起重機抗傾覆穩定性分析

陳瑩

（新疆生產建設兵團質量技術監督檢驗研究院，新疆 烏魯木齊 830021）

在現代化工業以及建筑行業中，對于起重機的應用非常關鍵，能夠高效吊運物料，不但使勞動成效有所增加，還使勞動強度得到緩解，可降低作業期間發生事故的概率。有些起重機在應用時，有傾覆危險存在。其中抗傾覆能力屬于一項基礎性能，為了使起重機在工作期間，有更加理想的安全性，規避安全事故的產生，起重機需要有極強的抗傾覆穩定性，這也是起重機設備應用時的必要條件之一。因此，本文針對起重機抗傾覆穩定性給予了如下分析。

1 起重機抗傾覆穩定性基礎概述

1.1 基礎含義

抗傾覆穩定性，具體來說便是在起重機自重以及外荷載力產生的影響下，有一定的抗傾覆能力。對抗傾覆能力產生制約的因素包括荷載大小、荷載方向、四周作業環境、自然風荷載、坡度等。在運行起重機時，抗傾覆穩定性是確保安全運行的關鍵性因素。

抗傾覆穩定性會在生產和安裝等眾多環節有集中性表現，一旦在安裝和運行起重機時，不能對抗傾覆穩定性給予保障，便會引發設備和安全事故，且非常嚴重，所以起重機抗傾覆穩定性工作的開展十分關鍵，要給予高度重視。

1.2 具有傾覆可能的典型起重機作業類型

（1）塔式起重機。塔式起重機擁有變幅結構，在運行過程中，標準節會因為風載荷作用、水平荷載作用以及傾斜力矩作用出現變形情況，起重臂中的關鍵受力構件組成包括斜腹桿以及主旋桿，其中主弦桿會對起重機的壓力荷載和拉力荷載進行承受，斜腹桿會對扭矩和剪力傳遞。塔式起重機產生傾覆現象較為常見。需要重點防控，規避因為傾覆產生事故損失。（2）流動式起重機。流動式起重機如果發生傾覆事故，大部分為翻車，造成事故的關鍵性因素便是抗傾覆穩定性整體不足。流動式起重機具有的抗傾覆性對自重維持非常依賴，所以有較強的局限性存在，如果地面沒有足夠的硬度，支腿受力出現不均勻或者操作人員出現失誤等情況，都會使該起重機抗傾覆穩定性出現不足，進而發生安全事故。（3）門座式起重機。該起重機因為有變幅結構存在，在變幅時會因為自重和起吊荷載產生影響，發生傾覆力矩，可能出現傾覆事故。盡管門座式起重機與流動式起重機、塔式起重機相比較，并沒有較高的傾覆率，但一旦有傾覆事故發生，產生的后果十分嚴重，所以使其具備理想的抗傾覆穩定性非常關鍵。

1.3 起重機傾覆原因分析

很多起重機都有較長的應用壽命，作為建筑項目的組成分支，性能彰顯以及工作任務的高效完成有非常強的優勢。在對起重機傾覆因素進行分析時發現，起重機傾覆會在多個方面有所凸顯，由于地面牢固性不足以及起重機使用時發生隱藏超載問題，都會使起重機發生傾覆問題。以往使用的起重機在設計方面會對靜力分析模式進行選擇，具體來說，便是起重機受力分析過程中，將瞬時作用中的動載荷當作持續作用靜力。

根據我國當前的規定，針對多種動載指數，圍繞靜力視角，可對涵蓋的問題進行處理。但是，該項方法的應用，并不能對結果的精準性給予保障，本身的研究計算過程屬于簡便狀態，在起重機日常工作時，對起重機抗傾覆因素進行分析產生的影響非常大。以往理念思想下的缺陷問題，例如，小噸位起重機并不會非常明顯，但大噸位起重機的傳統理念存在的缺陷十分突出。此外，起重機后方穩定系數計算需要當作基礎性內容，在150t 以上的重量時，起重機運動軌跡判斷指數需要高于8。國外的規定為，該類型起重機運行軌跡需要在6m 范圍內進行控制，如果不能對起重臂實際長度精準評估，或對荷載重量期間產生的差錯有所明確，便會使其沖擊荷載超過自身能夠承受的極限，因此發生傾覆情況。

