起重机械相关知识

一、起重机主要参数及选型（一）工作级别及其划分1、工作级别划分的意义各种不同类型起重机的使用工况和使用条件差异很大，划分起重机及其组成部分的工作级别是为了合理地选用、设计和制造起重机械：使起重机械的制造商和使用者，对不同用途起重机械的工作状态达成共识，双方同意以认同的工作级别作为合同和技术方面的基础；在此基础上设计出符合使用要求，有合适的生产率，有足够的安全寿命的起重机，并且从设计方面为起重机通用化、系列化和标准化的提高创造先决条件。使起重机械的制造商能按所划分的各个工作级别科学合理地组织起重机及其组成部分的生产标准化、系列化和通用化工作，以达到提高产品质量，获得经济效益的目的。起重机通过起升和移动所吊运的物品完成搬运作业，为适应起重机不同的使用情况和工作要求，在设计和选用起重机及其零部件时，应对起重机及其组成部分进行工作级别的划分，包括：——起重机整机的分级；——机构的分级；——结构件或机械零件的分级。确定分级的因素有二个：使用等级和载荷状态2、起重机整机的分级（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（当起升负荷时，金属结构件中由起升负荷产生的应力从零增加到最大值，当负荷卸除后，应力值从最大值下降到零，这个循环称为主循环）。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，用Ub…U9表示，见表1。表1起重机的使用等级使用等级总工作循环数G起重机使用频繁程度UbGw1.60x104很少使用U11.60x104<Ct<3.20x104U23.20x104<Ct<6.30x104U36.30x104<Ct<1.25x105L41.25x105<Ct<2.50x105不频繁使用U552.50x10<Ct<5.00x105中等频繁使用L65.00x105<Ct<1.00x106较频繁使用L71.00x106<Ct<2.00x106频繁使用

U82.00X106<Ct<4.00X106特别频繁使用U94.00X106<Ct（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2中，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2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Q1g0.125很少吊运额定载荷，经常吊运较轻载荷Q20.125g0.250较少吊运额定载荷，经常吊运中等载荷Q30.250g0.500有时吊运额定载荷，较多吊运较重载荷Q40.500g1.000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）算出该起重机的载荷谱系数：Kp曰正门 （1）CTmQmaxm 指数，为了便于级别的划分，约定取m=3。展开后，式（1 ）变为：KC1 （叫）3 C2（叫）3 C3（mQ3）3 llCi（ mQ?）3 ...（?）CT mQmax CT mQmax CTmQmax CT max由式（2）算得起重机载荷谱系数的值后，即可按表 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， 因而无法通过上述计算得到它的载荷谱系数及确定它的载荷状态级别，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 A1〜A8共8个级别，见表3。表3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U0U1U2U3U4U5U6匕U8U9Q1Kp<0.125A1A1A1A2A3A4A5A6A7A8Q20.125 KP<0.250A1A1A2A3A4A5A6A7A8A8Q30.250 KP<0.500A1A2A3A4A5A6A7A8A8A8Q40.500 KP<1.000A2A3A4A5A6A7A8A8A8A83、机构的分级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To・・・T9表示，见表4。机构的载荷状态级别表明机构所受载荷的轻重情况。 表5列出了机构载荷谱系数Km四个范围值，代表机构一个相对应的载荷状态级别。表4机构的使用等级使用等级总使用时间tT(h)机构运转频繁情况TotT<200很少使用Ti200VtT<400T2400VtT<800T3800VtT<1600T41600VtT<3200不频繁使用T53200VtT<6300中等频繁使用T66300VtT<12500较频繁使用T712500VtT<25000频繁使用T825000VtT<50000T950000VtT表5机构的载荷状态级别及载荷谱系数载荷状态级别载荷谱系数Km说 明

L1Km<0.125机构很少承受最大载荷，受轻小载荷般承L20.125Km<0.250机构较少承受最大载荷，受中等载荷般承L30.250Km<0.500机构有时承受最大载荷，受较大载荷般承L40.500Km<1.000机构经常承受最大载荷机构的载荷谱系数Km可用计算得到（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的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M1〜M8,见表6。表6机构的工作级别载荷状态载荷谱系数Kn机构的使用等级T°T1T2T3T4T5T6T7T8T9L1Km0.125M1M1M1M2M3M4M5M6M7M8L20.125Km0.25M1M1M2M3M4M5M6M7M8M8L30.250Km0.50M1M2M3M4M5M6M7M8M8M8L40.500Km1.00M2M3M4M5M6M7M8M8M8M8'4、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 E1〜E8共8个级别，见表7。表7结构件或机械零件的工作级别应力状态级别使用等级BqBiB2B3B4B5B6B7B8B9BioP1E1E1E1E1E2E3E4E5E6E7E8P2E1E1E1E2E3E4E5E6E7E8E8P3E1E1E2E3E4E5E6E7E8E8E8P4E1E2E3E4E5E6E7E8E8E8E85、起重机、机构、结构件和机械零件工作级别的关系1）结构件的使用等级比 GB/T3811-1983中整机、机构的使用等级数多一级，共11级（U0〜U10）。机械零件的使用等级比GB/T3811-1983中整机、机构的使用等级数少一级，共9级（B0〜B8）。