起重机械课件 第四章起重机的承载能力与计算载荷

1、起重机械lifting appliances太原科技大学第四章 起重机的承载能力与计算载荷4-1 4-1 承载能力计算综述承载能力计算综述4-2 4-2 起重机外载荷的计算起重机外载荷的计算4-3 4-3 载荷的组合载荷的组合4-1 4-1 承载能力计算综述承载能力计算综述一、保证起重机安全正常工作的基本条件一、保证起重机安全正常工作的基本条件1. 起重机金属结构、机构和机械零部件应具有足够的起重机金属结构、机构和机械零部件应具有足够的强度强度、刚度刚度和和抗屈曲能力抗屈曲能力即应进行即应进行起重机承载能力起重机承载能力计算计算2. 起重机具有必要的起重机具有必要的整机抗倾覆稳定性能力整机抗倾

2、覆稳定性能力即应进行即应进行整整机抗倾覆稳定性机抗倾覆稳定性计算计算3. 原动机具有满足作业性能要求的原动机具有满足作业性能要求的功率功率，制动装置提供必需，制动装置提供必需的的制动转矩制动转矩也可归为也可归为起重机承载能力起重机承载能力计算部分计算部分二、承载能力计算概述二、承载能力计算概述1. 承载能力计算承载能力计算从理论计算上确认起重机从理论计算上确认起重机零部件零部件和和结构结构件件，在设计制造者所预定的，在设计制造者所预定的作业条件作业条件下和下和预定的寿命周期预定的寿命周期内能正常的运转。内能正常的运转。2. 承载能力计算内容承载能力计算内容 从计算项目看：包括从计算项目看：包括

3、寿命寿命（疲劳、磨损和发热（疲劳、磨损和发热）计算，计算，抗抗塑性破坏塑性破坏（或脆性断裂（或脆性断裂）计算和计算和局部稳定性局部稳定性计算。计算。4-1 4-1 承载能力计算综述承载能力计算综述二、承载能力计算概述二、承载能力计算概述2. 承载能力计算内容承载能力计算内容 从应力类型看：由拉伸力、压缩力、弯矩产生的从应力类型看：由拉伸力、压缩力、弯矩产生的正应力正应力；由弯扭、横向力产生的由弯扭、横向力产生的切应力切应力；由局部集中在产生的；由局部集中在产生的局局部应力部应力。这些应力或单独存在，或同时存在多种应力的。这些应力或单独存在，或同时存在多种应力的组合。承载能力计算一般只考虑一阶应

4、力。组合。承载能力计算一般只考虑一阶应力。4-1 4-1 承载能力计算综述承载能力计算综述二、承载能力计算概述二、承载能力计算概述3. 承载能力计算方法承载能力计算方法 许用应力法（安全系数法）许用应力法（安全系数法）许用应力设计法的典型流程图许用应力设计法的典型流程图 流程流程：1.组合载荷作用组合载荷作用2.产生相应内力（线性产生相应内力（线性）3.确定危险确定危险断面应力断面应力4.叠加合成应力叠加合成应力5.许用应力（弹性强度极限安全许用应力（弹性强度极限安全系数系数）安全系数包括：载荷估算程度系数起重机安全程度系数安全系数包括：载荷估算程度系数起重机安全程度系数注意注意4-1 4-1

5、 承载能力计算综述承载能力计算综述二、承载能力计算概述二、承载能力计算概述3. 承载能力计算方法承载能力计算方法 极限承载能力法极限承载能力法极限承载能力法的典型流程图极限承载能力法的典型流程图 流程流程： 1.分项载荷计算（每种载荷分项载荷计算（每种载荷 相应安全系数相应安全系数）2.组合组合载荷作用载荷作用3.产生相应内力（非线性产生相应内力（非线性）4.确定危险断面应力确定危险断面应力5.叠加合成应力叠加合成应力6.可采纳的极限应力（弹性稳定极限材料可采纳的极限应力（弹性稳定极限材料抗力系数抗力系数）安全系数包括：分项载荷系数高危险度系数安全系数包括：分项载荷系数高危险度系数注意注意4-

6、1 4-1 承载能力计算综述承载能力计算综述二、承载能力计算概述二、承载能力计算概述4.承载能力计算方法规定承载能力计算方法规定 老的国家设计规范规定：按许用应力法计算。老的国家设计规范规定：按许用应力法计算。 新的国家设计规范规定：起重机新的国家设计规范规定：起重机结构结构可采用许用应力设计可采用许用应力设计法或极限状态设计法（若有足够的统计资料，极限状态法法或极限状态设计法（若有足够的统计资料，极限状态法是一种较好的方法；在有条件的情况下与业主协商同意后，是一种较好的方法；在有条件的情况下与业主协商同意后，也可采用极限承载能力计算法也可采用极限承载能力计算法） 。 起重机机械零件采用许用应

7、力设计法。起重机机械零件采用许用应力设计法。 起重机零部件和结构件承载能力计算的可靠与否，在起重机零部件和结构件承载能力计算的可靠与否，在很大程度上取决于计算载荷的确定（载荷计算与载荷组合很大程度上取决于计算载荷的确定（载荷计算与载荷组合）是否合适。是否合适。注意注意4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷一、计算载荷的内容一、计算载荷的内容 作用在起重机上的载荷分为作用在起重机上的载荷分为常规载荷常规载荷、偶然载荷偶然载荷、特殊载荷特殊载荷及及其他载荷其他载荷，只有在分析与这些载荷有关的起，只有在分析与这些载荷有关的起重机各种可能的载荷组合时，才需要区分这些载荷的不重机各种可能的载荷

