第三章 起重机械的计算载荷与计算方法

制动器后的零件： M Imax 6M Q
M Q——起升载荷折算到计算零件的静力矩；
6 ——动态试验动载系数，6 12 / 2 ；
其他零件：M Imax (1.3 ~ 1.4)M n ③平衡变幅机构
制动器后的零件： M Imax M j 其他零件： M Imax (1.3 。~ 1.4)M n
m—2—额定起重量。
0 ——在额定起升载荷作用下，取物装置的位移量，
单位：m。0 0.0029H
—y0—在额定起升载荷作用下，物品悬挂处的结构静变
位量，单位：m。对桥架型起重机，y0 L /(700 ~；10对00 )
臂架型起重机，y0 R /(200 。~ 250 )
的2初步估算公式： 使用轻闲的安装用臂架型起重机， 2 1；0.17v
Ⅱ类载荷组合，是基本载荷加附加载荷。
③ Ⅲ类载荷组合（非工作最大载荷组合或验算载荷组 合）：主用于验算起重机在非工作状态下整体抗倾覆稳 定性，安全装置、支承零部件和金属结构的静强度、稳定性 和可靠性。它包含基本载荷加特殊载荷。
注意：一般，载荷组合Ⅱ对起重机任何部分都应计算满 足，但载荷组合I和Ⅲ只部分零件才必须计算。
—8 —刚性动载系数， 1.2 ，8 2.0 8 / 1
J，II / JI ， M q / M n M j / M n J—I —主动侧转动惯量； J—II —被动侧转动惯量；
M—q —驱动力矩； M—j —阻力矩。
②起升和非平衡变幅机构
（2）强度计算载荷
①运行和回转机构： M II max 58M n
—5 —弹性振动增大系数， 5 2， / 1。.1 5 1.7
②起升和非平衡变幅机构
制动器后的零件：M II max 2M n
其他零件：M max (2.0 ~ 2.5)M n 。
安装用桥式起重机、一般装卸用吊钩臂架型起重机：
2 1 0；.35v
车间、仓库用吊钩桥式起重机、港口抓斗门座起重机：
2 1 0；.70v
抓斗和电磁桥式起重机： 2 1。1.00v
若 >22 ，应控制加速度，并取 =22。
② 起升机构突然卸载时的冲击载荷： FQ 3PQ
按缓冲器吸收碰撞时起重机或起重小车的全部动能计算 （不计挠性悬挂的吊重所具有的动能）。
对弹簧缓冲器： F 撞 PGv02 /(gs) 2F 对液压缓冲器： F 撞 PGv02 /(2gs) F
S——缓冲行程，m；F——运行阻力，N。
（5）试验载荷：
超载静态试验，检验起重机各部分的承载能力，将起升
偏摆角 II 的计算公式为： tgII (F切 F离 F幅 F运 F风II ) / PQ
(切 离 幅 运 ) / g F风II / PQ
式中：II ——工作状态下吊重绳的最大偏摆角； F幅 ——变幅起、制动时物品所受的惯性力；
F运 ——运行起、制动时物品所受的惯性力；
第三章 起重机械的计算载荷与计算方法
一、起重机械的计算载荷
作用在起重机上的外载荷有：起升载荷、自重载荷、动 载荷、风载荷、货物偏摆载荷、碰撞载荷、安装和运输载荷 等。
1、起升载荷 PQ
是由起升机构吊起的货物和取物装置及其它随同升降的 装置重量的总合。
对抓斗起重机，PQ=Q·g，Q——起重量
对吊钩起重机， =PQ（Q+ Q）0 ·g, —Q—0 吊钩重量
三、设计计算方法
许用应力计算法：σ≤［σ］。
［σ］= L / n
— L—材料的极限应力。强度计算时，对塑性材料取
屈服极限；s 对脆性材料取强度极限 ；b进行疲劳计算时
取材料的耐久极限 。r
n ——安全系数。要合理确定。根据计算零部件的重
要程度、载荷及应力计算精确程度，以及材料内部可能存在
F风II——工作状态下作用在物品上的最大风力； F切 ——回转机构起、制动时的切向惯性力； F离 ——回转机构起、制动时的回转离心力。
其中，F切 和 F风II起主要作用。
假定动力系数为2，回转起、制动时间为4s，则： tgII 2切 / g 2v /(gt) 0.05v
v——臂架头部的圆周速度。
向载荷。
F侧 P / 2
—P —发生侧向力一侧最不利轮压之和； ——水平侧向力系数，按图中选取。
二、载荷分类与载荷组合
1、载荷分类 （1）基本载荷：始终或经常作用在起重机上的载荷。 （2）附加载荷：在正常工作状态下受到的非经常性载荷。 （3）特殊载荷：非工作状态下可能受到的最大载荷或工作 状态下偶然受到的不利载荷。 2、载荷组合 （1）起重机破坏形式：
的缺陷情况采用不同的安全系数。
《起重机设计规范（GB3811）》规定的金属结构安全系
数和许用应力及机构传动零件的强度安全系数见下页表中。
③平衡变幅机构
制动器后的零件： M II m ax M j max 其他零件： M max (2.0。~ 2.5)M n
4、风载荷
具有质量的空气以一定的速度 v(m吹/向s)与其相垂
直的结构物表面而被阻挡时，空气的动能便转化为势能，对
结构物产生静压力。
风载荷是一种沿任意方向的水平力。
起重机的风载荷分为工作状态风载荷和非工作状态风
非工作状态 Kh 按下表选取：
★ 风力系数 K f 风力系数与结构的体型、尺寸有关，几种情况：
①一般起重机单片结构和单根构件的风力系数K见f 表1-14。 ②两片平行平面桁架组成的空间结构，其整体结构的风力 系数c可取单片结构的风力系数，而总的迎风面积应考虑前片 对后片的挡风作用。 ③风朝着矩形截面空间桁架或箱形结构的对角线方向吹 来。当矩形截面的边长比<2时，计算的风载荷为风向着矩形 长边作用时所受风力的1.2倍；当矩形截面的边长比≥2时， 取为风向着矩形长边作用的风力。 ④三角形截面的空间桁架的风载荷，可取为该空间桁架垂 直于风向的投影面积所受风力的1.25倍。
—3—突然卸载冲击系数， 1 。计3 算1公式为：
3 1 m1 3 / m
—m—突然卸去部分的质量；
—m—起升质量；
—3—按起重机类型选取的系数，抓斗起重机 ，3 电0.磁5
起重机 。3 1.0
③ 运行机构工作时的冲击载荷： F运冲 4 PG PQ
载荷缓慢加到额定值的125%，即Pst 1.25；PQ
动态试验，验证各机构和制动器的性能，起吊额定起重
量的110%，虽是全速升降，但比较谨慎，故动载系数可去
较 Pdt 1.16 PQ
6
小6，即(1 2 ) / 2，其中 ——动态试验动载系数，
。
（6用于车轮的水平侧
⑤下弦杆为方形钢管、腹杆为圆管的三角形截面空间桁架， 在侧向风力作用下，其风力系数可取1.3。
⑥当风与结构长轴（或表面）成某一角度吹来时，结构所 受的风力可按其夹角分解成两个方向的分力来计算。 ★ 迎风面积A
指受风部位在垂直风向平面上的投影面积。
结构受风面积还应考虑充实率 ， 见表中所示。
5、其它载荷 （1）冰雪、地震载荷一般不考虑。若有特殊要求，则进行 专门计算。 （2）安装及运输载荷在设计计算时视实际情况考虑。 （3）坡度载荷：流动起重机需要时，按具体情况考虑；轨 道起重机若轨道是永久性的，且坡度不超过0.5%,可不考虑， 否则按实际坡度计算；临时性轨道，按其安装误差计算。 （4）碰撞载荷：
计算结果不大于 的II推荐值。
正常工作载荷（即Ⅰ类载荷）作用下，吊重绳的偏摆
角 I 的计算如下： 计算电动机功率时： I (0.25 ~ 0.3)II 计算机械零件的疲劳及磨损时： I (0.3 ~ 0.4)II
（2）垂直动载荷
① 起升机构起、制动时的动载荷：
★ 自重冲击载荷 FG：冲 FG冲 1PG
<一>金属结构及其它承载零件的动载荷
（1）水平动载荷
① 直线运动时的水平惯性动载荷： F惯 1.5ma —m—运动件质量；
—a—起动加速度或制动减速度；
1.5——考虑驱动力突加对结构的动力效应的系数值。
② 曲线运动时的水平惯性载荷：
F切 mR / t
F离 mR2
—R—距回转中心的距离；
1
g 0 y0
c——操作情况系数，安装用c=0.25，吊钩式起重机
c=0.5，抓斗式起重机c=0.75。
v——额定起升速度，m/s。
— —结构质量影响系数，
1
m1 m2

