起重机载荷谱系数[1页]

工作级别式中：Kp--载荷谱系数；起重机工作级别是表征起重机械工作繁重程度的重要参数。

与起重机工作忙闲特性有关。

为了使起重机具有先进的技术经济指标，保证起重机经济耐用、安全可靠，在须根据起重机工作的忙闲程度和载荷轻重状态，合理确定其工作级别。

表1-3 起重机的利用等级)m] ------------------------------公式165666P max2）起重机的载荷状态起重机工作级别根据起重机的利用等级和载荷状态划分为八级：A1、A2、A 。

1）起重机的利用等级1、起重机工作级别的划分起重机的利用等级，用来表征起重机在设计寿命周期内使用的频繁程度，用表示。

具体分为10级。

起重机的载荷状态表明起重机受载的轻重程度。

它与两个因素有关：与所起比（Pi/Pmax）和各个起升载荷Pi的作用次数ni与总的工作循环次数N之比(ni/N)有关。

表（ni/N)关系图形称为载荷谱。

载荷谱系数可按下列式计算：Kp=Σ[n i N(P ini--载荷Pi的作用次数；N--总的工作循环次数；Pi--第i个起升载荷，Pi=P1，P2，…，Pn；Pmax--最大起升载荷m--指数，此处取m=3。

起重机的载荷状态按名义载荷谱系数分为4级，见表：表1-4 起重机的载荷状态及名义载荷谱系数当起重机的实际载荷变化已知时，则可先按公式1-2进行计算。

计算出的载荷谱小于此值的最接近名义值作为该起重机的载荷系数。

如果在设计起重机时不知其实际载荷验，按表2说明栏的内容选择一个合适的载荷状态级别。

3）起重机工作级别的划分按照起重机的利用等级和载荷状态，起重机工作级别为A1～A88级，见表1-4.起重机工作1-9.表1-5 起重机工作级别的划分起重机机构工作级别按机构的利用等级和载荷状态分为8级。

1）机构利用等级2）机构载荷状态机构的载荷状态表明机构受载的轻重程度，它可用载荷谱系数Km表征，Km按式1-3计算。

式中：Pi--第i个起升载荷，Pi=P1，P2，…，Pn；Pmax--Pi中的最大值；ti--该机构承受各个不同载荷的持续时间，（t1,t2,t3,…,tn);tT--所有不同载荷作用总持续时间，tT=Σti=t1+t2+t3+…+tn;m--机构零件材料疲劳试验曲线的指数当m=3时P max（（P 3Km=+…+t n t T）3P 2）3P max+t 3t T）3+t 2t T（Km=Σ[t i (P i )m] ------------------------------公式1-3t T1025P max6t 1t T（P 1P max12、起重机机构的工作级别机构利用等级按机构总设计寿命分为10级（表1-6）。

在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同，其特点就是起重机是动态使用的，在考虑载荷时，都要乘一个系数，现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识，同时，也请这方面的专家指出不足之处。

《规范》中可没有这么详细啊！一、自重冲击系数当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时，起重机的的自身重量将产生冲击和振动。

由于这种冲击和振动，起重机各部分质量会产生附加的加速度，虽然可用计算机计算这种加速度，但计算工作量较大，所以，实际计算时是将自重乘以一个冲击系数，以考虑这种附加动载的影响。

按照《起重机设计规范》（GB3811-83），的规定，自重冲击系数分两种情况，一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数φ1，二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝，将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数φ4，他们都是经验值。

1、起升冲击系数φ1《规范》规定：0.9≤φ1≤1.1这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用时，取φ1=1.0~1.1，否则取φ1=0.9~1.0。

2、运行冲击系数φ4《规范》规定，φ4用下式计算：φ4=1.10+0.058v√h (注：√h为h开更号）式中v-----起重机（或小车）的运行速度（m/s)h----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm）理论表明，当速度较大时（v≤2m/s），冲击系数并不随速度增大，只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。

二、起升载荷动载系数φ2这是一个最重要的系数。

φ2一般取1≤φ2≤2当起升质量突然离地上升或下降制动时起升质量将产生附加的加速度，由这个附加加速度引起的惯性力，将对机构和结构产生附加的动应力，我国《规范》规定，将起升载荷乘以系数φ2予以增大，φ2即为起升载荷动载系数。

1、φ2的估算值φ2=1+cv√[1/δg（λ0+yo）]各符号的意义见《起重机设计规范》（GB3811-83）附录B为了检验上式的正确性，曾对通用桥式起重机、塔式起重机、门座起重机等做过测定，φ2值与实测值很接近。

起重机传动零件疲劳计算基准载荷及载荷谱系数*朱大林 郑小玲 方子帆摘要 本文讨论起重机传动零件疲劳计算方法问题。

讨论了区分机构和零件的载荷谱系数的必要性，指出应以零件的载荷谱作为零件疲劳计算的依据。

从实用的角度，提出以弹性振动最大载荷作为疲劳计算基准载荷并给出了相应的载荷谱系数定义。

本文还对零件的应力循环次数计算问题进行了分析。

关键词 起重机 机构 零件 疲劳计算 基准载荷 载荷谱系数１ 引言起重机传动机构零部件的疲劳寿命计算是起重机设计的重要内容，起重机设计规范(GB3811-83)[1]（以下简称规范）对此给出了一些原则规定。