8、组合时，才需要区分这些载荷的不同类别。同类别。 二、常规载荷二、常规载荷1. 常规载荷的内容及应用常规载荷的内容及应用 常规载荷是指在起重机正常工作时经常发生的载荷，常规载荷是指在起重机正常工作时经常发生的载荷，包括由包括由重力重力产生的载荷（自重载荷、起升载荷及由垂直运产生的载荷（自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷动引起的载荷），），由驱动机构或制动器的作用使起重机由驱动机构或制动器的作用使起重机加加（减）速（减）速运动而产生的载荷及因起重机结构的运动而产生的载荷及因起重机结构的位移或变形位移或变形引起的载荷。引起的载荷。 在防屈服、防弹性失稳及在有必要时进行的防疲劳失在防屈服、防弹性

9、失稳及在有必要时进行的防疲劳失效等验算中，应考虑这类载荷。效等验算中，应考虑这类载荷。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷2. 自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷自重载荷自重载荷PG 自重载荷是指起重机本身的结构、机械设备、电气设备自重载荷是指起重机本身的结构、机械设备、电气设备以及在起重机工作时始终积结在它的某个部件上的物料以及在起重机工作时始终积结在它的某个部件上的物料（如附设在起重机上的漏斗料仓、连续输送机及在它上面（如附设在起重机上的漏斗料仓、连续输送机及在它上面的物料）等质量的重力。对某些起重机的使用情

10、况，自重的物料）等质量的重力。对某些起重机的使用情况，自重载荷还要包括结壳物料质量的重力，例如粘结在起重机及载荷还要包括结壳物料质量的重力，例如粘结在起重机及其零部件上的煤或类似的其他粉末质量的重力，但在规定其零部件上的煤或类似的其他粉末质量的重力，但在规定中属于起升载荷的重力除外。中属于起升载荷的重力除外。 起升载荷起升载荷PQ 起升载荷是指起升额定起重量的重力。起升载荷是指起升额定起重量的重力。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷2. 自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷 自重振动载荷自重振动载荷1PG 计算

11、工况计算工况：当起重量起升离开地面时，或将悬吊在空中的部分：当起重量起升离开地面时，或将悬吊在空中的部分有效荷重突然卸除时，或悬吊在空中的荷重下降制动时，起重有效荷重突然卸除时，或悬吊在空中的荷重下降制动时，起重机本身（主要是其金属结构）的自重将因出现振动而产生脉冲机本身（主要是其金属结构）的自重将因出现振动而产生脉冲式增大或减小的动力响应。式增大或减小的动力响应。 计算方法计算方法：自重振动载荷用起升冲击系数：自重振动载荷用起升冲击系数1乘以起重机的乘以起重机的自重自重载荷载荷PG来考虑（来考虑（1PG ）。）。 起升冲击系数起升冲击系数1：为反映此振动载荷范围的上下限，该系数取为反映此振动

12、载荷范围的上下限，该系数取为两个值：为两个值： 1 = 1 ，00.1。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷2. 自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷 起重量动载荷起重量动载荷2PQ计算工况计算工况：起升动力效应：起升动力效应当起当起重量无约束地起升离开地面时，起重重量无约束地起升离开地面时，起重量的惯性力将会使起升载荷出现动载量的惯性力将会使起升载荷出现动载增大作用。增大作用。计算方法计算方法：此起升动力效应用一个：此起升动力效应用一个大于大于1的起升动载系数的起升动载系数2乘以起升载荷乘以起升载荷PQ来考虑（来

13、考虑（2PQ ）。）。-39页式页式4-4讲解式讲解式4-4内的每个变量的具体含义内的每个变量的具体含义4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷2. 自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷部分有效荷重突然卸载的动力效应部分有效荷重突然卸载的动力效应 计算工况计算工况：有的起重机正常工作时会在空中从总起重量：有的起重机正常工作时会在空中从总起重量m中中突然卸除部分悬吊的有效起重量突然卸除部分悬吊的有效起重量m（例如使用抓斗或电磁盘例如使用抓斗或电磁盘进行空中卸载），这将对起重机结构产生减载振动作用。进行空中卸载），这将对起

14、重机结构产生减载振动作用。)1 (133mm计算方法计算方法：减小后的起升载荷用空中：减小后的起升载荷用空中突然卸载冲击系数突然卸载冲击系数3乘以总起升载荷乘以总起升载荷PQ来计算（来计算（3 PQ ）。）。空中突然卸载冲击系数空中突然卸载冲击系数3：系数系数对用抓斗或类似的慢速卸载装置的起重机，对用抓斗或类似的慢速卸载装置的起重机， =0.5；对用电磁盘或类似的快速卸载装置的起重机，对用电磁盘或类似的快速卸载装置的起重机， =1.0。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷2. 自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷运

15、行冲击载荷运行冲击载荷 计算工况计算工况：运行冲击动力效应：运行冲击动力效应起重机在不平的道路或起重机在不平的道路或轨道上运行时轨道上运行时所发生的垂直冲击动力效应。所发生的垂直冲击动力效应。计算方法计算方法：运行冲击载荷，用运行冲击系数运行冲击载荷，用运行冲击系数4乘以起重机乘以起重机的质量和起升质量的总重力（的质量和起升质量的总重力（ PG PQ ）来考虑。来考虑。运行冲击系数运行冲击系数4：在轨道上运行的起重机在轨道上运行的起重机 对于轨道接头状态良好，如轨道用焊接连接、并对接头对于轨道接头状态良好，如轨道用焊接连接、并对接头打磨光滑的高速运行起重机，取打磨光滑的高速运行起重机，取4 =

