港口起重機(jī)械(A) (一)

港口起比機(jī)械

第一章概論

第一節(jié)港口起重機(jī)械的分類及根本構(gòu)造

一.港口起重機(jī)械的工作特點(diǎn)

1.起重機(jī)械

一對(duì)物料提升、短距離運(yùn)移，從事裝卸、安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備

2.工作特點(diǎn)

以門座起重機(jī)卸船裝火車為例說(shuō)明C

空鉤下降到貨物上方

掛鉤一滿載提升一一定高度制動(dòng)

f變幅度f(wàn)一定位置制動(dòng)

f旋轉(zhuǎn)f一定位置制動(dòng)

f變幅度到車皮卸貨上方制動(dòng)

一滿載下降到車皮內(nèi)制動(dòng)

一摘鉤一空鉤上升一一定高度制動(dòng)

f旋轉(zhuǎn)f一定位置制動(dòng)

f變幅度f(wàn)待卸貨物.上方制動(dòng)

f空鉤下降f貨物上方制動(dòng)

------個(gè)工作循環(huán)。

重復(fù)上述動(dòng)作

工作特點(diǎn)：

1）動(dòng)作是間歇的、重復(fù)的、周期性的。

即通過(guò)重復(fù)、短時(shí)間的工作循環(huán)，周期性地完成貨物的提升和運(yùn)移，每個(gè)工作循環(huán)

中都包括滿載和空載的過(guò)程。

2）每個(gè)工作循環(huán)中，其主要工作機(jī)構(gòu)都作正向和反向的運(yùn)動(dòng)，且起制動(dòng)非常頻繁。

3）所受到的載荷的大小和方向都是變化的。

如：貨物的大小、風(fēng)力的大小及方向、坡度以及起制動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷。

以上這些特點(diǎn)，決定了起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同于其他機(jī)械。

二.起重機(jī)的根本組成

起重機(jī)械的種類繁多，但其根木由三局部組成:

即1.金屬結(jié)構(gòu)；

一起重機(jī)械的骨架，用來(lái)承受起重機(jī)的自重、貨重等作用在起重機(jī)械上的載荷，并且

把它們傳遞到艱底上。

2.工作機(jī)構(gòu)；

一起重機(jī)用來(lái)完成貨物提升和運(yùn)移的工作裝置。它由動(dòng)力、傳動(dòng)、制動(dòng)以及工

作裝置所組成。

根據(jù)起重機(jī)類型、任務(wù)的不同，有起升、運(yùn)行、變幅和旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)。

3.操縱控制系統(tǒng)和平安輔助裝置。

一操縱起重機(jī)完成各種要求的動(dòng)作，以及對(duì)起重機(jī)實(shí)施各種平安保護(hù)。如司機(jī)

室、電氣房、夾軌器、限位開(kāi)關(guān)、緩沖器、起重量限制器、載重力矩限制器

和偏斜指示器。

三.起重機(jī)械的分類

起重機(jī)械的種類很多、很雜，為了統(tǒng)一名稱，便于管理，有必要對(duì)起重機(jī)械進(jìn)行

分類。

分類的方法也很多，我們根據(jù)其結(jié)構(gòu)、性能來(lái)進(jìn)行分類劃分。

1.輕小型起重機(jī)械

特點(diǎn)：?jiǎn)蝿?dòng)作：只有一個(gè)起升機(jī)構(gòu)，貨物沿一固定直線運(yùn)動(dòng)。

雙動(dòng)作：除一起升機(jī)構(gòu)使貨物垂直方向移動(dòng)外，還具有一機(jī)構(gòu)使貨物沿一

固定的直線或曲線移動(dòng)。

如：千尸頂、手拉葫蘆、手扳葫蘆、電動(dòng)葫蘆等。

2.橋式類型起重機(jī)

特點(diǎn)：有三個(gè)及三個(gè)以上工作機(jī)構(gòu)，［如起升、小車運(yùn)行和大車運(yùn)行等），貨物水

平移動(dòng)由大、小車的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。它的工作范圍為一長(zhǎng)方體。

根據(jù)其結(jié)構(gòu)及工作性能可劃分為：

通用橋式起重機(jī)

龍門起重機(jī)

裝卸橋

纜索起重機(jī)

通用橋式起重機(jī)

主要用在倉(cāng)庫(kù)、廠房設(shè)備安裝及維修等。

大車在軌道上運(yùn)行，小車在橋架上運(yùn)行。

龍門起重機(jī)

龍門起重機(jī)就是帶質(zhì)的橋式起重機(jī)，它的橋架安裝在支腿上，支腿沿著鋪設(shè)在地

面上的軌道上作縱向運(yùn)行，小車在橋架上作橫向運(yùn)行。

一般用在前方堆場(chǎng)上，龍門起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的速度較低，但起重量較大，它可以

在軌道上運(yùn)行，也可以采用橡膠輪胎，在地面上運(yùn)行。

裝卸橋

結(jié)構(gòu)型式和龍門起重機(jī)相似，主要區(qū)別：用途不同，所以性能也就不同。

裝卸橋的小車運(yùn)行速度和提升速度都很高，V小達(dá)240m/min,V升達(dá)70m/min0

懸臂較長(zhǎng)，且可折起，一般用于散貨、集裝箱的裝卸。

纜索起重機(jī)

主要用于地形復(fù)雜，如林場(chǎng)、煤場(chǎng)、山區(qū)、水庫(kù)等地方。用鋼絲繩作橋架，這種

起重機(jī)跨度可達(dá)幾百米以上，起升高度也很大。

3.臂架類起重機(jī)

