【文章內(nèi)容簡介】 需采用高危險(xiǎn)度系數(shù)（gn=~），以使起重機(jī)獲得更大的可靠性。用許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法時(shí)，安全系數(shù)等于強(qiáng)度系數(shù)γfi和高危險(xiǎn)度系數(shù)γn的乘積（=γfi?γn）。非特殊情況時(shí)gn=1。思考2：鑄造起重機(jī)在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，對動(dòng)載試驗(yàn)載荷要考慮起升動(dòng)載系數(shù)的影響，進(jìn)行許用應(yīng)力計(jì)算時(shí)還要考慮高危險(xiǎn)度系數(shù)γn。試回答：動(dòng)載試驗(yàn)過程中所加的載荷是否也要考慮和γn？動(dòng)載試驗(yàn)的要求有哪些?動(dòng)載試驗(yàn)過程中所加的載荷不需要考慮和γn，這二個(gè)系數(shù)是計(jì)算時(shí)考慮的。2．動(dòng)載試驗(yàn)的要求：（1）驗(yàn)證起重機(jī)各機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器的功能。起重機(jī)各機(jī)構(gòu)先分別進(jìn)行，然后同時(shí)開動(dòng)兩個(gè)機(jī)構(gòu)（主副鉤不可同時(shí)開動(dòng)）作聯(lián)合動(dòng)作試驗(yàn)。在大車運(yùn)行時(shí)載荷只允許在跨中。（2），按實(shí)際工作正常操作，每個(gè)動(dòng)作在其整個(gè)運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)作反復(fù)啟動(dòng)和制動(dòng)。試驗(yàn)時(shí)按該機(jī)電機(jī)的接電持續(xù)率留有操作的間歇時(shí)間，按操作規(guī)程控制，必須注意把加速度、減速度和速度控制在起重機(jī)正常工作的范圍內(nèi)，按其工作循環(huán)，試驗(yàn)時(shí)間至少1小時(shí)。（3）如果各部件完成其功能試驗(yàn)，并在其后進(jìn)行的目測檢查中沒有發(fā)現(xiàn)機(jī)構(gòu)和構(gòu)件有損壞，連接處也無松動(dòng)或損壞，則認(rèn)為這項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果合格。（五）起重機(jī)的有效使用期起重機(jī)都是按一定的理論壽命即設(shè)計(jì)預(yù)期壽命進(jìn)行設(shè)計(jì)的，但起重機(jī)設(shè)計(jì)預(yù)期壽命并不完全等同于起重機(jī)的有效使用壽命期。(3) 起重機(jī)的安全工作壽命年限任何一臺(tái)起重機(jī)在它的整個(gè)使用期中雖然要經(jīng)過多次大修，每次大修期間都會(huì)更換一些易損件，如鋼絲繩、滾動(dòng)軸承、開式齒輪、車輪、制動(dòng)器摩擦片、制動(dòng)輪及電氣設(shè)備等，而這些局部零部件的更換并不表示整臺(tái)起重機(jī)工作壽命的終結(jié)；但是在一臺(tái)起重機(jī)使用多年后，一旦其結(jié)構(gòu)不斷地出現(xiàn)嚴(yán)重的疲勞裂紋，達(dá)到使起重機(jī)或小車不能正常工作時(shí)，則認(rèn)為整個(gè)起重機(jī)不能再安全地工作。因此，起重機(jī)的安全工作壽命年限主要地取決于其金屬結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生疲勞裂紋的工作年限（我國起重機(jī)結(jié)構(gòu)的壽命劃定在15年到50年之間，一般為30年）。因此起重機(jī)工作級(jí)別的劃分目前是以金屬結(jié)構(gòu)的疲勞設(shè)計(jì)理論為依據(jù)。目前疲勞設(shè)計(jì)的方法主要有三種：① 無限壽命設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu)在無限長的使用期間不發(fā)生疲勞破壞，結(jié)構(gòu)應(yīng)力要小于疲勞極限。起重機(jī)結(jié)構(gòu)受載是變化的，這時(shí)材料的疲勞抗力一般用交變應(yīng)力與破壞循環(huán)次數(shù)N的關(guān)系曲線（即SN曲線）來衡量。