起重機性能及穩定性計算

    移動式起重機的起重性能是由其機構的承載能力和穩定性決定的，而其作業穩定性是由其自身和重量重心和配重的重量重心決定的，由于要照顧其移動性能，自身重量受到很大的限制。準確的計算移動式起重機的作業穩定性，確定臨界載荷，對于合理確定整機重量、總體布局、有效提高其作業性能，起著至關重要的作用。
　　一、計算模型的建立
　　移動式起重機作業時可以用支腿支承或用輪胎支承。當用輪胎支承時，懸掛系統應處于剛性狀態，但由于輪胎的變形，車架會發生一定程度的傾斜，工作幅度會增大，在計算穩定性時，應考慮這一因素，除此之外，兩者并無不同，因此，下面僅以支腿支承為例建立模型，見圖
　　其中：Ｒ——工作幅度，在計算過程中作為自變量
　　Ｇ——上車重心不變部分的重量
　?。恰妆P的重量
　?。拢隆瓤缇嘀?BR>　?。恰醣圩灾?BR>　　Ｌ——吊臂自重重心到回轉中心距離，對于伸縮型吊臂，該值隨吊臂長度變化而變化
　　α——吊臂仰角
　　Ｇ——變幅油缸重量
　?。獭兎透字匦牡交剞D中心距離
　　β——變幅缸仰角
　?。痢醣酆筱q點到回轉中心距離
　?。隆兎紫裸q點到回轉中心距離
　　Ｃ——吊臂后鉸點與變幅缸下鉸點的高度差
　　二、邊界條件：
　　Ｍ－Ｍ≥０
　　其中：Ｍ為整機自重對傾翻邊的穩定力矩
　?。蜑槠鹬剌d荷對傾翻邊的傾翻力矩
　　當Ｍ－Ｍ＝０時，起重機處于穩定的臨界狀態，此時的起重量Ｑ為臨界起重量。在進行起重機穩定性計算時，起重量Ｑ的載荷系數為：
　?。耍剑保玻担埃保危?BR>　　其中：Ｎ為臂架自重對臂端和臂架鉸點按靜力等效原則折算到臂端的重量。
　　Ｎ＝（Ｌ＋Ａ）Ｇ／（Ｒ＋Ａ）
　　Ｑ為起重量
　　三、起重性能的確定
　　由穩定性決定的起重量：
　?。恕粒眩狡渲校海虨槠鹬亓繉A翻邊的傾翻力臂。可解得：
　　Ｑ＝－
　　因此由穩定性決定的起重量可確定為：
　?。眩剑?BR>　　由于液壓油的流動性、結構件的變形、不確定的沖擊載荷等因素，實際確定起重性能時，還應對上式計算的結果進行修正。
　　大型移動式起重機吊臂長度很大，起重作業時，吊臂端部在鉛垂面內的撓度值很大，常常超過２米，對作業幅度值有著明顯的影響，此時應對幅度值進行修正。
　　Ｍ——將吊臂所受載荷等效到吊臂頭部時的等效彎矩
　　Ｎ——軸向力
　　ｆ——垂直于吊臂軸線的變形量
　　△Ｒ——工作幅度的增量
　　ｆ＝ｆ
　?。妫剑郏ǎ荩郏ǎ?BR>　　△Ｒ＝ｆｙ×ｓｉｎα
　　△Ｈ＝ｆｙ×ｃｏｓα
　　式中：ｋ—吊臂節數
　　ｌ——吊臂長度
　　α０＝α１＝α２＝……
　　ｌｉ——ｉ節臂吊臂外伸長度
　?。桑椤冢楣澅蹖ΓS的平均慣性矩
　　△Ｈ——起升高度減小量
　　α——吊臂后鉸點至變幅缸鉸點的距離通過計算可以看出吊臂的變形對整機穩定性決定的起重量有著明顯的影響，尤其是在大臂長的情況下，如不對起重性能進行修正，將會影響到起重作業的安全性。
　　隨著科技水平的不斷進步，移動式起重機的有效重量越來越輕，移動性能越來越好，但是較輕的自重不利于作業穩定性提高，這可以通過增加支腿跨距和增加配重的重量來解決。但是增加支腿跨距會提高支腿應力，對結構布置也帶來不利的影響，因此國外先進的起重機生產廠家一般通過增加配重的方法來解決這一問題，而并不是一味加大支腿距。當起重噸位超過８０ｔ時，一般將配重另行攜帶，以降低橋荷，減少橋的數量，提高行駛性能。