構(gòu)造特點(diǎn)：具有可以繞下軸擺動(dòng)的臂架，臂架裝設(shè)在可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)臺(tái)上。

臂架的擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)使貨物能在兩個(gè)平面內(nèi)運(yùn)移。它的工作范圍是一環(huán)形面積及其上

空，如果配上行走機(jī)構(gòu)，就可以擴(kuò)大其工作范圍。

這類起重機(jī)有：汽車吊、輪胎吊、履帶吊、塔式起重機(jī)、門座起重機(jī)及浮式起重

機(jī)等。

4.升降機(jī)

沿著固定導(dǎo)軌運(yùn)送貨物和人員的升降設(shè)備。如：

電梯一一用于港口多層倉(cāng)庫(kù)和大型起重機(jī)內(nèi)。

纜車一一用于斜坡式碼頭。（落差較大的碼頭）卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引載貨平臺(tái)沿著斜坡碼頭的

軌道往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)貨物的搬運(yùn)。

起重機(jī)械的分類列于下表

起重機(jī)械

輕小型起重機(jī)械橋式類型起重機(jī)臂架類型起重機(jī)升降機(jī)

——

I看

一

一

手

手

龍

裝

汽輪

索

通

履塔

浮

起

帶

扳

拉

卸

胎

式

車

用

門

起

式

起

葫

葫

橋

起

起

重

橋

起

起

重

起

重

蘆

蘆

重

重

重

式

重

機(jī)

重

機(jī)

?機(jī)

機(jī)

機(jī)

起

機(jī)

機(jī)

機(jī)

一

一

一

重1

機(jī)

第二節(jié)

港口起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

一.技術(shù)參數(shù)

一表征起重機(jī)技術(shù)性能的技術(shù)指標(biāo)

二.主要技術(shù)參數(shù)

不同類型的起重機(jī)，其技術(shù)參數(shù)不完全相同，主要有：

起重量、幅度（或外伸距）、起升速度、軌距（或跨度、輪距）、基距、各機(jī)構(gòu)

工作速度、生產(chǎn)率和工作級(jí)別等。

1.起重量Q——平安正常工作所允許的最大起吊貨物的質(zhì)量。（kg.t）

X起重量不包括吊鉤、吊環(huán)等吊具的質(zhì)量。

派起重量包括抓斗、電磁鐵、集裝箱吊具、料桶等吊具的質(zhì)量。

派起重量較大的起重機(jī)常有兩套起升機(jī)構(gòu)，起重量大的為主起升機(jī)構(gòu)或主鉤,

較小的為副起升機(jī)構(gòu)或副鉤。副鉤起重量為主鉤的1/5?1/3,125/32（；

350/75/15to幅鉤的起升速度較高，可以提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。

派起重量隨幅度變化的起重機(jī)，起重量為最小幅度時(shí)的最大起重量。

X有的起重機(jī)用“載重力矩”（QXR）,參數(shù)決定了起重機(jī)在工作過(guò)程中抗傾

覆穩(wěn)定性的能力。

X起重量應(yīng)符合系列標(biāo)準(zhǔn)（GB783-65）0.5、1、3、5、8、10、16、25、32、

40、50、63、100、200、500等

X確定：

起重量一般由使用部門根據(jù)需要提出，其數(shù)值必須符合起重量的系列標(biāo)準(zhǔn)。

對(duì)于港口起重機(jī)的起重量：

件雜貨：以經(jīng)常起吊的最重件為主要依據(jù)。

散貨：根據(jù)生產(chǎn)率和有關(guān)機(jī)構(gòu)的工作速度確定。

2.幅度R（外伸距L）

旋轉(zhuǎn)臂架類起重機(jī)：旋轉(zhuǎn)中心至吊具中心線的水平距離。

非旋轉(zhuǎn)臂架類起重機(jī)：臂架下欽點(diǎn)至吊具中心線的水平距離。

外伸距一一對(duì)橋式卸船機(jī)而言，臨水側(cè)的軌道中心線至吊具中心線的最大水平距離。

確定：

幅度和外伸距與裝卸對(duì)象的尺寸有關(guān)，如船寬、艙寬等。

幅度和外伸距與裝卸工藝有關(guān)，如是否需要過(guò)駁作業(yè)。

幅度和外伸距與臨水側(cè)軌道中心至碼頭邊緣的尺寸有關(guān)。

幅度和外伸距與軌距及旋轉(zhuǎn)軸線位置有關(guān)。

3.起升高度H

吊具下極限位置至最上極限位置之間的垂直距離。

裝卸起重機(jī)一般有軌上、軌下或水上、水下起升高度

確定：

X取物裝置自身高度的影響［如吊鉤、抓斗）。

派貨物本身高度及索具的長(zhǎng)度。

X所需跨越障礙的高度。

X最大船舶的空載高潮及滿載低潮時(shí)吊具能到達(dá)艙底。

X浮吊船傾斜的影響。

4.軌距、跨度和基距

軌距一一有軌起重機(jī)或起重小車行走軌道中心線間的距離

軌距的大小取決于跨越鐵路線的數(shù)目，單線6米，雙線1（）.5米，三線15.3Xo

跨度一一對(duì)橋式起重機(jī)而言，起重機(jī)運(yùn)行軌道中心線的距離。依廠房和貨場(chǎng)的寬度而

定。

基距一一沿軌道方向，兩支腿中心線的距離。

5.工作速度V

——額定工況下（額定載荷，原動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩），各工作機(jī)構(gòu)的速度。

