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起重机械操作人员 培训讲义西藏特检所 李维2015年10月 第一节起重机械基本知识1 起重机械的基本概念 起重机械是现代化生产不可缺少的设备 被广泛地应用于冶金 煤炭 电力等各行业的各种物料的起重 运输 装卸安装和人员输送等作业中 从而大大减轻了体力劳动的强度 提高了劳动生产效率 同时一些起重机械还能在生产过程中进行某些特殊的工艺操作 使生产过程实现机械化和自动化 起重机是以间歇 重复的工作方式 通过起重吊钩或其他吊具起升 下降 或升降与运移物料的机械设备 它在搬运物料时 经历上料 运送 卸料及返回原处的过程 工作范围大 危险因素很多 因而要求的安全程度较高 2 起重机械定义 起重机械 是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移动重物的机电设备 其范围规定为额定起重量大于或者等于0 5t的升降机 额定起重量大于或者等于3t 或额定起重力矩大于或者等于40t m的塔式起重机 或生产率大于或者等于300t h的装卸桥 且提升高度大于或者等于2m的起重机 层数大于或者等于2层的机械式停车设备 引自 特种设备目录 总局2014年第114号公告 3 特种设备安全法规体系 我国特种设备安全监察工作经过几十年的努力 基本形成了一个较为完善的 法律 行政法规 部门规章 规范性文件 相关标准及技术规定 五个层次的特种设备安全监察法规体系 一 法律 特种设备安全法 与特种设备有关的法律 安全生产法 产品质量法 劳动法 商品检验法 二 行政法规 特种设备安全监察条例 危险化学品安全管理条例 三 地方性法规 目前我区还未制定 其他经济发达省有制定 如 江苏省特种设备安全监察条例 浙江省特种设备安全监察条例 等 四 部门规章 起重机械安全监察规定 特种设备质量监督与安全监察规定 13号令 锅炉压力容器特种设备行政处罚规定 14号令 等 五 安全技术规范及技术标准 这类法种类较多 1 安全监察规程类 如 起重机械安全技术监察规程 桥式起重机 TSGQ0002 2008 等 2 技术检验规则类 起重机械安装改造重大维修监督检验规则 TSGQ7016 2008 等 3 资格认可规则类 机电类特种设备制造许可规则 试行 机电类特种设备安装改造维修许可规则 试行 等 4 监督管理办法类 特种设备注册登记与使用管理规则 等 5 标准类 如 通用桥式起重机 GB T14405 2011 起重机安全规程第1部分 总则 GB6067 1 2010 等 4 起重机械分类 依据 特种设备目录 2014 分为以下9种类别4100桥式起重机4200门式起重机4300塔式起重机4400流动式起重机4700门座式起重机4800升降机4900缆索式起重机4A00桅杆式起重机4D00机械式停车设备 依据 目录 划分的起重机械品种 桥式起重机 通用桥式起重机防爆桥式起重机绝缘桥式起重机冶金桥式起重机电动单梁起重机电动葫芦桥式起重机门式起重机 通用门式起重机防爆门式起重机轨道式集装箱门式起重机轮胎式集装箱门式起重机岸边集装箱起重机造船门式起重机电动葫芦门式起重机装卸桥架桥机 塔式起重机 普通塔式起重机电站塔式起重机流动式起重机 轮胎起重机履带起重机集装箱正面吊运起重机铁路起重机门座式起重机 门座起重机固定式起重机升降机 施工升降机简易升降机 根据金属结构的类型不同 起重机也可分为桥架类型起重机和臂架类型起重机两大类别 桥架类型起重机桥架类型起重机的最大特点 是以桥形金属结构作为主要承载构件 取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上 桥架类型起重机通过起升机构的升降运动 小车运行机构和大车运行机构的水平运动 在矩形三维空间内完成对物料的搬运作业 桥架类型起重机根据结构形式不同还可以进一步分为桥式起重机 俗称为天车 行车 门式起重机 被称为带支腿的桥式起重机 包括装卸桥和集装箱门式起重机 和缆索起重机 由于跨度太大 用缆索取代了桥形主梁 等 臂架类型起重机的结构特点是 都有一个悬伸 可旋转的臂架作为主要受力构件 其工作机构除了起升机构外 通常还有旋转机构和变幅机构 通过起升机构 变幅机构 旋转机构和运行机构等四大机构的组合运动 可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业 例如 流动式起重机 汽车起重机 轮胎起重机 履带起重机 塔式起重机 门座起重机等 除了按构造类型分类外 起重机还可以按行驶性能分为有轨运行起重机和无轨运行起重机 有轨运行起重机装有车轮 可以在铺设的轨道上在有限范围内工作 例如 各种桥架类型起重机 塔式起重机 门座起重机等 无轨运行起重机的运行装置配备橡胶轮胎或履带 常见的各种流动式起重机 它们机动性好 可以在各种路面上长距离行驶 灵活转换作业场地 臂架类型起重机 固定臂架式起重机 固定式起重机是指固定在基础上或支承在基座上只能原地工作的起重机 GQ系列固定式起重机是港口码头装卸集装箱或件散货的理想装卸设备 起升采用钢丝绳索补偿平衡方式 可带载变幅 作业效率高 门座式 船用 通用桥式 通用门式 履带起重机 汽车起重机 自生式塔式起重机 塔式起重机 5 起重机械的工作特点 综合起重机械的工作特点 从安全技术角度分析 可概括如下 1 起重机械通常具有庞大的结构和比较复杂的机构 能完成一个起升运动 