起重機械基礎(chǔ)知識講稿[1]

1、起重機械基礎(chǔ)知識起重機械基礎(chǔ)知識起重機械基礎(chǔ)知識起重機械基礎(chǔ)知識l第一節(jié)第一節(jié) 起重機的分類、主要參數(shù)和組成起重機的分類、主要參數(shù)和組成l第二節(jié)第二節(jié) 起重機設(shè)計總論起重機設(shè)計總論l第三節(jié)第三節(jié) 起重機機構(gòu)及主要零部件起重機機構(gòu)及主要零部件l第四節(jié)第四節(jié) 起升機構(gòu)的計算起升機構(gòu)的計算l第五節(jié)第五節(jié) 起重機金屬結(jié)構(gòu)常用材料起重機金屬結(jié)構(gòu)常用材料l第六節(jié)第六節(jié) 橋門式起重機金屬結(jié)構(gòu)橋門式起重機金屬結(jié)構(gòu)l第七節(jié)第七節(jié) 起重機金屬結(jié)構(gòu)的制造工藝起重機金屬結(jié)構(gòu)的制造工藝l第八節(jié)第八節(jié) 安全保護裝置安全保護裝置 第一節(jié)第一節(jié) 起重機的分類、主要參數(shù)和組成起重機的分類、主要參數(shù)和組成l一、起重機的分類一、起

2、重機的分類l（一）起重機定義（一）起重機定義：l起重機以間歇、重復(fù)方式工作，使掛在吊鉤或其它取物裝置上的重物在一定的空間范圍內(nèi)實現(xiàn)垂直升降和水平移動機電設(shè)備。l（二）起重機又可分為（二）起重機又可分為：l1.橋架型：橋式起重機，門式起重機，裝卸橋，架橋機； l2. 臂架型：門座起重機，半門座，塔式，鐵路起重機，流動式， 浮式，甲板，桅桿，懸臂；l3.繩索型： 纜索起重機，門式纜索起重機； 纜索起重機1-安裝用鋼絲繩2-安裝用卷揚機3-輔助桅桿4-承重鋼絲繩5-側(cè)纜風(fēng)繩 6-起重卷揚機7-起重鋼絲繩8-起重小車6746748del起重量G（過去常用字母Q表示），是指被起升重物的質(zhì)量，單位為千克（

3、kg）或噸（t）。一般分為額定起重量、最大起重量、總起重量、有效起重量等。l1.額定起重量額定起重量Gn 額定起重量，是指起重機能吊起的重物或物料連同可分吊具或?qū)倬撸ㄈ缱ザ贰㈦姶盼P、平衡梁等）質(zhì)量的總和。對于幅度可變的起重機，其額定起重量是隨幅度變化的。l其名義額定起重量其名義額定起重量，是指最小幅度時，起重機安全工作條件下允許提升的最大額定起重量，也稱最大起重量Gmax。2.總起重量總起重量Gt 總起重量，是指起重機能吊起的重物或物料，連同可分吊具和長期固定在起重機上的吊具或?qū)倬撸òǖ蹉^、滑輪組、起重鋼絲繩以及在臂架或起重小車以下的其他起吊物）的質(zhì)量總和。有效起重量，是指起重機能吊起的重

4、物或物料的凈質(zhì)量。如帶有可分吊具抓斗的起重機，允許抓斗抓取物料的質(zhì)量就是有效起重量，抓斗與物料的質(zhì)量之和則是額定起重量。橋架型起重機運行軌道軸線之間的水平距離稱為跨度，用字線S表示，單位為米（m）。對于小車，為小車軌道中心線之間的距離；基距也稱軸距，是指沿縱向運動方向的起重機或小車支承中心線之間的距離。（起重機置于水平場地時，空載吊具垂直中心線至回轉(zhuǎn)中心線之間的水平距離稱為幅度L。 幅度有最大幅度和最小幅度之分。l（六）起重力矩（六）起重力矩M 起重力矩是幅度L與其相對應(yīng)的起吊物品重力G的乘積， M =GL。（NM)l（七）起重傾覆力矩（七）起重傾覆力矩MA 起重傾覆力矩，是指起吊物品重力G與

