移動(dòng)式起重機(jī)的起重性能是由其機(jī)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性決定的,而其作業(yè)穩(wěn)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(dòng)性能,自身重量受到很大的限制。準(zhǔn)確的計(jì)算移動(dòng)式起重機(jī)的作業(yè)穩(wěn)定性,確定臨界載荷,對(duì)于合理確定整機(jī)重量、總體布局、有效提高其作業(yè)性能,起著至關(guān)重要的作用。
一、計(jì)算模型的建立
移動(dòng)式起重機(jī)作業(yè)時(shí)可以用支腿支承或用輪胎支承。當(dāng)用輪胎支承時(shí),懸掛系統(tǒng)應(yīng)處于剛性狀態(tài),但由于輪胎的變形,車(chē)架會(huì)發(fā)生一定程度的傾斜,工作幅度會(huì)增大,在計(jì)算穩(wěn)定性時(shí),應(yīng)考慮這一因素,除此之外,兩者并無(wú)不同,因此,下面僅以支腿支承為例建立模型。
其中:R——工作幅度,在計(jì)算過(guò)程中作為自變量
G——上車(chē)重心不變部分的重量
G——底盤(pán)的重量
BB——支腿跨距之半
G——吊臂自重
L——吊臂自重重心到回轉(zhuǎn)中心距離,對(duì)于伸縮型吊臂,該值隨吊臂長(zhǎng)度變化而變化
α——吊臂仰角
G——變幅油缸重量
L——變幅油缸重心到回轉(zhuǎn)中心距離
β——變幅缸仰角
A——吊臂后鉸點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心距離
B——變幅缸下鉸點(diǎn)到回轉(zhuǎn)中心距離
C——吊臂后鉸點(diǎn)與變幅缸下鉸點(diǎn)的高度差
二、邊界條件:
M-M≥0
其中:M為整機(jī)自重對(duì)傾翻邊的穩(wěn)定力矩
M為起重載荷對(duì)傾翻邊的傾翻力矩
當(dāng)M-M=0時(shí),起重機(jī)處于穩(wěn)定的臨界狀態(tài),此時(shí)的起重量Q為臨界起重量。在進(jìn)行起重機(jī)穩(wěn)定性計(jì)算時(shí),起重量Q的載荷系數(shù)為:
K=1.25+0.1N/Q
其中:N為臂架自重對(duì)臂端和臂架鉸點(diǎn)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(wěn)定性決定的起重量:
K×Q=其中:L為起重量對(duì)傾翻邊的傾翻力臂。可解得:
Q=-
因此由穩(wěn)定性決定的起重量可確定為:
Q=-
由于液壓油的流動(dòng)性、結(jié)構(gòu)件的變形、不確定的沖擊載荷等因素,實(shí)際確定起重性能時(shí),還應(yīng)對(duì)上式計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行修正。
大型移動(dòng)式起重機(jī)吊臂長(zhǎng)度很大,起重作業(yè)時(shí),吊臂端部在鉛垂面內(nèi)的撓度值很大,常常超過(guò)2米,對(duì)作業(yè)幅度值有著明顯的影響,此時(shí)應(yīng)對(duì)幅度值進(jìn)行修正。
M——將吊臂所受載荷等效到吊臂頭部時(shí)的等效彎矩
N——軸向力
f——垂直于吊臂軸線(xiàn)的變形量
△R——工作幅度的增量
f=f
f=[()+]+[()+
△R=fy×sinα
△H=fy×cosα
式中:k—吊臂節(jié)數(shù)
l——吊臂長(zhǎng)度
α0=α1=α2=……
li——i節(jié)臂吊臂外伸長(zhǎng)度
Ixi——第i節(jié)臂對(duì)x軸的平均慣性矩
△H——起升高度減小量
α——吊臂后鉸點(diǎn)至變幅缸鉸點(diǎn)的距離 通過(guò)計(jì)算可以看出吊臂的變形對(duì)整機(jī)穩(wěn)定性決定的起重量有著明顯的影響,尤其是在大臂長(zhǎng)的情況下,如不對(duì)起重性能進(jìn)行修正,將會(huì)影響到起重作業(yè)的安全性。
隨著科技水平的不斷進(jìn)步,移動(dòng)式起重機(jī)的有效重量越來(lái)越輕,移動(dòng)性能越來(lái)越好,但是較輕的自重不利于作業(yè)穩(wěn)定性提高,這可以通過(guò)增加支腿跨距和增加配重的重量來(lái)解決。但是增加支腿跨距 會(huì)提高支腿應(yīng)力,對(duì)結(jié)構(gòu)布置也帶來(lái)不利的影響,因此國(guó)外先進(jìn)的起重機(jī)生產(chǎn)廠家一般通過(guò)增加配重的方法來(lái)解決這一問(wèn)題,而并不是一味加大支腿距。當(dāng)起重噸位超過(guò)80t時(shí),一般將配重另行攜帶,以降低橋荷,減少橋的數(shù)量,提高行駛性能。