起重機抗傾覆穩定性分析

湯尉

（江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院揚州分院，江蘇 揚州 225200）

起重機是特種設備的范疇，其穩定性和可靠性直接決定著起重機能否安全運行。同時，起重機的體積相對較大，具有一定的復雜性和危險性，一旦發生安全事故，后果嚴重。對于起重機來說，事故產生的種類有很多，傾覆是起重機運行常見的一個事故，其危險及損失也相對較大，并且起重機抗傾覆穩定性是衡量設備安全、穩定運行的關鍵。因此，要想保證起重機穩定運行，避免傾覆現象的發生，需要對起重機抗傾覆穩定性進行重點分析，根據不同類型的起重機，以及不同的工況，分析和設置起重機抗傾覆穩定性參數，以此實現預期的目標，最大程度上保障起重機運行的穩定性和安全性。

1 起重機抗傾覆穩定性分析

起重機抗傾覆穩定性主要是指設備自身自重和外荷載的作用下，起到抵抗翻倒的作用，若是起重機抗傾覆穩定性失衡，很容易引發起重機運行安全事故的發生，造成經濟效益和人員等方面的損失。由此看來，分析和研究抗傾覆穩定性是保證起重機安全、穩定運行的關鍵。同時，抗傾覆穩定性參數始終貫穿于起重設備運行過程中，若是參數不足或者出現較大的偏差，都會引起起重機傾覆現象的發生。另外，在起重機抗傾覆穩定性分析的時候，需要明確引發起重機抗傾覆穩定性失衡的主要因素，例如：運行荷載、附加載荷、風載荷、特殊載荷等。同時，在作業或者非作業的時候，傾覆現象都很有可能發生，需要通過計算的方式，對起重機抗傾覆穩定性各項參數進行校驗，進而滿足起重機安全、穩定運行的需求。

2 引發起重機傾覆現象產生的原因

其實，在起重機運行的過程中，引發傾覆運行故障產生的原因有很多，例如：違規安裝拆卸、保養不當、違規操作等現象。下面就對引發起重機傾覆現象產生的因素，進行分析和闡述。

2.1 人員違規操作

在已發生的起重機傾覆事故中，可以發現很多事故都是由人員操作不當引起的，如起重機起吊荷載超出設計范圍，進而導致起重機傾覆，造成人員受傷或經濟損失，工程的進度也會受到影響。

2.2 安裝拆卸過程違規

很多施工單位為了降低成本，在起重機安裝和拆卸過程中違規作業，多次使用高強度螺栓連接，起重機運行時產生較多交變荷載，當其持續作用在連接螺栓處，容易造成螺栓的應力集中部位缺陷，這樣起重機經過長時間的運行就會出現材料疲勞的狀態，進而導致螺栓的斷裂，造成起重機傾覆。

2.3 保養不當

起重機經過長時間的運行出現疲勞的狀態，結構構件很容易產生裂紋的現象。那么，在起重機保養的時候，若是保養方式出現偏差，或者保養力度不當，都會很容易引發起重機傾覆的發生。

2.4 作業環境

起重機常見處于露天的工作狀態，因此起重機經常受到外界環境的影響，例如：大風、地震、低溫等方面。若是起重機抗傾覆穩定性分析的時候，對該方面沒有進行充分的考慮，穩定性出現失衡的狀態，這樣也會增加起重機傾覆發生的概率。

3 起重機抗傾覆穩定性計算分析

穩定性參數的平衡性是保證起重機安全穩定運行的關鍵。因此，在起重機抗傾覆穩定性分析的時候，一定要對其穩定性參數值進行有效的計算，根據其參數值分析起重機抗傾覆穩定性是否處于均衡的狀態，以及傾覆運行事故發生的概率。