16、 1。 对于轨道接头状况一般，可由下式确定：对于轨道接头状况一般，可由下式确定：4242页式页式4-124-12hvy058. 01 . 144-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷3. 变速运动引起的载荷变速运动引起的载荷驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷计算工况计算工况：由驱动机构加速或减速、起重机意外停机或传：由驱动机构加速或减速、起重机意外停机或传动机构突然失效等原因在起重机中引起的载荷，可以用刚体动机构突然失效等原因在起重机中引起的载荷，可以用刚体动力模型对各部件分别进行计算。动力模型对各部件分别进行计

17、算。计算方法计算方法：在计算时：在计算时,一般是将总起重量视为固定在臂架端一般是将总起重量视为固定在臂架端部，或直接悬置在小车的下方。部，或直接悬置在小车的下方。 为了反映实际出现的弹性效应，将机构驱动加（减）速为了反映实际出现的弹性效应，将机构驱动加（减）速动载系数动载系数5乘以引起加（减）速的驱动力（或力矩）变化值乘以引起加（减）速的驱动力（或力矩）变化值 F=ma(或或 M=J )，并与加（减）速运动以前的力（并与加（减）速运动以前的力（F或或M）代数相加代数相加，该增大的力既作用在承受驱动力的部件上成为，该增大的力既作用在承受驱动力的部件上成为动动载载荷载载荷，也作用在起重机和起升质量

18、上成为它们的，也作用在起重机和起升质量上成为它们的惯性力惯性力。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷3. 变速运动引起的载荷变速运动引起的载荷驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷机构驱动加（减）速动载系数机构驱动加（减）速动载系数5：5数值的选取决定于数值的选取决定于驱动驱动力力或或制动力制动力的变化率、的变化率、质量分布质量分布和和传动系统传动系统的特性。通常，的特性。通常，5=1.03.0，较低值适用于驱动力或制动力较平稳变化的系统，较低值适用于驱动力或制动力较平稳变化的系统，较高值适用于驱动力或制动力较较

19、高值适用于驱动力或制动力较突然变化突然变化的系统。的系统。5序序号号工工 况况1计算回转离心力时1.02传动系统无间隙，采用无级变速的控制系统，加速力或制动力呈连续平稳的变化1.23传动系统存在微小的间隙，采用其他一般的控制系统，加速力呈连续的但非平稳的变化1.54传动系统有明显的间隙，加速力呈突然的非连贯性变化2.05传动系统有很大的间隙或存在明显的反向冲击，用质量弹簧模型不能进行准确的估算时3.0 如有依据， 可以采用其他值(实验数据)54-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷3. 变速运动引起的载荷变速运动引起的载荷水平惯性力水平惯性力a.起重机或小车在水

20、平面内进行纵向或起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时的水平惯性力横向运动起（制）动时的水平惯性力计算工况计算工况：起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动：起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时，起重机或小车自身质量和起升质量的水平惯起（制）动时，起重机或小车自身质量和起升质量的水平惯性力，这些惯性力都作用在各相应质量上，性力，这些惯性力都作用在各相应质量上，挠性悬挂的起升挠性悬挂的起升质量视为与起重机刚性连接质量视为与起重机刚性连接。计算方法计算方法：水平惯性力按该质量与运行加速度乘积的：水平惯性力按该质量与运行加速度乘积的5倍倍计算，但不大于主动车轮与轨道之间

21、的粘着力，此时取计算，但不大于主动车轮与轨道之间的粘着力，此时取5 = 1.5，用来考虑起重机驱动力突变时，用来考虑起重机驱动力突变时结构结构的动力效应。对于用的动力效应。对于用高加速度高速运行的起重机，常要求所有的车轮都为驱动轮，高加速度高速运行的起重机，常要求所有的车轮都为驱动轮，此时的此时的水平力惯性力不应小于驱动轮或制动轮轮压的水平力惯性力不应小于驱动轮或制动轮轮压的1/30，也不大于它的也不大于它的1/4。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷3. 变速运动引起的载荷变速运动引起的载荷水平惯性力水平惯性力a.起重机或小车在水平面内进行纵向或起重机或小

22、车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时的水平惯性力横向运动起（制）动时的水平惯性力加（减）速度值可以根据加（减）速时间和所要达到的速加（减）速度值可以根据加（减）速时间和所要达到的速度值来推算得到。度值来推算得到。V=V0+at4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷3. 变速运动引起的载荷变速运动引起的载荷水平惯性力水平惯性力b.起重机回转离心力和回转与变幅起（制）动时的水平惯性力起重机回转离心力和回转与变幅起（制）动时的水平惯性力 回转离心力计算方法回转离心力计算方法：起重机回转运动时各部（构）件的离起重机回转运动时各部（构）件的离心力，用这些部（构）件

23、的质量、其质量中心处的回转半径和心力，用这些部（构）件的质量、其质量中心处的回转半径和回转速度来计算，回转速度来计算，起升质量视为与起重机臂架端部刚性固接起升质量视为与起重机臂架端部刚性固接，对塔机：各部（构）件和起升荷重的离心力均按最不利位置计对塔机：各部（构）件和起升荷重的离心力均按最不利位置计算；此时取算；此时取5 = 1。通常，此力对结构起减载作用，可忽略。通常，此力对结构起减载作用，可忽略。回转与变幅起制动时水平惯性力计算方法回转与变幅起制动时水平惯性力计算方法：起重机回转与变起重机回转与变幅起（制）动时的水平惯性力，按其各部（构）件质量与该质幅起（制）动时的水平惯性力，按其各部（构

