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1、第四章 起重机械安全技术,第一节 起重机械基础知识,一、起重机械的类型,起重机械是在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械，又称吊车。它主要用来吊运成件物品，配备适当吊具后也可吊运散状物料和液态物料。起重机械的工作特点是作间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。各机构经常处于起动、制动和正反方向运转的工作状态。,中国古代灌溉农田用的水车是臂架型起重机的雏形；14世纪，西欧出现人力和畜力驱动的转动臂架型起重机；19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金 属材料制造，并开始采用水力驱动；到了19世纪后期，蒸汽驱动的起
2、重机逐渐取代了水力驱动的起重机；20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业的迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。,按构造分类：1、轻小型起重设备：起重葫芦（如:电动葫芦）、悬挂导轨系统（如:单轨葫芦）,2、桥架型起重机取物装置悬挂在可沿桥梁架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机。桥架型起重机包括桥式起重机、门式起重机、半门式起重机等。,桥架型起重机具有水平桥架，能越过地面障碍物吊运重物，或完成一定的工艺操作，它广泛应用于机械制造和冶金等部门的车间和室内外仓库。,桥式起重机在高架轨道上运行，其他桥架型起重机则在地面轨道上运行。起重小车沿桥架上的轨道运行，通过桥架和起重小
3、车的运动，可以获得矩形的工作范围。表征这类起重机的主要参数是额定起重量和跨度。,桥架式起重机：如：电动单梁起重机、悬挂单梁起重机、葫芦双梁起重机、双梁桥式起重机等。,门式起重机：如：葫芦门式起重机、单主梁门式起重机、双主梁门式起重机、轮胎式集装箱门式起重机、岸边集装箱门式起重机,半门式起重机：,3、缆索型起重机又叫走线滑车，挂有取物装置的起重小车沿架空承载索运行的起重机。,4、臂架式起重机：悬臂起重机（如:柱式悬臂起重机）、流动式起重机（如:汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机）、塔式起重机（如:固定式塔式起重机）、门座起重机（如:港口门座起重机、集装箱正面吊运起重机）等。,臂架型起重机一般可以
4、回转，通过起重机的回转和臂架的俯仰，或起重小车沿臂架的运行，使重物在特定范围内移动。这类起重机的起重能力以臂架最小幅度时的额定起重重量和额定起重力矩来表示。幅度是吊具离起重机回转中心线的水平距离，起重力矩是起吊物品的重力与幅度的乘积。,将起重机安装在通用或专用汽车底盘上低盘性能等同于同样整车总重的载重汽车，符合公路车辆的技术要求，因而可在各类公路上通行无阻。此种起重机一般备有上、下车两个操纵室，作业时必需伸出支腿保持稳定。起重量的范围很大，可从8吨1000吨，底盘的车轴数，可从210根。是产量最大，使用最广泛的起重机类型。,越野轮胎起重机是70年代发展起来的一种起重机，其吊重功能与轮胎起重机相
5、似，也可进行不用支腿吊重及吊重行驶。所不同的是底盘的结构形式及由独特的底盘结构所带来的行驶性能的提高。这种起重机的发动机均装在底盘上，底盘有两根车轴及四个大直径的越野花纹轮胎。四个车轮均为驱动轮及转向轮，当在泥泞不平的工地上转移工位时，四个车轮都传递动力，即四轮驱动，以提高通过泥泞地面及不平路面的能力。当在平坦路面以较快速度行驶时，只用前轴或后轴的两个车轮驱动，以减少能耗。,5、其它起重机械：施工升降机、擦窗机、高处作业吊篮。,按取物装置和用途分：吊钩起重机、抓钩起重机、电磁起重机、冶金起重机、堆垛起重机、集装箱起重机、安装起重机和救援起重机。,按照运移方式分：固定式起重机、运行式起重机、爬行
6、式起重机、便携式起重机、随车起重机以及辐射式起重机。按照工作机构驱动方式分：手动起重机、电动起重机、液压起重机、内燃起重机和蒸汽起重机。,二、起重机械的性能参数和工作级别,1、起重机械的性能参数起重机的性能参数表明起重机的工作性能和技术经济指标，既是设计起重机的技术依据，也是制造和选用起重机的依据。主要技术参数包括：额定起重量：起重机正常工作时允许一次起吊的物品或物料以及可分吊具或属具质量的总和。,起升高度：从地面或轨道顶面至取物装置允许最高起升位置的垂直距离。跨度：桥架式起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离。幅度：旋转臂架式起重机处于水平位置时，取物装置中心铅垂线与回转中心线之间的水平距离
