检验、安全防护装置的选择和起重事故的分析计算时,必须考虑动载荷的作用方向 垂直载荷 为了计算方便,垂直方向的动载效应通常用不同的动力系数qi表示,对于不同工况产生 的动载荷是通过动力系数与相应的静载荷的乘积计算获得。动力系数一般查阅起重机设计规 范或有关手册给定的范围,根据实际工况来选用确定,常用的动力系数和适用工况介绍如下 (1)起升冲击系数q1 在起升质量突然离地起升或下降制动时,起重机的自重载荷将产生沿其加速度相反方 向的冲击作用。q1是考虑了这种工况下的自重冲击系数,在进行载荷计算时,它仅与起重 机自重载荷相乘。 (2)起升载荷动载系数q2 在起升机构工作时,起升质量突然离地起升或下降制动的情况下,被吊物品重力载荷将产 生动态增大效应。φ2是考虑了这种工况下起升载荷的增大系数,在进行载荷计算时,它应 与起升载荷相乘。φ2值的大小与起升速度、系统刚度及操作情况有关,一般起升速度越大, 系统刚度越大,操作越猛烈,φ2值也越大 (3)突然卸荷冲击系数φ 当抓斗起重机和电磁吸盘起重机在卸货时,或当吊钩、钢丝绳意外断裂吊载坠落的起重事 故发生时,会导致起升质量部分或全部突然卸载,这将对结构产生动态减载作用。q3是考 虑了这种工况下的卸荷冲击系数。在进行金属结构和起重机抗倾覆的稳定性计算时,应考虑 这种动态减载作用的影响。 (4)运行冲击系数q4 当起重机或起重小车通过不平道路或轨道接缝时,沿着垂直方向会产生运行冲击载荷,φ4 是考虑这种效应的运行冲击系数。运行冲击系数与起重机或小车的运行速度、轨道或道路状 况有关。 2.水平载荷 水平载荷包括运行、回转和变幅机构在驱动力或制动力的变速作用下,起重机自身质量和 起升质量产生惯性载荷,这个载荷仅涉及由刚体动力学求得的惯性力,没有考虑弹性振动因 素。水平载荷还包括轨道起重机沿轨道运行偏斜时产生水平侧向载荷和运行超行程的碰撞载 荷等。由于各种水平载荷发生的机理不同,计算方法也各不相同。 (1)运行水平惯性力 运行机构变速时的惯性力,按产生水平运行惯性力的相应的质量与加速度乘积的1.5倍
检验、安全防护装置的选择和起重事故的分析计算时，必须考虑动载荷的作用方向。 1. 垂直载荷 为了计算方便，垂直方向的动载效应通常用不同的动力系数 φi 表示，对于不同工况产生 的动载荷是通过动力系数与相应的静载荷的乘积计算获得。动力系数一般查阅起重机设计规 范或有关手册给定的范围，根据实际工况来选用确定，常用的动力系数和适用工况介绍如下： （1）起升冲击系数 φ1 在起升质量突然离地起升或下降制动时，起重机的自重载荷将产生沿其加速度相反方 向的冲击作用。φ1 是考虑了这种工况下的自重冲击系数，在进行载荷计算时，它仅与起重 机自重载荷相乘。 （2）起升载荷动载系数 φ2 在起升机构工作时，起升质量突然离地起升或下降制动的情况下，被吊物品重力载荷将产 生动态增大效应。φ2 是考虑了这种工况下起升载荷的增大系数，在进行载荷计算时，它应 与起升载荷相乘。φ2 值的大小与起升速度、系统刚度及操作情况有关，一般起升速度越大， 系统刚度越大，操作越猛烈，φ2 值也越大。 （3）突然卸荷冲击系数 φ3 当抓斗起重机和电磁吸盘起重机在卸货时，或当吊钩、钢丝绳意外断裂吊载坠落的起重事 故发生时，会导致起升质量部分或全部突然卸载，这将对结构产生动态减载作用。φ3 是考 虑了这种工况下的卸荷冲击系数。在进行金属结构和起重机抗倾覆的稳定性计算时，应考虑 这种动态减载作用的影响。 （4）运行冲击系数 φ4 当起重机或起重小车通过不平道路或轨道接缝时，沿着垂直方向会产生运行冲击载荷，φ4 是考虑这种效应的运行冲击系数。