第五讲-起重机械PPT课件.ppt

建筑施工机械 第五讲起重机械 1 第一节起重机械零部件 一 钢丝绳钢丝绳是广泛应用于起重机中的挠性构件 具有承载力大 卷绕性好 运动平稳无噪音 工作可靠等优点 1 钢丝绳分类及标记根据 钢丝绳术语 标记和分类 GB T8706 2006 ISO17893 2004 钢丝绳标记系列应由下列内容组成 2 a 尺寸 b 钢丝绳结构 c 芯结构 d 钢丝绳级别 适用时 e 钢丝绳表面状态 f 捻制类型及方向如 226 36WS IWRC1770BSZ951 1271570UZ 3 1 尺寸圆钢丝绳和编织钢丝绳公称直径应以mm表示 2 钢丝绳结构多股钢丝绳 外层股数 每个外层股中钢丝的数量及相应股的标记 如例中6 36WS 4 单捻钢丝绳 教材中所谓单绕绳 除绳芯外至少两层钢丝螺旋绕捻而成 属点接触式 若绳芯也为圆钢丝 则称单股钢丝绳 1 股中丝数 如1 61股结构代号 西鲁式 S瓦林吞式 W填充式 F组合平行捻 WS点接触捻 M 5 单捻股仅由一层钢丝捻制而成的股 平行捻股 等捻距 至少包括两层钢丝 所有的钢丝沿同一个方向一次捻制而成的股 股中所有钢丝具有相同的捻距 而且两叠加层钢丝之间平行呈线接触状态 6 西鲁式 seale 符号S 两层具有相同钢丝数的平行捻股结构 见图6 7 瓦林吞式 warrington 符号W 外层包含粗细两种交替排列的钢丝 而且外层钢丝数是内层钢丝数的两倍的平行捻结构 见图7 8 填充式 filIer 符号F 外层钢丝数是内层钢丝数的两倍 而且在两层钢丝间的间隙中有填充钢丝的平行捻股结构 见图8 9 组合平行捻 combinedparallellay 符号WS 由典型的瓦林吞式和西鲁式股类型组合而成 由三层或三层以上钢丝一次捻制成的平行捻股结构 见图9 10 3 芯结构纤维芯 FC天然纤维芯 NFC合成纤维芯 SFC固态聚合物芯 SPC钢芯 WC钢丝股芯 WSC独立钢丝绳芯 IWRC 11 4 钢丝绳级别用数字表示的要求的钢丝绳破断拉力水平 如 1370 1570 1770 1960注 不是所有钢丝绳都需要表明钢丝绳的级别 12 5 钢丝绳表面状态光面或无镀层 UB级镀锌 BA级镀锌 AB级锌合金镀层 B Zn Al A级锌合金镀层 A Zn Al 13 6 捻制类型和捻制方向单捻钢丝绳 右捻 Z左捻 S多股钢丝绳 右交互捻 SZ左交互捻 ZS右同向捻 ZZ左同向捻 SS右混合捻 aZ左混合捻 aS 14 注 股的捻向和绳的捻向相同的为同向捻 相反者为交互捻 钢丝绳外层股捻制类型为交互粘和同向捻交替排列 称混合捻 15 交互捻和同向捻中 第一个字母表示外层钢丝在股中的捻向 即股的捻向 第二个字母表示外层股在绳中的捻向 即绳的捻向 混合捻中 第二个字母表示外层股在绳中的捻向 16 2 钢丝绳直径的计算与选择首先要根据机构工作类型和使用要求 选择钢丝绳的结构形式 然后再根据钢丝绳所受的最大静拉力 选择一条破断拉力总和稍大一些的钢丝绳 采用破断载荷法确定出钢丝绳的直径 17 式中 S丝为钢丝绳规格表中提供的破断拉力总和 n为根据机构重要性 工作类型及载荷而定的钢丝绳安全系数 Smax为钢丝绳工作时承受的最大静拉力 在起升机构中 其大小根据起升载荷 滑轮组效率和倍率计算确定 a为钢丝绳破断拉力折减系数 18 3 钢丝绳寿命 1 钢丝绳报废标准 2 提高钢丝绳寿命的主要措施有 1 要求滑轮或卷筒必须有足够大的直径 即D de其中 D为卷筒或滑轮的名义直径 即槽底直径 mm d为钢丝绳直径 mm e为所允许的最小轮绳直径比D d 由表7 1查取 19 2 应尽可能减少钢丝绳的弯折次数和反复的正 反向弯绕 3 滑轮和卷筒的材料应适当软一些 这样有利于钢丝绳寿命的提高 4 对钢丝绳进行良好的润滑和保养 20 1 滑轮 1 滑轮的作用滑轮的主要作用是穿绕钢丝绳 