起重机传动件的疲劳计算方法原则上与一般机械零件相同，但由于起重机的工作特点，决定了其零件的疲劳计算具有以下两个特点：1) 零件承受的载荷是变幅交变载荷，并具有随机变化的特性，从而使起重机零件的疲劳计算必须引入应力谱或载荷谱的概念，采用变幅疲劳的计算方法。

零件疲劳计算的依据是零件的载荷谱，而规范给出的是机构的载荷谱，对零件的载荷谱问题并未叙及。

2) 零件的应力循环次数通常小于材料的基本循环次数N 0，属于有限寿命疲劳计算。

这就要求正确计算零件的应力循环次数，对此，规范的规定也不尽完善。

本文将就以上问题进行讨论，并提出笔者的建议。

２ 起重机传动零件疲劳计算与载荷谱规范采用名义应力法和疲劳损伤的线性累积理论，规定了起重机传动零件的疲劳计算方法，推荐的计算公式为：eq rk n σσ≤/Ⅰ (1)式中，σeq —考虑变幅应力和有限寿命的零件等效应力;σrk —考虑循环特性和应力集中后的零件无限寿命疲劳强度限；n Ⅰ—疲劳计算安全系数。

规范规定，零件的等效应力σeq 根据零件承受的等效载荷计算，对传动零件，等效载荷计算公式为：T eq ＝k n k m T Ⅰmax (2)式中，T Ⅰmax —机构启动时零件的静力矩与刚体惯性力矩之和；k m —载荷系数，m m m k K =,K m 为载荷谱系数；k n —有限寿命系数，n m k N N =/0，(N<N 0)；N 0—材料的基本应力循环次数；N —机构零件的工作应力循环次数；当k n k m 〉1时，取k n k m ＝1 。

起重机设计一、起重机的工作级别1、起重机的利用等级起重机的利用等级按起重机设计寿命期内总的工作循环次数N分为十级，见下表。

起重机的利用等级利用等级总的工作循环次数N 备注U0 U1 U2 U31.6x1043.2x1046.3x1041.25x105不经常使用U4 2.5x105经常轻闲的使用U5 5x105经常中等的使用U6 1x106不经常繁忙的使用U7 U8 U9 2x1064x1064x106繁忙的使用㈠起重机的载荷状态载荷状态表明起重机受载的轻重程度，它与两个因素有关，即与所起升的载荷与额定载荷之比（Pi /Pmax）和各个起升载荷Pi的作用次数ni与总的工作循环次数N之比(ni/N)有关。

表示(Pi/Pmax)和(ni/N)关系的图形称为载荷谱。

载荷谱系数Kp由下式计算式中：Kp——载荷谱系数，ni——载荷Pi的作用次数，N——总的工作循环次数，N＝∑niPi——第i个起升载荷，Pi＝P1，P2，……Pn；Pmax——最大起升载荷；m——指数，此处取m＝3。

起重机的裁荷状态按名义载荷谱系数分为4级，见下表。

起重机的载荷状态及其名义载荷谱系数Kp当起重机的实际载荷变化已知时，则先按公式计算出实际载荷谱系数，并按表选择不小于此计算值的最接近的名义值作为该起重机的载荷谱系数。

如果在设计起重机时不知其实际的载荷状态，则可凭经验按表中“说明”栏中的内容选择一个合适的载荷状态级别。

㈡起重机工作级别的划分按起重机的利用等级和载荷状态，起重机工作级别分为Al—A8八级，见下表。

起重机工作级别举例(参考件)。

起重机工作级别的划分起重机工作级别列举表2、计算载荷自重载荷PG自重载荷是指起重机的结构、机械设备、电气设备以及附设在起重机上的存仓、中规定的重力除外。

连续输送机及其上的物料等的重力。

起升载荷PQ起升载荷PQ起升载荷是指起升质量的重力。

起升质量包括允许起升的最大有效物品、取物装置(下滑轮组、吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等)、悬挂挠性件及其它在升降中的设备的质量。

起重机钢结构总体设计时常用的载荷系数在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同，其特点就是起重机是动态使用的，在考虑载荷时，都要乘一个系数，现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识，同时，也请这方面的专家指出不足之处。

《规范》中可没有这么详细啊！一、自重冲击系数当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时，起重机的的自身重量将产生冲击和振动。

由于这种冲击和振动，起重机各部分质量会产生附加的加速度，虽然可用计算机计算这种加速度，但计算工作量较大，所以，实际计算时是将自重乘以一个冲击系数，以考虑这种附加动载的影响。

按照《起重机设计规范》（GB3811-83 ），的规定，自重冲击系数分两种情况，一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数4 1,二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝，将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数44,他们都是经验值。

