【正文】 學院 63 工程起重機 因此， 按許用應力方法計算的關(guān)鍵問題是合理地確定安全系數(shù)。 因此， 按許用應力方法計算的關(guān)鍵問題是合理地確定安全系數(shù)。 材料極限應力與材料性質(zhì)、 應力種類、尺寸大小和熱處理條件等因素有關(guān)。 工程機械學院 62 工程起重機 第三節(jié) 工程起重機設(shè)計計算方法 一、按許用應力計算方法 工程起重機零部件、金屬結(jié)構(gòu)件的計算方法，目前大多數(shù)情況下仍采用許用應力計算方法 。例如需要進行載荷情況 Ⅲ 計算的只是那些在起重機非工作期間可能承受暴風載荷的零部件 ，如起重機變幅機構(gòu)，回轉(zhuǎn)支承裝置的某些零件，夾軌器以及塔身結(jié)構(gòu)等。 一般說來，載荷情況 Ⅱ 的計算對于起重機任何部分都是必要的。所以這類載荷又叫驗算載荷。 工程機械學院 61 工程起重機 載荷情況 Ⅲ ——特殊載荷 非工作狀態(tài)最大載荷 這類載荷是指起董杌處于非工作狀態(tài)時可能出現(xiàn)的最大載荷，即非工作狀態(tài)下起重機所承受的自重，非工作狀態(tài)最大風壓力以及路面坡度引起的載荷等 。這類載荷又叫強度計算載荷。 它是由 起重機自重、最大額定起重量、急劇的起制動引起的動力載荷、工作狀態(tài)下最大風壓力以及重物最大偏擺 (αx)引起的水平載荷 等組合成 的。它們是自重載荷、起升載荷以及由于機構(gòu)的起（制）動所引起的水平載荷。所以這一類載荷又叫壽命計算載荷。除選擇電動機外，一般不考慮風壓載荷的影響。 載荷情況 I——基本載荷 載荷情況 Ⅱ ——附加載荷 載荷情況 Ⅲ ——特殊載荷 工程機械學院 59 工程起重機 載荷情況 I——基本載荷 這類載荷是指起重機在正常工作條件下所承受的載荷，即起重機工作時經(jīng)常可能出現(xiàn)的載荷 。 根據(jù)上述要求，起重機設(shè)計通常分為壽命計算、強度計算和強度驗算三種計算類別。對某些部件(如電動機、制動器等 )還應保證其工作溫度維持在安全的工作范圍內(nèi)。 地震載荷 國外有的起重機設(shè)計規(guī)范作了考慮，對于輪胎式起重機則可以不予考慮。 工藝載荷 由生產(chǎn)工藝要求提供，在氣溫變化較大的地區(qū)使用起重機時 (國外有的起重機規(guī)范規(guī)定氣溫變化范圍為 +45～一 250C)，當要考慮溫度載荷時，溫度影響按鋼材線膨脹系數(shù) a＝ 12X106毫米／毫米 0C考慮， 安裝運輸載荷 取決于安裝和運輸?shù)墓ぞ吲c方法，可按具體情況進行計算。沖擊系數(shù) k值可按表 3—7推薦值選取。在起升機構(gòu)中，如果在起升繩非常松弛的狀態(tài)下突然離地高速起吊，這時要產(chǎn)生很大的動力載荷，其動載系數(shù)可按下列近似公式計算： φ=1+av 工程機械學院 57 工程起重機 沖擊載荷也是一種動力載荷 。 為便于計算，通常動力載荷是以靜載荷 (當不平穩(wěn)運動時還包括慣性載荷 )乘以一個大于 1的系數(shù) φ，系數(shù) φ稱為動載系數(shù)。 P和 F可按下式計算： 90022RnGRgVGFtgVGP?????????工程機械學院 56 工程起重機 六、振動和沖擊引起的動力載荷 由于起重機是彈性系統(tǒng)，在驟然加載或減載時，會引起系統(tǒng)的彈性振動，這種振動會產(chǎn)生振動應力，通常把相應于振動應力的載荷稱為振動載荷，這是一種動力載荷 。對于輪胎式起重機 a角另有推薦值，見第十六章。這一計算式在回轉(zhuǎn)速度較高的情況下(如 3～ 4轉(zhuǎn) /分 )，誤差較大，計算結(jié)果 a值偏大。如圖 3—3所示，重物在垂直于吊臂平面內(nèi)擺動，當起重機轉(zhuǎn)過 900后，重物的擺動變成在吊臂平面內(nèi)了。 T＝ (Q+q)tana qQWgjjj Rkc??????tan 但是，上述使重物偏擺的因素并不一定作用在同一方向和同一平面內(nèi)。 AqCKP ihW ?起升載荷需要考慮以下系數(shù)： ； φ2C,m1,Y0,?0 ； φ3 ； φ4 4. 自重載荷沖擊系數(shù)； φ1 風載荷計算公式意義： ； qⅠ ,qⅡ ,qⅢ ； ， 與結(jié)構(gòu)的體型，尺寸等有關(guān) 由 7個方面決定（見書） ； 工程機械學院 53 工程起重機 四、重物偏擺引起的載荷 T 回轉(zhuǎn)動臂式起重機撓性懸掛重物時，因受水平風力，起重機回轉(zhuǎn)時的離心力，變幅時重物水平移動慣性力，以及回轉(zhuǎn)加速、制動時的切向慣性力等原因使重物偏擺一個 a角而引起水平力。正四邊形空間桁架在對角線的迎風面積可近似認為是 1． 2倍的正面的迎風面積 。圖中 η 為折減系數(shù)，按表 3—4選取。 