影響起重機(jī)強(qiáng)度的主要因素

摘要：由于影響起重機(jī)強(qiáng)度的因素較多且較復(fù)雜，有設(shè)計(jì)的原因，也有人為使用的原因等，本文就影響起重機(jī)強(qiáng)度的原因提出幾點(diǎn)看法，并就對起重機(jī)強(qiáng)度產(chǎn)生的影響提出定性分析，本文還就克服影響起重機(jī)強(qiáng)度的原因提出相應(yīng)的對策。

前言：起重機(jī)械普遍應(yīng)用于廠礦企業(yè)，肩負(fù)重物的搬運(yùn)、移動、裝卸等作業(yè)過程的主要任務(wù)。起重機(jī)的種類繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。所吊運(yùn)的物體形狀和種類也差別較大，有散粒、熔融狀態(tài)及易燃易爆危險(xiǎn)品等。起重機(jī)作業(yè)條件和人為操作除了影響作業(yè)過程的安全外，對起重機(jī)本身的強(qiáng)度因素影響很大。而且目前國家尚未有統(tǒng)一的報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)，起重機(jī)的使用常常忽視強(qiáng)度的下降程度。本文就影響起重機(jī)強(qiáng)度的主要因素進(jìn)行分析，以便在起重機(jī)的設(shè)計(jì)和使用過程更加注重科學(xué)性，使其使用更具安全性，可靠性。

一、超載因素

目前大部分在用起重機(jī)未裝設(shè)超載限制器，尤其是起重量小于40T的起重機(jī)，而使用過程中往往是憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)起重量，因而超載現(xiàn)象就時(shí)有發(fā)生，最明顯的是石材行業(yè)。一般起重機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，在額定載荷下只考慮安全系數(shù)，即將應(yīng)力考慮為6=f(Pd·wn)／n≤[6](Pd為動載荷，wn為截面抗彎模量，n為安全系數(shù))，就使用而言，由于；中擊等原因，起重機(jī)危險(xiǎn)截面上的應(yīng)力也時(shí)常超出許用范圍，久而久之就造成塑性變形，從而改變其抗彎抗變形抗疲勞等力學(xué)性能。

超載因素對起重機(jī)強(qiáng)度的影響之所以重要，其原因是起重機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)往往根據(jù)跨度及使用頻率等因素在主梁制作時(shí)進(jìn)行拱度預(yù)拱處理，以平緩吊運(yùn)過程主梁下端承受的拉應(yīng)力，而正是因?yàn)槌d時(shí)造成的塑性變形大大降低了起重機(jī)主梁的這種能力，造成主梁上拱度的消失以至下垂，從而降低其強(qiáng)度。國內(nèi)起重機(jī)安全規(guī)程已就超載現(xiàn)象有所關(guān)注，已要求所有起重機(jī)加裝超載限制器。

起重機(jī)在其外表面涂有防銹漆及外保護(hù)漆，在保護(hù)漆活化劑的揮發(fā)老化及結(jié)構(gòu)變形的情況下，油漆涂層與金屬材料抗變形能力不同而引起油漆脫落。金屬材料一旦暴露在空氣中，尤其是腐蝕的空氣中，受環(huán)境作用所引起的氧化還原反應(yīng)，會引起起重機(jī)表面銹蝕，而且由于焊材及母材料理化指標(biāo)不同，發(fā)生銹蝕比單片母材銹蝕的機(jī)率大，銹蝕降低了梁截面的厚度，而抗彎模量與厚度成正比。如果在焊縫處發(fā)生銹蝕，由于殘余應(yīng)力未有效的消除，焊縫腐蝕的過程往往還伴隨產(chǎn)生焊縫開裂，同時(shí)焊縫開裂同樣減少主梁的幾何抗彎模量，同樣降低主梁的抗彎強(qiáng)度。

三、受力構(gòu)件的磨損

受力構(gòu)件的磨損是起重機(jī)使用過程的普遍現(xiàn)象，常見的零部件有吊鉤、鋼絲繩、軸承、滾筒、支承梁、導(dǎo)軌、車輪等，磨損引起的結(jié)果是減少受力面，改變結(jié)構(gòu)受力條件，對強(qiáng)度的影響往往是致命的，譬如吊鉤截面的磨損就是明顯的例證，一旦危險(xiǎn)斷面磨損達(dá)到一定程度，就會發(fā)生斷裂破壞。在使用過程中，易損件的更換是起重機(jī)使用的強(qiáng)度保證，克服磨損不僅是材料學(xué)研究的內(nèi)容，同時(shí)還是管理學(xué)研究的課題，如何做到既經(jīng)濟(jì)又安全，就成為使用過程不得不面臨的問題。

四、強(qiáng)度計(jì)算誤差的影響

一般強(qiáng)度計(jì)算是以受力點(diǎn)所受應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力及材料的力學(xué)性能是以其受力的大小與在其受力條件下的變形成正比為原則的，因而在計(jì)算受力點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)的誤差明顯表現(xiàn)在一是應(yīng)力集中區(qū)域及力學(xué)模型誤差。