7、。机构工作速度：起重机机构工作速度根据作业要求而定。如额定起升速度是指起升机构电动机在额定转速或油泵输出额定流量时，取物装置满载起升的速度。,臂架式起重机的主要技术参数还包括起重力矩等；对于轮胎、汽车、履带、铁路起重机，其爬坡度和最小转弯半径也是主要技术参数。对于某些类型的起重机而言，生产率、轨距、基距、最大轮压、自重、外形尺寸等也是重要的参数。,2、起重机械的工作级别（1）整机工作级别：根据起重机的10个使用等级和4个载荷状态级别，起重机整机的工作级别划分为A1A8共8个级别。（2）机构的工作级别。根据机构的10个使用等级和4个载荷状态级别，机构单独作为一个整体进行分级的工作级别划分为M1M
8、8共8级。（3）结构件或机械零件的工作级别。根据结构件或机械零件的使用等级及应力状态级别，将其划分为E1E8共8级。,三、起重机械的基本组成,金属结构,电控系统,工作机构,起重机的骨架，承受和传递起重机负担的工作载荷、自然载荷以及自重载荷。金属结构必须具有足够的强度、刚度和稳定性。,能使起重机实现某种作业动作的传动系统。起重运输作业中的升降、移动、旋转、变幅、爬行及伸缩等动作的完成机构。,起重机动作过程中起控制作用。,1、金属结构组成和特点,（1）桥式起重机,桥式起重机的金属结构主要是指桥式起重机的桥架，它由主梁、端梁、栏杆、走台、轨道和司机室组成。其中主梁和端梁是主要受力构件，其他为非受力构
9、件。主梁与端梁之间采用焊接或螺栓连接。端梁多采用钢板组焊接成箱形结构，主梁截面形式多种多样，常用的多为箱形截面梁或桁架式主梁。,（2）门式起重机门式起重机的金属结构主要由主梁、端梁、马鞍、支腿、下横梁以及小车架等部分组成。金属结构可分为：无悬臂式、双悬臂式、单悬臂式。,（2）塔式起重机塔式起重机的金属结构主要是指塔式起重机的塔架。自升塔式起重机的金属结构塔架由塔身、臂架、平行臂、爬升套架、附着装置及底架等构件组成。,其中塔身、臂架和底座是主要的受力构件，臂架和平衡架与塔身之间通过销轴连接，塔身与底座之间通过螺杆连接固定。塔身是截面为正方形的桁架式结构，由角钢组焊而成。臂架为受弯臂架，截面多为矩
10、形或三角形桁架结构，由角钢或圆管组焊而成。,（4）门座起重机刚性拉杆式组合臂架式门座起重机的金属结构，是由交叉式门架、转柱、桁架式人字架与刚性拉杆组合臂架等构件组成。其中门架、人字架和臂架是主要受力构件。各构件之间采用销轴连接或螺栓连接固定。,（5）轮胎起重机其金属结构主要由吊臂、转台和车架等构件组成。吊臂结构形式分为桁架式和伸缩臂式，伸缩臂式为箱形结构，桁架式吊臂由型钢和钢管组焊而成。吊臂是主要受力构件，它直接影响起重机的承载能力、整机稳定性和自重的大小。,转台分为平面框式和板式两种结构形式，均为钢板和型钢组合焊接构件。转台用来安装吊臂、起升机构、变幅机构、旋转机构、配重、电动机和司机室等。
11、车架又成为底架，分为平面框式和整体箱形结构。车架用来安装底盘与运行部分。,2、工作机构能使起重机实现某种作业动作的传动系统，统称为起重机的工作机构。因起重机运输作业的需要，起重机实现升降、移动、旋转、变幅、爬升及伸缩等动作，这些动作由相应的机构来完成。起重机最基本的四大机构为起升机构、运行机构、回转机构（又称旋转机构）和变幅机构。还有塔式起重机的塔身爬行机构和汽车、轮胎等起重机的支腿伸缩机构等。,起重机的每个机构均由四种装置组成：驱动装置、制动装置、传动装置，以及机构的作用直接相关的专用装置，如起升机构的取物缠绕装置、运行机构的车轮装置、回转机构的旋转支撑装置和变幅机构的变幅装置等。驱动装置分
12、为人力和动力两种形式，手动起重机是依靠人力直接驱动；动力驱动装置由电动机和内燃机以及液压泵或液压马达。,制动装置是制动器。各种不同类型的起重机根据各自的特点和需要，采用各种块式、盘式、带式、内张蹄式和锥式制动器。传动装置是指减速器、联轴器、传动轴等。各种不同的起重机根据自身特点，采用定轴齿轮、蜗轮和行星等形式的减速器。,1）起升机构起升机构由驱动装置、制动装置、传动装置和取物缠绕装置组成。,驱动装置采用电力驱动时为电动机，其中葫芦起重机多采用鼠笼式电动机，其它电动起重机多采用绕线电动机或直流电动机。履带、铁路起重机的起升机构驱动装置为内燃机。汽车、轮胎起重机的起升机构驱动装置是由原动机带动的液
