安全和设

11、备安全；非工作状态下的防风则要求起重机械或机构在工作地区可能出现的最大自然风作用下起重机不被风力作用而滑移或损坏。一、起重机抗风防滑安全性概述第三节 起重机抗风防滑 起重机械防风抗滑安全性要求分为工作状态和非工作状态两种情况下的要求，根据起重机设计规范的相关要求，起重机在工作状态和非工作状态下所需的抗风能力应满足表13-5的要求。二、室外起重机械抗风防滑安全性要求第三节 起重机抗风防滑 室外作业的起重机工作状态下的防风方式主要采用制动方式，主要有：（1）轮制动方式轮制动方式可根据制动车轮数量分为全轮制动和部分车轮制动，根据制动车轮的驱动属性又可分为驱动轮制动和从动轮制动。（2）轨道制动方式轨道

12、制动方式可根据作用方式的不同分为顶（压）轨制动和夹轨制动。三、起重机工作状态的防风制动1 工作状态下抗风方式和作用原理第三节 起重机抗风防滑 （1）轮制动方式作用原理轮制动是通过给起重机或机构行走车轮施加一个制动力矩，使起重机或机构的行走阻力增加，从而起到抵抗风力的作用。轮制动作用原理（图13-5）。（2）轨道制动方式的作用原理轨道制动是通过安装在起重机械或机构机架上的夹钳、顶（压）轨或铁楔等装置，给轨道施加一个制动力，使起重机或机构的行走阻力增加，从而起到抵抗风力的作用（图13-6a、b）。2 不同防风方式的作用原理图13-5轮制动作用原理第三节 起重机抗风防滑 图13-6轨道制动作用原理a

13、)夹轨器b)顶(压)轨器c)防风铁楔第三节 起重机抗风防滑 起重机械工作状态下常用的防风制动装置主要有：各种电力液压盘式和鼓式制动器、电磁圆盘式制动器、液压轮边制动器、顶轨器、夹轨器以及防风铁楔等。液压轮边制动器的结构如图13-7 所示。常用液压夹轨器的结构如图13-8 和图13-9 所示。常用液压顶轨器的结构如图13-10 和图13-11 所示。常用电力液压防风铁楔的结构如图3-12 所示。四、工作状态下常用防风制动装置的结构、特点和应用1 工作状态下常用防风制动装置及其结构第三节 起重机抗风防滑 图13-7轮边制动器的结构图13-8液压夹轨器的结构第三节 起重机抗风防滑图13-9自带液压驱

14、动站的液压夹轨器第三节 起重机抗风防滑图13-10直接作用式顶轨器的结构图13-11杠杆式液压顶轨器的结构图13-12电力液压防风铁楔的结构第三节 起重机抗风防滑2 工作状态下常用防风制动装置的特点和应用第三节 起重机抗风防滑 设计步骤如下：1)根据连接台车的结构和安装空间设计合适的连接支座（图13-13），并进行支座受力分析和强度计算（强度条件与制动臂相同）。2)根据车轮宽度设计制动器制动瓦块的开度。3)根据车轮直径、轮缘侧面结构以及摩擦材料许用比压设计制动衬垫的形状和宽度以及制动衬垫面积，确保制动衬垫摩擦面在车轮轮缘侧面的有效摩擦面内。4)根据最大或平均轮压和车轮直径确定制动器的制动力矩，

15、最大制动力矩一般不大于车轮在最大轮压下的打滑力矩。五、常用防风制动装置的设计1 轮边制动器的设计第三节 起重机抗风防滑 5)按液压盘式制动器的设计和计算方法进行杠杆比、制动力、弹簧力、驱动力等设计计算以及重要构件的强度验算等，弹簧设计和计算方法也和液压盘式制动器相同。五、常用防风制动装置的设计1 轮边制动器的设计图13-13轮边制动器的安装位置和连接第三节 起重机抗风防滑 夹轨器和顶轨器的设计主要包括输入参数确定、结构设计、性能参数设计计算和主要构件的强度验算四个部分,其设计步骤如下:1)确定单台夹轨器或顶轨器的制动（防风）力。2)根据所需的防风制动力计算确定或按表13-7 选择合适的夹紧力或

