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此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除第一章 起重机械概述第一节 起重机械的安全工作特点及发展趋势一、安全工作特点与事故状况起重机械通常由完成各方向运动的工作机构、承受各种载荷的金属结构、动力及电气控制系统，以及安全防护系统四大部分组成。工作机构是指为实现不同方向运动要求而专门设置的执行机构。金属结构作为形成整机作业空间的支承平台和骨架，用来支承工作机构、承受载荷（物品、自重、外部作用等），并将载荷传递给整机基础。金属结构自重一般占整机自重的4070% ，重型以上机型甚至可达90% ，费用占总成本30以上，它的垮塌破坏会带来极其严重的灾难性后果。另外，金属结构的形式特点通常决定了起重机械的结构造型，是整机分类和命名的重要特征。动力及电气控制系统承担着为起重机械提供工作动力（动力源及驱动装置）、控制、操纵、照明、联络等任务，直接关系到整机的性能、安全、质量、构造特点，而驱动装置类型在很大程度上起主导作用。另外，控制操纵司机室系统还是与外界沟通联系实现互动的人机交互平台。安全防护系统是指针对工作机构、金属结构、动力及电气控制系统等可能存在的危险（危险源和危险因素），采用本质安全等有效技术手段所形成的综合安全防护系统，通常主要由各种安全装置、防护装置及安全指示装置等组成。（一）起重机械安全工作特点起重机械通过被吊物品的空间移动来实现装卸、转载、搬运、安装等作业要求，通常经历取物（上料）、运送（升降和水平运动）、卸料和空车复位回到原处的工作过程（即一个作循环），如图L-4所示，由此形成了以间歇性、周期循环、短暂往复的工作方式运送单件物品的特征（不具有连续性），构成了起重机械工作的特殊性。安全工作特点概括如下：（1）通常结构庞大，机构复杂，能完成一个起升运动、一个或几个水平运动。在作业过程中，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，有的重物重达几百吨乃至上千吨，有的物体长达几十米，形状也很不规则，有散粒、热融状态、易燃易爆危险物品等，吊运过程复杂而危险。（3）大多数起重机械，需要在较大的空间范围内运行，有的要装设轨道和车轮（如塔式、桥式起重机等）；有的要装上轮胎或履带在地面上行走（如汽车、履带起重机等）；有的需要重物在钢丝绳上行走（如缆索起重机），活动空间较大，一旦造成事故影响的范围也较大。（4）有的起重机械载运人员，在轨道、平台或钢丝绳上做升降运动（如升降平台等），其可靠性直接影响人身安全。（5）暴露的、活动的零件比较多，且常与起重作业人员直接接触（如吊钩、钢丝绳等），潜在许多偶发的危险因素。（6）作业环境复杂。作业场所常常会存在高温、高压、易燃易爆、输电线路、强磁等危险因素，对设备和作业人员形成威胁。（7）一些起重作业常常需要指挥、捆扎、驾驶等作业人员共同实施，要求配合熟练、动作协调、互相照应。（二） 起重机械事故分析对2006年2011年发生的370起起重机械事故的统计分析如下：1、事故状态分析（1）按设备类型分析在370起起重机械事故中，发生事故起数较多的起重机械类型如下：桥式起重机事故128起，占事故总起数的34.6；流动式起重机事故83起，占事故总起数的22.4；门式起重机事故50起，占事故总起数的13.5；塔式起重机事故30起，占事故总起数的8.1；升降机事故27起，占事故总起数的7.3；门座式起重机事故23起，占事故总起数的6.2；轻小型起重设备13起，占事故总起数的3.5； 架桥机事故8起，占事故总起数的2.2。（2）按事故发生行业分析机加、冶金、建材、化工4大生产行业共发生事故119起，占事故总起数的32.2；港口码头发生事故45起，占事故总起数的12.2；路桥等重点工程发生事故36起，占事故总起数的9.7；物流等服务发生事故20起，占事故总起数的5.4。（3）按事故发生地区分析起重机械事故较为集中的省份有广东、辽宁、安徽、江苏、浙江、上海，每年约5起左右。 （4）按事故发生的时间段分析每年的1月、5月、8月为起重机械事故的三个高发期。（5）按发生环节分析设备使用过程中造成事故270起，约占事故总起数的73；安装、拆卸、维修过程中造成事故40起，约占事故总起数的11。（6）按设备破坏形式（直接原因）分析吊索具失效造成事故90起，占事故总起数的24.3，其中钢丝绳断裂39起，占吊索具事故起数的43.3；吊具坠落24起，占吊索具事故起数的26.7。整机倾翻造成事故40起，占事故总起数的11；结构破坏造成事故30起，占事故总起数的8.1；安全装置失效造成事故20起，占事故总起数的5.4；挤压死亡造成事故14起，占事故总起数的3.8；触电造成事故6起，占事故总起数的1.6。2、事故原因分析管理方面通过对370起起重机械事故的统计分析，几乎所有事故的发生都有企业安全管理缺失因素的影响，多是事故发生的间接原因，有的则是直接原因，如错误的指挥、绑挂、操作等等。