2） 在结构件、机械零件与整机的工作级别的对应上有所变化，例如，整机：A2对应于U2、Q2结构件：E2对应于B3、P2,机械零件：E2对应于B3、P2。这就意味着结构件和机械零件在相同应力状态下的使用等级高于整机使用等级一个级别。3） 按照应力循环基数划分结构件的使用等级高于按照整机工作循环基数划分的整机使用等级一个级别是有道理的：因为a）起重机的许多结构件，在工作中受到的应力循环总数往往要比起重机整机的应力循环次数高， 如桁架起重机的竖腹杆、塔式起重机塔身结构的主肢在起重机的一个工作循环中产生的应力循环通常是整机的几倍；b）在起重机的使用过程中，金属结构件，特别是主要受力构件通常是不可更换的，一般要求做到与起重机整机同步报废或停止工作。因此提高结构件的使用等级是必要的，也是合理的。4） 而起重机的机械传动系统中的机械零件如起升机构减速机的传动轴或齿轮，虽然在工作中受到的应力循环总数往往要比起重机整机的应力循环次数高得多，但是由于其可更换性和可维修性，适当降低其使用等级的级别是经济的，也是科学的。思考题1：起重机整机和结构件的工作级别各分为哪几级，都是根据哪些因素划分的？为什么同一级别（如A4,E4）的结构件使用等级要比整机高一级？都分为8个级别，分别是A1〜A8和E1〜E&是根据使用等级和载荷（应力）状态级别二个方面的因素划分的。因为：（1）起重机的许多结构件，工作中受到的应力循环总数往往要比起重机整机的应力循环次数高，如桁架起重机的竖腹杆、塔式起重机塔身结构的主肢在起重机的一个工作循环中产生的应力循环通常是整机的几倍；（2）在起重机的使用过程中，金属结构件，特别是主要受力构件通常是不可更换的，一般要求做到与起重机整机同步报废或停止工作。因此提高结构件的使用等级是必要的，也是合理的。（二）载荷与载荷组合1、常规载荷常规载荷是指在起重机正常工作时经常发生的载荷。在防屈服、防弹性失稳及在防疲劳失效等验算中，应考虑这类载荷。1.1自重载荷Pg及自重振动载荷©iPg①自重载荷Pg：是指起重机本身的结构、机械设备、电气设备以及在起重机工作时始终积结在它的某个部件上的物料（如附设在起重机上的漏斗料仓、连续输送机及在它上面的物料）等质量的重力。对某些起重机的使用情况，自重载荷还要包括结壳物料质量的重力， 例如粘结在起重机及其零部件上的煤或类似的其他粉末质量的重力。②自重振动载荷©iPg：当物品起升离地时，或将悬吊在空中的部分物品突然卸除时， 或悬吊在空中的物品下降制动时，起重机本身（主要是其金属结构）的自重将因出现振动而产生脉冲式增大或减小的动力响应。 此自重振动载荷用起升冲击系数1乘以起重机的自重载荷来考虑，为反映此振动载荷范围的上下限，该系数取为两个值： 1=1±,0<<0.1。1.2起升载荷Pq及起升动载荷©2Pq起升载荷是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。当物品无约束地起升离开地面时，物品的惯性力将会使起升载荷出现动载增大的作用。此起升动力效应用一个大于1的起升动载系数2乘以起升载荷FQ来考虑。a.起升状态级别根据起重机不同的操作平稳程度和动力特性， 引入起升状态级别概念。2的值与起升状态级别及起升驱动系统的控制情况有关。将起升状态划分为 HG〜HC四个级别：起升离地平稳的为HG,起升离地有轻微冲击的为HC,起升离地有中度冲击的为HG,起升离地有较大冲击的为HG。表8 2和2min值起升状态级别

HG0.171.05HC20.341.10HG0.511.15HC40.681.20b.起升动载系数2都不是只有一个固定的数值，与起升状态级别 HC有关，由HC确定一个系数2和一个最小值2min；还与稳定起升速度Vq有关。可以按式（3）计算：22min?Vq……（3）表9确定2用的稳定起升速度Vq值载荷组合起升驱动型式及操作方法H1H2H3H4H5无风工作A1有风工作B1VqmaxVqminVqmin0.5VqmaxVq=0特殊工作C1—Vqmax—Vqmax0.5VqmaxH1――起升驱动装置只能作常速运转，不能低速运转；H2――起重机司机可选用起升驱动装置作稳定低速运转；H3起升驱动装置的控制系统能保证物品起升离地前作稳定低速运转；H4起重机司机可以操作实现无级变速控制；H5――在起升绳预紧后，不依赖于起重机司机的操作，起升驱动装置就能按预置设定的要求进行加速控制；Vqmax 稳疋的最咼起升速度；Vqmin 稳疋低速起升速度。1.3突然卸载时的动力效应©3（Pg+Pq）有的起重机正常工作时会在空中从总起升质量 m中突然卸除部分起升质量△m（例如使用抓斗或电磁盘进行空中卸载），这将对起重机结构产生减载振动作用。 减小后的起升载荷用突然卸载冲击系数3乘以总起升载荷来计算。空中突然卸载冲击系数3值由式（4）给出：3 1 —（1 3） （4）m3 抓斗或类似的慢速卸载装置的起重机， 3=0.5；电磁盘或类似的快速卸载装置的起重机， 3=1.0。1.4运行冲击载荷$4（PG+PQ起重机在不平的道路或轨道上运行时所发生的垂直冲击动力效应，即运行冲击载荷，用运行冲击系数 4乘以起重机的自重载荷与起升载荷之和来考虑。在道路上或道路外运行的起重机4取决于起重机的构造型式（质量分布）、起重机的弹性和/或悬挂方式、运行速度、以及运行路面的种类和状况。此冲击效应一般可采用以下数据计算：轮胎和汽车起重机：——当运行速度Vy<0.4m/s时，4=1.1;（履带1.0）——当运行速度Vy>0.4m/s时，4=1.3。（履带1.1）在轨道上运行的起重机对于轨道接头状态良好，如轨道用焊接连接、并对接TOC\o"1-5"\h\z头打磨光滑的高速运行起重机，取 4=1。对于轨道接头状况一般的起重机，41.10.058vyh （5）h――轨道接头处两轨面的高度差（ mm。1.5驱动机构（包括起升驱动机构）加速引起的载荷起重机变速运动引起的惯性载荷， 如由驱动机构加速或减速、起重机意外停机或传动机构突然失效等原因在起重机中引起的载荷，一般是将起升质量视为固定在臂架端部，或直接悬置在小车的下方。其弹性效应用动载荷系数 5考虑。表10 5的取值范围序工 况1计算回转离心力时1.02传动系统无间隙，米用无级变速的控制系统，加速力或制动力呈连续平稳的变化1.23传动系统存在微小的间隙，米用其他一般的控制系统，加速力呈连续的但非平稳的变化1.54传动系统有明显间隙，加速力呈突然非连贯性变化2.05传动系统有很大的间隙或存在明显的反向冲击，用质量弹簧模型不能进行准确的估算时3.01.6水平惯性力①起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）动时的水平惯性力起重机或小车在水平面内进行纵向或横向运动起（制）

