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起重机发展史

浏览次数: 日期:2016年3月20日 23:40

历史

公元前10年,古罗马建筑师维特鲁维斯曾在其建筑手册里描述了一种起重机械。这种机械有一根桅杆,杆顶装有滑轮,由牵索固定桅杆的位置,用绞盘拉动通过滑轮的缆索,以吊起重物。有些超重机械可用两根桅杆,构成人字形,把吊起物横向移动,但幅度很小,操作也十分吃力。
到15世纪,意大利发明了转臂式起重机,才解决这个问题。这种起重机有根倾斜的悬臂,臂顶装有滑轮,既可升降又可旋转。但直到18世纪,人类所使用的各种起重机械还都是以人力、畜力为动力的,在起重量、使用范围和工作效率上很有限。
18世纪中后期,英国瓦特改进和发明蒸汽机之后,为起重机械提供了动力条件。1805年,格兰工程师伦尼为伦敦船坞建造了第一批蒸汽起重机。1846年,英国的阿姆斯特朗把新堡船坞的一台蒸汽起重机改为水力起重机。
20世纪初期,欧洲开始使用塔式起重机,
起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构,大多是由吊挂系统和绞车组成,也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置,一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上,臂架仰起时幅度减小,俯下时幅度增大,分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转,是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架,主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构,也可为腹板结构,有的可用型钢作为支承梁。[1] 

市场现状

2011年10月份,我国工程机械行业整体销量低迷趋势不改。其中,挖掘机销量同比下滑29.92%;推土机销量同比下滑21.34%。
 
2011年,受国家宏观调控的影响,信贷紧缩政策导致部分在建工程项目进度放缓、原计划开工的部分项目推迟开工;同时消费者受信贷紧缩政策的影响,购机费 用减少导致工程机械需求降低。尽管当前工程机械市场面临严峻的挑战,但我国经济增长动力仍强劲,在未来一段时期我国工程机械行业仍处于高速发展期,特别是 履带起重机行业前景看好。国家发改委颁布的《产业结构调整指导目录(2011年本)》中明确指出,400吨级及以上履带起重机作为新兴产业被选为“鼓励 类”产品,履带起重机前景看好。
2011年前三季度,我国重型卡车行业共销售71.20万辆。重型卡车市场发展正在步入下行期:
一是在行业政策日趋严紧,国家在安全、环保、节能等方面出台很多的法规,同时在执行环节有更严格的趋势。这些法规的制定及执行力的加大,将会导致重卡行业产品技术要求提高,同时产品成本都会进一步提高。
二是市场竞争日趋激烈。我国卡车市场已经面临全球化竞争格局,虽然目前我国重型卡车行业本土品牌的市场份额占据绝大比例,但这并不代表未来格局会一直保持,产品技术提高、本地化制造成本降低等因素,都在使未来的重卡行业竞争环境发生变化。
随着起重机行业的不断发展越来越多的企业加入到起重机行业中来。高满指 出,工程机械的风险包括技术风险、供求风险和经济波动风险等。当前工程机械部分产品的核心技术主要体现在总体设计和技术集成方面,如果企业不能及时研究开 发新技术、新工艺及新产品,满足市场的要求,产品可能面临被淘汰的风险。
由于我国工程机械行业竞争十分激烈,特别是国际工程机械巨头大举进入我国 市场。与国外竞争对手相比,我国企业在产品种类、研发实力、技术水平、资本规模及品牌影响力等方面还有较大差距。此外,世界经济的波动也或将给该行业带来 一定的不可控风险。工程机械行业作为基础建设项目投资拉动型行业,如果未来国民经济增长速度的放缓,固定资产投资规模下[1] 