24、）件质量与该质心的加速度乘积的心的加速度乘积的5倍计算（对机构计算和抗倾覆稳定性计算倍计算（对机构计算和抗倾覆稳定性计算取取5 = 1），并把起升质量视为与起重机臂端刚性固接，其加），并把起升质量视为与起重机臂端刚性固接，其加（减）速度值取决于该质量在起重机上的位置。物品所受风力（减）速度值取决于该质量在起重机上的位置。物品所受风力单独计算，按最不利方向叠加。单独计算，按最不利方向叠加。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷3. 变速运动引起的载荷变速运动引起的载荷水平惯性力水平惯性力b.起重机回转离心力和回转与变幅起（制）动时的水平惯性力起重机回转离心力和回

25、转与变幅起（制）动时的水平惯性力 臂架起重机单独计算起升质量本工况产生的综合水平力计算臂架起重机单独计算起升质量本工况产生的综合水平力计算方法（包括风力、变幅和回转起制动产生的惯性力和回转运动方法（包括风力、变幅和回转起制动产生的惯性力和回转运动的离心力）：的离心力）：可以用起重钢丝绳相对于铅垂线的偏摆角引起的可以用起重钢丝绳相对于铅垂线的偏摆角引起的水平分力水平分力来计算；用起重钢丝绳最大偏摆角来计算；用起重钢丝绳最大偏摆角a(见表见表)计算结构、计算结构、机构强度和起重机整机抗倾覆稳定性，用起重钢丝绳正常偏摆机构强度和起重机整机抗倾覆稳定性，用起重钢丝绳正常偏摆角角a计算电动机功率（此时取

26、计算电动机功率（此时取a = (0.250.3)a ）和机械零）和机械零件的疲劳强度及磨损（此时取件的疲劳强度及磨损（此时取a = (0.30.4)a ）。）。起重机类别及起重机类别及回转速度回转速度装卸用门座起重机装卸用门座起重机安装用门座起重机安装用门座起重机 轮胎和汽车轮胎和汽车起重机起重机nn2r/minn2r/minnn0.33r/minn0.33r/min臂架变幅平面内12104236垂直于臂架变幅平面内14124-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷二、常规载荷二、常规载荷4.位移和变形引起的载荷位移和变形引起的载荷 应考虑由位移和变形引起的载荷，如由预应力产生的应考虑由

27、位移和变形引起的载荷，如由预应力产生的结构件变形（如高强度螺栓）和位移引起（如跨中位置结构件变形（如高强度螺栓）和位移引起（如跨中位置变形）的载荷、由结构本身或安全限制器准许的极限范变形）的载荷、由结构本身或安全限制器准许的极限范围内的偏斜，以及起重机其他必要的补偿控制系统初始围内的偏斜，以及起重机其他必要的补偿控制系统初始响应产生的位移引起的载荷等。响应产生的位移引起的载荷等。 还要考虑由其他因素导致的起重机发生在规定极限范还要考虑由其他因素导致的起重机发生在规定极限范围内的围内的位移或变形位移或变形引起的载荷，例如由于轨道的间距变引起的载荷，例如由于轨道的间距变化引起的载荷，或由于轨道及起

28、重机支承结构发生不均化引起的载荷，或由于轨道及起重机支承结构发生不均匀沉陷引起的载荷等匀沉陷引起的载荷等(轨道不平轨道不平,门座类起重机的支腿不门座类起重机的支腿不在同一水平面上在同一水平面上)。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷1.偶然载荷的内容及应用偶然载荷的内容及应用 偶然载荷是指在起重机正常工作时不经常发生而只是偶然载荷是指在起重机正常工作时不经常发生而只是偶然出现的载荷，包括由工作状态的偶然出现的载荷，包括由工作状态的风、雪、冰、温度变风、雪、冰、温度变化及运行偏斜引起的载荷化及运行偏斜引起的载荷。在防。在防疲劳失效疲劳失效的计算中通常不的计算中

29、通常不考虑这些载荷。考虑这些载荷。2.偏斜运行时的水平侧向载荷偏斜运行时的水平侧向载荷PS 起重机偏斜运行时的水平侧向载荷是指装有车轮的起起重机偏斜运行时的水平侧向载荷是指装有车轮的起重机或小车在作稳定状态的纵向运行或横向移动时，发重机或小车在作稳定状态的纵向运行或横向移动时，发生在它的导向装置（例如生在它的导向装置（例如导向滚轮或车轮的轮缘导向滚轮或车轮的轮缘）上由）上由于导向的反作用引起的一种偶然出现的载荷。于导向的反作用引起的一种偶然出现的载荷。 起重机偏斜运行时的水平侧向载荷一般采用经验估算起重机偏斜运行时的水平侧向载荷一般采用经验估算法，它是在把起重机金属结构认为是法，它是在把起重机

30、金属结构认为是刚性系统刚性系统的假设基的假设基础上得出的。础上得出的。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷3.坡道载荷坡道载荷 起重机的坡道载荷是指位于斜坡（道、轨）上的起重起重机的坡道载荷是指位于斜坡（道、轨）上的起重机自重载荷及其总起升载荷沿斜坡（道、轨）面的分力机自重载荷及其总起升载荷沿斜坡（道、轨）面的分力（重力的下滑力（重力的下滑力），），按下列规定计算：按下列规定计算：流动式起重机：需计算时，按路面或地面实际情况考虑；流动式起重机：需计算时，按路面或地面实际情况考虑；轨道式起重机（含铁路起重机）：当轨道坡度不超过轨道式起重机（含铁路起重机）：当轨

