起重机械基础知识

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1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第83页 共83页起重机械基础知识目 录第一节 起重机的分类、主要参数和组成3第二节 起重机设计总论7第三节 起重机机构及主要零部件13第四节 起升机构的计算34第五节 起重机金属结构常用材料37第六节 桥门式起重机金属结构43第七节 安全保护装置53起重机械基础知识第一节 起重机的分类、主要参数和组成一、起重机的分类（一）定义：起重机以间歇、重复方式工作，挂在吊钩或其它取物装置上的重物在一定的空间范围内实现垂直升降和水平移动。（二）起重机又可分为：1.桥架型：桥式起重机；门式起重机；装卸桥；架桥机； 2.绳索型：缆索起重机；门

2、式缆索起重机； 3.臂架型：门座起重机；半门座；塔式；铁路起重机；流动式；浮式；甲板；桅杆；悬臂；二、起重机械的主要参数（一）起重量G起重量G（过去常用字母Q表示），是指被起升重物的质量，单位为千克（kg）或吨（t）。一般分为额定起重量、最大起重量、总起重量、有效起重量等。1.额定起重量Gn额定起重量，是指起重机能吊起的重物或物料连同可分吊具或属具（如抓斗、电磁吸盘、平衡梁等）质量的总和。对于幅度可变的起重机，其额定起重量是随幅度变化的。其名义额定起重量，是指最小幅度时，起重机安全工作条件下允许提升的最大额定起重量，也称最大起重量Gmax。2.总起重量Gt总起重量，是指起重机能吊起的重物或物料

3、，连同可分吊具和长期固定在起重机上的吊具或属具（包括吊钩、滑轮组、起重钢丝绳以及在臂架或起重小车以下的其他起吊物）的质量总和。3.有效起重量Gp有效起重量，是指起重机能吊起的重物或物料的净质量。如带有可分吊具抓斗的起重机，允许抓斗抓取物料的质量就是有效起重量，抓斗与物料的质量之和则是额定起重量。（二）跨度S桥架型起重机运行轨道轴线之间的水平距离称为跨度，用字线S表示，单位为米（m）。（三）轨距k对于小车，为小车轨道中心线之间的距离；（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。（五）幅度L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

4、度L。幅度有最大幅度和最小幅度之分。（六）起重力矩M起重力矩是幅度L与其相对应的起吊物品重力G的乘积，M=GL。（七）起重倾覆力矩MA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。单位为N。（九）起升高度H和下降深度h起重高度，是指起重机水平停机面或运行轨道至吊具允许最高位置的垂直距离，单位为m。（十）运行速度V起升（下降）速度Vn，是指稳定运动状态下，额定载荷的垂直位移速度（m/min）。（十一）起重机工作级别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工作特性。它是按起重机利用等级（整个设计寿命期内，

5、总的工作循环次数）和载荷状态划分的。起重机载荷状态按名义载荷谱系分为轻、中、重、特四级；起重机的利用等级分为U0U9十级。起重机工作级别，也就是金属结构的工作级别，按主起升机构确定，分为A1A8级。三、起重机的组成1.机械传动系统/液压传动系统2.金属结构3.电气/液压控制系统4.安全保护系统第二节 起重机设计总论一、起重机安全正常工作的条件为了保证起重机的安全正常工作，起重机设计时应满足下列三个基本条件：（一）金属结构和机械零部件应具有足够的强度、刚度和抗屈曲能力。（二）整机必须具有必要的抗倾覆稳定性。（三）原动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必需的制动力矩。1.强度金属构件抵抗外

6、力作用不产生破坏的能力。2.刚度在外力作用下，金属构件抵抗产生弹性变形的能力。3.稳定性金属构件承受压力载荷作用时，保持原有几何形状的能力。二、起重机载荷分类作用于起重运输机金属结构上的载荷，根据其不同特点与出现的频繁程度分为基本载荷、附加载荷及特殊载荷三类。（GB3811-83规定的）（一）基本载荷基本载荷指始终和经常作用在起重机结构上的载荷，即起重机正常工作时必然出现的载荷，包括：（1）自重载荷PG 指起重机的结构、机械设备及电气设备等的重力（亦称固定载荷）。（2）起升载荷PQ 指所能吊起物品的最大重力，俗称额定起重量。起升载荷不包括吊钩、吊环、吊梁等取物装置的重置，但可以更换的取物装置如

7、抓斗、电磁吸盘、真空吸盘、集装箱属具等的重力应计算在起升载荷之中。起重机起升高度小于50m时，起升载荷可不计起升钢丝绳的重力。（3）水平惯性载荷PH 指运行、回转或变幅机构起（制）动时引起的水平惯性载荷。（二）附加载荷附加载荷指起重机在正常工作状态下结构所承受的非经常性作用的载荷（在起重机正常工作时并非必然出现而是可能出现的载荷），包括：（1）工作状态下的风载荷Pw，i；（2）有轨起重机偏斜运行时产生的侧向力PS；（3）根据实际情况决定需加以考虑的温度载荷、冰雪载荷及某些工艺性载荷。（三）特殊载荷特殊载荷指起重机在非工作状态或试验状态时结构可能承受的最大载荷，或在工作状态下结构偶然承受的不利载

8、荷，包括：（1）非工作状态下的风载荷Pw，o；（2）试验载荷；（3）根据实际情况决定需加以考虑的安装载荷、地震载荷及某些工艺性载荷；（4）工作状态下结构偶然可能承受的碰撞载荷PC；（5）工作状态下结构偶然可能承受的带刚性起升导架的小车的倾翻水平力PSL。（四）机构不稳定运行时的冲击动力载荷系数1.起升冲击系数起升质量突然离地起升或下降制动时，自重载荷将产生沿其加速度相反方向的冲击作用，用起升冲击系统来考虑这种作用的影响。一般0.91.12.起升载荷动载系数起升质量突然离地起升或下降制动时，对承载结构和传动机构将产生附加的动载荷作用，从而引起结构振动，增大起升载荷的静力值，通常将起升载荷乘以大于