动时，起重机或小车自身质量和起升质量 的水平惯性力，按该质量与运行加速度乘积的 5倍计算，用来考虑起重机驱动力突变时结构的动力效应。②起重机的回转离心力和回转与变幅运动起（制）动时的水平惯性力起重机回转运动时各部（构）件的离心力，用这些部（构）件的质量大小、其质量中心处的回转半径和回转速度来计算，计算离心力时5取为1。通常，这些离心力对结构起减载作用，可忽略不计。1.7位移和变形引起的载荷在所有工况，都应考虑由位移和变形引起的载荷（如果有）。如由预应力产生的结构件变形和位移引起的载荷、由结构本身或安全限制器准许的极限范围内的偏斜， 以及起重机补偿控制系统初始响应产生的位移引起的载荷等。还要考虑由其他因素导致的起重机发生在规定极限范围内的位移或变形引起的载荷，例如由于轨道的间距变化引起的载荷，或由于轨道及起重机支承结构发生不均匀沉陷引起的载荷等。2、偶然载荷偶然载荷是指在起重机正常工作时不经常发生而只是偶然出现的载荷，包括由工作状态的风、雪、冰、温度变化及偏斜运行引起的载荷。在防疲劳失效的计算中通常不考虑这些载荷。2.1偏斜运行时的水平侧向载荷PS起重机偏斜运行时的水平侧向载荷是指装有车轮的起重机或小车在作稳定状态的纵向运行或横向移动时，发生在它的导向装置（例如导向滚轮或车轮的轮缘）上由于导向的反作用引起的一种偶然出现的载荷。2.2坡道载荷起重机的坡道载荷是指位于斜坡（道、轨）上的起重机自重载荷及其总起升载荷沿斜坡（道、轨）面的分力。2.3风载荷对露天工作的起重机，风载荷是一种自然载荷。根据各地的气候和地理条件不同，把全国划分成内陆地区、沿海地区和台湾省及南海诸岛三类地区，规定了不同的计算风压。2.4雪和冰载荷对于某些地区，应当考虑雪和冰载荷。也应考虑由于冰、雪积结引起受风面积的增大。温度变化引起的载荷一般情况不考虑温度载荷；但在某些地区，如果起重机在安装时与使用时温度差异很大，或者跨度较大的超静定结构（如跨度达30m以上的双刚性支腿的起重机），应当考虑因温度变化引起结构件膨胀或收缩受到约束所产生的载荷。3、特殊载荷特殊载荷是指起重机非正常工作或不工作时的特殊情况下发生的载荷，包括起重机试验、受非工作状态风、缓冲器碰撞及起重机倾翻、意外停机、传动机构失效或地震等引起的载荷。非工作状态风载荷是起重机在不工作时能承受的最大风力作用。将此风载荷与起重机相应的自重载荷进行组合，用于验算非工作状态下起重机零部件及金属结构的强度、起重机整机抗倾覆稳定性，并进行起重机的抗风防滑装置、锚定装置等的设计计算。对臂架长度不大于30m且臂架不工作时能方便放倒在地上的流动式起重机、带伸缩臂架的低位回转起重机和依靠自身机构在非工作时能够将塔身方便缩回的塔式起重机， 只需按其低位置进行非工作状态风载荷验算。在这些起重机的使用说明书中都要写明，在不工作时要求将臂架和塔身固定好，以使其能抗御暴风的袭击。3.2试验载荷起重机试验载荷，主要是保证起重机的可靠性。起重机投入使用前，应进行静载试验和动载试验。试验场地应坚实、平整，试验时风速不应大于8.3m/s。①静载试验载荷试验时起重机静止不动，静载试验载荷作用于起重机最不利位置，且应平稳无冲击地加载。静载试验载荷取为1.25P，其中P定义为：对于流动式起重机，P是有效起重量和吊具质量的重力之和；对于其他起重机，P为额定起重量的重力。此额定起重量不包括起重机工作状态下属于其固有部分的任何吊具的质量。提高试验载荷值，可以提高起重机的可靠性，与此同时起重机重量增加，造价提高。降低试验载荷值，则将使起重机使用时故障增多，使运行附加费用增多。 Pst=1.25是最佳值，为最经济、最合理的试验载荷系数。对大起重量的或有特殊要求(订货合同)的起重机，试验载荷可以另行确定。②动载试验载荷试验时起重机需完成各种运动和组合运动，动载试验载荷应作用于起重机最不利位置，以额定速度试验。除订货合同有更高的要求以外，动载试验载荷取为1.1P。验算时取值应用1.1P再乘以起升动载系数 6。6=0.5(1+2) (6)比额定载荷增加 10%，主要是考虑载荷估计误差，风载，路面坡度，惯性力等因素。由于在起重机试验时操作认真小心，因而6值比计算起重机正常工作载荷所取的起升载荷动载系数2值小些。如静载和动载试验载荷的数值高于上述规定，应按实际试验载荷值验算起重机的承载能力。3.3碰撞载荷起重机的碰撞载荷是指同一运行轨道上两相邻起重机之间碰撞或起重机与轨道端部缓冲止挡件碰撞时产生的载荷，起重机应设置减速缓冲装置以减小碰撞载荷。①作用在缓冲器的连接部件上或止挡件上的缓冲碰撞力对于桥式、门式、臂架起重机，以额定运行速度计算缓冲器的连接与固定部件上和止挡件上的缓冲碰撞力。②作用在起重机结构上的缓冲碰撞力当水平运行速度Vy<0.7m/s，不必考虑此缓冲碰撞力；当水平运行速度vy>0.7m/s时，应考虑以下情况的缓冲碰撞力：对装有终点行程限位开关及控制系统能可靠起到减速作用的起重机，按减速后的实际碰撞速度（但不小于50%v额）计算各运动部分的动能和金属结构上的缓冲碰撞力；对未装可靠的自动减速限位开关的起重机，碰撞时的计算速度：大车（起重机）取 85%v额，小车取v额；计算缓冲碰撞力时，对于物品被刚性吊挂或装有刚性导架以限制悬挂的物品水平移动的起重机，要将物品质量的动能考虑在内；对于悬挂的物品能自由摆动的起重机，则不考虑物品质量动能的影响；要考虑小车处在最不利位置，但不考虑起升冲击系数1、起升动载系数2和运行冲击系数4。③缓冲器碰撞弹性效应系数7用7与缓冲碰撞力相乘来考虑碰撞弹性效应。 7的取值与缓冲器特性有关：对于具有线性特性的缓冲器 （如弹簧缓冲器）， 7为1.25；对于具有矩形特性的缓冲器（如液压缓冲器）， 7为1.6；对其他特性的缓冲器（如橡胶、聚氨酯缓冲器等），7要通过试验或计算确定。3.4意外停机引起的载荷应考虑意外停机瞬间的最不利驱动状态（即意外停机时的突然制动力或加速力与最不利的载荷组合 ），动载系数5机构（或部件）失效引起的载荷机构或部件突然失效时的载荷都按出现了最不利的状况而采取紧急制动时的载荷来考虑。当为了安全原因采用两套（双联）机构时，若任一机构的任何部位出现失效，就应认为该机构发生了失效。起重机基础受到外部激励引起的载荷起重机基础受到外部激励引起的载荷是指由于地震或其他震波迫使起重机基础发生振动而对起重机引起的载荷。只有在构成重大危险时（如对核电站起重机等）才考虑。安装、拆卸和运输引起的载荷应该考虑在安装、拆卸过程中的每一个阶段发生的作用在

起重机上的各项载荷，其中包括由 8.3m/s的风速或规定的更大风速引起的风载荷。对于一个构件或部件，在各种情况下都应进行在这项重要载荷作用下的承载能力验算。某些情况下，还需考虑运输过程中对结构产生的载荷。其他载荷其他载荷是指在某些特定情况下发生的载荷， 包括工艺性载荷，作用在起重机的平台或通道上的载荷等。不能用载荷所属的类别来判断它是否是重要的或关键的载荷，因为有相当多的事故仍发生在这些情况下，所以对它亦应予以特别注意。4.1工艺性载荷是指起重机在工作过程中为完成某些生产工艺要求或