起升速度——取物裝置的運(yùn)動(dòng)速度。

變幅速度一一取物裝置從Rinin-Rmax的平均線速度。

回轉(zhuǎn)速度——起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速。

運(yùn)行速度一一起重機(jī)或小車的行走速度。

確定：

派根據(jù)作業(yè)性質(zhì)的要求：

派前沿機(jī)械速度要高，前方機(jī)械速度較低，非工作性機(jī)構(gòu)，速度較低。

派根據(jù)運(yùn)行距離的要求：

運(yùn)行線路較長(zhǎng)的速度要高，運(yùn)行線路短的速度較低。

生產(chǎn)率Q——單位時(shí)間內(nèi)吊運(yùn)貨物的總噸數(shù)。它說(shuō)明了起重機(jī)工作性能的綜合指標(biāo)。

6.起重機(jī)及其機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別

——說(shuō)明起重機(jī)及其機(jī)構(gòu)工作繁忙程度和載荷狀態(tài)的參數(shù)。

(1)劃分工作級(jí)別的目的：

載荷變化不一樣：如有的起重機(jī)經(jīng)常滿載工作，且起制動(dòng)頻繁。有的那么經(jīng)常是輕

載工作。

忙閑程度不一樣：如港口起重機(jī)一日兩班、三班工作。而電廠維修用的起重機(jī)一年

才用上幾天。

起重機(jī)的載荷狀態(tài)和忙閑程度都直接影響其結(jié)構(gòu)、零部件、電氣等的強(qiáng)度、疲勞、

磨損及發(fā)熱。為使設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)又具有一定的使用壽命，有必要?dú)w納

幾種說(shuō)明工作繁忙程度的標(biāo)準(zhǔn)一一工作級(jí)別，作為設(shè)計(jì)、選用的依據(jù)，也便于標(biāo)準(zhǔn)化、

通用化，降低本錢。

(2)工作級(jí)別的劃分：

起重機(jī)的工作級(jí)別

根據(jù)利用級(jí)別

載荷狀態(tài)可分為八級(jí)，A1?A8

利用級(jí)別一一表征起重機(jī)在其有效壽命期內(nèi)的使用頻繁程度。用總工作循環(huán)次數(shù)N表示，

共分為十級(jí)。U0?U9

利用等總的工附注利用等級(jí)總的工附注

級(jí)作循環(huán)作循環(huán)

次數(shù)次數(shù)

U01.6X不經(jīng)常使用U55X105經(jīng)常中等使

104用

U13.2XU61X106不常繁忙使

104用

U26.3XU72X106繁忙地使用

104

U31.25XU84X106

105

U42.5X經(jīng)常輕閑使U9>4X106

105用

載荷狀態(tài)一一與實(shí)際起升載荷/額定起升載荷有關(guān)，與實(shí)際載荷作業(yè)次數(shù)/總的工作循環(huán)次

數(shù)有關(guān)，共分為四級(jí)。Q1?Q4,輕、中、重、特重。

把利用級(jí)別和載荷狀態(tài)進(jìn)行綜合，就可得出起重機(jī)的工作級(jí)別。

載荷狀態(tài)利用級(jí)別

U0UIU2U3U4U5U6U7U8U9

Q1AlA2A3A4A5A6A7A8

Q2AiA2A3A4A5A6A7A8

Q3AlA2A3A4A5A6A7A8

Q4A2A3A4A5A6A7A8

起重機(jī)機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別

根據(jù)機(jī)構(gòu)的利用級(jí)別

載荷狀態(tài)分為八級(jí)。Ml?M8

機(jī)構(gòu)利用級(jí)別一一按機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)壽命分為十級(jí)。TO?T9

利用等總設(shè)計(jì)附注利用等級(jí)總設(shè)計(jì)附注

級(jí)壽命h壽命h

T0200不經(jīng)常使用T56300經(jīng)常中等使

用

T1400T612500不常繁忙使

T2800T725000繁忙地使用

T31600T850000

3200經(jīng)常輕閑使T9100000

用

載荷狀態(tài)一一說(shuō)明機(jī)構(gòu)受載輕重的程度，共分為四級(jí)。L1?L4,輕、中、重、特重。

機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的劃分見(jiàn)下表。

載荷狀態(tài)利用級(jí)別

TTTTTTTTTT9

012345678

L1MMMMMMMM8

1234567

L2

12345678

L3MMMMMMMM

12345678

L4MMMMMMM

2345678

對(duì)同一起重機(jī)而言，整機(jī)的工作級(jí)別與各機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別是不相同的，各機(jī)構(gòu)之

間的工作級(jí)別也是不相同的。

機(jī)構(gòu)的接電持續(xù)率或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間率。

7.其他參數(shù)

外形尺寸、自重、輪壓以及驅(qū)動(dòng)功率等參數(shù)也反映起重機(jī)的性能，并直接影響起重

機(jī)的造價(jià)、能源的消耗和碼頭的投資等。

第二章起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算總那么

第一節(jié).作用在起重機(jī)上的載荷、根本類別、載荷組合及類別

設(shè)訂“算的一般原那么

1.起重機(jī)所受載荷多且變化（大小、方向、作用次數(shù)等）

2.為保證起重機(jī)在壽命期內(nèi)平安、正常工作，起重機(jī)及另部件等須滿足:

1）足夠的強(qiáng)度即：

塑性材料一無(wú)永久變形

脆性材料一不脆斷

壓彎構(gòu)件一不失穩(wěn)

