起重机基础知识
1.1起重机概述
1.1.1起重机的用途及工作特点
起重机为一种以间歇、重复工作方式,通过起重吊钩或其他吊具起升、下降,或升降与运移重物的机器设备。起重机是一种间歇动作的搬运设备,主要用作垂直运输,并兼作短距离水平运输。其工作特性是周期性的,一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载,然后返回原处,直至下一次取物开始等环节,也就是以重复的工作循环来完成提升、转移、回转及多种作业兼作的吊装设备。经常起动、制动、正向和反向运动是起重机动作的基本特点。
起重机是现代工业生产不可缺少的设备,广泛地用于工厂、港口、建筑工地、矿山、铁路、宾馆、居民楼等场所,完成各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送等施工与作业,从而大大地减轻了体力劳动强度,提高了劳动生产率,也提高了人们的生活质量。有些起重机还能在生产中进行某些特殊的工艺操作,使生产过程较容易地实现机械化和自动化。
起重机的工作范围较大,危险因素较多。电梯和升降机是在垂直方向上沿导轨运行,用轿厢或吊笼输送人员和物料的起重运输设备。被提升在空中的人员、设备等的安全,决定于提升钢丝绳或链条和一些安全装置的有效性,要求的安全程度较高。
起重机的工作特点如下:
①起重机通常具有庞大的承载金属结构和比较复杂的机构,能完成一个起升运动、一个或几个水平运动。例如,桥式起重机能完成起升、大车运行和小车运行三种运动;塔式起重机能完成起升、变幅、回转和大车运行四种运动。作业过程中,常常是几个不同方向的运动同时操作,技术难度较大。
②所吊运的重物多种多样,载荷是变化的。有的重物重达几百吨乃至上千吨,有的物体长达几十米,形状很不规则,还有散粒、热融状态、易燃易爆危险物品等,使吊运过程复杂而危险。
③大多数起重机,需要在较大的范围内运行,有的要装设轨道和车轮(如塔式起重机、桥式起重机等),有的要装设轮胎或履带在地面上行走(如汽车起重机、履带起重机等),还有的需要在钢丝绳上运行(如架空索道、缆索起重机等),活动空间较大,一旦发生事故,影响的面也较大。
④有些起重机,需要直接载运人员在导轨、平台或钢丝绳上做升降运动(如电梯、升降平台等),其可靠性直接影响人身安全。
⑤暴露的、活动的零部件较多,且常与吊运作业人员直接接触(如吊钩、钢丝绳等),潜在许多偶发的危险因素。
⑥工作环境复杂。从建筑工地到大型钢铁联合企业,再到现代化港口、铁路枢纽、旅游胜地都有起重机在运行;作业场所常常会遇有高温、高压、易燃易爆、输电线路、强磁等危险因素,对设备和作业人员形成威胁。
⑦常常需要多人配合,共同协作,完成一项作业,因此要求指挥、捆扎、驾驶等作业人员配合熟练、动作协调、互相照应,作业人员应有处理现场紧急情况的能力。多个作业人员之间的密切配合,存在较大的难度。
上述诸多危险因素的存在,往往使起重伤害事故较多。根据有关资料统计,我国每年起重伤害事故的因工死亡人数,占全部工业企业因工死亡总人数的15%左右。为了保证起重机的安全运行,国家将它列为特种设备加以特殊管理,许多企业都把管好起重设备作为安全生产工作的重要环节之一。
起重机的制造、安装、使用、维修、检验诸环节的安全管理、产品质量、工作质量都影响着起重机的安全和起重机的寿命。因此,对起重设备的要求和对操作人员的要求都是比较严格的。
1.1.2起重机的分类
目前,人们更习惯依据《起重机械名词术语 — 起重机械类型》(GB 6974.1-1986)将起重机械分为轻小型起重设备(series lifting equipments)、起重机(crane)、升降机(lift(elevator))三大类。
(1)轻小型起重设备
主要包括千斤顶(jack)、滑车(pulley block)、起重葫芦(hoist)、绞车(winch)、悬挂单轨系统(underslung mono-rail system)等。
(2)起重机
起重机包括的品种很多,因此分类的方法也很多,主要有以下几种分类方法:
①按起重机的构造分类:桥架型起重机(overhead type crane)、缆索型起重机(cable crane)、臂架型起重机(jib type crane)。
②按起重机的取物装置和用途分类:吊钩起重机(hook crane)、抓斗起重机(grabbing crane)、电磁起重机(magnet)、冶金起重机(metallurgy crane)、堆垛起重机(stacking crane)、集装箱起重机(container crane)、安装起重机(erection crane)、救援起重机(salvage crane)。
③按起重机的移动方式分类:固定式起重机(fixed base crane)、运行式起重机(traveling crane)、爬升式起重机(climbing crane)、便携式起重机(portable crane)、随车式起重机(lorry crane)、辐射式起重机(radial crane)。
④按起重机工作机构驱动方式分类:手动式起重机(manual crane)、电动起重机(electric crane)、液压起重机(hydraulic crane)、内燃起重机(diesel crane)、蒸汽起重机(steam crane)。
⑤按起重机使用场合分类:车间起重机(workshop crane)、机器房起重机(machine house crane)、仓库起重机(warehouse crane)、贮料场起重机(storage yard crane)、建筑起重机(building crane)、工程起重机(construction crane)、港口起重机(port crane)、船厂起重机(shipyard crane)、坝顶起重机(dam crane)、船用起重机(shipboard crane)。
⑥按起重机回转能力分类:回转起重机(slewing crane)、非回转起重机(non-slewing crane),回转起重机又有全回转起重机(full-circle slewing crane)和非全回转起重机(limited slewing crane)两种。
⑦按起重机支承方式分类:支承起重机(supported crane)、悬挂起重机(underslung crane)。
(3)升降机
其重物或取物装置只能沿导轨升降的起重机械,如各类电梯、吊笼等。
1.1.2.1 轻小型起重设备
轻小型起重设备以其构造紧凑、动作简单、成本低廉、使用方便等特点广泛应用于各种工程实践中。