性能参数

起重机主要性能参数指标:
起重机主要参数是表征起重机主要技术性能指标的参数,是起重机设计的依据,也是重机安全技术要求的重要依据。
  1. 起重机自重G
自重是指在标准配置下,整机的质量,单位为t或kg。
  1. 起重量Q
起重量指被起升重物的质量,单位为kg或t。可分为额定起重量、最大起重量、总起重量、有效起重量等。
1.额定起重量Qn
额定起重量为起重机能吊起的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。
2.总起重量Qz
总起重量为起重机能吊起的物料连同可分吊具和长期固定在起重机上的吊具和剧(包括吊钩、滑轮组、起重钢丝绳以及在起重小车以下的其他起吊物)的质量总和。
3.有效起重量Qp
有效起重量为起重机能吊起的物料的净质量。
该参数需要说明如下:
第一,起重机标牌上标定的起重量,通常都是指起重机的额定起重量,应醒目表示在起重机结构的明显位置上。
第二,对于臂架类型起重机来说,其额定起重量是随幅度而变化的,其起重特性指标是用起重力矩来表征的。标牌上标定的值是最大起重量。
第三,带可分吊具(如抓斗、电磁吸盘、平衡梁等)的起重机,其吊具和物料质量的总服额定起重量,允许起升物料的质量是有效起重量。
  1. 起升高度 H
起升高度是指起重机运行轨道顶面(或地面)到取物装置上极限位置的垂直距离,单位为m。通常用吊钩时,算到吊钩钩环中心;用抓斗及其他容器时,算到容器底部。
1.下降深度h
当取物装置可以放到地面或轨道顶面以下时,其下放距离称为下降深度。即吊具最低工作位置与起重机水平支承面之间的垂直距离。
2·起升范围D
起升范围为起升高度和下降深度之和,即吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离。
  1. 跨度 S
跨度指桥式类型起重机运行轨道中心线之间的水平距离,单位为m。
桥式类型起重机的小车运行轨道中心线之间的距离称为小车的轨距。
地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离称为该起重机的轨距。
  1. 幅度L
旋转臂架式起重机的幅度是指旋转中心线与取物装置铅垂线之间的水平距离,单位为 m。非旋转类型的臂架起重机的幅度是指吊具中心线至臂架后轴或其他典型轴线之间的水,平距离。
当臂架倾角最小或小车位置与起重机回转中心距离最大时的幅度为最大幅度;反之为最小幅度。
  1. 工作速度V
工作速度是指起重机工作机构在额定载荷下稳定运行的速度。
1.起升速度Vq
起升速度是指起重机在稳定运行状态下,额定载荷的垂直位移速度,单位为m/min。
2.大车运行速度Vk
大车运行速度是指起重机在水平路面或轨道上带额定载荷的运行速度,单位为m/min。
3.小车运行速度Vt
小车运行速度是指稳定运动状态下,小车在水平轨道上带额定载荷的运行速度,单位为m/min。
4.变幅速度V1
变幅速度是指稳定运动状态下,在变幅平面内吊挂最小额定载荷,从最大幅度至最小幅度的水平位移平均线速度,单位为m/min。
5.行走速度V。
行走速度是指在道路行驶状态下,流动式起重机吊挂额定载荷的平稳运行速度,单位为km/h。
6.旋转速度ω
旋转速度是指稳定运动状态下,起重机绕其旋转中心的旋转速度,单位为r/min。[1] 