运行冲击系数与起重机或小车的运行速度、轨道或道路状 况有关。 2.水平载荷 水平载荷包括运行、回转和变幅机构在驱动力或制动力的变速作用下，起重机自身质量和 起升质量产生惯性载荷，这个载荷仅涉及由刚体动力学求得的惯性力，没有考虑弹性振动因 素。水平载荷还包括轨道起重机沿轨道运行偏斜时产生水平侧向载荷和运行超行程的碰撞载 荷等。由于各种水平载荷发生的机理不同，计算方法也各不相同。 （1）运行水平惯性力 运行机构变速时的惯性力，按产生水平运行惯性力的相应的质量与加速度乘积的 1.5 倍
计算,1.5是考虑驱动力对起重机金属结构产生的动力效应的系数。运行惯性力的计算结果 应按不大于主动车轮与钢轨间的粘着力取值。 (2)回转和变幅运动的水平力 臂架式起重机回转和变幅机构运动时,起升质量产生的水平力,由于受到变幅和回转起制 动时产生的惯性力、回转运动时的离心力,以及受司机操作方法等多种因素的综合影响,会 产生附加水平力。一般按悬吊物的钢丝绳对垂直线的偏摆角所引起的水平分力计算 (3)起重机偏斜运行时的水平侧向力 桥式类型的起重机在大车运行过程中出现偏斜运行时,会产生垂直作用于车轮轮缘或水平 导向轮上的水平侧向力。造成起重机偏斜运行的因素是很复杂的,难以从理论上作定量分析, 通常是用试验和统计办法归纳的经验公式近似计算 (4)碰撞载荷 在起重机或起重小车超过行程限制与轨道终端止挡器发生撞击,或当同一跨度轨道上有多 台起重机时,两台起重机之间的相互碰撞会产生碰撞载荷。碰撞载荷根据能量原理,按假定 碰撞动能和完全为缓冲器所吸收的动能计算。 保证起重机安全可靠作业的计算有两种类型:一类是寿命计算(包括疲劳、磨损和发 热),这类计算要按等效原则确定计算载荷:另一类是强度计算(包括材料的塑性破坏、脆 性断裂、弹性失稳以及起重机的稳定性),这类计算应按在使用期内可能出现的最大载荷作 为计算载荷。这就需要针对不同的零部件和结构件,根据起重机工作的特点,考虑各种载荷 实际出现的概率,把可能同时出现的载荷按最不利的情况进行组合,并依据一定的原则进行 计算 1载荷分类与载荷组合 作用在起重机上的载荷分为三类,即基本载荷、附加载荷与特殊载荷。各类载荷组合是 强度和稳定性计算的原始依据。 (1)基本载荷:始终或经常作用在起重机结构上的载荷,包括自重载荷、起升载荷、 惯性水平载荷,以及考虑动载系数与相应载荷相乘的动载效应。对于抓斗、电磁吸盘起重机 还应考虑由于突然卸载的动态减载作用。只考虑基本载荷的组合为组合I。 (2)附加载荷:起重机在正常工作状态下,结构所受到的非经常性作用的载荷。它 包括起重机工作状态下的最大风载荷、起重机偏斜运行侧向力、根据实际情况而考虑的自然 载荷,以及某些工艺载荷等。考虑基本载荷和附加载荷的组合为组合Ⅱ (3)特殊载荷:起重机处于非工作状态时,结构可能受到的最大载荷,或者在工作 状态下结构偶然受到的不利载荷。考虑基本载荷和特殊载荷的组合,或三类载荷都考虑的组 合为组合Ⅲ
