【正文】 理構(gòu)成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機構(gòu)演變?nèi)遮呁晟啤? 圖 起重機工作原理 圖 是起重機的原始形式轆轤的機構(gòu)簡圖。它 有圓柱形卷筒和裝有手柄的軸組成。卷筒上纏有懸掛物品的繩索，繩索的張力 S 在這種情況下就等于物品重量 Q 。張力在卷筒軸上產(chǎn)生的載荷力矩為 2 0DQM ??載 。在全部工作過程中，如不計摩擦阻力，則載荷力矩應(yīng)該為手柄的驅(qū)動力矩RPM ??驅(qū) 所平衡，即 驅(qū)載 MM ? 或 RPDQ ???2 0 揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 2 故 02 D RPQ ??? 從上式可以看出，欲增加起重量 Q 必須加大 P 或 R ，或減小 0D 。但手柄作用力 P 受到人體力限制，一般不超過 30 公斤； R 受到手臂長度限制，一般約為 300400 毫米；而為了保證鋼絲繩不致產(chǎn)生過大的彎曲，卷筒直徑 0D 又不能任意減小，因此，對于這種原始起重機，起重量不能很大。為了提高起重量，采取了下面三個步驟： （ 1）軸和手柄分開，中間裝一個傳動比為 0i 的傳動裝置，即圖 中減速器。如 0D和 驅(qū)M 都與圖 a 所示的相同，則傳到卷筒軸上的驅(qū)動力矩為 驅(qū)Mi ?0 。根據(jù)力矩平衡原理，所得的載荷力矩 載M? 為： 驅(qū)載 MiM ??? 0 即 RPiDQ ?????002 可得： QiQ ??? 0 即加裝傳動比 0i 的傳動裝置后，起重量可以提高 0i 倍。并且可以隨 0i 增大而提高。但是，傳動裝 置是機構(gòu)中最復(fù)雜和成本最高的部分，而且傳動裝置的外廓尺寸、自重和成本又直接取決于傳動比的大小，所以，僅靠提高傳動比來提高起重量是不經(jīng)濟的。 （ 2）除采用了一定傳動比 0i 的傳動裝置外，同時還可以采用滑輪組。如圖 中所的滑輪組由一個定滑輪和二個動滑輪所組成。繩索一端固定在卷筒上，另一端由卷筒繞下，依次經(jīng)過動滑輪和定滑輪，最后固定在機架上。被起升的重物 Q 由四根繩索分支所支承，并隨動滑輪一起升降。若不計阻力，則由卷筒繞下的繩 索分支的張力 4QS ??? 或 SQ ??? 4 。如果 00, DMi ，驅(qū) 均維持不變，這時 載M? 等于圖 11b 中 載M? ，亦即 SS ??? 。即： QiQSSQ ??????????????? 04444 由此可見，如裝四支分滑輪組后，起重量又提高了 4倍，而且將隨滑輪組繩索分支數(shù)的增加而增大。但與此同時繩索的長度相應(yīng)地加長，使 機構(gòu)更為復(fù)雜和繩索的磨損加劇。揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 3 所以也不能無限制地靠增加滑輪組繩索分支來提高重量。通常在起重量一定的情況下，可以利用滑輪組繩索分支數(shù)的增加來減小傳動裝置的傳動比 0i 。但選擇分支數(shù)的原則必須是減小傳動比的所得完全抵償增加分支數(shù)的所失才行。 （ 3）目前除少數(shù)的幾種起重機中仍保留人力驅(qū)動外，大多數(shù)起重機都采用能發(fā)出較大力矩的電動機來代替手柄（圖 中虛線所示），以增大驅(qū)動力矩 驅(qū)M ，于是起重量又可以獲得進(jìn)一步提高。但在這種情況下， 所采用的傳動裝置和滑輪組不僅如上面所分析的那樣提高起重量，而且也將很高的電動機轉(zhuǎn)速變?yōu)閷嶋H需要的卷筒轉(zhuǎn)速，從而得到合理的物品升降速度。 圖 所示是現(xiàn)代各種起重機中較為完善的起升機構(gòu)原理圖。它包括下列幾個組成部分：（ 1）取物裝置；（ 2）繩索滑輪和卷筒；（ 3）傳動裝置；（ 4）驅(qū)動裝置；（ 5）制動裝置。其中制動裝置在圖中沒表示出來，它是用來使被提升的物品可靠的停駐在空中的裝置，對于起重機的安全操作是不可缺少的重要部件 [2]。 起重機的類型及特點 根據(jù)起重機械所搬運的物品的特征、動作的復(fù)雜程度以 及工作場所或者生產(chǎn)工藝要求等條件的不同，可以將起重機械簡單的分為三大類： （ 1）簡單起重機械：一般只作升降運動，而且大多數(shù)是手動的。如各種千斤頂、絞車和滑車等。 （ 2）通用起重機械：除使物品升降運動外，還能使物品作水平運動。如橋式起重機和汽車起重機等。 （ 3）特種起重機械：只適合于某些專業(yè)性的工作，其構(gòu)造往往比上述兩者更為復(fù)雜。如各種冶金用起重機、建筑用起重機和港口用起重機等。 起重機的發(fā)展?fàn)顩r 國內(nèi)起重機械發(fā)展?fàn)顩r 在中國將起重機械總體劃分為 12 大類型，即輕小型起重設(shè)備 、旋臂式起重機、橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、流動式起重機、鐵路起重機、門座起重機、桅桿起重機、纜索起重機、升降機和機械式停車設(shè)備。進(jìn)一步可劃分為近百種型式 (品種 )和數(shù)百種型號。