三、風載荷 W 工程起重機主要在室外作業(yè)，應考慮風力產(chǎn)生的載荷，實壇計算時，認為風載荷是水平作用于起重機上，其大小與起重機所在地區(qū)的風速大小、迎風面積和形狀有關(guān)。起重機自重，在設(shè)計前是未知的，初步設(shè)計時可根據(jù)同類型、參數(shù)相近的機型進行初步估計，但最后核算的重量如與估算重量出入較大時，則應重新進行調(diào)整和核算。當起升高度大于 50米時，還應包括鋼絲繩的自重。 作用在起重機上的外載荷應根據(jù)實際情況確定 ，主要的有； 起重載荷、起重機啟重載荷、風載荷、重物偏擺引起的載荷、慣性和離心力載荷和振動、沖擊引起的動力載荷等 。 、 14 工程起重機工作速度的選擇應考慮哪些因素？就設(shè)計而言工作速度如何確定？ ～ 14 工程起重機的起重能力的質(zhì)量利用系數(shù)有哪幾種形式？不同類型的起重設(shè)備如何選擇使用？ 工程起重機利用等級劃分的依據(jù)是什么？有多少級？ 起重機的載荷狀態(tài)與哪兩因素有關(guān)？載荷譜系數(shù)分為哪四級 。又如履帶式起重機使用抓斗時則屬重級。從表中可看出，確定各機構(gòu)的工作類型的主要原則是： 1．非工作性運動的機構(gòu)，即在起重機不吊重時，用來調(diào)整起重機位置的機構(gòu)，如不作帶載運動的變幅機構(gòu)等，則屬于輕級工作類型， 2．工作性運動的機構(gòu)，根據(jù)載荷波動特性、年工作時數(shù)等因素確定工作類型，可按表 2—1確定， 3．起重機用途不同，選取的工作類型也各不相同。而整機和金屬結(jié)構(gòu)部分的工作類型則由其主要機構(gòu) (一般是主起升機構(gòu) )的工作類型確定。 工程機械學院 48 工程起重機 工程機械學院 49 工程起重機 規(guī)定起重機的這種工作類型，不僅為合理地設(shè)計起重機所必需，而且使用戶能合理地選用符合其使用要求的產(chǎn)品。表 2—1所示為起重機劃分為這四種類型的依據(jù)。起重機的這種工作特點，在設(shè)計起重機零部件、金屬結(jié)構(gòu)和確定起重機動力功率時都必須給以考慮。此外，作用于起重機上的載荷也是變化的，有的起重機是經(jīng)常滿載工作，有的經(jīng)常只吊輕載，其負載情況很不相同。有的起重機日夜三班工作，有的只工作一班，有的甚至一天中只工作幾次。它不象有些機器 (如皮帶運輸機 )開動后在較長一段時間內(nèi)連續(xù)不停地運轉(zhuǎn)。對于塔式起重機是以最大起重力矩和最大起升高度表示的。重量利用系數(shù)可有三種表示形式。所謂重量利用系數(shù)是指起重機在單位自重下有多大起重能力。對于各種噸位級的輪胎式起重機自重最大值，我國在輪胎式起重機基本參數(shù)系列標準中作了規(guī)定 (表 11—4)，設(shè)計制造后的起重機自重不應超過所規(guī)定的數(shù)值。 起重機自重與起重機類型、噸位級、底盤型式、傳動型式、結(jié)構(gòu)型式和整機穩(wěn)定性程度等因素有關(guān) 。它反映了起重機設(shè)計、制造和材料的技術(shù)水平。 工程機械學院 45 工程起重機 七、自重及重量指標 起重機的自重是指起重機處于工作狀態(tài)時起重機本身全部自重，以 G表示，單位噸 。變幅速度也不能取得很大，因為變幅運動對起重機平穩(wěn)性和安全性有很大影響，特別是帶載變幅時，速度取得更低。 (四 )各機構(gòu)的工作速度，根據(jù)機構(gòu)本身作業(yè)要求和運動性質(zhì)，可選擇不同的速度。 (三 )起重機工作速度的選擇與機型有關(guān)。在這種起升高度大的情況下，通常是以長吊臂工作，其相應的起重量要降低，所以往往是通過更換滑輪組倍率來提高吊鉤速度。因為合理的速度應是在正常工作時機構(gòu)能達到穩(wěn)定運動，不然在機構(gòu)未達到等速穩(wěn)定運動前就要制動。 (二 )工作速度選擇與運動行程有關(guān)。 工程機械學院 44 工程起重機 合理選擇工作速度要全面考慮的系列因素 (一 )根據(jù)起重機所服務對象的作業(yè)要求考慮。如慣性增大，起、制動時引起的動力載荷增大，從而機構(gòu)的驅(qū)動功率和結(jié)構(gòu)強度也要相應增大。當起重量一定時，工作速度高，生產(chǎn)率也高。 起重機工作速度選擇合理與否，對起重機性能有很大影響。 起升速度指起重吊鉤升起 (或下降 )的速度，以 Vq表示，單位米 /分，變幅速度指吊鉤自最大幅度到最小幅度時的平均線速度，以 Vb表示，單位米 /分，回轉(zhuǎn)速度指起重機轉(zhuǎn)臺每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)，以 n表示，單位轉(zhuǎn) /分，行走速度以 Va表示，單位公里 /小時。 