起重机抗倾覆稳定性分析探究

石磊

摘要：起重机抗倾覆稳定性是起重机安全工作的重要条件之一，通过刚性稳定性承载能力设计计算可以保证其整体抗稳定性，对于室外工作的起重机，还需要计算其抗风载荷作用。通过计算分析其稳定性是非常可靠的方法，这也经过了许多试验证实了的。因此，为了提高起重机的抗倾覆稳定性，保证其安全运行，利用力矩不等式法和安全系数法对其进行了深入的分析和研究，为起重机的抗倾覆稳定性贡献一份力量。

关键词：起重机;抗倾覆;稳定性;不等式;安全系数

引言

起重机械是现代工业、农业等领域不可缺少的设备，被广泛应用于各种物料的吊运作业中，这不仅极大地提高了劳动效率，减小了劳动强度，而且减少了作业过程中的事故率。在起重机使用的几十年里，起重机倾覆事故时有发生，起重机抗倾覆问题作为起重机基本性能的安全要求突显其重要性，为了更大程度地确保起重机作业时的安全性，防止事故的发生，必须要求起重机有足够的抗倾覆稳定性，这也是起重机设计的基本要求。起重机抗倾覆稳定性是指其承受自重和外载荷作用并在各种最不利组合情况下抵抗倾翻保持稳定的能力，简称为稳定性。

1.起重机抗倾覆稳定性分析的必要性

安装在运行装置或其它支承装置上的起重机，可能会由于各种外在因素的影响而使其倾覆，这些引起倾覆的因素通常有超载、大风、坡度、制动时的大惯性载荷以及回转离心载荷等。当起重机的抗倾覆稳定能力不时，也就是起重机自身重力和所承受外力对支承平面的倾覆边出现倾覆力矩大于稳定力矩的情况时，起重机就将绕倾覆线倾翻，造成重大人身事故和设备事故，其后果将是极其严重的。因此进行起重机抗倾覆稳定性分析是非常有必要的。尤其是对于流动式起重机、履带式起重机，进行稳定性分析更有必要的。

2.起重机抗倾覆稳定性分析

对于起重机抗倾覆性的研究已经有数十年的历史了，对于稳定性的计算方法和要规范的内容至今仍然在不断的研究和完善中。對起重机抗倾覆稳定性的分析是假定起重机是工作在坚实、水平的地面上。如起重机必须在坡面上工作时，在核算时要考虑地面坡度的影响。抗倾覆稳定的判据是：当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时，便认为该起重机抗倾覆性能是稳定的[1]。当前，抗倾覆稳定性的分析计算方法主要可以采用三种方法，分别是力矩不等式法、稳定系数法和按临界倾覆载荷标定额定超重量法。

2.1 力矩不等式法

力矩不等式法，不仅被GB/T3811-2008《起重机设计规范》所采用，而且该方法在欧美等发达国家也得到了广泛的应用。

利用力矩不等式法校核抗倾覆稳定性的基本原则如下：

（1）进行稳定性计算分组或分类。其分组或分类主要是以结构外形、工作条件、以及稳定性的要求等为依据。

（2）确定计算工况。主要包括工作状态与非工作状态、动态与静态、试验状态或风载等。

（3）选择最不利的载荷组合。因为各种载荷变化作用具有随机性，对起重机的稳定性有实际的影响，计算时应对各种载荷分别给予相应的载荷增大系数。

（4）稳定性计算。当所有力矩的代数和大于等于零时，则可以判定起重机的稳定性是足够的，不会发生倾覆事故。

（5）危险倾覆边的确定。带载水平运行的起重机，倾覆边为横向和纵向;运行机构只作非吊重移位的定点吊装的起重机，倾覆边为其支撑多边形。

2.2稳定性安全系数法

稳定性安全系数法是适用于各种移动式起重机的稳定性计算方法，其采用稳定性安全系数法的概念作为衡量和评定起重机稳定的数量指标;该方法在欧洲一些国家仍然使用。

稳定性安全系数法的基本原则如下：

（1）稳定性安全系数法是指起重机所承受的各种外载荷对于危险倾覆边产生的稳定力矩与倾覆力矩的比值。

（2）起重机稳定性的工况通常包括非工作时的稳定性与工作时的稳定性;起重机实际的抗倾覆能力是通过稳定系数指标[K]来反映的，它也是起重机不发生倾覆的机率，各种计算工况下的稳定系数许用值如表1所示：

表1：稳定安全系数法许用值

验算工况 验算工况特征 允许的稳定系数[K]

1 载重稳定性（无附加载荷） 1.40

2 载重稳定性（有附加载荷） 1.15

3 自重稳定性 1.15

（3）各种作用载荷应按相关标准规定其属性，稳定性力矩和倾覆力矩应按起重机可能处于的最不利情况、承受最不利载荷组合进行计算。

（4）稳定性计算。稳定系数K作为起重机抗倾覆能力的判据，不能小于相应规范和标准的规定值，稳定系数K的计算公式如下所示：

稳定系数法在需要验算多种工作状况时的概念不十分明确，并且难以表述起重机突然卸载或吊具脱落工况。

2.3按临界倾覆载荷标定额定超重量法

该方法是欧美国家常用的方法，通过试验或计算得出起重机的临界倾覆载荷，以此保证起重机的稳定性。但是在试验时应将起重机坚实的、水平的路面上，并工作于不同臂长和不同幅度，逐渐增加吊钩上重物直到另一侧的支承压力为零，

参考文献：

[1]全国起重机械标准化技术委员会.GB/T 3811-2008《起重机设计规范》释义与应用[M].北京：中国标准出版社，2008：157