對鋼鐵材料的SN曲線有一條水平漸近線，轉(zhuǎn)變點(diǎn)大致在106—107，通常認(rèn)為，只要經(jīng)過107次循環(huán)不破壞，它就可承受無限多次循環(huán)。鋼鐵材料腐蝕介質(zhì)中SN曲線沒有水平漸近線，但也有一個(gè)逐漸平坦段，仍可以107循環(huán)時(shí)作為失效應(yīng)力，這時(shí)稱為條件疲勞極限。② 有限壽命設(shè)計(jì)起重機(jī)工作級(jí)別分級(jí)的理論基礎(chǔ)是有限壽命設(shè)計(jì)的概念——線性累積損傷理論。起重機(jī)疲勞壽命的估算原理是認(rèn)為疲勞損傷的形成是材料在交變載荷作用下先發(fā)生局部滑移和屈服，隨后出現(xiàn)裂紋并逐漸擴(kuò)展，最終導(dǎo)致疲勞破壞。(3) 損傷容限設(shè)計(jì)損傷容限設(shè)計(jì)是根據(jù)斷裂力學(xué)的原理來推斷機(jī)械零件或結(jié)構(gòu)件中出現(xiàn)了裂縫將會(huì)怎樣擴(kuò)展，以預(yù)測在多少時(shí)間內(nèi)是否還能保證起重機(jī)安全使用的設(shè)計(jì)方法。即允許機(jī)械零件或結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)一定程度的裂縫，并且保證在下次檢查前能安全使用。此方法對起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尚在研究中。（六）起重機(jī)選型（思考3）用戶提出選用設(shè)備前和設(shè)計(jì)制造單位在制定設(shè)計(jì)方案前，首先應(yīng)明確起重機(jī)選型問題。使所選擇的起重機(jī)使用場所、規(guī)定工況、工作級(jí)別、環(huán)境（包括界限尺寸）和用途等要求。環(huán)境要求舉例（司機(jī)室一般性要求） 在戶外或在沒有暖氣的室內(nèi)操作的起重機(jī)（除氣候條件較好外），宜采用封閉式司機(jī)室。在高溫、蒸氣、有塵、有毒或有害氣體等環(huán)境下工作的起重機(jī)，應(yīng)采用能提供清潔空氣的密封性能良好的封閉司機(jī)室。在有暖氣的室內(nèi)工作的起重機(jī)司機(jī)室、或僅作輔助工作較少使用的起重機(jī)司機(jī)室，可是敞開式的，敞開式司機(jī)室應(yīng)設(shè)高度不小于1m的護(hù)欄。除極端惡劣的氣候條件外，在工作期間司機(jī)室內(nèi)的工作溫度宜保持在15℃～30℃。長期在高溫環(huán)境工作的（如某些冶金起重機(jī)）司機(jī)室內(nèi)應(yīng)設(shè)降溫裝置，底板下方應(yīng)設(shè)置隔熱板。思考冶金起重機(jī)的隔熱防護(hù)和電控設(shè)備高溫防護(hù)措施一般有哪些要求？隔熱防護(hù)。起重機(jī)直接受高溫輻射部分應(yīng)設(shè)隔熱板等，如主梁和起重橫梁：下翼緣板下應(yīng)設(shè)有可靠的隔熱裝置，起重橫梁裝有傳感器時(shí)，應(yīng)有可靠的隔熱裝置；一般采用耐高溫的電纜；司機(jī)室受熱輻射的窗玻璃應(yīng)采用防紅外線輻射的鋼化玻璃。電控設(shè)備高溫防護(hù)措施。司機(jī)室、電氣室底面宜進(jìn)行隔熱，室溫一般不超過30℃，設(shè)冷風(fēng)機(jī)或空調(diào)機(jī)，地面上應(yīng)鋪設(shè)非導(dǎo)電性橡膠板；電動(dòng)葫蘆應(yīng)具有高溫隔熱保護(hù)功能﹙如：設(shè)隔熱板﹚。二、起重機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性（一） 基本要求與假定（教材P324，P325，P337）1. 由自重載荷產(chǎn)生穩(wěn)定力矩，由除自重載荷外其他載荷產(chǎn)生傾覆力矩，它們都是對所規(guī)定的特定傾覆線計(jì)算的結(jié)果。在校核計(jì)算中，當(dāng)穩(wěn)定力矩的代數(shù)和大于傾覆力矩的代數(shù)和時(shí)，則認(rèn)為該起重機(jī)整機(jī)是穩(wěn)定的。2. 校核計(jì)算的假定是起重機(jī)在堅(jiān)實(shí)、水平的支承面上或軌道上工作。若起重機(jī)需要在傾斜面上工作，在校核計(jì)算時(shí)制造商應(yīng)考慮此特定條件，給以明確說明并在核算時(shí)加上傾斜坡度的影響。（二）流動(dòng)式起重機(jī)的傾覆線1. 車輪（輪胎）不帶懸架或懸架裝置被鎖定（見圖1和圖2）傾覆線為車輪著地點(diǎn)的連線。