16、顶轨力。3)根据起重机械或机构使用的轨道情况选择轨道型号。4)按表13-8 选择夹轨器钳口退距或顶轨器顶轨间隙。5)根据轨道型号、夹紧力或顶轨力按表13-9 设计摩擦块。6)进行机构方案设计（常见机构方案见图13-14），并根据机构方案进行结构设计（常见结构形式见图13-8 图13-11），然后按表13-10 和表13-11 进行有关设计计算。7)进行弹簧设计和主要受力构件强度验算。2 夹轨器和顶轨器的设计第三节 起重机抗风防滑第三节 起重机抗风防滑第三节 起重机抗风防滑第三节 起重机抗风防滑 图13-14夹轨器和顶轨器典型机构原理a)弹簧水平布置机构原理b)弹簧垂直布置机构原理c)顶轨器机构

17、原理图13-15摩擦块摩擦面齿形布置和齿形结构第三节 起重机抗风防滑 对于室外工作的起重机，应根据使用地点的自然条件、设备状况、防风的具体要求等合理选择防风制动方式。六、防风制动装置的选用1 工作状态下防风方式的选择 根据起重机械或机构的要求以及结构、安装方式、空间等情况的不同，工作状态下的防风方式有多种，各种不同方式的抗风能力设计计算可参见表13-11 进行。2 工作状态下各种防风方式的抗风能力设计计算第三节 起重机抗风防滑第三节 起重机抗风防滑 在起重机或机构工作状态下防风制动防风方式确定后，可根据抗风能力设计计算结果以及安装位置和安装空间合理选择有关防风制动装置的规格和结构形式。（1）轮

18、制动装置的选型高速轴制动装置的选型可根据制动点所需制动力矩确定制动器额定制动力矩和轮/盘直径规格后，选择合适规格的常规型电力液压鼓式或盘式制动器。（2）轨道制动装置的选型夹轨器的选型可根据制动点所需制动力、轨道型号确定夹轨器额定制动力及钳口形式和尺寸。2 工作状态下各种防风方式的抗风能力设计计算第三节 起重机抗风防滑1）起重机或机构在非工作状态下停靠在固定地点所采取的防风措施。2）防风装置一般不随起重机或机构一起移动（除某些采用夹轨器或顶轨器作为非工作状态下防风装置的以及防风要求不高的中小型起重装卸机械外），一般为固定地点的锚定装置（如防风拉索和锚定坑等）。3）起重机或机构在解除非工作状态下的

19、防风措施之前，是不能进行移位等作业的。4）防风等级一般要比工作状态下的防风等级高。起重机或机构要求的非工作状态下防风等级，根据使用地点自然条件和安全要求的不同而有所不同。七、非工作状态下防风抗滑1 非工作状态下的防风及防风装置特征第三节 起重机抗风防滑 传统的非工作状态下的防风方式主要有锚定、索拉以及它们的组合方式。常用非工作状态下防风方式的作用机理和特点见表13-12。2 非工作状态下防风方式和作用机理第三节 起重机抗风防滑 常用非工作状态下的防风装置主要有圆形锚定销、锚定插板、钢丝绳式防风拉索、刚性螺杆式防风拉索等。常用固定式非工作状态下防风装置的类型、特点和应用见表13-13。3 常用非工作状态下防风装置的结构、特点和应用第三节 起重机抗风防滑 确定了非工作状态下的防风方式后，可根据起重机在非工作状态下抗风等级要求进行防风装置的设计，并对抗风能力进行校验，各项设计计算见表13-14。4 非工作状态下抗风装置的设计计算本章小结 本章小结 了解起重机稳定性计算的意义及方法，掌握起重机稳定性的计算原则。谢谢THANK YOU