第四節　起重運輸機金屬結構的工作級別

設計起重機時，需要對起重機的金屬結構、機構和零部件進行強度、穩定性、疲勞、磨損等計算。為使所設計的起重機具有先進的技術經濟指標，安全可靠，具有一定的工作壽命，必須在設計計算時考慮起重機金屬結構和機構的工作級別。起重機金屬結構的工作級別是表明金屬結構工作繁重程度的參數。

起重機工作級別的劃分包括三類：起重機整機的分級、機構的分級、結構件或機械零件的分級。

起重機整機的工作級別劃分為A1～A8共8個級別；機構的工作級別劃分為M1～M8共8個級別；結構件或機械零件的工作級別劃分為E1～E8共8個級別。本節僅介紹結構件或機械零件的分級。

起重機工作級別的劃分以金屬結構的疲勞設計理論為依據。起重機金屬結構的工作級別根據金屬結構的使用等級（即金屬結構總的應力循環數）和應力狀態級別（即應力譜系數）來確定。

一、結構件或機械零件的使用等級

起重機結構的使用等級用其在使用壽命期間完成的總的應力循環次數來表征。一個應力循環是指應力從通過σm時起至該應力同方向再次通過σm時為止的一個連續過程，圖1-17為包含5個應力循環的時間應力變化歷程。將結構件的總應力循環次數nT=1.6×104～8×106分成11個等級，分別以代號B0、B1、…、B10表示，見表1-1。

結構件的總應力循環數同起重機整機的總工作循環數之間存在著一定的比例關系，某些結構件在一個起重循環內可能經受幾個應力循環，這取決于起重機的類別和該結構件在該起重機結構中的具體位置。對不同的結構件這一比值可能互不相同，但當這一比值已知時，該結構件的總使用時間，即它的總應力循環數便可以從起重機使用等級的總工作循環數中導出。

二、結構件或機械零件的應力狀態級別

結構件的應力狀態級別用應力譜系數來表示。表1-2列出了應力狀態的4個級別及相應的應力譜系數范圍值。各結構件的應力譜系數按該結構件在總使用期內發生的應力值σi及對應的應力循環數ni按式（1-1）計算：

式中　KS——結構件或機械零件的應力譜系數；

ni——與結構件發生的不同應力σi相應的應力循環數，ni=n1，n2，n3，…，nn；

nT——結構件總的應力循環數，；

σi——結構件在工作時間內發生的不同應力，σi=σ1，σ2，σ3，…，σn；并設定：σ1>σ2>σ3…>σn；

σmax——應力σ1，σ2，σ3，…，σn中的最大應力。

C——指數，與有關材料的性能，結構件的種類、形狀和尺寸，表面粗糙度以及腐蝕程度等有關，由疲勞實驗得出。

展開后，式（1-1）變為

由式（1-2）算得應力譜系數KS的值后，可按表1-2確定該結構件相應的應力狀態級別。

三、結構件或機械零件的工作級別

根據結構件的使用等級和應力狀態級別，按“等壽命原則”將結構件的工作級別劃分為E1～E8共8個級別，見表1-3。