一个或几个水平运动 例如 桥式起重机能完成起升 大车运行和小车运行三个运动 门座起重机能完成起升 变幅 回转和大车运行四个运动 作业过程中 常常是几个不同方向的运动同时操作 技术难度较大 2 所吊运的重物多种多样 载荷是变化的 有的重物重达几百乃至上千吨 有的物体长达几十米 形状很不规则 还有散粒 热融状态 易燃易爆危险物品等 使吊运过程复杂而危险 3 大多数起重机械 需要在较大的范围内运行 有的要装设轨道和车轮 塔吊 桥吊等 有的要装设轮胎或履带在地面上行走 如汽车吊 履带吊等 还有的需要在钢丝绳上行走 活动空间大 一旦造成事故的影响面积也较大 4 有些起重机械 需要直接载运人员在道轨 平台或钢丝绳上做升降运动 其可靠性直接影响人身安全 5 暴露的活动的零部件较多 且常与吊运作业人员直接接触 吊钩 钢丝绳等 潜在许多偶发的危险因素 6 作业环境复杂 从大型钢铁联合企业 到现代化港口 建筑工地等都有强磁等危险因素 对设备和作业人员形成威胁 7 作业中常常需要多人配合 共同进行一个操作 要求指挥 捆扎 驾驶等作业人员配合熟练 动作协调 互相照应 作业人员应有处理现场紧急情况的能力 多个作业人员之间的密切配合 存在较大的操作难度 6 起重机主要参数 起重机主要参数是表示起重机主要技术性能指标的参数 是起重机设计的依据 也是起重机安全技术要求的重要依据 下面我们仅就与安全关系较大的起重机主参数介绍如下 A 额定起重量 起重力矩Gn指起重机能安全吊起的物料连同可分吊具质量的总和 对于吊钩起重机其额定起重量就是其安全起吊物料的质量 但对带可分吊具 如抓斗 电磁吸盘 平衡梁等 的起重机 其吊具和物料质量的总和是额定起重量 允许起升物料的质量是有效起重量 起重机标牌上标定的起重量 通常都是指起重机的额定起重量 起重量标牌应醒目显示在起重机结构的明显位置上 这是起重机安全检查的内容之一 以提示操作者避免超载 需要说明的是 对于臂架类型起重机来说 其额定起重量是随幅度增大而变小的 这类起重机的起重特性指标是用起重力矩来表示 标牌上标定的值是专指在臂架处于最小幅度时的最大起重量 明确这一点对安全操作起重机是非常重要的 B 起升高度H指起重机运行轨道顶面 或地面到取物装置上极限位置的垂直距离 有些起重机的取物装置允许下放到地面或轨道顶面以下 其下放的距离称为下降深度 这时 起重机的起升范围即是起升高度和下降深度之和 即吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离 在起重机实际作业中 不得超过起升高度允许值 因为超限度会使卷绕在起升机构卷筒上的钢丝绳绳尾固定措施超载失效 将导致重物坠落事故发生 C 跨度S指桥式类型起重机运行轨道中心线之间的水平距离 桥式类型起重机的小车运行轨道中心线之间的距离 地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离 都称为轨距 保持起重机的大车运行轨道的跨度和小车运行轨道的轨距平行 是起重机安全检查的内容之一 D 幅度L旋转臂架式起重机的幅度 是指旋转中心线与取物装置铅垂线之间的水平距离 单位是米 非旋转类型的臂架起重机的幅度 是指吊具中心线至臂架后轴或其他典型轴线的水平距离 当臂架倾角最小 或小车位置与起重机回转中心距离最大时的幅度为最大幅度 反之为最小幅度 对于臂架类型起重机来说 不同幅度对应的安全起重量是不同的 E 工作速度V起重机工作机构在额定载荷下稳定运行的速度 包括起升速度Vq 大车运行速度Vk 小车运行速度Vt 变幅速度Vl和旋转速度 对于流动式起重机在道路行驶状态下的工作速度 是用行走速度Vo来描述 当起重机的某一工作机构可以多挡位操作时 一般情况下 载荷越大 工作速度越低 对于臂架式起重机 应控制其旋转速度 防止由于旋转速度太大 吊载产生的离心力导致起重机倾翻 F 工作级别 起重机工作级别是表征起重机工作特性的一个重要概念 又是关系起重机安全的一个重要依据 是安全检查 事故分析计算和确定零部件报废标准的依据 一般来说 工作级别不同 安全系数就不同 报废标准也不同 起重机的工作级别 起重机金属结构工作级别和起重机机构的工作级别是有区别的 我们下面将分别予以讨论 起重机工作级别起重机的工作级别的大小高低是由二种能力所决定 其一是起重机的使用频繁程度 称为起重机利用等级 其二是起重机承受载荷的大小 称为起重机的载荷状态 起重机的利用等级是表征起重机在整个设计寿命期间的使用频繁程度 按设计寿命期内总的工作循环次数分为U0 U9共10级 起重机的载荷状态是表明起重机受载的轻重程度的指标 按名义载荷系数分为轻 中 重和特重四级 综合考虑利用等级和载荷状态 按对角线原则 起重机工作级别分为A1 A8共8级 起重机金属结构工作级别起重机金属结构工作级别按结构件中的应力状态的应力循环次数分为A1 A8级 划分方式与起重机工作级别的划分方式相同 起重机机构工作级别利用等级即机构工作的繁忙程度 按各个机构设计总使用寿命期内处于运转状态的总小时数分为T0 T9共10级 载荷状态表明机构受载程度分为轻 中 重和特重四级 工作级别根据利用等级和载荷状态 按对角线原则 分为M1 M8共8级 这里 首先需要指出 起重机工作级别与起重机的起重量是两个不同的概念 起重量是指一次被起升物料的质量 工作级别是起重机综合工作特性参数 起重量大 工作级别未必高 起重量小 工作级别未必低 即使起重量相同的同类型起重机 只要工作级别不同 则零部件的安全系数就不相同 