起重机钢结构总体设计时常用的载荷系数

起重机钢结构总体设计时常用的载荷系数

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在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同,其特点就是起重机是动态使用的,在考虑载荷时，都要乘一个系数,现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识,同时,也请这方面的专家指出不足之处。《规范》中可没有这么详细啊！ﻫ

一、自重冲击系数

ﻫ当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时,起重机的的自身重量将产生冲击和振动。由于这种冲击和振动,起重机各部分质量会产生附加的加速度,虽然可用计算机计算这种加速度,但计算工作量较大,所以,实际计算时是将自重乘以一个冲击系数,以考虑这种附加动载的影响。ﻫ按照《起重机设计规范》(GＢ3８１1－83)，的规定，自重冲击系数分两种情况,一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数φ1,二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝,将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数φ4,他们都是经验值。

ﻫ1、起升冲击系数φ１

《规范》规定:0.9≤φ1≤1.1

这个系数的应用分两种情况:当自重对要计算的元件起增大作用时，取φ1＝1．0～1.1,否则取φ1=0.9~１.0。ﻫﻫ２、运行冲击系数φ4

《规范》规定，φ4用下式计算：ﻫφ4=１.１０+0.0５8v√h（注:√h为h开更号)

式中ｖ－－---起重机（或小车)的运行速度(m/s）

h--－－轨道接缝处二轨道面的高度差(mm）ﻫ

理论表明,当速度较大时(v≤2m/ｓ)，冲击系数并不随速度增大，只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。

二、起升载荷动载系数φ2

ﻫ这是一个最重要的系数。φ2一般取1≤φ2≤2

ﻫ当起升质量突然离地上升或下降制动时起升质量将产生附加的加速度,由这个附加加速度引起的惯性力,将对机构和结构产生附加的动应力，我国《规范》规定，将起升载荷乘以系数φ２予以增大，φ2即为起升载荷动载系数。

ﻫ１、φ２的估算值ﻫ

φ２＝１＋cv√[1/δｇ(λ０+yo）] ﻫ各符号的意义见《起重机设计规范》(GB381１-83）附录B ﻫﻫ为了检验上式的正确性,曾对通用桥式起重机、塔式起重机、门座起重机等做过测

2、初步设计阶段φ2的估算值ﻫ

定,φ2值与实测值很接近。ﻫﻫ

在初步设计阶段,上述公式的一些参数未知,φ2如何估算呢?

将上式进行简化：φ２=１＋acv

ﻫa=√[１/δg(λ0+yo）]

根据《规范》规定，按照以下公式参考选取：

①φ2=1+0.1７v-----做安装用的、使用轻闲的臂架起重机。

②φ2=1+０.35v--－---做安装用的桥式起重机,做一般装卸和施工用的吊钩式起重机ﻫ③φ2=１＋０.7０v-----在机加工车间和仓库用的吊钩桥式起重机、港口抓斗门座起重机ﻫ④φ2=1+１.0０v--－--抓斗和电磁桥式起重机。

ﻫv-----额定起升速度（m/s) ﻫ

若φ2<１.1，取φ2=1．1;若φ2>2,取φ２=2，此时应采取措施降低离地速度（用电控的方

法),使φ2不致太大。

ﻫ以上是《规范》介绍的方法,至于φ2到底多大,也在于ﻫ３、φ2值的其他估算方法ﻫ

参考其他吊车的参考值以及设计者的心得体会,其他方法大家也可以参考,这里就介绍以下出处，有兴趣的可以找资料，也可以找我联系。

ﻫ①《起重机设计手册》(机械工业出版社）P２0 ﻫ是《规范》未出来之前的常规设计方法ﻫ

②《起重机设计手册》(中国铁道出版社)P1３

是ISO(86８6-１：1９89)的设计方法。

三、突然卸载冲击系数φ３ﻫﻫ《规范》中是这样规定的:

ﻫ当起升质量部分或全部突然卸载时，将对结构产生动态减载作用,减小后的起升载荷等于突然卸载冲击系数φ３乘以起升载荷。

φ3=1－(Δm/ｍ)*（1+β3）ﻫﻫΔm-－-－－－－起升载荷突然卸去的那部分重量

m--－－－起升质量

β3------对于抓斗起重机或类似起重机取0.5,对于电磁起重机或类似起重机取1.0 ﻫ从式中看出,在严重情况下（即突然卸去全部起升质量)，起重机将受到与起升质量相等但方向相反的载荷。ﻫφ3的取值范围-1～1。ﻫ使用时应注意:

１、一般的设计中卸载的冲击影响主要在起重机抗倾覆稳定性计算时应用。

2、对部分起升载荷突然卸除或坠落属于正常作业的起重机(例如抓斗或电磁起重机,应考虑突然卸载对结构的动力作用。

起升载荷动载系数φ2的推导:

我国《规范》和aisc《规范》规定起升载荷动载系数φ2 最大为2，即φ2<=2,（视不同情况选取）

假定一物体m,从高ｈ跌落,其冲击力为：ﻫ用机械能守恒定理: ﻫmｇ（h+Ymax) ＝０.5*k*Ymａx hｅｒｅYmaｘ为结构最大变形,k为劲度系数

静荷载时mg=kY

联立求解Ｙmａｘ=(１+（1＋2ｈ／Ｙ)^0.５)*Y

冲击系数为（１+(1+2h／Ｙ)^0.５) ﻫ冲击力为F=ｋYmａx=k＊(1+(１＋2h/Y)＾0.5 ）*Y ﻫF＝kY＊冲击系数ﻫＦ=mg*冲击系数= mg＊(1+(1+2h／Y)^0．5）冲击力为重力与冲击系数的乘积ﻫ当h=０(此时与起升载荷对机构和结构产生的动应力情况相同)

冲击系数为(1＋(１+2h／Ｙ)^0．5)=2

结论:冲击系数最大为 2

图片：

一、你的推导没有错误,但你的力学模型和起重机起升工况的力学模型不一样。

ﻫ你的力学模型如附图1所示，其实就是一静止物体突然加载到某弹性物体上的冲击工况,重物Ｇ在初始时静止弹簧K的自由状态，G挂上弹簧突然松手，此时弹簧的最大受力为２mg，即φ２＝２,这就是你的公式的由来,注意，是静止物体。