起重机械课件 第四章起重机的承载能力与计算载荷.ppt

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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 承载能力计算综述 4-2 起重机外载荷的计算 4-3 载荷的组合,4-1 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,1. 起重机金属结构、机构和机械零部件应具有足够的强度、刚度和抗屈曲能力即应进行起重机承载能力计算 2. 起重机具有必要的整机抗倾覆稳定性能力即应进行整机抗倾覆稳定性计算 3. 原动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必需的制动转矩也可归为起重机承载能力计算部分,二、承载能力计算概述,1. 承载能力计算从理论计算上确认起重机零部件和结构件，在设计制造者所预定

2、的作业条件下和预定的寿命周期内能正常的运转。 2. 承载能力计算内容 从计算项目看：包括寿命（疲劳、磨损和发热）计算，抗塑性破坏（或脆性断裂）计算和局部稳定性计算。,4-1 承载能力计算综述,二、承载能力计算概述,2. 承载能力计算内容 从应力类型看：由拉伸力、压缩力、弯矩产生的正应力；由弯扭、横向力产生的切应力；由局部集中在产生的局部应力。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力。,4-1 承载能力计算综述,二、承载能力计算概述,3. 承载能力计算方法 许用应力法（安全系数法）,许用应力设计法的典型流程图,流程：1.组合载荷作用2.产生相应内力（线性）3.

3、确定危险断面应力4.叠加合成应力5.许用应力（弹性强度极限安全系数） 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,4-1 承载能力计算综述,二、承载能力计算概述,3. 承载能力计算方法 极限承载能力法,极限承载能力法的典型流程图,流程： 1.分项载荷计算（每种载荷 相应安全系数）2.组合载荷作用3.产生相应内力（非线性）4.确定危险断面应力5.叠加合成应力6.可采纳的极限应力（弹性稳定极限材料抗力系数） 安全系数包括：分项载荷系数高危险度系数,注意,4-1 承载能力计算综述,二、承载能力计算概述,4.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。 新的国家设计规范规

4、定：起重机结构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） 。 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。,注意,4-2 起重机的计算载荷,一、计算载荷的内容,作用在起重机上的载荷分为常规载荷、偶然载荷、特殊载荷及其他载荷，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同类别。,二、常规载荷,1. 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

5、荷，包括由重力产生的载荷（自重载荷、起升载荷及由垂直运动引起的载荷），由驱动机构或制动器的作用使起重机加（减）速运动而产生的载荷及因起重机结构的位移或变形引起的载荷。 在防屈服、防弹性失稳及在有必要时进行的防疲劳失效等验算中，应考虑这类载荷。,4-2 起重机的计算载荷,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PG 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（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其零部件

6、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。 起升载荷PQ 起升载荷是指起升额定起重量的重力。,4-2 起重机的计算载荷,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 自重振动载荷1PG 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式增大或减小的动力响应。 计算方法：自重振动载荷用起升冲击系数1乘以起重机的自重载荷PG来考虑（1PG ）。 起升冲击系数1：为反映此振动载荷范围的上下限，该系数取为两个值： 1 = 1 ，00.1。,4-2

7、起重机的计算载荷,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, 起重量动载荷2PQ 计算工况：起升动力效应当起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增大作用。 计算方法：此起升动力效应用一个大于1的起升动载系数2乘以起升载荷PQ来考虑（2PQ ）。-39页式4-4 讲解式4-4内的每个变量的具体含义,4-2 起重机的计算载荷,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,部分有效荷重突然卸载的动力效应 计算工况：有的起重机正常工作时会在空中从总起重量m中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进行空中卸载），这将对起重机结

8、构产生减载振动作用。,计算方法：减小后的起升载荷用空中突然卸载冲击系数3乘以总起升载荷PQ来计算（3 PQ ）。,空中突然卸载冲击系数3：,系数 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， =1.0。,4-2 起重机的计算载荷,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,运行冲击载荷 计算工况：运行冲击动力效应起重机在不平的道路或轨道上运行时所发生的垂直冲击动力效应。 计算方法：运行冲击载荷，用运行冲击系数4乘以起重机的质量和起升质量的总重力（ PG PQ ）来考虑。 运行冲击系数4：在轨道上运行的起重机 对于轨道接头状态良好