起重機(jī)一不傾復(fù)

一一強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算

2）足夠的壽命即：

不產(chǎn)生疲勞破壞

穩(wěn)升在允許范圍內(nèi)

——強(qiáng)度、發(fā)熱計(jì)算

3）非工作狀態(tài)，即在可能出現(xiàn)的最大外載（如暴風(fēng)等）

起重機(jī)某些另部件不損壞

起重機(jī)不傾復(fù)

一一強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算

因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須計(jì)算并確定相應(yīng)的外載荷，并按實(shí)際可能同時(shí)作用

的載荷，根據(jù)計(jì)算載荷的類別進(jìn)行組合。

二.作用在起重機(jī)上的外載荷、計(jì)算載荷的類別及載荷組合

（一）.作用在起重機(jī)上的外載荷

作用在起重機(jī)上的外載荷較多，主要有自重載荷Pg:起升載荷Pq；動(dòng)力載

荷、風(fēng)載荷Pf;坡道載荷Pp等。

（1）.起升載荷Pq

起升載荷就是起升質(zhì)量（即起重量）的重力，起升質(zhì)量包括起重機(jī)允許起升

的最大有效物品質(zhì)量、取物裝置（吊鉤滑輪組、起重橫梁、抓斗、容器和吸盤）

質(zhì)量、鋼絲繩等。起升高度在50米以下的，可以忽略鋼絲繩的質(zhì)量。

（2）.自重載荷Pg

自重載荷是指起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備以及附設(shè)在起重機(jī)上的存?zhèn)}、連續(xù)

運(yùn)輸機(jī)及其上的物料等的重力起升質(zhì)量的重力不計(jì)在自重載荷之內(nèi)。

自重載荷在起重機(jī)設(shè)計(jì)之前是未知的，而在計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時(shí)乂是主要載荷，

因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般是參考同類型的起重機(jī)，或者通過(guò)初步計(jì)算予以估計(jì)。

（3）.風(fēng)載荷Pf

風(fēng)載荷是流動(dòng)的空氣被結(jié)構(gòu)物阻擋而產(chǎn)生。起重機(jī)的風(fēng)載荷分為工作狀態(tài)（I,

II類）和非工作狀態(tài)（III類）。

非工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷是起重機(jī)在非工作狀態(tài)時(shí)所受的最大風(fēng)力。

風(fēng)載荷的大小為：

式中：Pf-一作用在起重機(jī)上的風(fēng)載荷（N）；

C一一風(fēng)力系數(shù)，與結(jié)構(gòu)型式有關(guān)：

q一一計(jì)算風(fēng)壓Nm2）；（相應(yīng)有qI;qH;qIII）

A一一起重機(jī)垂直于風(fēng)向的凈迎風(fēng)面積（m2）；

Kh——風(fēng)壓高度變化系數(shù)。

風(fēng)載荷的作用點(diǎn)：凈迎風(fēng)面積的型心

（4）.坡度載荷Pp

起重機(jī)在坡道上工作時(shí)，由于自身重力以及貨物重力而產(chǎn)生的沿路面方向的

分力Pp：

（5）.動(dòng)力載荷（慣性、振動(dòng)、沖擊、貨物偏擺載荷）

動(dòng)力載荷由于運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的速度大小、方向變化而產(chǎn)生的慣性載荷；外載荷作

用在彈性系統(tǒng)上產(chǎn)生的彈性振動(dòng)，而使載荷增加，其增加量稱為振動(dòng)載荷；

軌道接頭產(chǎn)生的沖擊載荷；

起制動(dòng)時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的間隙等原因產(chǎn)生的沖擊載荷。

——?jiǎng)恿d荷的計(jì)算可以引用動(dòng)力系數(shù)、沖擊系數(shù)來(lái)計(jì)算。

貨物偏擺載荷Pa

臂架類旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切向慣性力和離心力；變幅所產(chǎn)生的水

平慣性力以及風(fēng)力的作用

使懸掛物品的鋼絲繩相對(duì)于鉛垂線產(chǎn)生偏擺角。，從而使臂架頭部受到一個(gè)

水平力即貨物偏擺載荷Pa：

（6）.實(shí)驗(yàn)載荷

起重機(jī)在投入慎用之前，必須進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。

動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)載荷為額定起升載荷的L1倍；

靜載試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)載荷為額定起升載荷的1.25倍。

（7）.其他載荷

除了以上的主要載荷以外，還有如碰撞載荷、地震載荷、溫度載荷、安裝載

荷、工藝載荷等等。

（二）.載荷的根本類別、載荷組合及類別

由于起重機(jī)上作用的載荷很多，旦其大小、方向和作用次數(shù)都在發(fā)生變化；另外為了

俁證起重機(jī)平安正常工作，起重機(jī)及其零部件必須滿足三個(gè)條件即（1）具有足夠的強(qiáng)度及

穩(wěn)定性：（2）具有一定的使用壽命：（3）不工作時(shí)，保證起重機(jī)在外載作用下不發(fā)生破壞。

為了進(jìn)行以上三種情況的計(jì)算，必須確定相應(yīng)的載荷值，并按實(shí)際可能加以適當(dāng)組合。

1.工作情況下的正常載荷（I類載荷）

起重機(jī)工作時(shí)經(jīng)常受到的載荷：起重機(jī)平穩(wěn)起制動(dòng)，

I類風(fēng)載荷

I類偏擺載荷

I類坡道載荷

一用于某些零部件的疲勞、磨損和發(fā)熱以及驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算。

2.工作情況下的最大載荷（II類載荷）

起重機(jī)在工作中有可能出現(xiàn)的最大載荷：

滿載作業(yè)、起重機(jī)猛烈的起動(dòng)和緊急制動(dòng)；最大工作風(fēng)（II類

風(fēng)壓）；

II類偏擺載荷；

n類坡度載荷；

一用于全部零部件進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，對(duì)整機(jī)進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性和最大輪壓計(jì)算，

