起重机抗倾覆稳定性分析

陈莹

（新疆生产建设兵团质量技术监督检验研究院，新疆 乌鲁木齐 830021）

在现代化工业以及建筑行业中，对于起重机的应用非常关键，能够高效吊运物料，不但使劳动成效有所增加，还使劳动强度得到缓解，可降低作业期间发生事故的概率。有些起重机在应用时，有倾覆危险存在。其中抗倾覆能力属于一项基础性能，为了使起重机在工作期间，有更加理想的安全性，规避安全事故的产生，起重机需要有极强的抗倾覆稳定性，这也是起重机设备应用时的必要条件之一。因此，本文针对起重机抗倾覆稳定性给予了如下分析。

1 起重机抗倾覆稳定性基础概述

1.1 基础含义

抗倾覆稳定性，具体来说便是在起重机自重以及外荷载力产生的影响下，有一定的抗倾覆能力。对抗倾覆能力产生制约的因素包括荷载大小、荷载方向、四周作业环境、自然风荷载、坡度等。在运行起重机时，抗倾覆稳定性是确保安全运行的关键性因素。

抗倾覆稳定性会在生产和安装等众多环节有集中性表现，一旦在安装和运行起重机时，不能对抗倾覆稳定性给予保障，便会引发设备和安全事故，且非常严重，所以起重机抗倾覆稳定性工作的开展十分关键，要给予高度重视。

1.2 具有倾覆可能的典型起重机作业类型

（1）塔式起重机。塔式起重机拥有变幅结构，在运行过程中，标准节会因为风载荷作用、水平荷载作用以及倾斜力矩作用出现变形情况，起重臂中的关键受力构件组成包括斜腹杆以及主旋杆，其中主弦杆会对起重机的压力荷载和拉力荷载进行承受，斜腹杆会对扭矩和剪力传递。塔式起重机产生倾覆现象较为常见。需要重点防控，规避因为倾覆产生事故损失。（2）流动式起重机。流动式起重机如果发生倾覆事故，大部分为翻车，造成事故的关键性因素便是抗倾覆稳定性整体不足。流动式起重机具有的抗倾覆性对自重维持非常依赖，所以有较强的局限性存在，如果地面没有足够的硬度，支腿受力出现不均匀或者操作人员出现失误等情况，都会使该起重机抗倾覆稳定性出现不足，进而发生安全事故。（3）门座式起重机。该起重机因为有变幅结构存在，在变幅时会因为自重和起吊荷载产生影响，发生倾覆力矩，可能出现倾覆事故。尽管门座式起重机与流动式起重机、塔式起重机相比较，并没有较高的倾覆率，但一旦有倾覆事故发生，产生的后果十分严重，所以使其具备理想的抗倾覆稳定性非常关键。

1.3 起重机倾覆原因分析

很多起重机都有较长的应用寿命，作为建筑项目的组成分支，性能彰显以及工作任务的高效完成有非常强的优势。在对起重机倾覆因素进行分析时发现，起重机倾覆会在多个方面有所凸显，由于地面牢固性不足以及起重机使用时发生隐藏超载问题，都会使起重机发生倾覆问题。以往使用的起重机在设计方面会对静力分析模式进行选择，具体来说，便是起重机受力分析过程中，将瞬时作用中的动载荷当作持续作用静力。

根据我国当前的规定，针对多种动载指数，围绕静力视角，可对涵盖的问题进行处理。但是，该项方法的应用，并不能对结果的精准性给予保障，本身的研究计算过程属于简便状态，在起重机日常工作时，对起重机抗倾覆因素进行分析产生的影响非常大。以往理念思想下的缺陷问题，例如，小吨位起重机并不会非常明显，但大吨位起重机的传统理念存在的缺陷十分突出。此外，起重机后方稳定系数计算需要当作基础性内容，在150t 以上的重量时，起重机运动轨迹判断指数需要高于8。国外的规定为，该类型起重机运行轨迹需要在6m 范围内进行控制，如果不能对起重臂实际长度精准评估，或对荷载重量期间产生的差错有所明确，便会使其冲击荷载超过自身能够承受的极限，因此发生倾覆情况。

2 物理仿真引擎技术发生起重机倾覆稳定性系统设计分析

基于物理仿真引擎技术的起重机防倾覆稳定系统设计，当中的模块化设计方式是基于相对系统内部功能分析比较前提下开展的，可集中管理各种相关功能，进而构建出全新的模块。

2.1 起重机模型倾覆分析

一旦物体产生的力存在不均衡性，不能对某些特定条件给予满足，当对重力垂直线交叉的支撑点越过时，对象便会发生倾覆问题。例如，在静态翻转条件中，针对长方体实施了充分的探究和分析，对起重机模型中的长方形水平作用力下，从平衡处一直到左边，重心在支撑点越过，因此长方形会有倾覆问题发生。不同状态中的水平力，f1、f2、f3都属于静态磨擦力，L1以及L2属于重力支撑作用线当中产生的距离。在物体底边有翘起问题时，便会失去稳定性，但并不一定会产生倾覆状态。在物体的重心超过支撑点时，便会有倾覆问题发生。此外，一旦物体重心作用线由于主臂发生回转或者伸缩、变幅，支撑点已经非常靠近时，出现倾覆的概率便会非常大，所以在物体底边有翘起问题时，极有可能出现倾覆现象。

2.2 力矩不等式法

该项方法在很多发达国家得到了广泛应用，力矩不等式法对于抗倾覆稳定性进行检验，需要遵循的几项基本原则包括：（1）分组或分类计算稳定性，分组和分类的依据为外观稳定性要求以及具体的工作条件。（2）对计算条件进行确定：包括工作状态以及非工作状态、动静态或者试验状态。（3）对最不理想的载荷组合进行选择，由于不同荷载产生的变化作用有非常强的随机性，所以对起重机稳定性会产生极大的实际性影响，计算过程中需要针对不同荷载，对相应的荷载增大系数分别给予。（4）计算稳定性，在全部力矩代数和等于0 或大于零时，可对起重机稳定性是否满足要求给予判断，进而明确是否有倾覆事故产生。（5）确定危险倾覆边，带载水平运行过程中的起重机，倾覆边包括纵向以及横向；运行机构只是当作非吊重移位的定点吊装的起重机，倾覆边属于支撑多边形。

2.3 稳定性安全系数法

该项方法在各种移动式起重机稳定性计算中非常适用，使用稳定性安全系数概念当作稳定性定量指标的衡量基础和评价标准，该方法在欧洲国家的使用比较广泛，其中稳定性安全系数的使用原理包括：（1）该项方法具体来说为起重机在不同外部荷载产生的一系列作用下，危险倾覆边缘当中的稳定力矩对比倾覆力矩。（2）工作条件一般为非工作稳定性以及工作稳定性，其中起重机的具体抗倾覆能力，会通过稳定性系数指数k 有所反映，这一指数便是起重机不会发生倾覆的概率，在不同计算条件下，如表1 所示，为稳定系数允许值。

表1 稳定安全系数法许用值

3 结语

总之，对于起重机出现翻转的原因，本文给出了详细的分析。在对起重机倾覆因素进行分析时发现，起重机倾覆会在多个层面有所凸显，由于地面牢固性不足以及起重机使用时发生超载问题，都会使起重机发生倾覆问题。以往使用的起重机在设计方面会对静力分析模式进行选择，将瞬时作用中的动载荷当作持续作用静力。本次分析中，针对起重机模型进行倾覆分析、力矩不等式法、稳定性安全系数法充分研究，进而使起重机具备更强的抗倾覆稳定性。