31、道坡度不超过0.5%时时不考虑坡道载荷，否则按出现的实际坡度计算坡道载荷。不考虑坡道载荷，否则按出现的实际坡度计算坡道载荷。4.风载荷风载荷 风载荷估算的原则风载荷估算的原则 露天工作的起重机应考虑风载荷的作用。假定风载荷是露天工作的起重机应考虑风载荷的作用。假定风载荷是沿起重机最不利的水平方向作用的静力载荷，计算风压值沿起重机最不利的水平方向作用的静力载荷，计算风压值按按不同类型起重机不同类型起重机及及其工作地区选取其工作地区选取。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷4.风载荷风载荷 计算风压计算风压 计算风压与阵风风速有关，可按下式计算：计算风压与阵风风

32、速有关，可按下式计算： 2625. 0svp 式中：式中：q 计算风压，单位为牛每二次方米（计算风压，单位为牛每二次方米（N/m2）；）； 计算风速为空旷地区离地计算风速为空旷地区离地10m高度处的阵风风速，高度处的阵风风速，即即3s时距的平均瞬时风速。时距的平均瞬时风速。工作状态工作状态的阵风风速，其值的阵风风速，其值取为取为10min时距平均风速的时距平均风速的1.5 倍。倍。非工作状态非工作状态的阵风风的阵风风速，其值取为速，其值取为10min时距平均风速的时距平均风速的1.4倍。倍。vs 计算风速，单位为米每秒（计算风速，单位为米每秒（m/s）。）。-P46式式4-21q0.6134-

33、2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷4.风载荷风载荷 工作状态风载荷工作状态风载荷PW确定及应用确定及应用 工作状态风载荷是指起重机在工作状态风载荷是指起重机在工作时应能承受的最大工作时应能承受的最大风力风力。工作状态风压沿起重机全高取为定值，不考虑高。工作状态风压沿起重机全高取为定值，不考虑高度变化。为限制工作风速不超过极限值而采用风速测量度变化。为限制工作风速不超过极限值而采用风速测量装置时，通常将它安装在起重机的最高处装置时，通常将它安装在起重机的最高处(如放在塔式起如放在塔式起重机的塔帽顶端重机的塔帽顶端)。 工作状态计算风压分为工作状态计算风压分为q和

34、和q，q是起重机工作状态是起重机工作状态正常的计算风压，用于选择电动机功率的正常的计算风压，用于选择电动机功率的阻力计算阻力计算及及发热发热验算验算；q是起重机工作状态最大计算风压，用于计算是起重机工作状态最大计算风压，用于计算机构机构零部件和金属结构强度零部件和金属结构强度、结构的刚性及稳定性结构的刚性及稳定性，验算驱动验算驱动装置的过载能力装置的过载能力以及起重机以及起重机整机的抗倾覆稳定性整机的抗倾覆稳定性、抗风防抗风防滑安全性滑安全性等。等。46页下页下4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷4.风载荷风载荷 工作状态风载荷工作状态风载荷PW确定及应用确

35、定及应用地区地区计算风压计算风压N/m2与相应的计算风速与相应的计算风速 m/sqq在一般风力下工作的起重机内陆0.6 q15015.5（5级风）沿海、台湾省及南海诸岛25020.0（6级风）在8级风中应继续工作的起重机 50028.3注1：沿海地区系指离海岸线100km以内的陆地或海岛地区。注2：特殊用途的起重机的工作状态计算风压允许作特殊规定。流动式起重机（即汽车起重机、轮胎起重机和履带起重机）的工作状态计算风压，当起重机臂长小于50m时取为125N/m2；当臂长等于或大于50m时按使用要求决定。 表表 工作状态计算风压和计算风速工作状态计算风压和计算风速4-2 4-2 起重机的计算载荷起

36、重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷4.风载荷风载荷 风载荷计算风载荷计算WWPCp APCp APW作用在起重机上的工作状态作用在起重机上的工作状态正常风载荷正常风载荷，（，（N）；）；PW作用在起重机上的工作状态作用在起重机上的工作状态最大风载荷最大风载荷，（，（N）；）；C风力系数；风力系数；A 起重机构件和吊运物品垂直于风向的实体迎风面积，起重机构件和吊运物品垂直于风向的实体迎风面积，单位为二次方米（单位为二次方米（m2），），它等于构件迎风面积的外它等于构件迎风面积的外形轮廓面积形轮廓面积A0乘以结构迎风面充实率乘以结构迎风面充实率 。 起重机结构和吊运物品上总的风载荷为起重机结构

37、和吊运物品上总的风载荷为其各组成部分其各组成部分风载荷的总和风载荷的总和。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷三、偶然载荷三、偶然载荷5.雪和冰载荷雪和冰载荷 对于某些对于某些地区地区，应当考虑雪和冰载荷。也应考虑由于，应当考虑雪和冰载荷。也应考虑由于冰、雪积结引起受风面积的增大。（如：去年电力塔的倒冰、雪积结引起受风面积的增大。（如：去年电力塔的倒塌）塌） 一般情况不考虑温度载荷；但在某些地区，如果起重一般情况不考虑温度载荷；但在某些地区，如果起重机在安装时与使用时温度差异很大，或者跨度较大的超机在安装时与使用时温度差异很大，或者跨度较大的超静定结构（如跨度达静定结构（如跨度达

38、30m以上的双刚性支腿的起重机），以上的双刚性支腿的起重机），则应当考虑因温度变化引起结构件膨胀或收缩受到约束则应当考虑因温度变化引起结构件膨胀或收缩受到约束所产生的载荷，本项载荷的计算可根据用户提供的有关所产生的载荷，本项载荷的计算可根据用户提供的有关资料进行。资料进行。6.温度变化引起的载荷温度变化引起的载荷4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷1.特殊载荷的内容及应用特殊载荷的内容及应用 特殊载荷是指在起重机非正常工作时或不工作时的特殊特殊载荷是指在起重机非正常工作时或不工作时的特殊情况下才发生的载荷，包括由情况下才发生的载荷，包括由起重机试验起重机试验

