4 起重機的穩定性與安全
4.1 流動式起重機的穩定性與安全
流動式流動式起重機最嚴重的事故是“翻車”事故，其根本原因是喪失穩定，所以起重機的穩定與全關系十分密切。流動式起重機的穩定性可分為行駛狀態穩定性和工作狀態穩定
1．影響穩定性的因素
輪式起重機作業時的穩定性，完全由機械的自重來維持，所以有一定的限度，往往在起重機的結構件(如吊臂、支腿等)強度還足夠的情況下，整機卻由于操作失誤和作業條件不好等原因，突然喪失穩定而造成整機傾翻事故。因而輪式起重機的技術條件規定，起重機的穩定系數K不應小于1.15。
輪式起重機在使用中，應主要注意以下諸因素對起重機穩定性的不利影響。
(1)吊臂長度的影響
起重機的伸臂越長或幅度越大，對穩定性越不利，特別是液壓伸縮臂起重機，當吊臂全伸時，
在某一定傾角(使用說明書中有規定)以下，即使不吊載荷，也有傾翻危險；當伸臂較長，并吊有相應的額定載荷時，吊臂會產生一定的撓曲變形，使實際的工作幅度增大，傾翻力矩也隨之增大。
(2)離心力的影響
輪式起重機吊重回轉時會產生離心力，使重物向外拋移。重物向外拋移(相當于斜拉)時，通過起升鋼絲繩使吊臂端部承受水平力的作用，從而增大傾翻力矩。特別是使用長吊臂時，臂端部的速度和離心力都很大，傾翻的危險性也越大。所以，起重機司機操縱回轉時要特別慎重，回轉速度不能過快。
(3)起吊方向的影響
汽車式起重機的穩定性，隨起吊方向不同而不同，不同的起吊方向有不同的額定起重量。在穩定性較好的方向起吊的額定載荷， 當轉到穩定性較差的方向上就會超載，因而有傾翻的可能性。一般情況下，后方的穩定性大于側方的穩定性，而側方的穩定性，大于前方的穩定性；即后方穩定性>側方穩定性>前方的穩定性。所以，應盡量使吊臂在起重機的后方作業，避免在前方作業。
(4)風力的影響
工作狀態最大風力，一般規定為6級風，對于長大吊臂，風力的作用很大，從表28 可看出風力的影響。
表28 臂長、風速、風載力矩關系表
臂長/m 風速m?s-1 | 10 | 20 | 30 | 相當風級 |
10 | 1.8 | 8 | 20 | 5～6 |
20 | 7 | 30 | 80 | 7～9 |
30 | 15 | 80 | 200 | 10～12 |
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從表中可知，隨著臂長和風速的增加風載力矩增加的很快。
從正常作業中，最大風力為6級，此風力并不很大，翻車事故主要發生在回轉時，沒
有注意轉向順風（風從起重臂后方吹來）。
（5）坡度的影響
當有坡度時，相當于幅度增大，從而使傾覆力矩增大，“翻車”的危險性也隨之增大。
（6）慣性力的影響
起升機構在突然提升時，會產生慣性力P，P＝m（g+a），其中a為加速度。在物品下降
突然制動時，也會產生不利于穩定的慣性力。
在操縱時，要避免突然起動。物品下降時，避免突然剎車。以防止由于慣性力造成起重機傾翻。
(7)其它因素
還有許多因素。會影響起重機的穩定性，如工作過程中支腿回縮或者地面下沉都會造成翻車事故。
吊重時，變幅或伸縮臂操作程序錯誤，也會造成翻車事故。如在某一工況下，起吊的物品
是該工況的允許最大載荷，則不允許伸臂放低（增大幅度）。這樣會增大傾翻力矩，使本來處于臨界狀態的起重機翻到。
超載和斜吊是使起重機發生傾倒的原因。
由于機構本身出現故障造成翻車的事故也時有發生。
2.行駛狀態的穩定性
行駛狀態又可分為縱向行駛穩定和橫向行駛穩定
(1)縱向行駛穩定
起重機在設計時，規定了起重機所允許爬坡的最大坡角。當坡角超過規定值時，前輪輪壓可能為零、起重機就會無法控制轉向，這就叫起重機失去行駛穩定。當起重機在坡道上下滑力接近驅動輪上的附著力時，車輪則不能上坡而產生打滑現象，這也是一種失去穩定的現象。
(2)橫向行駛穩定
起重機在轉彎時，車體會產生離心力的作用、速度愈大，離心力愈大。離心力P離＝也就是離心力與車體行駛速度平方成比例。當車速比較高、轉彎半徑又小、加之起重機重心比較高的情況下，很容易造成向外翻車，或者側向滑動。因此在行駛中要控制速度不要過快、防止翻車。
(3)工作狀態的穩定性