9、1的起升载荷动载系数，来考虑起升载荷的这种动力响应。一般=1.02.03.突然卸载冲击系数当起升质量部分或全部突然卸载时，将对结构产生动态减载作用。考虑这种工况时，通常将起升载荷乘以突然卸载冲击系数，按下式计算：式中 起升质量中突然卸去的那部分质量（kg）；起升质量（kg）；系数，对抓斗起重机，=0.5；对电磁起重机，=1.0。4.运行冲击系数当起重机或其一部分装置（小车）沿道路运行时，由于道路或轨道不平（有接缝）而使运动的质量产生铅垂方向的冲击作用。计算时应将自重载荷和起升载荷乘以运行冲击系数。有轨运行时，按下式计算：式中 轨道接缝处两轨道顶面的高度差（mm）；运行速度（m/s）。*以上系数

10、不重复计算！三、载荷组合GB3811规定了三种组合方式：1. 只考虑基本载荷为第类载荷组合零件和构件的疲劳、磨损、发热按第类载荷组合计算。2. 考虑基本载荷与附加载荷为第类载荷组合零件和构件的静强度、整机抗倾覆稳定性按第类载荷组合计算。此外，校核原动机的过载热能力和制动器的制动转矩也应按第类载荷组合计算。3. 考虑基本载荷与特殊载荷或三种载荷都考虑为第类载荷组合按第类载荷组合校核整机抗倾覆稳定性和防风抗滑安全性；对承受风载荷的机构零部件、抗倾覆和防滑安全装置的零件进行强度计算。四、许用应力和安全系数起重机按许用应力法进行疲劳和静强度计算时，基本条件是保证零部件或构件的危险截面或计算截面的危险点

11、的计算应力小于许用应力。材料极限应力与许用应力（或计算应力）之比，就是安全系数。最大计算应力 许用应力 材料极限应力，对钢材取 安全系数机构传动零件强度计算安全系数疲劳计算n1静强度计算工作最大载荷n非工作最大载荷1.251.51.15结构强度计算安全系统计算载荷组合类别组合组合组合安全系数1.51.331.15五、计算方法介绍（一）许用应力法是将组合后的载荷在零件或构件中产生的应力，与零件或构件类型和具体条件所确定的许用应力进行比较。许用应力的选用以使用经验为基础，保证零件或构件抗屈服、抗疲劳、抗弹性失稳的能力有一定的裕度。（二）极限状态法以部分载荷系数对各种载荷在组合之前加以放大，并与由屈

12、服或弹性失稳条件所规定的极限状态进行对比。每种载荷的部分载荷系数均以概率和载荷确定的精确度为依据。这是一种先进的设计方法，主要用于金属结构和承载能力验算。第三节 起重机机构及主要零部件一、各种机构1.起升机构2.小车运行机构3.大车运行机构二、主要零部件（一）电机1.起重及冶金用电动机型号YZ和YZR，老型号为JZ2和JZR2；2.特点：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；3.基本要求和参数（1）一般环境用：防护等级IP44，环境温度40； 冶金环境用：防护等级IP54，环境温度60；（2）基准工作制：S340%（S3，负载持续率40%，每个工作周期10min或每小时循环

13、6次），功率等参数均按此标准；（3）频率50HZ，电压380，定子一般Y接法，转子均按Y接法。（4）在额定电压下的最大转矩倍数在2.32.84.举例YZR280S-6的P=55kwYZR280S-8的P=45kwYZR280S-10的P=37kw（二）联轴器种类：齿轮、弹性柱销、梅花弹性、万向节、液力偶合器（三）浮动轴（四）制动器种类：块式、蹄式、带式、盘式、锥形。块式双分为电磁块式和电力液压块式等。在用起重设备上制动器的安全检验：1.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。2.起升、变幅机构的制动器必须是常闭式的。3.吊运炽热金属或易燃易爆危险品，以及一旦发生事故可能

14、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。（五）减速器种类：ZQ型、QJ型（焊接箱体）、QS型（三合一）、行星齿轮分为普通和硬齿面，卧式、立式、三合一式；立式减速器又有套装和外出轴式。选用减速器注意以下三点：1、高速轴的许用功率N NN静2、低速轴的最大许用扭矩M M（0.70.8）M额i 式中 电机最大力矩倍数，=2.53.8，由电机产品目录中查收； i 减速器传动化 减速器传动效率 =0.90.95 M额 电动机额定力矩（JC=25%时的电动机力矩） M额=9550 N 取JC=25%时，电机的额定功率（kw） n 取JC=25%时，电机的额定转速（min-1）3、

15、低速轴最大径向载荷计算（六）卷筒种类：铸造卷筒、焊接卷筒卷筒的安全检验及报废标准：1. 卷筒上钢丝绳尾端的固定装置，应有防松或自紧的性能；2.多层缠绕的卷筒，端部应有凸缘。凸缘高出量，应比最外层高出2倍钢丝绳直径或链条的宽度；3.用于起升机构和变幅机构的卷筒，筒体内无贯通支承轴的结构时，宜采用钢材制造。4.卷筒直径与钢丝绳直径的比值h5.卷筒上的钢丝绳工作时放出最多时、卷筒上的余留部分除固定绳尾的圈数，至少还应缠绕23圈，以避免绳尾压板或楔套、楔块受力。6.卷筒出现裂纹或筒壁磨损达原壁厚的20%时，应报废。（七）钢丝绳1.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、

