起重机知识

起重机按使用繁忙程度分为中级(A5)不口重级(A6)两种工作1 起重机工作类型及工作级别 1.1 起重机工作类型 起重机工作类型是表示起重机工作忙闲程度和载荷变化程度的参数。 工作忙闲程度包括起重机年工作小时数和起重机机构负载持续率。 载荷变化程度,用起重机在全年实际起重量的平均值与起重机额定起重量之比。还包括每小时工作循环数。 根据起重机的工作忙闲程度和载荷变化程度把起重机分为轻级、中级、重级和特重级。 表1是起重机工作类型表。 表1起重机工作类型表 工作类型工作忙闲程度载荷变化程度 起重机年工作小时数机构运转时间率(JC%)机构载荷变化范围每小时工作循环数n 轻级1000 15 经常起吊1/3额定载荷 5 中级2000 25 经常起吊(1/3~1/2)额定载荷10 重级4000 40 经常起吊额定载荷20 特重级7000 60 起吊额定载荷机会较多40 为了安全,起重机使用中,必须考虑起重机的工作类型合理使用。 1.2 起重机工作级别 起重机工作级别(GB3811-83)是根据起重机利用等级和载荷状态分为A1~A8级。 起重机利用等级 利用等级是表征起重机在其有效寿命期间的使用频繁程度,用总的工作循环次数N表 示。根据总的循环次数N,把起重机利用等级分为U0~U910级。 表2是起重机利用等级表。 表2起重机的利用等级 利用等级总的工作循环次数N 附注 U0 U1 U2 U3 1.6×104 3.2×104 6.3×104 1.25×105 不经常使用 U4 2.5×105 经常轻闲地使用 U5 5×105 经常中等地使用 U6 1×106 不经常繁忙地使用 U7 U8 U9 2×106 4×106 >4×106 繁忙地使用 起重机的载荷状态 起重机的载荷状态与两个因素有关,一个是实际起吊载荷与最大载荷的比(Pi/Pmax)有 关,另一个是起吊载荷的作用次数与总的工作循环次数比(ni/N)有关。 表示(Pi/Pmax)和(ni/N)关系的值称为载荷谱系数Kp,其表达式为: KP= 式中Pi ——第i个起吊载荷,i=1,2,3,…n; ni ——载荷Pi的作用次数; N ——总的工作循环次数,N=; Pmax ——额定起重量; m ——指数; 表3是起重机的载荷状态及其名义载荷谱系数表。 表3起重机的载荷状态及其名义载荷谱系数Kp 载荷状态名义载荷谱系数KP 说明 Q1—轻 Q2—中 Q3—重 Q4—特重0.125 0.25 0.5 1.0 很少起升额定载荷,一般起升轻微载荷 有时起升额定载荷,一般起升中等载荷 经常起升额定载荷,一般起升较重的载荷 频繁地起升额定载荷 起重机工作级别 根据起重机利用等级(表2)和载荷状态(表3)把起重机分为八个工作级别A1~A8。表4是起重机工作级别的划分表。 表4起重机工作级别的划分 载荷状态名义载荷谱系数(KP)利用等级 U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 Q1—轻0.125 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Q2—中0.25 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Q3—重0.5 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Q4—特重 1.0 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 机构工作级别 机构工作级别是根据机构利用等级(表5)和机构载荷状态(表6)分为M1~ M8级(7)。 