9、，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4 = 1。 对于轨道接头状况一般，可由下式确定：42页式4-12,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,3. 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,计算工况：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，可以用刚体动力模型对各部件分别进行计算。 计算方法：在计算时,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。,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5乘以引起加（减）速的驱动力（或力矩）变化值F=ma(或M=J)，并与加（减）速运动以前的力（

10、F或M）代数相加，该增大的力既作用在承受驱动力的部件上成为动载载荷，也作用在起重机和起升质量上成为它们的惯性力。,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,3. 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,机构驱动加（减）速动载系数5：5数值的选取决定于驱动力或制动力的变化率、质量分布和传动系统的特性。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，较高值适用于驱动力或制动力较突然变化的系统。,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,3. 变速运动引起的载荷,水平惯性力,a.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,计算工况：起重机

11、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性力，这些惯性力都作用在各相应质量上，挠性悬挂的起升质量视为与起重机刚性连接。,计算方法：水平惯性力按该质量与运行加速度乘积的5倍计算，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结构的动力效应。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，此时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1/4。,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,3. 变速运动引起的载荷,水平惯性力,a.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

12、惯性力,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。V=V0+at,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,3. 变速运动引起的载荷,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,回转离心力计算方法：起重机回转运动时各部（构）件的离心力，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，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算；此时取5 = 1。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：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

13、与该质心的加速度乘积的5倍计算（对机构计算和抗倾覆稳定性计算取5 = 1），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。物品所受风力单独计算，按最不利方向叠加。,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,3. 变速运动引起的载荷水平惯性力,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,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水平分力来计算；用起重钢丝绳最大偏摆角a(见表)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

14、正常偏摆角a计算电动机功率（此时取a = (0.250.3)a ）和机械零件的疲劳强度及磨损（此时取a = (0.30.4)a ）。,4-2 起重机的计算载荷,二、常规载荷,4.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。 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位移或变形引起的载荷，例如由于轨道的间距变化引起的载荷，或由于轨道及起重机支承结构发生不均匀沉陷引起的载荷等(轨道不平,门座类起

15、重机的支腿不在同一水平面上)。,4-2 起重机的计算载荷,三、偶然载荷,1.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出现的载荷，包括由工作状态的风、雪、冰、温度变化及运行偏斜引起的载荷。在防疲劳失效的计算中通常不考虑这些载荷。,2.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（例如导向滚轮或车轮的轮缘）上由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法，它是在把起重机金属结构认为是刚性系统的假设基础上得出的。,4-2 起重机

16、的计算载荷,三、偶然载荷,3.坡道载荷,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（重力的下滑力），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； 轨道式起重机（含铁路起重机）：当轨道坡度不超过0.5%时不考虑坡道载荷，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，计算风压值按不同类型起重机及其工作地区选取。,4-2 起重机的计算载荷,三、偶然载荷,4.风载荷,计算风压,计算风压与阵风风速有关，可按下式计算：,式中

17、：,q 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10m高度处的阵风风速，即3s时距的平均瞬时风速。工作状态的阵风风速，其值取为10min时距平均风速的1.5 倍。非工作状态的阵风风速，其值取为10min时距平均风速的1.4倍。,vs 计算风速，单位为米每秒（m/s）。,-P46式4-21,q,0.613,4-2 起重机的计算载荷,三、偶然载荷,4.风载荷,工作状态风载荷PW确定及应用,工作状态风载荷是指起重机在工作时应能承受的最大风力。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装置时，通常将它安装在起重机的最高处(如放在