管理方面暴露出的问题，主要体现在设备使用、设计制造、安装拆卸等环节。 (1)使用环节从导致事故发生的原因角度分析，主要体现在：使用单位的起重机械规章制度不完善或执行不力。甚至缺少操作规程、绑挂指挥规程、检修规程、培训制度、设备档案制度等最基本的规章制度。起重机械作业人员违章操作较为普遍。特别表现为现场指挥人员和司索人员无证上岗、违章指挥、违章作业，现场混乱；起吊前对被起吊物、钢丝绳（索）检查不足、起吊物重量不清超载、起吊物捆扎不牢、司机在驾驶过程中瞭望不足，出现紧急情况处置不当等。 近年来造成的吊钩钢丝绳断裂、捆扎绳索裂断、吊钩冲顶、行走轮脱轨；电动葫芦过卷扬、制动器失灵等事故相当多，仅吊索具失效一项造成的事故就占全部起重机械事故的四分之一左右。建设施工、港口码头、建材等企业安全管理尤为混乱。特别是交叉作业缺少必要的安全技术措施，设备维修保养不及时，施工工艺缺少安全考虑，安全技术交底不具体，施工队伍流动性大、安全意识和基本技能差等问题引起的事故较多。企业设备日常维修保养不及时，隐患越积越多，造成安全装置乃至起重机机构和结构失效。其中超载保护装置和起升限位装置未起作用、电气控制件等失效老化现象较多。(2) 安装拆卸维修环节起重机械安装拆卸前未制定详细的拆装工艺文件，或在拆装过程中不严格执行工艺规定，或安装拆卸过程中发现问题后，不经技术论证即随意改变安全技术方案，往往成为起重机械倾覆或倒塌等重大事故的导火索。如拆装过程中，部分结构顶升或拆除后，未进行可靠固定，或安装中发现固定物件的缆风绳干涉，即随意拆除缆风绳等，曾多次造成起重机整体倒塌事故。(3) 设计制造(改造)环节仍然存在非法设计制造、超范围制造、改造起重机械的情况，这方面的事故案例虽然不多，但影响很坏。技术方面设计制造、改造、安装拆卸上的技术缺陷，一般属于设备本质安全缺陷，构成事故发生的直接原因。还有一些技术缺陷，虽未直接引发事故，但却给设备埋下隐患，近年来在事故中暴露出的技术方面问题主要有：(1)起重机械设计不规范，制造、改造质量差，达不到标准要求。具体表现如下：整机部件选型不当或匹配不合理、材质选用不当、结构件规格不够、制造过程缺少工艺控制、焊缝质量偏差；电气控制回路设计不合理，故障较多。钢丝绳与滑轮、卷筒直径比不能满足标准要求，磨损破坏严重； 减速机、回转轴承等部件质量差，减速机轴断裂事故有增多趋势；安全保护装置设置不当或有缺陷，缺少限位、限速装置和制动器（要求双制动时）或虽有设置但却未按标准要求配置。(2)安装拆卸时忽视技术方案论证，特别是吊运过程中对重物的平衡与稳定技术要求不明确，不具体；对吊索具的强度、吊挂角度、适用范围等要求不严格；对吊点的选择常常忽视；双机抬吊时对载荷分配、同步运动考虑不周；对构件竖立后的支撑固定(如缆风绳的布置与张紧)技术知识欠缺严重。(3)检修中满足于一般性的检查保养，忽视对起重机械传动机构、电气绝缘、安全装置（主要是起升限位器、起重量限制器）、吊辅具、零部件（主要是钢丝绳、制动器、吊钩、车轮）的技术性能指标测试，恢复原设计功能不到位甚至故意调宽。(4)起重机械作业人员，尤其是司机和指挥，对起重机械的性能和吊运作业的安全技术理论知识水平偏差。(5)型式试验方法与技术要求不够完善，对非标或超期使用的老旧起重机械重点检验与安全技术性能评估不够。二、现状及发展趋势（一）起重机械产品的总体发展趋势1.向“三化”方向发展-大型化、自动化、集成一体化 （l）大型化 随着科学技术和经济的不断发展，能源、石化、冶金、造船、港口等工程规模越来越趋于大型化，从而促使起重机械大型化，即能力更强、速度更快、范围更大；同时，大型化发展往往为起重机械带来专用性，以适应特定场合的特殊功能和要求。起重机械大型化趋势下工作能力参数比较见表1-L。需要说明的是，由于作者掌握信息有限，本书举例中所涉及的生产制造单位并不代表对其特别推荐。太原重型机械集团有限公司为三峡工程研发并制造了单钩起重量世界之最1200t/125T室内桥式起重机，跨度33.6m，起升高度34m，采用三主梁（梁高3.6m）、四轨道、双小车的总体结构，圆满完成了三峡电厂700MW巨型水轮发电机组转子、定子等大型关键设备的安装和检修吊装；该公司还研发制造了480t/100T桥式铸造起重机（国内最大），制造出桥隧相连的整孔箱梁900T级铁路架桥机（国内最大）等大型起重设备。大连重工起重集团有限公司研发了多吊点起重量世界之最20000t125m室外多吊点桥式起重机，起升高度113m，总重为8100T，采用双复合箱型梁（梁高18m，单梁自重3l00t），成功地实现了半潜式海上钻井平台的创新性建造工艺，节省制造工时200万个，在起重量、跨度和起升高度等项目刷新世界纪录，“泰山”号桥式起重机以成功实现提升20133t（下水驳船）离开水面30m而列入吉尼斯世界纪录。