13、压泵或液压马达。,2）运行机构运行机构可分为轨式运行机构和无轨式运行机构。这里只介绍轨式运行机构简称运行机构。轨式运行机构除了铁路起重机外，基本都为电动机驱动形式。因此，起重机的运行机构是由驱动装置电动机、制动装置制动器、传动装置减速器和车轮装置四部分组成。,车轮装置由车轮、车轮轴、轴承及轴承箱等组成。采用无轮缘车轮，是为了将轮缘的滑动摩擦变为滚动摩擦，此时应增设水平导向轮。车轮与车轴的连接可采用单键、花键或锥套等多种方式。起重机的运行机构可分为集中驱动和分别驱动两种形式。集中驱动是由一台电动机通过传动轴驱动两边车轮转动运行的运行机构形式。集中驱动只适合小跨度的起重机或起重小车的运行机构。分别
14、驱动是两边的车轮分别采用两套独立、无机械联系的驱动装置的运行机构形式。,随着葫芦起重机技术的发展，电动机采用锥形制动电动机，将驱动与制动两个机能合二为一，又进一步发展为将电动机、制动器和减速器三者合为一体，三者不再需要用联轴器连接，电动机轴同时也是制动器和减速器的高速轴，三者不可再分，构成一种十分紧凑的整体，或称为“三合一”驱动装置，已经为起重小车和起重大车分别驱动形式所采用。,2）旋转机构旋转机构由驱动装置、制动装置、传动装置和回转支撑装置组成。回转支撑装置分为柱式和转盘式两大类。柱式回转支撑又分为定柱式回转支撑装置和转柱式回转支撑装置。定柱式回转支撑装置由一个推力轴承与一个自位径向轴承及上
15、、下支座组成。浮式起重机多采用定柱式回转支撑装置。,转柱式回转支撑装置由滚轮、转柱、上下支撑座及调位推力轴承、径向球面轴承等组成。塔式、门座起重机多采用转柱式回转支撑装置。转盘式回转支撑装置又分为滚子夹套式回转支撑装置和滚动轴承式回转支撑装置。滚子夹套式回转支撑装置是由转盘、锥形或圆柱形滚子、轨道及中心轴枢等组成。滚动轴承式回转支撑装置是由球形滚动体、回转座圈和固定座圈组成。,回转驱动装置分为电动回转驱动装置和液压回转驱动装置。电动驱动装置通常装在起重机的回转部分上，由电动机经过减速器带动最后一级开式小齿轮，小齿轮与装在起重机固定部分的大齿圈或针齿圈相啮合实现起重机的回转。电动回转驱动装置有卧
16、式电动机与蜗轮减速器传动、立式电动机与立式圆柱齿轮减速器传动、立式电动机与行星减速器传动三种形式。,液压回转驱动装置有高速液压马达与蜗轮减速器或行星减速器传动，以及低速大扭矩液压马达回转机构两种形式。变幅机构是臂架起重机用来改变作业幅度，使吊运物品沿臂架径向水平位移的机构。幅度是臂架起重机的重要参数，对于回转类起重机，指从取物装置中心线到起重机旋转中心线的水平距离；对于非回转的臂架型起重机，则是从取物装置中心线到臂架铰轴的水平距离，或其他典型轴线的距离。,臂架式变幅机构主要受力金属结构，除了自身的结构重力，还要承受整个起升载荷力，臂架的破坏（折臂或坠臂）会导致重大起重事故。从安全角度讲，变幅机
17、构和起升机构同样是安全控制的重点。不同种类的臂架起重机使变幅机构有多种类型。1按作业要求分类 根据作业要求不同，变幅机构分为调整性变幅与工作性变幅两种。,（1）调整性（也称为非工作性）变幅机构主要任务是调整工作位置，仅在空载条件下变幅到适宜的幅度。在升降物料的过程中，幅度不再变化。例如，流动式起重机受稳定性限制，吊载过程中不允许变幅。工作特征是变幅次数少，速度低。（2）工作性变幅机构可带载变幅，从而扩大起重作业面积。主要特征是变幅频繁，变幅速度较高，对装卸生产率有直接影响，机构的驱动功率越大，机构相对越复杂。,2按变幅方式分类 变幅机构按变幅方式不同，分为运行小车式和俯仰臂架式。（1）运行小车
18、式的小车可以沿臂架往返运行，变幅速度快，装卸定位准确，常用于工作性变幅。又可分为小车自行式和牵引小车式两种。长臂架的塔式起重机常采用牵引小车式变幅。,（2）俯仰臂架式变幅机构通过臂架绕固定铰轴在垂直平面内俯仰来改变倾角，从而改变幅度，它被广泛应用于各类臂架式起重机。按动臂和驱动装置之间的连接方式不同，又可分为钢丝绳滑轮组牵引的烧性变幅机构和通过齿条或液压油缸驱动的刚性变幅机构。液压汽车起重机的臂架还制成可伸缩的，使变幅范围扩大。,3按性能要求分类 变幅机构按性能要求不同，按在变幅过程中臂架重心是否升降，还可进一步分为平衡性变幅机构和非平衡性变幅机构。（1）非平衡变幅。通过摆动臂架完成水平运移物品时，臂架和物品的重心都要升高或降低，需要耗费很大的驱动功率；而在增大幅度时，则引起较大的惯性载荷，影响使用性能因此，非平衡变幅大多在非工作性变幅时应用。（2）平衡变幅。工作性变幅采用各种方法，使起重机在变幅过程中物品的重心沿水平线或近似水平线移动，而臂架系统自重由活动平衡重所平衡。这样节约驱动功率，并使操作平稳可靠。,