16、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。2.钢丝绳的类型（1）根据钢丝绳捻绕的次数分：单绕绳双绕绳（2）根据股中相邻二层钢丝的接触状态分：点接触钢丝绳线接触钢丝绳-1外粗型(x-t型)：又称西尔型（X型）-2粗细型(x-y型)-3密集型(x-c型)面接触钢丝绳（3）根据钢丝绳捻绕的方向分：顺绕绳；交绕绳；混绕绳。（4）按钢

17、丝绳的绕向分：右绕绳；左绕绳；（5）按钢丝绳中股的数目分，有4股绳、6股绳、8股绳和18股绳等。3、钢丝绳的标记老标准钢丝绳6（19）-21.5-1550-1-光-GB1102-74新标准18 NAT 6（9+9+1）+NF 1700 ZZ 190 117 GB/T891818 绳径NAT 光面丝6 6股(9+9+1) 股结构NF 天然芯1770 抗拉强度（N/mm2） Z 绳右捻Z 股右捻190 破断拉力（KN）117 每百米长质量（1g/100m）说明： （1）尺寸圆形钢丝绳表示钢丝绳的公称外接园直径。编制钢丝绳同上（见右图） （2）钢丝绳的表面状态光面钢丝：NATA级镀锌钢丝：2AAAB

18、级镀锌钢丝：2ABB级镀锌钢丝：2BB （3）股结构代号外粗型又称西尔型（S型）：S粗细型又称瓦林吞型：W密集型又称填充型：T （4）钢丝绳结构 有绳外部外中心标记，按层次逐层标明总股数，其后在括号内标明股的结构；每股的结构由外向中心标志，标明该股的逐层钢丝数。股的每层丝数用“+”号隔开，绳的每层股数也用“+”号隔开，绳芯也用“+”号隔开。 如：12（6+1）+6（6+1）+NF （5）绳芯分类金属芯有称钢芯，钢丝绳芯的代号为IWR，钢丝股芯的代号为IWS。纤维芯（天然或合成的）代号为FC。天然纤维芯代号为NF。合成纤维芯代号为SF。 （6）抗拉强度 钢丝公称抗拉强度R0用N/mm2作单位表示

19、 （7）捻向 根据捻制方向用两个字母（Z或S）表示，前一个字母表示绳的捻向，第二个字母股的捻向；字母“Z”表示右向捻，“S”表示左向捻。 （8）钢丝绳最小破断拉力：F0 F0以KN作单位表示 （9）单位长度的质量：M 按每100m计算质量，用kg/100m作单位。 （10）标准号 GB/T89184.钢丝绳的选择与使用（1）钢丝绳的受力特征钢丝绳受力复杂。受载时，钢丝中产生拉伸应力、弯曲应力、挤压应力（钢丝绳与滑轮、卷筒等接触挤压，钢丝之间相互挤压）以及钢丝绳捻制时的残余应力等。当钢丝绳绕过滑轮时，受有交变应力作用，使金属材料产生疲劳，最后由于钢丝之间的摩擦、钢丝绳与绳糟的摩擦使钢丝磨损而破断

20、。试验表明：钢丝绳的弯曲曲率半径对钢丝绳寿命的影响很大，这是因为绳轮直径减小时，钢丝的弯曲变形加剧，弯曲应力加大，因而钢丝的磨损加快，疲劳损伤加快，钢丝和绳的寿命就降低。钢丝绳绕过绳轮时，绳轮与钢丝接触面间的压力和相对滑动，使钢丝磨损断丝，接触应力越大，断丝越迅速。（2）钢丝绳选择的基本要求按选择系数C确定钢丝绳直径式中 C选择系数（mm/）； S钢丝绳最大工作静拉力（N）。系数C值与工作级别有关，按表2-1选取。 按安全系数选择法确定钢丝绳整绳破断拉力F，再选择钢丝绳直径。 FSK 式中：S钢丝绳最大工作静拉力 K安全系数，按下表选择机构用钢丝绳安全系数机构工作级别M1M3M4M5M6M7M

21、8安全系数K44.55579其他用途钢丝绳安全系数用 途安 全 系 数支承动臂4安装用2.5缆风绳3.5吊挂和捆绑用6（3）钢丝绳使用的基本要求尽可能选用较大的卷筒和滑轮直径（D）。单层缠绕的卷筒应切出螺旋槽，螺旋槽和滑轮槽的半径r应与钢丝绳直径d相适应，r太大会使钢丝绳与糟底接触面积太小，r太小有将钢丝绳卡紧的可能。因此r=0.53d为宜。应当尽量减少钢丝绳的弯曲次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮。为提高钢丝绳的使用寿命，应尽量选用线接触钢丝绳，不宜选用点接触钢丝绳。选用钢丝绳的强度不宜过高，一般不应超过1700N/mm2。钢丝绳在卷筒上，应能按顺序整齐排列。载荷由多根钢丝绳支承时，应设有使

22、每根钢丝绳均衡受力的装置。起升机构和变幅机构，不得使用编结接长的钢丝绳。起升高度较大的起重机，宜采用不旋转、无松散倾向的钢丝绳。当吊钩处于工作位置最低点时，钢丝绳在卷筒上缠绕圈数，除去固定绳尾的圈数，必须不少于2圈。吊运熔化或炽热金属的钢丝绳，应采用石棉芯等耐高温的钢丝绳。钢丝绳开卷时，应防止打结或扭曲。钢丝绳应保持良好的润滑状态。对日常使用的钢丝绳应每天检查，包括对端部的固定连接、平衡滑轮处的检查，并作出安全性的判断。4.钢丝绳的报废（1）断丝的性质和数量（2）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高。（3）断丝的局部聚集程度如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳

23、应报废。（4）断丝的增长率在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，但断丝数逐渐啬，其时间间隔越来越短。（5）绳股折断如果出现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。（6）由于绳芯损坏而引起的绳径减小（7）弹性降低（8）外部及内部磨损程度内部磨损及压坑外部磨损：磨损使钢丝绳截面积减少，因而强度降低。当外层钢丝磨损达到其直径的40%时，或者当钢丝绳直径相对于公称直径减小7%或更多时，钢丝绳应报废。（9）外部及内部腐蚀外部腐蚀：当表面出现深坑、麻点，钢丝相当松弛时应报废；内部腐蚀（10）变形波浪形笼形畸变绳股挤出钢丝挤出绳径局部增大扭结绳径局部减小局部被压扁弯折（11）由于热或电弧的作用而引起的损坏

24、5.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。图中是拉力造成的断丝；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

25、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（八）滑轮滑轮的主要作用，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.滑轮的检验（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

26、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。（九）吊钩1.吊钩的材料吊钩的材料要求具有较高的强度的塑韧性，没有突然断裂的危险。目前吊钩广泛采用低碳钢和低碳合金钢制造。锻造吊钩的材料应采用DG20、DG20Mn、DG34CrMo、DG34CrNiMo、DG30Cr2Ni2Mo钢制造。片式吊钩一般用于大吨位或受强烈灼热的场所，它通常是用厚度不小于20mm的A3、20或16Mn钢板制造。2.吊钩的分类与构造吊钩根据形状的不同，又可分为单钩和双钩两种。吊钩钩身截面形状有圆形、方形、梯形和T字形。T字形截面最合理，但锻造工艺复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。3.吊钩组吊钩组就是吊钩与滑

27、轮的动滑轮的组合体。吊钩组有长型与短型两种。长型吊钩组采用普通的钩柄较短的短吊钩，支承在吊钩横梁上，滑轮支承在单独的滑轮轴上。短型吊钩组过去采用长吊钩。4.在用锻造吊钩的检验要求（1）吊钩的表面不允许存在裂纹，否则应报废检验方法：目测，或用20倍放大镜及着色检查。（2）对采用GB10051-88起重吊钩规定的新材料制造的吊钩，开口变形达原尺寸的10%时，应报废；其它吊钩的开口变形达原尺寸的15%时，应报废。检验方法：用游标卡尺测量。（3）检查吊钩的扭转变形，当钩身扭转超过10时，应报废。（4）吊钩的钩柄不得有塑性变形，否则应报废。检验方法：目测或用游标卡尺测量判断。（5）检查吊钩危险断面的磨损

28、量，当其实际尺寸小于原尺寸的90%（对采用GB10051-88起重吊钩规定的新材料制造的吊钩为95%）时，应报废。检验方法：可用游标卡尺或外卡钳测量。（6）吊钩的螺纹应尽量避免产生腐蚀现象。检验方法：目测。（7）吊钩钩柄腐蚀后的尺寸不得小于原尺寸的90%，否则应报废。检验方法：用游标卡尺或外卡钳测量。（8）吊钩的缺陷不允许焊补（例如，为了修补磨损）。第四节 起升机构的计算一、计算钢丝绳的最大静拉力，选择钢丝绳直径。 (2-12)式中 吊额定起重量时绕上卷筒的钢丝绳分支的静拉力（N）； Q 额定起升载荷（N）； Q0 吊具自重（N），抓斗、电磁铁的自重计入Q内，计算时可按表2-15选取，当起升高

29、度较大，钢丝绳自重不能忽略时，还须考虑钢丝绳重量；绕上卷筒的分支数；滑轮组倍率；滑轮组效率，见表2-16；导向滑轮效率，见表2-17。二、卷筒转速计算单层卷绕卷筒的转速为：（2-13）式中 卷筒转速（r/min）；起升速度（m/min）；卷筒的卷绕直径（m），（D为卷筒槽底直径，d为钢丝绳直径）。三、电动机选择1.计算电动机的静功率（2-14）式中 电动机静功率（kW）；机构总效率（一般取=0.85-0.9）；，为传动效率，见表2-18。2.选择电动机功率按满载起升计算所得静功率,还应考虑空钩升降和起动过电流对电动机发热的影响。（2-15）式中 电动机初选功率（kW）；稳态负载平均系数，分，四

30、种情况。当起升机构接电持续率和值无具体资料时，可按表2-19选取四、选择减速器按下式进行传动比计算：（2-16）式中 电动机额定转速（r/min）；按设计方案考虑传动比分配，选用标准减速器，根据确定出实际传动比。还应校核高速轴许用功率、低速轴最大许用扭矩、低速轴许用最大径向载荷。低速轴许用最大径向载荷为：电机实际力矩力矩应小于低速轴最大许用扭矩：其中：（Nm）五、选择制动器起升机构制动器的制动转矩必须大于吊重产生的静转矩，应满足下式要求：（2-17）式中 制动器制动转矩（Nm）； 制动安全系数，见表2-14。根据计算出的选择制动器型号。六、选择联轴器根据所传递的扭矩、转速和轴径等参数选择联轴器

31、的规格。起升机构的联轴器应满足下式要求：(2-18)式中 联轴器传递的扭矩（Nm）；联轴器重要度系数，按表2-20选取；考虑工作级别系数，按I类载荷计算时，按表2-21选取，按类载荷计算时，取；角度偏差系数，按表2-22选取；Tmax按第类载荷计算的轴传最大扭矩（Nm），对高速轴，为电动机转矩允许过载倍数，为电动机额定转矩，（Nm），P为电动机额定功率（kW），n为电动机额定转速（r/min）；对低速轴，为起升载荷动载系数，为钢丝绳最大静拉力作用于转筒的扭矩（Nm）；联轴器许用扭矩，由有关手册查取。第五节 起重机金属结构常用材料一、起重运输机金属结构常用材料的分类由于起重运输机金属结构多采用焊