上海振华重工（集团）股份有限公司研制了世界最大单机起吊7500T全回转自航浮式起重机，固定状态为7500t45m，全回转状态为4000T40m，起升高度为110m，具有双钩形主钩和四爪形副钩。该公司研制的一次装卸40fT3箱（1fT=0.3048m）的岸边集装箱装卸桥，以综合性能和高效率称雄居世界集装箱搬运行业。国内还制造了跨度最大的1000T248m造船门式起重机（图1-17），整体抬吊为1000T，船体翻身为900t，起升高度为70m+14m（轨上轨下），箱型双梁（梁高16m），总重为7000t，能实现900T级船体翻转吊装工艺，成为超大型船舶制造的关键设备。国内还研发了世界上起重能力最强的超大吨位履带式起重机，起重量为3200t（起重力矩为82000tm），主要用于核电站的施工吊装。国内还研制了全球最大上回转D5200-240塔式起重机。（2）自动化 起重机械的另一个发展与创新空间，主要体现在电气控制的全电子、数字自动化技术方面，包括微电子、电力电子、光缆通信、模糊与全数字化控制、微机自诊断监控、数据管理、数字化操作给定检测系统等综合性智能化技术，使其在传统功能的基础上延伸发展出更多的自动化新技术功能，如吊具防偏防摇功能、自动取（卸）物功能、定位检测及过程记忆功能、故障自诊断监控功能以及基于物联网技术的远程监控等。 （3）集成一体化 利用计算机和网络技术，综合集成系统内各种专用设备、工艺流程（广泛性的上下工序、清洗、烘干、分拣、检验、计量等），以及起重机械、输送系统、自动导引小车 AGV、机器人、仓储设施、检测识别系统等，实现集成一体化自动搬运系统，总效率可提高65%以上。2.向“三性”创新性、安全性与人机工效、可靠性推进 （l）基于新理念下的自主创新在经典与成熟的技术、材料、工艺、构造等基础上，提倡基于新思维和新理念的自主创新发展，不断开发创新出各种适应发展需求的新技术、新材料、新结构和新工艺等。 （2）重视系统安全性与人机工效起重机械安全性是指其不发生事故、灾害的能力。开展基于本质安全理念下的安全设计保障、安全防护技术保障、安全过程控制及事故界定、疲劳和剩余寿命评估等技术研究，将是确保系统安全的重要工作。（3）可靠性（包括可维修性） 可靠性是指系统（整机、结构/机构及零部件、电气控制、液压传动等）在规定条件下（环境-温度、雨淋、日晒、尘埃等，使用-载荷、振动、冲击等，维修-方法、手段、设备、技术水平等）和规定使用期限内完成规定功能（性能）而不出现故障隐患的能力。维修性（维修度）是指对系统故障点可发现、可拆卸、可检修、可更换、可安装等的固有维修能力，属于系统固有可靠性指标，表征了整机在机构/结构的构造与布置、故障点/易损零件的拆卸与更换、工作位置。可靠性设计和维修性设计是从性能和故障处理的不同角度来保证系统的可靠性，且都能体现系统的本质安全性。3.紧凑轻量化与组合多样性从满足和兼顾紧凑轻量化（节能减排）与高性价比、需求多样性与批量化生产、通用与组合多样性等综合目标出发，推行基于多目标优化的模块化设计理念。4.功能外延化及民生化随着起重机械的广泛应用，其可在三维空间内运动的使用特性日益凸显，逐渐派生发展出一类以现有起重机械为平台、实现或完成某些特殊工艺动作（清洗、涂漆、检测、计量、检修等）的“另类”产品，如擦窗机、铝电解多功能机组、架桥机、桥梁检测车、高架云梯、电缆检修车等，这类设备的广泛出现甚至有可能会引起对起重机械产品的定义与修正。随着经济的发展和人们生活水平的提高，除日常使用的电梯与自动扶梯外，一些小型专用的起重设备也会逐渐出现在人们的日常生活中，如立体车库、搬家设备以及医院/养老院运送行动不便人员的设备等。 （二）起重机创新设计理论方面起重机创新设计的发展方向主要体现在如下几个方面： （1）广义的优化设计。具有零部件集成化、机构简洁化、结构全面优化的整体设计；包括随机变量优化、结构优化、智能优化、优化建模和复杂系统优化等内容。 （2）满足用户特殊要求的个性化设计。（3）满足市场多样性和低成本要求的起重机新系列产品的模块化设计。（4）各主要工业发达国家正从传统的CAD技术不断向智能CAD（ICAD）和人机智能化设计系统方向发展，电气控制系统自分析、自调整、自纠错的智能化水平不断提高，使得起重机的设计和使用全过程的自动化和智能化得以实现。 （5）采用参数化专家系统的快速反应设计；目前国际上在针对快速设计的并行设计技术、系列化模块化技术和虚拟制造技术等发展均较为迅速。 （6）基于成本即时反应的经济性设计；（7）基于产品全寿命周期的方便维护维修的设计及免维护设计；（8）仿真与虚拟设计。仿真技术得到了日益广范的使用，从而能突破物理空间和时间的限制。数字化样机的仿真设计对大型复杂起重机产品的方案评审、机构动作原理审查、结构干涉检查等具有十分重要的现实意义。同时在计算机虚拟现实系统环境中的虚拟设计技术方面的研究也已受到人们的重视。（9）起重机动力学（疲劳寿命的分析研究）研究成果的广泛应用。（10）绿色工程机械产品的设计。