结构分类

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分类

在建桥工程中所用的起重机械,根据其构造和性能的不同,一般可分
起重机械分类 起重机械分类
为轻小型起重设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机,缆索式起重机四大类。轻小型起重设备如:千斤顶、气动葫芦、电动葫芦、平衡葫芦(又名平衡吊)、卷扬机等。桥架类型起重机械如梁式起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起重机汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机等。缆索式起重机如升降机等。
按起重性质分:流动式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机。
按驱动方式分:一类为集中驱动,即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮;另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式,大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整,驱动装置常采用万向联轴器。
按结构形式,起重机主要分为轻小型起重设备、桥架式(桥式、门式起重机)、臂架式(自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式、桅杆式起重机)、缆索式。
1.轻小起重设备
轻小型起重设备的特点是轻便、结构紧凑,动作简单,作业范围投影以点、线为主。轻、小型起重设备,一般只有一个升降机构,它只能使重物作单一的升降运动。属于这一类的有:千斤顶滑车、手(气、电)动葫芦、绞车等。电动葫芦常配有运行小车与金属构架以扩大作业范围。
电动葫芦
CD1、MD1型系列钢丝绳电动葫芦系在原CD、MD型基础上的改进型产品。它具有结构紧凑、轻巧、安全可靠、零部件通用程度大,互换性强、起重能力高、维修方便等特点,是用途广泛,深受欢迎的轻型起重设备。
该葫芦有固定式和小车式两类。固定式按固定支脚在上、下、左、右位置不同又分为A1、A2、A3、A4四种型式,可直接安装在构架上使用,小车式具有运行功能,可安装在轨道上使用。
2.桥架起重机
可在长方形场地及其上空作业,多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸,有梁式起重机、桥式起重机、缆索起重机、运载桥等。
(1)梁式起重机:梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机
单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。
按桥架方式分为支承式和悬挂式两种。前者桥架沿车梁上的起重机轨道运行; 后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机轨道运行。单梁桥式起重机分手动、电动两种。手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较低,起重量也较小,但自身质量 小,便于组织生产,成本低,适合用于无电源后搬运量不大,对速度与生产率要求不高的场合。手动单梁桥式起重机采用手动单轨小车作为运行小车,用手拉葫芦作为起升机构,桥架由主梁和端梁组成。主梁一般采用单根工字钢,端梁则用型钢或压弯成型的钢板焊成。
电动单梁桥式起重机工作速度、生产率较手动的高,起重量也较大。电动单梁桥式起重机由桥架、大车运行机构[1] 
(2)桥式起重机:
桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机,又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行,起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行,构成一矩形的工作范围,就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料,不受地面设备的阻碍。
桥式起重机的特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。桥式起重机包括:起升机构,大、小车运行机构。依靠这些机构的配合动作,可使重物在一定的立方形空间内起升和搬运。桥式起重机、装卸桥、冶金桥式起重机、缆索起重机等都属此类。
桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。
普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。
起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器,带动卷筒转动,使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下,以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架,通常为焊接结构
(3)门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。一般用于港口。
按门框结构形式分
(a)全门式起重机:主梁无悬伸,小车在主跨度内进行。
(b)半门式起重机:支腿有高低差,可根据使用场地的土建要求而定。
(c)双悬臂门式起重机:最常见的一种结构形式,其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。
按主梁结构形式分
(a)单主梁门式起重机
单主梁悬臂门式起重机结构简单,制造安装方便,自身质量小,主梁多为偏轨箱形架结构。与双主梁门式起重机相比,整体刚度要 弱一些。因此,当起重量Q≤50t、跨度S≤35m时,可采用这种形式。单主门梁式起重机门腿有L型和C型两种形式.L型的制造安装方便,受力情况好,自 身质量较小,但是,吊运货物通过支腿处的空间相对小一些。C型的支脚做成倾斜或弯曲形,目的在于有较大的横向空间,以使货物顺利通过支脚。
(b)双梁桥式起重机
双梁桥式起重机由直轨、起重机主梁、起重小车、送电系统和电器控制系统组成,特别适合于大悬挂和大起重量的平面范围物料输送。
双梁桥式起重机承载能力强,跨度大、整体稳定性好,品种多,但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些,造价也较高。根据主梁结构不同,又可分为箱形梁和桁架两种形式。一般多采用箱形结构。
3.臂架起重机
臂架式起重机的特点与桥式起重机基本相同。可在圆形场地及其上空作业,多用于露天装卸及安装等工作,有门座起重机、浮游起重机、桅杆起重机、壁行起重机和甲板起重机等。
臂架式起重机包括:起升机构、变幅机构、旋转机构。依靠这些机构的配合动作,可使重物在一定的圆柱形空间内起重和搬运。臂架式起重机多装设在车辆上或其他形式的运输(移动)工具上,这样就构成了运行臂架式旋转起重机。如汽车式起重机、轮胎式起重机、塔式起重机、门座式起重机、浮式起重机、铁路起重机等。
有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式.
①柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转,或者是悬臂与转柱刚接,在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。它适用于起重量不大,作业服务范围为圆形或扇形的场合。一般用于机床等的工件装卡和搬运。
柱式悬臂起重机多采用环链电动葫芦作为起升机构和运行机构,较少采用钢丝绳电动葫芦和手拉葫芦。旋转和水平移动作业多采用手动,只有在起重量较大时才采用电动。
②壁上起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机,或者可沿墙上或其他支承结构上的高架轨道运行的悬臂起重机。