如果仅仅看起重吨位而忽略工作级别 把工作级别低的起重机频繁 满负荷使用 那么就会加速易损零部件报废 使故障频发 甚至引起事故 另外需要说明 起重机和金属结构的工作级别与机构工作级别是不同的 对于同一台起重机 由于各个工作机构受载的不一致性和工作的不等时性 即使是同一台起重机 不同机构的工作级别与起重机的工作级别往往是不一致的 这在不同机构的零部件报废和更新时要特别注意 起重机载荷起重机在作业过程中 承受载荷种类复杂 载荷作用方向不同 这不仅表现在运行过程中起重机要受到包括静载荷 动载荷 交变载荷等各种载荷的作用 而且随着起重机作业的工况改变 即使是同类载荷也表现出多变的特征 受到载荷作用的起重机械各承载零件和结构件会产生相应的应力和变形 当应力和变形超过一定的限度 就会使零 构件丧失功能 甚至破坏 造成危险 起重机载荷状态是表明起重机受载的轻重程度 起重机载荷状态按名义载荷谱系数分为Q1 Q4四级 起重机工作级别 7 起重机的基本结构组成 起重机械主要由金属结构 工作机构 控制系统和安全保护装置四部份组成 工作机构一般包括起升机构 动行机构 变幅机构和回转机构等 图1所示为桥架型起重机基本组成部分 不包括控制系统 图2所示为臂架型起重机基本组成部分 不包括控制系统 图1桥架型起重机简图1 桥架2 大车运行机构3 小车架4 起升机构5 小车运行机构6 俯仰悬臂 图2臂架型起重机简图1 门架 或其它底架 2 塔架3 臂架4 起升机构5 变幅机构6 回转机构7 起重运行机构 或其它可运行的机械 一 起重机的金属结构 由金属材料轧制的型钢和钢板作为基本构件 采用铆接 焊接等方法 按照一定的结构组成规则连接起来 能够承受载荷的结构物称为金属结构 这些金属结构可以根据需要制作梁 柱 桁架等基本受力组件 再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来 构成起重机用的桥架 门架 塔架等承载结构 这种结构又称为起重机钢结构 起重机钢结构作为起重机的主要组成部分之一 其作用主要是支承各种载荷 因此本身必须具有足够的强度 刚度和稳定 以下将简要地介绍有关几种典型起重机钢结构的组成与特点 1 通用桥式起重机的钢结构通用桥式起重机的钢结构是指桥式起重机的桥架而言 如图1 1所示 图1 1桥式起重机桥架 桥式起重机的钢结构 桥架 主要由主梁1 端梁2 栏杆3 走台4 轨道5和司机室6等构件组成 其中件1和2为主要受力构件 其它为非受力构件 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成箱形结构 主梁断面结构形式多种多样 常用的多为箱形断面梁或桁架式结构主梁 2 桁架式门式起重机的钢结构门式起重机的钢结构是指门式起重机的门架而言 如图1 2示出了双梁桁架式门式起重的钢结构 门架 图1 2桁架式门式起重机钢结构 桁架式门式起重机的钢结构 门架主要由马鞍1 主梁2 支腿3 下横梁4和悬臂梁5等部分组成 以上五部分均为受力构件 为便于生产制作 运输与安装 各构件之间多采用螺栓连接 3 门座起重机的钢结构图1 3示出的是刚性拉杆式组合臂架式门座起重机的钢结构 是由交叉式门架1 转柱2 桁架式人字架3与刚性拉杆组合臂架4等构件组成 其中门架 人字架和臂架是主要受力构件 各构件之间是采用销轴连接或螺栓连接固定 图1 3刚性拉杆式组合臂架式门座起重机的钢结构 4 塔式起重机的钢结构塔式起重机的钢结构是指塔式起重机的塔架而言 图1 4示出了塔式起重机的典型产品 自升塔式起重机的钢结构 自升塔式起重机的钢结构 塔架是由塔身1 臂架2 平衡臂3 爬升套架4 附着装置5及底架6等构件组成 其中塔身 臂架和底座是主要受力构件 臂架和平衡臂与塔身之间是通过销轴相连接 塔身与底架之间是通过螺杆相连接固定 图1 4自升塔式起重机属于上回转式中的自升附着型结构型式 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 断面多为矩形桁架式结构 由角钢或圆管组焊而成 图1 4自升塔式起重机的钢结构 二 起重机的工作机构 能使起重机发生某种动作的传动系统 统称为起重机的工作机构 因起重运输作业的需要 起重机要做升降 移动 旋转 变幅 爬升及伸缩等动作 而这些动作必然要由相应的工作机构来完成 起重机最基本的工作机构 是人们早已公认的四大基本机构 起升机构 运行机构 旋转机构 又称为回转机构 和变幅机构 除此之外 还有塔式起重机的塔身爬升机构和汽车 轮胎等起重机专用的支腿伸缩机构 起重机每个工作机构均由四种装置组成 其中必然有驱动装置 制动装置和传动装置 另外一种装置是与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 回转机构的旋转支承装置和变幅机构的变幅装置 1 起重机的起升机构 起重机的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 最基本最典型的起升机构的组成形式如图1 5所示 图1 5起重机的起升机构 1 电动机2 制动器3 减速器4 取物缠绕装置 起升机构的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压泵 液压油缸或液压马达 图1 5中取物缠绕装置包括起升卷筒 或链轮 钢丝绳 或链条 定滑轮 动滑轮 吊钩 或抓斗 吊环 吊梁 电磁吸盘 等 齿轮箱 