起重机的类型及特点.doc
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1、第1章 绪 论1.1概述在科学发展飞快的今天,起重机械已经成为了人类生产、建筑、运输等行业的必不可少的一部分,从古代简易的杠杆发展至今天的起重机约有五千年的历史。随着生产规模的逐步扩大,其自动化程度也相应的提高。起重机已越来越广泛的应用于现代化生产过程中,并且已成为大型物料搬运的主要设备。起重机行业正在面临着一场重大的变革。起重机是一种用来对物料做起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。它改变了几千年以来人类以手工来搬动重物的状况,现在人们可以通过几个按钮轻松完成以前做不到或很难做到的搬运工作,人们即轻松的完成了任务,而且也大大提高了搬运效率。起重机有很长的发展历史,其种类也日益繁多,应用极为
2、广泛。起重机已成为冶金、机械、采矿、电力、化工、造船、建筑、交通运输、铁路、港口、林区、农场和国防等当今国民经济的各个领域中必不可少的一部分。1.2起重机的类型及特点根据起重机所搬运的工作场所、物品的特征以及动作的复杂程度,可以简单的将起重机分为三大类:(1) 简单起重机:一般只作升降运动,而且大多数是手动的。如各种绞车、滑车和千斤顶等。(2) 通用起重机:除使物料作升降运动外,还能使物料作水平运动。如汽车起重机、塔式起重机和桥式起重机等。(3) 特种起重机:只适用于某些专业性的起重作业,其构造往往比前两种更加复杂。如各种建筑用起重机、港口用起重机和冶金用起重机等。1.3国内起重机的发展状况在
3、中国将起重机总体划分为12大类型,即轻小型起重设备、流动式起重机、门式起重机、门座起重机、桥式起重机、塔式起重机、旋臂式起重机、缆索起重机、铁路起重机、桅杆起重机、升降机和机械式停车设备。进一步还可以划分为近百种类型和数百种型号。面对品种繁多、大小不一、结构复杂以及工作环境不同的这些涉及人们财产和生命安全的起重机械,出于安全方面的考虑,中国政府将其归为特种设备进行强制管理,并在制度上建立了一整套法律、法规、规章、安全技术规范和标准体系,在体制上建立了遍布全国31个行政区的安全监察网络,从起重机械的设计、制造、安装、改造、重大维修、使用、检验检测和监督管理重要环节上进行有效监管,在此,本文重点介
4、绍中国的起重机械制造许可制度。中国的起重机械从50年代初创建至今,已经形成了一定的生产规模、具备了一定的技术水平、也基本形成了比较完整的设计、生产、销售体系,能基本满足国民经济对该设备的需求。目前国家继续实施的财政政策,拉动着我国基础设施建设的高速发展,而起重设备作为国民经济的重要基础设备广泛应用于经济建设的各行各业,如冶金、煤炭、化工、电力、交通和制造等产业。随着现代科学技术的迅速发展,工业生产规模的扩大和自动化程度的提高,起重机在现代化生产过程中应用越来越广,作用也愈来愈大,对起重机的要求也越来越高。起重机械正朝着大型化、高速度、人性化、环保性、通用产品小型化、零部件的模块化和多样化及安全
5、监察制度化与规范性方向发展。由于中国劳动力相对便宜,制造成本较低,发展潜力仍很巨大。同时,我们也应该清醒地认识到,与发达国家相比,中国起重机械制造状况有以下几个因素令人担忧:(1) 整体技术含量偏低,突出表现在钢结构件制作材料和电气控制系统水平较低;(2) 规模化发展不够,突出表现在低水平重复建设严重,造成资源浪费,专业化发展严重滞后;(3) 国际知名品牌寥寥无几,除振华港机外,能够打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有;(4) 恶性竞争严重,合理利润难保,并造成安全措施投入极少,事故率居高不下;(5) 因此,我们应该有清醒认识,并高度关注中国起重机械的长远发展和不失时机的加快科技创新能
6、力。1.4发展趋势1.4.1模块化和组合化用模块化设计代替传统的整机设计方法,将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途,有相同联接要素和可互换的标准模块,通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进,只需针对某几个模块。设计新型起重机,只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产,实现高效率的专业化生产,企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能,降低制造成本,提高通用化程度,用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品,充分满足用户需求。目前,德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用
7、起重机模块化设计,并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后,比单件设计的设计费用下降12%,生产成本下降45%,经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机,起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成,起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置,可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产,再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好,操作方便,能充分利用空间,运行成本低。有手动、自动多种形式,还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机,甚至能组
8、成大型自动化物料搬运系统。1.4.2大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大,生产效率日益提高,以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加,促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大,工作速度越来越高,并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作,容易维护,而且安全性要好,可靠性要高,要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6500t,最大的履带起重机起重量达3000t,最大的桥式起重机起重量为1200t,集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min,堆垛起重机最大运行速度