1 千斤顶
千斤顶采用刚性顶举件作为工作装置,是通过顶部托座或底部托盘,在小行程内顶升重物的轻小型起重设备。主要分为:
(1)螺旋式千斤顶(screw jack)
采用螺杆或由螺杆推动的升降套筒作为刚性顶举构件(图1-1)。
(2)齿条千斤顶(rack-pinion jack)
采用齿条作为刚性顶举构件(图1-2)。
(3)液压千斤顶(hydraulic jack)
采用柱塞或液压缸作为刚性顶举构件(图1-3)。
2 滑车
由定滑轮组、动滑轮组以及依次绕过定滑轮和动滑轮的起重承载件组成的轻小型起重设备(图1-4)。
绕过定滑轮和动滑轮的承载构件有钢丝绳、环链等。滑轮组中,滑轮的个数也各不相等。
图1-1 螺旋式千斤顶 图1-2 齿条千斤顶 图1-3 液压千斤顶
3葫芦
这是一种应用非常广泛的轻小型起重设备。它是由汇装在公共吊架上的驱动装置、传动装置、制动装置以及挠性件卷放或夹持装置带动取物装置升降的起重设备。
(1)手拉葫芦(chain block)
由人力通过曳引链条和链轮驱动,通过传动装置驱动卷筒卷放起重链条,以带动取物装置升降的起重葫芦(图1-5)。
(2)手扳葫芦(lever block)
包括钢丝绳手扳葫芦(rope lever block)和环链手扳葫芦(chain lever block)2种。它是由人力通过扳动手柄驱动钢丝绳夹持器或链轮卷放装置,带动取物装置运动的起重设备。图1-6为钢丝绳手扳葫芦。
图1-4 滑车 图1-5 手拉葫芦 图1-6 钢丝绳手扳葫芦
(3)电动葫芦(electric hoist)
由电动机驱动,经过卷筒、星轮、或有链轮卷放起重钢丝绳或起重链条,以带动取物装置升降的设备(图1-7)。
4 卷扬机
卷扬机俗称绞车,它是由动力装置驱动卷筒,通过挠性件如钢丝绳、链条来起升或运移重物的起重装置。常用的有卷绕式绞车(drum hoist)(见图1-8),摩擦式绞车(friction)(图1-9)和绞盘(capstan)(图1-10)。
5 悬挂式单轨系统
若干台简易的起重小车沿一条悬挂于空中的轨道行走,进行吊运物品的轻小型起重设备(图1-11)。轨道线路可以是环形的单轨系统,也可以是不封闭的简单线路,还可以从一个主线路分别运移到各分支线路的单轨系统。
图1-7 电动葫芦 图1-8 卷绕式卷扬机 图1-9 摩擦式绞车
1.1.2.2 桥架型起重机
这类起重机的特点是取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行葫芦上,使重物在空间垂直升降和水平移动。
1 桥式起重机(overhead traveling crane)
这是桥架两端通过运行装置直接支承在高架轨道上的桥架型起重机(图1-12)。
图1-10 绞盘 图1-11 悬挂式单轨系统 图1-12 桥式起重机
(1)按照结构不同,又可以分为: ①单主梁桥式起重机;②双梁桥式起重机;③同轨双小车桥式起重机;④异轨双小车桥式起重机;⑤挂梁桥式起重机;⑥电动葫芦桥式起重机;⑦柔性吊挂桥式起重机;⑧梁式起重机;⑨带回转小车或回转臂架的桥式起重机;⑩其他构造的桥式起重机。
(2)按照吊具不同可以分为: ①吊钩桥式起重机;②抓斗桥式起重机;③电磁桥式起重机;④二用或三用桥式起重机;⑤其他吊具的桥式起重机。
(3)按照用途不同可以分为: ①通用桥式起重机;②专用桥式起重机;③冶金桥式起重机;④防爆桥式起重机;⑤绝缘桥式起重机;⑥桥式堆垛起重机。
还有其他一些分类方法,如以驱动方式、以操纵方式分类等等
2 冶金起重机
冶金起重机是桥式起重机类型中的一种,由于它广泛应用于冶金产业,且品种较多,故在此单独作以介绍。
冶金起重机是一种适应金属冶炼、轧制等热加工工况,直接用于冶金生产工艺流程中的特种起重机。
冶金起重机分类:
(1)平炉加料桥式起重机
用料箱挑杆作为取物装置,对平炉加料的桥式起重机(图1-13)。
(2)料箱起重机
借助于料箱吊架,使料箱挂起,搬运和倾倒物料,用于转炉加料的起重机(图1-14)。
(3)铸造起重机
具有使钢(铁)水包升降和倾倒的起重机(图1-15)。
(4)脱锭起重机
具有脱锭机构的桥式起重机(图1-16),可使钢锭从锭模中脱出。
图1-13 平炉加料的桥式起重机 图1-14 料箱起重机 图1-15 铸造起重机
(5)夹钳起重机
应用立式夹钳作为取物装置的起重机(图1-17),用来夹取钢坯,送人均热炉中处理。
(6)揭盖起重机
用于初轧厂,为均热炉打开或关闭炉盖用(图1-18)。
图1-16 脱锭起重机 图1-17 夹钳起重机 图1-18 揭盖起重机
(7)料耙起重机
具有料耙(或附加电磁吸盘),并由倾翻机构使料耙倾翻的起重机(图1-19),用于搬运和堆垛轧制或连铸的条形坯料。
(8)锻造起重机
具有使锻件提升、翻转和缓冲的桥式起重机(图1-20)。
还有一些其他用途的冶金起重机,如淬火起重机、板坯搬运起重机等等。
3 门式起重机(portal bridge crane)
门式起重机又称为龙门起重机(gantry crane),它是一种桥架通过两侧支腿支承在地面轨道或基础上的桥架型起重机。
(1)按主梁型式分
可以分为双梁门式起重机(图1-21),框架型门式起重机(图1-22),单主梁门式起重机 (图1-23)等等。
图1-19 料耙起重机 图1-20 锻造起重机 图1-21 双梁门式起重机
(2)按悬臂不同分
可以分为无悬臂门式起重机(图1-24)、单悬臂门式起重机(图1-25)、双悬臂门式起重机(图1-26)。
图1-22 框架型门式起重机 图1-23 单主梁门式起重机 图1-24 无悬臂门式起重机
(3)按支腿型式不同分
可分为C型支腿(图1-27)、L型支腿(图1-28)、O型支腿(图1-29)、U型支腿(图1-30)、两刚支腿或一刚一柔支腿型门式起重机。
图1-25 单悬臂
门式起重机 图1-27 C型支腿 图1-28 L型支腿
门式起重机 门式起重机
图1-26 双悬臂门式起重机
(4)按运行装置不同分
可以分为轨道走行式门式起重机和轮胎式门式起重机,后者的行走部件是采用轮胎。
(5)按照用途不同可以分为:
①通用门式起重机
②造船用门式起重机
专门用于制造船体,设置在船台上的门式起重机(图1-31)。它另外设有一个翻身小车,在主梁的下翼缘上运行,用于翻转船体构件以便于焊接。
图1-29 O型支腿门式起重机 图1-30 U型支腿门式起重机 图1-31 造船用门式起重机
③水电站门式起重机
它安装在水电站的坝顶上,主要用于吊装和启闭闸门、栏污栅等专用的门式起重机(图1-32)。
