起重机钢结构设计中的载荷课件

1、起重机钢结构设计中的载荷（GB3811-83） 作用在起重机上的载荷分为常规载荷、偶然载荷、特殊载荷及其它载荷等类别，只有在分析有关的起重机各种可能的载荷状态时，才需要分别考虑这些载荷的不同类别。常规载荷 是在起重机正常工作中经常发生的载荷，包括由重力产生的载荷及由驱动机构、制动器作用在起重机和起升质量上，因加速度、减速度及各种位移引起的载荷。在防止屈服、防止弹性失稳及需要时进行防止疲劳失效等能力验算中，应考虑这类载荷。偶然载荷 是在起重机正常工作时不经常发生的偶然出现的载荷，包括由工作状态的风、雪、冰、温度变化及运行偏斜引起的载荷。在防止疲劳失效的计算中通常不考虑这些载荷。起重机钢结构设计中

2、的载荷（GB3811-83） 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）特殊载荷 是在起重机非正常工作时或不工作时才发生的特殊的载荷，包括由起重机试验、非工作状态风、缓冲器碰撞及起重机（或其一部分）发生倾翻趋势、起重机意外停车、传动突然失效或起重机基础发生外部激励引起的载荷等。在防止疲劳失效的计算中也不考虑这些载荷。其它载荷 是在其它某些特定情况下发生的载荷，包括在起重机安装、拆卸及运输时出现的载荷，作用在起重机的平台或通道上的载荷等。 不能用载荷所处的类别来判断它是否是重要的或关键的载荷。例如安装和拆卸载荷虽然归属于最后一类之中，但因为有相当多的事故仍发生在这些作业阶段，所以对它亦应

3、予以特别注意。起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）特殊载荷常规载荷一、自重载荷PG (DeadLoad DL) 自重载荷是指起重机本身的结构、机械设备、电气设备以及在起重机工作时始终积存在它的某个部件上，如附设在起重机上的漏斗料仓、连续输送机、及在它上面的物料等的重力，对某些起重机的使用情况，它甚至还要包括由于结壳物料的质量，例如煤或类似粉末粘结在起重机及其零部件上而出现的重力，起升载荷除外。常规载荷一、自重载荷PG (DeadLoad D常规载荷二、起升载荷 （Working load） (lifted system LS) 起升载荷是指起升质量的重力，包括起升荷重（物品）(l

4、ifted load)、取物装置（包括吊钩、抓斗、电磁盘等起重吊具和下滑轮组吊梁等属具及吊钩以下的索具）和起重钢丝绳悬垂段质量（起升高度小于50m时的起升钢丝绳的质量不计）产生的重力。常规载荷二、起升载荷 （Working load）起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）一、自重冲击系数 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。 按照起重

5、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1； 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4。 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）一、自重起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83） 1、起升冲击系数1 规范规定：0.911.1 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1=1.01.1，否则取1=0.91.0。 2、运行冲击系数4 规范规定，4用下式计算： 4=1.10+0.058vh (注：h为h开更号） 式中v-起

6、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） 理论表明，当速度较大时（v2m/s），冲击系数并不随速度增大，只要控制h2mm，系数不会大于1.1。 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83） 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）二、起升载荷动载系数2 这是一个最重要的系数。2一般取122 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2予以增大，2即为起升载荷动载系数。 1、2的估算值 2=1+cv1/g（0+yo） 各符号的意义见起

7、重机设计规范（GB3811-83）附录B 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）二、起升起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83） 2、初步设计阶段2的估算值 在初步设计阶段，上述公式的一些参数未知，2如何估算呢？ 将上式进行简化：2=1+acv a=1/g（0+yo） 根据规范规定，按照以下公式参考选取： 2=1+0.17v-做安装用的、使用轻闲的臂架起重机。 2=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 2=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 2=1+1.00v-抓斗和电磁桥式起重机。 v-额定起升速度

8、（m/s) 若21.1，取2=1.1；若22，取2=2，此时应采取措施降低离地速度（用电控的方法），使2不致太大。 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83） 2、初起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）三、突然卸载冲击系数3 规范中是这样规定的： 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3乘以起升载荷。 3=1-(m/m)*(1+3） m-起升载荷突然卸去的那部分重量 m-起升质量 3-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 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

9、到与起升质量相等但方向相反的载荷。 3的取值范围-11。 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。起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）三、突然起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）四、试验载荷动载系数6 起重机在投入使用使用以前，必须进行超载动态试验和超载静态试验，也就是大家常说的110%动负荷试验和125%静负荷试验。试验时风速一般不超过8.3m/s，大约是5级风（8.017.9m/s，离地10m高）。 1、动态试验

10、是起吊额定负荷的110%，且处于起重机最不利位置，按要求完成各种运动和组合运动。此时，虽然是全速上升或下降，但离地及下降制动均比较谨慎，按照规范： 6=（1+2）/2 2、静态试验是加额定载荷的125%，且处于起重机最不利位置，载荷应平稳无冲击加载。载荷离地100200mm，悬空时间不得少于10min。规范规定，有特殊要求的起重机，其试验载荷由用户和制造厂签定合同予以规定。 起重机试验详见起重机试验规范和程序（GB5905-86） 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）四、试验起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）五、弹性振动增大系数5和刚性动载系数8 这两个系数是用于