壁行起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较大的车间或仓库,靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合。壁行起重机多与上方的梁式或桥式起重机配合使用,在靠近墙壁处服务于一长方体空间,负责吊运轻小物件,大件由梁式或桥式起重机承担。
③平衡起重机俗称平衡吊,它是运用四连杆机构原理使载荷与平衡配重构成一平衡系统,可以采用多种吊具灵活而轻松地在三维空间吊运载荷。平衡起重机轻巧灵活,是一种理想的吊运小件物品的起重设备,被广泛用于工厂车间的机床上下料,工序间、自动线、生产线的工件、砂箱吊运、零部件装配,以及车站、码头、仓库等各种场合
(2)塔式起重机
一般用在工地上,吊运物资。
(3)门座起重机
(4)流动式起重机[1] 
流动式起重机一般可分为汽车起重机(汽车吊)、轮胎起重机(轮胎吊)、越野轮胎起重机全路面起重机履带起重机(履带吊)、特种起重机。
汽车起重机英文名Truck Crane,国内用 QY 表示,如 QY20/20t 汽车起重机(汽车吊)。将起重机吊台安装在通用或专用载重汽车底盘上的一种起重机。一般是一些小吨位的吊车,在国内目前见到最多的就是这种吊车。
全路面起重机英文名All Terrain Crane,国内用QAY表示。全路面起重机的主要特点是:其行驶驾驶室与起重操纵室分开设置、结构紧凑、重量轻、外形尺寸小、具有良好的行驶性能;底盘 悬挂方式为油气悬挂、减震效果明显;能根据路面高低不平自动调平车架、使爬坡能力更强;可实现全轮转向、全桥驱动、转弯半径小、可蟹形行走、使用范围更 广;可根据需要升高或降低车架高度、以提高行驶性能和通过能力;支腿跨距大、作业稳定性好;可以不受前方区域的限制、360度全方位作业;工作时须支腿、 不能负荷行驶。
轮胎起重机(轮胎吊)Rough Terrain Crane,国内可生产轮胎起重机(轮胎吊)。
履带起重机(履带吊)Crawler Crane。
下面是各种流动式起重机的简介:
1、汽车起重机
汽车起重机: 汽车起重机英文名Truck Crane,国内用QY表示,如QY20/20t汽车起重机(汽车吊)。将起重机安装在通用或专用汽车底盘上底盘性能等同于同样整车总重的载重汽车,符合 公路车辆的技术要求,因而可在各类公路上通行无阻。此种起重机一般备有上、下车两个操纵室,作业时必需伸出支腿保持稳定。起重量的范围很大,可从8 吨~1000吨,底盘的车轴数,可从2~10根。是产量最大,使用最广泛的起重机类型。[2] 
国内首台5桥6节臂100吨级汽车起重机 国内首台5桥6节臂100吨级汽车起重机
2、轮胎起重机
轮胎起重机(轮胎吊)Rough Terrain Crane,国内没有轮胎起重机(轮胎吊)。起重部分安装在特制的充气轮胎底盘上的起重机。上下车合用一台发动机,行驶速度一般不超过30KM/H,车辆宽度也较宽,因此不宜在公路上长距离行驶。具有不用支腿吊重及吊重行驶的功能,适用于货场、码头、工地等移动距离有限的场所的吊重作业。由于不用支腿吊重及吊重行驶经常出现一些事故,目前国内各大吊装广东顺发起重设备有限公司已经逐渐的取消吊重行驶功能。轮胎起重机的主要特点是:其行驶驾驶室与起重操纵室合二为一、是由履带起重机(履带吊)演变而成,将行走机构的履带和行走支架部分变成有轮胎的底盘,克服了履带起重机(履带吊)履带板对路面造成破坏的缺点,行驶的速度也较履带起重机(履带吊)快;作业稳定、起重量大、可在特定范围内吊重行走、但必须保证道路平整坚实、轮胎气压符合要求、吊离地面不得超过50CM;禁止带负荷长距离行走。为保证作业安全,目前国内基本上禁止不打支腿进行吊装作业。
3、越野轮胎起重机
工作中的越野轮胎起重机 工作中的越野轮胎起重机
是70年代发展起来的一种起重机,其吊重功能与轮胎起重机相 似,也可进行不用支腿吊重及吊重行驶。所不同的是底盘的结构形式及由独特的底盘结构所带来的行驶性能的提高。这种起重机的发动机均装在底盘上,底盘有两根 车轴及四个大直径的越野花纹轮胎。四个车轮均为驱动轮及转向轮,当在泥泞不平的工地上转移工位时,四个车轮都传递动力,即四轮驱动,以提高通过泥泞地面及 不平路面的能力。当在平坦路面以较快速度行驶时,只用前轴或后轴的两个车轮驱动,以减少能耗。在起重机的随机文件中,用4×4表示四轮驱动,4×2表示4 个车轴中有两个车轮是驱动轮。该车型适合狭小的场地作业。可实现连续无级变速,在路面阻力突变的情况下发动机也不会熄火,因而极大的方便了司机的操作。可 以所越野轮胎起重机是一种性能扩展了的、强力而灵活的轮胎起重机。
4、全地面式
也叫全路面起重机,是一种兼有汽车起重机和越野起重机特点的高性能产品。 它既能像汽车起重机一样快速转移、长距离行驶,又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地上作业的要求,即行驶速度快,多桥驱动,全轮转向,三种转向方式,离地 间隙大,爬坡能力高,可蟹形行走,是一种极有发展前途的产品。但价格较高,对使用和维护水平要求较高。
5、 履带起重机
三一履带起重机在广东台山核电站施工 三一履带起重机在广东台山核电站施工
履带起重机(履带吊)Crawler Crane[3]  ,国内一般用QUY表示。但是三一的吊车为 跟国际接轨,使用英文命名规则,其履带吊代号为SCC(SANY Crawler Crane的英文头字母)。履带吊的主要特点是:其行驶驾驶室与起重操纵室合二为一、接地面积大、对地面的平均压力较小、稳定性好、可在松软、泥泞地面作 业;牵引系数高、爬坡度大、可在崎岖不平的场地上行驶;但履带吊行驶速度慢、而且行驶过程要损坏路面、因此转场作业时需要通过平板拖车装运、机动性差。
6、 特种起重机
为完成某种特定任务而研制的专用起重机。例如:为机械化部队实施战术技术保障用的、装在越野汽车或装甲车上的起重轮救车;为处理交通事故用的公路清障车等,均属此类。
起重机的工作类型:指起重机工作忙闲程度和载荷变化程度的参数。
工作忙闲程度,对起重机来说,就是指在一年总时间内,起重机的实际运转时数与总时数之比;对机构来说,则是指一个机构在一年时间内运转时数与总时数之比。在起重机的一个工作循环中,机构运转时间所占的百分比,称为该机构的负载持续率,用JC表示。
载荷变化程度,按额定起重量设计的起重机在实际作业中,起重机所起吊的载荷往往小于额定起重量。这种载荷的变化程度用起重量利用系数k表示。k=起重机在全年实际起重量的平均值/起重机的额定起重量。
根据起重机的工作忙闲程度和载荷变化程度,通常把起重机的工作类型划分为:轻级、中级、重级和特重级4种级别。
起重机的工作类型和起重量是两个不同的概念,起重量大,不一定是重级,起 重量小,也不一定是轻级。如水电站用的起重机的起重量达数百吨,但使用机会却很少,只有在安装机组、修理机组时才使用,其余时间都停歇在那里,所以尽管起 重量很大,但还是属于轻级。又如车站货场用的起重机,虽然起重量不大,但工作非常繁忙,属于重级工作类型。
起重机的工作类型与安全性能有着十分密切的关系。起重量、跨度、起升高度相同的起重机,如果工作类型不同,在设计制造时,所采取的安全系数就 不相同,也就是零部件型号、尺寸、规格各不相同。如钢丝绳、制动器由于工作类型不同,安全系数不同(轻级安全系数小、重级安全系数大),所选出的型号就不 相同。再如同是10t的桥式起重机,对于中级工作类型(JC=25%)的起升电动机功率为N=16KW,而对于重级工作类型(JC=40%)起升电动机功 率则为N=23.5KW。
从以上情况可知,如果把轻级工作类型的起重机用在重级工作类型的场所,起重机就会经常出故障,影响安全生产。所以在安全检查时,要注意起重机的工作类型必须与工作条件相符合。
起重机特性曲线:由起重机结构的承载能力、臂架的起重能力和整机抗倾覆稳定性三条曲线的包络线。
  1. 4.缆索式
缆索式主要指升降式起重机俗称升降机,特点是重物或 取物装置只能沿导轨升降。升降机虽只有一个升降机构,但在升降机中,还有许多其他附属装置,所以单独构成一类,它包括:电梯、货梯、升船机等。除此以外, 起重机还有多种分类方法。例如,按取物装置和用途分类,有吊钩起重机、抓斗起重机、电磁起重机、冶金起重机、堆垛起重机、集装箱起重机和援救起重机等;按运移方式分类,有固定式起重机、运行式起重机、自行式起重机、拖引式起重机、爬升式起重机、便携式起重机、随车起重机等;按驱动方式分类,有支承起重机、悬挂起重机等;按使用场合分类,有车间起重机、机器房起重机、仓库起重机、贮料场起重机、建筑起重机、工程起重机、港口起重机、船厂起重机、坝顶起重机、船上起重机等。[1] 