校核電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力和制動(dòng)器制動(dòng)力矩。

3.非工作情況下最大載荷an類載荷）

起重機(jī)在不工作時(shí)可能出現(xiàn)的最大載荷。

最大工作風(fēng)載荷an類風(fēng)壓）；

n類坡度載荷；

一用于某些零部件的靜強(qiáng)度驗(yàn)算；起重機(jī)自身抗傾覆穩(wěn)定性；最大輪壓計(jì)算；

安裝載荷、運(yùn)輸載荷、試驗(yàn)載荷屬in類載荷。

第二節(jié)計(jì)算一般原那么

（零部件強(qiáng)度、疲勞計(jì)算要點(diǎn)）

（一）.強(qiáng)度計(jì)算載荷

II類，最不利工況，最不利載荷，起（制）工況

1.動(dòng)載的大小和零部件在傳動(dòng)系中所處位置有關(guān)

多質(zhì)量系統(tǒng)=>雙質(zhì)量系

起（制）動(dòng)時(shí),

*均為轉(zhuǎn)為同一軸

MqMj

Mi

1ri^/11=7-----

轉(zhuǎn)換關(guān)系仆切)J2

J1

[也力

[r,/〃1=---=-----

旋轉(zhuǎn)質(zhì)量￡/

j;V2

?=4=91.2-2

往復(fù)運(yùn)動(dòng)勺?,7

分析：％=小心

起(制)動(dòng)時(shí)，慣性載荷和JII/(JI+JII)成正比

當(dāng)Mj.i.J一定，電機(jī)NT.MqT,那么MgT

對(duì)回轉(zhuǎn)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)由于低速軸上直線，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量很大，即J

H/JI大,即JH/(JI+JH)=1即Mg=Mq即整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中

的零件所受慣性載荷都較大。

計(jì)算載荷

(1)回轉(zhuǎn)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)MH按起(制)動(dòng)時(shí)計(jì)算最大振動(dòng)力矩

即：MIImax=(p5o(p8。n

(p5-彈性振動(dòng)力矩以大系數(shù)

平穩(wěn)起(制)動(dòng)：(p5=l.1-1.5

突然起(制)動(dòng):(p5=L5?L7f

(p8—?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)年8

(2).起升及非平衡變幅機(jī)構(gòu)

承受慣性載荷較小的另部件一計(jì)算零件

。一起升動(dòng)載系數(shù)

承受慣性載荷較大的另部件MIImax=(2—2.5)""

(3).平衡變幅機(jī)構(gòu)

承受慣性載荷較小的另部件FIImax—計(jì)算零件

承受慣性載荷較大的另部件MIImax=(2—2.5)也

(二)疲勞計(jì)算對(duì)某些另部件

即：%＞乂=1。7時(shí)無(wú)限耐久疲勞計(jì)算

NsvNvM時(shí)有限耐久疲勞計(jì)算

57

Ns=10No=10

N<Ns=N'時(shí)受強(qiáng)度控制

對(duì)變化的載荷一等效載荷

等效載荷：根據(jù)各交變載荷的大小及作用次數(shù)，按材料疲勞曲線換算，在一假定載

荷及相應(yīng)作用次數(shù)下，對(duì)零件的耐久性效果與零件在實(shí)際載荷作用效果

相同，該假定載荷即為等效載荷。

如：等效起升載荷Q、PQ

均方根變幅阻力

回轉(zhuǎn)等效風(fēng)阻力、坡道阻力

第三章驅(qū)動(dòng)裝置

第一節(jié)概述

一.驅(qū)動(dòng)裝置

——用以驅(qū)動(dòng)起重機(jī)械工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)備

是起重機(jī)械的重要組成局部

在很大程度上決定了起重機(jī)械的工作性能和構(gòu)造特點(diǎn)，

對(duì)其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（自重、投資、營(yíng)運(yùn)等）有很大的影響

在工藝，起重機(jī)械設(shè)計(jì)，正確選用驅(qū)動(dòng)型式

應(yīng)充分了解：驅(qū)動(dòng)型式特點(diǎn)、工作條件、要求等。

力求工作可靠：結(jié)構(gòu)緊湊，輕維修方便，制造，營(yíng)運(yùn)費(fèi)用低

二.驅(qū)動(dòng)型

根據(jù)所用能源不同，主要有

人力驅(qū)動(dòng)----用于輕小型起重機(jī)械及重要機(jī)構(gòu)的輔助驅(qū)動(dòng)

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)……電力驅(qū)動(dòng)；

內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)；

復(fù)合驅(qū)動(dòng)：內(nèi)一一電力；

內(nèi)----液壓、液力；

電——液壓、液力；

電---氣力、液力等。

第二節(jié).電力驅(qū)動(dòng)

電力驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代港口起重機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)形式

一.特點(diǎn):

能源經(jīng)濟(jì)、供電方便、無(wú)污染；

傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單、便于實(shí)現(xiàn)分別驅(qū)動(dòng)；

起動(dòng)、調(diào)速方便、過(guò)載能力強(qiáng)、正、反轉(zhuǎn)性能好、控制方便;