9、是240m/min,垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min。工业生产方式和用户需求的多样性,使专用起重机的市场不断扩大,品种也不断更新,以特有的功能满足特殊的需要,发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机,防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加,性能不断提高,适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机,在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上,跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管,与飞机维修平台相连,并可作360度旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达
10、飞机的任一部位,进行飞机的维护和修理,极为快捷方便。1.4.3自动化和智能化起重机的更新和发展,在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合,将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统,实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及
11、三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性,以适合多批次少批量的柔性生产模式,提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置,使起重机具有优良的调速和静动特性,可进行操作的自动控制、自动显示与记录,起重机运行的自动保护与自动检测,特殊场合的远距离遥控等,以适应自动化生产的需要。例如采用激光装置查找起吊物的重心位置,在取物装置上装有超声波传感器引导取物装置自动抓取货物。吊具自动防摇系统能在运行速度200mmin、加速度0.5m2s的情况下很快使起吊物摇摆振幅减至几个毫米。起重机可通过磁场变换器或激光达到高精度定位。起重机上安装近场感应系统,可避免起重机之间的互相
12、碰撞。起重机上还安装了微机自诊断监控系统,该系统能提供大部分常规维护检查内容,如齿轮箱油温、油位,车轮轴承温度,起重机的载荷、应力和振动情况,制动器摩擦衬片的寿命及温度状况等。1.4.4成套化和系统化在起重机单机自动化的基础上,通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统,通过中央控制室的控制,与生产设备有机结合,与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高,具有信息处理功能,可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工,进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、输出接口,实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集
13、成,能形成不同机种的最佳匹配和组合,取长补短,发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统,柔性加工制造系统,商业货物配送集散系统,集装箱装卸搬运系统,交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。例如生产工程机械的美国卡特皮勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬运系统,用于钢板的喷丸处理、切割和入库的自动装卸搬运作业,比原先采用单机操作工作效率提高了65%。日本东芝浜川崎工厂用全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件,为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库。这些在空间移动的起重机搬运系统代替了过去通常使用的自动导向搬运车,使车间的
14、地面面积得到充分利用。1.4.5轻型化和多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用,工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广,考虑综合效益,要求起重机尽量降低外形高度,简化结构,减小自重和轮压,也可使整个建筑物高度下降,建筑结构轻型化,降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展,并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新,已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量为1-63吨,工作级别为A1-A7,整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式,可适合不同建
15、筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择,还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。如此多的选择项,通过不同的组合,可搭配成百上千种起重机,充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化,自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小,可大大降低厂房建筑物的建造成本,同时也可减小起重机的运行功率和运行成本。与通用产品相比较,起重量为10t,跨度22.5m,通用双梁桥式起重机自重是24t,起重机轨面以上高
16、度1876mm,起重机宽度5980mm;德马格起重机的自重只有8.7t,重量轻了176%,起重机轨面以上高度为920mm,降低了104%,起重机宽度为2980mm,外形尺寸减少了100%。1.4.6新型化和实用化结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝,提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料,提高承载能力,改善受力条件,减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构,主梁与端梁采用高强度螺栓联接,便于运输与安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件,简化机构。“三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流,将电动机、减速器和制动器合为一体,具有结构紧
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