计算，1.5 是考虑驱动力对起重机金属结构产生的动力效应的系数。运行惯性力的计算结果 应按不大于主动车轮与钢轨间的粘着力取值。 （2）回转和变幅运动的水平力 臂架式起重机回转和变幅机构运动时，起升质量产生的水平力，由于受到变幅和回转起制 动时产生的惯性力、回转运动时的离心力，以及受司机操作方法等多种因素的综合影响，会 产生附加水平力。一般按悬吊物的钢丝绳对垂直线的偏摆角所引起的水平分力计算。 （3）起重机偏斜运行时的水平侧向力 桥式类型的起重机在大车运行过程中出现偏斜运行时，会产生垂直作用于车轮轮缘或水平 导向轮上的水平侧向力。造成起重机偏斜运行的因素是很复杂的，难以从理论上作定量分析， 通常是用试验和统计办法归纳的经验公式近似计算。 （4）碰撞载荷 在起重机或起重小车超过行程限制与轨道终端止挡器发生撞击，或当同一跨度轨道上有多 台起重机时，两台起重机之间的相互碰撞会产生碰撞载荷。碰撞载荷根据能量原理，按假定 碰撞动能和完全为缓冲器所吸收的动能计算。 保证起重机安全可靠作业的计算有两种类型：一类是寿命计算（包括疲劳、磨损和发 热），这类计算要按等效原则确定计算载荷；另一类是强度计算（包括材料的塑性破坏、脆 性断裂、弹性失稳以及起重机的稳定性），这类计算应按在使用期内可能出现的最大载荷作 为计算载荷。这就需要针对不同的零部件和结构件，根据起重机工作的特点，考虑各种载荷 实际出现的概率，把可能同时出现的载荷按最不利的情况进行组合，并依据一定的原则进行 计算。 1.载荷分类与载荷组合 作用在起重机上的载荷分为三类，即基本载荷、附加载荷与特殊载荷。各类载荷组合是 强度和稳定性计算的原始依据。 （1）基本载荷：始终或经常作用在起重机结构上的载荷，包括自重载荷、起升载荷、 惯性水平载荷，以及考虑动载系数与相应载荷相乘的动载效应。对于抓斗、电磁吸盘起重机， 还应考虑由于突然卸载的动态减载作用。只考虑基本载荷的组合为组合Ⅰ。 （2）附加载荷：起重机在正常工作状态下，结构所受到的非经常性作用的载荷。它 包括起重机工作状态下的最大风载荷、起重机偏斜运行侧向力、根据实际情况而考虑的自然 载荷，以及某些工艺载荷等。考虑基本载荷和附加载荷的组合为组合Ⅱ。 （3）特殊载荷：起重机处于非工作状态时，结构可能受到的最大载荷，或者在工作 状态下结构偶然受到的不利载荷。考虑基本载荷和特殊载荷的组合，或三类载荷都考虑的组 合为组合Ⅲ
2.计算原则 为保证起重机安全、正常地工作,起重机的金属结构和机构的零部件应满足强度、稳定性 和刚度的要求。强度和稳定性要求是指结构构件在载荷作用下产生的内力不应超过许用的承 载能力,刚度要求是指结构在载荷作用下产生的变形量不应超过许用的变形值,以及结构的 自振周期不应超过许用的振动周期。计算的内容不同,对应的载荷组合类别也不同。 (1)寿命(耐久性)计算载荷——第Ⅰ类载荷用来计算零部件或金属结构的耐久性 磨损或发热。按正常工作时的等效载荷进行计算 作级别是A6、A7、A8级起重机,对于受变载荷作用的机构零件和金属结构应做 疲劳强度验算 (2)强度计算载荷——第Ⅱ类载荷用来计算零部件或金属结构的强度、受压和平面 弯曲构件的稳定性、结构件的刚度、起重机的整体稳定性与轮压。按工作状态最大载荷进行 强度计算。确定强度计算载荷时,应选取可能出现的最不利的载荷组合。 (3)验算载荷——第Ⅲ类载荷用来验算起重机的某些装置(如夹轨器)、变幅机构、 支承旋转装置的某些零件和金属结构的强度和构件的稳定性,以及起重机的整体稳定性。按 非工作状态最大载荷及特殊载荷(安装载荷、运输载荷及冲击载荷等)进行强度验算 在起重机事故处理时,由金属结构和机构的零部件破坏导致的事故,应进行必要的验 算。验算时,按实际工况的发生载荷处理。 3安全系数 起重机承载能力的计算方法有许用应力法和极限状态法两种。目前,许用应力法仍是主要 采用的方法,许用应力是按材料的强度极限考虑一定的安全储备来获得。强度计算的基本条 件是零构件危险截面的计算应力不得大于材料的许用应力,而材料的强度极限与许用应力之 比的倍数就是安全系数 安全系数的选择首先要确保安全、可靠,又要做到技术先进,经济合理。