轮胎起重机抗倾覆稳定性计算的探讨

轮胎起重机抗倾覆稳定性计算的探讨长航红光港机厂(宜昌440000)　王旺生武汉交通科技大学(武汉430063)　胡吉全　　摘　要　轮胎起重机稳定性主要指行驶稳定性和起重稳定性。稳定性计算时,重点应考虑倾覆轴线和水平惯性力的确定问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,并要按无风静载、有风动载、突然卸载或吊具脱落、非工作状态4种工况进行稳定性校核。　　关键词　轮胎起重机　稳定性　失稳　倾覆1　引言　　收稿日期:1998-10-30　　起重机的抗倾覆稳定性是关系到起重机能否安全作业的重要指标。世界各起重机生产国对起重机的抗倾覆稳定性都制定了严格的校核法规。我国起重机 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 规范GB3811283对不同类型起重机的稳定性校核计算作了明确的 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 。根据轮胎起重机的工作特点,规范规定应按起重机组别É对4种工况进行校核,并强调每一工况都应考虑最不利的载荷组合。规范对于不同类型起重机的稳定性计算工况作了规定,各验算工况下载荷系数的取值亦不相同。如何正确体现轮胎起重机各工况下最不利的工况组合,这是设计者应根据起重机工作具体情况而考虑的问题。本文根据笔者多年从事轮胎起重机设计的工作经验,对轮胎起重机设计时稳定性的计算进行探讨。2　轮胎起重机稳定性计算类别轮胎起重机是一种流动起重机械,其工作情况比一般起重机更复杂。除了定点作业可以带支腿和不带支腿作业外,还要求能带载行驶,并可以在行驶过程中作业。因此轮胎起重机的稳定性应考虑以下几种情况。211　行驶稳定性[2]轮胎起重机在行驶过程中,由于受各种外载荷的作用和受各种道路、气候条件的影响,当超过某一限度时,可能发生倾覆失稳。如同一般装卸车辆一样,轮胎起重机的行驶失稳主要有纵向和横向两种。纵向失稳是指行驶中的起重机由于受水平惯性力、纵向坡道力、纵向风力等的作用,使整机绕前轮或后轮接地点连线发生倾覆;横向失稳是指起重机在弯道上或在直道上转弯行驶时受侧向离心力或横坡力、横风力等的作用,而使起重机发生横向侧滑或横向倾翻。与一般车辆相比,轮胎起重机的轮距和轴距相对较大,行驶速度较低,但一般行驶路面条件较差,整机重心较高。这些是在具体计算中应加以注意的。212　起重稳定性轮胎起重机在定点作业过程中抵抗倾覆的能力称为起重稳定性。起重机设计规范所规定的稳定性校核主要是指起重稳定性,它包括无风静载、有风动载、突然卸载或吊具脱落、非工作状态4种工况。对于每一种工况,确定起重机的工作状态,选定计算载荷是稳定性校核中应着重考虑的问题。3　轮胎起重机稳定性计算时应着重考虑的问题　　影响轮胎起重机稳定性计算的因素很多,在实际计算中应着重考虑以下问题:311　倾覆轴线的确定轮胎起重机实际工作时工况各异,要校核不同工况下的稳定性,首先应正确选定倾覆轴线。带支腿作业时,倾覆轴线应为各支撑中心的连线。用轮胎支承作业或行驶时,应考虑将转向桥和驱动桥均锁定,倾覆轴线为轮子接地点的连线。对装有双胎的车桥,倾覆轴线为外轮着地点的连线。312　水平惯性力的确定31211　行驶水平惯性力轮胎起重机在直线行驶起、制动时,产生纵向水平惯性力。当起重机的质量为G0,吊运货物质量为Q,起动加速度或制动减速度为aj时,惯性力的计算表达式为6港口装卸　1998年第6期(总第120期)Fj=G0+Qgaj(1)　　轮胎起重机在弯道上或转向行驶时,产生横向水平惯性力。当起重机的运行速度为v,转弯半径为R时,惯性力的计算式为Fjy=G0+QgRv2(2)31212　吊重偏摆水平惯性力轮胎起重机在定点作业时,水平惯性力主要是由吊重偏摆所引起。吊重偏摆受多种因素的影响,其中大多是随机影响量。目前对偏摆角尚无统一计算方法。由于轮胎起重机的起重能力随幅度变化,幅度小时,臂端线速度低,允许的切向加速度小;幅度大时,臂端线速度高,允许的切向加速度大。经对各种不同吨位和各种类型的轮胎起重机进行计算和比较分析,可以按下式计算吊绳偏摆角。