移动式起重机的起重性能是由其机构的承载能力和稳定性决定的,而其作业稳定性是由其自身和重量重心和配重的重量重心决定的,由于要照顾其移动性能,自身重量受到很大的限制。准确的计算移动式起重机的作业稳定性,确定临界载荷,对于合理确定整机重量、总体布局、有效提高其作业性能,起着至关重要的作用。

一、计算模型的建立

移动式起重机作业时可以用支腿支承或用轮胎支承。当用轮胎支承时,悬挂系统应处于刚性状态,但由于轮胎的变形,车架会发生一定程度的倾斜,工作幅度会增大,在计算稳定性时,应考虑这一因素,除此之外,两者并无不同,因此,下面仅以支腿支承为例建立模型。

其中:R——工作幅度,在计算过程中作为自变量

G——上车重心不变部分的重量

G——底盘的重量

BB——支腿跨距之半

G——吊臂自重

L——吊臂自重重心到回转中心距离,对于伸缩型吊臂,该值随吊臂长度变化而变化

α——吊臂仰角

G——变幅油缸重量

L——变幅油缸重心到回转中心距离

β——变幅缸仰角

A——吊臂后铰点到回转中心距离

B——变幅缸下铰点到回转中心距离

C——吊臂后铰点与变幅缸下铰点的高度差

二、边界条件:

M-M≥0

其中:M为整机自重对倾翻边的稳定力矩

M为起重载荷对倾翻边的倾翻力矩

当M-M=0时,起重机处于稳定的临界状态,此时的起重量Q为临界起重量。在进行起重机稳定性计算时,起重量Q的载荷系数为:

K=1.25+0.1N/Q

其中:N为臂架自重对臂端和臂架铰点按静力等效原则折算到臂端的重量。

N=(L+A)G/(R+A)

Q为起重量

三、起重性能的确定

由稳定性决定的起重量:

K×Q=其中:L为起重量对倾翻边的倾翻力臂。可解得:

Q=-

因此由稳定性决定的起重量可确定为:

Q=-

由于液压油的流动性、结构件的变形、不确定的冲击载荷等因素,实际确定起重性能时,还应对上式计算的结果进行修正。

大型移动式起重机吊臂长度很大,起重作业时,吊臂端部在铅垂面内的挠度值很大,常常超过2米,对作业幅度值有着明显的影响,此时应对幅度值进行修正。

M——将吊臂所受载荷等效到吊臂头部时的等效弯矩

N——轴向力

f——垂直于吊臂轴线的变形量

△R——工作幅度的增量

f=f

f=[()+]+[()+

△R=fy×sinα

△H=fy×cosα

式中:k—吊臂节数

l——吊臂长度

α0=α1=α2=……

li——i节臂吊臂外伸长度

Ixi——第i节臂对x轴的平均惯性矩

△H——起升高度减小量

α——吊臂后铰点至变幅缸铰点的距离 通过计算可以看出吊臂的变形对整机稳定性决定的起重量有着明显的影响,尤其是在大臂长的情况下,如不对起重性能进行修正,将会影响到起重作业的安全性。

随着科技水平的不断进步,移动式起重机的有效重量越来越轻,移动性能越来越好,但是较轻的自重不利于作业稳定性提高,这可以通过增加支腿跨距和增加配重的重量来解决。但是增加支腿跨距 会提高支腿应力,对结构布置也带来不利的影响,因此国外先进的起重机生产厂家一般通过增加配重的方法来解决这一问题,而并不是一味加大支腿距。当起重吨位超过80t时,一般将配重另行携带,以降低桥荷,减少桥的数量,提高行驶性能。