18、塔式起重机的塔帽顶端)。,工作状态计算风压分为q和q，q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阻力计算及发热验算；q是起重机工作状态最大计算风压，用于计算机构零部件和金属结构强度、结构的刚性及稳定性，验算驱动装置的过载能力以及起重机整机的抗倾覆稳定性、抗风防滑安全性等。46页下,4-2 起重机的计算载荷,三、偶然载荷,4.风载荷,工作状态风载荷PW确定及应用,表 工作状态计算风压和计算风速,4-2 起重机的计算载荷,三、偶然载荷,4.风载荷,风载荷计算,PW作用在起重机上的工作状态正常风载荷，（N）；,PW作用在起重机上的工作状态最大风载荷，（N）；,C风力系数；,A,起重机构件

19、和吊运物品垂直于风向的实体迎风面积，单位为二次方米（m2），它等于构件迎风面积的外形轮廓面积A0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其各组成部分风载荷的总和。,4-2 起重机的计算载荷,三、偶然载荷,5.雪和冰载荷,对于某些地区，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：去年电力塔的倒塌）,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，或者跨度较大的超静定结构（如跨度达30m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。,6.

20、温度变化引起的载荷,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,1.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情况下才发生的载荷，包括由起重机试验、受非工作状态风载、缓冲器碰撞及起重机（或其一部分）发生倾翻、起重机意外停机、传动机构失效或起重机基础受到外部激励等引起的载荷等。在防疲劳失效的计算中也不考虑这些载荷。,2.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。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。将此风载荷与起重机相应的自重载荷进行组合，用于

21、验算非工作状态下起重机零部件及金属结构的强度、起重机整机抗倾覆稳定性，并进行起重机的抗风防滑装置、锚定装置等的设计计算。,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,2.非工作状态风载荷PW,Kh风压高度变化系数，见下表；,表 风压高度变化系数Kh,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,2.非工作状态风载荷PW,表 非工作状态计算风压和计算风速,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,2.非工作状态风载荷PW,对臂架长度不大于30m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

22、。在这些起重机的使用说明书中都要写明，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。,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,3.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两相邻起重机之间碰撞或起重机与轨道端部缓冲止挡件碰撞时产生的载荷，起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。,作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰撞力,对于桥式、门式、臂架起重机，以额定运行速度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。,作用在起重机结构上的缓冲碰撞力,a.当水平运行速度vy0.7m/s，不必考虑此缓冲碰撞力。,b.当水平运行速度vy0.7m/s，应考虑以下情况的缓

23、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的起重机，按减速后的实际碰撞速度（但不小于50%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的动能，从而算出起重机金属结构上的缓冲碰撞力；,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,3.碰撞载荷,b.当水平运行速度vy0.7m/s，应考虑以下情况的缓冲碰撞力。,对未装可靠的自动减速限位开关的起重机，碰撞时的计算速度：大车（起重机）取85%的额定运行速度，小车取额定运行速度，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；,在计算缓冲碰撞力时，对于起重量被刚性吊挂或装有刚性导架以限制悬挂的起重量

24、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，则不考虑起重量动能的影响；,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1 、起升动载系数2和运行冲击系数4。,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,3.碰撞载荷,缓冲器碰撞弹性效应系数7,用7与缓冲碰撞力相乘，来考虑用刚体模型分析所不能估算的弹性效应。7的取值与缓冲器的特性有关：,对于具有线性特性的缓冲器(如弹簧缓冲器)，7 = 1.25；,对于具有矩形特性的缓冲器(如液压缓冲器)，7 =

25、1.6；,对其他特性的缓冲器（如橡胶、聚氨酯缓冲器等），7的值要通过试验或计算确定。,7的中间值的估算如下：,若 0 0.5，,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，=1.0。,若 0.5 1.0，,贼塔-,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,3.碰撞载荷,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。(如: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。),4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,4.倾翻水平力PS