11、传动机构动载荷计算的。 起重机机构启动时原动机发出的转矩要比机构的静阻转矩大，增大的转矩用来加速机构的运动质量。因此机构启动存在动载荷。 电动机的额定功率Pn(KW)、额定转矩Mn(N.m）和转速n（r/min)存在以下关系： Mn=9550*Pn/n 零件承受的总载荷为静力矩和惯性力矩之和 Mmax=Mj+Mg=8*Mn 考虑到机构传动系统在起动和制动时产生的扭转振动，则 Mmax=5*8*Mn 刚性动载系数8和电动机的驱动特性及计算零件两侧的转动惯量的比值有关，一般8=1.22.0。 弹性振动增大系数5，对突然起动的机构，取1.51.7，对较平稳的机构，取1.11.5。 事实上，机构起动和

12、制动时，除传动机构承受动载荷外，起重机的金属结构也将承受水平动载荷，因此，也可先将起重机各个质量的惯性力按照刚体动力学的方法计算出，然后再乘以5。 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）五、弹性起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）六、碰撞缓冲器考虑的弹性振动动载系数7 起重机运行轨道的终端设有弹性缓冲器，一般有弹簧和液压两种。 一般的碰撞力分析是以刚体动力学的基础导出的，实际应考虑碰撞时起重机结构将产生弹性振动。 按照ISO/TC-96工作小组拟订的关于起重机计算载荷的文件，须将缓冲力乘以动载系数7，以考虑弹性振动对缓冲力的影响，并规定： 对于线性弹簧缓冲器：7=1.

13、25 对具有不变缓冲力的液压缓冲器 ：7=1.60 在我国规范中规定：7=1 起重机钢结构设计中的载荷系数（GB3811-83）六、碰撞常规载荷一、自重载荷PG 考虑乘以起升冲击系数1二、起升载荷PQ 考虑乘以起升载荷动载系数2。 必要时，考虑乘以突然卸载冲击系数3（参见上述3系数的解释） 三、在不平路面运行产生的冲击载荷 考虑乘以运行冲击系数4，注意：PG和PQ分别乘 常规载荷一、自重载荷PG 考虑乘以起升冲常规载荷四、机构起动（制动）产生的水平惯性载荷 1、运行惯性力 PH=5*m*aPad m-运行部分质量 a-起制动加速度 Pad-驱动车轮和钢轨（或地面）粘着力 2、回转或变幅运动时的

14、水平惯性力 PH=PQ*tg -钢丝绳对铅垂线的偏摆角 常规载荷四、机构起动（制动）产生的水平惯性载荷 偶然载荷五、风载荷PW PW=C*Kh*q*A C-风力系数，考虑结构体型、尺寸等因素对风压的影响 Kh-风力高度系数 q-计算风压 A-起重机或起吊物品垂直于风向的迎风面积。 计算风压按空旷地区离地10m高度处的风速来确定。工作状态的设计风速按阵风风速（即瞬时风速）考虑。非工作状态的设计风速按2分钟时距平均风速考虑。偶然载荷五、风载荷PW PW=C*Kh*q*偶然载荷六、起重机偏斜运行时的水平侧向力PS PS=R*/2 R-起重机产生侧向力一侧最大轮压之和 -水平侧向力系数，与起重机跨度L

15、和大车轮距B之比有关。 七、坡度载荷 起重机不平时，自重载荷和起升载荷会产生与坡度方向平行的分力。 沿轨道运行的起重机，若水平误差不大于0.5%，则不予考虑。 偶然载荷六、起重机偏斜运行时的水平侧向力PS 特殊载荷1、温度载荷：一般不予考虑。如有特殊情况，应根据用户提供的资料进行专门计算。 2、地震载荷：在我国一般不考虑。如有要求，按照用户提供的地震资料计算。 3、安装载荷：在起重机安装时，金属结构或机构承受的载荷为安装载荷。应校核构件的强度。它取决于吊装的方法和吊点的位置。同时应注明安装时允许的风力。4、运输载荷：起重机在用铁路运输时，在调车编组作业和行驶时，由于车辆振动和车辆间的相互碰撞，

16、以及弯道运行运行时的离心力和风力，作用在起重机结构和机构上的垂直和水平载荷，称为运输载荷。 起重机由公路运输时，由于路面不平，会产生冲击，应考虑4，推荐采用2。 特殊载荷1、温度载荷：一般不予考虑。如有特殊情况，应根据用特殊载荷5、碰撞载荷 考虑7 6、工艺载荷：是起重机为完成某种特定工艺时产生的载荷，如冶金平炉车间的加料起重机。 7、试验载荷： 考虑6 8、船体摇摆载荷：指装在船上的起重机 9、冰雪载荷：起重机一般不考虑 特殊载荷5、碰撞载荷 考虑7 其它载荷1 由安装、拆卸和运输引起的载荷应该考虑作用在安装、拆卸过程中的各个阶段的载荷，此时要包括由8.3m/s的风速或更大风速引起的载荷。在某些情况下，在运输过程中对起重机结构中产生的载荷亦需考虑。这些载荷与起重机及其结构的运输方式、运输过程中装卸的吊点和吊运方式、在运输工具上的放置状态和支承点位置、运输工具的类型及道路与路面状况、运输中发生的振动冲击等状况有关。2