對于裝有雙后軸的底盤，應(yīng)考慮以下兩種情況：a) 輪軸被固定或鎖定的情況下，用外輪胎的著地點(diǎn)；b) 輪軸安裝在一個(gè)平衡梁上時(shí)，用平衡梁的軸線。 圖1圖2起重機(jī)支承在外伸支腿上（見圖3）：傾覆線是各支承中心的連線，但除外伸支腿外，還存在柔性支承面（如充氣輪胎），則應(yīng)考慮此柔性支承面。圖3 （三）流動(dòng)式起重機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性1. 無風(fēng)試驗(yàn)或運(yùn)行時(shí)的整體抗傾覆穩(wěn)定性（靜穩(wěn)定性），流動(dòng)式起重機(jī)作穩(wěn)定性試驗(yàn)或帶載運(yùn)行。用自重載荷和表51規(guī)定的載荷計(jì)算出相應(yīng)的穩(wěn)定力矩和傾覆力矩，來判定起重機(jī)是否符合整體抗傾覆穩(wěn)定性的條件。表51 流動(dòng)式起重機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性校驗(yàn)的計(jì)算載荷——無風(fēng)試驗(yàn)或運(yùn)行時(shí)起重機(jī)的狀態(tài)和計(jì)算條件載 荷 性 質(zhì)計(jì)算載荷a、c輪胎起重機(jī)、汽車起重機(jī)支腿伸出b或履帶起重機(jī)作用載荷+輪胎起重機(jī)、汽車起重機(jī)支腿收回b作用載荷+輪胎起重機(jī)、汽車起重機(jī)或履帶起重機(jī)運(yùn)行作用載荷+輪胎起重機(jī)、汽車起重機(jī)或履帶起重機(jī)運(yùn)行作用載荷+a 是在不同幅度下起重機(jī)的最大起升載荷。是將主臂質(zhì)量G（作用于質(zhì)心上）或副臂質(zhì)量g（作用于質(zhì)心上）按力矩相等原理換算到主臂端部或副臂端部的質(zhì)量的重力。 b 與本表相對應(yīng)的條件是：起重機(jī)靜止不動(dòng)，但作升降、變幅、臂架伸縮和回轉(zhuǎn)等動(dòng)作的載荷試驗(yàn)，或者起重機(jī)作整機(jī)帶載運(yùn)行，但不作起升、變幅、臂架伸縮和回轉(zhuǎn)等動(dòng)作。c “計(jì)算載荷”。在特殊情況下，如果要求限制最大起升載荷，制造商應(yīng)明確說明在抗傾覆穩(wěn)定的校核計(jì)算中采用的最大風(fēng)速值。當(dāng)考慮其他的最大風(fēng)速時(shí)，制造商也應(yīng)予以明確說明。2. 有風(fēng)工作或運(yùn)行時(shí)的整體抗傾覆穩(wěn)定性（作業(yè)穩(wěn)定性）在工作風(fēng)載（規(guī)定的最大風(fēng)載荷）作用下流動(dòng)式起重機(jī)不移動(dòng)，但作起升、回轉(zhuǎn)、變幅、臂架伸縮等動(dòng)作；或僅整機(jī)移動(dòng)，但不作起升、回轉(zhuǎn)、變幅、臂架伸縮等動(dòng)作。用自重載荷和表52（略）規(guī)定的載荷算出相應(yīng)的穩(wěn)定力矩和傾覆力矩，來判定起重機(jī)是否符合整體抗傾覆穩(wěn)定性的條件?？购髢A覆穩(wěn)定性是指起重機(jī)在工作狀態(tài)下，基本臂和最長主臂處于最大仰角，或者最長主臂與副臂組合處于最小幅度，吊鉤放置地面，風(fēng)從吊臂吹向平衡重，當(dāng)?shù)醣厶幱谡齻?cè)方和正后方時(shí)，吊臂一側(cè)的所有支腿或輪胎對地面的總壓力不得小于該工作狀態(tài)下整機(jī)自重的15%。試驗(yàn)時(shí)起重機(jī)放置在堅(jiān)實(shí)、水平的支承面或軌道上（最大坡度為1%）；使外伸支腿脫離支承面，起重機(jī)支承在車輪（輪胎）上。思考5．汽車起重機(jī)穩(wěn)定性試驗(yàn)包括哪幾個(gè)方面？靜穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)（支腿伸出）和抗后傾覆穩(wěn)定性要求及判定條件是什么? 穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)包括靜穩(wěn)定、作業(yè)穩(wěn)定性和后翻穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)。在支腿伸出狀態(tài)作靜穩(wěn)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，施加1．25P+0．