第一篇 基础知识
本章要求熟悉汽车式起重机泵驱动装置、支腿、回转、伸缩、变幅、起升机构的构造及其工作原理。熟悉履带式起重机的构造及工作原理。了解起重机的类型，掌握起重机的技术参数。了解起重机上机电路，掌握起重机系统的液压原理。
第一节 起重机的类型及技术参数
一、 起重机类型
按构造类型起重机械可分为轻小型起重设备、起重机和升降机三大类。
1、 轻小型起重设备
轻小型起重设备一般只有一个升降机构，常见的有千斤顶、电动或手拉葫芦、绞车、滑车等。其特点是轻便，结构紧凑，动作简单。
2、起重机
当起重设备除了具有起升机构以外，还有其他运动机构时，其结构组成必然比单机构的轻小型起重设备复杂得多，我们称这类起重设备为起重机。根据金属结构的类型不同，起重机可分为桥架类型起重机和臂架类型起重机两大类别。其特点是可以使挂在起重吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降和水平运移。即起重机对重物能同时完成垂直升降和水平移动，在工业和民用建筑工程中作为主要施工机械而得到广泛应用。起重机种类繁多，在建筑施工中常用的为流移动式起重机，包括：塔式起重机、汽车式起重机、轮胎式起重机、履带式起重机等。常用起重机的特点和适用范围见表1 - 1。
表1-1 用起重机的特点和适用范围
名称 | 主要特点 | 适用范围 |
塔 式 起 重 机 | 1． 优点： (1)具有一机多用的机型（如移动式、固定式、附着式等），能适应施工的不同需 要；(2)附着后起升高度可达100m以上；(3)有效作业幅度可达全幅度的80%；(4)可以载荷行走就位；(5)动力为电动机，可靠性、维修性都好，运行费用极低 2．缺点： (1)机体庞大，除轻型外，需要解体拆装费时、费力；(2)转移费用高，使用期短不经济；(3)高空作业，安全要求较高(4)需要构筑基础 | (1)高层、超高层的民用建筑施工(2)重工业厂房施工，如电站主厂房结构和设备吊装、高炉设备吊装等(3)内爬式适用于施工现场狭窄的环 |
汽 车 式 起 重 机 | 优点： (1)采用通用或专用汽车底盘，可按汽车愿有速度行驶，灵活机动，能快速转移；(2)采用液压传动，传动平稳，操纵省力，吊装速度快、效率高；(3)起重臂为折叠式，工作性能灵活，转移快 缺点： (1)吊重时必须使用支腿，不能载荷行驶；(2)转弯半径大，越野性能差；(3)箱形起重臂自重大，影响起重量；(4)维修要求高 | 适用于流动性较大的施工单位或临时分散的工地以及露天装卸作业 |
轮 胎 式 起 重 机 | 优点： (1)行驶速度低于汽车式，高于履带式，转弯半径小，越野性能好，上坡能力达17%～20%；(2) 一般使用支腿吊重，在平坦地面可不用支腿，可四面作业，还可吊重慢速行走；(3)稳定性能较好 缺点： (1)机动性比汽车式差，不便经常作长距离行走；(2)行驶速度慢，对路面要求较高 | 适用于比较固定的建筑工地，特别适用于狭窄的施工场所 |
履 带 式 起 重 机 | 优点 (1)行驶速度慢，越野性能好，爬坡能力大，牵引系数为轮胎式的1.5倍；(2)可在泥泞、沼泽等松软地施工，吊重行驶比较平稳；(3)可改换多种工作装置进行多种作业，使用范围广 缺点： (1)行驶时对道路破坏性大；(2)在转移距离较长时，需用平板拖车装运 | 适用于比较固定的、地面条件较差的工作地点，是吊装施工中使用较广的起重机械 |
3、升降机
常见的有垂直升降机、电梯等。升降机类起重设备只有一个升降机构。由于出于安全性考虑，电梯配有完善的安全装置及其他附属装置，其复杂程度是轻小型起重设备不能相比的，所以，列为单独一类。
在所有各类起重机械中，桥架类型起重机和臂架类起重机是使用量最大、功能最强的主体起重设备，现在，我们重点来认识一下起重机械设备中的这一大类别。
(1)桥架类型起重机
桥架类型起重机的最大特点，是以桥形金属结构作为主要承载构件，取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上。桥架类型起重机通过起升机构的升降运动、小车运行机构和大车运行机构的水平运动，在矩形三维空间内完成对物料的搬运作业。桥架类型起重机根据结构形式不同还可以进一步分为桥式起重机（俗称为天车、行车）、门式起重机（被称为带支腿的桥式起重机、包括装卸桥和集装箱门式起重机）和缆索起重机（由于跨度太大，用缆索取代了桥形主梁）等。
(2)臂架类型起重机
臂架类型起重机的结构特点是，都有一个悬伸、可旋转的臂架作为主要受力构件。其工作机构除了起升机构外，通常还有旋转机构和变幅机构，通过起升机构、变幅机构、旋转机构和运行机构等四大机构的组合运动，可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业。例如，汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、塔式起重机、门座起重机等。
