1、起重機械金屬結構部分起重機械金屬結構部分 遼寧省安全科學研究院 吳 巖 遼寧省安全科學研究院 一、起重機金屬結構的一、起重機金屬結構的設計計算設計計算 l方法：許用應力法和極限應力法。方法：許用應力法和極限應力法。 l目的：通過設計計算校核保證設備的安全性能。目的：通過設計計算校核保證設備的安全性能。 計算書內容包括結構、機構設計計算和電機的計算書內容包括結構、機構設計計算和電機的 選用。結構計算是驗證結構的強度（包括疲勞選用。結構計算是驗證結構的強度（包括疲勞 強度）、剛度和穩定性（包括抗傾覆穩定性）。強度）、剛度和穩定性（包括抗傾覆穩定性）。 l依據：依據：GB3811-2008 GB38

2、11-2008 起重機設計規范起重機設計規范 遼寧省安全科學研究院 1.失效的形式失效的形式 l強度失效：強度失效：超載使用、腐蝕過大、裂紋超載使用、腐蝕過大、裂紋 l彈性失穩：彈性失穩：突然卸載、壓潰突然卸載、壓潰 l疲勞失效：疲勞失效：使用時間較長的塔式起重機使用時間較長的塔式起重機 l抗傾覆穩定性：抗傾覆穩定性：汽車起重機傾翻汽車起重機傾翻 l防風防滑安全性：防風防滑安全性：港口起重機被風吹跑港口起重機被風吹跑 遼寧省安全科學研究院 2.計算載荷與載荷系數計算載荷與載荷系數常規載荷常規載荷 l自重載荷自重載荷PG 起升沖擊系數起升沖擊系數 1 0.91.1 l額定起升載荷額定起升載荷 P

3、Q 起升動載系數起升動載系數 2 1.051.2 突然卸載沖擊系數突然卸載沖擊系數3 1.02.0 l運行沖擊載荷運行沖擊載荷 運行沖擊系數運行沖擊系數 4 1.01.3 l驅動加速引起的載荷驅動加速引起的載荷 l水平慣性力水平慣性力 大小車運行起制動慣性力大小車運行起制動慣性力 回轉離心力回轉離心力 遼寧省安全科學研究院 2.計算載荷與載荷系數計算載荷與載荷系數偶然載荷偶然載荷 l偏斜運行時的水平側向載荷偏斜運行時的水平側向載荷 l坡道載荷坡道載荷 l風載荷風載荷 P=CpA 工作狀態正常風載工作狀態正常風載 P=CpA 工作狀態最大風載工作狀態最大風載 表表15 l雪冰載荷雪冰載荷 遼寧省

4、安全科學研究院 2.計算載荷與載荷系數計算載荷與載荷系數特殊載荷特殊載荷 l非工作狀態風載 P=CKhpA 表18 l碰撞載荷 l傾翻水平力 l試驗載荷 l安裝、拆卸和運輸引起的載荷 l工藝載荷 等等 遼寧省安全科學研究院 3.載荷組合載荷組合 l目的 確定起重機不同受力情況組合 ，找出最不利的載荷組 合，驗算起重機的承載能力。 l無風載荷 A1、A2 、A3 、A4 l有風載荷 B1、B2 、B3 、B4 、B5 l特殊載荷情況或非工作情況下 C1C9 見P27頁表20 l門式起重機所受載荷及載荷組合 遼寧省安全科學研究院 4.結構計算原則、方法結構計算原則、方法 l計算內容：驗算在最不利載

5、荷組合下，起重機 金屬結構構件及其連接的強度（含疲勞強度）、 剛性和穩定性是否滿足要求。 l計算方法：許用應力法和極限應力法 遼寧省安全科學研究院 5.材料和許用應力材料和許用應力 l起重機材料選擇 l主要承載結構的構件宜采用力學性能不低于GB/T700 中的Q235鋼,GB/T699中的20鋼材，GB/T1591中的 Q345,Q390和Q420鋼材。 力學性能參數表 l沸騰鋼的使用：低溫和有疲勞要求的盡量不用 l高強度鋼的使用：主要焊接工藝性并進行焊接試驗 （焊接工藝評定） l抗脆性破壞安全性應：根據影響脆性破壞的條件來選 用鋼材的質量組別。 遼寧省安全科學研究院 導致構件材料發生脆性破壞