电机 制动器 钢丝绳卷筒 钢丝绳在卷筒上至少保留3圈作为安全圈 钢丝绳压板 一般非电动葫芦起升机构 电动葫芦起升机构 减速箱 起升电机 钩头 导绳器 小跑电机 限位断火开关 卷筒壳 卷筒 钢丝绳 2 起重机的运行机构 起重机的运行机构可分为轨行式运行机构和无轨行式运行机构 轮胎 履带式运行机构 这里只介绍轨行式运行机构 以下简称运行机构 轨行式运行机构除了铁路起重机以外 基本都为电动机驱动形式 为此 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 如图1 11和图1 12所示 起重机的运行机构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 分别驱动是两边车轮分别由两套独立的无机械联系的驱动装置的运行机构形式 图1 11集中驱动的运行机构1 电动机2 制动器3 减速器4 车轮装置 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 车轮与车轮轴的联接可采用单键 花键或锥套等多种方式 随着葫芦式起重机技术的发展 电动机采用锥形制动电动机 将驱动与制动两个机能合二而一 进一步又发展为将电动机 制动器和减速器三者合三而一 三者不再需要用联轴器联接 电机轴同时也是制动器轴和减速器高速轴 三者不可再分 构成一种十分紧凑的整体 可谓锥形制动减速电动机 或称为 三合一 驱动装置 目前已经为起重小车和起重机大车分别驱动形式所采用 如图1 12b所示 分别驱动的运行机构是由独立的 三合一 驱动装置1和车轮装置2所组成 3 起重机的旋转 回转机构 起重机的旋转机构又称为回转机构 起重机的回转机构是由驱动装置 制动装置 传动装置和回转支承装置组成 回转支承装置 柱式回转支承装置 定柱式回转支承装置 定柱式回转支承装置 转柱式回转支承装置 图1 13定柱式回转支承装置 定柱式回转支承装置如图1 13所示 由一个推力轴承与一个自位径向轴承及上 下支座组成 浮式起重机多采用定柱式回转支承装置 图1 14转柱式回转支承装置 转柱式回转支承装置如图1 14所示 由滚轮 转柱 上下支承座及调位推力轴承 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承装置 4 起重机的变幅机构 起重机变幅机构按工作性质分为非工作性变幅 空载 和工作性变幅 有载 按机构运动形式分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅 按臂架变幅性能分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅 普通臂架变幅机构分为臂架摆动式和运行小车式 臂架摆动变幅机构又分为定长臂架变幅机构和伸缩臂变幅机构 如图1 17所示 臂架摆动式变幅机构实用于汽车 轮胎 履带 铁路和桅杆起重机 牵引小车式变幅机构适用于塔式起重机 平衡臂架变幅机构分为绳索补偿型和组合臂架型 绳索补偿型又分为滑轮补偿型和卷筒补偿型 组合臂架型又分为四连杆组合臂架型和平行四边形组合臂架型 三 起重机的控制系统 包括起重机电气传动 起重机自动控制 起重机的电源引入装置 起重机的电气设备与电气回路 起重机构构动作的起动 运转 换向和停止等均由电气或液压控制系统来完成任务 为了起重机运转动作能平稳 准确 安全 可靠 离不开电气有效传动 控制与保护 起重机操作台 起重机械控制柜 四 起重机的安全保护装置 安全保护装置 包括限位器 超载保护装置 防冲撞装置 缓冲器 防风装置等 第二节起重机械的主要装置及部件1 取物装置 取物装置是起重机械上的重要部件 按吊运的物料可以分为三大类 一类是用于吊装成件货物的 如吊钩 夹钳 集装箱专用工具 使用此吊具时应要注意集装箱尺寸 按照ISO标准要求制作 主要分为10英尺 20英尺 40英尺 二类是用于吊散装物料的 如抓斗 抓斗是一种机械或电动控制的自动取物装置 起重电磁铁及料斗 三类是吊装液态物品的 如桶 缸及特种容器 为使起重械机械能够高效率和安全地工作 取物装置应满足操作时间短 工作安全可靠 自身重量小 以及构造简单 成本低廉等要求 一 吊钩 吊钩组吊钩组 吊钩起升滑轮组中动滑轮的组合体组成 吊钩 吊钩横梁 螺母 夹板 滑轮和滑轮轴等类型 短钩型吊钩组 高度尺寸较大 横向尺寸小滑轮数可单 双 适用于任何倍率的单 双联滑轮组长钩型吊钩组 高度尺寸较小 横向尺寸大 吊钩横梁长滑轮数只能是双数 适用于倍率为双数的滑轮组 1 吊钩的种类 吊钩按制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩 但不能用强度高 冲击量低的钢材制造 锻造吊钩材料应选用优质低碳镇静钢或低碳合金钢 如20优质低碳钢 16Mn 20MnSi 36MnSi 片式吊钩由若干片厚度不小于20mm的C320或16Mn的钢板铆接起来 吊钩按钩身 弯曲部分 的断面形状可分为 圆形 矩形 梯形和T字形断面吊钩 吊钩有标准系列可根据起重量选取供选用2 新使用的吊钩要求应有标记 制造单位的技术文件和出厂合格证 3 吊钩的危险断面 吊钩的危险断面是日常检查和安全检验时的重要部位 经过对吊钩的受力分析 得出吊钩有以下危险截面 红线所示为危险断面位置 4 防脱钩装置 小型吊钩上应有防止吊挂物脱落装置 即防脱舌片 5 吊钩的安全技术 吊钩应有额定起重量标记 