④集装箱门式起重机
是在集装箱码头、铁路货运站、堆场进行堆码集装箱作业的专用设备(图1-33)。分为轮胎式集装箱门式起重机和轨道式集装箱门式起重机。图1-33为轮胎式集装箱门式起重机。
⑤装卸桥
主要用来吊运散料的起重设备(图1-34),其主参数是生产率。要求小车运行速度快,运行距离长,生产率高。通常司机房与小车架连在一起,司机房随同小车一起运行。
图3-32 水电站门式起重机 图1-33 集装箱门式起重机
图1-34 装卸桥
(6) 按起重小车类型分
可以分为手拉葫芦门式起重机、电动葫芦门式起重机、自行小车门式起重机、绳索小车门式起重机、带臂架小车门式起重机等等。
4 半门式起重机(semi-portal bridge crane)
半门式起重机又称为半龙门起重机,它
是一种桥架一侧直接支承在高架或高建筑物
上,另一侧通过支腿支承在地面轨道或地基
上的桥架型起重机(图1-35)。
图1-35 半门式起重机
1.1.2.3 缆索式起重机
这类起重机的构造特点是挂有取物装置的起重小车沿着架空的承载索运行。主要有两种机型:
1缆索起重机(cable crane)
承载索的两端分别固定在两支架的顶部,按两端支架是否固定,缆索起重机可以分为固定式(图1-36)、平移式(图1-37)和辐射式三种。辐射式缆索起重机的特点是一个支架固定,另一个支架可在弧形轨道上围绕固定支架移动。
2 门式缆索起重机(portal cable crane)
其承载索的末端分别固定在桥架两端,桥架通过两侧支腿支承在地面轨道上(图1-38)。
图1-36 固定式缆索起重机 图1-37 平移式缆索起重机 图1-38 门式缆索起重机
缆索起重机还有其他的分类方法,如按承载索的数量可以分为单缆索起重机、双缆索起重机、四缆索起重机等等。
1.1.2.4 臂架式起重机
此类构造的起重机,其取物装置悬挂在臂架顶端,或悬挂在可沿臂架运行的起重小车上。臂架式起重机种类繁多,广泛应用于各工程领域,主要有以下几种:
1 门座起重机(portal slewing crane)
该机可沿地面轨道运行,下方是一个可以通过铁路车辆或其他地面车辆的门形座架,上部带有可回转臂架系统(图1-39)。
按用途不同可分为港口门座起重机、船厂门座起重机、电站门座起重机等等。
港口门座起重机又分为港口通用门座起重机、带斗门座起重机、集装箱门座起重机等。
2 半门座起重机(semi-portal slewing crane)
其门形座架的一侧通过运行台车支承在高架轨道或建筑物上,另一侧通过支腿和运行台车支承在地面轨道上(见图1-40)。
3 塔式起重机(tower crane)
臂架安装在塔身顶部并可回转的臂架式起重机。
(1)按其结构形式不同可分为:
①固定式塔式起重机
通过联接件将塔身基架固定在地基基础或结构物上进行起重作业的塔式起重机(图 1-41)。
图1-39 门座起重机 图1-40 半门座起重机 图1-41 固定式塔式起重机
②移动式塔式起重机
这类塔机具有运行装置,塔身可以在地面上行走。该塔机又可以分为:
a.轨道式塔式起重机
在地面铺设轨道以供其运行(图1-42)。
b.轮胎式塔式起重机
以专用轮胎底盘作为运行底架的塔式起重机(图1-43)。
c.汽车式塔式起重机
以汽车底盘作为运行底架的塔式起重机(图1-44)。
图1-42轨道式塔式起重机 图1-43轮胎式塔式起重机 图1-44汽车式塔式起重机
d.履带式塔式起重机
以履带底盘作为运行底架的塔式起重机(图1-45)。
③自升式塔式起重机
这类塔机是依靠自身专门顶升装置,增减塔身标准节或自行整体爬升的塔式起重机。
其有以下两种类型:
a.附着式塔式起重机
按照一定的间隔距离,通过扶墙支撑装置将塔身锚固在建筑物上(图1-46)。
b.内爬式塔式起重机
该类塔机设置在建筑物内部,通过支承在结构物上的专门支承装置,使整机能随着建筑物的高度增加而升高的塔式起重机(图1-47)。
图1-45 履带式塔式起重机 图1-46 附着式塔式起重机图 图1-47 内爬式塔式起重机
(2)按照回转形式不同,可以分为:
①上回转塔式起重机
其回转支承装置设置在塔身顶部。主要有四种类型:
a.塔帽回转式塔式起重机
臂架、平衡臂架等均安装在塔身顶部的塔帽上,绕塔顶轴线回转的塔式起重机(图1-48)。
b.塔顶回转式塔式起重机
塔身顶部连同起重臂架等能相对于塔身绕塔身轴线回转的塔式起重机(图1-49)。
c.上回转平台式塔式起重机
回转平台设置在塔身顶部的塔式起重机(图1-50)。
d.转柱式塔式起重机
臂架和平衡臂等安装在插入塔身上部的可回转的柱状结构上的塔式起重机(图1-51)。
②下回转塔式起重机
回转支承装置设置于塔身底部,臂架随同塔身相对于底架回转的塔式起重机(图1-52)。
(3)按变幅方式不同,塔机可以分为:
①小车变幅式塔式起重机
起重小车沿起重臂架移动进行变幅(图1-53)。
图1-48 塔帽回转式塔式起重机 图1-49 塔顶回转式塔式起重机 图1-50 上回转平台式塔式起重机
图1-51 转柱式塔式起重机 图1-52 下回转塔式起重机 图1-53 小车变幅式塔式起重机
②动臂式塔式起重机
依靠臂架作俯仰运动进行变幅的塔式起重机(图1-54)。
③折臂式塔式起重机
根据起重作业的需要,臂架可以弯折的塔式起重机(图1-55)。它同时具备动臂变幅和小车变幅的性能。
(4)还有其他一些分类方式,如按照架设方法分类可分为非自行架设和自行架设两种塔式起重机;按专业性质分类可以分为建筑塔式起重机、堤坝建设塔式起重机、电站用塔式起重机等等。
4 流动式起重机(mobile crane)
这类起重机的定义是:可以配备立柱或塔架,能在带载或空载情况下,沿无轨路面运行的,且可依靠自重保持稳定的臂架式起重机。
(1)按照底盘的形式可以分为:
①履带起重机
以履带为运行底盘的流动式起重机 (图1-56)
②汽车起重机
以通用汽车底盘或专用汽车底盘为运行底架的流动式起重机(图1-57)
③轮胎起重机
装有充气轮胎,以特制底盘为运行底架的流动式起重机(图1-58)。
图1-54 动臂式塔式起重机 图1-55 折臂式塔式起重机 图1-56 履带起重机
(2)其它分类方法
如按照臂架形式不同可以分为桁架臂、箱型伸缩式臂、铰接臂的流动式起重机;按照用途不同分为通用起重机、越野起重机、专用起重机等。
5 铁路起重机(railway crane)
在铁路轨道上运行,从事装卸作业以及铁路机车、车辆颠覆等事故救援的臂架式起重机(图1-59),亦称为轨道式起重机。
