起重机械基本知识

第1章 起重机械基本知识第1节 起重机的基本类型 起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，动作间歇性和作业循环性是起重机工作特点。起重机是具有多种类型多样品种的机械。目前在中国对起重机的分类，大多习惯按主营用途和构造特征进行分类，如按主要用途分，有通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、港口起重机、铁路起重机和造船起重机等等。按构造征分，有桥式起重机和臂架式起重机；旋转式起重机和非旋转式起重机；固定式起重机和运行式起重机。运行式起重机又分为轨行式和无轨式。第2节 起重机的基本参数 起重机的技术参数是表征起重机的作业能力，是设计起重机的基本依据，也是所有从事起重机作业人员必须掌握的基本知识。 起重机的基本技术参数主要有：起重量、起升高度、跨度、幅度、机构构造速度、生产率和工作级别。其中臂架式起重机的主要技术参数中还包括起重力矩等，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。随着起重机技术的发展，工作级别已成为起重机一项重要的技术参数。1、 关于起重机械参数 国家标准GB 6974.286起重机械名词术语起重机械参数中介绍了中国目前已生产制造与使用的各种类型起重机械的主要技术参数（标准的术语名称）、定义及示意图，现摘录一部分。2、 起重机工作级别 以往作为起重机的主要技术参数中，常常提起JC%值等标明起重机的级别，如轻级、中级或重级等即所谓的“工作制度”。随着起重机技术的发展，显然起重机工作制度的技术概念和含义均有相当的欠妥与不足之处，因为起重机工作制度只考虑了起重机的通电时间的长短，来确定起重机的级别是十分不合理。 当今，作为起重机的一个主要技术参数是起重机的工作级别，它代替了过去不合理的工作制度。 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。1、 起重机的利用等级 起重机在有效寿命期间有一定的工作循环总数。起重机作业的工作循环是从准备起吊物品开始，到下一次起吊物品为止的整个作业过程。工作循环总数表征起重机的利用程度，它是起重机分级的基本参数之一。工作循环总数是起重机在规定使用寿命期间所有工作循环次数的总和。 确定适当的使用寿命时，要考虑经济。技术和环境因素，同时也要涉及设备老化的影响。 工作循环总数与起重机的使用频率有关，为了方便起见，工作循环总数在其可能范围内，分成10个利用等级。 2、起重机载荷状态 载荷状态是起重机分级的另一个基本参数，它表明起重机的主要机构起升机构受载的轻重程度。3、 起重机工作级别 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和起重机的载荷状态所决定，起重机的工作级别用符号A表示，其工作级别分为8级，即A1A8。第3节 起重机的基本结构组成 不论结构简单还是复杂的起重机，其组成都有一个共同点，起重机由三大部分组成，即起重机金属结构、机构和控制系统。1、 起重机的金属结构 由金属材料轧制得型钢和钢板作为基本构件，采用焊接等方法，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，构成起重机用得桥架、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，其作用主要是支撑各种载荷，因此本身必须具有足够的强度、刚度和稳定性。 作为起重机作业人员不必苛求掌握起重机钢结构的强度、刚度和稳定性如何设计，如何进行试验检测验证，重要的是起重机司机能善于观察。善于发现起重机钢结构与强度、刚度和稳定性有关的隐患与故障，以利及时补救措施。