除了按构造类型分类外，起重机还可以按行驶性能分为有轨运行起重机和无轨运行起重机。有轨运行起重机装有车轮，可以在铺设的轨道上在有限范围内工作，例如，各种桥架类型起重机、塔式起重机、门座起重机等。无轨运行起重机的运行装置配备橡胶轮胎或履带，常见的各种流动式起重机，它们机动性好，可以在各种路面上长距离行驶，灵活转换作业场地。
大多数起重机是通用式的，广泛应用于车间、仓库、露天堆放场等处。也有许多起重机是专门为特定工作场所或某种工艺服务的。例如，兑铁水起重机、脱锭起重机等冶金起重机，铸造起重机、锻造起重机等服务于热加工的起重机，门座起重机、卸船机等专门用于港口装卸作业的起重机，用于仓储料库的堆垛起重机，还有专门用于海上作业的浮式起重
机等。
起重机在许多重要国民经济部门得到广泛使用，成为现代物流和制造业组织生产的基础装备之一。起重机今后发展的方向是进一步增大起重性能，向大型化发展，扩大作业范围；增加科技含量，实现机电一体化，提高计算机技术应用水平；增强安全可靠性和作业的舒适性。
二、起重机的技术参数
起重机的主要性能参数包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作速度等，见表1-2。
表1-2 起重机的技术参数与定义（GB 6974.2-86）
编号 | 名词术词 | 英文 | 定义或说明 | 示意图 |
1 质量和载荷参数 | ||||
1.1 | 起重量G | lifting capacity | 被起升重物的质量 | |
1.1.1 | 有效起重量GP | useful load pay- load | 起重机能吊起的重物或物料的净质量。对于幅度可变的起重机,根据幅度规定有效起重量 | |
1.1.2 | 额定起重量Gn | load lifting capa- city, rated capa- city, safe work- ing load (SWL) | 起重机允许吊起的重物或物料，连同可分吊具(或属具)质量的总和(对于流动式起重机，包括固定在起重机上的吊具)。对于幅度可变的起重机,根据幅度规定起重机的额定起重量 | |
1.1.3 | 总起重量Gt | total suspended load, suspended load capacity, lifting load | 起重机能吊起的重物或物料,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。对于幅度可变的起重机,根据幅度规定总起重量 | |
1.1.4 | 最大起重量Gmax | maximum lifting load | 起重机正常工作条件下，允许吊起的最大额定起重量 | |
1.2 | 起重力矩M | load moment | 幅度L和相应起吊物品重力Q的乘积 | |
1.3 | 起重顿覆力矩MA | load tipping moment | 起吊物品重力Q和从载荷中心线至倾覆线距离A的乘积 | |
1.4 | 起重机总质量G0 | total mass | 包括压重、平衡重、燃料、油液、润滑剂和水等在内的起重机各部分质量的总和 | |
1.5 | 轮压P | wheel load | 一个车轮传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） | |
1.6 | 外伸支腿最大压力 | maximum out- rigger load | 支腿全伸进行起重作业时，一个支腿座承受的最大法向反作用力 | |
2起重机尺寸参数 | ||||
2.1 | 幅度L | radius | 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（非回转浮式起重机为空载吊具垂直中心线至船艏护木的水平距离） | |
2.1.1 | 最大幅度Lmax | 小型越野汽车maximum radius | 起重机工作时，臂架倾角最小或小车在臂架最外极限位置时的幅度 | |
2.1.2 | 最小幅度Lmin | minimum radius | 臂架倾角最大或小车在臂架最内极限位置时的幅度 | |
2.2 | 吊具横向极限位置C | hook approach | 起重机轨道中心线和吊具垂直中心线之间的最小水平距离 | |
2.3 | 尾部半径r | tail radius | 与臂架相对的起重机另一侧回转部分的最大半径 | |
2.4 | 起升高度H | height | 起重机水平停车面至吊具允许最高位置的垂直距离。 ——对吊钩和货叉算至它们的支承表面; ——对其他吊具，算至它们的最低点（闭合状态）。 对桥式起重机，应是空载置于水平场地上方，从地面开始测定其起升高度 | |