其分类,按动力装置不同可以分为蒸汽铁路起重机、内燃铁路起重机、电动铁路起重机等;按其用途不同可分为装卸用铁路起重机、救援用铁路起重机等。
6 浮式起重机(floating crane)
以专用浮船作为支承及运行装置,浮在水面上作业,可以沿水道自航或被拖航的臂架式起重机(图1-60)。
图1-57 汽车起重机 图1-58 轮胎起重机 图1-59 铁路起重机 图1-60 浮式起重机
浮式起重机分类方法很多,主要有:
(1)按航行方式分
可分为自航式和非自航式两种;
(2)按回转能力分
可以分为全回转、非全回转、非回转和复合式四种;
(3)按动力装置分
分为蒸汽、内燃、内燃电力、蒸汽电力、电动等各式浮游起重机。
(4)还有其他一些分类方法
如按吊具不同划分为吊钩式、抓斗式;按工作水域不同划分为港湾式、航海式;按使用用途不同划分为装卸用、造船用、建筑安装用、救援用浮式起重机等等。
7 其他
臂架式起重机还有其他一些类型,如甲板起重机(deck crane)、桅杆起重机(derrick crane)、悬臂起重机(cantilever crane)、柱式悬臂起重机(pillar jib crane)、壁上起重机(wall crane)、自行车式起重机(walking crane)等等。
1.1.2.5 升降机
这类起重机械其重物或取物装置只能沿着导轨升降。据GB/T7920.3—1996规定,升降机是利用平台、料斗、吊笼等沿着垂直或微倾的导轨架提升物料和人员的起重机械。
其分类为:
(1)固定式升降机
机身固定在地基或结构物上的升降机。
(2)拖式升降机
无动力装置,具有行走车轮,由牵引车辆拖引行驶的升降机。
(3)自行式平台升降机
具有行走机构,由自身的动力装置驱动行驶的升降机。
(4)牌架式升降机
支承取物装置的导架为平面格构式结构件的升降机。
(5)井架式升降机
取物装置沿井架内的引导装置运行进行垂直运输物料的升降机。
(6)单导架升降机
以单个塔式或桅杆式桁架作为支架,取物装置沿支架上的导轨运动,垂直运输物料的升降机。
(7)门式升降机(双导架升降机)
具有两个柱状桁架组成的门式支架,取物装置沿门架内的导轨运动,垂直运输物料的升降机。
(8)复式井架升降机
由多个支架联接组成,具有2个或3个井孔,设有2个以上取物装置的升降机。
(9)导索式升降机
以钢丝绳作为导轨,取物装置沿其上下运行的升降机。
(10)附着式升降机
附于建筑物外侧,建筑施工用的一种升降机,用以运输施工器材和人员的升降机。它又可以分为单吊笼和双吊笼升降机。
(11)平台升降机
取物装置为平台的升降机。它可以分为自竖式平台升降机、液压式平台升降机和自行式作业升降台3种。
(12)混凝土升降机
运送混凝土、灰浆和颗料状物料的升降机。吊斗采用倾翻式或底卸式,实现自动卸料的升降机。
又据GB10052--1996《施工升降机分类》规定施工升降机可分为三种:
(1)齿轮齿条式升降机
采用齿轮齿条啮合的方式(包括销齿传动与链传动),使吊笼沿导轨上下运行的升降机。
(2)钢丝绳式升降机
采用钢丝绳提升方式,使吊笼沿导轨上下运行的升降机。
(3)混合式升降机
两个吊笼,一个吊笼由齿轮齿条驱动,另一个吊笼由钢丝绳提升,沿导轨作上下运行的升降机。
三大类起重机械中轻小型起重设备,特点是轻便,构造紧凑,动作简单,作业范围投影以点、线为主;起重机,特点是能将挂在起重吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降和水平运移;升降机,特点是重物或取物装置只能沿导轨升降。轻小型起重设备和升降机多是单动作的,只有起升机构,只能在固定点输送物料或人员。带有运行机构的电动葫芦可以沿一定线路装卸物料。起重机则可以在一定的空间中搬运物料,它除起升机构外,还有使物料作平移的机构。
在《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)中原则性地划分为:桥架型起重机、缆索型起重机和臂架型起重机,与国际标准化组织起重机技术委员会(ISO/TC 96)发布的相关标准(ISO 4306-1:1990)起重机分类相一致,以利于更好地采用或转化国际标准。
1.1.3起重机的型号
起重机产品型号一般由类、组、型代号和主参数代号以及更新变形代号三部分组成(图1-61)。
图1-61 起重机产品型号
类、组、型均用大写印刷体汉语拼音字母表示。类、组、型代号见表1-1。
主要参数用阿拉伯数字表示。
当产品进行更换或结构有重大改革,需要重新试制鉴定时,其改进代号按大写汉语拼音字母A、B、 C、D…顺序采用,置于产品型号尾部。
示例:QD20/5桥式起重机:表示吊钩桥式起重机,主钩20t,副钩5t。
1.1.4起重机的主要技术参数
起重机的主要技术参数有:起重量、起升高度、跨度(桥架型起重机)、幅度(臂架型起重机)、机构工作速度和生产率。臂架型起重机的主要技术参数中还包括起重力矩。对于轮胎、汽车、履带、铁路等起重机,爬坡度和最小转弯(曲率)半径也是主要技术参数。
1.起重量
起重机正常工作时允许一次起升的最大质量称为额定起重量,单位为吨(t)或千克(kg)。起重机的额定起重量不包括吊钩、动滑轮组及不可卸下的起吊横梁等的自重。而抓斗、电磁铁和可卸下的起吊横梁等可从起重机上取下的取物装置的质量要计入额定起重量内。桥架型起重机的额定起重量是定值。臂架型起重机中,有的起重机(如门座起重机、某些塔式起重机)的额定起重量是与幅度无关的定值。有的起重机对应不同的臂架长度和幅度有不同的额定起重量(如轮胎和汽车起重机、履带起重机、铁路起重机)。当额定起重量不只一个时,通常称最大的一个额定起重量为量大起重量,或简称起重量。
最大起重量系列的国际标准见表1-2。该标准适用于所有类型的起重机。
吊运重大质量物品的起重机,其起重量由一次能起吊的物品最大质量决定(在个别情况下,可以采用两台起重机抬吊重大质量物品)。装卸散状物料的起重机,根据起重量常用要求能达到的生产率确定。
如抓斗起重机给定的生产率为P(t/h),起重机每小时作业循环次数为n(与物品搬运距离、机构工作速度、机构运动重合情况、工人操作技术水平等有关),每次抓取的物料重量(抓斗有效容积×物料容量)为Ge,抓斗自重为G,则起重机的起重量为:
(1-1)
抓斗自重与抓取物料质量的比值随抓斗容积减小而增大。起重量较大的起重机为了提高作业效率和适应工作要求,一般设有主起升机构和副起升机构。主起升起重量大、速度低;副起升起重量小、速度高。副起升起重量由作业要求确定,桥架型起重机副起升机构的起重量一般为主起升的l/5~1/3。