5、其至傾覆線距離A的乘積。l（八）輪壓（八）輪壓P 輪壓是指一個車輪轉(zhuǎn)遞到軌道或地面上的最大垂直載荷。單位為N。l（九）起升高度（九）起升高度H和下降深度和下降深度h 起重高度，是指起重機水平停機面或運行軌道至吊具允許最高位置的垂直距離，單位為m。l（十）運行速度（十）運行速度V 起升（下降）速度Vn，是指穩(wěn)定運動狀態(tài)下，額定載荷的垂直位移速度（m/min）。l（十一）起重機工作級別（十一）起重機工作級別 起重機工作級別是考慮起重量和時間的利用程度以及工作循環(huán)次數(shù)的工作特性。l它是按起重機利用等級（整個設(shè)計壽命期內(nèi)，總的工作循環(huán)次數(shù)）和載荷狀態(tài)劃分的。l起重機載荷狀態(tài)按名義載荷譜系數(shù)分為輕、中、

6、重、特四級；l起重機的利用等級分為U0U9十級。l起重機工作級別，也就是金屬結(jié)構(gòu)的工作級別，按主起升機構(gòu)確定，分為A1A8級。利用等級工作循環(huán)總數(shù)備注U01.6104不經(jīng)常使用U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105經(jīng)常輕負荷使用U55105經(jīng)常斷續(xù)使用U61106不經(jīng)常繁忙使用U72106繁忙使用U84106U94106起重機的利用等級起重機的利用等級工作循環(huán)工作循環(huán)從準備起吊始，到下一次起吊止。從準備起吊始，到下一次起吊止。l三、起重機的組成三、起重機的組成l1.機械傳動系統(tǒng)/液壓傳動系統(tǒng)l2.金屬結(jié)構(gòu)l3.電氣/液壓控制系統(tǒng)l4.安全保護系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 起重機

7、設(shè)計總論起重機設(shè)計總論l一、起重機安全正常工作的條件一、起重機安全正常工作的條件l為了保證起重機的安全正常工作，起重機設(shè)計時應(yīng)滿足下為了保證起重機的安全正常工作，起重機設(shè)計時應(yīng)滿足下列三個基本條件：列三個基本條件：l（一）（一）金屬結(jié)構(gòu)和機械零部件應(yīng)具有足夠的強度、剛度和金屬結(jié)構(gòu)和機械零部件應(yīng)具有足夠的強度、剛度和抗屈曲能力?？骨芰?。l（二）（二）整機必須具有必要的抗傾覆穩(wěn)定性。整機必須具有必要的抗傾覆穩(wěn)定性。l（三）（三）原動機具有滿足作業(yè)性能要求的功率，制動裝置提原動機具有滿足作業(yè)性能要求的功率，制動裝置提供必需的制動力矩。供必需的制動力矩。l1.強度強度金屬構(gòu)件抵抗外力作用不產(chǎn)生破壞

8、的能力。金屬構(gòu)件抵抗外力作用不產(chǎn)生破壞的能力。l2.剛度剛度在外力作用下，金屬構(gòu)件抵抗產(chǎn)生彈性變形的在外力作用下，金屬構(gòu)件抵抗產(chǎn)生彈性變形的能力。能力。l3.穩(wěn)定性穩(wěn)定性金屬構(gòu)件承受壓力載荷作用時，保持原有幾金屬構(gòu)件承受壓力載荷作用時，保持原有幾何形狀的能力。何形狀的能力。l二、許用應(yīng)力和安全系數(shù)l起重機按許用應(yīng)力法進行疲勞和靜強度計算時，基本條件是保證零部件或構(gòu)件的危險截面或計算截面的危險點的計算應(yīng)力小于許用應(yīng)力。l材料極限應(yīng)力與許用應(yīng)力（或計算應(yīng)力）之比，就是安全系數(shù)。 max最大計算應(yīng)力 許用應(yīng)力 lim材料極限應(yīng)力，對鋼材取 s， n安全系數(shù)(見下頁附表） nlimmax一、各種機構(gòu)一

