起重机械基础知识讲稿.pptx

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1、起重机械基础知识起重机械基础知识第一节第一节 起重机的分类、主要参数和组成起重机的分类、主要参数和组成第二节第二节 起重机设计总论起重机设计总论第三节第三节 起重机机构及主要零部件起重机机构及主要零部件第四节第四节 起升机构的计算起升机构的计算第五节第五节 起重机金属结构常用材料起重机金属结构常用材料第六节第六节 桥门式起重机金属结构桥门式起重机金属结构第七节第七节 起重机金属结构的制造工艺起重机金属结构的制造工艺第八节第八节 安全保护装置安全保护装置 第1页/共62页第一节 起重机的分类、主要参数和组成一、起重机的分类（一）起重机定义：起重机以间歇、重复方式工作，使挂在吊钩或其它取物装置上的

2、重物在一定的空间范围内实现垂直升降和水平移动机电设备。（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.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；3.绳索型：缆索起重机，门式缆索起重机；第2页/共62页第3页/共62页第4页/共62页缆索起重机1-安装用钢丝绳2-安装用卷扬机3-辅助桅杆4-承重钢丝绳5-侧缆风绳 6-起重卷扬机7-起重钢丝绳8-起重小车第5页/共62页 二、起重机械的主要参数二、起重机械的主要参数（一）起重量（一）起重量GG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

3、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。第6页/共62页2.总起重量Gt 总起重量，是指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。3.3.有效起重量有效起重量GGp p 有效起重量，是指起重机能吊起的重物或物

4、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。第7页/共62页（二）跨度（二）跨度S 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（三）轨距k k 对于小车，为小车轨道中心线之间的距离；（四）基距（四）基距B 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）幅度五）幅度L 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度L。幅度有最大幅度和最小幅度之分。第8页/共62页（六）起重力矩M 起重力矩是幅度L与其相对应的起吊物

5、品重力G的乘积，M=GL。（NM)（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）。第9页/共62页（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，总的工作循环次数）和载荷状态划分的。起重机载荷状态按

6、名义载荷谱系数分为轻、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。第10页/共62页利用等级工作循环总数备注U01.6104不经常使用U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105经常轻负荷使用U55105经常断续使用U61106不经常繁忙使用U72106繁忙使用U84106U94106起重机的利用等级工作循环从准备起吊始，到下一次起吊止。第11页/共62页三、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12页/共62页第二节 起重机设计总论一

7、、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。第13页/共62页二、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的计算应力小于许用应力。材料极限应力与许用

8、应力（或计算应力）之比，就是安全系数。max最大计算应力 许用应力 lim材料极限应力，对钢材取 s，n安全系数(见下页附表）第14页/共62页一、各种机构1.起升机构第三节 起重机机构及主要零部件第15页/共62页2.小车运行机构第16页/共62页第17页/共62页3.大车运行机构第18页/共62页第19页/共62页二、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

9、工作制：S340%（S3，负载持续率40%，每个工作周期10min或每小时循环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=55kw YZR280S-8的P=45kw YZR280S-10的P=37kw第20页/共62页（二）联轴器种类：齿轮、弹性柱销、梅花弹性、万向节、液力偶合器第21页/共62页（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。第22页/共62页第23页/共62页在用起重设备上制动器的安全检验：1.动力

10、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N2、低速轴的最大许用扭矩M3、低速轴最大径向载荷计算第24页/共62页（六）卷筒种类：铸造卷筒、焊接卷筒第25页/共62页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

11、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h15.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。第26页/共62页（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、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

12、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。第27页/共62页第28页/共62页第29页/共62页图E4 交捻钢丝绳的磨损和外部腐蚀的发展过程举例第30页/共62页第31页/共62页图E8 波浪形：钢丝绳的纵向轴线呈现螺旋状的一种变形。如果变形超过的所列值，钢丝绳应报废第32页/共62页图E9 多股绳的笼状（鸟笼形）畸变理应立即报废第33页/共62页图E10 钢芯挤出，通常伴随着邻近位置的笼状畸变理应立即报废第34页/共62页第3

13、5页/共62页图E13 顺捻钢丝绳直径的局部增大：常由冲击载荷导致的钢芯畸变而引起理应立即报废第36页/共62页图E14 钢丝绳直径的局部增大：是由于纤维芯在退化状态在外层股间突出而引起的理应报废第37页/共62页第38页/共62页第39页/共62页2.2.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）第40页/共62页（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

14、的形态，可以判断发生断丝的原因。图2-12是断丝形态图。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。第41页/共62页磨损的检验：-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电弧及火烤的影响；-6钢丝绳的润滑检验第42页/共62页（4）几个具体问题钢丝绳直径的测量第43页/共62页（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

15、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。第44页/共62页第45页/共62页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。第46页/共62页（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。危险断面第47页/共62页第五节 起

16、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结构钢、优质碳素钢、普通低合金钢、合金结构钢。普通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）。第48页/共62页按冶炼方法的不同，结构钢分为平炉钢、转炉钢和电炉钢。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。转炉钢又分为酸性转炉钢和

17、碱性转炉钢。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。第49页/共62页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

18、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。第50页/共62页普通碳素结构钢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。优质碳素钢：08、20、45零件用材，如螺栓、轴低合金钢与碳素钢相比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

19、，则采用16Mn低合金钢效果最好。第51页/共62页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Q235D。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。第52页/共62页二、起重机金属结构常用材料的性能（一）钢材的强度（比例极限b b，弹性极限s s）第53页/共62页（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

20、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分层现象。第54页/共62页（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。（疲劳破坏是典型的脆性破坏

21、，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）第55页/共62页在起重机金属结构中如何防止脆性断裂：1）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Q235B/C；若计算温度低于-20时，则应选择保证低温冲击韧性的钢材Q235D。2）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焊接中出现裂纹等缺陷。3）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。第56页/共62页（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

22、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：第57页/共62页三、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，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。1）粗制螺栓 粗制螺栓传递剪力的能力很小。材料为Q235或20号钢，粗制螺栓表面不经特别加工

23、，孔径较栓径大2-4mm，承剪能力较差。2）精制螺栓 精制螺栓要求的精度较高，安装不方便。经机械加工，表面光洁，尺寸准确，一般孔径比栓径大0.3-0.5mm，安装时要轻敲才可装入，安装困难，较适合于承受剪力。第58页/共62页l3）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。l4）螺栓的安装要求螺栓、螺母、垫圈的材质，规格精度应符合图纸要求。

24、普通螺栓应有弹垫、双螺母、止退垫片、开口销等防松措施。螺头、螺母的工作面必须与联接支承面周圈接触，不允许有倾斜现象。螺栓与螺母的配合，不应过紧过松。第59页/共62页螺栓尾端应超出螺母2-4牙，不许存在欠出现象。法兰螺栓的拧紧工艺应对称的逐步拧紧，不能按排列顺序逐步拧紧。高强螺栓应用高强度平垫片，不得用弹垫。连接表面不应有油污、油漆。高强度螺栓应达到相应的预紧力（事故举例）（三）铆 接（四）销轴连接销轴、开口销等连接件应经镀锌、钝化、氧化或磷化等表面处理，或其它防腐处理。销轴的防退/脱装置应可靠。开口销的尾部开口半销应彻底扳开。销轴不应有过度的磨损第60页/共62页第61页/共62页感谢您的观看！第62页/共62页