汽车起重机和铁路起重机的额定起重量随着吊臂的方位(侧方、后方、前方三个基本作业方位;铁路起重机还有与线路方向成一定夹角的特定方位)不同而异。轮胎起重机和铁路起重机的额定起重量还分支腿全伸、不用支腿和吊重行驶三种情况。起重机吊重行驶时,吊臂必须前置。起重机不用支腿作业和吊重行驶时的额定起重量决定于轮胎、车桥(或轮对、转向架)的承载能力。
起重机的起重量常用符号Gn表示。起重量是质量单位千克(kg),但习惯用的起重量单位为吨(t),1t=1000kg。在起重机载荷中,与起重量密切有关的是起升载荷,其单位为牛(N)或千牛(kN),常以GQ表示:
(1-2)
2.起升高度
起升高度是指从地面或轨道顶面至取物装置最高起升位置的铅垂距离(吊钩取钩环中心,抓斗、起重电磁铁取其最低点),单位为米(m)。如果取物装置能下落到地面或轨面以下,从地面或轨面至取物装置最低下放位置间的铅垂距离称为下放深度。此时总起升高度H为轨面以上的起升高度h1和轨面以下的下放深度h2之和,H=h1十h2。
表1-1 起重机械代号表
表1-2 最大起重量系列
臂架长度可变的轮胎、汽车、铁路、履带起重机的起升高度随臂架仰角和臂长而变,在各种臂长和不同臂架仰角时可得相应的起升高度曲线。浮式起重机的起升高度是指考虑船体倾斜影响后的实际起升高度。
起升高度的选择按作业要求而定。在确定起升高度时,应考虑配属的吊具、路面基准高度和转运车辆高度,保证起重机能将最大高度的物品装入车内。 用于船舶装卸的起重机应考虑潮水涨落的影响。
3.跨度、轨距和轮距
桥架型起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离称为跨度(S),小车运行轨道和轨行式臂架型起重机运行轨道中心线之间的水平距离称为轨距(l),轮胎和汽车起重机同一轴(桥)上左右车轮(或轮组)中心滚动面之间的距离称为轮距。
桥式起重机的跨度小于厂房跨度,要考虑在厂房上方的吊车梁上是否留有安全通道。门式起重机的跨度根据所跨的铁道线路股数、汽车通道及货位要求而定。塔式起重机的轨距由抗倾覆稳定性条件确定。
轮胎起重机的轮距决定于起重机的抗倾覆稳定性,并考虑最小转弯半径和铁路运输限界。
4.幅度
旋转臂架型起重机处于水平位置时,回转中心线与取物装置中心铅垂线之间的水平距离称为幅度(R)。幅度的最小值Rmin和最大值Rmax根据作业要求而定。在水平固定臂架变幅平面内起重机支撑体的最外边至取物装置中心铅垂线之间的距离称为有效幅度。对于轮胎和汽车起重机,有效幅度通常是指使用支腿工作、臂架位于侧向最小幅度时,取物装置中心铅垂线至该侧两支腿中心联线的水平距离,它表示起重机在最小幅度时工作的可能性。有效幅度可为正值或负值,如取物装置中心铅垂线落在支腿中心联线以内有效幅度为负,反之为正。
5.机构工作速度
起重机机构工作速度根据作业要求而定。额定起升速度是指起升机构电动机在额定转速或油泵输出额定流量时,取物装置满载起升的速度。多层卷绕的起升速度按钢丝绳在卷筒上第一层卷绕时计算。伸缩臂架型起重机以不同臂长作业时需改变起升滑轮组倍率,因此,起升速度常以单绳速度表示。
起升速度与起重机的用途、起重量大小和起升高度等有关:装卸用起重机比安装用起重机的起升速度高;散堆物料的作业速度比成件物品高。大起重量起重机要求作业平稳,采用较低的起升速度;安装用起重机须提供安装定位用的低速。为了满足作业要求,保证物品精确置放,起升机构可以采用双速电动机或者通过电气、液压、机械等方式实现无级或有级调速。采用离合器和操纵式制动器可以使取物装置自由下放。
额定运行速度是指运行机构电动机在额定转速时,或油泵输出额定流量时,起重机或小车的运行速度。运行速度与起重机类型和用途有关。桥架型起重机运行距离较短,运行速度常用米/秒(m/s)表示。轮胎和汽车起重机需作长距离转移,常与汽车结队行驶,运行速度用公里/小时(km/h)表示。浮式起重机的运行速度常以“节”表示(1节=1mile/h=1.85km/h)。铁路、轮胎、汽车、履带、浮式起重机的运行速度按空载情况考虑,其他类型起重机按满载确定运行速度。
额定变幅速度是指变幅机构电动机在额定转速时,或油泵输出额定流量时,取物装置从最大幅度到最小幅度的平均线速度(m/s),也可用从最大幅度到最小幅度所需的变幅时间(s)表示。用小车水平移动实现变幅的起重机,小车移动速度即为变幅速度。由臂架在垂直平面内摆动实现变幅的起重机,可用变幅时间间接表示变幅速度。伸缩臂式起重机以不同臂长工作时,最大最小幅度变化域不同,但臂架角度的变化恒定,因此,臂架与水平面的夹角从最小变至最大所需时间可表示变幅速度。变幅速度与变幅机构的型式有关。工作性变幅机构的速度较高,变幅速度按取物装置满载考虑。非工作性变幅机构只用于调整取物装置空载时的幅度,不需要过高的速度。
额定回转速度是指回转机构电动机在额定转速下,或油泵输出额定流量时,取物装置满载,并在最小幅度时,起重机安全旋转的速度。回转速度与起重机的用途有关,并受回转起动(制动)时切向惯性力的限制,l0m左右幅度时的回转速度应不大于3r/min。
额定伸缩速度是指伸缩臂式起重机的臂架和支腿在油泵输出额定流量时,臂架伸缩和支腿收放的速度,一般用伸缩时间表示。由于油缸活塞背腹两腔有效面积的差别,额定缩臂(收腿)时间约为伸臂(放腿)时间的1/2~1/3。其他条件相同时,提高机构工作速度能缩短作业循环时间,提高起重机生产率,但最高速度不宜超过由下式所得的值:
(1-3)
式中 x— 物品起升高度或运行距离;
a— 平均加速度;
ta— 起动或制动时间,初步计算时,起升机构取0.7~2s,运行机构2~6s,回转机构3~8s,变幅机构1~4s。
当v = vmax机构运动没有等速过程,起动过程结束,紧接着制动过程开始,提高工作速度不能获得效益。起重机机构额定工作速度参考值见表1-3。
表1-4列有起重机机构工作速度的范围供参考。
现代起重机技术的发展有逐步提高机构工作速度的趋势,特别是用于大宗散料装卸的起重机。货物升降速度已达1.6~2.0m/s,钢轨上运行小车的运行速度达4~6m/s,在承载绳上运行小车的运行速度达6~l0m/s,起重机的回转速度达3r/min。
6.生产率
起重机在一定作业条件下,单位时间内完成的物品作业量叫生产率。生产率可用小时、工班、天、月、年或用起重机整个使用寿命期间累计完成的物品作业量来表示(质量、体积、件数等)。
表1-3 起重机机构的额定工作速度
表1-4起重机工作机构速度范围
生产率分计算生产率(理论生产率)和技术生产率(实际生产率)。按额定起重量、额定工作速度和规范化作业周期算出的生产率为计算生产率。起重机作业时实际达到的生产率叫技术生产率。影响技术生产率的因素很多,一般只能由统计方法得到。