32、接结构，故要求材料具有良好的可焊性。此外，还要求起重运输机金属结构的材料有较好的时效性和防腐性。目前起重运输机金属结构主要构件所用的材料有普通碳素钢、优质碳素结构钢、普通低合金钢、合金结构钢。碳素结构钢是一种低碳钢，用于金属结构的低碳钢含碳量不超过0.22%。低合金钢也是一种低碳钢，它含有不超过2.5%的合金元素（锰、硅、铜、镍、硼等）。按冶炼方法的不同，结构钢分为平炉钢和电炉钢。转炉钢又分为酸性转炉钢和碱性转炉钢。平炉钢的质量较好，其机械性能和化学成分比较稳定，是起重机金属结构的常用钢材。转炉钢的钢材含有较多的气泡、杂质（硫、磷）和有害气体（氧、氮），材质不匀，易裂，可焊性差。因此，转炉钢不

33、允许用于常在露天或低温下工作的起重机金属结构上。目前，国内转炉钢的产量较大，如果能保证其机械性能和化学成分不次于平炉钢时，一般起重机的金属结构，也可以用转炉钢。电炉钢质量最好，但价格较贵，起重机金属结构极少采用。按照钢锭浇铸的方法，结构钢材可以分成镇静钢和沸腾钢。镇静钢质优而匀，塑性和韧阁性都好，沸腾钢是脱氧不完全的钢，塑性和韧性较差。用这种材料制成的焊接结构，受动力载荷作用时接头易出现裂缝。沸腾钢还有时效硬化现象，不宜用在低温下工作的起重机金属结构上。从经济观点来看，由于沸腾钢未经很好的脱氧，因而省去大量昂贵的脱氧剂，冶炼时间短，所以其成本较低。用沸腾钢轧制成型材和板材时，其内部的气泡可能被

34、压合，并形成坚实的外壳。所以在一般情况下，其强度并不比镇静钢低太多。因此，在常温下工作的起重机金属结构也可用沸腾钢制造。普通碳素钢Q235是制造起重机金属结构最常用的材料。根据化学成分和脱氧方法，Q235分为A、B、C、D四个质量等级。与碳素钢相比，低合金钢具有更高的屈服极限与抗拉强度、更好的低温冷脆性和耐磨性以及较好的可焊性。但有效应力集中系数较高，若结构主要由最大强度控制，而不由疲劳强度控制，则采用16Mn低合金钢效果最好。对于一般起重机金属结构，当设计温度高于-20时，允许采用平炉或氧气顶转炉沸腾钢Q235BF，工作级别为A7和A8的起重机金属结构，采用平炉镇静钢Q235C或特殊镇静钢Q

35、235D。反映碳素结构钢和低合金钢性能的主要指标有强度（抗拉强度、屈服强度）、塑性和韧性、脆性断裂和可焊性。二、起重机金属结构常用材料的性能（一）钢材的强度（比例极限p，弹性极限s）（二）钢材的塑性和韧性钢材的塑性用静力拉伸试验中的延伸率和载面收缩率来衡量。标准试件的标距有两种，一种取直径的5倍，称为短试件，另一种取直径的10倍，称为长试件。延伸率是说明钢材塑性的指标，延伸率大则钢的塑性好，加工容易，承载时虽出现较大变形而并不破坏。对钢材进行冷弯试验，可从另一方面考查其塑性，它反映了钢材的冷加工性能。冷弯试验通常用宽度等于两倍厚度的板条进行，按规定的直径绕弯心弯曲180，要求弯曲处不出现裂缝或

36、分层现象。（三）钢的脆性断裂钢的破坏形式有两种。即塑性破坏和脆性断裂。塑性破坏之前有明显的塑性变形，人能及时发现并采取措施而防止发生事故。脆性破坏前的变形很小，应力相当低（只有屈服极限的1/3左右），且断裂进展的速度极快，裂纹进展到临界尺寸之后，扩展速度达2000m/s，结构破坏于顷刻之间。焊接结构和铆接结构比较，焊接结构发生脆性破坏的比例较大。在起重机金属结构中为防止脆性断裂，在材料方面，当计算温度高于-20而加载速度较高时，应采用保证常温冲击韧性的钢材；若计算温度低于-20时，则应选择保证低温冲击韧性的钢材。在加工工艺方面，要防止出现坑痕和裂纹，确定焊接工艺时，应尽量减小热影响区范围并防止

37、焊接中出现裂纹等缺陷。在设计方面，应尽量使应力集中程度低，并避免出现三向受拉应力状态（如交叉焊接），尽可能选用较薄的钢材等。（四）钢材的可焊性钢材的可焊性是衡量钢材焊接工艺好坏的指标。人们通常用焊缝及其相邻的基本金属的抗裂性和使用性能来说明材料可焊性的优劣。碳素结构钢的可焊性，可以粗略地用碳当量来表示，当碳当量Ce0.45%时，则认为钢材的可焊性良好。计算碳当量的经验公式为：三、金属结构的联接（一）焊接焊接是目前广泛采用的一种联接方法。焊接工艺比较简单，其不足之处是连接刚度较大，易引起结构的残余应力和变形，焊缝对低温的敏感性大。（二）螺栓联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，

38、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。粗制螺栓传递剪力的能力很小。精制螺栓要求的精度较高，安装不方便。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GB12281231-84的规定。（三）铆 接 （四）销轴连接第六节 桥门式起重机金属结构一、金属结构的设计要求起重机零部件和金属结构设计应按工作状态的最大载荷进行

39、强度计算，按非工作状态最大载荷及特殊载荷进行强度验算，对受压和平面弯曲构件应按工作状态最大载荷和非工作状态最大载荷进行抗挠屈的稳定性验算。结构件还要按工作状态最大载荷进行刚度验算。对A6、A7、A8级的结构件应进行疲劳（耐久性）计算（验算）。（一）强度设计要求起重机金属结构强度设计采用许用应力法。许用应力为结构材料的屈服点、，一般情况下取n=1.5、n=1.33、n=1.15；（二）刚度的设计要求1.静刚度桥门吊主梁静刚度是指满载小车（包括额定载荷和小车自重，不包括桥架自重）作用在跨中时，主梁在垂直平面内引起的最大静挠度与跨度之比。主梁下挠后对使用性能产生的主要影响是：（1）小车爬坡。下挠过大