（三）建立起重机智能化信息管理系统方面 1、基于物联网技术的起重机安全管理体系将得到应用即将物联网技术应用于起重机安全管理领域，建立起重机智慧管理、重点设备健康监测、安全隐患远程诊断、事故防范和应急处置体系。2、基于物联网技术的起重机快速检验体系建立3、基于物联网技术的起重机安全隐患远程诊断体系建立（四）在役起重机械的安全评估方面起重机械全寿命管理过程评价体系将逐步建立完善并得到广泛应用。全寿命管理是指运用系统理论和系统工程方法，对设备从立项论证开始，经过设计、制造、生产、使用、保障直至报废的全寿命周期过程实施科学管理。主要体现在如下几个方面：1、起重机械的故障规律的探讨。2、重大危险源辨识研究及现场检测应用。3、寿命评估理论研究更加深入在后期安全可靠性研究和评估的基础上，应用现代金属疲劳理论，对起重机的剩余寿命进行大致的计算评估，提出合理的使用、维修、改造或报废预期。（五）虚拟仿真系统培训起重机作业人员和事故过程再现方面虚拟仿真系统将广泛用于起重机作业人员培训系统中，可以有效地提高培训效果，节约资源，实现作业人员培训和考核的科学管理。对事故原因进行分析和调查不仅需要专业知识和经验，还需要详细的勘查现场，借助虚拟试验技术，可以通过对怀疑的破坏、失效方式的虚拟再现来验证事故的原因，提供的证据。 （六）检测技术方面起重机关健零部件智能化检测将逐渐取代传统检测方法和手段，实现对起重机关键零部件的性能及时、准确、批量检测，提高检测高效性和检测结果的可靠性。1、零部件检测技术（举例）（1）制动器动态制动性能试验系统温度测量技术热电偶测温技术热电偶测温技术属于接触式温度测量，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等组成，且与显示一记录仪表和电子调节器配套使用。针对制动器的外形，用热电偶进行制动器温度的测量，具体方法为制动轮（盘）或制动衬热表面预埋热电偶。热电偶测温技术能够检测温度范围，常用热电偶从-2001600均可连续测量。红外测温技术，属于非接触式测量方式，通过热辐射原理来测量温度，测温仪不需与被测对象接触，测温范围广，响应时间较短，不会破坏被测物体的温度场。红外测温技术适合在试验中对制动过程的实时监测，提高了试验的可靠性和可信度。行走制动检测装置的工作原理 PLC程序(2)基于面阵 CCD 的起重机吊钩检测系统应用图像处理与摄影测量等技术，通过多台面阵 CCD 摄像机获取整个吊钩的图像，并经高速图像采集卡将图像数字化后输入至计算机中。计算机对吊钩的数字图像进行预处理、边缘提取、自动识别后，计算出吊钩的开口度，扭转变形量及 3 个危险断面的磨损量后，计算机调取原数据与新测量的数据进行比对后，输出各部位的磨损量。(3)基于加速度计的起重机制动下滑量测量国内外对起重机制动下滑量测量的方法主要是机械测量，其方法主要有以下几种 l )行程开关控制的检测方法采用直径为1mmr 钢丝绳，一端系坠重，另一端与固定的微动开关（触点常闭）相连，常闭触点接在用接触器控制的下降回路中，坠重的质量应足以使开关动作，切断下降电路，测量时坠重放在载荷（砝码）上，当额定载荷以慢速挡下降到某位置时，坠重与载荷分离，此时下降电路立即被切断，载荷随即开始下降制动，待额定载荷停住后，测得坠重与载荷之间的垂直距离，即为下降制动距离，连测 3 次，取其平均值。该方法要求第 2、3 次检测时将行程开关复位，不利于检测者的安全 2）采用“增量型旋转编码器光电计数器”组合的测量仪在起升机构高速级轴线上的一个传动件（例如轴或联轴器）上，对圆周作不少于 12 等份的标记，将光电计数器与机构控制系统联锁，断电瞬时开始计数，计数器的测头对准等份标记，在起升机构以慢速挡稳定下降制动停止后，用所测的计数进行换算。该方法存在计数可能出现偏差，且标记等份比较困难，存在下滑量测量准数值有误差。3）采用光控继电器取代行程开关检测用光控继电器代替行程开关，实现对起重机下降回路的控制，制动下滑量则是通过读取砝码一侧磁力表固定的一个钢板尺上的数据来完成。为减小误差对测量结果的影响，一般都要对测得的几组数据求平均值，以使测量结果更准确。4）用高速图像捕捉设备测量采用高速图像捕捉设备，其中无线控制系统在控制起重机抱闸系统工作同时，通过高速图像捕捉设备同步将载荷制动瞬间的高度值 h1快速实时精确记录下来，然后在制动载荷下滑并稳定后测量出高度值 h2。通过计算机专用软件可快速计算出制动下滑过程中的高度差（即制动下滑量）h。该方法将测量结果信息化，但对摄像机要求高，测量距离不远，最大距离为 10m 左右。5)基于加速度计的起重机制动下滑量测量加速度计控制回路并联在起重机下降接触器回路中。在下降接触器断电，制动器抱闸的同时，加速度计开始工作，测得重物下降加速度信息，通过积分运算，获得重物的速度信息，再次积分运算，便可获得重物的位移即制动下滑量。测试软件还有数据储存功能，实现起重机制动下滑量的信息化管理。