易于安裝平安保護(hù)裝置及聯(lián)鎖裝置，平安可靠；

便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遙控；

依賴外部電源，引入起重機(jī)須一定裝置；

機(jī)動(dòng)性差，不能遠(yuǎn)距離運(yùn)行。

——多用于有軌及固定式起重機(jī)。

二.電動(dòng)機(jī)的類型及特點(diǎn)

1.電動(dòng)機(jī)的類型

交流三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)

交流三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)

交流變頻電機(jī)

直流

2.起重機(jī)及冶金專用電動(dòng)機(jī)

1)電機(jī)的工作制度

一一與通電持續(xù)程度有關(guān)的工作情況

(1)連續(xù)工作制一S1一在恒定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行

發(fā)熱曲線通電后T按指數(shù)

曲線上升f[T]

發(fā)熱=散熱0T]

負(fù)荷增大，穩(wěn)定溫度增高

由上圖同一電機(jī)

N1一連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間工作

N2一運(yùn)行t2

N3—運(yùn)行t3

T到達(dá)[1]溫度即為該工況下的功率

運(yùn)行持續(xù)時(shí)間有10分、3()分6()分、90分鐘，實(shí)驗(yàn)得到

N10、N30、N60、N90功率。

(3)斷續(xù)周期工作制一S3

特點(diǎn)：恒負(fù)荷f短時(shí)停f恒負(fù)荷

周而復(fù)如

運(yùn)行+停一個(gè)工作作質(zhì)環(huán)(10分鐘)

N+Rt工+l停

行續(xù)周期工作制(S4)

一個(gè)工作循環(huán)T=D+N+R

T循=tq+t2+t停

*接電持續(xù)率：

S3時(shí)：JC%=——xlOO%

，工十“

SJ時(shí)<)%

直有：25%,40%,60%

可見(jiàn)：電機(jī)功率和工作制有關(guān)

電機(jī)功率和JC%制有關(guān)，JC%T[N|J

2).起重專用電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)

(1).斷續(xù)周期工作制

基準(zhǔn)：S3,40%

(2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

最大轉(zhuǎn)矩Mmax>3倍的額定轉(zhuǎn)矩

⑶轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)運(yùn)慣量小,(GD2)J(J)J

(4)機(jī)械強(qiáng)度高

防護(hù)等級(jí)高

3.電機(jī)容量確實(shí)定原那么步驟

1)按機(jī)構(gòu)靜功率Nj

JC%

工作方式初選

即N=K「Nj

2)校核電機(jī)起動(dòng)能力tq

短時(shí)過(guò)我能力

發(fā)熱

火對(duì)載荷變化大的機(jī)構(gòu)，應(yīng)按Njx（如：變幅、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）初選。

4.電機(jī)校核

1）起動(dòng)能力（起動(dòng)時(shí)間tq）

;電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Mg為變值，，按M/岬計(jì)算平均起動(dòng)時(shí)間。

電機(jī)起動(dòng)時(shí)：

=[j,+A]

_[GD2]n2乃.〃

4g60%

37%

?,。375（M二監(jiān)）LJ

式中：Mpg一電機(jī)的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

Mj—靜力矩

4一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

（一直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

[GOz]一總飛輪矩

〃一電機(jī)的轉(zhuǎn)速

注：均為對(duì)電機(jī)軸

2）電機(jī)的短時(shí)過(guò)載能力

在工作狀態(tài)，在可能出現(xiàn)的最大靜負(fù)荷時(shí)，電機(jī)不應(yīng)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)

即應(yīng)滿足：Minax=（2-2.5）.M..>MJnux

3）電機(jī)的發(fā)熱校核

保證電機(jī)的穩(wěn)升在允許范圍內(nèi)

電機(jī)的穩(wěn)升和起動(dòng)次數(shù)、慣性載荷、機(jī)構(gòu)的/C%值等有關(guān)

方法：等值損耗法

即應(yīng)滿足：NpNNps

式中：Np一電機(jī)在相應(yīng)JC%值時(shí)的允許功率

N”一穩(wěn)態(tài)平均功率

第四章.起重機(jī)的擾性構(gòu)件及卷饒裝置

撓性構(gòu)件一具有易于彎曲特性的構(gòu)件。

鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣泛的撓性構(gòu)件。

第一節(jié).鋼絲繩

一.作用：

I.把原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為貨物的直線運(yùn)動(dòng)