6、的重要影響因素導致構件材料發生脆性破壞的重要影響因素 l縱向殘余應力和自重載荷引起的縱向應力的聯合作用縱向殘余應力和自重載荷引起的縱向應力的聯合作用 無焊縫或只有橫向焊縫，脆性破壞危險性小、無焊縫或只有橫向焊縫，脆性破壞危險性小、 只有縱向焊縫結構，脆性破壞危險性增加、只有縱向焊縫結構，脆性破壞危險性增加、 焊縫匯集高度應力集中，脆性破壞危險性最大焊縫匯集高度應力集中，脆性破壞危險性最大 l構件材料的厚度構件材料的厚度 材料厚度越大脆性影響性越大材料厚度越大脆性影響性越大 l工作環境的溫度工作環境的溫度 表表I.2 遼寧省安全科學研究院 6.結構的許用應力結構的許用應力 l鋼材的壓縮、拉伸、彎

7、曲許用應力鋼材的壓縮、拉伸、彎曲許用應力 s s / b b 0.7的的鋼材，許用應力鋼材，許用應力 為鋼材的屈服應為鋼材的屈服應 力力s s除以強度安全除以強度安全 系數系數n 表表22 lQ235的許用應力值的許用應力值 為為: A 158 B 175 C 193 l低碳鋼拉伸應力低碳鋼拉伸應力-應變曲線應變曲線 l焊接、螺栓連接、鉚接的許用應力焊接、螺栓連接、鉚接的許用應力 表表23 遼寧省安全科學研究院 7.結構強度計算結構強度計算 l強度計算包括結構構件受拉、受壓、受彎和受 扭得應力分析和復合應力的計算。計算出的應 力值應小于許用應力或相應的極限設計應力。 =N/A6mm時就要開坡口

8、。 l（2）板件拼接間隙和定位焊 l板件拼接間隙過大，焊接時易產生燒穿、焊縫成形不佳的缺陷，同 時焊接變形也較大。一般埋弧1mm，手工2mm。 遼寧省安全科學研究院 表表15工作狀態計算風壓和計算風速工作狀態計算風壓和計算風速 返回 遼寧省安全科學研究院 表表18非工作狀態計算風壓和計算風速非工作狀態計算風壓和計算風速 返回 遼寧省安全科學研究院 表表20起重機金屬結構的載荷與載荷組合表起重機金屬結構的載荷與載荷組合表 返回續表 遼寧省安全科學研究院 表表20（續）（續） 返回 遼寧省安全科學研究院 龍門起重機載荷組合表龍門起重機載荷組合表 返回示意圖 遼寧省安全科學研究院 載荷示意圖載荷示意

9、圖 返回載荷表 遼寧省安全科學研究院 材料力學性能參數表（材料力學性能參數表（1） 返回后表 遼寧省安全科學研究院 材料力學性能參數表（材料力學性能參數表（2） 返回前表 遼寧省安全科學研究院 表表I.2鋼材質量組別及鋼材牌號鋼材質量組別及鋼材牌號 返回 遼寧省安全科學研究院 表表22強度安全系數強度安全系數n和鋼材的基本許用應力和鋼材的基本許用應力 返回 遼寧省安全科學研究院 圖圖1低碳鋼拉伸應力低碳鋼拉伸應力-應變曲線應變曲線 返回 遼寧省安全科學研究院 表表23焊縫的許用應力焊縫的許用應力 返回焊縫分級 遼寧省安全科學研究院 焊縫缺陷質量分級焊縫缺陷質量分級 前表返回 遼寧省安全科學研究院 表表28結構構件的容許長細比結構構件的容許長細比 返回 遼寧省安全科學研究院 表表K.1a類截面軸心受壓構件的穩定系數類截面軸心受壓構件的穩定系數 返回 K.2K.3K.4 續表1續表2 遼寧省安全科學研究院返回表K.1續表2 遼寧