对通用轮胎起重机Α=arctg(01026R)(3)　　对港口轮胎起重机Α=arctg(0.03R)(4)式中R为工作幅度,m。31213　工作状态计算风压取值轮胎起重机由于本身的构造特点,在作业过程中受风力影响比其它起重机小。例如当作业时突遇大风,司机可以及时放下臂架以减小迎风面积。计算稳定性时,可以根据臂长的不同选用不同的计算风压值,或根据用户特殊要求选取。臂长小于50m时,计算风压取值125Pa;臂长大于或等于50m时,计算风压取值40Pa。无风静载工况,载荷系数取规范最小值时,为了保证在稳定性试验时能够承受813mös的风速,还应考虑风压值为40Pa的风力作用。31214　稳定性裕度的考虑起重机设计规范规定了在特殊条件下确保轮胎起重机稳定性的最小裕度,起重机无风静载稳定性试验载荷取与校核计算载荷相同的值。轮胎起重机实际工况往往与试验工况有一定差异,如起重机工作时支腿不易调平;可能在坡道上作业;工作状态风力与地区有关;各种惯性力大多数是随机变量并与司机操作方法和熟练程度有关,加上起升载荷误差和实际幅度误差等,因此应有一定的稳定性裕度。根据设计和使用经验,稳定性计算时起升载荷的载荷系数取值可按表1进行。表1　起升载荷的载荷系数取值起升载荷起重机类　型配起重力矩限制器不配力矩限制器Υ1Υ2Υ1Υ2PQ<16t小型114+011G1PQ11251155+011G1PQ11416t≤PQ<25t中型114+011G1PQ11251145+011G1PQ11325t≤PQ<50t大型113+011G1PQ112PQ>50t特大型1125+011G1PQ11154　稳定性计算方法411　行驶稳定性计算轮胎起重机的行驶稳定性计算在规范中未作规定,实际计算时可以根据轮胎起重机的构造特点,参考一般装卸搬运车辆的计算方法进行[3]。轮胎起重机在行驶过程中倾覆时,主要受两种力(重力及整体惯性力)的作用,它们都作用在质量中心O,从图1中可以看出,当Fhg>Ge时,起重机可能倾翻。图1　起重机稳定性受力分析为了保证起重机稳定,要求FG≤ehg(5)式中:e——重心距倾覆轴线的水平距离;hg——重心距地面的垂直高度;G——起重机的合成重力;F——起重机的水平惯性力。这里必须规定各工况下必要的FG值,因此保证起重机行驶稳定性的条件为tgΗ=ehg≥〔FG〕=〔tgΗ〕(6)　　风作用力和坡道力的影响在〔tgΗ〕中考虑。7轮胎起重机抗倾覆稳定性计算的探讨——王旺生胡吉全41111　纵向行驶稳定性计算轮胎起重机的纵向行驶稳定性计算可选取以下最不利计算工况:起重机臂架位于中间幅度起吊允许载荷,并在平道上以最大速度行驶,进行紧急制动,这时起重机受重力和制动惯性力作用,其纵向稳定性条件为tgΗ1=eg1hg1≥〔tgΗ1〕(7)式中:eg1——起重机重心在纵向倾覆轴线的水平距离;hg1——起重机重心垂直高度;〔tgΗ1〕——纵向稳定性许用值,一般取0116。41112　横向行驶稳定性计算轮胎起重机横向行驶稳定性计算可以按以下工况考虑:起重机空载将臂架收到最小幅度,在平道上运行急转弯,这时起重机受重力和侧向力的共同作用,横向稳定性验算条件为tgΗ2=eg2hg2≥〔tgΗ2〕(8)式中:eg2——起重机重心至横向倾覆轴线的水平距离;hg2——起重机重心高度;〔tgΗ2〕——横向稳定性许用值,一般取0135。412　起重稳定性计算[4]轮胎起重机的起重稳定性计算按规范规定的工况和方法进行。起重机在外载荷作用下,对倾覆轴线的力矩之和大于或等于零(6M≥0)时,则认为起重机是稳定的。计算时规定起稳定作用的力矩为正,使起重机倾覆的力矩为负。41211　无风静载工况在无风静载工况下,臂架处于垂直于底架纵向轴线位置,在相应工作幅度起吊额定载荷,如图2。稳定性校核表达式为G2(R2+a)-Υ1Q(R-a)-G1(R-a)≥0(9)式中:R——工作幅度,与额定起重量相对应;Q——起吊货物重量(包括吊具重量);a——支腿横向间距之半或轮距之半;G1——起重臂的重力按静力等效折算臂架头部的重力;G2——起重机质量的重力和扣除吊钩、臂架后的重力;R2——G2至回转中心距离;图2　无风静载工况计算简图Υ1——载荷系数,按表1取值。