26、L,5.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(吊具)或起重机刚性升降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，即为倾翻水平力。,计算工况：起重机投入使用前，应进行静载试验和动载试验。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，静载试验载荷作用于起重机最不利位置，且应平稳无冲击地加载。除订货合同有其他要求之外，静载试验载荷取为1.25P 。,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,5.试验载荷,动载试

27、验载荷：试验时起重机需完成的各种运动和组合运动，动载试验载荷应作用于起重机最不利位置。除订货合同有更高的要求以外，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：,a.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，则应按实际试验载荷值验算起重机的承载能力。,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,6.意外停机引起的载荷,应考虑意外停机瞬间的最不利驱动状态（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。,7.机构（或部件）失效引起的载

28、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是指由于地震或其他震波迫使起重机基础发生振动而对起重机引起的载荷。,4-2 起重机的计算载荷,四、特殊载荷,9.安装、拆卸和运输引起的载荷,应该考虑在安装、拆卸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，还需要考虑在运输过程中对起重机结构产生的载荷。,五、其它载荷,1.其它载荷包括内

29、容：其它载荷是指在某些特定情况下发生的载荷，包括工艺性载荷，作用在起重机平台或通道上的载荷等。,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。,4-2 起重机的计算载荷,五、其它载荷,2.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。一般将它作为偶然载荷或特殊载荷来考虑。,这些载荷都是局部载荷，只作用在起重机结构的这些局部部位及直接支承它们的构件上。,3.走台、平台和其他通道上的载荷,这些载荷的大小与结构的用途和载荷的作用位置有关，如在走台、平台、

30、通道等处应考虑下述载荷：,在堆放物料处：3000N；,在只作为走台或通道处：1500N。,4-3 载荷组合,一、载荷情况与计算载荷组合的概念,1.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。,载荷引起破坏形式：,工作时间累积引起的寿命类破坏（包括疲劳、磨损和发热）,工作期间最大载荷引起的各项破坏和失灵,在起重机械工作情况下，由于受到次数不多、但数值较大的工作状态最大载荷的作用而引起起重机械整体或局部的失稳翻倒、机构零部件和金属结构的强度或失稳破坏，或者因刚度不足、制动不牢、突然停车等使起重机械工作失灵。,（包括塑性破坏、脆性断裂、弹性失稳和起重机整机倾覆等）,在起重机械正常工

31、作情况下，出于受到数值未必最大、但经常出现的正常变动载荷的作用而引起机械传动和支承零部件、金属结构以及动力设备等的疲劳破坏、过度磨损和发热烧坏。,4-3 载荷组合,一、载荷情况与计算载荷组合的概念,1.载荷情况,载荷引起破坏形式：,非工作期间载荷引起的破坏,在起重机械非工作情况下，由于遇到少见（如：30年一遇）的暴风袭击而引起露天工作的起重机械整体或局部的失稳翻倒、支承零部件和金属结构的强度或失稳破坏，或者因制动不牢使起重机械的机构产生运动、控制失灵。,在起重机械工作或非工作情况下，由于受到可能出现的各种特殊载荷作用，如物品跌落造成的冲击载荷、作用在缓冲器上造成的碰撞载荷，特大风浪造成的颠簸载

32、荷、长途拖运造成的运输载荷以及安装载荷、温度载荷、地震载荷等而使起重机械发生整体或局部的强度破坏、失稳破坏以及局部的永久变形破坏等。,特殊破坏,4-3 载荷组合,一、载荷情况与计算载荷组合的概念,2.计算载荷组合的概念,为了合理而经济的设计起重机，通常在设计时，并不是把所有可能出现的上述载荷进行简单叠加，而是针对起重机械破坏和失灵的主要形式，按照不同的计算要求，从这些载荷中进行取舍，只选择那些与起重机、机构零部件、金属结构以及动力设备破坏形式有关的、具有典型性的载荷并组合到一起来作为设计计算的依据，这个过程称为计算载荷组合。,针对上述起重机械破坏和失灵的主要形式，通常对起重机采用三种计算载荷的

