【起重机械畅阅赵工】大标准GB/T 3811-2008研习录5(常规载荷篇)

计算各种载荷及选择载荷组合的原则和方法，主要用于验证标准GB/T 3811-2008适用的各种起重机的金属结构件和机械零部件的防强度失效、防弹性失稳和防疲劳失效的能力，并且还用于起重机的抗倾覆稳定性和抗风防滑移安全性的校验计算。

常规载荷是指在起重机正常工作时经常发生的载荷，包括由重力产生的载荷，由驱动机构或制动器的作用使起重机加（减）速运动而产生的载荷及因起重机结构的位移或变形引起的载荷。

在防屈服、防弹性失稳及在有必要时进行的防疲劳失效等验算中，应考虑常规载荷。那常规载荷都有哪些载荷呢？

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结在它的某个部件上的物料（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）等质量的重力。

通用双梁桥式起重机的总质量m_G估算

m_G=0.45m_Q+0.82S

起重小车的质量m_t估算

m_t=0.4m_Q

m_Q--额定起重量，单位吨（t）

S--起重机跨度，单位米（m）

说明：以上公式来源《起重机设计手册》/张质文，第21页，适用于传统起重机，欧式、新中式可能不适用。其它品种起重机总质量估算请参考手册。

额定起升载荷是指起重机起吊额定起重量时的总起升质量的重力。单位N或kN。

当物品起升离地时，或将悬吊在空中的部分物品突然卸除时，或悬吊在空中的物品下降制动时，起重机本身（主要是其金属结构）的自重将因出现振动而产生脉冲式增大或减小的动力响应。

F₁=₁P_G

其中，起升冲击系数0.9≤₁≤1.1。

当物品无约束地起升离开地面时，物品的惯性力将会使起升载荷出现动载增大的作用。

因起升机构驱动控制型式的不同，及物品起升离地时的操作方法会有较大的差异，将起升状态划分为 HC1～HC4 四个级别。

起升状态级别可以根据经验确定，也可以根据起重机的各种具体类型选取，对物品离地未采取专门的较好控制方案的某些起重机，其起升状态级别举例可参见GB/T 3811-2008附录C。

F₂=₂P_Q

₂--起升动载系数，由上式计算得出，其最大值对建筑塔式起重机和港口臂架起重机等起升速度很高的起重机不超过2.2，对其他起重机不超过2.0。

_2min--与起升状态级别相对应的起升动载系数的最小值，见下表；

β_２--按起升状态级别设定的系数，见上表；

V_q--稳定起升速度，单位为米每秒（m/s）。

有的起重机正常工作时会在空中从总起升质量m中突然卸除部分起升质量 Δm,例如使用抓斗或起重电磁吸盘进行空中卸载，这将对起重机结构产生减载振动作用。减小后的起升动载荷

F₃=?₃mg

Δm--卸除的部分起升质量，单位为千克（kg）；

m--总起升质量，单位为千克（kg）；

β₃--系数，对用抓斗或类似的慢速卸载装置的起重机，β_３＝0.5；对用电磁盘或类似的快速卸载装置的起重机，β_３＝1.0。

起重机在不平的道路或轨道上运行时所发生的垂直冲击动力效应，即运行冲击载荷。

F₄=?₄(P_G+P_Q）

其中，?₄为运行冲击系数，PG、PQ分别为自重载荷、额定起升载荷。

1）在道路上或道路外运行的起重机

ａ） 对轮胎起重机和汽车起重机

当运行速度V_y≤0.4m/s时，?₄＝1.1；

当运行速度V_y＞0.4m/s时，?₄＝1.3；

ｂ） 对履带式起重机

当运行速度V_y≤0.4m/s时，?₄＝1.0；

当运行速度V_y＞0.4m/s时，?₄＝1.1；

2）在轨道上运行的起重机

a）对于轨道接头状态良好，如轨道用焊接连接并对接头打磨光滑的高速运行起重机，取?4＝1.0。

ｂ）对于轨道接头状况一般，起重机通过接头时会发生垂直冲击效应，这时?₄可由计算得出。

V_y--起重机运行速度，单位为米每秒（m/s）；

h--轨道接头处两轨面的高度差，单位为毫米（mm）。

变速运动引起的载荷包括3种，驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷、水平惯性力、位移和变形引起的载荷。在现实项目技术要求中，也常作为明确核算要求。

1）驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷F_5-1（理论性强，参考）

由驱动机构加速或减速、起重机意外停机或传动机构突然失效等原因在起重机中引起的载荷，可以用刚体动力模型对各部件分别进行计算。一般是将总起升质量视为固定在臂架端部，或直接悬置在小车的下方。

F_5-1=?_５*ΔF+F＝?_５*ma+F

或 M₅-1=?_５*ΔM+M＝?_５*Jε+M

为了反映实际出现的弹性效应，将机构驱动加（减）速动载系数_５乘以引起加（减）速的驱动力（或力矩）变化值 ΔF＝ma（或 ΔM＝Jε），并与加（减）速运动以前的力（F或M）代数相加，该增大的力既作用在承受驱动力的部件上成为动载荷，也作用在起重机和起升质量上成为它们的惯性力。

系数?5 | 源自GB/T 3811-2008图4

₅的取值范围 | 源自GB/T 3811-2008表12

2）水平惯性力F_5-2

a）起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时的水平惯性力

起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时，起重机或小车自身质量和总起升质量的水平惯性力，按该质量与运行加速度乘积的₅倍计算，但不大于主动车轮与轨道之间的黏着力，此时取₅＝1.5，用来考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应。

F_5-2=₅*ma=1.5*ma≤μP_z

m--质量（kg）;  

a--运行平均加（减）速度（m/s²）;

μ--车轮与轨道间的黏着系数，取0.14；(源自《起重机设计手册》第29页)

P_z--起重机主动车轮静轮压之和（kN）；

这些惯性力都作用在各相应质量上，挠性悬挂的总起升质量视为与起重机刚性连接。

加（减）速度值可以根据加（减）速时间和所要达到的速度值来推算得到。如果用户未规定或未给出速度和加速度值，参考下表。

加速时间和加速度值 | 源自GB/T 3811-2008表13

b）起重机的回转离心力和回转与变幅运动起（制）动时的水平惯性力

起重机回转运动时各部（构）件的离心力，用这些部（构）件的质量大小、其质量中心处的回转半径和回转速度来计算，把悬挂的总起升质量视为与起重机臂架端部刚性固接，对塔式起重机则各部（构）件质量和总起升质量的离心力均按最不利位置计算，在计算离心力时₅取为１。通常，这些离心力对结构起减载作用，可忽略不计。

3）位移和变形引起的载荷（理论性强，参考）

应考虑由位移和变形引起的载荷，及由其他因素导致的起重机发生在规定极限范围内的位移或变形引起的载荷。

说明

以上F₁~F₅代号非标准中的代号，仅为了便于理解和方便区分，自行定义的。其余代号为标准或设计手册中的代号。

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