伸縮臂式履帶起重機抗傾覆穩定性研究

徐云喆

摘 要：通過對伸縮臂式履帶起重機的抗傾覆穩定性進行分析，得出試驗前抗傾覆穩定性的校核計算方法，總結出整機抗傾覆穩定性試驗方法，在實際生產中將校核計算結果和試驗方法進行驗證。

關鍵詞：履帶起重機；抗傾覆穩定性；載荷；試驗方法

伸縮臂式履帶起重機（以下簡稱伸縮臂起重機）作為流動式起重機的一種，是將伸縮臂式汽車起重機的伸縮臂部分與桁架式履帶起重機的履帶式行走裝置部分結合的產物，以其臂長轉換快捷、可實現帶載行走的優點被市場廣泛認識并接受。

伸縮臂起重機的抗傾覆穩定性是指起重機在自重和外載荷的作用下抵抗傾覆的能力，是影響起重機使用性能、保證安全使用的重要指標，也是保證伸縮臂起重機安全工作的充要條件之一。

為確保伸縮臂起重機的安全使用，不僅需要在試驗前通過校核計算確保其抗傾翻穩定性合格，同時也要在通過試驗對其抗傾覆穩定性進行校核。

1 抗傾覆穩定性校核計算條件、試驗條件及要求

伸縮臂起重機抗傾覆穩定性校核計算、試驗條件及要求如下：

（1）起重機在整機指定位置處必須安裝上設計規定的工作狀態時的全部工作裝置；

（2）環境溫度范圍-20℃～+40℃，工作場地海拔高度不超過1000m；

（3）抗傾覆穩定性試驗時，風速不大于8.3m/s；

（4）工作場地地面應水平、堅實、平整，地面傾斜度不大于1%，地面及支撐面的承載能力必須大于起重機工作時所產生的接地比壓；

（5）試驗載荷應標定準確，垂直載荷相對標定值允差為±0.5%，水平載荷相對標準值允差為±1.5%

2 抗傾覆穩定性校核計算方法

伸縮臂起重機再進行抗傾覆實驗之前，為確保試驗安全、有效的進行，需要對伸縮臂起重機起升性能表的額定載荷的抗傾覆能力進行校核計算。

2.1 抗傾覆穩定性條件

伸縮臂起重機抗傾覆穩定性的計算一般情況下只考慮無風試驗或運行，特殊情況下需考慮有風工作或運行。

針對起重機自身特定的傾覆線，當穩定力矩的代數和大于傾覆力矩的代數和時，則認定該起重機抗傾覆能力是合格的。即：

MS-MT>0

式中：MS-穩定力矩的代數和；MT-傾覆力矩的代數和。

2.2 傾覆線的確認

伸縮臂起重機的傾覆線是驅動輪軸心的連線和引導輪軸心的連線，在計算時選用兩條連線長度的最小值B作為傾覆線的長度。

2.3 抗傾覆穩定性校核計算方法

伸縮臂起重機在抗傾覆穩定性校核計算時從靜穩定性、行駛穩定性、后翻穩定性三方面進行計算，整機制動穩定性有專門計算及實驗進行，本篇不做討論。

2.3.1 抗傾覆靜穩定性、行駛穩定性校核計算方法

伸縮臂起重機由轉臺裝置、主臂裝置、副臂裝置、變幅裝置、配重裝置、行走裝置六大裝置組成，伸縮臂起重機抗傾覆穩定性校核計算公式如下。

MT=Gus×（b+Lus）+Gcw+（b+Lcw）+Guc×（b+Luc）

MS=Gmb×（Lmb-b）+Gfb×（Lfb-b）+Gdc×（Ldc-b）+（？漬×PQ+0.1×F）×（R-b）

F=（Gmb×m+Gfb×（j+n））/（j+k）

當最大起升載荷滿足MS>MT時，我們認定伸縮臂起重機可利用額定載荷可進行抗傾覆靜穩定性、行駛穩定性校核試驗。

式中：Gus-轉臺裝置重力（KN）；

Lus-轉臺裝置重心到轉臺裝置回轉中心的距離（m）；

Gcw-配重裝置重力（KN）；

Lcw-配重裝置重心到轉臺裝置回轉中心的距離（m）；

Guc-行走裝置重力（KN）；

Luc-行走裝置重心到轉臺裝置回轉中心的距離（m）；

Gmb-主臂裝置重力（KN）；

Lmb-主臂裝置重心到轉臺裝置回轉中心的距離（m）；

Gfb-副臂裝置重力（KN）；

Lfb-副臂裝置重心到轉臺裝置回轉中心的距離（m）；

Gdc-變幅裝置重力（KN）；