應(yīng)力集中：其主要區(qū)域表現(xiàn)在孔、裂紋、焊縫、熱變形區(qū)、集中受力點(diǎn)等，此時(shí)材料所受應(yīng)力已經(jīng)超過其材料的許用應(yīng)力并且產(chǎn)生局部塑性變形。

力學(xué)模型誤差：材料的受力與變形不是嚴(yán)格意義上的線性關(guān)系的，實(shí)際是一種準(zhǔn)線性關(guān)系：約束條件如簡支、鉸支等情形與實(shí)際情況也存在誤差：集中受力在實(shí)際情形應(yīng)該是以局部受力區(qū)的形式存在的。

這些誤差的影響是在較大受力區(qū)要考慮材料受力有超出許用應(yīng)力的可能，尤其是承受較大的沖擊載荷的設(shè)備。該區(qū)域選取的安全系數(shù)就應(yīng)該大些。對于關(guān)鍵性大型設(shè)備還應(yīng)該進(jìn)行應(yīng)力試驗(yàn)，對較大受力區(qū)進(jìn)行應(yīng)力校核。至少在目前應(yīng)力計(jì)算軟件很成熟的情況下，應(yīng)力計(jì)算已成為必不可少的一環(huán)，考慮這兩種誤差因素后，針對性地關(guān)注較大受應(yīng)力區(qū)域，以保證使用過程中起重機(jī)強(qiáng)度作用的可靠性。

五、疲勞破壞

日常作業(yè)的頻繁使用，在構(gòu)件外形突變或材料內(nèi)部缺陷等部位，由于交變載荷的作用，都可能因較大的應(yīng)力集中引起微觀裂紋，分散的微觀裂紋所形成的宏觀裂紋，在交變應(yīng)力下逐漸擴(kuò)展，此時(shí)鋼結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)疲勞破壞，且由于疲勞破壞的發(fā)生難以預(yù)測，使用時(shí)注意工作級別，包括利用等級和載荷利用率的大小，同時(shí)注意結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展情況。對于使用年限較大的起重機(jī)，尤其是使用較為頻繁的情況，應(yīng)考慮起重機(jī)的整體更換問題。而不僅僅是做局部的修理或更換。

吊重時(shí)捆扎不合理致使重物脫落；重心偏斜使吊重若地時(shí)一端迅速觸地；機(jī)構(gòu)起動制動過猛或速度換速過快：各機(jī)構(gòu)動作不協(xié)調(diào)，運(yùn)行卡阻造成載荷的不合理集中：斜吊、拖拉重物等現(xiàn)象是起重機(jī)使用過程常見不合理使用的例子，這些不合理使用往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承受過大的沖擊力或產(chǎn)生過大非重力方向的分力，導(dǎo)致車輪非正常磨損變形，同時(shí)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。這方面引起事故的例子是非常多的，過大的；中擊力甚至引起整個(gè)起重機(jī)的傾覆，因?yàn)樗绊懙牟恢故菑?qiáng)度，它還影響其穩(wěn)定性。

對策：綜上所述，維持起重機(jī)的安全使用是個(gè)系統(tǒng)工程，主要應(yīng)注重以下五個(gè)方面：1合理使用起重機(jī)，嚴(yán)禁斜吊、拖拉等野蠻作業(yè)，防范吊物脫落。加裝超載限制器。操作時(shí)應(yīng)具有良好的視野，重物不要與周圍的物體相碰撞。2，應(yīng)力試驗(yàn)(對較大受力區(qū)進(jìn)行應(yīng)力校核)：驗(yàn)證較大受力區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，通常是承受最大應(yīng)力及最大應(yīng)力數(shù)值90％的區(qū)域，在設(shè)計(jì)載荷的作用下，不同的方向及位置進(jìn)行應(yīng)力測試，大量的經(jīng)驗(yàn)表明，測得的數(shù)據(jù)應(yīng)小于計(jì)算值5％以上，如果不滿足的情況，應(yīng)考慮減少額定載荷，不能減少額定載荷的，應(yīng)采取局部措施。嚴(yán)重的情形不得投入使用。3日常使用的安全檢查至關(guān)重要，一旦油漆脫落，零部件損壞應(yīng)及時(shí)修復(fù)，一旦發(fā)生異常聲響，走斜啃軌應(yīng)查明原因，及時(shí)整改，嚴(yán)格按照起重機(jī)操作規(guī)程操作。4，引進(jìn)先進(jìn)工藝如控制系統(tǒng)采用變頻技術(shù)提高操作穩(wěn)定性。5盡量避免應(yīng)力集中，制造時(shí)注意表面質(zhì)量及表面強(qiáng)度，避免應(yīng)力突變，提高抗疲勞能力。

(編輯／陳志華)