吊钩的安全检查在用起重机的吊钩应根据使用状况定期检验 但至少每半年检查一次 并进行清洗润滑 吊钩的报废标准 表面有裂纹 磨损量超过基本尺寸的5 开口度比原尺寸增加10 桥机为15 钩身扭转变形超过10度 吊钩钩柄产生塑性变形 钩柄腐蚀的尺寸超过基本尺寸的5 时 板钩衬套磨损达原尺寸的50 时 衬套应当予以报废 板钩心轴磨损达原尺寸的5 时 心轴应当报废 注 吊钩的缺陷不得焊补 二 起重电磁铁 起重电磁铁的安全操作要求 每班使用前必须检查起重电磁铁电源的接线部位和电源线的绝缘状态是否良好 如有破损应立即进行修复 注意平衡 电磁吸盘应置于制品重心上方 然后通电 防止轻的铁屑飞溅 起吊时 工作电流应达到额定值才能起吊 在起吊时 要注意金属制品与电磁吸盘之间不应有非导磁性物品 如木片沙石等 否则会影响起吊能力 降落电磁吸盘 要注意周围情况 防止伤人 要认真检查各部分的零部件 发现损坏应及时更换 吊运过程中 要特别注意安全 不准在设备或人员上通过 电磁铁式起重机要装设断电报警装置 以便操作人员在供电电源断电后及时采取措施 起重电磁铁的外壳与起重机应有可靠的电气连接 起重电磁铁的供电电路应与起重机主回路分立 三 抓斗抓斗的分类 根据货物的种类 散粮 煤炭 矿石 木材 抓斗根据货物堆积密度 特轻型 轻型 中型 重型 特重型根据操纵原理 单绳抓斗 双绳抓斗 马达抓斗双绳抓斗1 一般构造1 支持绳 2 抓斗头部 3 撑杆 4 下横梁 5 鄂板 6 开闭绳 7 开闭滑轮 2 工作原理 四个基本动作过程1 空斗下降 开斗下降到物料上 2 抓取物料 支持绳不动 开动开闭卷筒提升开闭绳 抓斗闭合 开始挖料 3 满斗起升 开动支持与开闭卷筒 提升满载抓斗 4 开斗卸料 移动抓斗到卸料地点 支持绳不动 开动开闭卷筒下放开闭绳 开斗卸料 四 集装箱吊具1 固定式吊具 组成 吊架旋锁锁紧装置导向装置2 组合式吊具 1 吊梁式 2 主从式 3 伸缩式 2 卷筒 1 作用 1 卷绕 储存钢丝绳 2 将原动机的旋转运动 直线运动 3 传递动力 将原动机的驱动力 钢丝绳 2 构造 圆柱形分为单层卷绕卷筒 多层卷绕卷筒3 卷筒组的安全技术要求 取物装置在上限位置时 钢丝绳全卷在螺旋槽中 取物装置在下限位置时 每端固定处都应有1 5 2圈固定钢丝绳用槽和2圈以上的安全槽 定期检查卷筒组的运转状态 检查卷筒和轴不得有裂纹 如发现裂纹要及时报废更新 卷筒壁磨损至原壁厚的20 时卷筒报废 应及时更换 卷筒毂上不得有裂纹 与卷筒联结就应紧固 不得松动 钢丝绳尾端的固定应可靠 固定装置应有防松或自紧性能 卷筒与绕出的钢丝绳的偏斜角对于单层缠绕机构不大于3 5度 对于多层缠绕机构不大于1 7度 多层缠绕的卷筒 端部应有凸缘 凸缘高度应比最外层钢丝绳或链条高出2倍的钢丝绳直径或链条高度 组成卷筒组的零件齐全 卷筒转动灵活 不得有阻滞现象及异常声响 注 卷筒直径与钢丝绳直径的比值h1应符合标准 3 钢丝绳一 钢丝绳的用途及构造钢丝绳是起重机械的重要零件之一 它具有强度高 挠性好 自重轻 运行平稳 极少突然断裂等优点 起重机用钢丝绳的强度一般为1400 1700N mm2之间 1 金属芯 用软钢丝制成 可耐高温并能承受较大的挤压应力 绕性较差 适用于高温或多层缠绕的场合 2 有机芯 通常用浸透润滑油的麻绳制成 亦有采用棉芯的 有机芯易燃 不能用于高温场合 3 石棉芯 用石棉绳制成 可耐高温 二 钢丝绳分类 按股数的形状 圆形 三角形 椭圆形 扁带形 按钢丝绳捻绕次数 单绕 单捻股由若干根钢丝按螺旋状捻绕而成的单绕钢丝绳 刚性大 表面不光滑 在起重机上仅用作固定张紧用 双绕 平行捻股 先由钢绕成股 再由股绕成绳 由于强度高 扰性好 在起重机广泛使用 按钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态 点接触 D型 股内各层钢丝互相交叉 呈点接触 单股钢丝绳在起重机中极少使用 多股过去应用较多 由于接触应力大 磨损快 现已逐渐被线接触钢丝绳取代 线接触 X型 股内各层钢丝在全长上平行捻 呈线接触 在起重机中应用最广 分三种类型 外粗型 粗细型 密集型 线接触钢丝绳承载力大 耐磨性好 使用寿命长 在相同条件下 比点接触寿命高50 100 在起重机中 凡是绕过滑轮和卷筒的钢丝绳 均应选用线接触 面接触钢丝绳 股内钢丝为异形断面 如梯形 S形等 捻制后钢丝呈面接触 表面光滑 抗蚀性和耐磨性好 能承受较大的横向力 用于缆式起重机和架空索道承载绳 按钢丝绳自行扭转的程度 分扭转松散 当绳端不捆扎 或将钢丝绳切断 绳中股丝会自行松散 轻微扭转 多层多股 相邻层股的捻向相反 和不扭转钢丝绳 在捻制钢丝绳之前 将钢丝预先成型 加工成在绳中的形态 钢丝内应力小 不扭转打结 挠度好 寿命长 较一般钢丝可提高寿命50 在起升高度大 承载分支数少的场合 如港口门座 高层建筑用塔式 推荐使用轻微扭转或不扭转钢丝绳 按股的捻向 右捻 Z 或左捻 S 按钢丝绳的捻向 同向捻 混合捻 反向捻 弹性捻 同向捻的钢丝绳挠度好 寿命长 但容易扭转打结 自行松散 只适用于有刚性导轨和经常保持张紧的地方 起升机构用的钢丝绳 以及在绳槽底部有缺口或楔形绳槽滑轮上工作的钢丝绳 都宜使用交互捻钢丝绳 按钢丝绳表面情况分光面和镀锌适用于潮湿或有酸性侵蚀的地方 三 钢丝绳的选用 普通起升 变幅缠绕绳应优先选用6股线接触交绕绳 起重机用张紧绳 牵引绳应选用顺绕绳 缆索起重机或架空索道用的支撑绳应选用单绕绳 在有腐蚀性 