结构

起重机(crane)运行机构一般只用四个主动和从动车轮,如果起重量很大,常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时,必须采用铰接均衡车架装置,使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。
桥架的金属结构由主梁和端梁组成,分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成,双梁桥架由两根主梁和端梁组成。
主梁与端梁刚性连接,端梁两端装有车轮,用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道,供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。
箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式,主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成,小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上,它的结构简单,制造方便,适于成批生产,但自重较大。
偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成,小车钢轨布置在主腹板上方,箱体内的短加劲板可以省去,其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁,自重较小,但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构,在上水平桁架表面一般铺有走台板,自重轻,刚度大,但与其他结构相比,外形尺寸大,制造较复杂,疲劳强度较低,已较少生产。
空腹桁架结构类 似偏轨箱形主梁,由四片钢板组成一封闭结构,除主腹板为实腹工字形梁外,其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口,形成一个无斜杆的空腹桁架,在上、下 水平桁架表面铺有走台板,起重机运行机构及电气设备装在桥架内部,自重较轻,整体刚度大,这在中国是较为广泛采用的一种型式。
普通桥式起重机主要采用电力驱动,一般是在司机室内操纵,也有远距离控制的。起重量可达五百吨,跨度可达60米。
简易梁桥式起重机又称梁式起重机,其结构组成与普通桥式起重机类似,起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面梁,用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车,小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行,也可沿悬吊在高架下面的轨道运行,这种起重机称为悬挂梁式起重机。
冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作,其基本结构与普通桥式起重机相似,但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣,工作级别较高。主要有五种类型。
简易梁桥式起重机类型铸造起重机:供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶,副小车进行翻转盛桶等辅助工作。
夹钳起重机:利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中,或把它取出放到运锭车上。
脱锭起重机:用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置,脱锭方式根据锭模的形状而定:有的脱锭起重机用项杆压住钢锭,用大钳提起锭模;有的用大钳压住锭模,用小钳提起钢锭
加料起重机:用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆,用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转,挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。
锻造起重机:用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器,用以支持和翻转工件;副小车用来抬起工件。[1] 

安全装置

为了确保起重作业安全可靠,起重机装有较完善的安全装置,以便在意外的情况下,起到保护机件或提醒操作人员注意,从而起到安全保护作用。
1.液压系统中各溢流阀:可抑制回路中的异常高压,以防止液压油泵及马达的损坏,并防止处于过载状态。
2.吊臂变幅安全装置:当不测事故发生,吊臂变幅油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时,液压回路中的平衡阀就起作用,锁闭来自油缸下腔的工作油,使吊臂不致下跌,从而确保作业的安全性。
3.吊臂伸缩安全装置:当不测事故发生,吊臂伸缩油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时,液压回路中的平衡阀就起作用,锁闭来自油缸下腔的工作油,使吊会自己缩回,从而确保作业的安全性。
4.高度限位装置:吊钩起升到规定的高度后,碰触限位重锤,打开行程开 关,"过绕"指标灯即亮,同时切断吊钩起升、吊臂伸出、吊臂伏到等动作的操作而确保安全。这时只要操纵吊钩下降,吊臂缩回或吊臂仰起(即向安全方操作)等 手柄时,使限位重锤解除约束,操作即恢复正常。在特殊的场合,如仍需要作微量的过绕操作,可按下仪表盒上的释放按钮,此时限位的作用便解除,但此时的操作 必须十分谨慎小心,以防发生事故。
5.支腿锁定装置:当不测事故发生,通往支腿垂直油缸的高压软管或油管破裂或切割时,液压系统中的双向液压锁能封锁支腿封锁油缸两腔的压力油,使支腿不缩或甩出,从而确保起重作业的安全性。
6.起重量指示器:起重量指示器设置在基本臂的合侧方(即操纵室的右侧面),操作者坐在操纵室内便能清楚地观察到,能准确地指示出吊臂的仰角及对应工况下起重机允许的额定起重量。
7.起重特性表:设置在操纵室内前侧下墙板上,该表列出了各种臂长和各种工作幅度下的额定起重量和起重高度,以便操作时查阅。起重作业时,切不可超过表中规定的数值。[1] 