2、金属结构检测技术光纤光栅的传感原理是由外界作用在光栅上的物理量变化引起光纤中心波长的移位，如测量时可采用准分布式测量，在主梁分别串联3个不同中心波长的光纤光栅，将其分别粘贴在3个测点位置，分别感受各个测点沿线分布的应力应变，由于各测点所粘贴的光纤光栅中心波长不一样，故可通过解调仪读出各测点的中心波长值。桥机主梁在负载重物后将产生挠度，通过粘贴在其上的光纤光栅，将其线应变转换成光纤光栅的中心波长移位，通过输入输出光纤与信号处理装置即可测得梁的变形。3、起重机整机虚拟试验技术展望虚拟试验是相对于实物试验而言的。广义上讲，任何不使用或部分使用实际硬件来构造试验环境，完成实际物理试验的方法和技术都可以称为虚拟试验。虚拟试验就是在计算机系统中采用软件代替部分硬件或全部硬件来建设各种虚拟的试验环境，试验者如同在真实的环境中来完成各项预定的试验项目，使所取得的试验效果接近或等于在真实环境中的效果。第二节 起重机械的主要参数一、起重机械的主要参数参数可用于表征起重机械的工作性能（承载搬运能力）、作业范围、外形尺寸和技术经济指标等，是设计制造和选择使用起重机械的技术依据。参数的确定既应满足用户的使用要求，还要考虑现实生产条件和经济效益等影响因素，类型不同则参数也不相同。起重机械的主要参数应遵守标准的相关规定（GB/T69741-2008起重机术语第1部分：通用术语 ），通常包括起重量、跨度、幅度、起升高度、工作速度及工作级别等，有些机型还包括生产率、轨距、基距、最大轮压、自重、外形尺寸等。 （一）起重量图1-1起重量与起升荷重链（1）有效起重量有效起重量是指直接吊挂在起重机械固定吊具上（无可分吊具时）或可分吊具上的被起升物品的质量，当从水中起吊重物（或闸门）时还应计及水流的吸附（或负压）作用所产生的影响。 （2）净起重量净起重量是指吊挂在起重机械固定吊具上的被起升重物的总质量，它是有效起重量和可分吊具质量之和，即= ；如无可分吊具时（0），则净起重量即为有效起重量（被起升物品的质量）。 （3）起重挠性件下起重量起重挠性件下起重量是指吊挂在起重挠性件下端被起升重物的总质量，它是有效起重量、可分吊具质量与固定吊具质量之和，即 = + 。 （4）总起重量总起重量是指直接吊挂在起重机械（如起重小车或臂架头部）上的被起升重物的总质量，它是有效起重量、可分吊具质量、固定吊具质量与起重挠性件质量之和，即 = + + 。总起重量可用于整机和金属结构计算等。 （6）额定起重量（ratedCApacity）额定起重量 是指在正常工作条件下，对于给定机型和载荷位置的起重机械，其设计能起升的最大净起重量；对于流动式起重机，其额定起重量则为起重挠性件下起重量。 （7）最大起重量最大起重量是指额定起重量的最大值。额定起重量通常可简称为起重量。桥架类型起重机械的额定起重量是定值；臂架类型起重机械的额定起重量可以是一个定值，也可以是与臂架幅度（或长度）相对应的可变化的值，此时的额定起重量可能是多个值或是一条可变化的曲线；在无特殊说明时，“起重量”一般表示最大起重量，即最大额定起重量。对于起重量较大的起重机械（125t），常配有主、副两套起升机构，起重能力较大者为主起升机构或主卷扬（主钩），起重能力较小者为副起升机构或副卷扬（副钩）。副钩只具有较低的工作级别，其起重量一般可为主钩起重量的1/31/5，但其起升速度、起升高度均大于主钩，可提高轻小货物的搬运作业效率。需要注意：主、副钩一般不能同时工作，需要同时动作时应加以说明。桥架类起重机械的起重量应符合各自的系列标准；主钩、副钩（包括副小车作副钩）的起重量匹配常为3:15:1，并采用分子分母的标注形式，即主钩/副钩（如20t/5T，50t/10T，320t/100T等）；对双小车和多小车的桥架类起重机，通常允许多个小车同时工作，此时其起重量的标注形式为，如160t+160t，即两个起重小车协同工作时的最大起重能力为320t；若起升机构采用两套相同且分别独立驱动的布置形式时，其起重量的标注形式为，如450t2，即两套起升系统组成的机构同时工作时的最大起重能力为900t；若整机要求具有抬吊功能时，其抬吊状况下的最大起重能力不超过最大额定起重量。总起重量应符合单小车起重量系列。（二）跨度S桥架类起重机械运行轨道中心线之间的水平距离通常称为跨度，用S表示，单位为m。（三）轨距K起重小车、轨行式臂架起重机（整机）运行轨道中心线之间的水平距离分别称为小车轨距和起重机轨距。两者皆以K表示；轮胎式臂架起重机运行车轮踏面中心线之间的水平距离称为轮距，也以K表示。（四）基距B基距也称轴距，是指沿纵向运动方向的起重机或小车支承中心线之间的距离。基距B的测定与支承轮的布置有关。（五）幅度R起重机置于水平场地时，空载吊具垂直中心线至回转中心线之间的水平距离称为幅度 ，单位为m。幅度有最大幅度和最小幅度之分。当臂架倾角最小或小车离起重机回转中心距离最大时，起重机幅度为最大幅度；反之为最小幅度。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距离。