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第五章 起重機技術(shù)參數(shù)與載荷,,機械安全工程,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),起重機的基本參數(shù)有：起重量、起升高度、跨度、各機構(gòu)的工作速度及各機構(gòu)的工作級別。有些起重機械的生產(chǎn)率、軌距、外形尺寸、最大輪壓、幅度和起重力矩等也是重要參數(shù)。 這些參數(shù)說明起重機械的工作性能和技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，是設(shè)計起重機械的技術(shù)依據(jù)，也是生產(chǎn)中起重機安全技術(shù)要求的重要依據(jù)。,第五章 起重機技術(shù)參數(shù)與載荷,一、起重量,起重量（G）：起重機安全工作所允許的最大起吊重物的質(zhì)量，單位為公斤(kg)或噸(t)。,1 額定起重量(Gn)：起重機能吊起的物料連同可分吊具或?qū)倬撸ㄈ缱ザ贰㈦姶盼P、平衡梁等）質(zhì)量的總和。 2 總起重量(Gz)：起重機能吊起的物料連同可分吊具和長期固定在起重機上的吊具和屬具（包括吊鉤、滑輪組、鋼絲繩以及起重小車以下的其他起吊物）質(zhì)量的總和。 3 有效起重量(Gp)：起重機能吊起的物料的凈質(zhì)量。,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),關(guān)于起重量參數(shù)的說明,起重機標(biāo)牌上標(biāo)定的起重量，一般都是指起重機的額定起重量(Gn)； 對于臂架類起重機，其額定起重量是隨幅度變化的，臂架類起重機特性指標(biāo)用起重力矩來表征； 帶可分吊具（如抓斗，電磁吸盤，平衡梁等）的起重機，吊具和物料的總質(zhì)量是額定起重量（不包括吊鉤或吊環(huán)的質(zhì)量），允許起升物料的質(zhì)量是有效起重量。,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),,根據(jù)我國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB783-65）規(guī)定，橋式類型起重機的起重量系列（t）為：0.05、0.1、0.25、0.5、0.8、1.0、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12.5、16、20、25、32、40、50、63、80、100、125、140、160、180、200、225、250、280、320、360、400、450、500。 不同類型起重機的起重量系列標(biāo)準(zhǔn)不同，塔式起重機、輪胎起重機、門座起重機等除起重量外，還有起重力矩作為參數(shù)。 在決定起重機的額定起重量時，應(yīng)選擇符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)值。過小不能滿足安全生產(chǎn)要求，過大會造成基建投資的浪費。,二、起升高度,起升高度（H）：起重機取物裝置上、下極限位置之間的垂直距離，單位為米(m)。,1 下降深度(h)：起重機吊具最低工作位置與起重機水平支承面之間的垂直位置。 2 起升范圍(D)：起升高度和下降深度之和。,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),標(biāo)準(zhǔn)起升高度,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),三、跨度,跨度（S）：指橋式起重機大車運行軌道中心線之間距離，單位為米(m)。,1. 橋式起重機小車運行軌道中心線之間的距離稱為小車的軌距。 2. 地面有軌運行的臂架式起重機的運行軌道中心線之間的距離稱為該起重機的軌距。,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),標(biāo)準(zhǔn)跨度,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),四、幅度,第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),幅度（L）： 旋轉(zhuǎn)臂架式起重機的幅度指旋轉(zhuǎn)中心線與取物裝置鉛錘線之間的水平距離。單位為米(m)。 非旋轉(zhuǎn)類型的臂架式起重機的幅度是指吊具中心線至臂架后軸或其他典型軸線之間的水平距離。