如果臂架起重机的额定起重量随幅度而变,在计算生产率时,一般取中间幅度对应的额定起重量作为起重量的计算值。也有文献推荐按最小幅度时的最大起重量(自行式臂架起重机)或最大幅度时的最小起重量(塔式起重机)计算生产率(P)。
(1-4)
式中 Ge—起重机每个作业循环吊运的物品质量,即起重量(t)<或体积(m3)或数量(件)>;
n—每小时作业循环数,n=3600/Tc;
Tc—作业循环周期(S)。
生产率是起重机的综合技术参数,它受起重机的起重量、机构工作速度、起升和运行距离、物品包装和吊具完善情况、司机操作熟练程度等因素的影响。设计起重机时,根据给定的生产率P确定起重机的起重量Ge(装卸大重量物品的起重机还应考虑单件物品的最大质量)和机构工作速度。对于制成或已在使用的起重机,根据起重量、机构工作速度和具体作业条件校核起重机的生产率。
7.起重力矩
起重力矩是臂架型起重机主要技术参数之一,它等于额定起重量(G)和与其相应的工作幅度(R)的乘积,即M=GR。起重力矩一般用KN.m或t·m为单位。起重力矩比起重量能更全面说明臂架型起重机的工作能力。额定起重量随幅度而变的臂架型起重机,在一般情况下,最大起重力矩由最大起重量和与其对应的工作幅度决定。某些起重机(如铁路救援起重机)基于作业要求,在某一中间幅度和与此幅度对应的额定起重量产生最大起重力矩。额定起重量为定值、与幅度无关的起重机,在最大幅度起吊额定起重量物品时产生最大起重力矩。
8.最大爬坡度
最大爬坡度是汽车、轮胎、履带、铁路等起重机在取物装置无载、运行机构电动机或液压马达输出最大扭矩时,在正常路面或线路上能爬越的最大坡度,以‰或度表示。它是表征起重机行驶能力的参数。决定爬坡度的主要因素是粘着重量、粘着系数和轮周牵引力。
9.最小转弯(曲率)半径
汽车或轮胎起重机行驶时,方向盘转到头,外轮至转弯中心的水平距离叫最小转弯半径,单位以米(m)表示。最小转弯半径与起重机底盘的轴距、轮距、转向车轮的偏转角、转向桥数目等因素有关。铁路起重机在铁道线路上行驶时,起重机能够顺利通过的线路曲线段最小半径叫最小曲率半径。最小转弯(曲率)半径是表征起重机机动性能的参数。
起重机主要技术参数选定后,同一类型的起重机可以通过以下指标对主要技术参数进行综合比较:
(1)单位质量指标(比质量)KG
桥架型起重机: (1-5)
臂架型起重机: (1-6)
式中 Q—起重机质量;
Gn—额定起重量;
S —跨度;
R —幅度;
H—起升高度。
(2)单位功率指标(比功率)Kp
(1-7)
式中 P—起重机原动机总装机容量(kW);内燃机驱动时为内燃机功率;电力驱动时,为各机构电动机功率总和。
对于同一类型起重机,KG小,Kp大,表明起重机的自重利用好,作业能力强。
表1-5列有我国汽车和轮胎起重机最大额定起重量、最小幅度、起重力矩和整机质量(自重)(摘自JB1375—83)。
10.起重特性曲线
起重特性曲线,是表示臂架型起重机作业性能的曲线,它由起重量曲线和起升高度曲线组成。
起重量特性曲线,是表示起重量随幅度改变的曲线。规定直角坐标系的横坐标为幅度,纵坐标为额定起重量。
起升高度曲线,是表示最大起升高度随幅度改变的曲线。规定直角坐标系的横坐标为幅度,纵坐标为起升高度。
表l-5 汽车起重机和轮胎起重机部分主要技术参数
注:1.本标准不包括特殊用途的汽车起重机;
2.括号中的数值为轮胎起重机不用支腿作业时的最大额定起重量;
3.分式中的分母值为轮胎起重机的参数。
1.2起重机的工作级别
各种不同类型起重机的使用工况和使用条件差异很大,划分起重机及其组成部分的工作级别是为了合理地选用、设计和制造起重机,为设计者、制造者和使用者提供一个共同的基础,以取得良好的技术经济效果,即:
1)使起重机的制造商和使用者,对不同用途起重机的工作状态能达成共识,以双方同意认同的工作级别作为签订合同的技术要求的基础;
2)在此基础上设计出符合使用要求,有合适的生产率,有足够的安全度和适当的预期寿命的起重机,并且从设计方面为起重机通用化、系列化和标准化程度的提高创造先决条件。
3)使起重机的制造商能按所划分的各个工作级别之间的联系,科学合理地组织起重机及其组成部分的生产标准化、系列化和通用化工作,以达到提高产品质量,获得显著社会效益和经济效益的目的。
4)为起重机设计和研究提供计算和分析的基础,以用于指导起重机设计和验证它可否满足给定的使用条件,及是否能达到设计预期的寿命。
起重机的工作级别是一个与主要技术参数同等重要的、起重机特有的一组性能指标。
起重机的工作级别,具体可分为三项:
起重机工作级别—表示起重机起吊载荷的满载程度和起吊工作次数多少的繁忙程度的整机工作状况指标,《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)将起重机的工作级别分为A1~A8共8个级别;
起重机结构件或机械零件工作级别—表示起重机结构件受载后应力的大小程度和该结构件应力循环次数多少的结构应力状况指标,《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)将起重机结构的工作级别分为E1~E8共8个级别;
起重机机构工作级别—表示起重机机构承受最大载荷程度和机构设计寿命的工作小时数的机构利用状况的指标,《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)将起重机机构的工作级别分为M1~M8共8个级别。
1.2.1起重机整机的工作级别
起重机工作级别,由起重机的使用等级和起重机的载荷状态级别两个因素决定,整机的工作级别分为A1~A8共8个级别。
1.起重机的使用等级
起重机的设计预期寿命是指设计预设的该起重机从开始起到最终报废时止能完成的总工作循环数。起重机的一个工作循环是指从起吊一个物品起,到能开始起吊下一个物品时止,包括起重机运行及正常的停歇在内的一个完整的过程。
起重机的使用等级是将起重机可能完成的总工作循环数划分成10个等级,用U0 、U1 、U2 、U3 、……U9 表示,见表1-6。
每台起重机在其有效寿命年限内,都有自己一定的总的工作循环次数。
这个总工作循环次数,表示了起重机的使用繁忙情况,工作循环次数多,表示起重机使用等级高、繁忙;工作循环次数少,表示起重机使用等级低、清闲。因此它是决定起重机工作级别的一个重要依据。
