起重機抗傾覆穩定性分析探究

石磊

摘要：起重機抗傾覆穩定性是起重機安全工作的重要條件之一，通過剛性穩定性承載能力設計計算可以保證其整體抗穩定性，對于室外工作的起重機，還需要計算其抗風載荷作用。通過計算分析其穩定性是非常可靠的方法，這也經過了許多試驗證實了的。因此，為了提高起重機的抗傾覆穩定性，保證其安全運行，利用力矩不等式法和安全系數法對其進行了深入的分析和研究，為起重機的抗傾覆穩定性貢獻一份力量。

關鍵詞：起重機;抗傾覆;穩定性;不等式;安全系數

引言

起重機械是現代工業、農業等領域不可缺少的設備，被廣泛應用于各種物料的吊運作業中，這不僅極大地提高了勞動效率，減小了勞動強度，而且減少了作業過程中的事故率。在起重機使用的幾十年里，起重機傾覆事故時有發生，起重機抗傾覆問題作為起重機基本性能的安全要求突顯其重要性，為了更大程度地確保起重機作業時的安全性，防止事故的發生，必須要求起重機有足夠的抗傾覆穩定性，這也是起重機設計的基本要求。起重機抗傾覆穩定性是指其承受自重和外載荷作用并在各種最不利組合情況下抵抗傾翻保持穩定的能力，簡稱為穩定性。

1.起重機抗傾覆穩定性分析的必要性

安裝在運行裝置或其它支承裝置上的起重機，可能會由于各種外在因素的影響而使其傾覆，這些引起傾覆的因素通常有超載、大風、坡度、制動時的大慣性載荷以及回轉離心載荷等。當起重機的抗傾覆穩定能力不時，也就是起重機自身重力和所承受外力對支承平面的傾覆邊出現傾覆力矩大于穩定力矩的情況時，起重機就將繞傾覆線傾翻，造成重大人身事故和設備事故，其后果將是極其嚴重的。因此進行起重機抗傾覆穩定性分析是非常有必要的。尤其是對于流動式起重機、履帶式起重機，進行穩定性分析更有必要的。

2.起重機抗傾覆穩定性分析

對于起重機抗傾覆性的研究已經有數十年的歷史了，對于穩定性的計算方法和要規范的內容至今仍然在不斷的研究和完善中。對起重機抗傾覆穩定性的分析是假定起重機是工作在堅實、水平的地面上。如起重機必須在坡面上工作時，在核算時要考慮地面坡度的影響。抗傾覆穩定的判據是：當穩定力矩的代數和大于傾覆力矩的代數和時，便認為該起重機抗傾覆性能是穩定的[1]。當前，抗傾覆穩定性的分析計算方法主要可以采用三種方法，分別是力矩不等式法、穩定系數法和按臨界傾覆載荷標定額定超重量法。

2.1 力矩不等式法

力矩不等式法，不僅被GB/T3811-2008《起重機設計規范》所采用，而且該方法在歐美等發達國家也得到了廣泛的應用。

利用力矩不等式法校核抗傾覆穩定性的基本原則如下：

（1）進行穩定性計算分組或分類。其分組或分類主要是以結構外形、工作條件、以及穩定性的要求等為依據。

（2）確定計算工況。主要包括工作狀態與非工作狀態、動態與靜態、試驗狀態或風載等。

（3）選擇最不利的載荷組合。因為各種載荷變化作用具有隨機性，對起重機的穩定性有實際的影響，計算時應對各種載荷分別給予相應的載荷增大系數。

（4）穩定性計算。當所有力矩的代數和大于等于零時，則可以判定起重機的穩定性是足夠的，不會發生傾覆事故。

（5）危險傾覆邊的確定。帶載水平運行的起重機，傾覆邊為橫向和縱向;運行機構只作非吊重移位的定點吊裝的起重機，傾覆邊為其支撐多邊形。

2.2穩定性安全系數法

穩定性安全系數法是適用于各種移動式起重機的穩定性計算方法，其采用穩定性安全系數法的概念作為衡量和評定起重機穩定的數量指標;該方法在歐洲一些國家仍然使用。

穩定性安全系數法的基本原則如下：

（1）穩定性安全系數法是指起重機所承受的各種外載荷對于危險傾覆邊產生的穩定力矩與傾覆力矩的比值。

（2）起重機穩定性的工況通常包括非工作時的穩定性與工作時的穩定性;起重機實際的抗傾覆能力是通過穩定系數指標[K]來反映的，它也是起重機不發生傾覆的機率，各種計算工況下的穩定系數許用值如表1所示：

表1：穩定安全系數法許用值

驗算工況 驗算工況特征 允許的穩定系數[K]

1 載重穩定性（無附加載荷） 1.40

2 載重穩定性（有附加載荷） 1.15

3 自重穩定性 1.15

（3）各種作用載荷應按相關標準規定其屬性，穩定性力矩和傾覆力矩應按起重機可能處于的最不利情況、承受最不利載荷組合進行計算。

（4）穩定性計算。穩定系數K作為起重機抗傾覆能力的判據，不能小于相應規范和標準的規定值，穩定系數K的計算公式如下所示：

穩定系數法在需要驗算多種工作狀況時的概念不十分明確，并且難以表述起重機突然卸載或吊具脫落工況。

2.3按臨界傾覆載荷標定額定超重量法

該方法是歐美國家常用的方法，通過試驗或計算得出起重機的臨界傾覆載荷，以此保證起重機的穩定性。但是在試驗時應將起重機堅實的、水平的路面上，并工作于不同臂長和不同幅度，逐漸增加吊鉤上重物直到另一側的支承壓力為零，

參考文獻：

[1]全國起重機械標準化技術委員會.GB/T 3811-2008《起重機設計規范》釋義與應用[M].北京：中國標準出版社，2008：157