,五、工作速度,工作速度（v）：指起重機的各工作機構(gòu)（起升、運行、變幅和旋轉(zhuǎn)）在額定載荷下穩(wěn)定運行的速度，單位為米/分(m/min)。 起升速度(vq) 大車運行速度(vk) 小車運行速度(vt) 變幅速度(vl) 行走速度(vo) 旋轉(zhuǎn)速度(ω),第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),第一節(jié) 起重機主要技術(shù)參數(shù),第二節(jié) 起重機工作級別,工作級別是起重機的一個重要參數(shù)。把起重機劃分為若干工作級別，其目的是提供合理的結(jié)構(gòu)和建立機械設(shè)計基礎(chǔ)的方法。作為制造的技術(shù)依據(jù)，選擇滿足使用要求的特定起重機。 在設(shè)計、選擇或校驗起重機時，必須根據(jù)不同的工作情況，應(yīng)用不同的安全系數(shù)和許用應(yīng)力。為此，將起重機根據(jù)忙閑程度和負(fù)荷情況分為不同的工作級別。 在同一起重機中，各機構(gòu)的工作級別可以不同。 整體起重機械和金屬結(jié)構(gòu)的工作級別是根據(jù)主起升機構(gòu)決定的，一般與其屬于同一種工作級別。,第五章 起重機技術(shù)參數(shù)與載荷,一、起重機工作級別,起重機的工作級別是根據(jù)起重機利用等級和機構(gòu)載荷狀態(tài)來劃分的。,第二節(jié) 起重機工作級別,一、起重機工作級別（續(xù)）,1.起重機利用等級：就是要求起重機在其使用壽命期間具有一定的工作循環(huán)次數(shù)，這種循環(huán)次數(shù)是起重機分類的基本參數(shù)。,第二節(jié) 起重機工作級別,2.起重機載荷狀態(tài)：表明起重機受載的輕重程度。它與兩個因素有關(guān)，即所起升的載荷與額定載荷之比(Pi/Pmax)和各個起升載荷Pi的作用次數(shù)ni與總的工作循環(huán)次數(shù)N之比（ni/N)有關(guān)。載荷譜系數(shù)Kp由下式計算：,第二節(jié) 起重機工作級別,一、起重機工作級別（續(xù)）,起重機的載荷狀態(tài)按名義載荷譜系數(shù)分為四級。 當(dāng)起重機的實際載荷變化已知時，則先計算出實際載荷譜系數(shù)，并按書中表5-2選擇不小于此計算值的最接近的名義值作為該起重機的載荷譜系數(shù)。,3.起重機工作級別的劃分：,第二節(jié) 起重機工作級別,一、起重機工作級別（續(xù)）,起重機工作級別舉例,第二節(jié) 起重機工作級別,二、起重機結(jié)構(gòu)工作級別,起重機結(jié)構(gòu)工作級別按結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分為8級，其劃分方式與起重機工作級別相同。 結(jié)構(gòu)工作級別一般情況下與起重機整體工作級別相同。,第二節(jié) 起重機工作級別,三、機構(gòu)工作級別,機構(gòu)的工作級別是根據(jù)機構(gòu)的利用等級和機構(gòu)載荷狀態(tài)來劃分的。,第二節(jié) 起重機工作級別,1.機構(gòu)利用等級：把機構(gòu)按總設(shè)計壽命分為十級。,第二節(jié) 起重機工作級別,三、機構(gòu)工作級別（續(xù)）,2.機構(gòu)載荷狀態(tài)：表明機構(gòu)受載的輕重程度，可用載荷譜系數(shù)Km表示。,第二節(jié) 起重機工作級別,三、機構(gòu)工作級別（續(xù)）,,機構(gòu)的載荷狀態(tài)按名義載荷譜系數(shù)分為四級。 當(dāng)機構(gòu)的實際載荷變化已知時，則先計算出實際載荷譜系數(shù)，并按書中表5-6選擇不小于此計算值的最接近的名義值作為該機構(gòu)總體的載荷譜系數(shù)。,3.機構(gòu)工作級別,第二節(jié) 起重機工作級別,三、機構(gòu)工作級別（續(xù)）,機構(gòu)工作級別舉例,第二節(jié) 起重機工作級別,關(guān)于起重機工作級別,起重機工作級別與起重量是兩個概念，不能混為一談； 起重機、起重機金屬結(jié)構(gòu)的工作級別和起重機機構(gòu)的工作級別往往是不同的； 對于人力驅(qū)動的起重機械，由于工作過程的停歇時間長、工作速度小，所以沒必要區(qū)分工作級別，統(tǒng)稱為人力驅(qū)動工作級別； 對于機械驅(qū)動的起重機械，其工作級別取決于兩個因素：利用等級和載荷狀態(tài)。