a.靜態穩定
靜態穩定就是起重機在自身重力和起吊載荷的作用下的穩定性。靜態穩定性就是在沒有考慮附加載荷的情況下分析工作狀態穩定性。但是在實際的作業中，還有很多附加載荷存在，如風力、坡度、慣性力、回轉離心力等。若是把這些附加載荷考慮進去，則穩定安全系數應小些。
圖15-15 穩定性計算圖
靜態穩定性常用穩定性安全系數K1表示（見圖15-15）；
K1＝
式中 G1 —— 起重臂重量；
G2 —— 下車重量；
G3 —— 上車重量；
G4 —— 平衡重；
（Q＋G吊）—— 起重量加吊具重量；
b.動態穩定
動態穩定性就是除起重機自重和吊載之外，還要考慮風力、慣性力、離心力和坡度的影響。
風力是考慮不利于穩定性的工作風力，與起重機臂長度有直接關系，例如以10m/s的風速為例，起重臂長為10m，產生的傾翻力矩為1800N?m；臂長為20m，產生傾翻力矩為8000N?m；臂長為30m時，傾翻力矩為20000N?m。
坡度的影響也是不可忽視的，經計算，當起重機傾斜1o時，起重能力要下降7.4%；傾斜2o時，降低14.3%；傾斜3o時，降低19.8%。
慣性力主要是指物品突然起吊和下放突然剎車時，產生的不利穩定的慣性力。實際是增加了起吊重力。
離心力是指起重機回轉時，起重臂、吊物所產生的離心力。特別是吊物的離心力，通過鋼絲繩直接作用在起重臂端部，增加起重機的傾翻力矩。
圖15-16 起重機動態穩定計算圖
動態穩定性安全系數為：
式中 Q —— 起吊載荷；
G —— 起重機自重；
Gb —— 折算到臂頭的起重臂自重；
R —— 幅度；
P1 —— 作用在起重機上的工作狀態最大風力；
P2 —— 作用在起吊物品上的工作狀態最大風力；
h1、h2 —— 與P1、P2對應的高度；
h0 —— 起吊物品至臂端的高度；
t1 —— 起升機構啟、制動時間；
t2 —— 變幅機構啟、制動時間；
v1 —— 起升速度；
v2 —— 變幅速度；
n —— 起重機回轉速度；
α—— 起重機支承面傾角；
l、c ——尺寸見圖15-16。
c. 自身穩定性
如圖15-17所示自身穩定性是考慮在自重、傾斜坡度、非工作狀態、風載的影響下，起重機的穩定性。
起重機自身穩定性安全系數為：
式中 G —— 起重機自重，kg；
W —— 作用在起重機上的風力，N；
h1 、h2—— 起重機重心及風力作用點至地面距離，m；
l —— 起重機重心至回轉中心的距離，m；
a —— 車輪支承點至回轉中心的距離，m。
圖15-17 自身穩定性計算圖
4.2 門座起重機的穩定性
對于具有變幅機構的起重機來講，都有在自重和起吊載荷作用下可能產生的傾翻事故。
就發生傾翻事故的可能性來講，塔式起重機的傾翻事故最多，其次是汽車式起重機和起重機，門座式起重機也存在傾翻事故。起重機抗拒自重和起吊載荷作用產生傾翻的能力，叫做起重機的穩定性。
門座起重機在工作狀態下的穩定性，即起吊載荷作用下的穩定性叫做載重穩定性。而在非工作狀態下的穩定性，即在自重下的穩定性叫做自重穩定性。不論是哪一種穩定性，都是以相對于傾覆邊的復原力矩與傾覆力矩的比值來表示穩定性的大小的，稱之為穩定性安全系數。
1．載重穩定性
載重穩定性的驗算應以起吊額定載荷、臂架處于最大幅度并垂直于運行軌道的情況，再考慮路軌高度不一致時坡度對穩定性處于不利時的條件下進行。
除了上述條件外，還應考慮風力自臂架后方吹來的影響。再加上吊鉤起升和機身旋轉所產生的慣性力的影響。一般地說，只有自重力矩能使起重機穩定。不論是設計還是使用時，都必須使起重機的自重穩定力矩大于傾覆力矩。這兩個力矩的比值應大于1.4。
圖15-1是門座起重機穩定性計算用的受力分析圖。從圖中可以看出，所吊重物與工作幅度之間的關系。
要保證不傾覆，起重機所吊的貨物重量不能超過額定起重量，軌道坡度不能超過2o，起升速度和旋轉速度都不能超過該起重機的技術性能參數。
2．自重穩定性
門座起重機的自重穩定性應以臂架幅度最小，兩根軌道高低不平，臂架處于垂直的位置，以及最大風力從前方吹來的最不利條件進行檢驗。由于起重機處于靜止狀態，因此穩定性安全系數K的計算公式就比載重穩定性的簡單得多。