对于某些作业规范划一的起重机,如电站煤场用抓煤的抓斗起重机,其工作循环总数可以从已知的总工作小时数和每小时工作循环的次数获得;对于要完成多种不同任务作业不尽相同的起重机,如流动式起重机等,只能根据经验估计出它在规定使用寿命期间内所有工作循环次数的总和,即其总工作循环数。
要考虑经济、技术和环境因素,同时也要计及设备老化的影响,来适当地确定起重机的使用寿命和起重机的使用等级。
起重机总工作循环数除可根据实际工作情况作出类比估算外,也可按下式计算得出:
(1-8)
式中 CT—起重机总工作循环数;
Y —起重机以年计算的使用寿命,与起重机的类型、用途、环境、技术和经济因素等有关。表1-7是摘自原苏联标准中的几种不同类型起重机的使用寿命,可供参考;
D—起重机一年中的工作天数;
H—起重机每天工作小时数;
T—起重机一个工作循环的时间(s)。
表l-6 起重机的使用等级
使用等级 | 起重机总工作循环数CT | 起重机使用频繁程度 |
U0 | CT≤1.60×104 | 很少使用 |
U1 | 1.60×104<CT≤3.20×104 | |
U2 | 3.20×104<CT≤6.30×104 | |
U3 | 6.30×104<CT≤1.25×105 | |
U4 | 1.25×105<CT≤2.50×105 | 不频繁使用 |
U5 | 2.50×105<CT≤5.00×105 | 中等频繁使用 |
U6 | 5.00×105<CT≤1.00×106 | 较频繁使用 |
U7 | 1.00×106<CT≤2.00×106 | 频繁使用 |
U8 | 2.00×106<CT≤4.00×106 | 特别频繁使用 |
U9 | 4.00×106<CT | |
表l-7 几种不同类型起重机的使用寿命①
注:①原苏联国家标准OCT22827-85;
②原苏联国家标准OCT7584-88。
2 起重机的起升载荷状态级别
起重机的起升载荷是指起重机在实际的起吊作业中每一次吊运的物品质量(有效起重量)与吊具及属具质量的总和(即起升质量)的重力;起重机的额定起升载荷是指起重机起吊额定起重量时能够吊运的物品最大质量与吊具及属具质量的总和(即总起升质量)的重力。其单位为牛顿(N)或千牛(KN)。
起重机的起升载荷状态级别是指在该起重机的设计预期寿命期限内,它的各个有代表性的起升载荷值的大小及各相应的起吊次数,与起重机的额定起升载荷值的大小及总的起吊次数的比值情况。
在表1-8中,列出了起重机载荷谱系数Kp的4个范围值,它们各代表了起重机一个行对应的载荷状态级别。
表1-8 起重机的载荷状态级别及载荷谱系数
载荷状态级别 | 起重机的载荷谱系数KP | 说 明 |
Q1 | KP≤0.125 | 很少吊运额定载荷,经常吊运较轻载荷 |
Q2 | 0.125<KP≤0.250 | 较少吊运额定载荷,经常吊运中等载荷 |
Q3 | 0.250<KP≤0.500 | 有时吊运额定载荷,较多吊运较重载荷 |
Q4 | 0.500<KP≤1.000 | 经常吊运额定载荷 |
如果已知起重机各个起升载荷值的大小及相应的起吊次数的资料,则可用式(1-9)算出该起重机的载荷谱系数:
………….. (1-9)
式中 KP—起重机的载荷谱系数;
PQi—能表征起重机在预期寿命期内工作任务的各个有代表性的起升载荷,PQi = PQ1, PQ2, PQ3……, PQn ;
PQmax—起重机的额定起升载荷;
Ci—与起重机各个有代表性的起升载荷相应的工作循环数,;Ci= C1, C2, C3……, Cn ;
CT—起重机总工作循环数,;
m—幂指数,为了便于级别的划分,约定取m = 3。
展开后,式(1-9)变为:
…… (1-10)
由式(1-10)算得起重机载荷谱系数的值后,即可按表1-8确定该起重机相应的载荷状态级别。
如果不能获得起重机设计预期寿命内起吊的各个有代表性的起升载荷值的大小及相应的起吊次数的资料,因而无法通过上述计算得到它的载荷谱系数及确定它的载荷状态级别,则可以由制造商和用户协商选出适合于该起重机的载荷状态级别即确定相应的载荷谱系数。
载荷状态是起重机分级的另一个基本依据,它表明起重机的主要机构—起升机构受载的轻重程度。
3 起重机整机的工作级别
根据起重机的10个使用等级和4个载荷状态级别,起重机整机的工作级别划分为A1~A8共8个级别,见表1-9。
表1-9 起重机整机的工作级别
载荷状态级别 | 起重机的载荷谱系数KP | 起重机的使用等级 | |||||||||
U0 | U1 | U2 | U3 | U4 | U5 | U6 | U7 | U8 | U9 | ||
Q1 | KP≤0.125 | A1 | A1 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 |
Q2 | 0.125<KP≤0.250 | A1 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A8 |
Q3 | 0.250<KP≤0.500 | A1 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A8 | A8 |
Q4 | 0.500<KP≤1.000 | A2 | A3 | A4 | A5 | A6 | A7 | A8 | A8 | A8 | A8 |
按照起重机的使用情况,流动式起重机整机分级举例见表1-10;塔式起重机整机分级举例见表1-11;其它臂架型起重机(不包括塔式起重机、流动式起重机)整机分级举例见表1-12。
表1-10 流动式起重机整机分级举例
表1-11 塔式起重机整机分级举例
表1-12 臂架型起重机整机分级举例
1.2.2起重机结构件或机械零件的工作级别
起重机结构件或机械零件的工作级别分为E1~E8共8个级别。
确定起重机结构件或机械零件的工作级别应考虑两个因素:使用等级和应力状态级别。
1.起重机结构件或机械零件的使用等级
结构件或机械零件的一个应力循环是指应力从通过σm时起至该应力同方向再次通过σm时为止的一个连续过程。图1-62所示是包含5个应力循环的时间应力变化过程。
图1-62 随时间变化的5个应力循环举例
结构件或机械零件的总使用时间是指设计预设的从开始使用起到该结构件报废或该机械零件更换为止的期间内发生的总的应力循环次数。
结构件的总应力循环次数同起重机的总工作循环数之间存在着一定的比例关系,某些结构件在一个起重循环内可能经受几个应力循环,这取决于起重机的类别和该结构件在该起重机结构中的具体位置。对各不同的结构件这一比值可能互不相同,但当这一比值已知时,该结构件的总使用时间,即它的总应力循环数便可以从起重机使用等级的总工作循环数中导出。
