影響起重機強度的主要因素

摘要：由于影響起重機強度的因素較多且較復雜，有設計的原因，也有人為使用的原因等，本文就影響起重機強度的原因提出幾點看法，并就對起重機強度產生的影響提出定性分析，本文還就克服影響起重機強度的原因提出相應的對策。

前言：起重機械普遍應用于廠礦企業，肩負重物的搬運、移動、裝卸等作業過程的主要任務。起重機的種類繁多，結構復雜。所吊運的物體形狀和種類也差別較大，有散粒、熔融狀態及易燃易爆危險品等。起重機作業條件和人為操作除了影響作業過程的安全外，對起重機本身的強度因素影響很大。而且目前國家尚未有統一的報廢標準，起重機的使用常常忽視強度的下降程度。本文就影響起重機強度的主要因素進行分析，以便在起重機的設計和使用過程更加注重科學性，使其使用更具安全性，可靠性。

一、超載因素

目前大部分在用起重機未裝設超載限制器，尤其是起重量小于40T的起重機，而使用過程中往往是憑經驗估計起重量，因而超載現象就時有發生，最明顯的是石材行業。一般起重機設計時，在額定載荷下只考慮安全系數，即將應力考慮為6=f(Pd·wn)／n≤[6](Pd為動載荷，wn為截面抗彎模量，n為安全系數)，就使用而言，由于；中擊等原因，起重機危險截面上的應力也時常超出許用范圍，久而久之就造成塑性變形，從而改變其抗彎抗變形抗疲勞等力學性能。

超載因素對起重機強度的影響之所以重要，其原因是起重機在設計時往往根據跨度及使用頻率等因素在主梁制作時進行拱度預拱處理，以平緩吊運過程主梁下端承受的拉應力，而正是因為超載時造成的塑性變形大大降低了起重機主梁的這種能力，造成主梁上拱度的消失以至下垂，從而降低其強度。國內起重機安全規程已就超載現象有所關注，已要求所有起重機加裝超載限制器。

起重機在其外表面涂有防銹漆及外保護漆，在保護漆活化劑的揮發老化及結構變形的情況下，油漆涂層與金屬材料抗變形能力不同而引起油漆脫落。金屬材料一旦暴露在空氣中，尤其是腐蝕的空氣中，受環境作用所引起的氧化還原反應，會引起起重機表面銹蝕，而且由于焊材及母材料理化指標不同，發生銹蝕比單片母材銹蝕的機率大，銹蝕降低了梁截面的厚度，而抗彎模量與厚度成正比。如果在焊縫處發生銹蝕，由于殘余應力未有效的消除，焊縫腐蝕的過程往往還伴隨產生焊縫開裂，同時焊縫開裂同樣減少主梁的幾何抗彎模量，同樣降低主梁的抗彎強度。

三、受力構件的磨損

受力構件的磨損是起重機使用過程的普遍現象，常見的零部件有吊鉤、鋼絲繩、軸承、滾筒、支承梁、導軌、車輪等，磨損引起的結果是減少受力面，改變結構受力條件，對強度的影響往往是致命的，譬如吊鉤截面的磨損就是明顯的例證，一旦危險斷面磨損達到一定程度，就會發生斷裂破壞。在使用過程中，易損件的更換是起重機使用的強度保證，克服磨損不僅是材料學研究的內容，同時還是管理學研究的課題，如何做到既經濟又安全，就成為使用過程不得不面臨的問題。

四、強度計算誤差的影響

一般強度計算是以受力點所受應力小于材料的許用應力及材料的力學性能是以其受力的大小與在其受力條件下的變形成正比為原則的，因而在計算受力點的應力時的誤差明顯表現在一是應力集中區域及力學模型誤差。

應力集中：其主要區域表現在孔、裂紋、焊縫、熱變形區、集中受力點等，此時材料所受應力已經超過其材料的許用應力并且產生局部塑性變形。

力學模型誤差：材料的受力與變形不是嚴格意義上的線性關系的，實際是一種準線性關系：約束條件如簡支、鉸支等情形與實際情況也存在誤差：集中受力在實際情形應該是以局部受力區的形式存在的。

這些誤差的影響是在較大受力區要考慮材料受力有超出許用應力的可能，尤其是承受較大的沖擊載荷的設備。該區域選取的安全系數就應該大些。對于關鍵性大型設備還應該進行應力試驗，對較大受力區進行應力校核。至少在目前應力計算軟件很成熟的情況下，應力計算已成為必不可少的一環，考慮這兩種誤差因素后，針對性地關注較大受應力區域，以保證使用過程中起重機強度作用的可靠性。

五、疲勞破壞

日常作業的頻繁使用，在構件外形突變或材料內部缺陷等部位，由于交變載荷的作用，都可能因較大的應力集中引起微觀裂紋，分散的微觀裂紋所形成的宏觀裂紋，在交變應力下逐漸擴展，此時鋼結構可能出現疲勞破壞，且由于疲勞破壞的發生難以預測，使用時注意工作級別，包括利用等級和載荷利用率的大小，同時注意結構的裂紋擴展情況。對于使用年限較大的起重機，尤其是使用較為頻繁的情況，應考慮起重機的整體更換問題。而不僅僅是做局部的修理或更換。

吊重時捆扎不合理致使重物脫落；重心偏斜使吊重若地時一端迅速觸地；機構起動制動過猛或速度換速過快：各機構動作不協調，運行卡阻造成載荷的不合理集中：斜吊、拖拉重物等現象是起重機使用過程常見不合理使用的例子，這些不合理使用往往導致結構承受過大的沖擊力或產生過大非重力方向的分力，導致車輪非正常磨損變形，同時影響結構強度。這方面引起事故的例子是非常多的，過大的；中擊力甚至引起整個起重機的傾覆，因為它影響的不止是強度，它還影響其穩定性。

對策：綜上所述，維持起重機的安全使用是個系統工程，主要應注重以下五個方面：1合理使用起重機，嚴禁斜吊、拖拉等野蠻作業，防范吊物脫落。加裝超載限制器。操作時應具有良好的視野，重物不要與周圍的物體相碰撞。2，應力試驗(對較大受力區進行應力校核)：驗證較大受力區的應力狀態，通常是承受最大應力及最大應力數值90％的區域，在設計載荷的作用下，不同的方向及位置進行應力測試，大量的經驗表明，測得的數據應小于計算值5％以上，如果不滿足的情況，應考慮減少額定載荷，不能減少額定載荷的，應采取局部措施。嚴重的情形不得投入使用。3日常使用的安全檢查至關重要，一旦油漆脫落，零部件損壞應及時修復，一旦發生異常聲響，走斜啃軌應查明原因，及時整改，嚴格按照起重機操作規程操作。4，引進先進工藝如控制系統采用變頻技術提高操作穩定性。5盡量避免應力集中，制造時注意表面質量及表面強度，避免應力突變，提高抗疲勞能力。

(編輯／陳志華)