2.5 | 下降深度h | load-lowering height. | 吊具最低工作位置与起重机水平支承面之间的垂直距离。 ——对吊钩和货叉，从其支承面算起; ——对其他吊具，从其最低点算起（闭合状态）。 桥式起重机从地平面起算下降深度。应是空载置于水平场地上方，测定其下降深度 | |
2.6 | 起升范围D | lifting range | 吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离 (D=H+h) | |
2.7 | 起重臂长度Lb | jib length | 起重臂根部销轴至顶端定滑轮轴线（小车变幅塔式起重机为至臂端形位线）在起重臂纵向中心线方向的投影距离 | |
2.8 | 起重机倾角 | jib angle | 在起升平面内，起重臂纵向中心线与水平线的夹角 | |
3 运动速度 | ||||
3.1 | 起升（下降）速度Vn | load-lifting (lowering) speed | 稳定运动状态下，额定载荷的垂直位移速度 | |
3.2 | 微速下降速度Vm | precision load- lowering speed | 稳定运动状态下，安装或堆垛最大额定载荷时的最小下降速度 | |
3.3 | 回转速度ω | slewing speed | 稳定运动状态下,起重机转动部分的回转角速度。规定为在水平场地上,离地10m高度处，风速小于3 m/s时,起重机幅度最大,且带额定载荷时的转速 | |
3.4 | 起重机（大车）运行速度Vk | travelling speed | 稳定运动状态下，起重机运行的速度。规定为在水平路面（或水平轨面）上，离地10m高度处，风速小于3 m/s时的起重机带额定载荷时的运行速度 | |
3.5 | 小车运行速度Vt | crab traversing speed | 稳定运动状态下,小车运行的速度.规定为离地10m高度处,风速小于3 m/s时,带额定载荷的小车在水平轨道上运行的速度 | |
3.6 | 变幅速度Vr | derricking speed | 稳定运动状态下，额定载荷在变幅平面内水平位移的平均速度。 规定为离地10m高度处，风速小于3 m/s时，起重机在水平路面上，幅度从最大值至最小值的平均速度 | |
3.7 | 起重臂伸缩时间 | telescopic time | 空载状态下，起重臂以最大伸缩速度由全缩（全伸）状态，运动到全伸（全缩）状态所用的时间 | |
4 与起重机运行线路有关的参数 | ||||
4.1 | 爬坡能力 | g radeability | 无载起重机能以稳定行驶速度爬行的最大坡度，，一般以百分数表示 | |
4.2 | 最小转弯半径R | minimum turning radius | 起重机转向时，其前轮外侧运行轨迹的最小圆弧半径 | |
5 一般性能参数 | ||||
5.1 | 工作级别 | classification group | 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 | |
5.2 | 机构工作级别 | classification group of mecha- nisms | 按机构利用等级（机构在使用期限内，处于运转状态的总小时数）和载荷状态划分的机构工作特性 | |
5.3 | 生产率（生产能力） | loading and un- loading capacity, p roductivity' | 表明起重机装卸能力的综合指标。根据起重量、机构工作速度、工作行程以及机构重叠工作的程度进行计算，以t/h表示 | |
5.4 | 起重特性曲线 | lifting perform- ance curve | 表示臂架型起重机起重作业性能的曲线。由起重量曲线和起升高度曲线组成 | |
5.5 | 钢丝绳滑轮组倍率 | rope fall | 通过吊钩滑轮组的挠性件分支数与引入卷筒（或链轮）的挠性件根数之比 | |
1、起重机工作级别
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。
1.1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，到下二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( U0～ U9)，如表1-3所示。
表1-3 起重机利用等级
利用等级 | 总的工作循环次数N | 附 注 |
U0 U1 U2 U3 | 1. 6 X 1.04 3.2 x 104 6.3 x 104 1.25 x 105 | 不经常使用 |
U4 | 2.5×103 | 经常轻闲地使用 |
U5 | 5×105 | 经常中等地使用 |
U6 | 1×106 | 不经常繁忙地使用 |