面對品種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大小不一，使用工況千差萬別的這些涉及人們生命安全揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 4 和財產(chǎn)安全的起重機械，為了安全，中國政府將其納入特種設(shè)備進(jìn)行強制管理，在制度上建立了一整套法律、法規(guī)、規(guī)章、安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，在體制上建立了遍布全國 31個行政區(qū)的安全監(jiān)察網(wǎng)絡(luò)，從起重機械的設(shè)計、制造、安裝、改造、重大維修、使用、檢驗檢測和監(jiān)督管理重要 環(huán)節(jié)上進(jìn)行有效監(jiān)管，在此，我重點介紹中國的起重機械制造許可制度。 起重機械制造企業(yè)的分布、數(shù)量、產(chǎn)量和現(xiàn)狀 中國起重機械整機制造企業(yè)，截止到 2021 年 9月底統(tǒng)計有 1615 家。這些制造企業(yè)主要集中分布在江蘇 (347 家 )、山東 (203 家 )、河南 (180 家 )、浙江 (111 家 )、遼寧 (105 家 )、廣東 (100 家 )、上海 (83 家 )、福建 (80 家 )等地。 中國起重機械使用總量，據(jù) 2021 年底普查統(tǒng)計在用起重設(shè)備為 55． 6 萬臺。設(shè)備的使用也主要集中分布在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，如廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、 遼寧等地。 中國的起重機械從 50 年代初創(chuàng)建至今，已經(jīng)形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模、具備了一定的技術(shù)水平、也基本形成了比較完整的設(shè)計、生產(chǎn)、銷售體系，能基本滿足國民經(jīng)濟對該設(shè)備的需求。目前國家繼續(xù)實施的財政政策，拉動著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，而起重設(shè)備作為國民經(jīng)濟的重要基礎(chǔ)設(shè)備廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟建設(shè)的各行各業(yè)，如冶金、煤炭、化工、電力、交通和制造等產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用也愈來愈大，對起重機的要求也越來越高。起重機械正朝著大 型化、高速度、人性化、環(huán)保性、通用產(chǎn)品小型化、零部件的模塊化和多樣化及安全監(jiān)察制度化與規(guī)范性方向發(fā)展。 由于中國勞動力相對便宜，制造成本較低，發(fā)展?jié)摿θ院芫薮蟆Ｍ瑫r，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，與發(fā)達(dá)國家相比，中國起重機械制造狀況有以下幾個因素令人擔(dān)憂。 （ 1）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水平較低； （ 2）規(guī)?；l(fā)展不夠，突出表現(xiàn)在低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，造成資源浪費，專業(yè)化發(fā)展嚴(yán)重滯后； （ 3）國際知名品牌寥寥無幾，除振華港機外，能夠打入國際市場并享有一定聲譽的知名品 牌幾乎沒有； （ 4）惡性競爭嚴(yán)重，合理利潤難保，并造成安全措施投入極少，事故率居高不下。 因此，我們應(yīng)該有清醒認(rèn)識，并高度關(guān)注中國起重機械的長遠(yuǎn)發(fā)展和不失時機的加快揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 5 科技創(chuàng)新能力。 發(fā)展趨勢 模塊化和組合化 用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設(shè)計方法，將起重機上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。 大型化和專用化 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，生產(chǎn)效率日 益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。 自動化和智能化 起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進(jìn)。將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。 