40、使小车既要克服运动阻力，又要克服斜坡产生的爬坡附加阻力。（2）溜车。小车向下滑移我国的桥式起重机的静刚度指标规定为：工作级别为A5以下的起重机：YSS/700；工作级别为A6的起重机：YSS/800；工作级别为A7 、A8以下的起重机：YSS/1000。b.具有悬臂小车的门式起重机的装卸桥，当满载小车位于跨端的有效工作位置时，该处由于额定起升载荷和小车自重引起的垂直静挠度应为：YSS/350。2动刚度振动特性（动刚度）是指起重机的消振能力，通常以主梁自振周期（频率）或衰减时间衡量。对电动桥门式起重机，当小车位于跨中时的满载自振频率f2Hz。（三）稳定性计算稳定性计算有以下几种：（1）轴心受压构

41、件（2）压弯结构件（3）板的局部稳定性（四）结构疲劳强度计算零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力的反复作用下，经过一定的循环次数，在应力集中部位产生裂纹，裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。材料在疲劳破坏前所经历的应力循环次数称为疲劳寿命。起重机是在交变应力作用下工作的，使用年限内的总应力循环次数在百万次以上，因此主梁应力集中程度较高的部位往往会疲劳破坏。偏轨箱形疲劳裂纹一般发生在跨中的焊缝及焊缝附近的母材上。主腹板与上盖板之间的焊缝为K型焊缝，受有正应力、剪应力和挤压应力。其他三条为贴角焊缝，受有正应力和剪应力。在这三条焊缝中，主腹板与下盖板之间的焊缝应力较大。二

42、、主梁的构造要求（一）主梁的构造特点主梁跨中附近截面将发生最大正应力，跨端截面将发生最大剪应力，在1/4跨度截面内两种应力都比较大。因此疲劳验算时应选择这三个截面。何为计算这三个截面应力的工况？（1）主梁跨中高度H与跨度S之比根据制造经验，为满足主梁强度、刚度及稳定性的要求，其截面尺寸一般应符合下列条件：其中：小跨度时比值取较大值，大跨度时比值取小值；主梁在端梁连接处的高度H0一般根据跨中高度取为：（2）主梁两腹板间距b与跨度S之比为了保证桥架具有足够的水平刚度，主梁两腹板内壁的间距b不能太小，一般规定：同时，根据焊接施工条件的需要，这个距离还必须大于350mm。当b值确定后，便可以按下面的关

43、系式定出上、下盖板的宽度B：（3）盖板的厚度上、下盖板的厚度常取同值，但有时上盖板的厚度可稍大些。盖板的最小厚度为6mm。（4）腹板的厚度从充分发挥材料的抗弯能力的角度来看，主梁的腹板应尽量取高些用薄些。腹析的厚度不应小于6mm。（5）大加劲板的位置为了保持腹板的局部稳定性，一般当时，在靠近端梁处两块大加劲板的距离；在距离中则取a=(1.52)h，且。（6）小加劲板的位置为了使小车的轮压更直接地传到腹板上去，并进一步增加腹板的局部稳定性，在大加劲板之间腹板受压区域内增设一些垂直的小加劲板，其高度约为。（7）水平加劲板的位置当时，必须在离上盖板(0.20.25)h的地方再添设纵向加劲板条（或角钢

44、），以增加腹板受压缩区的局部稳定性。（二）设计结构构造时的一般原则1.露天工作的结构，应避免积水。2.一般不宜选用钢材厚度厚于40mm的碳素钢或厚于30mm低合金钢。3.主要承载结构件在不同连接处可以采用不同的连接方式，但同一连接处不允许采用不同的连接方式。4.现场拼接的大型结构，优先采用高强螺栓。5.焊接梁除靠近支承处外，横向加劲肋的下端不应直接焊接在受拉翼缘板上，一般应在距受拉翼缘板内表面不小于50mm处断开。6.翼缘板和腹板的对接焊缝不宜在同一截面上，间距不小于200mm，横向加劲肋应离开与其平行的腹板对接焊缝，间距也不应小于200mm。7.焊接梁的受压翼缘板上铺设轨道并承受活动轮压时，

45、如果轨道正对腹板，则腹板和翼缘板一般宜顶紧双面焊接。（三）小车轨道铺设1.轨道采用压板固定时，压板固定处必须正对横向加劲肋，且沿轨道长度成对布设在横向加劲肋的上方，不允许交错布设。压板的固定方式可为焊接或螺栓连接，若为螺栓连接，每块压板不得 少于二个（压板设计为防转的例外）。2.轨道在接头处的高低差不大于1mm，间隙不大于2mm。横向错位差不大于1mm，尽可能采用接头为焊接的轨道。（四）金属结构联接1.焊接（1）对接焊接（2）贴角焊接2.铆钉连接与螺栓连接（五）梯子、走台、栏杆、司机室1.梯子（1）通往司机室、电气设备室、走台及机械和电气部件安装平台的梯子必须通行方便，安合可靠，梯子踏板应有防

46、滑性能。（2）直立梯梯级间距宜为300mm，踏杆距前立面不应小于150mm，梯宽不应小于300mm；当高度大于10m时，每隔68m应设休息平台；当高度大于5m时，应从2m起装设直径为650800mm的安全圈，相邻两圈间距为500mm。（3）安全圈之间用5根均匀分布的纵向杆连接。（4）斜梯的梯级间距和踏板宽度的设置与倾斜角度有关，应符合GB6067表1的要求，当斜梯高度大于10m时，应每隔7.5m设一休息平台，梯侧应设栏杆。2.走台和作业平台要求：（1）铺板应采用具有防滑性能的钢板制成。在用户同意时可采用空孔钢板或格子板，但孔格的面积不得大于400mm2（2）走台宽度（由栏杆到移动部分的最大界限