1F1的載荷而起重機(jī)不傾翻，則認(rèn)為起重機(jī)靜穩(wěn)定性是良好的；抗后傾覆穩(wěn)定性，應(yīng)采用支腿壓力測試的辦法來判定?？购髢A覆穩(wěn)定性時(shí)，起重機(jī)放置在堅(jiān)實(shí)、水平的支承面上（最大坡度為1%）；使外伸支腿脫離支承面，起重機(jī)支承在輪胎上；基本臂和最長主臂處于最大仰角，或者最長主臂與副臂組合處于最小幅度，吊鉤放置地面，風(fēng)從吊臂吹向平衡重，當(dāng)?shù)醣厶幱谡齻?cè)方和正后方時(shí)，吊臂一側(cè)的所有支腿或輪胎對地面的總壓力不小于該工作狀態(tài)下整機(jī)自重的15%。則認(rèn)為起重機(jī)的后翻穩(wěn)定性是良好的。（四）塔式起重機(jī)整體抗傾覆穩(wěn)定性塔式起重機(jī)的整體抗傾覆穩(wěn)定性有五種工況。（略）思考試述塔式起重機(jī)平衡重和壓重的作用、布置特點(diǎn)。（教材P259）答：平衡重的作用主要是：1）增加抗傾覆力矩，保持整機(jī)的穩(wěn)定性；2）減少主要由吊重和臂架自重引起的前傾力矩，使作用在回轉(zhuǎn)支承、塔身、底架的彎矩不致過大。平衡重的布置特點(diǎn)： 1）平衡重總是布置在回轉(zhuǎn)中心外與臂架相對的一側(cè)，并與臂架一起回轉(zhuǎn)。 2）設(shè)計(jì)選定的平衡重的重量和重心位置，應(yīng)使各種幅度工況時(shí)前傾力矩和后傾力矩盡量接近。壓重的作用主要是：壓重的作用主要保持整機(jī)穩(wěn)定性，特別是非工作狀態(tài)的穩(wěn)定性。壓重的布置特點(diǎn)：壓重對稱安裝在底架上，不回轉(zhuǎn)。三、機(jī)械安全技術(shù)與檢驗(yàn)要求 （一）起升運(yùn)行回轉(zhuǎn)變幅機(jī)構(gòu)原理簡介（見教材）（二）起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)起升功率和軸上所需的轉(zhuǎn)矩 當(dāng)起升機(jī)構(gòu)用同一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，其穩(wěn)態(tài)計(jì)算功率按式（7）計(jì)算： ………………（7）式中：——電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)起升功率（kW）；——起升載荷（N）； ——起升速度（m/s）； ——起升機(jī)構(gòu)總效率。2. 穩(wěn)態(tài)起升額定起升載荷時(shí)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩MN …………………（8）式中：MN—穩(wěn)態(tài)起升額定起升載荷的轉(zhuǎn)矩（N?m）；PQ—額定起升載荷（Ｎ）；——按最外層鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒卷繞直徑（m）；—鋼絲繩滑輪組的倍率；—由電動(dòng)機(jī)軸到卷筒軸的總傳動(dòng)比；—起升物品時(shí)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置和滑輪組的總效率。3. ＝0時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足的最低要求為了加速起升額定載荷或起升試驗(yàn)載荷，以及為補(bǔ)償電源電壓和頻率變化所導(dǎo)致的轉(zhuǎn)矩?fù)p失，電動(dòng)機(jī)軸上轉(zhuǎn)速＝0時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足的最低要求：①對直接起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)： Md≥ MNMd——起動(dòng)時(shí)（轉(zhuǎn)速=0時(shí)）電動(dòng)機(jī)軸上具有的轉(zhuǎn)矩。②對繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)：　Md≥ MN③對采用變頻控制的所有類型的電動(dòng)機(jī)：Md≥ MN（三）制動(dòng)器(制動(dòng)器的種類：支持制動(dòng)器、安全制動(dòng)器、減速制動(dòng)器)1. 