从事某些杂项工作时产生的载荷， 由起重机用户或买方提出。一般将它作为偶然载荷或特殊载荷来考虑。如锻造起重机受锻锤的影响而引起的载荷， 钳式起重机在清理均热炉炉底时引起的载荷，加料机在曳引车皮时引起的载荷等。走台、平台和其他通道上的载荷这些载荷都是局部载荷，只作用在起重机结构的这些局部及直接支承它们的构件上。（三）载荷情况及载荷组合1.载荷情况起重机及其金属结构计算时，考虑三种基本载荷情况：•A无风工作情况；B――有风工作情况；c――受到特殊载荷作用的工作情况或非工作情况。2.载荷组合2.1起重机无风工作情况下的载荷组合（4种）：A1――起重机在正常工作状态下，无约束地起升地面的物品，此时只应与正常操作控制下的其他机构（不包括起升机构）引起的驱动加速力组合（ ©1©25）；A2――起重机在正常工作状态下，突然卸除悬挂的部分起升质量，此时应按A1的驱动加速力组合（©1©3©5）；A3——起重机在正常工作状态下，（空中）悬吊着物品，此时应考虑悬吊物品及吊具重力与正常操作控制的任何驱动机构在一连串运动状态中引起的加速力或减速力进行任何的组合（©1=1， ©2=1， ©5）；A4――在正常工作状态下，起重机在不平道路或轨道上运行，此时应按A1的驱动加速力组合（©4©5）。起重机有风工作情况下的载荷组合（ 5种）：B1•B2-B3-B4——与A1A2A3A4同但应考虑工作状态风载荷及其他气候影响产生的载荷影响（偶然载荷）；B5――在正常工作状态下，起重机在带坡度的不平的轨道上以恒速偏斜运行，有工作状态风载荷及其他气候影响产生的载荷，无其他机构同时作不稳定运动（ ©4与偶然载荷）。起重机受到特殊载荷作用的工作情况或非工作情况下的载荷组合（9种，C1—C9）。表11:载荷类别载荷载荷组合AA1A2A3A4常规载荷自重振动载荷、起升质量动载荷和运行冲击载荷1Pg起重机质量产生的自重振动载何©1©11—2起升质量离地动载荷和部分卸载动载荷Pq©2©31—3在不平道路（轨道）上运行的起重机质量和总起升质量的垂直冲击载荷Pg+Pq一一一©4驱动加速力4起重机质量和总起升质量的驱动加速力4.1不包括起升机构的其他机构加速引起的©5©5一©54.2包括起升机构加速引起的PG+Pq一一©5—位移载荷5位移和变形引起的载荷111偶然载荷气候影响引起的载荷1工作状态风载荷2雪和冰载荷3温度变化引起的载荷偏斜水平侧向载荷偏斜运行时的水平侧向载荷特殊载荷1猛烈地提升地面物品的动载荷2非工作状态风载荷3试验载荷4缓冲碰撞载荷5倾翻水平力6意外停机引起的载荷7传动机构失效引起的载荷8起重机基础外部激励引起的载何9•安装、拆卸和运输引起的载荷（四）高危险度系数的应用在起重机失效对人体或经济造成特别严重后果的特殊情况下（如铸造起重机或核能部门用起重机 ）需采用高危险度系数(n=1.05~1.1)，以使起重机获得更大的可靠性。用许用应力设计法时，安全系数n等于强度系数丫fi和高危险度系数Yn的乘积(门=丫fi?丫n)o非特殊情况时n=1o思考2：铸造起重机在设计计算时，对动载试验载荷要考虑起升动载系数6的影响，进行许用应力计算时还要考虑高危险度系数丫no试回答：动载试验过程中所加的载荷是否也要考虑6和丫n?动载试验的要求有哪些？1、动载试验过程中所加的载荷不需要考虑6和丫n,这二个系数是计算时考虑的。2．动载试验的要求：验证起重机各机构和制动器的功能。起重机各机构先分别进行，然后同时开动两个机构(主副钩不可同时开动)作联合动作试验。在大车运行时载荷只允许在跨中。起重机按1.1Gn加载，按实际工作正常操作，每个动作在其整个运动范围内作反复启动和制动。试验时按该机电机的接电持续率留有操作的间歇时间，按操作规程控制，必须注意把加速度、减速度和速度控制在起重机正常工作的范围内，按其工作循环，试验时间至少1小时。如果各部件完成其功能试验，并在其后进行的目测检查中没有发现机构和构件有损坏，连接处也无松动或损坏，则认为这项试验结果合格。起重机的有效使用期起重机都是按一定的理论寿命即设计预期寿命进行设计的，但起重机设计预期寿命并不完全等同于起重机的有效使用寿命期。(3)起重机的安全工作寿命年限任何一台起重机在它的整个使用期中虽然要经过多次大修，每次大修期间都会更换一些易损件，如钢丝绳、滚动轴承、开式齿轮、车轮、制动器摩擦片、制动轮及电气设备等，而这些局部零部件的更换并不表示整台起重机工作寿命的终结；但是在一台起重机使用多年后，一旦其结构不断地出现严重的疲劳裂纹，达到使起重机或小车不能正常工作时，则认为整个起重机不能再安全地工作。因此，起重机的安全工作寿命年限主要地取决于其金属结构不产生疲劳裂纹的工作年限（我国起重机结构的寿命划定在15年到50年之间，一般为30年）。因此起重机工作级别的划分目前是以金属结构的疲劳设计理论为依据。目前疲劳设计的方法主要有三种：①无限寿命设计要求结构在无限长的使用期间不发生疲劳破坏，结构应力要小于疲劳极限。起重机结构受载是变化的，这时材料的疲劳抗力一般用交变应力与破坏循环次数N的关系曲线（即S-N曲线）来衡量。对钢铁材料的S-N曲线有一条水平渐近线，转变点大致在106—107，通常认为，只要经过 107次循环不破坏，它就可承受无限多次循环。钢铁材料腐蚀介质中S-N曲线没有水平渐近线，但也有一个逐渐平坦段，仍可以107循环时作为失效应力，这时称为条件疲劳极限。②有限寿命设计起重机工作级别分级的理论基础是有限寿命设计的概念——线性累积损伤理论。起重机疲劳寿命的估算原理是认为疲劳损伤的形成是材料在交变载荷作用下先发生局部滑移和屈服，随后出现裂纹并逐渐扩展，最终导致疲劳破坏。（3）损伤容限设计损伤容限设计是根据断裂力学的原理来推断机械零件或结构件中出现了裂缝将会怎样扩展，以预测在多少时间内是否还能保证起重机安全使用的设计方法。即允许机械零件或结构件出现一定程度的裂缝，并且保证在下次检查前能安全使用。此方法对起重机结构设计尚在研究中。（六）起重机选型（思考3）用户提出选用设备前和设计制造单位在制定设计方案前，首先应明确起重机选型问题。使所选择的起重机使用场所、规定工况、工作级别、环境（包括界限尺寸）和用途等要求。环境要求举例（司机室一般性要求）在户外或在没有暖气的室内操作的起重机（除气候条件较好外），宜采用封闭式司机室。在高温、蒸气、有尘、有毒或有害气体等环境下工作的起重机，应采用能提供清洁空气的密封性能良好的封闭司机室。在有暖气的室内工作的起重机司机室、或仅作辅助工作较少使用的起重机司机室，可是敞开式的，敞开式司机室应设高度不小于 1m的护栏。除极端恶劣的气候条件外，在工作期间司机室内的工作温度宜保持在15C〜30C。长期在高温环境工作的（如某些冶金起重机）司机室内应设降温装置，底板下方应设置隔热板。思考4、冶金起重机的隔热防护和电控设备高温防护措施一般有哪些要求？隔热防护。