安全系数的 取值既考虑材料的强度储备、重要度、计算方法精确程度,又要考虑材料的不均匀性和可能 存在的缺陷以及实际尺寸的误差等因素。 特别应该强调指出,起重机零构件的重要度是安全系数取值的重要依据。当起重机某 些部分损坏会引起严重的事故后果(例如引起物品坠落、臂架下落、起重机倾覆等情况发生) 时,所涉及的此类零部件应有较高的安全系数;当起重机某些零部件在破坏以后仅使起重机 停止工作,而不会导致严重后果的,则安全系数可以取低些。不同材料零构件的安全系数也 有区别,一般锻件和轧制件可取较低值,铸件则应取较高值。对于运输融化金属或危险物品 等的起重机的重要零部件,其安全系数比常规取值应加大。另外,工作级别不同,安全系数 也不同
2.计算原则 为保证起重机安全、正常地工作，起重机的金属结构和机构的零部件应满足强度、稳定性 和刚度的要求。强度和稳定性要求是指结构构件在载荷作用下产生的内力不应超过许用的承 载能力，刚度要求是指结构在载荷作用下产生的变形量不应超过许用的变形值，以及结构的 自振周期不应超过许用的振动周期。计算的内容不同，对应的载荷组合类别也不同。 （1）寿命（耐久性）计算载荷——第Ⅰ类载荷用来计算零部件或金属结构的耐久性、 磨损或发热。按正常工作时的等效载荷进行计算。 工作级别是 A6、A7、A8 级起重机，对于受变载荷作用的机构零件和金属结构应做 疲劳强度验算。 （2）强度计算载荷——第Ⅱ类载荷用来计算零部件或金属结构的强度、受压和平面 弯曲构件的稳定性、结构件的刚度、起重机的整体稳定性与轮压。按工作状态最大载荷进行 强度计算。确定强度计算载荷时，应选取可能出现的最不利的载荷组合。 （3）验算载荷——第Ⅲ类载荷用来验算起重机的某些装置（如夹轨器）、变幅机构、 支承旋转装置的某些零件和金属结构的强度和构件的稳定性，以及起重机的整体稳定性。按 非工作状态最大载荷及特殊载荷（安装载荷、运输载荷及冲击载荷等）进行强度验算。 在起重机事故处理时，由金属结构和机构的零部件破坏导致的事故，应进行必要的验 算。验算时，按实际工况的发生载荷处理。 3.安全系数 起重机承载能力的计算方法有许用应力法和极限状态法两种。目前，许用应力法仍是主要 采用的方法，许用应力是按材料的强度极限考虑一定的安全储备来获得。强度计算的基本条 件是零构件危险截面的计算应力不得大于材料的许用应力，而材料的强度极限与许用应力之 比的倍数就是安全系数。 安全系数的选择首先要确保安全、可靠，又要做到技术先进，经济合理。安全系数的 取值既考虑材料的强度储备、重要度、计算方法精确程度，又要考虑材料的不均匀性和可能 存在的缺陷以及实际尺寸的误差等因素。 特别应该强调指出，起重机零构件的重要度是安全系数取值的重要依据。当起重机某 些部分损坏会引起严重的事故后果（例如引起物品坠落、臂架下落、起重机倾覆等情况发生） 时，所涉及的此类零部件应有较高的安全系数；当起重机某些零部件在破坏以后仅使起重机 停止工作，而不会导致严重后果的，则安全系数可以取低些。不同材料零构件的安全系数也 有区别，一般锻件和轧制件可取较低值，铸件则应取较高值。对于运输融化金属或危险物品 等的起重机的重要零部件，其安全系数比常规取值应加大。另外，工作级别不同，安全系数 也不同