,第二節(jié) 起重機工作級別,第三節(jié) 起重機的計算載荷,第五章 起重機技術(shù)參數(shù)與載荷,起重機在運行過程中，由于受到各種靜載荷、動載荷（慣性載荷、沖擊載荷、交變載荷及振動載荷等）的作用，使得各承載零部件和金屬結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力和應(yīng)變（變形），如果超過一定的限度，相應(yīng)的零部件和金屬結(jié)構(gòu)會喪失功能甚至破壞，導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。 起重機在作業(yè)過程中，承受載荷呈現(xiàn)多樣、多變的特性。 載荷是起重機受力分析與設(shè)計的原始依據(jù)，也是起重機零部件報廢或事故原因判斷分析的依據(jù)。,一、起重機載荷的作用方式,1.靜載荷：當(dāng)起重機處于靜止或穩(wěn)定運行狀態(tài)時，起重機受靜載荷作用。 （1）自重載荷（PG）：包括起重機的金屬結(jié)構(gòu)機械電器設(shè)備，以及附設(shè)在起重機上的存?zhèn)}或輸送機及其上物料的重力。 （2）起升載荷（PQ）：所有起升質(zhì)量的重力。 2.動載荷：起重機在非勻速運動狀態(tài)時產(chǎn)生的動載效應(yīng)。動載效應(yīng)使原有靜載荷值增加，增大的部分即為動載荷。常用動力系數(shù)來表示動載荷：,第三節(jié) 起重機的計算載荷,二、垂直動載荷,1.起升沖擊系數(shù) 2.起升載荷動載系數(shù),3.突然卸載沖擊系數(shù) 4.運行沖擊系數(shù),第三節(jié) 起重機的計算載荷,三、水平動載荷,1.運行水平慣性力PH 2.回轉(zhuǎn)和變幅運動的水平力PH 3.起重機偏斜運行時的水平側(cè)向力PS 4.碰撞載荷PC,第三節(jié) 起重機的計算載荷,四、風(fēng)載荷,工作狀態(tài)風(fēng)載荷：起重機在正常工作情況下所能承受的最大計算風(fēng)力。 非工作狀態(tài)風(fēng)載荷：起重機在非工作狀態(tài)下所受的最大計算風(fēng)力（如暴風(fēng)產(chǎn)生的風(fēng)力）。,第三節(jié) 起重機的計算載荷,五、其他載荷,1.自然載荷 指風(fēng)、冰、雪、地震和溫度變化等自然因素所造成的載荷。 2.安裝載荷 起重機安裝過程產(chǎn)生的載荷。 3.坡度載荷 4.工藝載荷 指起重機在工作過程中，由于生產(chǎn)工藝的需要而產(chǎn)生的載荷。 5.試驗載荷 起重機在投入使用前，必須進行超載動態(tài)及超載靜態(tài)試驗，在試驗中作用于起重機的最不利載荷。,第三節(jié) 起重機的計算載荷,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,將作用在起重機上的載荷分為三類：基本載荷、附加載荷和特殊載荷。,第五章 起重機技術(shù)參數(shù)與載荷,一、載荷分類與載荷組合,1.基本載荷 基本載荷是指始終或經(jīng)常作用在起重機結(jié)構(gòu)上的載荷，包括靜載荷（自重載荷（PG）、起升載荷（PQ））、垂直動載荷（φ1、φ2 、φ3 、φ4）和慣性水平載荷（PH））。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,2.附加載荷 附加載荷是指起重機在正常工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)所受到的非經(jīng)常性作用的載荷。包括起重機工作狀態(tài)下的最大風(fēng)載荷（PW,i）、起重機偏斜運行時的水平側(cè)向力(PS)以及根據(jù)實際情況所決定而考慮的某些自然載荷及工藝載荷。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,一、載荷分類與載荷組合（續(xù)）,3.特殊載荷 特殊載荷是指起重機在非工作狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)所可能受到的最大載荷或者在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然受到的不利載荷。前者包括起重機在非工作狀態(tài)下的最大風(fēng)載荷（PW,o）以及根據(jù)實際情況所決定而考慮的某些自然載荷（試驗載荷、安裝載荷、地震載荷等）及某些工藝載荷；后者包括起重機在工作狀態(tài)下所受到的碰撞載荷（PC）等。