耐酸性的环境中工作时 应选用镀锌钢丝绳 吊运熔融金属或吊运熔融非金属物料等在高温环境中工作的起重机应选用具有特级韧性石棉芯钢丝绳或具有钢芯的钢丝绳 电梯起升绳应选用8股韧性为特级钢丝绳 起升倍率为1 1的港口起重机或塔式起重机应选用18股不旋转钢丝绳 电动葫芦起升绳多选用点接触的每股37丝的钢丝绳 捆绑绳多选用韧性较低的 级绳 四 钢丝绳的报废标准 断丝性质和数量 对于6股和8股 其断丝主要发生在外表面 而对于多层股其断丝大多数发生在内部 因而是 不可见的 断裂 绳端断丝 当绳端或其附近出现断丝时 即使数量很少也表明该部位应力很大 可能是由于绳端安装不正确造成 应查明原因 如果绳长允许 应将断丝的部位切去重新安装 断丝的局部聚集 如果断丝聚集在小于6d的绳长范围内 或集中在任一支绳股里 即使断丝数比报废标准断丝表中的数值少 钢丝绳应予报废 钢制滑轮上使用的单层股钢丝绳和平行捻密钢丝绳中达到或超过报废标准的可见断丝数表 断丝的增加率 疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因 在某些场合 断丝则在使用一个时期开始出现 当断丝数逐渐增加 其时间间隔越来越短 为了判定增加率 应仔细检验并记录断丝增加情况 利用这 规律 可用来确定钢丝绳未来报废的日期 绳股断裂 出现整根绳股断裂 钢丝绳应予报废 由于绳芯损坏而引起绳径减少 因内部磨损和压痕 尤其当钢丝绳弯曲时 纤维绳芯损坏 钢丝芯断裂 多层股结构中内部股的断裂 如果这些因素引起实测直径相对公称直径减小3 对于抗扭而言 或减小10 对于其它而言 应予报废 外部磨损 磨损使钢丝绳的断面积减小而强度降低 当直径相对公称直径减小7 时应报废 弹性降低 由于绳径减小 捻距增大 钢丝和绳股之间相互压紧缺少空隙 绳股凹处出现褐色粉末 虽未发现断丝 但钢丝绳明显不易弯曲和直径减少比起单纯是由于钢丝磨损而引起的减小要严重 这些情况会导致动载作用下空然断裂 外部及内部腐蚀 外部腐蚀 外部钢丝绳可用肉眼观察 当表面出现深坑 钢丝绳相当松弛时应当报废 内部腐蚀 钢丝绳直径变化 钢丝绳外层绳股间的空隙减小 还经常伴随出现外层绳股之间断丝 交捻钢丝绳的磨损和外部腐蚀的发展过程举例 变形 波浪形 笼状畸变 绳股挤出 钢丝挤出 绳径局部增大或减小 部份压扁 扭结 弯折 由于受热或电弧作用而引起的损坏 五 钢丝绳的检验 1 检验分类 日常检验 定期检验 特殊检验 2 钢丝绳检验部位 见表2 6 3 检验方法 断丝的检验一个节距内断丝的统计 包括外部和内部断丝 对6股或8股钢丝绳 可以只统计外表面的断丝断 即使在同一条钢丝上有两处断丝 亦应按二根断丝统计 注意断丝的部位和形态 即断丝发生在绳股的凸出部位还是凹谷部位 根据断丝的形态 可以判断发生断丝的原因 图2 12是断丝形态图 是拉力造成的断丝 是摩擦造成的断丝 是疲劳造成的断丝 是扭转造成的断丝 是各种复杂因素造成的断丝 磨损的检验 1磨损状态有同心磨损和偏心磨损两种 2磨损的种类有单纯磨损和粘性磨损两种 3腐蚀 4变形 5电弧及火烤的影响 6钢丝绳的润滑检验 4 几个具体问题钢丝绳直径的测量 六 钢丝绳的安全使用 钢丝绳连接 编结连接 编结长度不应小于钢丝绳直径的15倍 且不应小于300mm 连接强度不小于75 钢丝绳破断拉力 楔块 楔套连接 钢丝绳一端绕过楔块 利用楔块在套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定 固定处的强度约为绳自身的75 85 楔套应该钢材制造 连接强度不小于75 钢丝绳破断拉力 绳卡连接 绳卡连接简单 可靠 得到广泛应用 但绳卡固定时应满足以下要求 连接强度不小于75 钢丝绳破断拉力 绳卡数量应根据钢丝绳直径满足下表要求 绳卡压板应在钢丝绳长头一边 绳卡与绳卡间距不应小于钢钢丝绳直径的6 7倍 锥形套浇铸法和铝合金套压缩法等的连接 钢丝绳未端穿过锥形套筒后松散钢丝 将头部钢丝弯成小钩 浇入金属液凝固而成 其连接应满足相应的工艺要求 固定处的强度与钢丝绳自身的强度大至相同 钢丝绳使用注意事项 新更换的钢丝绳应与原钢丝绳同类型 同规格 如采用不同类型的钢丝绳 应保证新换钢丝绳性能不低于原钢丝绳 并能与卷筒和滑轮槽相符 且钢丝绳捻向应与卷筒绳槽螺旋方向一致 新装或更换钢丝绳时 从卷轴或钢丝绳卷上抽出钢丝绳应防止钢丝绳打结 扭结 弯折或粘上杂物 新装或更换钢丝绳时 截取钢丝绳应在截取两端处用细丝扎加牢固 防止切断后绳股松散 运动的钢丝绳与机械某部位发生摩擦接触时 应在机械接触部位采取适当保护措施 捆绑绳与吊装棱角接触时 应在钢丝绳与吊棱角之间采取加垫木或钢板等保护措施 防止钢丝机械割伤而破断 起升钢丝绳不准斜吊 以防钢丝绳乱绳出现故障 严禁超载起吊 部分起重机应按相关的技术标准安装超载限制器或力矩限制器加以保护 在使用中尽量避免突然冲击振动 应时刻确保起升限位器有效 以防止过卷拉断钢丝绳 起重机司机有责任每个工作日 上班前对钢丝绳及吊钩进行日常检查 如有异常及时汇报给主管部门 4 电动机电机为起重机各机构的运行提供动力 运用于短时或断续周期性工作 具有较高的过载能力和机械强度 安全技术 电动机适用于不同环境的防护等级 适用环境温度 转速 功率 负载率 适用电源电压和频率 接线方法等 5 联轴器联轴器是轴与轴之间的连接件 在起重机上 把电动机的转矩通过减速器和联轴器传递到低速轴 以完成载荷升降 小车运行和起重机运行等工作 常有的有齿轮联轴器 