2 物理仿真引擎技術發生起重機傾覆穩定性系統設計分析

基于物理仿真引擎技術的起重機防傾覆穩定系統設計，當中的模塊化設計方式是基于相對系統內部功能分析比較前提下開展的，可集中管理各種相關功能，進而構建出全新的模塊。

2.1 起重機模型傾覆分析

一旦物體產生的力存在不均衡性，不能對某些特定條件給予滿足，當對重力垂直線交叉的支撐點越過時，對象便會發生傾覆問題。例如，在靜態翻轉條件中，針對長方體實施了充分的探究和分析，對起重機模型中的長方形水平作用力下，從平衡處一直到左邊，重心在支撐點越過，因此長方形會有傾覆問題發生。不同狀態中的水平力，f1、f2、f3都屬于靜態磨擦力，L1以及L2屬于重力支撐作用線當中產生的距離。在物體底邊有翹起問題時，便會失去穩定性，但并不一定會產生傾覆狀態。在物體的重心超過支撐點時，便會有傾覆問題發生。此外，一旦物體重心作用線由于主臂發生回轉或者伸縮、變幅，支撐點已經非常靠近時，出現傾覆的概率便會非常大，所以在物體底邊有翹起問題時，極有可能出現傾覆現象。

2.2 力矩不等式法

該項方法在很多發達國家得到了廣泛應用，力矩不等式法對于抗傾覆穩定性進行檢驗，需要遵循的幾項基本原則包括：（1）分組或分類計算穩定性，分組和分類的依據為外觀穩定性要求以及具體的工作條件。（2）對計算條件進行確定：包括工作狀態以及非工作狀態、動靜態或者試驗狀態。（3）對最不理想的載荷組合進行選擇，由于不同荷載產生的變化作用有非常強的隨機性，所以對起重機穩定性會產生極大的實際性影響，計算過程中需要針對不同荷載，對相應的荷載增大系數分別給予。（4）計算穩定性，在全部力矩代數和等于0 或大于零時，可對起重機穩定性是否滿足要求給予判斷，進而明確是否有傾覆事故產生。（5）確定危險傾覆邊，帶載水平運行過程中的起重機，傾覆邊包括縱向以及橫向；運行機構只是當作非吊重移位的定點吊裝的起重機，傾覆邊屬于支撐多邊形。

2.3 穩定性安全系數法

該項方法在各種移動式起重機穩定性計算中非常適用，使用穩定性安全系數概念當作穩定性定量指標的衡量基礎和評價標準，該方法在歐洲國家的使用比較廣泛，其中穩定性安全系數的使用原理包括：（1）該項方法具體來說為起重機在不同外部荷載產生的一系列作用下，危險傾覆邊緣當中的穩定力矩對比傾覆力矩。（2）工作條件一般為非工作穩定性以及工作穩定性，其中起重機的具體抗傾覆能力，會通過穩定性系數指數k 有所反映，這一指數便是起重機不會發生傾覆的概率，在不同計算條件下，如表1 所示，為穩定系數允許值。

表1 穩定安全系數法許用值

3 結語

總之，對于起重機出現翻轉的原因，本文給出了詳細的分析。在對起重機傾覆因素進行分析時發現，起重機傾覆會在多個層面有所凸顯，由于地面牢固性不足以及起重機使用時發生超載問題，都會使起重機發生傾覆問題。以往使用的起重機在設計方面會對靜力分析模式進行選擇，將瞬時作用中的動載荷當作持續作用靜力。本次分析中，針對起重機模型進行傾覆分析、力矩不等式法、穩定性安全系數法充分研究，進而使起重機具備更強的抗傾覆穩定性。