起重机直接受高温辐射部分应设隔热板等，如主梁和起重横梁：下翼缘板下应设有可靠的隔热装置，起重横梁装有传感器时，应有可靠的隔热装置；一般采用耐高温的电缆；司机室受热辐射的窗玻璃应采用防红外线辐射的钢化玻璃。电控设备高温防护措施。司机室、电气室底面宜进行隔热，室温一般不超过 30C，设冷风机或空调机，地面上应铺设非导电性橡胶板；电动葫芦应具有高温隔热保护功能（如：设隔热板）。二、起重机整体抗倾覆稳定性（一） 基本要求与假定（教材P324，P325，P337）由自重载荷产生稳定力矩，由除自重载荷外其他载荷产生倾覆力矩，它们都是对所规定的特定倾覆线计算的结果。在校核计算中，当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时，则认为该起重机整机是稳定的。校核计算的假定是起重机在坚实、水平的支承面上或轨道上工作。若起重机需要在倾斜面上工作，在校核计算时制造商应考虑此特定条件，给以明确说明并在核算时加上倾斜坡度的影响。（二） 流动式起重机的倾覆线车轮（轮胎）不带悬架或悬架装置被锁定（见图1和图2）倾覆线为车轮着地点的连线。对于装有双后轴的底盘，应考虑以下两种情况：a）轮轴被固定或锁定的情况下，用外轮胎的着地点；b）轮轴安装在一个平衡梁上时，用平衡梁的轴线。图i图2起重机支承在外伸支腿上（见图 3）:倾覆线是各支承中心的连线， 但除外伸支腿外，还存在柔性支承面（如充气轮胎），则应考虑此柔性支承面。图3（三）流动式起重机整体抗倾覆稳定性无风试验或运行时的整体抗倾覆稳定性（静稳定性）在风速不大于8.3m/s的风载荷作用下，流动式起重机

作稳定性试验或带载运行。用自重载荷和表 51规定的载荷计算出相应的稳定力矩和倾覆力矩， 来判定起重机是否符合整体抗倾覆稳定性的条件。表51流动式起重机整体抗倾覆稳定性校验的计算载荷一一无风试验或运行时起重机的状态和计算条件载荷性质计算载荷”c轮胎起重机、汽车起重机支腿伸岀 b或履带起重机作用载荷1.25Pq+0.1F轮胎起重机、汽车起重机支腿收回 b作用载荷1.33Pq+0.1F轮胎起重机、汽车起重机或履带起重机运行最大运行速度不大于0.4m/s作用载荷1.33pQ+0.1F轮胎起重机、汽车起重机或履带起重机运行最大运行速度大于0.4m/s作用载荷1.5Pq+0.1FaFQ是在不同幅度下起重机的最大起升载荷。 F是将主臂质量G（作用于质心上）或副臂质量g（作用于质心上）按力矩相等原理换算到主臂端部或副臂端部的质量 的重力。b与本表相对应的条件是：起重机静止不动，但作升降、变幅、臂架伸缩和回转等动作的载荷试验，或者起重机作整机带载运行，但不作起升、变幅、臂架伸缩和回转等动作。c“计算载荷”是与不大于8.3m/s的试验风速相对应的。在特殊情况下，如果要求限制最大起升载荷,制造商应明确说明在抗倾覆稳定的校核计算中采用的最大风速值。当考虑其他的最大风速时，制造商也应予以明确说明。有风工作或运行时的整体抗倾覆稳定性（作业稳定性）在工作风载（规定的最大风载荷）作用下流动式起重机不移动，但作起升、回转、变幅、臂架伸缩等动作；或仅整机移动，但不作起升、回转、变幅、臂架伸缩等动作。用自重载荷和表52（略）规定的载荷算出相应的稳定力矩和倾覆力矩，来判定起重机是否符合整体抗倾覆稳定性的条件。整体抗后倾覆稳定性抗后倾覆稳定性是指起重机在工作状态下，基本臂和最长主臂处于最大仰角，或者最长主臂与副臂组合处于最小幅度，吊钩放置地面，风从吊臂吹向平衡重，当吊臂处于正侧方和正后方时，吊臂一侧的所有支腿或轮胎对地面的总压力不得小于该工作状态下整机自重的 15%。试验时起重机放置在坚实、水平的支承面或轨道上（最大坡度为1%）；使外伸支腿脱离支承面，起重机支承在车轮（轮胎）上。思考5．汽车起重机稳定性试验包括哪几个方面？静稳定性实验（支腿伸出） 和抗后倾覆稳定性要求及判定条件是什么?稳定性实验包括静稳定、作业稳定性和后翻稳定性实验。在支腿伸出状态作静稳定实验时，施加 1．25P+0．1F1的载荷而起重机不倾翻，则认为起重机静稳定性是良好的；抗后倾覆稳定性，应采用支腿压力测试的办法来判定。抗后倾覆稳定性时，起重机放置在坚实、水平的支承面上（最大坡度为 1%）；使外伸支腿脱离支承面，起重机支承在轮胎上；基本臂和最长主臂处于最大仰角，或者最长主臂与副臂组合处于最小幅度，吊钩放置地面，风从吊臂吹向平衡重，当吊臂处于正侧方和正后方时，吊臂一侧的所有支腿或轮胎对地面的总压力不小于该工作状态下整机自重的 15%。则认为起重机的后翻稳定性是良好的。（四）塔式起重机整体抗倾覆稳定性塔式起重机的整体抗倾覆稳定性有五种工况。（略）

思考6、试述塔式起重机平衡重和压重的作用、布置特点。 （教材P259）答：平衡重的作用主要是：1） 增加抗倾覆力矩，保持整机的稳定性；2） 减少主要由吊重和臂架自重引起的前倾力矩，使作用在回转支承、塔身、底架的弯矩不致过大。平衡重的布置特点：1）平衡重总是布置在回转中心外与臂架相对的一侧，并与臂架一起回转。2）设计选定的平衡重的重量和重心位置，应使各种幅度工况时前倾力矩和后倾力矩尽量接近。压重的作用主要是：压重的作用主要保持整机稳定性，特别是非工作状态的稳定性。压重的布置特点：压重对称安装在底架上，不回转。二、机械安全技术与检验要求（一） 起升运行回转变幅机构原理简介（见教材）（二） 起升机构电动机起升功率和轴上所需的转矩1.稳态起升功率PNPn当起升机构用同一台电动机驱动时，其稳态计算功率按式（7PnPnPqVq1000(7)式中:pN――电动机的稳态起升功率（kW；Pq――起升载荷（N）；vq――起升速度（m/s）； 起升机构总效率。FQDFQD2ai（8）式中:m—稳态起升额定起升载荷的转矩（ N?m；Pq—额定起升载荷（N）;D——按最外层钢丝绳中心计算的卷筒卷绕直径（ m）；a—钢丝绳滑轮组的倍率;i—由电动机轴到卷筒轴的总传动比;—起升物品时起升机构传动装置和滑轮组的总效率。n=0时产生的转矩应满足的最低要求为了加速起升额定载荷或起升试验载荷，以及为补偿电源电压和频率变化所导致的转矩损失， 电动机轴上转速n=0时产生的转矩应满足的最低要求：对直接起动的笼型异步电动机： M》1.6MnM――起动时（转速n=0时）电动机轴上具有的转矩。对绕线转子异步电动机： M》1.9Mn对采用变频控制的所有类型的电动机： M》1.4Mn（三）制动器1.支持制动器支持制动器的设置要求动力驱动的起重机（液压缸驱动的除外），其起升、变幅、运行、回转机构都应装可靠的制动装置：当机构要求具有载荷支持作用（将起升的物品支持在悬空状态）时，应装设机械常闭式制动器（支持制动器）。在运行、回转机构的传动装置中有自锁环节的特殊场合，如能确保不会发生超额定应力的运动，也可以不用制动器。变速机构换挡到中间位置时，制动器或其他装置应能自动地支持住物品。支持制动器的选择（1） 起升机构的每一套独立的驱动装置应至少装设一个支持制动器。吊运液态金属及其他危险物品的起升机构，每套独立的驱动装置应至少装设两个支持制动器。（2） 支持制动器应是常闭式的，制动轮/盘应装在与传动机构刚性联接的轴上。（3） 支持制动器的制动转矩应等于或大于制动轴上所需的计算制动转矩MZ:Mz心竽 （9）式中：2aiKZ—制动安全系数；P—额定起升载荷（N）;D—按最外层钢丝绳中心计算的卷筒的卷绕直径（ m）;—物品下降时起升机构传动装置和滑轮组的总效率；a—钢丝绳滑轮组的倍率；i—由制动器轴到卷筒轴的总传动比。对工作特别频繁的起升机构，其制动器应进行发热校验。制动安全系数制动安全系数规定如下：（1） 一般起升机构（通常为M5级及以下）不应低于1.5;（2） 重要起升机构（通常为M6级及以上）不应低于1.75;