支持制動(dòng)器動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)（液壓缸驅(qū)動(dòng)的除外），其起升、變幅、運(yùn)行、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)都應(yīng)裝可靠的制動(dòng)裝置：當(dāng)機(jī)構(gòu)要求具有載荷支持作用（將起升的物品支持在懸空狀態(tài)）時(shí)，應(yīng)裝設(shè)機(jī)械常閉式制動(dòng)器（支持制動(dòng)器）。在運(yùn)行、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置中有自鎖環(huán)節(jié)的特殊場合，如能確保不會(huì)發(fā)生超額定應(yīng)力或運(yùn)動(dòng)，也可以不用制動(dòng)器。變速機(jī)構(gòu)換擋到中間位置時(shí)，制動(dòng)器或其他裝置應(yīng)能自動(dòng)地支持住物品。 支持制動(dòng)器的選擇（1）起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)至少裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器。吊運(yùn)液態(tài)金屬及其他危險(xiǎn)物品的起升機(jī)構(gòu)，每套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)至少裝設(shè)兩個(gè)支持制動(dòng)器。（2）支持制動(dòng)器應(yīng)是常閉式的，制動(dòng)輪 / 盤應(yīng)裝在與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性聯(lián)接的軸上。（3）支持制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)等于或大于制動(dòng)軸上所需的計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩MZ： ……………（9）式中：KZ—制動(dòng)安全系數(shù)；PQ—額定起升載荷（Ｎ）；—按最外層鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒的卷繞直徑（m）； —物品下降時(shí)起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置和滑輪組的總效率；—鋼絲繩滑輪組的倍率；—由制動(dòng)器軸到卷筒軸的總傳動(dòng)比。對工作特別頻繁的起升機(jī)構(gòu)，其制動(dòng)器應(yīng)進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。 制動(dòng)安全系數(shù)制動(dòng)安全系數(shù)規(guī)定如下：（1） 一般起升機(jī)構(gòu)（通常為M5（含）級(jí)及以下）；（2） 重要起升機(jī)構(gòu)（通常為M6（含）級(jí)及以上）；（3） 吊運(yùn)液態(tài)金屬和易燃易爆的化學(xué)品及危險(xiǎn)品的起升機(jī)構(gòu)：每套驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)裝有兩個(gè)支持制動(dòng)器，；對于兩套彼此有剛性聯(lián)系的驅(qū)動(dòng)裝置，每套裝置應(yīng)裝有兩個(gè)支持制動(dòng)器，；對于采用行星差動(dòng)減速器傳動(dòng)，每套驅(qū)動(dòng)裝置也應(yīng)裝有兩個(gè)支持制動(dòng)器。（，，）（4） 具有液壓制動(dòng)作用的液壓傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)：。思考7：,吊鉤和動(dòng)滑輪組重量q=, 倍率m=3，起升起升電機(jī)額定功率Pe=25kW，電機(jī)額定轉(zhuǎn)速ne=950 r/min，減速器的減速比i=，卷筒繩槽底直徑D=400mm，鋼絲繩直徑d=14㎜，機(jī)構(gòu)總效率η=。請計(jì)算：（1）起升速度是多少？ （2）選擇的起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)不小于多少？（3），選擇減速器的減速比，并初步確定原來的電動(dòng)機(jī)是否適用？（1） 起升速度v： D0