9、、各種機構(gòu)1.起升機構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 起重機機構(gòu)及主要零部件起重機機構(gòu)及主要零部件2.小車運行機構(gòu)3.大車運行機構(gòu)l二、主要零部件二、主要零部件l（一）電機（一）電機l1.起重及冶金用電動機型號YZ和YZR，老型號為JZ2和JZR2；l2.特點：運用于短時或斷續(xù)周期性工作，具有較高的過載能力和機械強度；l3.基本要求和參數(shù)l（1）一般環(huán)境用：防護等級IP44，環(huán)境溫度40； 冶金環(huán)境用：防護等級IP54，環(huán)境溫度60；l（2）基準工作制：S340%（S3，負載持續(xù)率40%，每個工作周期10min或每小時循環(huán)6次），功率等參數(shù)均按此標準；l（3）頻率50HZ，電壓380，定子一般Y接法，轉(zhuǎn)子均按Y

10、接法。l（4）在額定電壓下的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)在2.32.8l4.舉例： YZR280S-6的P=55kw YZR280S-8的P=45kw YZR280S-10的P=37kw（二）聯(lián)軸器（二）聯(lián)軸器種類：齒輪、彈性柱銷、梅花彈性、萬向節(jié)、液力偶合器（三）浮動軸（三）浮動軸（四）制動器（四）制動器種類：塊式、蹄式、帶式、盤式、錐形。塊式雙分為電磁塊式和電力液壓塊式等。l在用起重設(shè)備上制動器的安全檢驗：l1.動力驅(qū)動的起重機，其起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運行機構(gòu)都必須裝設(shè)制動器。l2.起升、變幅機構(gòu)的制動器必須是常閉式的。l3.吊運熾熱金屬或易燃易爆危險品，以及一旦發(fā)生事故可能造成重大危險或損失的起升機構(gòu)；其

11、每一套驅(qū)動裝置都應(yīng)裝設(shè)2套制動器。l（五）減速器（五）減速器l種類：ZQ型、QJ型（焊接箱體）、QS型（三合一）、行星齒輪l分為普通和硬齒面，臥式、立式、三合一式；立式減速器又有套裝和外出軸式。l選用減速器注意以下三點：l1、高速軸的許用功率Nl2、低速軸的最大許用扭矩Ml3、低速軸最大徑向載荷計算（六）卷筒（六）卷筒種類：鑄造卷筒、焊接卷筒l卷筒的安全檢驗及報廢標準：l1.卷筒上鋼絲繩尾端的固定裝置，應(yīng)有防松或自緊的性能；l2.多層纏繞的卷筒，端部應(yīng)有凸緣。凸緣高出量，應(yīng)比最外層高出2倍鋼絲繩直徑或鏈條的寬度；l3.用于起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)的卷筒，筒體內(nèi)無貫通支承軸的結(jié)構(gòu)時，宜采用鋼材制造。l

12、4.卷筒直徑與鋼絲繩直徑的比值h1l5.卷筒上的鋼絲繩工作時放出最多時、卷筒上的余留部分除固定繩尾的圈數(shù)，至少還應(yīng)纏繞23圈，以避免繩尾壓板或楔套、楔塊受力。l6.卷筒出現(xiàn)裂紋或筒壁磨損達原壁厚的20%時，應(yīng)報廢。l（七）鋼絲繩（七）鋼絲繩l1.鋼絲繩的用途及構(gòu)造鋼絲繩的用途及構(gòu)造l鋼絲繩是起重機械的重要零件之一。它具有強度高、撓性好、自重輕、運行平穩(wěn)、極少突然斷裂等優(yōu)點。起重機用鋼絲繩的強度一般為1400-1700N/mm2之間。l（1）金屬芯用軟鋼絲制成，可耐高溫并能承受較大的擠壓應(yīng)力，繞性較差，適用于高溫或多層纏繞的場合。l（2）有機芯通常用浸透潤滑油的麻繩制成，亦有采用棉芯的。有機芯易