型号方法

用代号、额定起质量、跨度、工作级别4个主要要素特征表示门式起重机的型号。
M:表示门式类型,M后一个符号为双梁门式起重机。其符号有:MG、ME、MZ、MC、MP、MS,加两个符号为单主梁门式起重机,其符号有:MDG、MDE、MDZ、MDN、MDP、MDS。
MG—双梁单小车吊钩门式起重机
ME—双梁双小车吊钩门式起重机
MDN—单主梁单小车抓斗吊钩门式起重机
MDS—单主梁小车三用门式起重机。[1] 

用途应用

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门式选用

(1)单双梁
一般情况下,起重量在50t以下,跨度在35m以内,无特殊使用要求,宜选用单主梁式。如果要求门腿宽度大,工作速度较高,或经常吊运重件、长大件,则宜选双梁门式起重机。
(2) 跨度
门式起重机的跨度是影响起重机自身质量的重要因素。选择中,在满足设备使用条件和符合跨度系列标准的前提下,应尽量减少跨度。
(3)轮距确定
(a)能满足门架沿起重机轨道方向的稳定性要求
(b)货物的外形尺寸要能顺利通过支腿平面钢架
(c)注意使轮距B与跨度S成一定比例关系,一般取轮距B=(1/4—1/6)S。
(4)间距尺寸
在工作中,门式起重机外部尺寸与堆场的货物及运输车辆通道之间应留有一定的空间尺寸,以利于装卸作业。一般运输车辆在跨度内装卸时,应保持与门腿有0.7m以上的间距。吊具在不工作时应与运输车辆有0.5m以上的间距,货物过门腿时,应有0.5m以上的间距。
(5)电气设备
它应符合通用门式起重机GB/T14406—1993的有关规定。[1] 

节能应用

桥式起重机是工矿企业中应用十分广泛的一种起重机械,某机务段现配属多台桥式起重机,每天使用频繁,工作量很大。桥式起重机能否正常工作直接影响机车检修任务的完成和人身、设备的安全。原使用的桥式起重机拖动系统采用绕线式交流异步电机,转子回路内串入多段外接电阻调速,采用凸轮控制器、继电器-接触器控制,这种控制系统主要缺点是:
因此,只有彻底改变原调速的方式才能从根本上解决桥 式起重机故障率高的问题。随着电子技术的飞快发展,变频调速器的性能、可靠性都有了很大的提高,为在桥式起重机传动系统中的应用提供了有利的条件。我们首 先对担负机车柴油机组装重要工作的架修库32吨桥式起重机的大小车拖动系统和吊钩提升系统进行变频改造,以改善其操作性能、降低了故障率。
改造方案
1.变频改造方案
桥式起重机的电气传动系统有大车电动机两台、小车电动机一台、32吨大钩、5吨小钩提升电动机各一台,这次改造总的思路是用四台变频器来控制五台电机,实现重载启动,变频调速。
主电路原理图如图1所示。
图1 桥式起重机变频调速主电路原理图
改造中电气控制系统除保留原凸轮控制器和各电机外,各控制柜和各继电器、接触器一律取消,变频器采用的是SAJ起重专用变频器,各传动机构配置如图1所示。
2.制动方法
通过变频调速系统对 重物下降时电机制动再生的电能,采取由变频器直流回路内接入制动电阻消耗掉的方式,把运动中的大、小车和吊钩迅速而准确地将转速降为0。对于吊钩,常常需 要重物在半空中停留一段时间(如重物在空中平移时),而变频调速系统虽然能使重物停住,但因容易受到外界因素的干扰(如平移时常出现断电),可靠性差。因 此,还必须同时采取电磁制动器进行机械制动。
3.变频控制系统的控制要点
桥式起重机拖动系统的控制包括:大车的左、右行及速度档; 小车的前、后行及速度档; 吊钩的升、降及速度档等。这些都可以通过变频器可编程控制器进行无触点控制。
桥式起重机控制系统中需要引起注意的是关于防止溜钩的控制,在电磁制动器抱住之前和松开后的瞬间,极易发生重物由于停止状态下滑而产生溜钩。
(1)起吊重物停住控制要点
通过设定停止起始频率,和的维持时间(应大于制动电磁铁抱闸时间0.6s),当变频器的工作频率下降到时,变频器输出一个“频率到达信号”, 发出制动电磁铁断电指令,此时维持,随后变频器工作频率降为0。
(2)起吊重物升降控制要点
设定“升降起始频率和“检测电流时间,当变频器达到的同时,变频器开始检测电流,确认电流足够大,产生的力矩能抵消下降力矩时发出松开指令,使制动电磁铁开始通电松开抱闸,应大于电磁铁松开时间。
(3) 自动转矩提升设置
在调试过程中适当地提高中频电压可以改善低频特性,提高启动转矩; 提高零频电压可以加大直流强励磁,可以使电机保持足够大的转矩防止溜钩。
(4)各传动机构变频器的功能参数设置
桥式起重机各传动机构改造采用的SAJ系列变频器。
改造后的效果
从改造后运行来看,效果非常明显。主要效果如下:
  • 电动机运行的开关器件实现了无触点化,具有半永久性的寿命;[1] 