改变钢丝绳的走向 平衡钢丝绳分支拉力 2 滑轮的分类根据滑轮轴线是否运动 滑轮分为定滑轮和动滑轮 按滑轮制造工艺的不同 滑轮可分为锻造滑轮 铸造滑轮和焊接滑轮三种 二 滑轮和滑轮组 21 2 滑轮组滑轮组是起重机械的一个重要的部件 在起升机构里大量采用 滑轮组是由钢丝绳依次绕过定滑轮和动滑轮组成的一种联合装置 1 滑轮组作用除滑轮的作用外 滑轮组主要具有省力和增速的作用 2 滑轮组分类滑轮组按构造形式可分为单联滑轮组 绕入卷筒的钢丝绳为一支 和双联滑轮组 绕入卷筒的钢丝绳为两支 22 滑轮组按作用分省力滑轮组和增速滑轮组两种 图7 8 增速滑轮组主要用于液压或气动机构中 利用油或气缸工作装置获得数倍于活塞行程的速度 23 3 滑轮组倍率滑轮组省力的大小 用滑轮组的倍率m表示 滑轮组的倍率m在数值上等于滑轮组承载分支数与绕进卷筒的钢丝绳分支数 驱动分支数 之比 倍率m的大小也等于卷筒上绳的圆周速度与重物起升速度之比 对于单联滑组 倍率m等于承载分支数Z 即M Z 对于双联滑轮组 倍率m等于承载分支数Z的一半 即m Z 2 24 三 卷筒和卷扬机 1 卷筒 l 卷筒的作用卷筒的作用是卷绕 收存钢丝绳 传递动力 把旋转运动变为直线运动 2 卷筒的种类按绕绳层数的不同 可分为单层绕卷筒和多层绕卷筒 按卷筒表面的结构 可分为有槽卷筒和光面卷筒 为了减小机构的尺寸和增加容绳量 建筑起重机中一般采用多层绕卷筒 25 多层绕卷筒为光面卷筒 钢丝绳紧密排列 相互间的挤压力和摩擦力较大 致使钢丝绳寿命有所减少 单层绕卷筒的表面制有螺旋形绳槽 增加了钢丝绳与卷筒的接触面积 减小了接触应力 避免了相邻钢丝绳间的相互摩擦 因此钢丝绳的使用寿命较长 26 3 卷筒容绳量卷筒容绳量是在额定拉力作用下卷筒容纳钢丝绳长度的数值 按定义规定 它不包括钢丝绳安全圈的长度 2 3圈 对于单层绕光面卷筒 卷筒容绳量为L D d z z0 27 对于多层绕卷筒 设每层绕的圈数为z 则绕m层时 卷筒容绳量为L zm D md D为卷筒的名义直径 对于槽面卷筒为槽底直径 对于光面卷筒为外圆表面直径 28 2 卷扬机 卷扬机又名绞车 是施工中的一种最简单的常用起重设备 它既可单独使用 又可作为起重机的主要机构 卷扬机的种类很多 有电动与手动 快速与慢速 单卷筒与双卷筒之分 29 图7 15所示为单筒快速可逆式卷扬机 它主要由电动机 减速器 卷筒和机架等组成 电动机通过减速器驱动卷筒作正 反方向的转动 30 1 制动器的主要作用 1 支持制动 当重物的起升和下降动作完毕后 使重物保持不动 2 停止制动 消耗运动部分的动能 使其减速直至停止 3 下降制动 消耗下降重物的位能以调节重物下降速度 四 制动器 31 2 制动器的种类 1 制动器按其工作状态可分为 常闭式 常开式 常闭式制动器在机构不工作时自动处于上闸状态 机构工作时 借外力使制动器松闸 常开式制动器经常处于松闸状态 当需要制动时借外力使制动器上闸制动 32 一般在起升和变幅机构中采用常闭式制动器以保证工作安全可靠 而回转和行走机构中则多采用常开式制动器以达到工作平稳 2 制动器按其构造形式可分为 带式制动器 块式制动器 盘式制动器等 33 带式制动器图7 14所示为常闭式制动器 由制动带 制动轮 坠重和电磁铁等组成 制动时 坠重使制动器上闸 运转时 电磁铁使制动器松闸 34 带式制动器结构简单 紧凑 制动力矩较大 可以安装在低速轴上并使起重机的机构布置得很紧凑 在轮胎式起重机中应用较多 其缺点是制动时制动轮轴上产生较大的弯曲载荷 制动带磨损不均匀 35 块式制动器如图7 13所示的块式制动器 由制动臂 制动瓦块 副弹簧 主弹簧 推杆 拉板 电磁铁和衔铁等组成 36 其构造简单 工作可靠 两个对称的瓦块摩损均匀 制动力矩大小与旋转方向无关 制动轮轴不受弯曲作用 但制动力矩较小 宜安装在高速轴上 