九、起重机取物装置的安全 取物装置是将物料与起重机联系起来进行物料吊运的执行装置。大多数取物装置通 过挠性卷绕系统或刚性构件悬挂在可沿主梁运行的起重小车上。 常常根据物料的形态、几何形状特点和装卸效率要求来配置取物装置,一般成件的物 品常用吊钩、吊环,散料常用抓斗,液体物料使用盛筒、吊罐,还有针对特殊物料的其他特 种吊具,如电磁吸盘、旋转C型钩,以及集装箱专用吊具等。 吊钩组是起重机上应用最普遍的取物装置,它由吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横 梁、滑轮、滑轮轴以及拉板等零件组成。按形状有单钩和双钩之分,单钩常用于较小的起重 量,起重量较大时多采用双钩。吊钩在起重作业中,受到频繁、冲击重载荷的反复作用 旦出现故障就可能导致重物坠落,造成重大人身伤亡或财产损失。因此,吊钩的基本安全要 求就是避免发生突然断裂或脱钩,保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害。吊钩安全性 能需要正确的结构设计、合理选材、适宜 的制造方法来保证,并且在使用中要加强安全检査,发现超过标准规定的缺陷要及时报废 更新,使取物装置保持持续安全状态 吊钩的基本安全要求如下 (1)吊钩的材料 起重机吊钩除承受物品重量外还要承受起升机构起动与制动时引起的冲击载荷作用,它应 具有较髙的机械强度和较好的冲击韧性,一般采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢制造。由 于机械强度高的材料往往脆性也大,通常对应力集中和裂纹缺陷敏感,所以一般不采用高碳 钢材料制造 (2)吊钩的制造工艺 按制造方法分有模锻钩和叠片钩。模锻吊钩为整体锻造,由于成本低,制造使用都很方便 使用量非常大,缺点是一旦破坏即要整体报废。叠片式吊钩(板钩)是由切割成形的多片轧 制钢板叠片铆接而成,在钩口上装护垫以减小对钢丝绳磨损,同时使叠片均匀受力,由于板 钩破坏仅限于个别钢板,一般不会同时整体断裂,故工作可靠性较整体锻造吊钩好,主要用 于大起重量或冶金起重机(如铸造起重机)上。 由于铸造在工艺上难以完全避免铸造缺陷,一般不允许使用铸造钩;由于无法防止焊 接产生的应力集中和可能产生裂纹,不允许焊接制造吊钩,也不允许用补焊的办法修复吊钩 (3)吊钩的结构 以锻造单钩为例,吊钩可以分为钩身和钩柄两部分
九、起重机取物装置的安全 取物装置是将物料与起重机联系起来进行物料吊运的执行装置。大多数取物装置通 过挠性卷绕系统或刚性构件悬挂在可沿主梁运行的起重小车上。 常常根据物料的形态、几何形状特点和装卸效率要求来配置取物装置，一般成件的物 品常用吊钩、吊环，散料常用抓斗，液体物料使用盛筒、吊罐，还有针对特殊物料的其他特 种吊具，如电磁吸盘、旋转 C 型钩，以及集装箱专用吊具等。 吊钩组是起重机上应用最普遍的取物装置，它由吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横 梁、滑轮、滑轮轴以及拉板等零件组成。按形状有单钩和双钩之分，单钩常用于较小的起重 量，起重量较大时多采用双钩。吊钩在起重作业中，受到频繁、冲击重载荷的反复作用，一 旦出现故障就可能导致重物坠落，造成重大人身伤亡或财产损失。因此，吊钩的基本安全要 求就是避免发生突然断裂或脱钩，保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害。吊钩安全性 能需要正确的结构设计、合理选材、适宜 的制造方法来保证，并且在使用中要加强安全检查，发现超过标准规定的缺陷要及时报废 更新，使取物装置保持持续安全状态。 