成套化和系統(tǒng)化 在起重機單機自動化的基礎(chǔ)上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲、運算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機還具有較好的信息輸入、輸出接口，實現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機通過系統(tǒng)集成，能形成不同機種的最佳匹配和組合，取長補短，發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(tǒng)， 柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運系統(tǒng)，交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。 輕型化和多樣化 有相當(dāng)批量的起重機是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 6 使整個建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。 新型化和實用化 結(jié)構(gòu)方面 采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接，便于運輸與安裝。 在機構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構(gòu)?！叭弦弧边\行機構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級起重機運行機構(gòu)的主流，將電動機、減速器和制動器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡單、運行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點，國外已廣泛應(yīng)用到各種起重機運行機構(gòu)上。為使中小噸位的起重小車結(jié)構(gòu) 盡量簡化，同時降低起重機的尺寸高度，減小輪壓，國外已大量采用電動葫蘆作為起升機構(gòu)。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動器的應(yīng)用范圍也越來越大。此外，各機構(gòu)采用的電動機都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而減小電機基座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動力矩小的制動器。 揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 7 第 2 章 橋式起重機的介紹 橋式起重機的分 類 通用橋式起重機 通用橋式起重機是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機。以下類型的起重機都屬于通用橋式起重機。 ①通用吊鉤橋式起重機 ②電磁橋式起重機 ③抓斗橋式起重機 ④兩用橋式起重機 ⑤三用橋式起重機 ⑥雙小車橋式起重機 專用橋式起重機 ①冶金橋式起重機 ②絕緣吊鉤橋式起重機 ③防爆吊鉤橋式起重機 電動葫蘆型橋式起重機 其特點是橋式起重機的起重小車用自行式電動葫蘆 代替，或者用固定式電動葫蘆作起重小車的起升機構(gòu)，小車運行、大車運行等機構(gòu)的傳動裝置也盡量與電動葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機相比，電動葫蘆型橋式起重機雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級別較低，但其自重輕、能耗較小、易采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動葫蘆配套，而且對廠房等建筑物的壓力較小，建筑和使用經(jīng)濟性都較好。 ①電動梁式起重機 ②電動葫蘆橋式起重機 橋式起重機的組成和特點 取物裝置懸掛在可沿橋架運行的起重小車或運行式葫蘆上的起重機，稱為“橋架型起重機”。 橋架兩端通 過運行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機，稱為“橋式起重機”。 揚 州 市 職 業(yè) 大 學(xué) 8 橋式起重機一般由裝有大車運行機構(gòu)的橋架、裝有起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機室等幾個大部分組成。外形像一個兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運行的單跨平板橋。起升機構(gòu)用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運動；橋架和大車運行機構(gòu)用來將起重小車和物品作縱向移動。 橋式起重機是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機，其他形式的橋式起重機基本 上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。 圖 普通橋式起重機 橋式起重機小車 橋式起重機小車主要由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成；另外還有一些安全防護裝置。 橋式起重機的小車 （圖 ） 主要具有下列特征： 1）起升和運行機構(gòu)由獨立的部件構(gòu)成。這些部件間采用補償聯(lián)軸器聯(lián)系起來。齒輪聯(lián)軸器補