弹性柱销联轴器等 起重机上使用较多的是齿轮联轴器 6 减速器减速器 是一种闭式齿轮传动装置 其优点是效率高 寿命长 结构紧凑 速比大 它在传动装置中起减速和增加扭矩的作用 安全技术 5 6基本相同 齿轮润滑 磨损 啮合 断齿 异响等情况 齿轮报废指标依据使用维护说明书 若无则依照GB6067 1 2010之规定 减速箱中润滑油应定期检查 油位合适 及时更换 7 滑轮 滑轮组滑轮 滑轮组的主要作用 是用来改变钢丝绳的运动方向和达到省力的目的 也常用作均衡滑轮 以均衡二支钢丝绳的张力 1 滑轮的种类和构造工作滑轮 根据其轴线是否运动 分为动滑轮和定滑轮 只利用滑轮的传动来平衡钢丝绳拉力的 叫均衡滑轮 按滑轮的制造工艺 可分为锻造 铸造 焊接三种 2 滑轮的检查 1 滑轮直径与钢丝绳直径的比值h2 2 滑轮槽应光洁平滑 不得有损伤钢丝绳的缺陷 3 滑轮应有防止钢丝绳跳出绳槽的装置 4 金属铸造的滑轮 出现下列情况之一时 应报废 裂纹 轮槽不均匀磨损达3mm 轮槽壁厚磨损达原壁厚的20 因磨损使轮槽底部直径减少量达钢丝绳直径的50 其它损害钢丝绳的缺陷 8 制动器1 制动器的种类制动器按工作状态不同可分为常闭式 常开式 起重机上多数采用常闭式 制动器按其结构形式分为块式制动器 带式制动器 盘式制动器和圆锥制动器等 2 制动器的安全技术 动力驱动的起重机 其起升 变幅 回转 运行机构都必须装设制动器 起升 变幅机构的制动器必须是常闭的 吊运炽热金属或易燃易爆危险品 以及一旦发生事故可能造成重大危险或损失的起升机构 其每一套驱动装置都应装设2套制动器 每套制动器应能单独制动住额定直重量 新安装的起重设备 必须按设计要求测试制动器的性能 对分别驱动的运行机构制动器 其制动器动力矩应调相等 避免引起桥架动行歪斜 车轮啃轨 啃轨的概念 起重机大车或小车在运行过程中 车轮缘与轨道侧面接触 产生水平侧向推力 引起车轮轮缘和轨道边缘的摩擦及磨损 称为啃轨 啃轨的现象 轻度啃轨 动行机构控制手柄放在一档时无法起动 放二档可以起动 停车后制停距离短 轮缘有磨损 但无掉屑卷边等现象 车轮使用寿命为2 3年 这种现象称为轻度啃轨 中度啃轨 动行机构控制手柄放在一档时无法起动 放二档起动缓慢 停车后无贯性运动或制停距离很 短 轮缘磨损快且有掉屑卷边等现象 车轮使用寿命为0 5 1年 这种现象称为中度啃轨 应进行调整和修理 严重啃轨 动行机构控制手柄放在二档时无法起动 动行时轮缘与轨道摩擦强烈 严重时车轮爬上轨道上 车轮的寿命少于半年 这种现象为严重啃轨 应立即停机修理 啃轨的原因 轨道缺陷造成啃轨 轨道安装水平弯曲 轨道安装成 八 字形 两根轨道相对相对标高超差过大 造成运行中的横向移动 轨距偏差过大或轨距变化 主梁下沉 引起小车轨距变化 车轮缺陷造成啃轨 车轮水平偏斜 车轮垂直偏斜 两主动轮直径不相等 前后车轮不在一条直线上 车轮锥度方向安装错误 二车轮的锥度应相反安装 其它原因造成啃轨 分别驱动的两台电机不同步 两制动器起制动不同步 两端联轴器的间隙差过大 各机构装设制动器的安全系数应符合下表的规定 在额定力矩下 块式制动器制动衬垫与制动轮工作面的巾合面积应满足下列要求 对压制成型的制动衬垫 每块不小于设计接触面积的50 对普通石棉制动衬垫 每场不小于设计接触面积的70 制动器应调整适宜 开闭灵活 制动平稳可靠 起重机进行载荷试验时应作检查 制动轮的温度 一般不应高于环境温度的120度 制动轮安装良好 键及联接件不得有公动现象 制动轮摩擦面积应接触均匀 不得有影响制动器性能的缺陷或油污 带式制动器制动带未磨损前的初间隙 每边应在0 6 1mm范围内 磨擦垫片磨损应有补偿能力 带式制动器背衬垫带的端部于固定部分的连接 应采用铰接 不行采用螺栓连接 铆接 焊接等刚性联接形式 盘式制动器松闸量时的间隙不得小于0 6mm 但不得大于1 5mm 且两边间隙和压力大小应一致 制动器的零件 出现下述情况之一时应报废 裂纹 制动摩擦垫片厚度磨损达原厚度的50 弹簧朔性变形 轴或轴孔直径磨损达原直径的5 3 制动器的安全技术 制动轮经过一段时间的使用以后 其圆周表面会出现磨损 当磨损达到下列各个阶段时应采取适当的措施 制动轮圆周表面出现0 5mm以上的环形沟槽 使制动轮与摩擦片接触面积减少 制动力矩降低时 可拆下来磨光 即可装配后重新使用 不必再经过淬火 制动轮直径磨损到原来直径小3 4mm时 应重新车削加工 在进行淬火 恢复原来的表面硬度 最后磨光 才能使用 起升 变幅机构的制动轮 轮缘厚度磨损达原厚度的40 时 应该报废 其它机构的制动轮 轮缘厚度磨损达原厚度的50 时 应该报废 制动轮如发现裂纹时 应报废更新 不得焊补后继续使用 如发现制动轮的轴孔与轴配合松动 甚至键槽与键配合松动 应该更换制动轮和轴 制动轮表面沾染油污 应用煤油清洗 9 轨道轨道是起重机运行的线路 包括大车轨道 小车轨道等 直接关系到设备的运行状况 轨道的基础应符合承载力及相关安装要求 轨道的选用应符合相关要求 起重机车轮及大车和小车轨道公差 GB T10183 2010 中对轨道的安装误差有详细要求 包括轨道直线度误差 水平度误差 平行度误差 两轨道间高度差 轨道接头缝隙 轨道接头高低误差 两轨道接头在垂直方向接头应错开距离等 10 车轮车轮的误差要求同上 包括平行度误差 高低误差 垂直度误差 对角线距离误差 轮距误差 轮缘与轨道边缘距离误差等 车轮的安全技术要求 在钢轨上工作的车轮出现下列情况之一时 应报废 1 