Ldc-變幅裝置重心到轉臺裝置回轉中心的距離（m）；

？漬-起升載荷的載荷系數（校核靜穩定性時為1.33、校核行駛穩定性時為1.5）；

PQ-在不同幅度下起重機的額定總起重量（KN）；

F-將主臂裝置、副臂裝置質量轉化到吊載臂架端部的質量的重力（KN）；

R-額定總起重量所允許的最大幅度（m）；

b-伸縮臂起重機傾覆線的一半（即b=B/2）（m）；

m-主臂裝置重心到主臂下鉸點的距離（m）；

n-副臂裝置重心到副臂下鉸點的距離（m）；

j-起升載荷允許的最大幅度時主臂裝置長度L的水平投影（m）；

k-起升載荷允許的最大幅度時副臂裝置長度L的水平投影（m）；

其余符號見2.1。

2.3.2 抗傾覆后傾翻穩定性校核計算方法

為保證伸縮臂起重機抗傾覆后傾翻穩定性有一個合理的安全系數，要求在側面或支撐載荷的底盤端部傾覆線上的總載荷不應小于起重機總重力的15%。

伸縮臂起重機的重心所在直線與轉臺回轉中心水平距離不超過轉臺回轉中心到后傾覆線距離的70%。（此時吊鉤放置于地面上，不作為抗傾覆后傾覆穩定性校核的參與載荷。）

據此計算公式總結如下：

當滿足a<70%時，可認定伸縮臂起重機經校核計算可進行抗傾覆后傾翻穩定性試驗。

式中：a-伸縮臂起重機重心所在直線與轉臺回轉中心水平距離與轉臺回轉中心到后傾覆線距離的比值；

其余符號見2.1、2.3.1。

3 伸縮臂起重機抗傾覆穩定性的試驗方法

我們依據先行國家標準，對伸縮臂起重機的抗傾覆穩定性分為靜穩定性、后翻穩定性、行駛穩定性三方面進行試驗。

在試驗過程中主臂裝置、副臂裝置統稱為臂架裝置。

3.1 抗傾覆靜穩定性試驗方法

伸縮臂起重機的臂架裝置位于起重機的正側方、正前方和正后方，臂架仰角處于產生最大傾覆力矩的工作幅度，起吊相應工況（1.25×PQ+0.1×F）的試驗載荷，慢速起升載荷到一定的離地200mm高度，臂架裝置在各實驗位置停留10min。

實驗過程中，伸縮臂起重機不傾翻則認定是穩定的。

式中：各符號見2.3.1。

注：試驗時，在起吊過程中關注后傾覆線上的支重輪，一旦發生支重輪離地且接地履帶板有離地傾向，必須停止試驗，并對額定載荷PQ進行修正。

3.2 抗傾覆行駛穩定性試驗方法

伸縮臂起重機的臂架裝置位于起重機的正前方，緩慢勻速起吊相應工況（1.33×PQ+0.1×F）的試驗載荷到一定的離地200mm高度，緩慢勻速行走，行走速度不得大于1.44km/h（即0.4m/s）。

伸縮臂起重機以最低穩定速度勻速行駛，直線前進和后退各20m，在試驗過程中，下車后端傾覆線上的總載荷為零，但接地履帶板不離地，則認定伸縮臂起重機是穩定的。

式中：各符號見2.3.1。

注：試驗時，在起吊過程中關注后傾覆線上的支重輪，一旦發生支重輪離地且接地履帶板有離地傾向，必須停止試驗，并對額定載荷PQ進行修正。

3.3 抗傾覆后翻穩定性試驗方法

臂架裝置分別位于伸縮臂起重機的正側方、正前方和正后方，臂架起升至最大仰角，吊鉤和其他取物裝置放置在地面上，分別測量臂架一側傾覆線上的總載荷，各傾覆線上的總載荷均不小于伸縮臂起重機總質量重力的15%，則認定伸縮臂起重機是穩定的。

4 結束語

在實際設計過程中也可以依據伸縮臂起重機抗傾覆穩定性校核公式對伸縮臂起重機的非帶載行走起升性能載荷、帶載行走起升性能載荷進行計算，也可以在方案設計時對伸縮臂起重機的抗傾覆后傾翻穩定性進行初步校核，從而調整整機質量布局。

上述伸縮臂起重機的抗傾覆穩定性試驗方法在我公司伸縮臂起重機的出廠試驗時經實踐證明是安全有效、真實可行的，而校核計算方法伸縮臂起重機也確保了我公司出廠試驗時的安全性。

參考文獻

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