使用保养

首先:起重吊装设备出厂前,要做好身份记录。设备安装前安全检查和维护:检查设备各主要机构性能的完好性,检查主要钢结构和联接件及其销轴、螺栓的可见缺陷,检查设备表面的防腐情况,形成记录,出具安装意见。
其次:起重吊装设备由专人保养维护。设备交付使用后,日常保养应由设备操 作司机或使用单位专职人员负责,安装维保单位对日常保养内容负有监督和检查的义务。日常保养主要内容科概括为“十字作业法”:清洁、紧固、润滑、调整、防 腐。每天班前、班末10~30分钟,巡视设备各部分、各部位是否正常,按规定加油润滑,注意机械运转声音是否正常,做好清洁工作和交接班工作,以达到设备 外观整洁,运转正常之目的,日常保养记录和交接班记录要制成固定表格,并作为档案管理。
再次:起重吊装设备要定期进行专业体检。设备使用过程中的定期检查和维护保养:在规定的时间里对机械设备进行若干次保养和修理,以清洗、润滑、调整、解体、检修为中心内容进行。一般由维修人员和操作人员共同来完成。
起重机出厂后,一般规定有60小时左右的磨合期(有 的称为走合期),这是制造工厂根据起重机使用初期的技术特点而规定的。磨合期是保证起重机正常运转,降低故障率,延长其使用寿命的重要环节。但部分用户由 于缺乏起重机使用常识或是因为工期紧,或是想尽快获得收益,而忽视新机磨合期的特殊技术要求。有的用户甚至认为,反正厂家有包修期,机器坏了由厂家负责维 修,于是机器在磨合期内就长时间超负荷使用,导致机器早期故障频繁发生,这不仅影响了机器的正常使用,缩短了机器的使用寿命,而且还因为机器损坏,影响了 工程进度。因此,对起重机的磨合期的使用与保养应引起充分重视。
  1. 磨合期的特点:
1.磨损速度快
由于新机器零部件加工、装配和调整等因素的影响,其摩擦表面粗糙,配合面 接触面积较小,表面的承压状况不均。机器在运行过程中,零件表面的凹凸部分相互嵌合摩擦,磨落下来的金属碎屑,又作为磨料,继续参与摩擦,更加速了零件配 合表面的磨损。因此,磨合期内容易造成零部件(特别是配合表面)的磨损,磨损速度快。这时,如果超负荷作业,则可能导致零部件的损坏,产生早期故障。
2.润滑不良
由于新装配的零部件的配合间隙较小,并且由于装配等原因,很难保证配合间隙的均匀性,润滑油(脂)不易在摩擦表面形成均匀的油膜,以阻止磨损。从而降低润滑效能,造成机件的早期异常磨损。严重时会造成精密配合的摩擦表面划伤或咬合现象,导致故障的发生。
3.发生松动
新加工装配的零部件,存在着几何形状和配合尺寸的偏差,在使用初期,由于受到冲击、振动等交变负荷,以及受热、变形等因素的影响,加上磨损过快等原因,容易使原来紧固的零部件产生松动。
4.发生渗漏现象
由于机件的松动、振动和机器受热的影响,机器的密封面以及管接头等处,会出现渗漏现象;部分铸造、加工等缺陷,在装配调试时难以发现,但由于作业过程中的振动、冲击作用,这种缺陷就被暴露出来,表现为漏(渗)油(水)。因此,磨合期容易出现渗漏现象。
5.操作失误多
由于对机器的结构、性能的了解不够(特别是新的操作者),容易因操作失误引起故障,甚至引起机械事故
  1. 磨合期的使用与维护
1.由于起重机是特殊车辆,操作人员应接受生产厂家 的培训、指导,对机器的结构、性能有充分的了解,并获得一定的操作及维护经验方可操作机器。生产厂家提供的产品使用维护说明书,是操作者操作设备的必备资 料,在操作机器前,一定要先阅读使用维护说明书,按说明书的要求进行操作、保养。
2.注意磨合期的工作负荷,磨合期内的工作负荷一般不要超过额定工作负荷的80%,并要安排适合的工作量,防止机器长时间连续作业所引起的过热现象的发生。
3.注意经常观察各仪表指示,出现异常,应及时停车予以排除,在原因未找到,故障未排除前,应停止作业。
4.注意经常检查润滑油、液压油、冷却液、制动液以及燃油油(水)位和品质,并注意检查整机的密封性。检查中发现油水缺少过多,应分析原因。同时,应强化各润滑点的润滑,建议在磨合期内,每班都要对润滑点加注润滑脂(特殊要求除外)。
5.保持机器清洁,及时调整、紧固松动的零部件,以防因松动而加剧零部件的磨损或导致零部件丢失。
6.磨合期结束,应对机器进行强制保养,做好检查和调整工作,同时注意油液的更换。
总之,起重机在磨合期内使用保养的要求,可归纳为:加强培训、减轻负荷、注意检查、强化润滑。只要重视并按要求实施对起重机磨合期的保养与维护,就会减少早期故障的发生,延长使用寿命,提高作业效率,使机器为您带来更多收益。[1] 

