机械设计中的安全系数选择问题

工程中的材料强度、刚度、稳定性。

强度-构件在确定的外力作用下，不发生破坏或过量塑性变形的能力。

杆-拉杆与压杆。

工程中承受拉伸的杆件统称为拉杆，受压的杆件成为杆或柱，承受扭转的杆件称为轴，承受弯曲的杆件统称为梁。

在工程力学中，把一些杆轴交汇于一点的工程结构称为桁架结构，这种结构受力特征是内力只有轴力，没有弯矩和剪力。如：井架的主体桁架、建筑脚手架、三角形屋架梁等。

许用应力与安全系数

最近听到对于建井结构安全的一些言论，有的说安全凭经验即可，我原来怎样用的，现在怎样用是没有问题的；有的说，计算是什么结果，应该遵守。

用伟人毛泽东的哲学思想是“实践—理论—实践”，

我们正常工作中选用的钢丝绳安全系数、钢材安全系数许用应力和安全系数都是比较成熟的，是规范推荐值或强制值。

在非标准或特殊情况下，安全应由自己评估。许用应力与安全系数常常应由自己选取决策。

强度—在确定的外力作用下，不发生破坏的能力。

刚度—在确定的外力作用下，变形或位移在工程允许的范围内。

稳定性—在可能的外力作用下不会发生突然转变的能力。例如：建筑施工脚手架，强度、刚度能满足，但由于局部结构不稳定，使整个脚手架倾覆或塌陷。

材料名称屈服点σs抗拉强度σb抗剪强度τ单位材料使用地点

Q235 235 375 MPa或N/mm^2 普通结构

45 355 600 轴类件

30CrMnTi 1470

60Si2CrVA 1678 1865 钢丝

安全系数S应该综合荷载确定的准程度、材料性能数据的可靠性、所有计算方法的合理性、加工装配精度以及所设计的零件的重要性来确定。各行各业都有一些经验的安全系数，目前均偏于保守。目前，流行的安全系数法是部分系数法，他将各个对安全系数有影响的因素分别用一个分系数如：S1、S2、……标示，这些系数的乘积即即为安全系数：S=S1•S2•S3。。。。在实际应用中，取大取小带有一定主观性，即一般取大值或中间值，考虑的因素越多，系数值越大。名称 S

抗疲劳计算系数 1.5～3

抗变形计算系数 1.2～2

抗断裂计算系数 2～4

抗不稳定计算系数 3～5

工作重要性系数 1.0～1.3

计算误差系数 1.2～1.3

轧制工艺可靠性系数 1.05～1.1

锻造工艺可靠性系数 1.05～1.1

铸造工艺可靠性系数 1.15～1.2

使用磨损系数 1.15～1.25

锈蚀系数 1.15～1.2

钢丝绳结构系数 1.217

案例：凿井提升钩头的安全系数S怎样确定？

解：凿井提升钩头在竖井施工中是非常重要的设备，存在隐患将造成不可预测的损失。在使用中

应加强检查与维护，在主钩头部位不能随意加热或焊接任何附件。安全系数的确定考虑了一下因素。考虑抗断裂条件，S1 = 3.5；考虑锻造工艺条件，S2 = 1.1；考虑工作重要性条件S3 = 1.3；考虑磨损影响S4 = 1.15；考虑疲劳断裂条件S5 = 2；考虑锈蚀影响S6 = 1.15

则安全系数为：S=S1•S2•S3•S4•S5•S6 = 13.24安全规程取13倍

（注：上述解并不是安全规程规定凿井钩头安全系数的依据，是本人分析结果，如果需要考证，请查有关资料