第四节　起重运输机金属结构的工作级别

设计起重机时，需要对起重机的金属结构、机构和零部件进行强度、稳定性、疲劳、磨损等计算。为使所设计的起重机具有先进的技术经济指标，安全可靠，具有一定的工作寿命，必须在设计计算时考虑起重机金属结构和机构的工作级别。起重机金属结构的工作级别是表明金属结构工作繁重程度的参数。

起重机工作级别的划分包括三类：起重机整机的分级、机构的分级、结构件或机械零件的分级。

起重机整机的工作级别划分为A1～A8共8个级别；机构的工作级别划分为M1～M8共8个级别；结构件或机械零件的工作级别划分为E1～E8共8个级别。本节仅介绍结构件或机械零件的分级。

起重机工作级别的划分以金属结构的疲劳设计理论为依据。起重机金属结构的工作级别根据金属结构的使用等级（即金属结构总的应力循环数）和应力状态级别（即应力谱系数）来确定。

一、结构件或机械零件的使用等级

起重机结构的使用等级用其在使用寿命期间完成的总的应力循环次数来表征。一个应力循环是指应力从通过σm时起至该应力同方向再次通过σm时为止的一个连续过程，图1-17为包含5个应力循环的时间应力变化历程。将结构件的总应力循环次数nT=1.6×104～8×106分成11个等级，分别以代号B0、B1、…、B10表示，见表1-1。

结构件的总应力循环数同起重机整机的总工作循环数之间存在着一定的比例关系，某些结构件在一个起重循环内可能经受几个应力循环，这取决于起重机的类别和该结构件在该起重机结构中的具体位置。对不同的结构件这一比值可能互不相同，但当这一比值已知时，该结构件的总使用时间，即它的总应力循环数便可以从起重机使用等级的总工作循环数中导出。

二、结构件或机械零件的应力状态级别

结构件的应力状态级别用应力谱系数来表示。表1-2列出了应力状态的4个级别及相应的应力谱系数范围值。各结构件的应力谱系数按该结构件在总使用期内发生的应力值σi及对应的应力循环数ni按式（1-1）计算：

式中　KS——结构件或机械零件的应力谱系数；

ni——与结构件发生的不同应力σi相应的应力循环数，ni=n1，n2，n3，…，nn；

nT——结构件总的应力循环数，；

σi——结构件在工作时间内发生的不同应力，σi=σ1，σ2，σ3，…，σn；并设定：σ1>σ2>σ3…>σn；

σmax——应力σ1，σ2，σ3，…，σn中的最大应力。

C——指数，与有关材料的性能，结构件的种类、形状和尺寸，表面粗糙度以及腐蚀程度等有关，由疲劳实验得出。

展开后，式（1-1）变为

由式（1-2）算得应力谱系数KS的值后，可按表1-2确定该结构件相应的应力状态级别。

三、结构件或机械零件的工作级别

根据结构件的使用等级和应力状态级别，按“等寿命原则”将结构件的工作级别划分为E1～E8共8个级别，见表1-3。