吊运液态金属和易燃易爆的化学品及危险品的起升机构：每套驱动装置应装有两个支持制动器，每一个制动器的制动安全系数不低于1.25；对于两套彼此有刚性联系的驱动装置，每套装置应装有两个支持制动器，每一个制动器的制动安全系数不应低于1.1；对于采用行星差动减速器传动，每套驱动装置也应装有两个支持制动器， 每一个制动器的制动安全系数不应低于1.75。具有液压制动作用的液压传动起升机构：制动安全系数不应低于1.25思考7:—台QD10-13.5A6通用吊钩桥式起重机，吊钩和动滑轮组重量q=2.2kN,倍率m=3,起升起升电机额定功率Pe=25kW电机额定转速ne=950r/min，减速器的减速比i=31.5,卷筒绳槽底直径D=400mm钢丝绳直径d=14伽，机构总效率n=0.9。请计算：(1)起升速度是多少？(2)选择的起升机构制动器的制动转矩应不小于多少？(3)如果起升速度提高为16.5m/min,选择减速器的减速比， 并初步确定原来的电动机是否适用？(1) 起升速度v：Do=D+d=4OO+14=414(伽)v=neD。v=neD。im9503.140.41431.5313.1(m/min)(2)制动转矩(3)起升速度提高为16.5m/min，减速器的减速比neDo

neDo

mV9503.1441410316.524.9取i=25稳态起升功率PN稳态功率PN=31.23Kw>R,原来的电动机不适用2.减速制动在起升机构中，不宜采用无控制的物品自由下降方式，

速制动是用来将悬挂在空中的正在向下运动的物品减速到停车或到一个较低的下降速度时实施停车制动。起升机构的减速制动可以由机械式支持制动器来完成， 也可以由电气制动来完成。电气制动只用于减速制动，不能用于支持制动和安全制动。安全制动器在安全性要求特别高的起升机构中， 为防止起升机构的驱动装置一旦损坏而出现特殊的事故， 在钢丝绳卷筒上装设机械式制动器作安全制动用。此安全制动器在机构失效或传动装置损坏导致物品超速下降， 下降速度达到1.5倍额定速度前自动起作用。思考8安全制动器的作用是什么？其与支持制动器的动作次序是怎样的？重物失控情况下如何起保护作用？安全制动器的作用是保证安全制动器之前的所有传动链环节中任一传动件损坏或断裂时，必须使安全制动器制动卷筒，被吊物件均可安全被支持不下落。正常起动时，安全制动器先打开，支持制动器后打开。正常制动时，支持制动器先制动，安全制动器应延迟至主制动器制动动作完成后再制动。在紧急停止情况下，该制动器应能在载荷以 1.5倍额定速度下降前自动动作。不设置制动器的条件在运行、回转机构的传动装置中有自锁环节的特殊场合，如能确保不会发生超额定应力或运动，也可以不用制动器。以蜗轮蜗杆传动方式为例说明：4.1机械自锁与摩擦角的概念一般来说，运动机构就其机构原理分析，只要加上足够的驱动力，就会沿着驱动力的方向运动起来。然而实际上由于某种原因，即使这个力增加到无穷大，都无法使它运动起来。这种现象叫做机械自锁。自锁的原理可以从摩擦角的性质得到解释。在图4中，法向反力N和切向反力F（即静摩擦力）这两个分力的合力R=N+F称为全约束反力，它的作用线与接触面的公法线成一偏角a,当物块处于平衡状态时，静摩擦力达到最大值，偏角a也达到最大值全约束反力与法线间夹角的最大值$称为摩擦角。由图4可知，tan$=fN/N=f，即摩擦角的正切等于静摩擦系数f。由摩擦角的性质可知，如全部主动力的合力作用线在摩擦角之内，则无论这个力怎样大，总有一反力 R与之平衡，物块保持静止（即自锁）；反之，如全部主动力的合力作用线在摩擦角之外，则无论这个力怎样小，物块不能保持平衡。蜗轮蜗杆传动装置的自锁原理及条件蜗轮蜗杆传动如图5所示，其自锁原理与螺旋千斤顶基本相同，以螺旋千斤顶为例介绍其自锁原理的应用及条件。图6是手摇螺旋千斤顶的工作示意图，螺母和螺纹的配合，可简化为相当于物块放在斜面上（图7）。当转动手柄6将物体4举起后，千斤顶应保证不论物体4的重量多么大，都不能驱动螺母5反转，致使物体4自行降落下来，也就是要求千斤顶在物体4的重力作用下，必须具有自锁性。这与蜗轮蜗杆传动悬停重物时，限制重物不能自行带动蜗轮反转使重物坠落的要求是一样的。可以推导出当螺旋的升角（图 7）a^$（摩擦角）时，该千斤顶在物体重力作用下不能自行反转的自锁条件。同理可以推导出蜗轮蜗杆传动的自锁条件是蜗杆升角（图5）入三摩擦角由tan$=fN/N=f可知，静摩擦系数f越大，摩擦角的角度$也越大。静摩擦系数与接触物体的材料及表面情况（粗糙度、温度和湿度等）有关，而与接触面积大小无关。采用蜗轮蜗杆传动装置时的设计、制造、使用及检测要求（1）满足自锁条件为提高表面硬度，增加耐磨性，蜗杆通常选用钢质材料；为使蜗轮蜗杆之间的传动具有良好的减磨性，蜗轮材料通常选用青铜材料。钢与青铜之间的摩擦系数：f=0.1〜0.15（动摩擦时还要小一些）。由tan$=f可求得摩擦角$ =6°〜8°。要保证涡轮涡杆传动装置具有自锁性，就必须保证蜗杆的升角小于摩擦角，即必须保证蜗杆的升角入v 6°〜8°。这是采用蜗轮蜗杆传动装置不用制动器时的首要条件。（2）不超过蜗轮蜗杆设计限定的额定应力在满足自锁条件的前提下，还要保证在悬停设计规定载荷（包括试验载荷）的情况下，传动装置的结构不发生破坏或失效。对于蜗轮蜗杆传动来说主要是两个方面：a.不超过蜗轮齿根处弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度；b.不超过蜗杆轴的强度。（3）不产生超出设计规定的运动a.自锁条件达不到或破坏了，如在使用中由于磨损、间隙加大等因素使得蜗杆升角变化或由于原接触面加工粗糙、磨合过程中接触面间的摩擦系数改变等都可能出现这种情况，造成传动装置在重力作用下反转，酿成事故；b.蜗杆轴刚度不足，在外力作用下变形过大，造成轮齿应力集中，影响蜗杆与蜗轮正确啮合产生失去控制的运动。5.制动距离起升机构制动器的制动距离应满足起重机使用要求。