影响性能的表面裂纹等缺陷 2 轮缘厚度磨损达原厚度的50 3 轮缘弯曲变形达原厚度的20 4 踏面厚度磨损达原厚度的15 5 当运行速度低于50m min时 圆度达1mm 当运行速度高于50m min时 圆度达0 1mm时 11 螺栓 销轴连接 焊接连接须专业人员操作 起重机本体上未经允许 不得随意动焊 一 螺栓连接螺栓联接的优点是连接的韧性和塑性较好 质量检查方便 传力均匀 对经常变化与动力载荷的结构 以及在低温下工作的结构 连接可靠性好 其缺点是在动载作用下容易松动 1 粗制螺栓粗制螺栓传递剪力的能力很小 材料为Q235或20号钢 粗制螺栓表面不经特别加工 孔径较栓径大2 4mm 承剪能力较差 2 精制螺栓精制螺栓要求的精度较高 安装不方便 经机械加工 表面光洁 尺寸准确 一般孔径比栓径大0 3 0 5mm 安装时要轻敲才可装入 安装困难 较适合于承受剪力 3 高强度螺栓不是靠本身传力 而是靠很高的螺栓预紧力在连接间产生的摩擦力来传递力 由于这种螺栓克服了螺栓的许多缺点 又保留了优点 而且其静强度和疲劳强度比同尺寸的铆接还要高 因此被广泛采用 但在安装过程中 其预紧力必须保证 须用力矩扳手紧固 高强度螺栓联接的选用 应符合GB1228 1231的规定 4 螺栓的安装要求 螺栓 螺母 垫圈的材质 规格精度应符合图纸要求 普通螺栓应有弹垫 双螺母 止退垫片 开口销等防松措施 螺头 螺母的工作面必须与联接支承面周圈接触 不允许有倾斜现象 螺栓与螺母的配合 不应过紧过松 螺栓尾端应超出螺母2 4牙 不许存在欠出现象 法兰螺栓的拧紧工艺应对称的逐步拧紧 不能按排列顺序逐步拧紧 高强螺栓应用高强度平垫片 不得用弹垫 连接表面不应有油污 油漆 高强度螺栓应达到相应的预紧力 刚结构连接用螺栓性能等级用 X Y 标示 X 表示材质公称抗拉强度 Y 标示屈强比 等级分为3 6 4 6 4 8 5 6 6 8 9 8 10 9 12 9等十余个等级 其中8 8级及以上为高强度螺栓 普通螺栓不能代替高强度螺栓 高强度螺栓和螺母一般不能重复使用 二 销轴连接 销轴 开口销等连接件应经镀锌 钝化 氧化或磷化等表面处理 或其它防腐处理 销轴的防退 脱装置应可靠 开口销的尾部开口半销应彻底扳开 销轴不应有过度的磨损 第三节电气保护和安全防护装置 1 电气保护一 电动机的保护过电流保护 1 25倍 热过载保护二 线路保护过电流保护 热脱扣功能三 错相和缺相保护 会引起危险时 四 零位保护恢复供电时 机构不得自行动作 认为回零后 才能重新启动五 失压保护供电中断后 设备处于断电状态 六 电动机定子异常失电保护当调速装置或正反向接触器故障导致电动机失控时 自动启立即上闸 七 超速保护重要 超速会引起危险的起升机构和非平衡式变幅机构应设置 1 25 1 4倍 八 接地与防雷金属结构 所有电器设备外壳 金属导线管 金属支架及金属线槽应接地 司机室与起重机本体接地点之间应用双保护导线连接 金属结构不能取代从电源到起重机械的保护导线 野外且响度地面较高的起重机 应考虑防雷 重复接地或防雷接地电阻不大于10欧 保护接地系统接地电阻不大于4欧 九 绝缘电阻500V测试电压 不小于1兆欧 十 照明与信号照明单独供电 起重机高度大于30米 设红色障碍灯 不随起重机断电 起重机电源指示信号 必要时设置故障或报警信号 2 安全防护装置一 限制运动行程与工作位置的安全装置1 起升高度限位器起升机构均应装设起升高度限位器 需要时 还应设下降深度限位器 限位器动作后 可反向运动2 运行行程限位器起重机和起重小车 悬挂型电动葫芦运行小车除外 应在每个运行方向装设运行行程限位器 运行速度大或停车定位要求高时 宜装设两级运行行程限位器 一级减速 二级停车 3 幅度限位器动力驱动的动臂变幅起重机 液压变幅除外 应在臂架俯仰行程的极限位置处设臂架低外置和高位置的幅度限位器 移动小车变幅的塔机 为最大和最小幅度 4 幅度指示器具有变幅机构的起重机械 应装设幅度指示器 或臂架仰角指示器 5 防止臂架向后倾翻的装置具有臂架俯仰变幅机构 液压除外 的起重机 应装设防止臂架后倾装置 限位开关失灵时 能组织后倾翻6 回转限位回转机构需要限制回转范围时装设7 回转锁定装置需要时 回转部分装设 8 支腿回缩锁定装置用垂直支腿支承作业的流动式起重机械 垂直支腿伸出定位应由液压系统实现 且应装设支腿回缩锁定装置9 防碰撞装置多台起重机械或起重小车运行在同一轨道上时 应装设防碰撞装置10 缓冲器及端部止挡在轨道上运行的起重机的运行机构 起重小车的运行机构及起重机的变幅机构等均应装设缓冲器或缓冲装置 轨道端部止挡装置应牢固可靠 不宜用钢筋或角钢直接焊于轨道上 11 偏斜指示器或限制器跨度大于40m的门式起重机和装卸桥宜装设偏斜指示器或限制器 12 水平仪利用支腿支承或履带支承进行作业的起重机 应装设水平仪 用来检查底座倾斜度二 防超载的安全装置1 起重量限制器实际起重量在100 110 的额定起重量之间时 起重量限制器起作用 此时自动切断起升动力源 但应允许下降 需要时 95 额定起重量时报警2 起重力矩限制器额定起重量随工作幅度变化的起重机应装设 95 额定值时宜发出报警信号 大于额定但小于110 时起作用 此时自动切断不安全方向的动力源 但允许作安全方向的运动 3 极限力矩限制装置对有自锁作用的回转机构 应设极限力矩限制装置 保证当回转运动受到阻碍时 能由此力矩限制器发生的滑动而祈祷对超载的保护作用 三 抗风防滑和防倾翻装置1 抗风防滑装置室外工作的轨