2.傳遞動(dòng)力，承受載荷。力矩一牽引力

3.困扎物品，支持臂架等。

二.特點(diǎn)（和鏈條相比擬）

1.承載能力大，自重輕；

2.高速運(yùn)動(dòng)無(wú)噪音，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；

3.承受沖擊載荷的能力較強(qiáng)；

4.工作平安可靠，極少突然斷裂；

5.易于收集，儲(chǔ)存在卷筒上；

6.撓性較差一一卷筒及滑輪的直徑較大。

二.鋼絲繩的構(gòu)造及型式

（一）.構(gòu)造

單繞繩雙繞繩三繞繩

ttt

假設(shè)干鋼絲一繞制成股（繩）一繞制成股（繩）一繞制成繩

II

繩芯繩芯

1.鋼絲

優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)屢次冷拉、熱處理制成鋼絲

（1）等級(jí)：

特級(jí)一一用于平安要求較高的場(chǎng)合

I級(jí)一一起重機(jī)常用

I級(jí)一一常用于次要場(chǎng)合

（2）外表狀態(tài)：

光面一一常用于一般場(chǎng)合

鍍鋅一一常用于腐蝕及潮濕的場(chǎng)合

2.繩芯作用：充填中央斷面，增加撓性

種類：有機(jī)繩芯撓性較好，但承受橫向載荷能力較差

金屬繩芯撓性較差，但承受橫向載荷能力較強(qiáng)，

耐高溫。

（二）結(jié)構(gòu)型式

1.根據(jù)鋼絲繩的繞制方向

順繞繩（同向捻）：絲一股一繩方向相同撓性好，易松散。

交繞繩（交互捻）：絲一股一繩方向相反撓性較好，多用。

混合捻：相鄰股鋼絲繞向相反制造較復(fù)雜。

2.根據(jù)股中鋼絲間的接觸情況

1）點(diǎn)接觸（D型）：股中絲徑相同，呈點(diǎn)接觸；

2）線接觸：股中絲徑不同，外層絲位于內(nèi)層鋼絲間的溝槽中，呈點(diǎn)接觸；

主要有：粗細(xì)式（W）——瓦林吞型

外粗式（X）——西爾型

充填式（T）

3）面接觸

由異型鋼絲繞制而成，鋼絲間呈面接觸。

面接觸鋼絲繩外表光滑，耐磨性好，但撓性差，用于纜索起重機(jī)的索道。

3.根據(jù)股數(shù)及股的型狀

股數(shù)：有六股、八股、十八股等

股數(shù)t撓型t繩、股接觸面t

型狀：園型股一一常用

異型股：橢圓型股

三角型股

扁圓形股

異型股F接觸T壽命t但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起重機(jī)少用。

四.鋼絲繩的正確選擇及合理應(yīng)用

1.鋼絲繩直徑的計(jì)算與選取

鋼絲繩中的鋼絲在工作狀態(tài)中的受力十分復(fù)雜，主要受有拉伸、彎曲、擠壓和剪切

等，應(yīng)力很難精確計(jì)算。

般按鋼絲繩的最大靜拉力計(jì)算選取，具體步驟是：

①.根據(jù)起重機(jī)的使用要求，工作條件及使用場(chǎng)合等，確定合理的鋼絲繩結(jié)構(gòu)型式。

②.由最大靜拉力計(jì)算選取鋼絲繩的直徑。

A.選擇系數(shù)法：

in-CjSjmaxmm

式中：S/z——鋼絲繩最大工作靜拉力(N)；

C一一鋼絲繩的選擇系數(shù)，其值與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別和鋼絲的抗拉強(qiáng)

度有關(guān)。

其中：n——平安系數(shù)；

a---鋼絲繩捻制折減系數(shù)，a=0.8?0.9；

W——鋼絲繩充填系數(shù)；

外——鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度(N/mm2)。

C和n值

選擇系數(shù)C值選擇系數(shù)C值

機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)

鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度平安鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度平安

工作工作

<y(N/mm2)系數(shù)%(N/mm2)系數(shù)

級(jí)別b級(jí)別

155017001850155017001850

Mi?M3().0930.0890.0854M60.1440.1090.1066

M40.0990.0950.0914.5M70.1230.1180.1137

M50.1040.1000.9605Ms0.1400.1340.1288

B.平安系數(shù)法

式中：Sp——鋼絲繩的破斷拉力Sp=a^s

￡Ss一一鋼絲繩鋼絲的破斷拉力之和。

2.鋼絲繩的表記

例：6W(19)—20.0—1700—I—光一左交(GB1102-74)

3.提高鋼絲繩使用壽命的措施

1).合理選型，采用線接觸繩；

2).降低工作應(yīng)力,即：一TbJ；

3).選取較大直徑的滑輪及卷筒即：O/d繩2/zt那么叫\(zhòng)巴，I;

4）.繩槽尺寸及材料適宜，即：/t*J;

5）.減少繞過(guò)的滑輪數(shù)，盡量防止反向彎曲;

6）.加強(qiáng)潤(rùn)滑，保養(yǎng)及檢查。

第二節(jié).滑輪及滑輪組

一.滑輪

1.作用

1）支承并傳遞載荷；

2）改變鋼絲繩的方向——導(dǎo)向；

3）組成滑輪組，到達(dá)省力或增速的目的；

4）平衡鋼絲繩的張力。

2.直徑

為保證鋼絲繩的壽命，其直徑須滿足：D>[h-\\d^

二.滑輪組

鋼絲繩繞過(guò)假設(shè)干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪的聯(lián)合裝置

（一）滑輪組的類型

1.按滑輪組的功用：省力滑輪組一一多用

增速滑輪組一一少用

2.按滑輪組的構(gòu)造：?jiǎn)温?lián)滑輪組

雙聯(lián)滑輪組

（二）省力滑輪組

1.作用

省力；減少鋼絲繩的張力d繩I。。I驅(qū)動(dòng)力I機(jī)構(gòu)尺寸!