。0
y0
y0
2

—m1—结构在物品悬挂处的折算质量，对桥架型起重
机，m1为小车质量加上桥架质量的一半；对臂架型起重机， m为1 臂架质量的1/3。
① I类载荷组合（正常工作载荷组合或寿命计算载荷组 合）：主用于选择电动机，计算传动、支承零件和金属结构 的疲劳、磨损。确定时，只考虑基本载荷；但选电动机时， 考虑风压载荷的影响。
② Ⅱ类载荷组合（工作最大载荷组合或强度计算载荷组 合）：主用于计算起重机在工作状态下整体和局部稳定性、 机构零部件和金属结构的静强度、刚度和失稳破坏，以及校 验电动机过载能力和制动器制动力矩。
—1—起升冲击系数， 0.9 。1当 1.对1 要计算PG的零件起增
大应力作用时，
，反之1 ，1.起0 ~减1小.1应力作用时，
取
。 1 0.9 ~ 1.0
★ 起升动力载荷 FQ动： FQ动 2 PQ
—2—起升载荷动载系数， 1.0 。2 其 2估.0算公式为：
2 1 cv
t——起、制动时间；
——回转角速度。
③ 物品的偏摆载荷 臂架型回转起重机臂架头部悬挂的起升物品在回转、变
幅、运行机构起、制动时的惯性力、回转离心力，以及物品 所受风力的作用下，会使悬挂物品的挠性钢丝绳相对铅垂方 向产生一定的偏摆角，此角会使起升载荷产生一水平分量， 即偏摆载荷。一般不作用在同一方向、同一水平面上。