3.1 案例分析

本文就以門式起重機為例，起升高度為50m，針對該高度的門式起重機，在具體使用的過程中，一定要對起重機抗傾覆穩定性參數值進行詳細的計算，保證起重機抗傾覆穩定性參數的均衡性，這樣才能保證起重機處于穩定的運行狀態，降低安全事故的發生，提高經濟效益。門式起重機在運行的過程中，經常會受到風荷載的影響，這也就導致了具有較大的傾覆力矩。因此，在相關單位分析的過程中，通過力矩法對該門式起重機非工作狀態下風力10級，以及空載暴風侵襲錨固狀態風力12級橫向工況下的抗傾覆穩定性進行校核，并且利用相應的計算公式分析，從而滿足起重機安全使用的需求。

3.2 明確參數值計算

為了保證門式起重機抗傾覆穩定性參數值的準確性，需要根據相關內容，對各項參數進行計算，其計算內容如下。

（1）若是起重機的重量Q為80t，起吊高度H為50m，跨度為L為30，根據相應計算前后兩根支腿跨距B為25.6m，并且橋架與小車銜接起點h1=52.3m，齒輪壓力為22t，走臺重量為5t。（2）起重機起升沖擊系數的φ1為1.1，動載系數φ2為1.25。（3）起重機的工作狀態的風壓系數為P2為250N/m2，非工作風壓系數為P3為800N/m2。（4）起重機運行的風力系數：C主梁=1.68，C支腿=1.18。（5）起重機風壓高度系數變化為：K主梁=1.66，K支腿=1.47。同時，根據相應的計算，A主梁迎風面積=114.99m2，A支腿總迎風面積=96.5m2。（6）f垂直靜撓度L為跨度，并且基于f≥L/750的標準，撓度允許值[f]為40mm。（7）起重機的材料的強度σ是一般為235MPa，安全系數n為1.5，根據其參數得出起重機允許應力參數值為 [σ]=156.7MPa。

3.3 橫向工況1計算

在起重機抗傾覆穩定性分析的時候，橫向工況是穩定性參數值計算的重點。橫向工況一般都是指大車的運行方向，非工作狀態風級狀況。同時，在非工作狀態下，起重機會根據運行軌道運行造成了最大風力為 10 級風暴的侵襲，這樣很容易導致起重機傾覆的現象產生。因此，在起重機抗傾覆穩定性計算的過程中，需要對該方面進行計算，需要根據其計算公式，分析起重機抗傾覆穩定性是否處于均衡的狀態，其公式為：。公式中，PW機=CKbP3A機，將上述的各項參數代入計算公式中，可以知道計算結果大于0。這樣看來，起重機在非工作狀態10級的情況下，起重機抗傾覆穩定性達到相關標準。

3.4 橫向工況2計算

橫向工況2主要是指起重機在運行的時候，導致暴風的侵襲，其風力大約在12級。根據相應的計算公式，分析起重機抗傾覆穩定性的均衡性，其計算公式為：。公式中的F代表錨固力，PW機=CKbP3A機，將上述參數代入計算公式中，最終計算的結果大約為800kN，這樣可以根據計算參數設定錨固力的參數為850kN，僅為判斷起重機抗傾覆穩定性處于相關的狀態。

3.5 起重機荷載計算

荷載計算是起重機抗傾覆穩定性分析的一項重點內容，并且在計算的時候需要考慮的是各類載荷對傾覆穩定性的影響程度，那么在這樣的情況下，需要各個的荷載力矩前乘以一個荷載系數。但是，在計算的時候，需要對工況的不同，分析荷載系數的變化，根據變化的情況設定起重機抗傾覆穩定性參數值，盡可能保證起重機抗傾覆穩定性參數值處于標準的范圍內，如表1所示。

表1 為 門式起重機抗翻穩定性載荷系數及建議載荷值

4 結語

綜上所述，以門式起重機為例，對起重機抗傾覆穩定性的相關內容進行了分析和闡述，主旨就是保證起重機抗傾覆穩定性的均衡性，降低起重機傾覆現象發生的概率，盡最大程度保證起重機運行的穩定性。