伸缩臂式履带起重机抗倾覆稳定性研究

徐云喆

摘 要：通过对伸缩臂式履带起重机的抗倾覆稳定性进行分析，得出试验前抗倾覆稳定性的校核计算方法，总结出整机抗倾覆稳定性试验方法，在实际生产中将校核计算结果和试验方法进行验证。

关键词：履带起重机；抗倾覆稳定性；载荷；试验方法

伸缩臂式履带起重机（以下简称伸缩臂起重机）作为流动式起重机的一种，是将伸缩臂式汽车起重机的伸缩臂部分与桁架式履带起重机的履带式行走装置部分结合的产物，以其臂长转换快捷、可实现带载行走的优点被市场广泛认识并接受。

伸缩臂起重机的抗倾覆稳定性是指起重机在自重和外载荷的作用下抵抗倾覆的能力，是影响起重机使用性能、保证安全使用的重要指标，也是保证伸缩臂起重机安全工作的充要条件之一。

为确保伸缩臂起重机的安全使用，不仅需要在试验前通过校核计算确保其抗倾翻稳定性合格，同时也要在通过试验对其抗倾覆稳定性进行校核。

1 抗倾覆稳定性校核计算条件、试验条件及要求

伸缩臂起重机抗倾覆稳定性校核计算、试验条件及要求如下：

（1）起重机在整机指定位置处必须安装上设计规定的工作状态时的全部工作装置；

（2）环境温度范围-20℃～+40℃，工作场地海拔高度不超过1000m；

（3）抗倾覆稳定性试验时，风速不大于8.3m/s；

（4）工作场地地面应水平、坚实、平整，地面倾斜度不大于1%，地面及支撑面的承载能力必须大于起重机工作时所产生的接地比压；

（5）试验载荷应标定准确，垂直载荷相对标定值允差为±0.5%，水平载荷相对标准值允差为±1.5%

2 抗倾覆稳定性校核计算方法

伸缩臂起重机再进行抗倾覆实验之前，为确保试验安全、有效的进行，需要对伸缩臂起重机起升性能表的额定载荷的抗倾覆能力进行校核计算。

2.1 抗倾覆稳定性条件

伸缩臂起重机抗倾覆稳定性的计算一般情况下只考虑无风试验或运行，特殊情况下需考虑有风工作或运行。

针对起重机自身特定的倾覆线，当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时，则认定该起重机抗倾覆能力是合格的。即：