例如起重机钢结构局部或整体的受力构件出现了塑性变形，有了塑性变形即为出现了强度问题，有可能是因超载或疲劳等原因造成的；起重机钢结构的主要受力构件，如主梁等发生了过大的弹性变形，引起了剧烈的振动，这将涉及刚性问题，有可能是超载或冲击振动等原因造成的；下面介绍一下通用桥式起重机的组成与特点 通用桥式起重机的钢结构通用桥式起重机的钢结构式指桥式起重机的桥架而言，如图所示：桥式起重机的钢结构主要由主梁、端梁、栏杆、走台、轨道、和司机室等构件组成，其中端梁和栏杆为主要受力构件，其它为非受力构件。主梁和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，主梁断面结构形式多种多样，常用的多为断面梁或桁架结构主梁。2、 起重机的机构 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机构来完成。起重机最基本的机构，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。三、起重机的电器控制系统 起重机钢结构负责载荷支承；起重机机构负责动作运转；起重机机构动作的起动、运转、换向和停止等或电气或液压控制系统来完成，为了起重机运转动作能平稳、准确、安全可靠是离不开电气有效的传动、控制与保护。1、 起重机电气传动起重机对电气传动的要求有：调速、平稳或快速起制动、纠偏、保持同步、机构间的动作协调、吊重止摆等。其中调速常作为重要要求。 一般起重机的调速性能是较差的，当需要准确停车时，司机只能采取“点车”的操作方法。如果点车次数很多，不但增加了司机的劳动强度，而且由于电器接电次数和电动机起动次数增加，而使电器、电动机工作年限大为缩短，事故增加，维修量增大。 有的起重机对准确停车要求较高，必须实现调速才能满足停准要求。有的起重机要采用程序控制、数控、遥控等，这些技术的应用，往往必须在实现了调速要求后，才有可能。由于起重机调速绝大多数需在运行过程中进行，而且变化次数较多，古机械变速一般不太合适，大多数需采用电气调速。电气调速分为二大类：直流调速和交流调速。直流调速有以下三种方案：固定电压供电的直流串激电动机，改变外串电阻和接法的直流调速；可控电压供电的直流发动机电动机的直流调速；可控电压供电的晶闸供电直流电动机的直流调速。直流调速具有过载能力大、调速比大、起制动作性能好、适合频繁的起制动、事故率低等优点。缺点是系统结构复杂、价格昂贵、需要直流电源等。交流调速分为三大类：变频、变极、变转差率。除了上述调速以外还有双电机调速、液压推动器调速、动力制动调速、转子脉冲调速、涡流制动器调速、定子调压调速等。2、 起动机的自动系统可编程序控制器程序控制装置一般由电子数字控制系统组成，其程序自动系统功能主要由可编程序控制系统来实现。自动定位装置起重机的自动定位一般是根据被控制系统对象的使用环境、精度要求来确定装置的结构形式。自动定位装置通常使用各种检测元件与继电接触器或可编程序控制器，相互配合达到自动定位的目的。3、 起重机的电源引入装置起重机的电源引入装置分为三类：硬滑线供电、软电缆供电和滑环集电器。硬滑线电源引入装置有裸角钢平面集电器、圆钢滑轮集电器和内藏滑触线集电器进行电源引入。软电缆供电的电源引入装置是采用有绝缘护套的多芯软电线制成的，软电缆有圆电缆和扁电缆二中形式，它们通过吊挂的供电跑车进行引入电源。4、 起重机的电气设备与电气回路不同类型的起重机的电气设备是多种多样的，其电气回路也不一样，但电气回路基本上还是由主回路、控制回路、保护回路等组成。在这里不比一一介绍。只简要介绍一下电动起重机的典型产品通用桥式起重机的主要电气设备和基本电气回路。（1）、通用桥式起重机的电气设备通用桥式起重机的电气设备主要有各机构的电动机、制动电磁铁、控制电器和保护电器。（2）、电气回路桥式起重机电气回路主要有主回路、控制回路及照明信号回路等。照明信号回路为专用线路，其电源由起重机主断路器的进线端分接，当起重机保护柜主刀开关拉开后，照明信号回路仍然有电供应，以确保停机检查之需要。