（六）起重力距M对于臂架类起重机械而言，除起重量外，其起重能力的大小还常用起重力矩（也称载重力矩）来表示。起重力矩是起升载荷与相应工作幅度R的乘积，单位为Nm或 kNm，其大小应由整机所具备的抗倾覆稳定能力来决定。因此，对于幅度可变的臂架类起重机械，当起重力矩确定时，其起重量常随臂架幅度（或长度）而变化，即同一个起升机构就可以实现多个不同的起重量（包括仅改变起升滑轮组倍率的形式），此时该机的起重量标注形式可用起重量曲线或与幅度相对应的不同数值（如3.2t/5t/8t等）来表示。（七）起重倾覆力矩起重倾覆力矩，是指起吊物品重力G与其至倾覆线距离A的乘积。（八）轮压P轮压是指一个车轮转递到轨道或地面上的最大垂直载荷。按工况不同，分为工作轮压和非工作轮压。（九）起升高度H和下降深度h起升高度是指起重机械支承面至取物装置最高工作位置（上极限位置）之间的垂直距离，用H表示，单位为m。对于上极限位置，吊钩和货叉应取其承载支承面（内表面），其他取物装置应取其闭合状态最低点。起重机械支承面通常取为支承整机运行底架的基础平面工作场地的地面、轨道顶面、水面等。下降深度是指起重机械支承面至取物装置最低工作位置（下极限位置）之间的垂直距离，用h表示，单位为m。对于下极限位置，吊钩和货叉应取其支承面（外表面），其他取物装置应取其闭合状态最低点。起升范围用表示，。（十）运动速度1.确定工作运动速度的影响因素起重机械的工作运动速度是指四大机构在工作载荷下稳定运动状态的工作速度，其合理与否将直接影响整机的工作性能，包括作业效率、驱动功率、惯性动载荷、吊装平稳性、安全性等。仁作速度除按用户要求和机型确定以外，通常还需考虑如下因素：（1）工作性质和使用场合 对于经常工作的、工作级别较高的、有较高生产率要求的工作机构，一般可采用高速；对于工作级别较低的、非工作性的或调整性的工作机构，一般采用低速；一般用途场合采用中等工作速度，大批量装卸货物场合采用高速，安装作业时采用低速和微速；装卸、安装、转运等多用途时可采用多种速度或调速；满载工作时采用低速，轻载、空载工作时则采用高速。 （2）起重量和载荷大小起重量以及自重载荷等较小时可采用高速，反之则宜采用低速。 （3）工作行程长短工作行程较长时宜采用较高的工作速度，工作行程较短时宜采用低速。合理的工作速度值应能使机构在正常工作时多处于稳定运动状态。（4）其他各机构作业性质的差异、两个机构同时工作的要求、与生产工艺过程间的协调、调速要求和电气实现方法等都会影响工作速度。 运动速度也称工作速度，按起重机工作机构的不同分为多种。1、起升（下降）速度（m/min）起升/下降速度是指在稳定运动状态下，额定工作载荷的垂直位移速度，通常有快速、慢速和微速之分。额定起升速度通常对应机构满载静功率时的电动机转速；多层卷绕的起升速度按钢丝绳在卷筒上第一层（内层）卷绕时计算；伸缩臂架式起重机在不同臂长作业时需改变起升滑轮组倍率，其起升速度常用单绳速度表示。2、运行速度（m/min）运行速度是指整机在稳定运动状态下，带工作载荷沿水平路径的位移速度。小车运行速度是指在稳定运动状态下，小车带工作载荷沿水平轨道作横移运行时的速度。行驶速度是指流动式（或浮式）起重机在水平道路（或水面）行驶时，依靠自身动力驱动的最大运行速度，常用单位为 km/h。 3、变幅速度变幅速度是指在稳定运动状态下，起重机工作载荷在最大幅度与最小幅度间水平位移的平均速度。采用俯仰臂架摆动变幅时，通常可采用平均变幅速度或变幅时间来表示。变幅时间是指幅度从最大值变成最小值所需的时间，如装卸用起重机变幅时间多为2050s。采用臂架小车变幅时，变幅速度即为小车运行速度。（m/min）。变幅速度有时也用变幅时间衡量，它是指吊起对应于最大幅度的起重量，从最大幅度至最小幅度所需的时间（min）。4、回转速度（r/min）回转速度是指在最大幅度带工作载荷稳定运动状态下，起重机回转部分的回转角速度。回转速度过高，则回转起制动切向惯性力较大，使货物在切线方向摆动大、衰减慢，影响作业效率，故回转速度的选取应考虑幅度的大小，通常10m左右幅度时的回转速度不应超过3r/min；如果同时考虑幅度、吨位等因素，可推荐满载、大幅度时，回转速度取额定速度的0.60.7倍。另外，港口门座起重机臂架外端的最大回转圆周线速度通常限于300360m/min，船厂和水利电力门座起重机的最大回转圆周线速度通常限于240m/min。 （十一）工作级别各种类型的起重机械都具有间歇性、变载荷、重复短时、周期循环等工作特点。当机型相同、工作承载能力和搬运能力相同的起重机械，分别在使用工况条件（工作频繁性、载荷大小、作用特性等）有较大差异的场合工作时，其金属结构件和零部件、机构以及整机都将处于不同工作状态，这是起重机械工作及设计过程中与连续通用机械（工作持续、载荷稳定、无短时间的周期间断性等）的显著区别。