机械设计中的安全系数选择问题.doc

工程中的材料强度、刚度、稳定性。
强度-构件在确定的外力作用下，不发生破坏或过量塑性变形的能力。
杆-拉杆与压杆。
工程中承受拉伸的杆件统称为拉杆，受压的杆件成为杆或柱，承受扭转的杆件称为轴，承受弯曲的杆件统称为梁。
在工程力学中，把一些杆轴交汇于一点的工程结构称为桁架结构，这种结构受力特征是内力只有轴力，没有弯矩和剪力。如：井架的主体桁架、建筑脚手架、三角形屋架梁等。
许用应力与安全系数
最近听到对于建井结构安全的一些言论，有的说安全凭经验即可，我原来怎样用的，现在怎样用是没有问题的；有的说，计算是什么结果，应该遵守。
用伟人毛泽东的哲学思想是“实践—理论—实践”，
我们正常工作中选用的钢丝绳安全系数、钢材安全系数许用应力和安全系数都是比较成熟的，是规范推荐值或强制值。
在非标准或特殊情况下，安全应由自己评估。许用应力与安全系数常常应由自己选取决策。
强度—在确定的外力作用下，不发生破坏的能力。
刚度—在确定的外力作用下，变形或位移在工程允许的范围内。
稳定性—在可能的外力作用下不会发生突然转变的能力。例如：建筑施工脚手架，强度、刚度能满足，但由于局部结构不稳定，使整个脚手架倾覆或塌陷。
材料名称    屈服点σs    抗拉强度σb    抗剪强度τ    单位    材料使用地点
Q235    235    375        MPa或N/mm^2    普通结构
45    355    600            轴类件
30CrMnTi        1470            
60Si2CrVA    1678    1865            钢丝

安全系数S应该综合荷载确定的准程度、材料性能数据的可靠性、所有计算方法的合理性、加工装配精度以及所设计的零件的重要性来确定。各行各业都有一些经验的安全系数，目前均偏于保守。目前，流行的安全系数法是部分系数法，他将各个对安全系数有影响的因素分别用一个分系数如：S1、S2、……标示，这些系数的乘积即即为安全系数：S=S1•S2•S3。。。。在实际应用中，取大取小带有一定主观性，即一般取大值或中间值，考虑的因素越多，系数值越大。
名称    S    
抗疲劳计算系数    1.5～3    
抗变形计算系数    1.2～2    
抗断裂计算系数    2～4    
抗不稳定计算系数    3～5    
工作重要性系数    1.0～1.3    
计算误差系数    1.2～1.3    
轧制工艺可靠性系数    1.05～1.1    
锻造工艺可靠性系数    1.05～1.1    
铸造工艺可靠性系数    1.15～1.2    
使用磨损系数    1.15～1.25    
锈蚀系数    1.15～1.2    
钢丝绳结构系数    1.217    
案例：凿井提升钩头的安全系数S怎样确定？
解：凿井提升钩头在竖井施工中是非常重要的设备，存在隐患将造成不可预测的损失。在使用中应加强检查与维护，在主钩头部位不能随意加热或焊接任何附件。安全系数的确定考虑了一下因素。考虑抗断裂条件，S1 = 3.5；考虑锻造工艺条件，S2 = 1.1；考虑工作重要性条件S3 = 1.3；考虑磨损影响S4 = 1.15；考虑疲劳断裂条件S5 = 2；考虑锈蚀影响S6 = 1.15
则安全系数为：S=S1•S2•S3•S4•S5•S6 = 13.24           安全规程取13倍
（注：上述解并不是安全规程规定凿井钩头安全系数的依据，是本人分析结果，如果需要考证，请查有关资料
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