起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中載荷PPT課件

1、常規(guī)載荷 一、自重載荷PG (DeadLoad DL) 自重載荷是指起重機(jī)本身的結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備、電氣設(shè)備以及在起重機(jī)工作時(shí)始終積存在它的某個(gè)部件上，如附設(shè)在起重機(jī)上的漏斗料倉(cāng)、連續(xù)輸送機(jī)、及在它上面的物料等的重力，對(duì)某些起重機(jī)的使用情況，它甚至還要包括由于結(jié)殼物料的質(zhì)量，例如煤或類(lèi)似粉末粘結(jié)在起重機(jī)及其零部件上而出現(xiàn)的重力，起升載荷除外。第2頁(yè)/共19頁(yè)第1頁(yè)/共19頁(yè)常規(guī)載荷 二、起升載荷 （Working load） (lifted system LS) 起升載荷是指起升質(zhì)量的重力，包括起升荷重（物品）(lifted load)、取物裝置（包括吊鉤、抓斗、電磁盤(pán)等起重吊具和下滑輪組吊梁等屬

2、具及吊鉤以下的索具）和起重鋼絲繩懸垂段質(zhì)量（起升高度小于50m時(shí)的起升鋼絲繩的質(zhì)量不計(jì)）產(chǎn)生的重力。第3頁(yè)/共19頁(yè)第2頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 一、自重沖擊系數(shù) 當(dāng)貨物突然起升離地、貨物下降制動(dòng)、起重機(jī)運(yùn)行通過(guò)軌道接縫或運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)，起重機(jī)的的自身重量將產(chǎn)生沖擊和振動(dòng)。由于這種沖擊和振動(dòng)，起重機(jī)各部分質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生附加的加速度，雖然可用計(jì)算機(jī)計(jì)算這種加速度，但計(jì)算工作量較大，所以，實(shí)際計(jì)算時(shí)是將自重乘以一個(gè)沖擊系數(shù)，以考慮這種附加動(dòng)載的影響。 按照起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB3811-83），的規(guī)定，自重沖擊系數(shù)分兩種情況，一是貨物離地或貨物下降制動(dòng)對(duì)自重的

3、沖擊，將起重機(jī)自重乘以起升沖擊系數(shù)1； 二是吊著貨物的起重機(jī)運(yùn)行通過(guò)軌道接縫，將起重機(jī)自重和起升載荷均乘以相同的運(yùn)行沖擊系數(shù)4。 第4頁(yè)/共19頁(yè)第3頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 1、起升沖擊系數(shù)1 規(guī)范規(guī)定：0.911.1 這個(gè)系數(shù)的應(yīng)用分兩種情況：當(dāng)自重對(duì)要計(jì)算的元件起增大作用時(shí)，取1=1.01.1，否則取1=0.91.0。 2、運(yùn)行沖擊系數(shù)4 規(guī)范規(guī)定，4用下式計(jì)算： 4=1.10+0.058vh (注：h為h開(kāi)更號(hào)） 式中v-起重機(jī)（或小車(chē)）的運(yùn)行速度（m/s) h-軌道接縫處二軌道面的高度差（mm） 理論表明，當(dāng)速度較大時(shí)（v2m/s），沖擊系數(shù)并不

4、隨速度增大，只要控制h2mm，系數(shù)不會(huì)大于1.1。 第5頁(yè)/共19頁(yè)第4頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 二、起升載荷動(dòng)載系數(shù)2 這是一個(gè)最重要的系數(shù)。2一般取122 當(dāng)起升質(zhì)量突然離地上升或下降制動(dòng)時(shí)起升質(zhì)量將產(chǎn)生附加的加速度，由這個(gè)附加加速度引起的慣性力，將對(duì)機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生附加的動(dòng)應(yīng)力，我國(guó)規(guī)范規(guī)定，將起升載荷乘以系數(shù)2予以增大，2即為起升載荷動(dòng)載系數(shù)。 1、2的估算值 2=1+cv1/g（0+yo） 各符號(hào)的意義見(jiàn)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB3811-83）附錄B 第6頁(yè)/共19頁(yè)第5頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 2、初步設(shè)計(jì)階段2