机械零件的总应力循环数,则应从该零件所归属机构的或该零件的设计预定的总使用时间中导出,推导时要考虑到影响其应力循环的该零件的转速和其他相关的情况。
结构件或机械零件的使用等级,都是将其总应力循环次数分成11个等级,分别以代号B0,B1,B2,……,B10表示,见表1-13。
表1-13 结构件或机械零件的使用等级
2.起重机结构件或机械零件的应力状态级别
结构件或机械零件的应力状态级别表明了该结构件或机械零件在总使用期内发生应力的大小及相应的应力循环情况。在表1-14中,列出了应力状态的4个级别及相应的应力谱系数范围值。每一个结构件或机械零件的应力谱系数Ks可用式(1-11)计算得到:
………….. (1-11)
式中 Ks—结构件或机械零件的应力谱系数;
σi—该结构件或机械零件在工作时间内发生的不同应力,σi = σ1, σ2, σ3……, σn ;并设定:σ1> σ2> σ3…… >σn ;
对机械零件每一个循环ni期间内认为发生的应力基本上相等,为σi,而各个循环之间的应力则可以是不同的;
σmax—为应力σ1, σ2, σ3……, σn中的最大应力;
ni—与结构件或机械零件发生的不同应力相应的应力循环数,ni= n1, n2, n3……, nn;
nT—结构件或机械零件总的应力循环数,;
m—幂指数,与有关材料的性能,结构件或机械零件的种类、形状和尺寸,表面粗糙度以及腐蚀程度等有关,由实验得出。
展开后,式(1-11)变为:
…… (1-12)
对于机械零件,当式(1-11)、式(1-12)的nT中某单项应力σi首次出现ni ≥2×106项时,即取ni=2×106为有效值,并将此ni值作为末项nn的值,后续项不再计入。
由式(1-12)算得应力谱系数的值后,即可按表1-14确定该结构件或机械零件的相应的应力状态级别。
表1-14 结构件或机械零件的应力状态级别及应力谱系数
3.起重机结构件或机械零件的工作级别
根据结构件或机械零件的使用等级及应力状态级别,结构件或机械零件的工作级别划分为E1~E8共8个级别,见表1-15。
表1-15 结构件或机械零件的工作级别
应力状态级别 | 使用等级 | ||||||||||
B0 | B1 | B2 | B3 | B4 | B5 | B6 | B7 | B8 | B9 | B10 | |
S1 | E1 | E1 | E1 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | E7 | E8 |
S2 | E1 | E1 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | E7 | E8 | E8 |
S3 | E1 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | E7 | E8 | E8 | E8 |
S4 | E1 | E2 | E3 | E4 | E5 | E6 | E7 | E8 | E8 | E8 | E8 |
1.2.3起重机机构的工作级别
起重机机构工作级别也是按机构的使用等级和载荷状态级别划分的,分为M1~M8共8个级别。
1 机构的使用等级
机构的设计预期使用寿命是指设计预设的该机构从开始使用起到预期更换或最终报废为止的总运转时间,它只是该机构实际运转小时数累计之和,而不包括工作中次机构的停歇时间。机构的使用等级是将该机构的总运转时间分成10个等级,以T0、T1、T2……T9表示,见表1-16。
2 机构的载荷状态级别
机构的载荷状态级别表明了机构所受载荷的轻重情况。在表1-17中,列出了机构载荷谱系数Km的四个范围值,它们各代表了机构一个相应的载荷状态级别。
机构的载荷谱系数Km可用式(1-13)计算得到:
………….. (1-13)
式中 Km—机构载荷谱系数;
Pi—能表征机构在服务期内工作特征的各个大小不同等级的载荷,Pi = P1, P2, P3……, Pn ,单位为牛顿(N);
Pmax—机构承受的最大载荷,单位为牛顿(N);
ti—与机构承受各个大小不同等级载荷的相应持续时间;ti= t1, t2, t3……, tn ,单位为小时(h);
tT—机构承受所有大小不同等级载荷的时间总和,,单位为小时(h);
m—幂指数,为了便于级别的划分,约定取m = 3。
展开后,式(1-13)变为:
…… (1-14)
由式(1-14)算得机构载荷谱系数的值后,即可按表1-17确定该机构相应的载荷状态级别。
表1-16 机构的使用等级
使用等级 | 总使用时间tT/h | 机构运转频繁情况 |
T0 | tT≤200 | 很少使用 |
T1 | 200<tT≤400 | |
T2 | 400<tT≤800 | |
T3 | 800<tT≤1600 | |
T4 | 1600<tT≤3200 | 不频繁使用 |
T5 | 3200<tT≤6300 | 中等频繁使用 |
T6 | 6300<tT≤12500 | 较频繁使用 |
T7 | 12500<tT≤25000 | 频繁使用 |
T8 | 25000<tT≤50000 | |
T9 | 50000<tT | |
表1-17 机构的载荷状态级别及载荷谱系数
载荷状态级别 | 机构载荷谱系数Km | 说 明 |
L1 | Km≤0.125 | 机构很少承受最大载荷,一般承受轻小载荷 |
L2 | 0.125<Km≤0.250 | 机构较少承受最大载荷,一般承受中等载荷 |
L3 | 0.250<Km≤0.500 | 机构有时承受最大载荷,一般承受较大载荷 |
L4 | 0.500<Km≤1.000 | 机构经常承受最大载荷 |
3 机构的工作级别
机构的工作级别划分是将各单个机构分别作为一个整体进行的关于其载荷大小程度及运转频繁情况总的评价,它并不表示该机构中所有的零部件都有与此相同的受载及运转情况。
根据机构的10个使用等级和4个载荷状态级别,机构单独作为一个整体进行分级的工作级别划分为M1~M8共8级,见表1-18。
表1-18 机构的工作级别
各类起重机的机构分级举例如下,流动式起重机各机构单独作伪整体的分级举例见表1-19;塔式起重机各机构单独作伪整体的分级举例见表1-20。
表1-19 流动式起重机各机构单独作伪整体的分级举例
表1-20 塔式起重机各机构单独作伪整体的分级举例
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