39、、受非工作状态风受非工作状态风载载、缓冲器碰撞缓冲器碰撞及起重机（或其一部分）及起重机（或其一部分）发生倾翻发生倾翻、起重机起重机意外停机意外停机、传动机构失效传动机构失效或起重机基础或起重机基础受到外部激励受到外部激励等引起等引起的载荷等。在的载荷等。在防疲劳失效的计算防疲劳失效的计算中也不考虑这些载荷。中也不考虑这些载荷。 2.非工作状态风载荷非工作状态风载荷PW 非工作状态风载荷，是起重机在不工作时能承受的最大非工作状态风载荷，是起重机在不工作时能承受的最大风力作用。非工作状态计算风压和与之相应的计算风速见下风力作用。非工作状态计算风压和与之相应的计算风速见下表表。计算非工作状态风载荷时

40、，要用下表所列的风压高度变计算非工作状态风载荷时，要用下表所列的风压高度变化系数来计及受风部位离地高度的影响。将此风载荷与起重化系数来计及受风部位离地高度的影响。将此风载荷与起重机相应的机相应的自重载荷自重载荷进行组合，用于验算非工作状态下起重机进行组合，用于验算非工作状态下起重机零部件及金属结构的强度零部件及金属结构的强度、起重机整机抗倾覆稳定性起重机整机抗倾覆稳定性，并进，并进行起重机的行起重机的抗风防滑装置抗风防滑装置、锚定装置锚定装置等的设计计算。等的设计计算。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷2.非工作状态风载荷非工作状态风载荷PW IIIWh

41、PCK p AKh风压高度变化系数，见下表；风压高度变化系数，见下表； 0.3()10h2 . 010）（h离地离地（海）（海）面高度面高度 h m1010202030304040505060607070808090901 001 001101 101201 201301 301401 40150陆上按 计算1 .001.131.321.461.571.671.751.831.901.962 . 022 . 082 . 132 . 182 . 23海上及海岛按 计算1 .001.081.201.281.351.401.451.491.531.561 . 601 . 631 . 651 . 68

42、1 . 70注：计算非工作状态风载荷时，可沿高度划分成10m高的等风压段，以各段中点高度的系数Kh（即表列数字）乘以计算风压；也可以取结构顶部的计算风压作为起重机全高的定值风压。表表 风压高度变化系数风压高度变化系数Kh 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷2.非工作状态风载荷非工作状态风载荷PW 地地 区区计算风压计算风压p b N/m2与与p相应的计算风速相应的计算风速vs c m/s内 陆a50060028.331.0沿 海a600100031.040.0台湾省及南海诸岛150049.0a非工作状态计算风压的取值，内陆的华北、华中和华南地区宜取小值，西

43、北、西南、东北和长江下游等地区宜取大值；沿海以上海为界，上海可取800 N/m2，上海以北取小值，以南取大值。在特定情况下，按用户要求，可根据当地气象资料提供的10m高处50年一遇10min时距年平均最大风速换算到作为计算风速的3s时距的平均瞬时风速（但不大于50m/s）和计算风压p ；若用户还有要求此计算风速超过50 m/s时，则可作非标准产品订货进行特殊设计。b在海上航行的起重机，可取p =1800N/m2,但不再考虑风压高度变化，即取Kh=1。c沿海地区、台湾省及南海诸岛港口大型起重机抗风防滑系统及锚定装置的设计，所用的计算风速vs不应小于55m/s。表表 非工作状态计算风压和计算风速非

44、工作状态计算风压和计算风速 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷2.非工作状态风载荷非工作状态风载荷PW 对臂架长度不大于对臂架长度不大于30m且臂架不工作时能方便放倒且臂架不工作时能方便放倒在地上的流动式起重机、带伸缩臂架的低位回转起重机在地上的流动式起重机、带伸缩臂架的低位回转起重机和依靠自身机构在非工作时能够将塔身方便缩回的塔式和依靠自身机构在非工作时能够将塔身方便缩回的塔式起重机，只需按其低位置进行非工作状态风载荷验算。起重机，只需按其低位置进行非工作状态风载荷验算。在这些起重机的使用说明书中都要写明，在不工作时要在这些起重机的使用说明书中都要写明，

45、在不工作时要求将臂架和塔身固定好，以使其能抗御暴风的袭击。求将臂架和塔身固定好，以使其能抗御暴风的袭击。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷3.碰撞载荷碰撞载荷碰撞载荷的定义：起重机的碰撞载荷是指同一运行轨道上碰撞载荷的定义：起重机的碰撞载荷是指同一运行轨道上两两相邻起重机之间碰撞相邻起重机之间碰撞或或起重机与轨道端部缓冲止挡件起重机与轨道端部缓冲止挡件碰撞时产碰撞时产生的载荷，起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。生的载荷，起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。 作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰撞力作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰

46、撞力 对于桥式、门式、臂架起重机，以对于桥式、门式、臂架起重机，以额定运行速度额定运行速度计算缓冲计算缓冲器的连接与固定部件上和止挡件上的缓冲碰撞力。器的连接与固定部件上和止挡件上的缓冲碰撞力。 作用在起重机结构上的缓冲碰撞力作用在起重机结构上的缓冲碰撞力 a.当水平运行速度当水平运行速度vy0.7m/s，不必考虑此缓冲碰撞力。不必考虑此缓冲碰撞力。 b.当水平运行速度当水平运行速度vy0.7m/s，应考虑以下情况的缓冲碰撞力应考虑以下情况的缓冲碰撞力。 对装有终点行程限位开关及能可靠起减速作用的控制系统对装有终点行程限位开关及能可靠起减速作用的控制系统的起重机，的起重机，按减速后的实际碰撞速