对于需要控制下降制动距离的起重机，其制动距离（控制器转回零位后，从制动器断电至物品停止时的下滑距离）一般可控制为不大于1min内稳定起升距离的1/65。6.制动器的自动补偿功能宜选择对制动衬垫磨损有自动补偿功能的制动器。制动衬垫虽是一个易损件，但起着保证制动力矩的重要作用。松闸间隙调整包括必须两个方面：即一方面要求松闸器的实际行程合乎要求（通常小于额定行程，大上闸慢），以保证两侧制动瓦的松闸间隙的和为定值。例如短行程制动器通过调整带螺纹的松闸顶杆来完成。液压电磁铁（见教材P59）可自动保证松闸行程为定值，其工作原理：当线圈4通电后，动铁芯3被静铁芯3吸引向上运动，将两铁芯间隙里的油液挤出，这些油液推动活塞14将推杆13压出。普通电磁铁的实际动作行程随着制动衬料的磨损逐渐增长，液压电磁铁的行程则是恒定的，其大小可由垫20的厚度调整。在制动衬料磨损以前，活塞在最高位置，随着制动衬料的磨损，活塞逐渐降到最低位置，活塞的这段行程称为补偿行程。活塞向下排出的油，是通过底部单向阀流出的，使活塞充分下降，让制动瓦块将制动轮抱紧。另一方面要求两侧的松闸间隙相等，以保证两侧制动瓦同时上闸，满足制动力矩足够和制动轮轴不受弯矩的要求。为此，所有制动器都设有特殊装置调整间隙，如最简单的就是装设可手动调整的顶螺钉。自动保证两侧的松闸间隙相等的方法，有以下两种典型型式，一种如图A,在左右两个制动臂上装设两个刚度相等的弹簧，根据平衡条件，两侧的弹簧力相等，则两弹簧压缩量必然相等，也就保证了松闸间隙相等。另一种是用一个具有自锁性质的自动补偿装置，其原理是：支架上用铰连接一个摆动的锁片2，滚子4可以在锁片2的槽中移动。当制动衬垫磨损后，在上闸时制动臂1将锁片2向里拉（铰点5处有弹簧垫圈所产生的摩擦力防止锁片2自动向里移动）。这时滚子4在自重作用下落下，保持紧贴支架斜面的位置，斜面斜度很小，具有自锁性，使锁片2不能向外退回，这样就限制了锁轴3的行程，从而保证松闸间隙总是定值3。思考9：请回答以下问题：（1）指出图1中零件1、8、14、16的名称。（2）说明件16的作用及要求。（3）试述松闸间隙调整的目的及要求。（1）1、液压松闸器；8、主弹簧；14、制动衬垫；16、自动补偿装置（2）件16的作用是保证制动轮两侧的间隙相等，其要求是两个补偿装置内弹簧的刚度相同。（3）松闸间隙调整包括必须两个方面：即一方面要求松闸器的实际行程合乎要求（通常小于额定行程，大上闸慢），以保证两侧制动瓦的松闸间隙的和为定值。例如短行程制动器通过调整带螺纹的松闸顶杆来完成。液压电磁铁可自动保证松闸行程为定值。另一方面要求两侧的松闸间隙相等，以保证两侧制动瓦同时上闸，满足制动力矩足够和制动轮轴不受弯矩的要求。（四）钢丝绳钢丝绳选用原则（1）起重机用钢丝绳应符合GB/T20118的要求，优先采用线接触型钢丝绳。（2）当起重机进行危险物品装卸作业（如吊运液态熔融金属、高放射性或高腐蚀性产品等），或吊运大件物品、重要设备，且起重机的使用对人身安全及可靠性有较高要求时，应采用GB8918中规定的钢丝绳。吊运熔化或炽热金属的钢丝绳，应采用金属绳芯或金属股芯等耐高温的重要用途钢丝绳。（3）钢丝绳在滑轮和卷筒上的卷绕直径的选择要以起升机构的工作级别为依据。但对于要经常拆卸的起重机（如建筑用起重机）和流动式起重机，由于要求滑轮、卷筒等与钢丝绳相关的部件尺寸紧凑，重量较轻，且可以经常更换钢丝绳，故滑轮、卷筒的卷绕直径允许比所在起升机构工作级别低一级选用，但最低工作级别不应低于M3级。（4）当起重机进行危险物品装卸作业（如吊运液态熔融金属、高放射性或高腐蚀性物品等）时，宜按比该类起重机机构通常的工作级别高一级的机构来选择钢丝绳滑轮和卷筒的卷绕直径。（5）选用线接触型钢丝绳时，对起升高度较大，吊钩组钢丝绳倍率很小的港口装卸用起重机或建筑塔式起重机，宜采用多层股不旋转钢丝绳必要时还应有防止钢丝绳旋转的装置和措施；当钢丝绳在腐蚀性较大的环境中工作时，应采用镀锌钢丝绳。（6）起升和非平衡变幅机构不应使用接长的钢丝绳。（7）起重机的承载钢丝绳直径，一般不宜小于 6mm。钢丝绳直径的选择计算2.1确定起重用钢丝绳最大工作静拉力应考虑的因素思考10：—起重机的额定起升载荷；—下滑轮组和取物装置的自重重力；—起升钢丝绳缠绕滑轮组的倍率a和绕上卷筒的钢丝绳分支数；—起升高度超过50m时寸，一般要计及钢丝绳的自重重力；—在上极限位置若钢丝绳与铅垂线夹角大于22.5°时，还需要考虑由钢丝绳的倾斜引起钢丝绳拉力的增大；—钢丝绳系统的总传动效率 。2.2钢丝绳选用计算（教材P34,35）（1） c系数法dminC、、S （9）本方法只适合用于运动绳。（2） 最小安全系数法本方法对运动绳和静态绳都适用。 按与钢丝绳所在机构工作级别有关的安全系数选择钢丝绳直径。Fo>Sn （10）式中：Fo——钢丝绳的整绳最小破断拉力（kN）;S――钢丝绳最大工作静拉力（kN）；n——钢丝绳的最小安全系数。钢丝绳受力均衡的装置载荷由多根钢丝绳支承时，宜设置能有效地保证各根钢丝绳受力均衡的装置。如果结构上无法消除载荷在各钢丝绳之间分布的不均匀性，则应在设计中予以考虑。（五）滑轮（组）和卷筒滑轮和卷筒的卷绕直径按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径：Dhdh—卷筒、滑轮和平衡滑轮的卷绕直径与钢丝绳直径之比值卷筒A滑轮h2平衡滑轮h3根据机构工作级别查表。采用抗扭转钢丝绳时，h值按比机构工作级别高一级的值选取；对于流动式起重机及某些水工工地用的臂架起重机，建议取h1=16，h2=18，与工作级别无关。思考11：起重机滑轮直径与钢丝绳直径之比为什么要保持一定的值?过大过小有何影响?为提高钢丝绳的使用寿命，必须降低钢丝绳经过滑轮时的弯曲应力和挤压应力，所以滑轮不能过小；如果过大又会影响结构的整体布置和紧凑。2.绳槽半径钢丝绳的使用寿命不仅与其弯曲半径，即滑轮、卷筒的直径密切有关，还与其和沟槽之间的比压等因素有关。滑轮、卷筒的绳槽半径r与钢丝绳名义直径d的比值也应有确定的值：r（0.53~0.6）d。（思考12：钢丝绳的使用寿命的影响因素及限定绳槽半径的原因）3.钢丝绳允许偏斜角及排列要求（思考13：）（1）钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角（即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的夹角）不应大于5°。（2）钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度不应大于3.5°。（3）对于无绳槽多层卷绕卷筒，当未采用排绳器时钢丝绳中心线与卷筒轴垂直平面的偏离角度不应大于 1.7°。（4）钢丝绳在卷筒上应能按顺序整齐排列。只缠绕一层钢丝绳的卷筒，宜做出绳槽。用于多层缠绕的卷筒，宜提供排绳装置或便于钢丝绳自动转层缠绕的凸缘导板等结构。钢丝绳在卷筒上绳端的固定4.1多层缠绕的卷筒，应有防止钢丝绳从卷筒端部滑落的凸缘。凸缘直径应比最外层钢丝绳直径大 2倍。4.2当吊钩处于工作位置最低点时， 卷筒上缠绕的钢丝绳，除固定绳尾的圈数外，不应少于 2圈(塔式起重机不应少于3圈)。当吊钩处于工作位置最高点时，卷筒上还宜留有至少1整圈的绕绳余量。4.3卷筒上钢丝绳尾端的固定装置， 应安全可靠并有防松或自紧的性能。如果钢丝绳尾端用压板固定，固定强度不应低于钢丝绳破断拉力的 80%且至少应有两个相互分开的压板夹紧，并用螺栓将压板可靠固定。设计安装压板时一定要注意各压板受力的均匀性， 否则第一个压板很难达到要求。 钢丝绳尾端拉力的计算，按公式：S固=虽 (11)e(a=2n,S固=0.533Smax；a=4n,S固=0.286Smax；a=6n,