表5机构利用等级 机构利用等级总使用寿命(h)附注 T0 200 不经常使用 T1 400 T2 800 T3 1600 T4 3200 经常轻闲的使用 T5 6300 经常中等地使用 T6 12500 不经常繁忙地使用 T7 25000 繁忙地使用 T8 50000 T9 100000 表6机构载荷状态及其名义载荷谱系数 载荷状态名义载荷谱系数(Km)附注 L1—轻0.125 机构经常承受轻的载荷,偶尔承受最大的载荷 L2—中0.25 机构经常承受中等的载荷,较少承受最大的载荷 L3—重0.50 机构经常承受较重的载荷,也常受最大的载荷 L4—特重 1.00 机构经常承受最大的载荷 表6中的名义载荷谱系数Km为 Km= 式中m ——机构零件材料疲劳试验曲线指数; Pi ——该机构在工作8时间内所承受各个不同的载荷;Pi=P1 ,P2 ,P3 ,…,Pn; Ti——该机构承受各个不同载荷的持续时间(t1 ,t2 ,t3 ,…, tn ); 表7机构工作级别 载荷状态名义载荷谱系数(Km)机构利用等级 T0 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8 T9 L1—轻0.125 M1 M3 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L2—中0.25 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L3—重0.50 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L4—特重 1.00 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 选择起重机应该按下面原则: 0.4 对于不同工作要求的起重机,在使用本规范时允许有所不同: a) 本规范涉及各种类型的起重机,其工作情况和要求可能有显著的差别。如一台高速运行、载荷状况恶劣、工作循环快捷、经常使用的起重机,与一台运行平缓、载荷比较轻微、较清闲或中等使用的起重机的工作情况和要求就很不相同; b) 本规范规定了对所涵盖的各种类型的起重机进行全面完整设计的内容,但从经济技术合理地设计起重机的原则出发,对使用情况和要求都有很大不同的起重机设计显然不必都要求按本规范的全部内容去进行计算,而应该允许在使用本规范时有所不同; c) 对那些设计中选用的标准结构件(或机械部件、电气部件)如果早已进行过审核、对承担该起重机的工作要求已是足够有余,再进行计算也只能是对一个令人满意的结果再作一次验证的情况,就不必要再作校核计算; d) 对那些虽然在本规范已作了规定的设计计算项目,但在该起重机工作情况下不可能有不利结果的,再作校核计算就没有必要了。 举例:对那些工作级别低的的起重机,很明显就不必要进行疲劳计算,因为它最不利的失效情况往往只出现在对弹性极限范围内的安全核算中,而不会出现在与它的工作寿命期限有相对应关系的疲劳破坏中。 因此,应针对不同类型和不同工作要求的起重机采用不完全相同的设计计算:对一台简单的起重 机,或对一台由标准部件组成的起重机,它的计算就可以并应该简略一些,而不应要求按本设计规范所列的全部内容进行设计计算。 0.5 要特别注意起重机整机和它的机构的工作级别的确定和选择: a) 起重机的用户要根据本规范提出对工作级别恰当的要求,以确保制造厂能按它的要求进行设计与制造; b) 起重机整机的工作级别,表明了该起重机工作忙闲和荷重轻重的程度,它由起重机使用等级和起重机荷重状态两个因素决定,见本规范4.2.2。 起重机使用等级由起重机的总工作循环次数决定,它可以由起重机预计的使用年数(该起重机报废或被更新之前的使用年数)、每年平均的工作日数,每工作日内平均的起重工作循环次数等三个数的乘积得到。起重机的荷重状态由本规范4.2.2.2计算出的荷重谱系数按表4-2选取。 说明:以上这两项计算只需作估算即可,不必要也不能作到十分精确。 c) 起重机机构工作级别,它只是将各个机构都单独作为一个整体来划分,它概略地表示了由该 机构的使用等级(设计寿命、工作小时数)和机构的载荷谱(反映载荷轻重状态、载荷谱系数)所决定的机构工作的总的状况,见本规范4.3.3。机构的使用等级由本规范表4-4查得,机构的载荷状态由本规范4.3.2.2计算出的载荷谱系数按表4-5查得。同样,机构使用等级和机构载荷谱系数两项计算也只需作估算即可,不必要也不可能作到十分精确。 d) 如果因起重机的用户无法提供起重机有关要求的数据而无法按上述1)、2)中所指示的 方法通过计算与查表选取起重机整机或其机构的工作级别时,便可以通过查阅本规范附录A或B中的有关,近似地得到起重机及其机构的工作级别。