裂痕

起重机作为大型的起重设备,购买起重机的成本也不是一个小的数目。为了延长起重的寿命,使其更加坚固耐用,我们就必须了解起重机机身在使用过程中可能会出现的普遍情况,像起重机机身出现了裂痕,这时候为了起重机能达到长久使用的目标,我们应该怎么样应对。
   风力影响。起重机有可能会在露天的情况下运作,整体日晒雨淋的,加上风力的作用使得起重机在其中过程中受到一定的风力阻挡。一旦风力太大,起重机一边运 作一边还要抵挡风力的作用,承受的载荷就会加重,超出机械的承载力,再坚固的机械也会有摇晃的一刻,一旦超载机械的机身就有可能会出现裂纹和裂缝。
  出现裂纹有可能是在制造的时候因为设计前瞻性不足,没有考虑到机械的坚固耐用也是需要预防的。起重机的体型加固了就能减少桥式起重机的主梁受损害程度。
   桥式起重机安装不当也会造成长时间的腐蚀和损害。所以在安装的时候和平时的检查的时候也应该得到重视,机械保养的关注不能缺少。因为桥式起重机的长时间 的使用下,会受到不同程度的腐蚀,如果在加上一定的撞击力,裂纹就会出现。所以在检查的时候要注意加上润滑油,减少摩擦力,延缓起重机的使用寿命。[1] 

事故预防

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一、事故的主观原因
(1)驾驶员工作经验不足,思想麻痹,在安放好起重机后,对于待吊装物体未能仔细查看并评估其重量的情况下,盲目起吊。
(2)驾驶员违章作业,未通严格遵守汽车起重机吊装时的各项技术参数的严格规定,结果导致副臂过长且吊臂幅度过大,从而引发事故发生。
(3)车辆管理部门缺乏管理,进行吊装作业时未能安排专人进行现场指挥。
二、事故的客观原因
(1)汽车起重机没设力矩限制器装置,从而无法为驾驶员提供准确的技术参数,以避免此类事故的发生。
(2)施工方未能向驾驶员能供吊装物的详细情况(如尺寸、重量等),吊装时该连接臂还躺在封闭的车厢内,在将其吊离车厢前驾驶员无法对它进行详细观察并估出重量。
三、预防措施
(1)加强对驾驶员的安全操作规程教育,使其能熟练地掌握有关技术。
(2)严格遵守《特种设备安全监察条例》等法律、法规的要求,驾驶员须持证上岗,并对车辆定期进行检验、监定等。
(3)对于特殊现场的作业项目,需由吊装单位进行详细的考察论证,并制定详细的作业计划,还须安排专职人员现场指挥。
(4)对车辆加装力矩限制器,从根本上消除因超负荷而带不定期的安全隐患。
(5)选择吊装场地时,必须选择无松软、塌陷及有下水道井盖等平坦硬实的开阔场地。
(6)维护保养好车辆,确保车辆处于完好的技术状态,尤其是要经常检查主臂、支腿缸支撑垫、变幅缸等部件有无裂纹、漏油等现象。
(7)吊装前,驾驶员必须对每一件等吊装物进行重量估计,严禁盲目起吊。[1] 

注意事项

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(1)每台起重机必须在明显的地方挂上额定起重量的标牌。
(2)工作中,桥架上不许有人或用吊钩运送人。
(3)无操作证和酒后都不许驾驶起重机。
(4)操作中必须精神集中、不许谈话、吸烟或做无关的事情。
(5)车上要清洁干净;不许乱放设备、工具、易燃品、易爆品和危险品。
(6)起重机不允许超荷使用。
(7)下列情况不许起吊:捆绑不牢;机件超负荷;信号不明;斜拉;埋或冻在地里的物件;被吊物件上有人;没有安全保护措施的易燃品、易爆器和危险品;过满的液体物品;钢丝绳不符合安全使用要求;升降机构有故障。
(8)起重机在没有障碍物的线路上运行时,吊钩或吊具以及吊物底面,必须离地面2m以上。如果越过障碍物时,须超过障碍物0.5m高。
(9)对吊运小于额定起重量50%的物件,允许两个机构同时动作;吊大于额定起重量50%的物件,则只可以一个机构动作。
(10)具有主、副钩的桥式起重机,不要同时上升或下降主、副钩(特殊例外)。
(11)不许在被吊起的物件上施焊或锤击及在物件下面工作(有支撑时可以)。
(12)必须在停电后,并在电门上挂有停电作业的标志时,方可做检查或进行维修工作。如必须带电作业时,须有安全措施保护,并设有专人照管。
(13)不许随便从车上往下乱扔东西。
(14)限位开关和联锁保护装置,要经常检查。
(15)不允许用碰限位开关作为停车的办法。
(16)升降制动器存在问题时,不允许升降重物。
(17)被吊物件不许在人或设备上空运行。
(18)对起重机某部进行焊接时,要专门设置地线,不准利用机身做地线。
(19)吊钩处于下极限位置时,卷筒上必须保留有两圈以上的安全绳圈。
(20)起重机不允许互相碰撞,更不允许利用一台起重机去推动另一台起重机进行工作。
(21)吊运较重的物件、液态金属、易爆及危险品时,必须先缓慢地起吊离地面100~200mm,试验制动器的可靠性。
(22)修理和检查用的照明灯,其电压必须在36V以下。
(23)桥式起重机所有的电气设备外壳均应接地。如小车轨道不是焊接在主 梁上时,应采取焊接地线措施。接地线可用截面积大于75mm2的镀锌扁铁或10mm2的裸铜线或大于30mm2的镀锌圆钢。司机室或起重机体的接地位置应 多于两处。起重机上任何一点到电源中性点间的接地电阻,均应小于4Ω。
(24)要定期做安全技术检查,做好预检预修工作

 

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