与带式相比构造尺寸较大 在电动的起重机械 特别塔式起重机中应用较普遍 37 一 起重机组成起重机通常由金属结构 工作机构 动力装置和控制系统四部分组成 金属结构是起重机的骨架 它承受起重机的自重和吊装时的各种外载荷 包括起重臂 回转平台 底架和塔架等 主要工作机构包括起升机构 回转机构 变幅机构和运行机构 常用的动力装置有内燃机 电动机和液压泵 控制系统包括操纵装置和安全装置 第二节起重机组成及基本参数 38 二 起重机的性能参数 起重机的参数主要包括 起重量 幅度 或起重半径 起重力矩 起升高度 工作速度 生产率 轨距 工作级别 起重机外型尺寸 自重和轮距等 1 起重量起重量通常是指最大额定起重量 它表示起重机正常工作时所允许起升的最大重物的质量 包括吊具重量 39 2 幅度 或起重半径 是指起重机吊具伸出起重机支点以外的水平距离 m 不同形式的起重机往往采用不同的计算起点 对回转臂架起重机 其幅度是指回转中心线与吊具中心线间的水平距离 3 起升高度起升高度是指起重机能将额定起重量起升的最大垂直距离 自起重机停机面算起至吊钩的垂直距离 40 4 起重力矩起重机幅度和相应起重量的乘积 5 工作速度起重机的工作速度包括起升 变幅 回转 运行四个机构的速度 6 生产率起重机的生产率是指在单位时间内吊运货物的总吨数 通常用t h表示 41 7 起重机及其机构的工作级别工作级别是表明起重机及其机构工作繁忙程度和载荷状态的参数 起重机是间歇动作的机械 工作时 各个机构不但时开时停 而且有时正转 有时反转 有时满载 有时空载 有时载荷大 有时载荷小 有的起重机日夜三班工作 有的特殊用途的起重机甚至一年才用一两次 42 这些现象都会对起重机的金属结构和机构的零部件的疲劳 磨损等产生不同的影响 因此 应根据不同情况对起重机及其机构划分为不同的工作级别 目的是为合理地设计 制造和选用起重机及其零部件提供一个统一的基础 43 根据我国起重机设计规范 GB3811 2005 起重机及其机构的工作级别是按它们的利用等级和载荷状态来划分的 利用等级反映工作的繁忙程度 U0 U9 起重机及其机构的载荷状态表明它们经常受载的轻重程度 均分为轻 中 重 特重四级 Q1 Q4 44 根据起重机或机构的利用等级和载荷状态 把起重机的工作级别分A1至A8共八个级别 各机构则分为M1至M8各八个工作级别 45 起重机的工作级别 即起重机的分级是由起重机的利用等级 规范表1 2 和起重机的载荷状态 规范表1 3 所决定 起重机的工作级别用符号A表示 其工作级别分为8级 即A1 A8 起重机的工作级别如表1 4所示 46 1 起升机构起升机构是起升货物并使它产生升降运动的机构 它是起重机最主要和最基本的机构 没有起升机构就不能称其为起重机 起升机构依动力装置的不同可分为三种 1 内燃机经机械传动装置带动起升卷筒转动 目前只在少数履带起重机和轮胎式起重机上应用 2 电动机经机械传动装置带动起升卷筒转动 在桥式起重机 龙门起重机和塔式起重机上广泛应用 3 由油马达经机械传动装置或直接驱动卷筒 简称液压起升机构 在汽车起重机和轮胎起重机上得到广泛应用 下面主要介绍后两种起升机构 第三节起重机主要机构 47 2 回转机构回转机构的作用是将起吊的货物绕起重机垂直轴线作水平圆弧移动 回转机构由回转驱动装置和回转支承装置两大部分组成 1 回转驱动装置 电动回转装置通常装在回转部分上 电动机经过减速器带动最后一级小齿轮 小齿轮与装在固定部分的大齿圈啮合 以实现起重机回转 液压回转驱动装置分高速油马达回转机构和低速大扭矩油马达回转机构 2 回转支承装置支承旋转装置的作用是保证起重机旋转部分有确定的旋转运动 并能承受起重机旋转部分作用于它的垂直力 水平力和倾覆力矩 就其构造式来说可分为柱式与转盘式两类 48 3 变幅机构用来改变起重机幅度的机构称为变幅机构 