47、之间的距离）对电动起重机不应小于500mm，对手动起重机不应小于400mm。（3）上空有相对移动的构件或物体的走台，其净空高度不应小于1800mm。（4）走台和平台都必须设置牢固的栏杆，栏杆离铺板的垂直高度应为1050mm，并应设有间距为350mm的水平横杆。底部应设置高度不小于70mm的围护。3.司机室要求：（1）必须安全可靠，与悬挂或支承部分的连接必须牢固。（2）在高温、尘、毒等环境下工作的起重机应设封闭式的司机室。（3）露天工作的起重机的司机室，应防风、防雨、防晒。（4）开式司机室应有栏杆可靠的围护。（5）司机室内净空高度不小于2m。（6）司机室外面有走台时，门应向外开；无走台时，门应向

48、里开。（7）除流动式起重机和司机室底部无碰人危险的起重机外，与起重机一起移动的司机室，其底面距下方地面、通道、走台、等净空高度不应小于2m。（80司机室应保证在事故状态下，司机能安全地撤出。（9）窗下班应采用钢化下班或夹心玻璃。（10）内部工作温度高于35度的司机室应设降温装置；工作温度低于5度的司机室，应设采暖设备。在高温环境直接受热辐射的司机室，应设有效的隔热层。（11）司机室应有舒适可调的座椅、门锁、灭火器和电铃或警报器。二、桥架变形分析及修理（一）变形形式 主梁上拱减小，旁弯，腹板波浪变形，端梁变形，对角线超差。（二）变形原因 1、主梁上拱度减少的原因 （1）结构内应力的影响。 （2）

49、超负荷及不合理使用。 （3）高温工作环境的影响。 （4）设计和制造工艺的影响。（火焰起拱） （5）起重机不合理的吊运、存放和安装。 （6）不合理的修理。 2、旁弯产生的原因 （1）在使用中产生的水平弯曲。 （2）制造工艺要求的预制旁弯。 （3）因改制结构件产生水平弯曲。 （4）由于使用中水平惯性力的作用，引起主梁向内侧产生弯曲。 3、主梁腹板波浪变形产生的原因 在腹板拼接时，由于钢板本身不平（焊前又无校平处理），在焊接内应力的作用下，产生了腹板的波浪变形。 4、端梁变形的原因 （1）为了增强主梁与端梁的联接刚性，有时使用单位在主梁的头部与端梁上焊接一块钢板（或大角钢），因而造成端梁向外侧弯曲。

50、 （2）若大车啃轨严重，在侧向力的作用下，也会造成端梁变形。 （3）由于使用中主梁的下挠变形，也会引起端梁变形。 5、对角线超差变形的原因主端梁连接水平方向变形。（三）主梁变形的不良影响 1、对小车运行的影响。 2、对大车运行机构的影响。 3、对于小车的影响。（四）主梁下挠应修界限 起重机主梁究竟下挠到什么程度就不允许使用，目前尚无明确规定。GB606785起重机械安全规程第1.10.4条作了原则规定：“对于一般桥式类型起重机，当小车处于跨中，并且在额定载荷下，主梁跨中的下挠值在水平线下达到跨度的时，如不能修复，应报废。”（五）桥架变形的修复方法 1、预应力钢筋张拉法 2、预应力钢丝绳张拉法

51、3、火焰矫正法第七节 安全保护装置一、上升极限位置限制器（一）用途当起升机构开动时，吊具在工作高度范围内工作。（二）常见型式及基本原理1重锤式上升极限位置限制器2螺杆式上限限位器（三）检验进行安全检验时，一般以功能试验为基本方法。二、运行极限位置限制器（一）用途起重机小车或大车工作运行到行程的极限位置时，应停止运行，以保证起重机在设计规定的服务面积内工作。（二）常见型式行程限制器一般由一个行程开关配合触发开关的安全尺构成。（三）检验进行安全检验时，以功能试验认证的方法，来检验行程限制器是否有效。三、偏斜调整装置门式起重机、装卸桥的运行机构工作时，由于两侧运行阻力不同、车轮打滑、车轮直径差异、传

52、动系统的效率、两端传动系统电动机滑差率的微小差值、运行机构安装偏差等因素的影响，桥架两端支腿的运行速度常常不同步。会造成起重机金属结构损伤或损坏，并使起重机啃道；严重时，还会损伤运行机构，构成工作事故隐患。跨度大的起重机因刚度较小，较易发生起重机走行偏斜，起重机械安全规程要求：跨度等于或超过40米的装卸桥和门式起重机，应装偏斜调整和显示装置。（二）型式1凸轮式偏斜调整装置纠偏电机对支腿运行速度的影响约为10。正常情况下，偏斜调整装置即依靠这一影响来调整偏斜的。凸轮因偏斜，使K反或K顺运作的角度对应的偏斜量约为起重机跨度的5；如果K反或K顺失灵，造成偏斜量继续增大时，K极开关将起到偏斜量极限控制

53、作用。动作时，凸轮所反映的偏斜量为起重机跨度的7。2自动纠偏装置3钢丝绳式偏斜调整装置（三）检验有效性检查，是在起重机停止状态进行观察，或拨动开关及机械信号传输系统，检验其运动是否灵活，显示是否有效。检验偏斜调整装置精度时，应用经纬仪测出开关动作时的偏斜量，用这个偏斜量对照该装置所显示的量值，即相当于对装置精度进行标定检验过程。四、缓冲器（一）用途：储存或吸收动能（二）型式1实体式缓冲器这类缓冲器主要有木块式、橡胶和聚氨脂塑料缓冲器。橡胶缓冲器吸收能量少，一般只用于速度较低的场合。聚胺酯泡沫塑料缓冲器的结构型式与橡胶缓冲器类似。这种缓冲器重量轻，在缓冲过程中可消耗40的能量，反弹小，可压缩性和