MS-MT>0

式中：MS-稳定力矩的代数和；MT-倾覆力矩的代数和。

2.2 倾覆线的确认

伸缩臂起重机的倾覆线是驱动轮轴心的连线和引导轮轴心的连线，在计算时选用两条连线长度的最小值B作为倾覆线的长度。

2.3 抗倾覆稳定性校核计算方法

伸缩臂起重机在抗倾覆稳定性校核计算时从静稳定性、行驶稳定性、后翻稳定性三方面进行计算，整机制动稳定性有专门计算及实验进行，本篇不做讨论。

2.3.1 抗倾覆静稳定性、行驶稳定性校核计算方法

伸缩臂起重机由转台装置、主臂装置、副臂装置、变幅装置、配重装置、行走装置六大装置组成，伸缩臂起重机抗倾覆稳定性校核计算公式如下。

MT=Gus×（b+Lus）+Gcw+（b+Lcw）+Guc×（b+Luc）

MS=Gmb×（Lmb-b）+Gfb×（Lfb-b）+Gdc×（Ldc-b）+（？渍×PQ+0.1×F）×（R-b）

F=（Gmb×m+Gfb×（j+n））/（j+k）

当最大起升载荷满足MS>MT时，我们认定伸缩臂起重机可利用额定载荷可进行抗倾覆静稳定性、行驶稳定性校核试验。

式中：Gus-转台装置重力（KN）；

Lus-转台装置重心到转台装置回转中心的距离（m）；

Gcw-配重装置重力（KN）；

Lcw-配重装置重心到转台装置回转中心的距离（m）；

Guc-行走装置重力（KN）；

Luc-行走装置重心到转台装置回转中心的距离（m）；

Gmb-主臂装置重力（KN）；

Lmb-主臂装置重心到转台装置回转中心的距离（m）；

Gfb-副臂装置重力（KN）；

Lfb-副臂装置重心到转台装置回转中心的距离（m）；

Gdc-变幅装置重力（KN）；

Ldc-变幅装置重心到转台装置回转中心的距离（m）；

？渍-起升载荷的载荷系数（校核静稳定性时为1.33、校核行驶稳定性时为1.5）；

PQ-在不同幅度下起重机的额定总起重量（KN）；

F-将主臂装置、副臂装置质量转化到吊载臂架端部的质量的重力（KN）；

R-额定总起重量所允许的最大幅度（m）；

b-伸缩臂起重机倾覆线的一半（即b=B/2）（m）；

m-主臂装置重心到主臂下铰点的距离（m）；

n-副臂装置重心到副臂下铰点的距离（m）；

j-起升载荷允许的最大幅度时主臂装置长度L的水平投影（m）；

k-起升载荷允许的最大幅度时副臂装置长度L的水平投影（m）；

其余符号见2.1。

2.3.2 抗倾覆后倾翻稳定性校核计算方法

为保证伸缩臂起重机抗倾覆后倾翻稳定性有一个合理的安全系数，要求在侧面或支撑载荷的底盘端部倾覆线上的总载荷不应小于起重机总重力的15%。

伸缩臂起重机的重心所在直线与转台回转中心水平距离不超过转台回转中心到后倾覆线距离的70%。（此时吊钩放置于地面上，不作为抗倾覆后倾覆稳定性校核的参与载荷。）

据此计算公式总结如下：

当满足a<70%时，可认定伸缩臂起重机经校核计算可进行抗倾覆后倾翻稳定性试验。

式中：a-伸缩臂起重机重心所在直线与转台回转中心水平距离与转台回转中心到后倾覆线距离的比值；

其余符号见2.1、2.3.1。

3 伸缩臂起重机抗倾覆稳定性的试验方法

我们依据先行国家标准，对伸缩臂起重机的抗倾覆稳定性分为静稳定性、后翻稳定性、行驶稳定性三方面进行试验。

在试验过程中主臂装置、副臂装置统称为臂架装置。

3.1 抗倾覆静稳定性试验方法

伸缩臂起重机的臂架装置位于起重机的正侧方、正前方和正后方，臂架仰角处于产生最大倾覆力矩的工作幅度，起吊相应工况（1.25×PQ+0.1×F）的试验载荷，慢速起升载荷到一定的离地200mm高度，臂架装置在各实验位置停留10min。

实验过程中，伸缩臂起重机不倾翻则认定是稳定的。

式中：各符号见2.3.1。

注：试验时，在起吊过程中关注后倾覆线上的支重轮，一旦发生支重轮离地且接地履带板有离地倾向，必须停止试验，并对额定载荷PQ进行修正。

3.2 抗倾覆行驶稳定性试验方法

伸缩臂起重机的臂架装置位于起重机的正前方，缓慢匀速起吊相应工况（1.33×PQ+0.1×F）的试验载荷到一定的离地200mm高度，缓慢匀速行走，行走速度不得大于1.44km/h（即0.4m/s）。

伸缩臂起重机以最低稳定速度匀速行驶，直线前进和后退各20m，在试验过程中，下车后端倾覆线上的总载荷为零，但接地履带板不离地，则认定伸缩臂起重机是稳定的。

式中：各符号见2.3.1。

注：试验时，在起吊过程中关注后倾覆线上的支重轮，一旦发生支重轮离地且接地履带板有离地倾向，必须停止试验，并对额定载荷PQ进行修正。

3.3 抗倾覆后翻稳定性试验方法

臂架装置分别位于伸缩臂起重机的正侧方、正前方和正后方，臂架起升至最大仰角，吊钩和其他取物装置放置在地面上，分别测量臂架一侧倾覆线上的总载荷，各倾覆线上的总载荷均不小于伸缩臂起重机总质量重力的15%，则认定伸缩臂起重机是稳定的。

4 结束语

在实际设计过程中也可以依据伸缩臂起重机抗倾覆稳定性校核公式对伸缩臂起重机的非带载行走起升性能载荷、带载行走起升性能载荷进行计算，也可以在方案设计时对伸缩臂起重机的抗倾覆后倾翻稳定性进行初步校核，从而调整整机质量布局。

上述伸缩臂起重机的抗倾覆稳定性试验方法在我公司伸缩臂起重机的出厂试验时经实践证明是安全有效、真实可行的，而校核计算方法伸缩臂起重机也确保了我公司出厂试验时的安全性。

参考文献

[1]张质文，王金诺，程文明，等.起重机设计手册（第二版）[M].北京：中国铁道出版社，2013.

[2]GB/T 3811-2011.起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，2011.

[3]GB/T 14560-2011.履带起重机[S].北京：中国标准出版社，2011.

[4]GB/T 6068-2008.汽车起重机和轮胎起重机试验规范[S].北京：中国标准出版社，2008.