吊钩的基本安全要求如下： （1）吊钩的材料 起重机吊钩除承受物品重量外还要承受起升机构起动与制动时引起的冲击载荷作用，它应 该 具有较高的机械强度和较好的冲击韧性，一般采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢制造。由 于机械强度高的材料往往脆性也大，通常对应力集中和裂纹缺陷敏感，所以一般不采用高碳 钢材料制造。 （2）吊钩的制造工艺 按制造方法分有模锻钩和叠片钩。模锻吊钩为整体锻造，由于成本低，制造使用都很方便， 使用量非常大，缺点是一旦破坏即要整体报废。叠片式吊钩（板钩）是由切割成形的多片轧 制钢板叠片铆接而成，在钩口上装护垫以减小对钢丝绳磨损，同时使叠片均匀受力，由于板 钩破坏仅限于个别钢板，一般不会同时整体断裂，故工作可靠性较整体锻造吊钩好，主要用 于大起重量或冶金起重机（如铸造起重机）上。 由于铸造在工艺上难以完全避免铸造缺陷，一般不允许使用铸造钩；由于无法防止焊 接产生的应力集中和可能产生裂纹，不允许焊接制造吊钩，也不允许用补焊的办法修复吊钩。 （3）吊钩的结构 以锻造单钩为例，吊钩可以分为钩身和钩柄两部分
钩身制成弯曲形状,并留有钩口以方便挂、取吊索、吊链。该区段是承受吊物载荷的 主要部分,最常见的截面形状是梯形。 钩柄常制有螺纹,它借助与之相配合的螺母将整个吊钩悬挂在动滑轮组的横梁上 吊钩承载安全的强度计算 1.吊钩的危险断面 按平面弹性曲杆理论对吊钩的受载状况进行受力分析可知,吊钩危险断面主要在三个部 位:水平断面A—A、垂直断面B_B和钩柄螺纹根部C-C断面(参见下图)。危险断面 附近的吊钩状态是安全检查的重点。 防厩钩装 (1)钩身水平A_A断面 起升载荷对A_A断面的作用为偏心拉力,所以该断面受到弯曲和拉伸组合应力作用。断 面内侧应力为最大拉应力,断面外侧为最大压应力,A_A断面是吊钩受力最大的断面。 (2)钩身垂直BB断面 受力虽然不如A-A断面大,却是吊索强烈磨损的部位,随着断面面积减小,承载能力逐 渐下降。在操作时应注意控制系物吊索分支的夹角,分支的夹角越大,断面受力就越大,也 越容易发生脱钩。 (3)钩柄尾部的螺纹部位C-C断面 螺纹根部应力集中,还会受到腐蚀,容易在缺陷处断裂。 2.吊钩的计算载荷和安全系数 在进行承载安全的强度计算时,吊钩受到的载荷不能仅按最大起升质量的静力作用计算
钩身制成弯曲形状，并留有钩口以方便挂、取吊索、吊链。该区段是承受吊物载荷的 主要部分，最常见的截面形状是梯形。 钩柄常制有螺纹，它借助与之相配合的螺母将整个吊钩悬挂在动滑轮组的横梁上。 吊钩承载安全的强度计算 1.吊钩的危险断面 按平面弹性曲杆理论对吊钩的受载状况进行受力分析可知，吊钩危险断面主要在三个部 位：水平断面 A—A、垂直断面 B—B 和钩柄螺纹根部 C—C 断面（参见 下图）。危险断面 附近的吊钩状态是安全检查的重点。 （1）钩身水平 A—A 断面 起升载荷对 A—A 断面的作用为偏心拉力，所以该断面受到弯曲和拉伸组合应力作用。断 面内侧应力为最大拉应力，断面外侧为最大压应力，A—A 断面是吊钩受力最大的断面。 （2）钩身垂直 B—B 断面： 受力虽然不如 A—A 断面大，却是吊索强烈磨损的部位，随着断面面积减小，承载能力逐 渐下降。在操作时应注意控制系物吊索分支的夹角，分支的夹角越大，断面受力就越大，也 就越容易发生脱钩。 （3）钩柄尾部的螺纹部位 C—C 断面 螺纹根部应力集中，还会受到腐蚀，容易在缺陷处断裂。 2.吊钩的计算载荷和安全系数 在进行承载安全的强度计算时，吊钩受到的载荷不能仅按最大起升质量的静力作用计算