必须说明这些选择指南并无约束力,只是参考性地给出一个进行比较选择的示例。在起重机招标书上所确定的起重机及其机构的工作级别,还是应由起重机用户决定并提出。 0.6 起重机的预期平均寿命 a) 本规范列出的使用等级,并不是对起重机工作寿命的保证值; b) 无论是起重机整机的使用等级(起重机工作的总循环次数,或由此结合起重机的工作状况推 算出的起重机的设计寿命)、或者起重机机构整体的使用等级(起重机机构运转的总小时数,或由此结合使用状况推算出的起重机机构的设计寿命),都只是一个设计预期的参考值,而决不是制造厂给出的使用寿命的保证值; c) 很显然,如果在起重机设计中未予以充分注意并考虑到该起重机的设计寿命,制造时又没有 完全遵循本设计规范提出的要点从而未达到设计要求,使用中未能按照制造厂给出的说明书进行正常操作和定期维护,或者使用的工作情况和条件与采购该起重机的招标书所列的情况又有较大的差异,则上述设计寿命预期参考值就会与产品实际使用的寿命值有比较大的,甚至是很大的出入; d) 如果起重机是由用户通过招标来确定制造方,招标书上起重机的工作条件与其后实际工作条件也较符合,起重机制造厂是采用符合招标书的要求且根据本规范的规定所作出的设计来进行制造,制造的产品也符合相应标准确定的制造技术条件和满足质保而获得质量保证,用户使用起重机的工作条件也符合其招标书上提出的条件,并且按照制造厂给出的说明书进行正常操作和定期维修保养,则设计者根据本规范对该起重机选出的使用等级的值就与具有设计所确定的适当安全度的起重机及其机构的预期平均寿命相当。 0.7 起重机的用户应注意到: a)起升荷重的迎风面积——如果这个面积大于式(5-4)所规定的面积,则需由起重机用户提供相关的信息; b) 工作风力——如果起重机工作时的最大风力可能大于表5-5所规定之值时,则需由起重机用户提供起重机工作时应考虑到的最大工作风力的信息; c) 非工作风力——如果起重机使用当地的气象条件要求按比表5-9所规定的更大的非工作风力进行设计,则起重机用户应提供该起重机设计应考虑到的非工作风力的相关信息。 起重机的设计预期寿命期是指该起重机从交付使用起到预期的停止使用或最终报废为止的总期限,要 考虑经济、技术、环境及设备老化等因素的影响来确定它的适当数值。在起重机的实际使用中,这一预期 寿命是用该起重机在此期限内所有工作循环数的总和,即总工作循环数来表示的。起重机的一个工作循环 是指从起吊一个荷重算起,到能开始进行下一个起吊作业为止,包括起重机运行及正常的停歇在内的一个 完整的过程。 起重机总的工作循环数与它的设计预期寿命期限的长短及起重机使用的频繁情况有关。起重机的使用 等级是将可能出现的起重机总工作循环数划分成的10 个级别,用U0、U1、U2……U9 表示,见表4-1。表4-1 起重机的使用等级 使用等级总的工作循环数起重机使用频繁情况 U0 T C ≤1.60×104 U1 1.60×104< T C ≤3.20×104 U2 3.20×104< T C ≤6.30×104 U3 6.30×104< T C ≤1.25×105 无规律的不经常地使用 U4 1.25×105< T C ≤2.50×105 有规律的较轻闲地使用 U5 2.50×105< T C ≤5.00×105 有规律的中等地使用 U6 5.00×105< T C ≤1.00×106 无规律的较繁忙地使用 U7 1.00×106< T C ≤2.00×106 繁忙地使用 U8 2.00×106< T C ≤4.00×106 U9 4.00×106< T C 很繁忙地使用 起重机的荷重状态系指起重机工作荷重的情况,即:在该起重机的设计预期寿命期限内,它的各个有 代表性的工作荷重值的大小及各相对应的起吊次数,与起重机的安全工作荷重值的大小及总的起吊次数的 比值情况。 起重机的工作荷重,是指工作中各次被吊起的有效荷重的质量加上滑轮组、吊钩、起重横梁、抓斗等 取物装置的质量;起重机的安全工作荷重,是指起重机能安全起吊的荷重,即额定起升荷重(物品)的质 量加上上述取物装置的质量。工作荷重与安全工作荷重的单位为t 或kg。 