起重機(jī)的計算載荷的原則

    1．計算的基本原則
　　為保證起重機(jī)安全、正常地工作，其金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的零部件應(yīng)滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定性和剛度的要求。強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在載荷作用下產(chǎn)生的內(nèi)力不應(yīng)超過許用的承載能力（指強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面的許用承載能力）；剛度要求是指結(jié)構(gòu)在載荷作用下產(chǎn)生的變形量不應(yīng)超過許用的變形值，以及結(jié)構(gòu)的自振周期不應(yīng)超過許用的振動周期。
　　起重機(jī)的零部件和金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行以下計算：①疲勞、磨損或發(fā)熱的計算；②強(qiáng)度計算;③強(qiáng)度驗算。與這三類計算相適應(yīng)，起重機(jī)的計算載荷有下列三種組合：
　　（1）壽命（耐久性）計算載荷--第Ⅰ類載荷。該載荷是用來計算零部件或金屬結(jié)構(gòu)的耐久性、磨損或發(fā)熱的。按正常工作時的等效載荷進(jìn)行計算，不僅計算載荷大小，還要考慮它們的作用時間。
　　對于受變載荷作用的機(jī)構(gòu)零件和金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)應(yīng)力變化循環(huán)次數(shù)足夠多時，應(yīng)進(jìn)行疲勞計算；當(dāng)應(yīng)力變化循環(huán)次數(shù)較少或很少時，就不必進(jìn)行疲勞計算。工作級別是A6,A7,A8級起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)件和機(jī)構(gòu)零件應(yīng)驗算疲勞。
　?。?）強(qiáng)度計算載荷--第Ⅱ類載荷。該類載荷是用來計算零部件或金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、受壓和平面彎曲構(gòu)件的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)件的剛度、起重機(jī)的整體穩(wěn)定性與輪壓的，按工作狀態(tài)最大載荷進(jìn)行強(qiáng)度計算。確定強(qiáng)度計算載荷時，應(yīng)選取可能出現(xiàn)的最不利的載荷組合。
　?。?）驗算載荷--第Ⅲ類載荷。該類載荷是用來驗算起重機(jī)的某些裝置（如夾軌器）、變幅機(jī)構(gòu)、支承旋轉(zhuǎn)裝置的某些零件和金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和構(gòu)件的穩(wěn)定性，以及起重機(jī)的整體穩(wěn)定性的，按非工作狀態(tài)最大載荷及特殊載荷（安裝載荷、運(yùn)輸載荷及沖擊載荷等）進(jìn)行強(qiáng)度驗算。
　　在起重機(jī)事故處理時，由金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)的零部件破壞導(dǎo)致的事故，應(yīng)進(jìn)行必要的驗算。驗算時，按實(shí)際工況的實(shí)際載荷進(jìn)行。
　　2．計算方法
　　目前起重機(jī)的計算采用許用應(yīng)力法，即在強(qiáng)度計算中以材料的屈服極限，在穩(wěn)定性計算中以穩(wěn)定臨界應(yīng)力，在疲勞強(qiáng)度計算中以疲勞強(qiáng)度極限除以一定的安全系數(shù)，分另得到強(qiáng)度、穩(wěn)定性和疲勞強(qiáng)度的許用應(yīng)力。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的計算應(yīng)力不得超過其相應(yīng)的許用值。
　　許用應(yīng)力法計算的步驟是：根據(jù)相應(yīng)的計算載荷確定計算應(yīng)力、根據(jù)所用材料的機(jī)械特性確定強(qiáng)度極限，然后進(jìn)行比較，使強(qiáng)度極限與計算應(yīng)力的比等于或大于安全系數(shù)。強(qiáng)度驗算應(yīng)滿足不等式：
　　3．安全系數(shù)
　　強(qiáng)度計算與疲勞計算的基本條件是零件危險截面的計算應(yīng)力不得大于許用應(yīng)力，即比材料極限應(yīng)力小一個倍數(shù)，這個倍數(shù)即為安全系數(shù)。
　　安全系數(shù)的選擇既要確保安全、可靠、耐用，又要充分利用材料，做到技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理。起重機(jī)零件或構(gòu)件的安全系數(shù)可按下式計算：
　　k=1k1k2
　　式中:k1--考慮材料的最小強(qiáng)度儲備，它與計算零件或構(gòu)件的重要性以及載荷和應(yīng)力的計算精確程度有關(guān)；
　　k2--考慮材料的不均勻性、內(nèi)部可能存在的缺陷，以及實(shí)際尺寸與設(shè)計尺寸的誤差等因素。
　　當(dāng)起重機(jī)某些部分損壞會引起物品墜落、臂架下落、旋轉(zhuǎn)部分傾覆、起重機(jī)傾覆，或當(dāng)起重機(jī)撞在止擋器或相鄰的起重機(jī)上會造成劇烈的沖擊時，此類部件應(yīng)有較高的安全系數(shù)；當(dāng)起重機(jī)某些部件在破壞以后僅使起重機(jī)停止工作，則安全系數(shù)可以取低些。對于鍛件和軋制件可取較低值；對于鑄件則應(yīng)取較高值。
　?。?）金屬結(jié)構(gòu)計算的安全系數(shù)。起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計算，一般不考慮材料的塑性影響。對工作級別是A6，A7，A8級的構(gòu)件應(yīng)驗算疲勞。結(jié)構(gòu)計算的安全系數(shù)可見表5-14。
　　載荷組合類別
　　組合Ⅰ
　　組合Ⅱ
　　組合Ⅲ
　　安全系數(shù)
　　nⅠ=1.5
　　nⅡ=1.33
　　nⅢ=1.15
　　表5－14結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度安全系數(shù)
　?。?）零件計算的安全系數(shù)。零件的強(qiáng)度計算包括靜強(qiáng)度計算和壽命計算兩種。靜強(qiáng)度計算包括驗算零件的脆性斷裂和塑性變形；壽命計算包括零件的疲勞強(qiáng)度計算和滑動摩擦件覆蓋面的耐磨損計算。零件計算的安全系數(shù)可見表5-15。危險點(diǎn)的計算應(yīng)力用材料力學(xué)通常方法計算，復(fù)合應(yīng)力按合適的強(qiáng)度理論予以合成。
　　疲勞驗算（nⅠ）
　　靜強(qiáng)度驗算
　　工作最大載荷（nⅡ）
　　非工作最大載荷，特殊載荷（nⅢ）
　　1.25
　　1.50
　　1.15
　　表5－15零件強(qiáng)度安全系數(shù)
　　注:對于運(yùn)輸熔化金屬及危險物品等特別重要的起重機(jī)安全系數(shù)應(yīng)適當(dāng)加大。