起重機抗傾覆穩(wěn)定性分析

婁凱明

（廣東正和特種設備檢測有限公司，廣東 廣州 510000）

起重機的吊裝作業(yè)作為現代工程項目中的重要內容，在不斷地發(fā)揮著重要的作用，起重機在進行吊運過程中，各種的控制操作都可能會對起重機系統(tǒng)的狀態(tài)帶來突發(fā)性變化，這樣就極易對起重機的穩(wěn)定性帶來強大的影響。這樣就有必要對各種起重機械的抗傾覆穩(wěn)定性進行分析。目前履帶式起重機的抗傾覆的研究主要是針對靜態(tài)方面的穩(wěn)定性的校核，對動態(tài)穩(wěn)定性方面研究的相對一般。對于塔式起重機的傾覆因為其事故頻發(fā)則相當重視，露天的門式起重機主要是考慮到非工作狀態(tài)下風的影響。下面就對三種起重機械進行抗傾覆穩(wěn)定性進行有效的分析。

1 履帶式起重機起重機的抗傾覆穩(wěn)定性分析

1.1 履帶式起重機傾覆原因

履帶式起重機發(fā)生傾覆一般情況下有兩個原因，地面塌陷或超載。目前傳統(tǒng)的分析方法中主要依靠靜態(tài)分析方法，設計規(guī)范也將靜態(tài)設計角度當做動載系數，缺點是很難確切的表達出實際工況。小噸位不明顯，但是大噸位的履帶式起重機就顯得尤為突出。在標準中規(guī)定有關后翻穩(wěn)定性的的設計中，一百五十噸的履帶式起重機的軌跡應不小于八米 ，國外同噸位產品中的軌跡在六米以下。工作過程中，一旦臂長不準確，或者載荷無法準確測量，都可能會產生傾覆的情況，導致傾覆事故發(fā)生。為了解決上述問題就要首先考慮受力分析。

1.2 履帶式起重機受力分析

1.2.1 靜態(tài)穩(wěn)定性

當起重機起升重物，其狀態(tài)為靜止或者勻速起升時，就可以通過計算其力矩的大小來確定是否會發(fā)生傾覆的危險。當穩(wěn)定力矩比傾覆力矩大時，則起重機處于穩(wěn)定狀態(tài)，相反，則說明有傾覆的危險。這樣就需要對穩(wěn)定力矩和傾覆力矩進行計算，穩(wěn)定力矩通過起重機自重載荷決定，傾覆力矩則則需要通過公式進行計算，M＝KG MG +KPMP+Ki MI+KF MF≥0

式中，MG——起重機自重；

MP——起重機起升載荷；

KG——起重機自重載荷系數；

KP——起重機起升載荷系數。

無風靜載計算公式

M＝KG MG +K p M p＝φ1G(b+c)- φ2 Q(R-b)

式中，Q 取 1.25PQ+0.1F；

PQ——不同幅度條件下起重機的最大起升載荷；

F——根據力矩相等原理,F=1/2Gb，Gb表示主臂質量；

b——1/2傾覆邊長度；

c——整機重心與回轉中心的距離；

G——整機的質量；

R——幅度。

此時，穩(wěn)定力矩為φ1G(b+c)；傾覆力矩為φ2(1.25PQ+0.05Gb)(R-b)。

2 塔式起重機的抗傾覆穩(wěn)定性分析

塔機近些年事故頻發(fā)，其主要的事故類型有折臂、傾覆、吊物脫鉤、斷繩、斷折、變形、脫軌和操作失控等。塔機整體傾覆事故所占的比例最大為40%左右；塔身斷折變形約占28%，如表1塔式起重機常見事故情況。通過對事故樣本進行分析和統(tǒng)計出事故問題，總結如下兩點：①由于違反操作規(guī)程所引起的安全事故能夠占到80%以上，違反規(guī)程主要包括超載運行、使用人員無證上崗，塔吊的基礎未按要求建設，以及技術方法的問題等；②未定期進行維修保養(yǎng)占比例為14%，這種情況主要是由于金屬疲勞造所造成鋼材母材及主要受力焊縫產生的裂紋，連接高強螺栓發(fā)生疲勞、松動以及銷軸脫落的現象，或者是鋼絲繩斷裂及安全裝置損壞等。

表1 塔式起重機常見事故情況

3 門式起重機的抗傾覆穩(wěn)定性分析

起重機械中發(fā)生傾覆事件多發(fā)生于塔吊和履帶式起重機，但是由于門式起重機的門型框架，當其在地面的軌道上移動的時候，由于外界因素的影響也容易發(fā)生傾覆的情況，因此在具體的使用過程中要對抗傾覆穩(wěn)定性進行準確計算，才能確保門式起重機械的安全使用。門式起重機在的橫向運行過程時，所受的風荷載最大，產生很大的傾覆力矩，因此需要對風速10級以上的非工作狀態(tài)，對力矩法抗傾覆穩(wěn)定性進行分析，看錨的固定情況是否達標，下面就對傾覆條件進行分析。

（1）某門式起重機的參數如下所示：①起重量80t，起吊高度50m，跨度30m，橋架與小車銜接起點h1=52.3m；②起升沖擊系數φ1=1.1，動載系數φ2=1.25；③工作狀態(tài)風壓P2=250N/m2，10級風壓P3=800N/m2；④為風力系數C主梁=1.68，C支腿=1.18；⑤f垂直靜撓度L為跨度，依據f≥L/750的要求，允許撓度[f]=40mm。屈服強度σ=235MPa，安全系數 n=1.5，允許應力 [σ]=156.7MPa。

（2）在非工作狀態(tài)下，起重機沿著大車的運行軌道造成了最大風力為10級風暴對門式起重機的抗傾覆穩(wěn)定性進行考驗，因此對該情況進行分析是必要的。抗傾覆穩(wěn)定性校核計算如下式所示。

∑ M=KG[0.5（G橋 =G 小）-KfPW 機h1]≥ 0 （1）

在公式（1）中，PW機=CKbP3A機，進行計算對比看是否大于零，起重機在非工作狀態(tài)風力10級下，能否滿足抗傾覆性的要求。

4 結語

通過加強對本文中所提到的三種形式的起重機械進行行之有效的管理，就能夠有效地預防傾覆事件，防患于未然。只要我們能嚴格遵照檢驗規(guī)范的各個環(huán)節(jié)實施，加強對履帶式、塔機和門式起重機械的的安全監(jiān)督工作，以及在使用過程中及時進行維護保養(yǎng)，就能夠有效避免相關的安全事故發(fā)生。本文分別針對這三種形式進行了逐一分析，對履帶式起重機的傾覆原因以及受力進行了研究，用公式對靜態(tài)穩(wěn)定性進行了計算，再對塔吊的事故情況進行了有效分類，對樣本進行了分析，最后對門式起重機的在10級風速的非工作條件下，進行了抗傾覆計算。