1、起升冲击系数 4 1《规范》规定：0.9 <4 1 < 1.1这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用时，取 4 1=1.0?1.1 ,否则取力1=0.9~1.0 。

2、运行冲击系数力4《规范》规定，（））4用下式计算：4 4=1.10+0.058v V h （注：Vh 为h 开更号）式中v——起重机（或小车）的运行速度（m/s）h----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm ）理论表明，当速度较大时（v<2m/s ），冲击系数并不随速度增大，只要控制h<2mm ,系数不会大于1.1。

二、起升载荷动载系数42这是一个最重要的系数。

4 2 一般取1<（））2 < 2当起升质量突然离地上升或下降制动时起升质量将产生附加的加速度，由这个附加加速度引起的惯性力，将对机构和结构产生附加的动应力，我国《规范》规定，将起升载荷乘以系数 4 2予以增大，4 2即为起升载荷动载系数。

转自《中华钢结构论坛》
在进行起重机总体设计时，特别是钢结构设计时，考虑的载荷和工民建钢结构厂房设计考虑的载荷有很大不同，其特点就是起重机是动态使用的，在考虑载荷时，都要乘一个系数，现在我把整体设计时最常用的载荷系数简单得说一下，使对起重机钢结构设计不了解的人有一个初步的认识，同时，也请这方面的专家指出不足之处。

《规范》中可没有这么详细啊！
一、自重冲击系数
当货物突然起升离地、货物下降制动、起重机运行通过轨道接缝或运动机构起动、制动时，起重机的的自身重量将产生冲击和振动。

由于这种冲击和振动，起重机各部分质量会产生附加的加速度，虽然可用计算机计算这种加速度，但计算工作量较大，所以，实际计算时是将自重乘以一个冲击系数，以考虑这种附加动载的影响。

按照《起重机设计规范》（GB3811-83），的规定，自重冲击系数分两种情况，一是货物离地或货物下降制动对自重的冲击，将起重机自重乘以起升冲击系数φ1，二是吊着货物的起重机运行通过轨道接缝，将起重机自重和起升载荷均乘以相同的运行冲击系数φ4，他们都是经验值。

1、起升冲击系数φ1
《规范》规定：0.9≤φ1≤1.1
这个系数的应用分两种情况：当自重对要计算的元件起增大作用时，取φ1=1.0~1.1，否则取φ1=0.9~1.0。

2、运行冲击系数φ4
《规范》规定，φ4用下式计算：
φ4=1.10+0.058v√h (注：√h为h开更号）
式中v-----起重机（或小车）的运行速度（m/s)
h----轨道接缝处二轨道面的高度差（mm）
理论表明，当速度较大时（v≤2m/s），冲击系数并不随速度增大，只要控制h≤2mm，系数不会大于1.1。

起重机载荷状态、起重量和工作级别的关系一、阐述有关概念1、额定载荷G指起重机在正常工作时，所允许的最大起动量（包括可分吊具重量），单位以吨（t）表示。

2、载荷状态Q它是反映起重机载荷变化与载荷作用次数变化程序的参数。

通常用名义载荷谱系数Kp来表示。

Kp由实际起升载荷Pi与最大起升载荷Pmax和起升载荷作用次数ni与总工作循环次数N之比来表示，其公式为：按名义载荷谱系统Kp的大小依次分为Q1轻—Q4特重四个级别（见表1－1）。

表1－1 起重机的载荷状态及其名义载荷谱系统Kp3、利用等级它反映起重机设计寿命周期内使用的频繁程度。

用总的工作循环次数N表示，由小到大依次分为U0－U9十个级别（见表1－2）4、工作级别A它反映了起重机在载荷状态和利用繁忙程度两个方面的工作特性。

工作级别的划分是由起重机的利用等级U和载荷状态Q决定的。

它们分为A 1～A8八个级别（见表1－3）。

起重机工作级别，也就是金属结构的工作级别，按起升机构确定，分为A1－A8级，若与我国规定的起重机工作类型对照，大体上相当于：A1－A3－轻；A4－A5－中；A6-A7－重，A8－特重。

表1－2 起重机的利用等级表1－3 起重机工作级别的划分二、正确认识它们之间的区别载荷状态Q1轻－Q4特重是指起重机在吊重方面满载荷程度变化，虽然都能在满载下工作，但满载的程度都不一样，如有的频繁满载；有的是经常满载；有的是偶尔满载。

所以在设计制造时所采用的安全系数就不同，用料及结构方面有严格的区分，且价格变化也较大。

工作级别是综合反映起重机在工作时间方面的繁忙程度和吊重方面的满载程度的特性。

可以看出工作级别较低时，也可能是特重型起重机，而工作级别较高时，也可能有轻型起重机，不能认为工作级别高是特重型，工作级别低是轻型。

另外，起重机工作级别的高低，不取决于起重量的大小，而取决于起重量载荷和载荷频次变化及工程繁忙程度变化。

三、举例例1．某电站安装维修用500吨起重机，应选择什么类型的起重机。