41212　有风动载工况在有风动载工况下,臂架处于底架纵向轴线位置,在相应幅度起吊额定载荷,变幅、回转机构联合动作,起重机受风载荷作用,如图3。稳定性校核表图3　有风动载工况计算简图达式为G2(R2+a)-G1(R-a)-Υ2Q[(R-a)cosΑ+h1sinΑ]-Wjh2-Wbh3≥0(10)式中:Α——吊重绳偏摆角;h1——吊重绳端至倾覆轴线的垂直高度;Wb——臂架所受风力;Wj——除臂架外起重机所受风力;h2——Wj至倾覆轴线的高度;h3——Wb至倾覆轴线的高度;Υ2——载荷系数,按表1选取。41213　突然卸载或吊具脱落轮胎起重机在作业过程中由于某种意外因素使8港口装卸　1998年第6期(总第120期)集装箱装卸桥吊具电子防摇系统日照港集装箱公司(日照276826)　沈李建　　收稿日期:1998-06-19　　集装箱装卸桥在装卸集装箱时,由于小车的运动造成吊具前后摇摆,以致一方面使整机产生剧烈晃动给操纵者造成不舒适感,另一方面使吊具难以定位,降低了装卸效率。对此,一些熟练的司机在操作中采用小车频繁跟踪的方法来减轻吊具摇摆,但这样做又分散了司机的精力,并且造成作业循环时间的延长。为了从根本上解决这一问题,目前在许多装卸桥中都安装了液压或电子防摇系统。我港1996年引进IMPSA公司的集装箱装卸桥中安装了电子防摇系统,其防摇效果十分理想。它能够保证小车在以任何速度行驶过程中吊具的摇摆角度稳定在0.6°以内,摇摆速度稳定在0.4°ös以内。1　电子防摇系统组成电子防摇系统组成如图1所示。图中角度2角速度传感器为可编程智能化传感器,小车位置传感器及吊具高度传感器采用脉冲数字编码器,Η及Η′分别为吊具摇摆角度及角速度 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 值,X为小车位置检测值,H为吊具高度检测值(吊具距码头平面的距离),R为吊具摇摆半径(吊具距角度2角速度传感器的距离)。2　数据采集程序2.1　吊具摇摆角度Η及角速度Η′的采集吊具摇摆角度Η及角速度Η′的采集是通过角度2角速度传感器完成的。传感器由两个装置组成,一个为红外光发射装置(发射器),装在吊具顶架中心位置;另一个为可编程智能化红外光接收装置(接收器),装在小车平台中心位置(距码头平面的高度为L)。它与可编程控制器(PC)的连接采用智能化串行吊具脱落或突然卸载,从而导致起重机向后倾翻,规范规定该工况稳定性校核载荷系数取为-012。为了便于试验验证并符合ISO4305和GB606813285的规定,对后倾稳定性可按以下工况校核,即基本臂和最长臂处于最大仰角,吊钩放置地面,风从臂架前方向后吹。臂架处于正侧方或正后方时,臂架一侧的所有支腿或轮胎对地面的总压力不小于该工作状态下整机自重的15%。41214　非工作状态稳定性轮胎起重机在非工作状态受暴风袭击时,对于桁架臂允许下放地面或采取其它的防风措施,此种情况可以不校核暴风作用时的稳定性。对于桁架臂无法放地的轮胎起重机,按该地区可能出现的最大非工作风压计算。如图3中不考虑起吊重量作用,稳定性校核表达式为G2(R2+a)-G1(R1-a)-111(WjÌh2-WbÌh3)≥0(11)式中:WjË——除臂架外起重机所受最大非工作风力;WbÌ——臂架所受最大非工作风力。5　结束语轮胎起重机既有运行车辆的特点,又是一种臂架起重机,其稳定性计算有其特殊性。起重机设计规范规定的工况是针对各种流动起重机的,而这些起重机相互差异都很大,适应的工作条件也不同,因此计算时比较难于操作。本文提出的轮胎起重机稳定性计算方法和对计算中一些问题的考虑是基于实际设计经验,与规范的规定有较大的差异,比较符合轮胎起重机的实际情况。依据本文提出的方法,对轮胎起重机运行稳定性计算是可行的,同时对其它同类流动起重机的稳定性计算也有参考价值。参考文献1　GB3811283起重机设计规范2　顾迪明. 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 起重机1北京:中国建筑工业出版社,19913　陈慕忱.装卸搬运车辆.北京:人民交通出版社,19864　杨长马癸,傅东明1起重机械1北京:机械工业出版社,19929集装箱装卸桥吊具电子防摇系统——沈李建