5、的估算值 在初步設(shè)計(jì)階段，上述公式的一些參數(shù)未知，2如何估算呢？ 將上式進(jìn)行簡(jiǎn)化：2=1+acv a=1/g（0+yo） 根據(jù)規(guī)范規(guī)定，按照以下公式參考選?。?2=1+0.17v-做安裝用的、使用輕閑的臂架起重機(jī)。 2=1+0.35v-做安裝用的橋式起重機(jī)，做一般裝卸和施工用的吊鉤式起重機(jī) 2=1+0.70v-在機(jī)加工車(chē)間和倉(cāng)庫(kù)用的吊鉤橋式起重機(jī)、港口抓斗門(mén)座起重機(jī) 2=1+1.00v-抓斗和電磁橋式起重機(jī)。 v-額定起升速度（m/s) 若21.1，取2=1.1；若22，取2=2，此時(shí)應(yīng)采取措施降低離地速度（用電控的方法），使2不致太大。 第7頁(yè)/共19頁(yè)第6頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載

6、荷系數(shù)（GB3811-83） 三、突然卸載沖擊系數(shù)3 規(guī)范中是這樣規(guī)定的： 當(dāng)起升質(zhì)量部分或全部突然卸載時(shí)，將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)減載作用，減小后的起升載荷等于突然卸載沖擊系數(shù)3乘以起升載荷。 3=1-(m/m)*(1+3） m-起升載荷突然卸去的那部分重量 m-起升質(zhì)量 3-對(duì)于抓斗起重機(jī)或類(lèi)似起重機(jī)取0.5，對(duì)于電磁起重機(jī)或類(lèi)似起重機(jī)取1.0 從式中看出，在嚴(yán)重情況下（即突然卸去全部起升質(zhì)量），起重機(jī)將受到與起升質(zhì)量相等但方向相反的載荷。 3的取值范圍-11。 使用時(shí)應(yīng)注意： 1、一般的設(shè)計(jì)中卸載的沖擊影響主要在起重機(jī)抗傾覆穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)應(yīng)用。 2、對(duì)部分起升載荷突然卸除或墜落屬于正常作業(yè)的起重機(jī)

7、（例如抓斗或電磁起重機(jī)，應(yīng)考慮突然卸載對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力作用。第8頁(yè)/共19頁(yè)第7頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 四、試驗(yàn)載荷動(dòng)載系數(shù)6 起重機(jī)在投入使用使用以前，必須進(jìn)行超載動(dòng)態(tài)試驗(yàn)和超載靜態(tài)試驗(yàn)，也就是大家常說(shuō)的110%動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)和125%靜負(fù)荷試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)風(fēng)速一般不超過(guò)8.3m/s，大約是5級(jí)風(fēng)（8.017.9m/s，離地10m高）。 1、動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是起吊額定負(fù)荷的110%，且處于起重機(jī)最不利位置，按要求完成各種運(yùn)動(dòng)和組合運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，雖然是全速上升或下降，但離地及下降制動(dòng)均比較謹(jǐn)慎，按照規(guī)范： 6=（1+2）/2 2、靜態(tài)試驗(yàn)是加額定載荷的125%，且處于起重機(jī)最

8、不利位置，載荷應(yīng)平穩(wěn)無(wú)沖擊加載。載荷離地100200mm，懸空時(shí)間不得少于10min。規(guī)范規(guī)定，有特殊要求的起重機(jī)，其試驗(yàn)載荷由用戶和制造廠簽定合同予以規(guī)定。 起重機(jī)試驗(yàn)詳見(jiàn)起重機(jī)試驗(yàn)規(guī)范和程序（GB5905-86） 第9頁(yè)/共19頁(yè)第8頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 五、彈性振動(dòng)增大系數(shù)5和剛性動(dòng)載系數(shù)8 這兩個(gè)系數(shù)是用于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)載荷計(jì)算的。 起重機(jī)機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)原動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩要比機(jī)構(gòu)的靜阻轉(zhuǎn)矩大，增大的轉(zhuǎn)矩用來(lái)加速機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。因此機(jī)構(gòu)啟動(dòng)存在動(dòng)載荷。 電動(dòng)機(jī)的額定功率Pn(KW)、額定轉(zhuǎn)矩Mn(N.m）和轉(zhuǎn)速n（r/min)存在以下關(guān)系： Mn=9550