13、燃，不能用于高溫場合。l（3）石棉芯用石棉繩制成，可耐高溫。圖圖E4 交捻鋼絲繩的磨損和外部腐蝕的發(fā)展過程舉例交捻鋼絲繩的磨損和外部腐蝕的發(fā)展過程舉例圖圖E8 波浪形：鋼絲繩的縱向軸線呈現(xiàn)螺旋狀的一種變形。如果變形超過波浪形：鋼絲繩的縱向軸線呈現(xiàn)螺旋狀的一種變形。如果變形超過2.5.10.1的所列值，鋼絲繩應(yīng)報廢的所列值，鋼絲繩應(yīng)報廢圖圖E9 多股繩的籠狀（鳥籠形）畸變多股繩的籠狀（鳥籠形）畸變理應(yīng)立即報廢理應(yīng)立即報廢圖圖E10 鋼芯擠出，通常伴隨著鄰近位置的籠狀畸變鋼芯擠出，通常伴隨著鄰近位置的籠狀畸變理應(yīng)立即報廢理應(yīng)立即報廢圖圖E13 順捻鋼絲繩直徑的局部增大：順捻鋼絲繩直徑的局部增大：常

14、由沖擊載荷導(dǎo)致的鋼芯畸變而引起常由沖擊載荷導(dǎo)致的鋼芯畸變而引起理應(yīng)立即報廢理應(yīng)立即報廢圖圖E14 鋼絲繩直徑的局部增大：是由于纖維芯在退化狀態(tài)鋼絲繩直徑的局部增大：是由于纖維芯在退化狀態(tài)在外層股間突出而引起的在外層股間突出而引起的理應(yīng)報廢理應(yīng)報廢2.2.鋼絲繩的檢驗鋼絲繩的檢驗（1）檢驗分類 日常檢驗 定期檢驗 特殊檢驗（2）鋼絲繩檢驗部位（見表2-6）（3）檢驗方法斷絲的檢驗一個節(jié)距內(nèi)斷絲的統(tǒng)計（包括外部和內(nèi)部斷絲），對6股或8股鋼絲繩，可以只統(tǒng)計外表面的斷絲斷，即使在同一條鋼絲上有兩處斷絲，亦應(yīng)按二根斷絲統(tǒng)計。注意斷絲的部位和形態(tài)，即斷絲發(fā)生在繩股的凸出部位還是凹谷部位。根據(jù)斷絲的形態(tài)，可

15、以判斷發(fā)生斷絲的原因。圖2-12是斷絲形態(tài)圖。是拉力造成的斷絲；是摩擦造成的斷絲；是疲勞造成的斷絲；是扭轉(zhuǎn)造成的斷絲；是各種復(fù)雜因素造成的斷絲。磨損的檢驗： -1磨損狀態(tài)有同心磨損和偏心磨損兩種； -2磨損的種類有單純磨損和粘性磨損兩種；-3腐蝕；-4變形；-5電弧及火烤的影響；-6鋼絲繩的潤滑檢驗（4）幾個具體問題鋼絲繩直徑的測量（八）滑輪（八）滑輪滑輪的主要作用，是用來改變鋼絲繩的運動方向和達到省力的目的。也常用作均衡滑輪，以均衡二支鋼絲繩的張力。1.滑輪的種類和構(gòu)造工作滑輪，根據(jù)其軸線是否運動，分為動滑輪和定滑輪。只利用滑輪的傳動來平衡鋼絲繩拉力的，叫均衡滑輪。按滑輪的制造工藝，可分為鍛