47、度按减速后的实际碰撞速度（但不小于（但不小于50%的额定的额定运行速度）来计算各运动部分的动能，由此算出缓冲器吸收运行速度）来计算各运动部分的动能，由此算出缓冲器吸收的动能，从而算出起重机金属结构上的缓冲碰撞力；的动能，从而算出起重机金属结构上的缓冲碰撞力； 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷3.碰撞载荷碰撞载荷b.当水平运行速度当水平运行速度vy0.7m/s，应考虑以下情况的缓冲碰撞力应考虑以下情况的缓冲碰撞力。 对对未装未装可靠的可靠的自动减速限位开关自动减速限位开关的起重机，碰撞时的计算的起重机，碰撞时的计算速度：大车（起重机）取速度：大车（起重机）

48、取85%的额定运行速度，小车取的额定运行速度，小车取额定额定运行速度运行速度，以此来计算缓冲器所吸收的动能，并按该动能来，以此来计算缓冲器所吸收的动能，并按该动能来计算起重机金属结构上的缓冲碰撞力；计算起重机金属结构上的缓冲碰撞力； 在计算缓冲碰撞力时，对于起重量被在计算缓冲碰撞力时，对于起重量被刚性吊挂刚性吊挂或或装有刚性装有刚性导架导架以限制悬挂的起重量水平移动的起重机，要将起重量的以限制悬挂的起重量水平移动的起重机，要将起重量的动能考虑在内；对于悬挂的起重量能自由摆动的起重机，则动能考虑在内；对于悬挂的起重量能自由摆动的起重机，则不考虑起重量动能的影响；不考虑起重量动能的影响； 缓冲碰撞

49、力在起重机上的分布，取决于起重机（对装有刚缓冲碰撞力在起重机上的分布，取决于起重机（对装有刚性导架限制悬挂荷重摆动的起重机，还包括荷重）的质量分性导架限制悬挂荷重摆动的起重机，还包括荷重）的质量分布情况。计算时要考虑小车处在最不利位置，计算中不考虑布情况。计算时要考虑小车处在最不利位置，计算中不考虑起升冲击系数起升冲击系数1 、起升动载系数、起升动载系数2和运行冲击系数和运行冲击系数4。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷3.碰撞载荷碰撞载荷缓冲器碰撞弹性效应系数缓冲器碰撞弹性效应系数7 用用7与缓冲碰撞力相乘，来考虑用刚体模型分析所不能与缓冲碰撞力相乘，来

50、考虑用刚体模型分析所不能估算的弹性效应。估算的弹性效应。7的取值与缓冲器的特性有关：的取值与缓冲器的特性有关：对于具有对于具有线性特性线性特性的缓冲器的缓冲器( (如弹簧缓冲器如弹簧缓冲器) )，7 = 1.25= 1.25；对于具有对于具有矩形特性矩形特性的缓冲器的缓冲器( (如液压缓冲器如液压缓冲器) )，7 = 1.6 = 1.6；对其他特性的缓冲器（如橡胶、聚氨酯缓冲器等），对其他特性的缓冲器（如橡胶、聚氨酯缓冲器等），7的值的值要通过试验或计算确定。要通过试验或计算确定。 7的中间值的估算如下：的中间值的估算如下： 若若 0 0.5， 7 =1.257 =1.25+0.7(0.5)

51、相对缓冲能量。具有线性特性的缓冲器，相对缓冲能量。具有线性特性的缓冲器， =0.5；具有矩形特性的缓冲器，具有矩形特性的缓冲器， =1.0。 若若 0.5 1.0，贼塔- 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷3.碰撞载荷碰撞载荷在刚性导架中升降的悬挂荷重的缓冲碰撞力在刚性导架中升降的悬挂荷重的缓冲碰撞力 对于荷重沿刚性导架升降的起重机，要考虑该荷重和固对于荷重沿刚性导架升降的起重机，要考虑该荷重和固定障碍物碰撞引起的缓冲碰撞力。此力是作用在荷重所在的定障碍物碰撞引起的缓冲碰撞力。此力是作用在荷重所在的高度上并力图使起重机小车车轮抬起的水平力。高度上并力图使起

52、重机小车车轮抬起的水平力。(如如:使小车使小车倾覆的力矩，重心点在车轮以上，故产生一个倾覆的力矩。倾覆的力矩，重心点在车轮以上，故产生一个倾覆的力矩。) 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷4.倾翻水平力倾翻水平力PSL 5.试验载荷试验载荷 对带有刚性升降导架的起重机，如果起重机在水平移动对带有刚性升降导架的起重机，如果起重机在水平移动时受到水平方向的阻碍与限制，例如在起重机刚性导架中升时受到水平方向的阻碍与限制，例如在起重机刚性导架中升降的悬挂荷重、起重机的取物装置降的悬挂荷重、起重机的取物装置(吊具吊具)或起重机刚性升降或起重机刚性升降导架下端等与障碍

53、物相碰撞，就会产生一个水平方向作用的、导架下端等与障碍物相碰撞，就会产生一个水平方向作用的、引起起重机（大车）或小车倾翻的力，即为引起起重机（大车）或小车倾翻的力，即为倾翻水平力倾翻水平力。 计算工况：起重机投入使用前，应进行计算工况：起重机投入使用前，应进行静载试验静载试验和和动载试验动载试验。试验场地应坚实、平整，试验时风速不应大于试验场地应坚实、平整，试验时风速不应大于8.3m/s。 静载试验载荷：试验时起重机静止不动，静载试验载荷作用静载试验载荷：试验时起重机静止不动，静载试验载荷作用于起重机于起重机最不利位置最不利位置，且应，且应平稳无冲击平稳无冲击地加载。除订货合同有地加载。除订货