U7 U8 U9 | 2 x 106 4 X 106 >4 x 106 | 繁忙地使用 |
1.2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。载荷状态与两个因素有关：一个是实际起升载荷G与额定载荷Gn之比G/Gn，另一个是实际起升载荷G的作用次数N与工作循环总数N，1之比N/Nn。表示G/以和N/Nn关系的线图称为载荷谱。表1-4列出了起重机载荷状态。
表1-4 起重机载荷状态
载荷状态 | 名义载荷谱系数 KF | 说 明 |
Q1——轻 | 0.125 | 很少起升额定载荷，一般起升轻微载荷 |
Q2——中 | 0.25 | 有时起升额定载荷，一般起升中等载荷 |
Q3——重 | 0.5 | 经常起升额定载荷，一般起升较重载荷 |
Q4——特重 | 1.0 | 频繁起升额定载荷 |
1.3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（表1-3）和起重机的载荷状态（表1-4）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A1～A8
级。起重机工作级别是表征起重机基本能力的综合参数，用户可根据使用的工艺要求选择适当工作级别的起重机，以达到既经济又适用的目的。起重机工作级别也是识别风险，确定重定监控对象的一个重要参数。
起重机的工作级别如表1-5所示。
表1-5 起重机的工作级别
载荷状态 | 名义载荷谱系数 KF | 利 用 等 级 |
U0 U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 U8 U9 | ||
Q1——轻 | 0.125 | A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 |
Q2——中 | 0.25 | A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 |
Q3——重 | 0.5 | A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 |
Q4——特重 | 1.0 | 乘龙m3A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 |
1.4起重机工作级别举例
为便于广大起重作业人员了解和掌握超重机适用的工作级别，而列举了以下各种起重机的工作级别，如表1—6所示。
表1-6 起重机工作级别举例
起 重 机 型 式 雨刮器刮不干净 | 工作级别 | ||
桥式起重机 | 吊钩式 | 电站安装及检修用 | A1～ A3 |
车间及仓库用 | A3～ A5 | ||
繁重工作车间及仓库用 | A6～ A7 | ||
抓斗式 | 间断装卸用 | A6 | |
连续装卸用 | A6～ A8 | ||
冶金专用 | 吊料箱用 | A7～ A8 | |
加料用 | A8 | ||
铸造用 | A6～ A8 | ||
锻造用 | A7～ A8 | ||
淬火用 | A7～ A8 | ||
夹钳、脱锭用 | A8 | ||
揭盖用 | A7～ A8 | ||
料耙式 | A8 | ||
电磁铁式 | A6～ A8 | ||
门式起重机 | 一般用途吊钩式 | A3～ A6 | |
装卸用抓斗式 | A6～ A8 | ||
电站用吊钩式 | A2～ A3 | ||
造船安装用吊钩式 | A3～ A5 | ||
装卸集装箱用 | A5～ A8 | ||
装卸桥 | 料场装卸用抓斗式 | A7～ A8 | 红旗二手车|
港口装卸用抓斗式 | A8 | ||
港口装卸集装箱用 | A6～ A8 | ||
门座起重机 | 安装用吊钩式 | A3～ A5 | |
装卸用吊钩式 | A5～ A7 | ||
装卸用抓斗式 | A6～ A8 | ||
塔式起重机 | 一般建筑安装用 | A2～ A4 | |
用吊罐装卸混凝土 | A4～ A6 | ||
汽车，轮胎、履 带、铁路起重机 | 安装及装卸用吊钩式 | A1～ A4 | |
装卸用抓斗式 | A4～ A6 | ||
甲板起重机 | 吊钩式 | A4～ A6 | |
抓斗式或电磁吸盘式 | A6～ A7 | ||
浮式起重机 | 装卸用吊钩式 | A5～ A6 | |
装卸用抓斗式 | A6～ A7 | ||
造船安装用 | A3～ A6 | ||
缆索起重机 | 安装用吊钩式 | A3～ A5 | |
装卸或施工用吊钩式 | A5～ A7 | ||
装卸或施工用抓斗式 | A6～ A8 | ||
2、起重机的特性曲线
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