在表4-2 中,列出了起重机荷重谱系数P K 的四个范围值,它们各代表了起重机一个相对应的荷重状态。 表4-2 起重机的荷重状态及荷重谱系数 荷重状态荷重谱系数P K 说明 Q1 0.000< P K ≤0.125 极少起吊安全工作荷重,一般起吊较轻荷重 Q2 0.125< P K ≤0.250 较少起吊安全工作荷重,一般起吊中等荷重 Q3 0.250< P K ≤0.500 有时起吊安全工作荷重,一般起吊较重荷重 Q4 0.500< P K ≤1.000 有规律地经常起吊接近安全工作荷重的重荷重 根据起重机的使用等级和荷重状态,起重机整机的工作级别划分为A1~A8 共8 个级别,见表4-3。 25 第25 页,共236 页 表4-3 起重机整机工作级别 荷重使用等级 状态 荷重谱系数P K U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 Q1 0.000< P K ≤0.125 A1 A1 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 Q2 0.125< P K ≤0.250 A1 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 Q3 0.250< P K ≤0.500 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 A8 Q4 0.500< P K ≤1.000 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A8 A8 A8 各机构单独作为一个整体进行分级的工作级别,根据该机构的使用等级和载荷状态,分为M1~M8 共8 级,见表4-6。 表4-6 机构的工作级别 载荷使用等级 状态 载荷谱系数m K T0 T1 T2 T 3 T 4 T5 T6 T 7 T8 T9 L1 0.000< m K ≤0.125 M1 M1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 L2 0.125< m K ≤0.250 M1 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M8 L3 0.250< m K ≤0.500 M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M8 M8 L4 0.500< m K ≤1.000 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M8 M8 M8 结构件或机械零件的使用时间,用该结构件或机械零件的应力循环次数来表示。一个应力循环是指应 力从通过m σ 时起至该应力同方向再次通过m σ 时为止的一个连续过程。图4-1 表示的是有5 个应力循环的 时间应力变化过程。 结构件或机械零件总使用时间是指在其设计预期寿命期内,即从开始使用起到该结构件报废或机械零 件更换为止的期间内,该结构件或机械零件发生的总的应力循环次数。 结构件的应力循环次数与起重机的起重工作循环次数之间有一定关系,但对于许多起重机,一个起重 工作循环内某些结构件可能会发生几次应力循环,因此,不同的结构件可以有各不相同的应力循环数。但 当结构件应力循环数与起重机起重工作循环数之间的比值关系为已知时,此结构件的总使用时间,即总应 力循环次数可以由决定起重机使用等级的起重机总工作循环次数中导出。 对于不同机构中的机械零件,其总使用时间,即总应力循环数可由该机构的总运转时间导出,在推导 时要考虑影响此机械零件应力循环的转速和其它相关因素。 结构件使用等级,是将其总应力循环次数分成的11 个等级,分别以代号B0,B1……B10 表示,见表4-7; 而机械零件的使用等级,是将其总使用时间分成的9 个等级,分别以代号B0,B1……B8 表示,见表4-7。 表4-7 结构件或机械零件的使用等级 代号结构件(总应力循环数n )机械零件(总应力循环数T n ) B0 n ≤16 000 T n ≤16 000 B1 16 000