因此，设计规范通过采用“工作级别”（工作制度）参数来描述不同场合在役起重机械的工作“繁”“重”程度，并以此反映和划分其抗疲劳能力的等级，实现了基于安全、耐用、经济等综合指标下的合理设计、制造与选用，为系列化、标准化、预期寿命设计等提供基础性技术依据。工作级别的划分包括起重机械整机分级、机构分级、结构件或机械零部件分级三个层次，主要由两个典型使用特征决定：使用时“繁”（忙闲）的程度使用等级，吊运货物“重”（满载率及次数）的程度载荷状态级别。工作级别的划分是基于miner的“疲劳线性损伤累积理论”（图1-2）而建立的，即遵从所谓的“对角线等寿命”原则（参见表1-4）：同一对角线上（分级矩阵左下角到右上角）的工作级别是相同的，每种工作级别的使用等级与载荷状态级别的乘积也是相同的；而相邻对角线上的工作级别正好相差一倍，其每种工作级别的使用等级与载荷状态级别的乘积也正好相差一倍；也就是说，在符合对角线原则的条件下，使用等级和载荷状态级别不同但两者乘积相同的起重机械，可以划为同一工作级别。 图1-2疲劳线性损伤累积理论示意图一、起重机整机的分级 起重机工作级别是考虑起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的起重机械特性。是按起重机利用等级和载荷状态划分的，即确定分级的因素有二个：使用等级和载荷状态。1、起重机的使用等级起重机的设计预期寿命，是指设计预设的该起重机从开始使用起到最终报废时止，能完成的总工作循环数。起重机的一个工作循环是指从起吊一个物品起，到能开始起吊下一个物品时止，包括起重机运行及正常的停歇在内的一个完整的过程。这样一个工作循环的总时间，也称一个工作周期（循环时间）。起重机的使用等级是将起重机可能完成的总工作循环数划分成的10个级别，见表1-2。表1-1 起重机的使用等级使用等级总工作循环数 CT起重机使用频繁程度U0CT1.60104很少使用U11.60104 CT3.20104U23.20104 CT6.30104U36.30104 CT1.25105U41.25105 CT2.50105不频繁使用U52.50105 CT5.00105中等频繁使用U65.00105 CT1.00106较频繁使用U71.00106 CT2.00106频繁使用U82.00106 CT4.00106特别频繁使用U94.00106 CT不同使用场合的起重机械的使用等级，既可以根据其实际工作场合、环境条件、用户要求（包括双方协商）等因素来确定，也可以由设计者依据实际设计经验来确定，还可以参考表1-2中的定性说明来确定。当起重机械具体使用年限Y、年工作天数D、日工作时数H以及一个完整工作循环时间（单位为S）等相关数据为已知时，则总工作循环数为 在一般情况下，考虑到金属结构的主要承载构件具有不可更换性，且应满足与整机同步停止工作或报废的要求，因此整机可以采用金属结构主要承载构件的设计预期寿命为计算依据。国内起重机械金属结构主要承载构件的设计预期寿命为1015年之间， 通常取为2030年，每年工作天数为200300天，而每天使用小时数则与工作忙闲程度有关。2、起重机的起升载荷状态级别起重机的起升载荷，指起重机实际的起吊作业中每一次吊运的物品质量（有效起重量）和吊具质量总和的重力；起重机的额定起升载荷，是指起重机起吊额定起重量时能吊运的物品质量（最大的有效起重量）和吊具质量总和的重力。起重机的起升载荷状态级别是指在该起重机的设计预期寿命期限内，它的各个有代表性的起升载荷值的大小及各相对应的起吊次数，与起重机的额定起升载荷值的大小及总的起吊次数的比值情况。在表1-3列出了起重机载荷谱系数KP的四个范围值，它们各代表了起重机一个相对应的载荷状态级别。 表1-3 起重机的载荷状态级别及载荷谱系数载荷状态级别载荷谱系数KP说 明Q1KP0.125很少吊运额定载荷，经常吊运较轻载荷Q20.125KP0.250较少吊运额定载荷，经常吊运中等载荷Q30.250KP0.500有时吊运额定载荷，较多吊运较重载荷Q40.500KP1.000经常吊运额定载荷如果已知起重机各个起升载荷值的大小及相应的起吊次数的资料，则可用式（1-1）算出该起重机的载荷谱系数：（1-1）式中：指数，为了便于级别的划分，约定取3。展开后，式（1-1）变为： （1-2）由式(1-2）算得KP后，即可按表1-2确定该起重机相应的载荷状态级别。如果不能获得起重机设计预期寿命期内起吊的各个有代表性的起升载荷值的大小及相应的起吊次数的资料，无法用计算方法确定载荷谱系数及载荷状态级别，则可以由制造商和用户协商选出适合于该起重机的载荷状态级别及确定相应的载荷谱系数。3、起重机整机的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，见表1-4。 