手提工作灯、司机室照明及电铃等均采用36V的低电源，以确保安全。照明变压器的次级绕组必须作可靠接地保护。第三章 起重机的安全防护装置 为保证起重机设备的自身安全及人员的安全，各种类型的起重机均有多种安全防护装置，常见的起重机安全防护装置有各种类型的极限器、缓冲器、防碰撞装置、防偏斜和偏斜指示装置、夹轨器和锚定装置、超载限制器和力矩限制器等。 第一节 限位器限位器是用来限制各种机构运转时通过的范围的一种安全防护装置。限位器有二类、一类是保护起升机构的上升极限位置限制器和下降极限位置限制器，另一类是限制运行机构的运行极限位置限制器。一、 上升极限位置限制器和下降极限位置限制器 上升极限位置限制器是用于限制取物装置的起升高度，当吊具起升到上极限位置时，限位器能自动切断电源，使起升机构停止运转，防止了吊钩等取物装置继续上升，继而可防止拉断起升钢丝绳避免发生重物失落事故。 下降极限位置限制器是用来限制取物装置下降至最低位置时，能自动切断电源，使起升机构下降运转停止，此时应保证钢丝绳在卷筒上缠绕余留的安全圈不少于2圈。 上升极限位置限制器主要有重锤式和螺旋式二种。二、 运行极限位置限制器运行极限位置限制器由限位开关盒安全尺式撞块组成。其工作原理是，当起重机运行到极限位置后，安全尺触动限位开关的传动柄或触头，带动限位开关内的闭合触头分开二切断电源，运行机构将停止运转，起重机将在允许的制动距离内停车，即可避免硬性碰撞止挡对运行的起重机产生过度的冲击碰撞。通常运行极限位置限制器所采用的限位开关型号多为LX411、LX1011和LZ1012等。凡是有运行的各种类型起重机，均应设置运行极限位置限制器。第二节 缓冲器当运行极限位置限制器或制动装置发生故障时，由于惯性的原因，运行到终点的起重机或主梁上的起重小车，将在运行终点与设置在该位置的止挡体相撞。设置缓冲器的目的就是吸收起重机或起重小车的运行功能，以减缓冲击。缓冲器设置在起重机或起重小车与止挡体相碰撞的位置。在同一轨道上运行的起重机之间，以及在同一起重机桥架上双小车之间也应设置缓冲器。缓冲器的类型较多，常用的缓冲器有弹簧缓冲器、橡胶缓冲器和液压缓冲器。一、 弹簧缓冲器 弹簧缓冲器主要由碰头、弹簧和壳体等组成。其特点是结构比较简单、使用可靠、维修方便。二、 橡胶缓冲器 橡胶缓冲器的特点是：结构简单，但它能吸收的能力较小，一般用于起重机运行速度不超过50米每秒的场合，主要起到阻挡作用。三、 液压缓冲器液压缓冲器能吸收较大的撞击能量，其行程可做得较短小，故而尺寸也较小，液压缓冲器最大的优点是没有反弹作用，故工作较平稳可靠。第三节 防碰撞装置 对于同层多台或多层设置的桥式类型起重机，容易发生碰撞。防碰撞装置有多种类型，目前产品主要有：激光式、超声波式、红外线式和电磁波式等会类型，均是利用光或电波传播反射的测距原理，在两台起重机相对运行到设定距离时，自动发出警报，并可以同时发出指令。第四节 超载限制器超载作业所产生的过大应力，可以使钢丝绳拉断，传动部件损坏，电动机烧毁，由于制动力矩相对不够，导致制动失效等。超载作业队起重机结构危害很大，即会造成起重机主梁的下挠，主梁的上盖板及腹板有可能出现失稳、裂纹或焊缝开焊，还会造成起重机臂架塔身等重大事故，由于超载而破坏了起重机的整体稳定性，有可能法发生整机倾覆倾翻等恶性事故灾害。额定起重量大于20t的桥式起重机，大于10t的门式起重机，装卸桥、铁路起重机及门座起重机等，根据GB606785起重机械安全规程的规定均应设置超载限制器。超载保护装置按其功能科分为：自动停止型、报警型和综合型几种。第四章 通用桥式起重机安全技术第一节 桥式起重机安全技术一、 桥式起重机的基本结构 起重机是由大车和小车两部分组成。小车上装有起升机构和小车运行机构，整个小车沿装于主梁盖板上的小车轨道运行；大车部分则是由起重机桥架及司机室所组成。在大车桥架上装有大车运行机构和小车输电滑线或小车传达电缆及电设备等。司机室内装有起重机控