变幅机构按照结构型式可分运行小车式和臂架式 运行小车式运行小车式变幅是指小车沿着臂架方向运行以改变起重机幅度的方式 如塔吊 运行小车式变幅的优点是变幅时重物作水平移动 这样可节省由于变幅时重物高度变化而消耗的能量 变幅速度较快 重物安装时位置较易对准 幅度有效利用率较大 其缺点是臂架承受较大的弯矩 因而结构自重较大 49 臂架式变幅是指臂架绕支点摆动一定角度 称动臂式 或借助臂架伸缩以改变起重机的幅度 一般在汽车式 轮胎式等流动起重机中采用 臂架式变幅的优点是起升高度较大 拆装运输方便 但幅度的利用率较低 变幅速度不均匀 在变幅时要达到重物水平移动 需要采取复杂的构造措施 50 工程起重机主要包括汽车起重机 轮胎起重机 履带式起重机 塔式起重机 桅杆式起重机 缆索式起重机以及施工升降机等 它适用于各类建筑和工业设备安装等工程中的结构与设备的安装工作以及成件和贵重物品的垂直运输与装卸工作 它也广泛应用于交通 农业 油田 水电和军工等部门的装卸与安装工作 下面就工程起重机中常用的 主要的机种 汽车式起重机 轮胎式起重机 履带式起重机 塔式起重机的主要特点 工作原理作一概要介绍 第四节典型工程起重机械 51 一 汽车和轮胎式起重机汽车式和轮胎式起重机既是工程起重机的主要品种 又是一种使用范围广 作业适应性大的通用型起重机 1 汽车式起重机通常习惯上把装在通用或专用载重汽车底盘上的起重机称为汽车起重机 52 53 由于汽车式起重机是利用汽车底盘 所以具有汽车的行驶通过性能 机动灵活 行驶速度高 可快速转移 转移到作业场地能迅速投入工作 因此特别适用于流动性大 不固定的作业场所 此外在现成的汽车底盘上改装成起重机比较容易和经济 但汽车起重机也有其弱点 主要是起重机总体布置受汽车底盘的限制 一般车身都较长 转弯半径大 并且只能在起重机左右两侧和后方作业 54 2 轮胎起重机将起重作业部分装在专门设计的自行轮胎底盘上所组成的起重机称为轮胎起重机 轮胎起重机因为不受汽车底盘的限制 轴距 轮距可根据起重机总体设计的要求而合理布置 轮胎起重机一般轮距较宽 稳定性好 轴距小 车身短 故转弯半径小 适用于狭窄的作业场所 55 56 轮胎起重机可前后左右四面作业 在平坦的地面上可不用支腿吊重以及吊重慢速行驶 一般说来 轮胎起重机行驶速度比汽车起重机慢 其机动性不及汽车起重机 但它与履带式起重机相比 具有便于转移和在城市道路上通过的性能 57 二 履带式起重机把起重作业部分装设在履带底盘上 行走依靠履带装置的起重机称为履带式起重机 履带式起重机与轮胎式起重机相比 因履带与地面接触面积大 故对地面的平均比压小 约为0 05 0 25MPa 可在松软 泥泞地面作业 它牵引系数高 约为轮胎式的1 5倍 爬坡度大 可在崎岖不平的场地上行驶 58 由于履带式起重机支承面宽大 故稳定性好 一般不需要象轮胎式起重机那样设置支腿装置 履带式起重机行驶速度慢 1 5km h 而且行驶过程要损坏路面 因此 转移作业时 需通过铁路运输或用平板拖车装运 又因履带底盘笨重 用钢量大 一台同功率的履带式起重机比轮胎式重50 100 制造成本高 59 60 三 塔式起重机塔式起重机是各种工程建设 特别是现代化工业与民用建筑中主要施工机械 建筑塔机的主要特点是 起重高度大 服务范围大 起重能力大 61 1 塔机分类塔机按回转部位分为上回转塔机和下回转塔机两大类 下回转走行式快装塔机的特点是 容易拆卸 转场快速 在现场里占用施工场地极少 但是这种塔机的起重能力有限制 上回转塔机的回转机构位于塔顶或塔尖 塔机头部 与塔身顶部之间 仅塔顶部分能转动 塔身固定不动 这种塔机起重能力比较大 起升高度比较高 62 塔机按能否移动又分为 走行式塔机和固定式塔机 走行式塔机还可再分为轨道式 轮胎式 汽车式和履带式四种 63 64 2 起重机分类代号塔机分类型式及代号 65 自行式动臂起重机代号