工程機械學院 43 工程起重機 六、工作速度 工程起重機的工作速度主要包括起升，變幅，回轉(zhuǎn)和行走的速度。軌距的大小是由主參數(shù) ——起重力矩值來確定的，隨著主參數(shù)的增大，軌距也增寬。 工程機械學院 42 工程起重機 五、軌距 對于軌道式塔式起重機，軌距是一項重要參數(shù)，因為它直接影響整機的穩(wěn)定性及起重機本身尺寸。 最大額定起升高度的確定，是根據(jù)起重機作業(yè)要求 (如結(jié)構(gòu)物的高度等 )和起重機總體設(shè)計的合理性綜合考慮 。用于吊裝工程的起重機，其額定起升高度是重要的性能參數(shù)。額定起升高度是指滿載時吊鉤上升到最高極限位置，自吊鉤中心至地面或軌面的距離。當取物裝置使用抓斗時，則指至抓斗最低點的距離。對于塔式起重機，我國是 以基本臂最大工作幅度與相應的起重量的乘積作為起重力矩的標定值 。特別是塔式起重機的起重能力通常是以起重力矩的噸 它是綜合起重量與幅度兩個因素的參數(shù) 。 工程機械學院 40 工程起重機 三、起重力矩 起重機的工作幅度與相應于此幅度下的起重量的乘積稱為起重力矩，并以 M表示，則 M＝ QXR，單位噸 設(shè)計起重機時，應合理確定有效幅度。如圖 2—1所示，為了反映起重機實際工作能力，往往還以有效幅度 A表示。 幅度表示起重機不移位時的工作范圍 。 但當?shù)醣厶幱谕粖A角時，在吊重狀態(tài)與在空鉤狀態(tài)時其幅度值是不等的。 工程機械學院 39 工程起重機 二、幅度 規(guī)定 起重機回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離稱為幅度或稱工作幅度 。一機部于 1974年對輪胎式起重機制訂了基本參數(shù)系列標準，規(guī)定了輪胎式起重機最大額定起重量參數(shù)系列 (表 11—5)。 工程機械學院 38 工程起重機 起重量是起重機的主要技術(shù)參數(shù)。但應予指出，有些大噸位級起重機，最大額定起重量往往沒有實用意義，因為幅度太小，當支腿跨距較大時，重物在支腿內(nèi)側(cè)。 輪胎式和履帶式起重機的名義噸位級 (即起重機銘牌上標定的起重量 )通常是以最大額定起重量表示的 。 輪胎式和履帶式起重機起重量 現(xiàn)包括 吊鉤的重量 ，但對于取物裝置為抓斗或電磁吸盤時，則包括抓斗和電磁吸盤的重量 。所謂 額定起重量是起重機在各種工況下安全作業(yè)所容許的起吊重物的最大重量 。 一、起重量 起重機起吊重物的重量稱為起重量，通常以 Q表示，單位噸。對于塔式起重機還包括起重力矩和軌距等參數(shù)。 上網(wǎng)查詢工程起重機的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，并寫一篇論文，題目自擬。 塔式起重機有哪些類型？主要應用在哪些方面？ 簡述工程起重機的主要組成，并說明各部分的作用。 五、采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝 為了減輕起重機的自重，提高起重性能，保證起重機高效可靠地工作，各國都非常重視采用新技術(shù)，新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。 四、發(fā)展一機多用的產(chǎn)品 為了充分發(fā)揮工程起重機的作用，擴大其使用范圍，有的國家在設(shè)計起重機時重視了產(chǎn)品的多用性。 三、重視“三化”，逐步過渡采用國際標準 目前各國在發(fā)展工程起重機新產(chǎn)品中都很重視“三化” (標準化、系列化、通用化 )。 二、通用型起重機以中小型為主，專用起重機向大型大功率發(fā)展 為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機械化程度，工程起重機的發(fā)展，仍是以輕便靈活的中小型起重機為主。 工程機械學院 28 工程起重機 近年來工程起重機的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn) 一、廣泛采用液壓技術(shù) 由于液壓傳動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無級調(diào)速、操縱簡便、輕巧、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全可靠等優(yōu)點，因此，近年來國內(nèi)外各種類型的工程起重機廣泛采用液壓傳動。 隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展， 各種 新技術(shù)，新材料、新結(jié)構(gòu)，新工藝 在工程起重機上得到廣泛的