54、回弹性好，过压缩到50以上，卸载5min后恢复率不小于95。2弹簧缓冲器弹簧式缓冲器结构简单，维修方便，最大缓冲行程150mm，可以蓄存较大的能量，因此应用较多。但它存在一定的缺点，即压缩的弹簧复位太快，蓄存的能量常以回弹形式迅速释放出来，造成反弹。3液压缓冲器（见图3-14）（三）检验我国起重机设计规范规定的值较低，吸收消耗全部动能的25（国际49%）即为合格。这一检验应以抽检形式在实验室内进行。对在用起重机缓冲器的检验，主要检查其完好性，辅之以实地低速碰撞的观察来进行验证。五、 防风防爬装置起重机防风防爬装置主要有三类，即夹轨器、锚定装置和铁鞋。（一）锚定装置一）用途防风锚定装置主要有链条

55、式和插销（板）式两种。二）检验1锚链2连接板3张紧装置4锚固螺栓5插销（板）（二）防风铁鞋一）用途及型式按控制方式，铁鞋可分为手动控制和电动控制两种。二）检验1铁鞋当铁鞋落下时，铁鞋舌尖与车轮踏面和轨面都应接触。2电器联锁装置3铁鞋位置4铰点和机构（三）夹轨器一）用途它的工作原理是通过钳口夹住轨道，使起重机不能滑移，从而达到防风目的。要想使夹轨器的防风作用可靠，必须保证钳口具有足够的夹紧力。按控制方式分类，夹轨器可分为手动夹轨器、电动夹轨器和手电两用夹轨器。二）夹轨器的结构及工作原理1手动夹轨器 2手电两用夹轨器 3电动夹轨器 4液压夹轨器5自锁式夹轨器 6卡轨器机构简单，使用方便、可靠，成本

56、低，是目前使用较广的一种防风装置。三）检验1夹轨器的各个绞点动作应灵活，无锈死和卡阻现象。2螺母、螺杆、齿轮啮合等机构工作可靠无锈死、卡阻等现象。3夹轨器上钳时，钳口两侧能紧紧夹住轨道两侧；松钳时，钳口能离开轨道，达到规定的高度和宽度。4.夹轨器的电气联锁功能和限位开关的位置，应满足设计要求。5.夹轨器的各零部件无异常变形、裂纹和过渡磨损等情况。6.电器件性能及绝缘的情况。7.应检查液压夹轨器的液压管路，泵、阀、锁等是否有渗漏六、安全钩（一）用途和型式单主梁起重机，由于起吊重物是在主梁的一侧进行，重物等对小车产生一个侧翻力矩，由垂直反轨轮或水平反轨轮产生的抗倾翻力矩使小车保持平衡，不能倾翻。但

57、是，只靠这种方式不能保证在风灾、意外冲击、军轮破碎、检修等情况时的安全。（二）检验1.当小车沿主梁全长运行时，安全钩与轨道和主梁腹板之间不能有任何卡阻、刮磨腹板等现象发生。2.安全钩与轨道的间隙应符合设计要求。3.螺栓应无松动、错位，焊缝无开裂，安全钩无异常变形等损伤。检验时，应以功能试验为基本方法，进行目测和运行试验。七、防后倾装置（一）用途和型式吊臂后倾主要由下列几种原因造成：1.起升用的吊具，索具或起升用钢丝绳存在缺陷，在起吊过程中突然断裂，使重物下落；或者由于起重工绑挂不当，起吊过程中重物散落。这些情况都会形成突然卸载，造成吊臂反弹后倾事故。2.由于起升高度限位器失灵，过卷扬事故发生，

58、造成钢丝绳断裂；或者直接对吊臂产生向后牵引力，由此造成吊臂后倾事故。3.变幅机构控制失灵，同时变幅限位开关失效，在变幅过程中造成吊臂后倾事故。4.由于风灾影响，在起吊过程中造成吊臂后倾事故。目前，使用的防后倾装置大多由两部分组成。首先，通过安装在吊臂下铰点附近的变幅限位开关限制变幅位置。然后，通过一个机械装置对吊臂进行止挡。（二）检验限位开关设置位置应合理，能可靠地限制吊臂位置，指示器显示的变幅位置应满足精度要求，各铰点应转动灵活，套筒无弯曲变形。检验时，应通过试验，检查防后倾限位装置的可靠性，同时检查变幅位置和指示器显示的精度。必要时可进行拆卸检验。八、回转锁定装置九、起重量限制器起重量限制

59、器和起重力矩限制器统称为超载保护装置。（一）型式超载保护装置按其功能的不同，可分为自动停止型和综合型两种。按结构型式分，有电气型和机械型两种。自动停止型，是指当起升质量超过额定起重量时，能停止起重机向不安全方向（起升、伸臂、降臂等）继续动作，而允许起重机向安全方向动作。综合型，是指当起升质量达到额定起重量的90左右时，能发出声响或灯光预警信号。起升质量超过额定起重量时，能停止起重机向不安全方向继续动作，并发出声光报警信号，同时能允许起重机向安全方向动作。电气型，是指通过机械能与电能之间的转换，实现保护功能。机械型，是指通过机械能之间的转换与开关配合实现保护功能，机械型产品比较简单，采用杠杆、偏心轮、弹簧或液压系统检测载荷，通过行程开关（控制阀）使产品动作。（二）基本功能超载保护装置应具有下列功能：1.动载抑制功能。防止动载影响，可采用延时技术。