2.倍率

-不計(jì)阻力，滑輪組省力的倍數(shù)

I）主、被動(dòng)力間的關(guān)系

設(shè)：承載分支數(shù)為Z；

被動(dòng)力為Q；主動(dòng)力為品

假設(shè)：不計(jì)阻力（效率）

Z1/<**Z

那么：S.=Q/Z省力倍數(shù)（倍率），〃—丫/—4

2）主、被動(dòng)力的速度間的關(guān)系

主動(dòng)力所做的功二二二被動(dòng)力所做的功

???〃2=Q/S0=%7L=Z

,汕玄被動(dòng)力主動(dòng)力速度承載分支數(shù)

主動(dòng)力被動(dòng)力速度驅(qū)動(dòng)分支數(shù)

3.單聯(lián)滑輪組

—-滑輪組的鋼絲繩只有一端繞入卷筒的滑輪組

1）工作特點(diǎn)

當(dāng)鋼絲繩繞上、繞出卷筒時(shí)，

貨物升或降的同時(shí)，還作軸向運(yùn)動(dòng)。

一操作困感難

對(duì)橋式起重機(jī)小車輪壓不均勻；

吊鉤上極限受偏角限制。

2）應(yīng)用

可裝設(shè)導(dǎo)向滑輪的臂架式起重機(jī)見(jiàn)圖

4.雙聯(lián)滑輪組

——滑輪組的鋼絲繩的兩端繞入卷筒的

滑輪組，即主動(dòng)分支為兩根。

式中：X——驅(qū)動(dòng)分支數(shù)單聯(lián)X=1

雙聯(lián)X=2

5.效率

1）滑輪的效率

女理想拉力S。

效釬實(shí)際拉力sa

效率〃二s。

s0+w

1=1-^_\-￡

小飛+2正?！?

式中：w一繩繞上滑輪的見(jiàn)僵性及軸承中的阻力

￡阻力系數(shù)滾動(dòng)軸承2=0.027=0.098

滑動(dòng)軸承2=0.0577=0.095

2)滑輪組的效率

Q

,二S。二1十

■Sm(1-7)

鋼絲繩的最大靜拉力:

s二Q：i其中：?jiǎn)温?lián):Qi產(chǎn)Q+Qo

雙聯(lián)：吊鉤Q計(jì)=0.5(Q+Qo)

抓斗Q計(jì)=0.66Q

練習(xí)：判斷以下卷繞系統(tǒng)中滑輪組的型式、倍率、各滑輪的作用，并計(jì)算鋼絲繩

的最大靜拉力。

1)2)

3)4)

5)6)

第四節(jié)卷筒

一.作用

1.卷繞、儲(chǔ)存鋼絲繩，如：起升、變幅機(jī)

2.將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一直線運(yùn)動(dòng)；

3.傳遞動(dòng)力，將原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力一鋼絲絹

二.類型及材料

(一)類型

1.外表型狀：圓柱形一一常用

圓椎形、曲線形一一特殊場(chǎng)合如：補(bǔ)賞卷筒

2.卷饒層數(shù)：

1）單層卷饒卷筒一一港口門機(jī)廣泛應(yīng)用

特點(diǎn)：外表切有螺旋繩槽鋼絲繩排列整齊，繩間不接觸,

繩、槽5J

繩槽：標(biāo)準(zhǔn)槽節(jié)距IL卷!結(jié)構(gòu)緊湊一一常用

深槽節(jié)距較大L卷f——用于易脫槽的場(chǎng)合

2）多層卷饒卷筒

特點(diǎn)：外表一般為光面，鋼絲繩緊密排列；

繩、槽《』巴3

各層鋼絲繩繞向不同，互相交叉；

卷饒過(guò)程中，鋼絲繩互相擠壓、磨擦；

內(nèi)層鋼絲繩受外層繩的擠壓；

各層鋼絲繩的線速度、力矩不同。

應(yīng)用：起升高度大或要求緊湊的起重機(jī)。

三.卷筒的主要尺寸：D；L；6

1.卷筒直徑（槽底直徑D）

應(yīng)滿足：D>\h-\\l^取值應(yīng)園整

2.卷筒長(zhǎng)度L

取決于：卷饒層數(shù)；起升高度；滑輪組形式及倍率。

（1）單聯(lián)滑輪組（單層繞）

L。——切槽局部長(zhǎng)度

D。一一卷筒直徑”繩）

t一一繩槽節(jié)距

tn.——平安圈%=1.5—3圈

G——固定繩尾局部長(zhǎng)度

兩端空余局部的長(zhǎng)度

(2)雙聯(lián)卷筒(單層繞)

乙；乙同上

J一一無(wú)繩槽局部長(zhǎng)度

取決于：吊鉤處于上極限，鋼絲繩

的偏角在允許范圍內(nèi)。

A^<L4-0.07/7mir,

3.卷筒壁厚3

多按經(jīng)驗(yàn)公式確定，然后校核其強(qiáng)度

(1)經(jīng)驗(yàn)公式初定5

即：對(duì)鑄鐵5=0.020+(6-10)mm

3412mm(鑄造工藝)

3>15mm(鑄造工藝)

(2)強(qiáng)度校核

※當(dāng)L<3D按壓應(yīng)力校核

q

即：%,二—<f/

鋼口」=猊5

鑄鐵口」=15

X當(dāng)L>3D按合成應(yīng)力校核

即：a=(TW+

鋼口/=。/2

鑄鐵口/=。/,/5

X當(dāng)L>2DD21200mm

D較大，壁厚相對(duì)較薄，還須校核抗壓穩(wěn)定性

即滿足-

IJ?ti\

式中：Pmax——單位面積最大在向力

\3

PK失穩(wěn)臨界壓力pk

K——平安系數(shù)K=1.3?1.5

第五章取物裝置

第一節(jié)概述

一.作用及意義

物品一一起升機(jī)構(gòu)連結(jié)的裝置，是起重機(jī)必不可少的部件之一。

取物裝置性能將影響起重機(jī)正常、平安、高效作業(yè)，可減少輔助工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

第二節(jié)吊鉤及吊鉤組

一.吊鉤

吊鉤