33、组合以分别进行强度、刚度、稳定性、疲劳、磨损和发热的计算。,二、计算载荷组合的类型,4-3 载荷组合,二、计算载荷组合的类型,1.类载荷正常工作载荷（耐久性计算载荷组合）,类载荷组合主要用来进行零部件和结构件等的耐久性计算，包括：电动机的发热，车轮、轨道、支承滚轮、齿轮等的磨损和点蚀，以及机构传动零件、支承零件和金属结构的疲劳。,类载荷组合对起重机械的影响主要是疲劳、磨损和发热而不是静强度、静刚度和稳定性问题；通过这类载荷组合的计算，使产品各有关部分具有一定的寿命，所以类载荷组合常称为耐久性计算载荷组合。显然，在确定这类载荷组合时，只需考虑在正常工作状态下经常作用的载荷，那些作用次数很少的尖峰

34、载荷可以不予考虑（除功率计算外，风载荷也可以不考虑）；对于这类载荷组合，不仅要计算其中各种载荷的大小，还要考虑载荷变化规律、相应的作用时间和经常作用的位置 ，从而得到某种计算用的等效载荷。,类载荷组合也称为工作状态下的正常工作载荷。,4-3 载荷组合,二、计算载荷组合的类型,2.类载荷工作最大载荷（强度计算载荷组合）,类载荷组合主要用来计算起重机械在工作状态下的整体和局部抗倾覆稳定性、机构零部件和金属结构的静强度、静刚度和局部失稳破坏以及校验电动机的过载能力和制动器的制动力矩。,类载荷对起重机械的影响主要是静强度、静刚度和稳定性问题，它可以保证起重机械在工作过程中不致破坏或翻倒，也可避免机构突

35、然停车、由于制动不牢而被大风吹动以及重物坠落等现象。这类载荷出现的次数较少，对疲劳、磨损和发热一般不产生显著影响，所以类载荷组合常称为静强度计算载荷组合。,类载荷组合应考虑起重机械在容许的最繁重使用条件下的各种最不利载荷（其出现次数未必多但数值最大），还应考虑实际可能出现的最不利位置以及最危险状况的几率；应当指出，类载荷组合的最大值常常受到某些条件的限制，例如驱功车轮打滑、摩擦离合器打滑、电气保护装置起作用等。,4-3 载荷组合,二、计算载荷组合的类型,3.类载荷非工作最大载荷（强度验算载荷组合）,类载荷组合主要用来验算起重机械非工作安全性，如：在非工作状态下的整体抗倾覆稳定性，防风安全装置、

36、支承零部件和金属结构的静强度、稳定性、可靠性。,类载荷组合所包含的是起重机械在非工作状态下可能出现的各种最大载荷，显然，这些载荷出现的可能性和次数都很少，具有偶然性，所以类载荷荷组合常称为静强度验算载荷组合。,在具体确定类载荷组合时，应该考虑起重机械在非工作状态下规定停靠位置或最不利停靠位置时的各种最危险的载荷，但考虑在非工作状态，即不吊载、不运转、机上无操作人员，并且出现几率较小，应选用较小的安全系数。 此外，一些具有偶然性的特殊载荷如安装载荷、运输裁荷、试验裁荷、碰撞载荷等也常列入类载荷组合。,类载荷组合也称为非工作状态下的最大裁荷组合。,4-3 载荷组合,二、计算载荷组合的类型,4.说明,并不是起重机的每一个零部件都要根据三种载荷组合进行相应的计算，而要针对具体情况进行考虑；,通常，对起重机的所有受力零部件都要用类载荷组合进行强度、刚度、稳定性计算；,当零部件所承受的循环应力反复作用次数大于105时，应用类载荷组合进行零部件的疲劳类计算；, 类载荷组合验算强度等，仅仅是在非工作状态下承受该载荷的零部件；但是非工作状态下的工作部件应按类载荷组合进行强度类计算。,三、 类载荷组合简介,四、 类载荷组合简介,五、 类载荷组合简介,