9、*Pn/n 零件承受的總載荷為靜力矩和慣性力矩之和 Mmax=Mj+Mg=8*Mn 考慮到機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，則 Mmax=5*8*Mn 剛性動(dòng)載系數(shù)8和電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)特性及計(jì)算零件兩側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的比值有關(guān)，一般8=1.22.0。 彈性振動(dòng)增大系數(shù)5，對(duì)突然起動(dòng)的機(jī)構(gòu)，取1.51.7，對(duì)較平穩(wěn)的機(jī)構(gòu)，取1.11.5。 事實(shí)上，機(jī)構(gòu)起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，除傳動(dòng)機(jī)構(gòu)承受動(dòng)載荷外，起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)也將承受水平動(dòng)載荷，因此，也可先將起重機(jī)各個(gè)質(zhì)量的慣性力按照剛體動(dòng)力學(xué)的方法計(jì)算出，然后再乘以5。 第10頁(yè)/共19頁(yè)第9頁(yè)/共19頁(yè)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的載荷系數(shù)（GB3811-83） 六、碰撞

10、緩沖器考慮的彈性振動(dòng)動(dòng)載系數(shù)7 起重機(jī)運(yùn)行軌道的終端設(shè)有彈性緩沖器，一般有彈簧和液壓兩種。 一般的碰撞力分析是以剛體動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)導(dǎo)出的，實(shí)際應(yīng)考慮碰撞時(shí)起重機(jī)結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生彈性振動(dòng)。 按照ISO/TC-96工作小組擬訂的關(guān)于起重機(jī)計(jì)算載荷的文件，須將緩沖力乘以動(dòng)載系數(shù)7，以考慮彈性振動(dòng)對(duì)緩沖力的影響，并規(guī)定： 對(duì)于線性彈簧緩沖器：7=1.25 對(duì)具有不變緩沖力的液壓緩沖器 ：7=1.60 在我國(guó)規(guī)范中規(guī)定：7=1 第11頁(yè)/共19頁(yè)第10頁(yè)/共19頁(yè)常規(guī)載荷 一、自重載荷PG 考慮乘以起升沖擊系數(shù)1 二、起升載荷PQ 考慮乘以起升載荷動(dòng)載系數(shù)2。 必要時(shí)，考慮乘以突然卸載沖擊系數(shù)3（參見(jiàn)上述3系數(shù)

11、的解釋?zhuān)?三、在不平路面運(yùn)行產(chǎn)生的沖擊載荷 考慮乘以運(yùn)行沖擊系數(shù)4，注意：PG和PQ分別乘 第12頁(yè)/共19頁(yè)第11頁(yè)/共19頁(yè)常規(guī)載荷 四、機(jī)構(gòu)起動(dòng)（制動(dòng)）產(chǎn)生的水平慣性載荷 1、運(yùn)行慣性力 PH=5*m*aPad m-運(yùn)行部分質(zhì)量 a-起制動(dòng)加速度 Pad-驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和鋼軌（或地面）粘著力 2、回轉(zhuǎn)或變幅運(yùn)動(dòng)時(shí)的水平慣性力 PH=PQ*tg -鋼絲繩對(duì)鉛垂線的偏擺角 第13頁(yè)/共19頁(yè)第12頁(yè)/共19頁(yè)偶然載荷 五、風(fēng)載荷PW PW=C*Kh*q*A C-風(fēng)力系數(shù)，考慮結(jié)構(gòu)體型、尺寸等因素對(duì)風(fēng)壓的影響 Kh-風(fēng)力高度系數(shù) q-計(jì)算風(fēng)壓 A-起重機(jī)或起吊物品垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積。 計(jì)算風(fēng)壓按空