16、造、鑄造、焊接三種。l2.滑輪的檢驗l（1）滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值h2；l（2）滑輪槽應(yīng)光潔平滑，不得有損傷鋼絲繩的缺陷；l（3）滑輪應(yīng)有防止鋼絲繩跳出繩槽的裝置；l（4）金屬鑄造的滑輪，出現(xiàn)下列情況之一時，應(yīng)報廢：l 裂紋；l 輪槽不均勻磨損達3mm；l 輪槽壁厚磨損達原壁厚的20%；l 因磨損使輪槽底部直徑減少量達鋼絲繩直徑的50%l 其它損害鋼絲繩的缺陷。（九）吊鉤（九）吊鉤1.吊鉤的材料吊鉤的材料要求具有較高的強度的塑韌性，沒有突然斷裂的危險。目前吊鉤廣泛采用低碳鋼和低碳合金鋼制造。危險斷面第五節(jié)第五節(jié) 起重機金屬結(jié)構(gòu)常用材料起重機金屬結(jié)構(gòu)常用材料l一、起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)常用材料的

17、分類一、起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)常用材料的分類l由于起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)多采用焊接結(jié)構(gòu)，故要求材料具有良好的可焊性。此外，還要求起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)的材料有較好的時效性和防腐性。l目前起重運輸機金屬結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件所用的材料有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼。l普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳鋼，用于金屬結(jié)構(gòu)的低碳鋼含碳量不超過0.22%。低合金鋼也是一種低碳鋼，它含有不超過2.5%的合金元素（錳、硅、銅、鎳、硼等）。l按冶煉方法的不同，結(jié)構(gòu)鋼分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。l平爐鋼平爐鋼的質(zhì)量較好，其機械性能和化學(xué)成分比較穩(wěn)定，是起重機金屬結(jié)構(gòu)的常用鋼材。l轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼又分為酸性轉(zhuǎn)爐鋼和堿性轉(zhuǎn)爐鋼

18、。轉(zhuǎn)爐鋼的鋼材含有較多的氣泡、雜質(zhì)（硫、磷）和有害氣體（氧、氮），材質(zhì)不勻，易裂，可焊性差。因此，轉(zhuǎn)爐鋼不允許用于常在露天或低溫下工作的起重機金屬結(jié)構(gòu)上。目前，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼的產(chǎn)量較大，如果能保證其機械性能和化學(xué)成分不次于平爐鋼時，一般起重機的金屬結(jié)構(gòu)，也可以用轉(zhuǎn)爐鋼。l電爐鋼電爐鋼質(zhì)量最好，但價格較貴，起重機金屬結(jié)構(gòu)極少采用。l按照鋼錠澆鑄的方法，結(jié)構(gòu)鋼材可以分成鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼。l鎮(zhèn)靜鋼質(zhì)優(yōu)而勻，塑性和韌閣性都好。l沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，塑性和韌性較差。用這種材料制成的焊接結(jié)構(gòu)，受動力載荷作用時接頭易出現(xiàn)裂縫。沸騰鋼還有時效硬化現(xiàn)象，不宜用在低溫下工作的起重機金屬結(jié)構(gòu)上。從經(jīng)濟觀點來看，由于沸

19、騰鋼未經(jīng)很好的脫氧，因而省去大量昂貴的脫氧劑，冶煉時間短，所以其成本較低。用沸騰鋼軋制成型材和板材時，其內(nèi)部的氣泡可能被壓合，并形成堅實的外殼。所以在一般情況下，其強度并不比鎮(zhèn)靜鋼低太多。因此，在常溫下工作的起重機金屬結(jié)構(gòu)也可用沸騰鋼制造。l普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235是制造起重機金屬結(jié)構(gòu)最常用的材料。根據(jù)化學(xué)成分和脫氧方法，Q235分為A、B、C、D四個質(zhì)量等級。l優(yōu)質(zhì)碳素鋼：08、20、45零件用材，如螺栓、軸l低合金鋼與碳素鋼相比具有更高的屈服極限與抗拉強度、更好的低溫冷脆性和耐磨性以及較好的可焊性。但有效應(yīng)力集中系數(shù)較高，若結(jié)構(gòu)主要由最大強度控制，而不由疲勞強度控制，則采用16Mn低合金鋼效