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,一、載荷分類與載荷組合（續(xù)）,載荷組合,組合Ⅰ：只考慮基本載荷。 組合Ⅱ：考慮基本載荷和附加載荷。 組合Ⅲ：考慮基本載荷和特殊載荷或三類載荷 都考慮。 各類載荷組合是起重機結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性計算的原始受力依據(jù)。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,二、計算原則與安全系數(shù),設(shè)計起重機時，應(yīng)考慮其具有一定的使用壽命。在規(guī)定的使用期限內(nèi)，起重機各零部件和結(jié)構(gòu)件在重復(fù)載荷下應(yīng)不產(chǎn)生疲勞破壞。同時，也應(yīng)考慮到起重機在使用期間內(nèi)，可能出現(xiàn)在最大載荷組合的情況下，各零部件、結(jié)構(gòu)件應(yīng)具有足夠的強度和穩(wěn)定性，以保證起重機安全可靠地工作。 起重機設(shè)計通常分為壽命（疲勞）計算、強度計算和強度驗算，與這些計算相適應(yīng)的，有不同情況的載荷，這些載荷稱為計算載荷。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,計算載荷,第Ⅰ類載荷—工作狀態(tài)正常載荷。這類載荷是指起重機在正常工作條件下所承受的載荷，這類載荷是用來計算零部件或金屬結(jié)構(gòu)的疲勞（耐久性）、磨損和發(fā)熱等的一種計算載荷，又叫做壽命計算載荷。 第Ⅱ類載荷—工作狀態(tài)最大載荷。這類載荷是指起重機在使用期內(nèi)工作時可能出現(xiàn)的最大載荷。這類載荷用來進行傳動零部件和金屬結(jié)構(gòu)的強度、穩(wěn)定計算和整機工作穩(wěn)定性計算，又叫做強度計算載荷。 第Ⅲ類載荷—非工作狀態(tài)最大載荷。這類載荷是指起重機在非工作狀態(tài)時可能出現(xiàn)的最大載荷。這類載荷供零部件和金屬結(jié)構(gòu)件的強度驗算和起重機非工作狀態(tài)下整機穩(wěn)定性驗算之用，又叫做驗算載荷。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,,并不是每一種零部件都要進行三種載荷情況的計算。 第二類載荷的計算對于起重機任何部分都是必要的。第一類載荷和第三類載荷的計算只有部分零部件才是必要的。第三類載荷的計算只是那些在起重機非工作期間可能承受暴風(fēng)載荷的零部件，如起重機變幅機構(gòu)，回轉(zhuǎn)支承裝置的某些零部件、夾軌器等。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,計算方法,目前起重機的計算采用許用應(yīng)力法：,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,許用應(yīng)力法的計算步驟： 1 根據(jù)相應(yīng)的計算載荷計算確定構(gòu)件的計算應(yīng)力； 2 根據(jù)所選用材料的力學(xué)性能確定強度極限； 3 對上述兩項進行比較，使強度極限與計算應(yīng)力的比大于等于安全系數(shù)。,安全系數(shù),若起重機的某些零部件失效損壞會引起物品墜落、臂架下落、旋轉(zhuǎn)部分傾覆，或當(dāng)起重機撞在止擋器或相鄰起重機上會引起劇烈沖擊時，此類零部件應(yīng)取較高的安全系數(shù)；相反，當(dāng)起重機的某些零部件失效損壞時僅僅是使起重機停止工作，則此類零部件的安全系數(shù)可取較低值。 對于鍛件和軋制件的安全系數(shù)可取較低值；對于鑄件則取較高值。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,1.金屬結(jié)構(gòu)計算的安全系數(shù) 起重機金屬結(jié)構(gòu)件應(yīng)進行強度、剛度和穩(wěn)定性計算，對工作級別是A6、A7、A8級的構(gòu)件應(yīng)驗算疲勞。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,2.零件計算的安全系數(shù) 起重機零件應(yīng)進行靜強度和壽命（疲勞）計算。,第四節(jié) 載荷分類與計算原則,課后思考題,起重機械的基本參數(shù)是哪幾個？ 起重機械的工作級別的意義是什么？工作級別的劃分依據(jù)是什么？ 起重機械的計算載荷劃分為哪三類？各類的用途是什么？,第五章 起重機技術(shù)參數(shù)與載荷,