12、曠地區(qū)離地10m高度處的風(fēng)速來(lái)確定。工作狀態(tài)的設(shè)計(jì)風(fēng)速按陣風(fēng)風(fēng)速（即瞬時(shí)風(fēng)速）考慮。非工作狀態(tài)的設(shè)計(jì)風(fēng)速按2分鐘時(shí)距平均風(fēng)速考慮。第14頁(yè)/共19頁(yè)第13頁(yè)/共19頁(yè)偶然載荷 六、起重機(jī)偏斜運(yùn)行時(shí)的水平側(cè)向力PS PS=R*/2 R-起重機(jī)產(chǎn)生側(cè)向力一側(cè)最大輪壓之和 -水平側(cè)向力系數(shù)，與起重機(jī)跨度L和大車(chē)輪距B之比有關(guān)。 七、坡度載荷 起重機(jī)不平時(shí)，自重載荷和起升載荷會(huì)產(chǎn)生與坡度方向平行的分力。 沿軌道運(yùn)行的起重機(jī)，若水平誤差不大于0.5%，則不予考慮。 第15頁(yè)/共19頁(yè)第14頁(yè)/共19頁(yè)特殊載荷 1、溫度載荷：一般不予考慮。如有特殊情況，應(yīng)根據(jù)用戶提供的資料進(jìn)行專(zhuān)門(mén)計(jì)算。 2、地震載荷：在

13、我國(guó)一般不考慮。如有要求，按照用戶提供的地震資料計(jì)算。 3、安裝載荷：在起重機(jī)安裝時(shí)，金屬結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)承受的載荷為安裝載荷。應(yīng)校核構(gòu)件的強(qiáng)度。它取決于吊裝的方法和吊點(diǎn)的位置。同時(shí)應(yīng)注明安裝時(shí)允許的風(fēng)力。 4、運(yùn)輸載荷：起重機(jī)在用鐵路運(yùn)輸時(shí)，在調(diào)車(chē)編組作業(yè)和行駛時(shí)，由于車(chē)輛振動(dòng)和車(chē)輛間的相互碰撞，以及彎道運(yùn)行運(yùn)行時(shí)的離心力和風(fēng)力，作用在起重機(jī)結(jié)構(gòu)和機(jī)構(gòu)上的垂直和水平載荷，稱(chēng)為運(yùn)輸載荷。 起重機(jī)由公路運(yùn)輸時(shí)，由于路面不平，會(huì)產(chǎn)生沖擊，應(yīng)考慮4，推薦采用2。 第16頁(yè)/共19頁(yè)第15頁(yè)/共19頁(yè)特殊載荷 5、碰撞載荷 考慮7 6、工藝載荷：是起重機(jī)為完成某種特定工藝時(shí)產(chǎn)生的載荷，如冶金平爐車(chē)間的加料起

14、重機(jī)。 7、試驗(yàn)載荷： 考慮6 8、船體搖擺載荷：指裝在船上的起重機(jī) 9、冰雪載荷：起重機(jī)一般不考慮 第17頁(yè)/共19頁(yè)第16頁(yè)/共19頁(yè)其它載荷 1 由安裝、拆卸和運(yùn)輸引起的載荷 應(yīng)該考慮作用在安裝、拆卸過(guò)程中的各個(gè)階段的載荷，此時(shí)要包括由8.3m/s的風(fēng)速或更大風(fēng)速引起的載荷。 在某些情況下，在運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的載荷亦需考慮。這些載荷與起重機(jī)及其結(jié)構(gòu)的運(yùn)輸方式、運(yùn)輸過(guò)程中裝卸的吊點(diǎn)和吊運(yùn)方式、在運(yùn)輸工具上的放置狀態(tài)和支承點(diǎn)位置、運(yùn)輸工具的類(lèi)型及道路與路面狀況、運(yùn)輸中發(fā)生的振動(dòng)沖擊等狀況有關(guān)。 2 工藝性載荷 起重機(jī)在工作過(guò)程中因?yàn)橥瓿缮a(chǎn)工藝需要進(jìn)行的動(dòng)作而產(chǎn)生的載荷稱(chēng)為工藝性載荷，由起重機(jī)使用者