20、果最好。l對于一般起重機金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)計溫度高于-20時，允許采用平爐或氧氣頂轉(zhuǎn)爐沸騰鋼Q235BF，工作級別為A7和A8的起重機金屬結(jié)構(gòu)，采用平爐鎮(zhèn)靜鋼Q235C或特殊鎮(zhèn)靜鋼Q235D。l反映碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼性能的主要指標有強度（抗拉強度、屈服強度）、塑性和韌性、脆性斷裂和可焊性。二、起重機金屬結(jié)構(gòu)常用材料的性能二、起重機金屬結(jié)構(gòu)常用材料的性能（一）鋼材的強度（一）鋼材的強度（比例極限（比例極限b b，彈性極限彈性極限s s）l（二）鋼材的塑性和韌性（二）鋼材的塑性和韌性l鋼材的塑性用靜力拉伸試驗中的延伸率和載面收縮率來衡量。l標準試件的標距有兩種，一種取直徑的5倍，稱為短試件，另一種取

21、直徑的10倍，稱為長試件。l延伸率是說明鋼材塑性的指標，延伸率大則鋼的塑性好，加工容易，承載時雖出現(xiàn)較大變形而并不破壞。l對鋼材進行冷彎試驗，可從另一方面考查其塑性，它反映了鋼材的冷加工性能。冷彎試驗通常用寬度等于兩倍厚度的板條進行，按規(guī)定的直徑繞彎心彎曲180，要求彎曲處不出現(xiàn)裂縫或分層現(xiàn)象。l（三）鋼的脆性斷裂（三）鋼的脆性斷裂l鋼的破壞形式有兩種。即塑性破壞和脆性斷裂即塑性破壞和脆性斷裂。l塑性破壞之前有明顯的塑性變形，人能及時發(fā)現(xiàn)并采取措施而防止發(fā)生事故。l脆性破壞前的變形很小，應(yīng)力相當(dāng)?shù)停ㄖ挥星O限的脆性破壞前的變形很小，應(yīng)力相當(dāng)?shù)停ㄖ挥星O限的1/3左右），且斷裂進展的速度極快

22、，裂紋進展到臨界尺左右），且斷裂進展的速度極快，裂紋進展到臨界尺寸之后，擴展速度達寸之后，擴展速度達2000m/s，結(jié)構(gòu)破壞于頃刻之間，結(jié)構(gòu)破壞于頃刻之間。l（疲勞破壞是典型的脆性破壞，焊接結(jié)構(gòu)和鉚接結(jié)構(gòu)比較，疲勞破壞是典型的脆性破壞，焊接結(jié)構(gòu)和鉚接結(jié)構(gòu)比較，焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的比例較大焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的比例較大）l在起重機金屬結(jié)構(gòu)中如何防止脆性斷裂：l1）在材料方面）在材料方面 當(dāng)計算溫度高于-20而加載速度較高時，應(yīng)采用保證常溫沖擊韌性的鋼材Q235B/C；若計算溫度低于-20時，則應(yīng)選擇保證低溫沖擊韌性的鋼材Q235D。l2）在加工工藝方面）在加工工藝方面 要防止出現(xiàn)坑痕和裂紋，確

23、定焊接工藝時，應(yīng)盡量減小熱影響區(qū)范圍并防止焊接中出現(xiàn)裂紋等缺陷。l3）在設(shè)計方面）在設(shè)計方面 應(yīng)盡量使應(yīng)力集中程度低，并避免出現(xiàn)三向受拉應(yīng)力狀態(tài)（如交叉焊接），盡可能選用較薄的鋼材等。l（四）鋼材的可焊性（四）鋼材的可焊性l鋼材的可焊性是衡量鋼材焊接工藝好壞的指標。人們通常用焊縫及其相鄰的基本金屬的抗裂性和使用性能來說明材料可焊性的優(yōu)劣。l碳素結(jié)構(gòu)鋼的可焊性，可以粗略地用碳當(dāng)量來表示，當(dāng)碳當(dāng)量Ce0.45%時，則認為鋼材的可焊性良好。計算碳當(dāng)量的經(jīng)驗公式為：144405246VMoNiCrSiMnCCel三、金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接三、金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接l（一）焊接（一）焊接l焊接是目前廣泛采用的一種聯(lián)接方法。焊接