铸造起重机疲劳寿命：工况等级和使用寿命分析

铸造起重机概述

现代冶炼技术对铸造起重机的疲劳寿命、起升和行走速度以及作业等级提出了更高的要求。同时，也对传动系统、电气控制系统、齿轮箱和其他部件的设计提出了新的要求。随着铸造起重机整体作业等级的提高，防止主要结构件发生疲劳失效对于安全可靠运行至关重要。

铸造起重机用于黑色金属和有色金属生产中熔融金属或炉渣的搬运。典型应用包括将铁水装入转炉、将钢包输送至连铸转塔以及将钢包移至精炼炉。由于这些操作要求较高，铸造起重机的整体作业等级通常为A6至A8级。

铸造起重机疲劳寿命和使用寿命计算

可靠的铸造起重机运行取决于多种因素，包括设计、制造质量、安装精度、运行条件、工作方法和维护。

根据中国起重机设计规范GB/T 3811-2008，起重机的作业等级由其载荷谱等级和利用等级确定。载荷谱等级表示实际起重载荷与额定起重能力之间的关系。利用等级表示从调试到报废的总运行循环次数。表1列出了起重机的载荷谱等级和载荷谱系数Kp，表2列出了起重机的利用等级。

起重机的作业等级从 A1 到 A8。表 3 显示了作业等级与载荷谱等级和利用等级之间的关系。

这些表格显示，起重机的使用寿命以总运行循环次数表示。它取决于起重机的作业等级以及典型起吊载荷与额定起重能力的比值。铸造起重机通常处理接近或等于额定起重能力的载荷，因此其载荷谱等级通常为 Q4，作业等级通常为 A7。对于 Q4 和 A7，表 3 给出了利用等级 U5。表 2 则给出了总运行循环次数范围为 2.5 × 10⁶ 次。⁵ ＜ CT ≤ 5 X 10⁵.

偶尔或频繁的过载会显著减少总运行周期数。

举例来说：一台用于转炉装料的A7型铸造起重机全年24小时不间断运行，每年运行330天。剩余的35天用于年度大修和炉膛检查、日常维护以及临时维修。

根据该标准，整机适用的最高两个等级为 U6、Q3、A7（主起升机构为 T6、L3、M7），整机适用的最高两个等级为 U5、Q4、A7（主起升机构为 T5、L4、M7）。

U6 的相应总运行周期为 500,000–1,000,000，U5 的相应总运行周期为 250,000–500,000。

每小时运行六个循环，预计设计寿命为 12 年。

Cr = 6 × 24 × 330 × 12 = 570,240 次循环。

该结果在一种工况等级下符合设计寿命范围，在另一种工况等级下则超出设计寿命范围，但两种工况等级均符合设计标准。实际上，许多转炉装料连铸起重机在钢铁生产高峰期接近A8工况运行。规定的工况等级组合无法完全涵盖这些工况，因此结构疲劳失效时有发生。

起重机的设计寿命与运行频率、负载、生产工艺和维护密切相关。正确的操作和维护可以延长使用寿命，而不良的操作和维护则会缩短使用寿命。因此，设计人员应考虑实际运行条件，并在设计阶段与用户进行充分讨论。

赵卓拉

桥式起重机/门式起重机/旋臂起重机/起重机零部件解决方案专家

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