表1-4 起重机整机的工作级别载荷状态载荷谱系数KP起 重 机 的 使 用 等 级U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9Q1KP0.125A1A1A1A2A3A4A5A6A7A8Q20.125 KP0.250A1A1A2A3A4A5A6A7A8A8Q30.250 KP0.500A1A2A3A4A5A6A7A8A8A8Q40.500 KP1.000A2A3A4A5A6A7A8A8A8A8二、起重机机构的分级1、机构的使用等级机构的设计预期寿命，是指设计预设的该机构从开始使用起到预期更换或最终报废为止的总运转时间，它只是该机构实际运转小时数累计之和，而不包括工作中此机构的停歇时间。机构的使用等级是将该机构的总运转时间分成的10个等级，以T0T9表示，见表1-5。表1-5 机构的使用等级使用等级总使用时间tT（）机构运转频繁情况T0 tT200很少使用T1200tT400T2400tT800T3 800tT1600T41600tT3200不频繁使用T53200tT6300中等频繁使用T66300tT12500较频繁使用T712500tT25000频繁使用T825000tT50000T950000tT2、机构的载荷状态级别 机构的载荷状态级别表明机构所受载荷的轻重情况。表1-6列出了机构载荷谱系数Km四个范围值。表1-6 机构的载荷状态级别及载荷谱系数Km载荷状态级别载荷谱系数Km说 明L1 Km0.125机构很少承受最大载荷，一般承受轻小载荷L20.125Km0.250机构较少承受最大载荷，一般承受中等载荷 L30.250 Km0.500机构有时承受最大载荷，一般承受较大载荷 L40.500 Km1.000机构经常承受最大载荷与表1-6机构载荷状态级别相对应的典型载荷谱如图1-3所示。图1-3 机构典型载荷谱机构的载荷谱系数Km可用式（1-3）计算得到：（1-3）式中：Km机构载荷谱系数；与机构承受各个不同大小等级的载荷的相应时间，=，tn；tT机构承受所有不同大小等级的载荷时间的总和；Pi表征机构在服务期内工作特征的各个不同等级的载荷，；Pmax机构承受的最大载荷；指数，取3。由式（1-3）展开算得机构载荷谱系数值后，即可按表1-6确定该机构相应的载荷状态级别。3、机构的工作级别机构工作级别的划分，是将各单个机构分别作为一个整体进行的关于其载荷轻重程度及运转频繁情况总的评价，它并不表示该机构中所有零部件都有与此相同的受载及运转情况。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为M1M8，见表1-7。 表1-7 机构的工作级别载荷状态载荷谱系数Km机 构 的 使 用 等 级T0T1T2T3T4T5T6T7T8T9L1Km0.125M1M1M1M2M3M4M5M6M7M8L20.125Km0.25M1M1M2M3M4M5M6M7M8M8L30.250Km0.50M1M2M3M4M5M6M7M8M8M8L40.500Km1.00M2M3M4M5M6M7M8M8M8M8三、结构件或机械零件的分级1、结构件或机械零件的使用等级结构件或机械零件的一个应力循环是指应力从通过m时起至该应力同方向再次通过m时为止的一个连续过程。图1-3表示的是有5个应力循环的时间应力变化历程。峰值应力，最大峰值应力，最小峰值应力inf谷值应力，m总使用时间内所有峰值应力和谷值应力的算术平均值 图1-3 随时间变化的5个应力循环举例结构件或机械零件的总使用时间历程，是指设计预设的从开始使用起到该结构件报废或该机械零件更换为止的期间内发生的总的应力循环次数。结构件或机械零件的使用等级，都是将其总应力循环次数分成的11个等级，分别以代号B0，B1B10表示，见表1-8。表1-8 结构件或机械零件的使用等级代 号结构件或机械零件的总应力循环数nTB0 nT1.6104B11.6104nT3.2104B23.2104nT6.3104B3 6.3104nT1.25105B41.25105nT2.5105B52.5105nT5105B6 5105nT1106B71106nT2106B82106nT4106B94106nT8 106B108106nT2、结构件或机械零件的应力状态级别结构件或机械零件的应力状态级别，表明了该结构件或机械零件在总使用期内发生应力的大小及相应的应力循环情况，表1-8中列出了应力状态的4个级别及相应的应力谱系数范围值。每一个结构件或机械零件的应力谱系数KS可以用式（1-4）计算得到： （1-4）由式（1-4）算得应力谱系数的值后，可按表1-8确定该结构件和机械零件的相应的应力状态级别。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，结构件或机械零件工作级别划分为E1E8共8个级别，见表1-9。 表1-9 结构件或机械零件的应力状态级别、应力谱系数及工作级别应力状态级别应力谱系数KS使 用 等 级B0B1B2B3B4B5B6B7B8B9B10S1KS0.125E1E1E1E1E2E3E4E5E6E7E8S20.125 KS0.250E1E1E1E2E3E4E5E6E7E8E8S3