S固=0.152Smax。大致规律是当卩=0.1时，每增加1圈，S固约n , ,减小1倍，即基本符合S固=[(1/2)]Smax,若在前4圈作较n精确的估算，则S固=[(1/2) +0.03]Smaxo思考14:GB3811-2008对钢丝绳在卷筒上缠绕的安全圈数是怎样规定的？如果已知绕入卷筒的钢丝绳最大静拉力为25000N,安全圈数是2圈，请现场估算卷筒上固定钢丝绳的压板处的拉力约为多少。当吊钩处于工作位置最低点时，卷筒上缠绕的钢丝绳，除固定绳尾的圈数外，不应少于2圈（塔式起重机不应少于3圈）。当吊钩处于工作位置最高点时，卷筒上还宜留有至少1整圈的绕绳余量。S固=[（1/2）n+0.03]Smax=25000N*[（1/2）2+0.03]=25000*0.28=7000N（或粗略为6250N）5.滑轮组倍率（教材P50）思考15：现场检验一台起重量为80吨用于吊运熔融金属的通用桥式起重机，起重机的工作级别为A7,弓I入卷筒的钢丝绳为2根，吊钩组有5个滑轮。请问：（1） 何为滑轮组倍率？该台设备的滑轮组倍率为多少？（2） 选取起升机构钢丝绳的安全系数，应主要考虑哪几方面因素？（3） 本台起重机钢丝绳的安全系数应选为多少？（1） 钢丝绳倍率为：通过吊钩滑轮组的挠性件分支数与弓入卷筒的挠性件根数之比。该台设备的倍率为：5X2/2=5（2） 钢丝绳的安全系数与起升机构的工作级别、所吊物件的重要性及使用环境要求等因素有关。（3） 本台起重机钢丝绳选用的安全系数应为不小于7。（六）吊钩起重机械不应使用铸造吊钩。当使用条件或操作方法会导致物品意外脱钩时，应采用带防脱绳闭锁装置的吊钩；当吊钩起升过程中有被钩挂住的危险时，应选用安全吊钩或采取其他有效措施。四、安全防护装置设置与检验要求安全防护装置是防止起重机械事故的必要措施。包括限制运动行程和工作位置的装置、防起重机超载的装置、防起重机倾翻和滑移的装置、联锁保护装置等，应根据起重机的用途和工作要求设置。1.限制运动行程和工作位置的安全装置1.1起升高度限位器起升机构均应装设起升高度限位器。当取物装置上升到设计规定的上极限位置时，应能自动切断起升动力源。在此极限位置的上方，还应留有足够的空余高度，以适应上升制动行程的要求。在特殊情况下，还可装设防止越程冲顶的第二级起升高度限位器。需要时，还应设下降深度限位器；当取物装置下降到设计规定的下极限位置时，应能自动切断下降动力源。电动机作上述运动方向的电源切断后，仍需保留作相反方向运动的电源。用内燃机驱动，中间无电气、液压、气压等连接环节而直接进行机械连接的起升机构，可以配备灯光或声响报警装置，以替代限位开关。1.2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，在达到设计规定的极限位置时自动切断前进方向的动力源。在运行速度较高（如大于100m/min），或停车定位要求较严的情况下，宜根据需要装设两级运行行程限位器，第一级发出减速信号并按规定要求减速，第二级应能自动断电并停车。如果在正常作业时起重机经常到达运行的极限位置，司机室的最大减速度不应超过2.5m/s2。1.3幅度限位器（1）对动力驱动的动臂变幅的起重机（液压变幅除外）应在臂架俯仰行程的极限位置处设臂架低位置和高位置的幅度限位器。（2）对采用移动小车变幅的塔式起重机，应装设幅度限位装置以防止可移动的起重小车快速达到其最大幅度或最小幅度处。最大变幅速度超过40m/min的起重机，在小车向外运行且当起重力矩达到额定值的 80%时，应自动转换为低速运行。1.4幅度指示器具有变幅机构的起重机，应装设幅度指示器（或臂架仰角指示器）。1.5防止臂架向后倾翻的装置具有臂架俯仰变幅机构的起重机，应装设防止臂架后倾装置（例如一个带缓冲的机械式的止挡杆）,以保证当变幅机构的行程开关失灵时，能阻止臂架向后倾翻。1.6回转限位不设回转集电滑环或需要限制回转范围时，回转机构应装设回转角度限位器。1.7回转锁定装置需要时，流动式起重机及其他回转起重机或起重机的回转部分应装设回转锁定装置。1.8支腿回缩锁定装置工作时利用支腿支承作业的流动式起重机，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，使支腿在缩回后，能可靠地锁定。1.9防碰撞装置当两台或两台以上的起重机或起重小车运行在同一轨道上时，应装设防碰撞装置。在发生碰撞的任何情况下，司机室内的减速度不应超过5m/s2。1.10缓冲器及端部止挡6.3.5缓冲器缓冲器应按碰撞动能及最大碰撞力，并考虑缓冲行程来选用，允许的最大减速度为4m/s2。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。缓冲器或缓冲装置可以安装在起重机上或轨道端部止挡装置上。轨道端部止挡装置应牢固可靠，防止起重机脱轨。螺杆和齿条等变幅驱动机构，还应在变幅齿条和变幅螺杆的末端装设端部止挡防脱装置，以防止臂架在低位置发生坠落。1.11偏斜指示器或限制器跨度大于40m的门式起重机和装卸桥应装设偏斜指示器或限制器。当两侧支腿运行不同步而发生偏斜时，能向司机指示出偏斜情况，在达到设计规定值时，还应使运行偏斜得到调整和纠正。1.12水平仪利用支腿支承或履带支承进行作业的起重机，应在下车架或底座上装设水平仪，检查起重机底座的倾斜程度。防超载的安全装置2.1起重量限制器2.2起重力矩限制器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起到对超载的保护作用。防倾翻和抗风防滑安全装置3.1抗风防滑装置（思考16）抗风防滑安全性是指起重机在正常工作状态和非工作状态下抵抗风力作用而发生滑行的能力。工作状态下的抗风防滑安全性通常用制动装置加以保证，非工作状态下的抗风防滑安全性一般用防风夹轨器、锚定装置来保证。（1）室外工作的轨道式起重机应装设可靠的抗风防