54、合同有其他要求之外，静载试验载荷取为其他要求之外，静载试验载荷取为1.25P 。4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷5.试验载荷试验载荷 动载试验载荷：试验时起重机需完成的动载试验载荷：试验时起重机需完成的各种运动各种运动和和组合运动组合运动，动载试验载荷应作用于起重机动载试验载荷应作用于起重机最不利位置最不利位置。除订货合同有更高。除订货合同有更高的要求以外，动载试验载荷取为的要求以外，动载试验载荷取为1.1P。在验算时此项试验载荷在验算时此项试验载荷应再乘以下式给出的动载试验载荷起升动载系数应再乘以下式给出的动载试验载荷起升动载系数6 。 特殊情况：特殊

55、情况：62 =0.5(1+)a.有特殊要求的起重机，其试验载荷可以取与上述不同而有特殊要求的起重机，其试验载荷可以取与上述不同而更高更高的值，应在订货合同或有关的产品标准中规定。的值，应在订货合同或有关的产品标准中规定。 b.如静载试验和动载试验载荷的数值高于上述的规定，则应按如静载试验和动载试验载荷的数值高于上述的规定，则应按实际试验载荷值验算起重机的承载能力实际试验载荷值验算起重机的承载能力。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷6.意外停机引起的载荷意外停机引起的载荷 应考虑意外停机瞬间的应考虑意外停机瞬间的最不利驱动状态最不利驱动状态（即意外停机时的

56、即意外停机时的突然制动力或加速力与最不利的载荷组合。突然制动力或加速力与最不利的载荷组合。 7.机构（或部件）失效引起的载荷机构（或部件）失效引起的载荷 在各种特殊情况下都可用紧急制动作为对起重机有效的保在各种特殊情况下都可用紧急制动作为对起重机有效的保护措施，因此机构或部件突然失效时的载荷都可按出现了最不护措施，因此机构或部件突然失效时的载荷都可按出现了最不利的状况而采取利的状况而采取紧急制动时的载荷来考虑紧急制动时的载荷来考虑。8.起重机基础受到外部激励引起的载荷起重机基础受到外部激励引起的载荷 起重机基础受到外部激励引起的载荷是指由于起重机基础受到外部激励引起的载荷是指由于地震地震或或其

57、他其他震波震波迫使起重机基础发生振动而对起重机引起的载荷。迫使起重机基础发生振动而对起重机引起的载荷。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷四、特殊载荷四、特殊载荷9.安装、拆卸和运输引起的载荷安装、拆卸和运输引起的载荷 应该考虑在应该考虑在安装、拆卸安装、拆卸过程中的每一个阶段发生的作用在过程中的每一个阶段发生的作用在起重机上的各项载荷，对于一个构件或部件，在各种情况下都起重机上的各项载荷，对于一个构件或部件，在各种情况下都应进行在这项重要载荷作用下的承载能力验算。应进行在这项重要载荷作用下的承载能力验算。 在某些情况下，还需要考虑在在某些情况下，还需要考虑在运输过程中运输过程中

58、对对起重机结构起重机结构产产生的载荷。生的载荷。 五、其它载荷五、其它载荷1.其它载荷包括内容：其它载荷是指在某些特定情况下发生的载其它载荷包括内容：其它载荷是指在某些特定情况下发生的载荷，包括荷，包括工艺性载荷工艺性载荷，作用在，作用在起重机平台起重机平台或或通道上通道上的载荷等。的载荷等。 不能用载荷所属的类别来判断它是否是重要的或关键的载不能用载荷所属的类别来判断它是否是重要的或关键的载荷，因为有相当多的事故仍发生在这些情况下，所以对它亦应荷，因为有相当多的事故仍发生在这些情况下，所以对它亦应予以特别注意。予以特别注意。 4-2 4-2 起重机的计算载荷起重机的计算载荷五、其它载荷五、其

59、它载荷2.工艺性载荷工艺性载荷 工艺性载荷是指起重机在工作过程中为完成某些生产工艺工艺性载荷是指起重机在工作过程中为完成某些生产工艺要求或从事某些杂项工作时产生的载荷，由起重机用户或买方要求或从事某些杂项工作时产生的载荷，由起重机用户或买方提出。一般将它作为提出。一般将它作为偶然载荷或特殊载荷偶然载荷或特殊载荷来考虑。来考虑。 这些载荷都是局部载荷，只作用在起重机这些载荷都是局部载荷，只作用在起重机结构结构的这些的这些局部局部部位部位及及直接支承它们的构件上直接支承它们的构件上。3.走台、平台和其他通道上的载荷走台、平台和其他通道上的载荷 这些载荷的大小与这些载荷的大小与结构的用途结构的用途和

60、和载荷的作用位置载荷的作用位置有关，有关，如在走台、平台、通道等处应考虑下述载荷：如在走台、平台、通道等处应考虑下述载荷：在堆放物料处：在堆放物料处：3000N； 在只作为走台或通道处：在只作为走台或通道处：1500N。 4-3 4-3 载荷组合载荷组合一、载荷情况与计算载荷组合的概念一、载荷情况与计算载荷组合的概念1.载荷情况载荷情况特点：变化载荷，载荷项目众多，工作期间与非工作期间特点：变化载荷，载荷项目众多，工作期间与非工作期间。载荷引起破坏形式：载荷引起破坏形式：工作时间累积引起的工作时间累积引起的寿命类破坏寿命类破坏（包括疲劳、磨损和发热（包括疲劳、磨损和发热）工作期间最大载荷引起的