5-起重运输机械

第五章起重堆垛机械第一节概述一、起重机械的概念及工作特点装卸起重机是一种循环、间歇运动的机械，主要用来垂直升降货物或兼作货物的水平移动，以满足货物的装卸、转载等作业要求。装卸起重机的基本工作过程如图5-l所示。在工作中，各工作机构经常处于反复起动、制动，而稳定运动的时间相对于其他机械而言则较为短暂。起重机以装卸为主要功能，搬运的功能较差，搬运距离很短。大部分起重机机体移动困难，因而通用性不强，往往是港口、车站、仓库、物流中心等处的固定设备。同时，起重机的作业方式，是从货物上部起吊，因而作业需要空间高度较大。装卸起重机械的合理运用对减轻劳动强度、降低运输成本，提高生产率，加快车船周转，实现装卸搬运机械化起着十分重要的作用。二、起重机械的基本类型在物流领域，按照起重机械的综合特征，装卸起重机械可分为桥式起重机、臂架起重机、堆垛起重机和升降机等类型，如图5一2所示。三、起重机的产品型号为了便于起重机的设计、制造、选型、使用管理等，将起重机产品的名称、结构形式、特性以及主要技术性能参数按照一定的规则进行编号。起重机产品的型号一般由类、组、型的代号与主要技术性能参数代号两部分组成，如果需要，可增加特性代号，其组成结构如图5一3所示。第二节起重机的总体结构和主要使用性能参数一、起重机的总体结构起重机械由驱动装置、工作机构、钢架结构、操纵控制装置和安全装置组成。通过对控制系统的操纵，驱动装置将动力能量输人转变为机械能（即适宜的力或运动速度），再传递给取物装置。取物装置将被搬运物料与起重机联系起来，通过工作机构单独或组合运动来完成物料搬运任务。（一）驱动装置起重机驱动装置是用来驱动各工作机构动作的动力设备。它是起重机的重要组成部分，在很大程度上决定着起重机的工作性能和构造特征。其重量、投资和运行费用对起重机经济指标有很大的影响。因此，在选用起重机时，要合理选择驱动装置的形式。现代起重机主要采用以下驱动形式：1．电力驱动电力驱动是常采用的驱动形式，一般供电方便的起重机都采用这种形式。起重机可通过电缆把工业电网的电源接到各电动机，实现起重机各机构分别驱动。其主要优点是：（1）用电简便经济，起重机可通过电缆或滑接线将工业电网的电源接到各起重机械各用电设备上，实现各机构的分别驱动，因而大大简化了传动系统，并使维护简便、操纵机动，可调速，可换向。（2）便于装设和操纵制动器，也便于装设安全保护装置及联锁装置，使工作安全可靠。（3）电动机短时过载能力大，可带载起动。（4）环保性好，不对环境产生污染。采用电驱动形式的起重机的主要缺点是由于受电源条件的限制，起重机运行的机动性较差。2、内燃机驱动内燃机驱动适用于无轨运行的移动式起重机。它本身具有独立的能源，由内燃机作为各工作机构的动力装置。内燃机通过液力联轴器和动力分配箱进行集中驱动，各机构的运转、制动和改变方向都靠操纵离合器和制动器来实现。这种驱动形式的主要优点是起重机的机动性好，可经常改变作业地点，且结构紧凑。其缺点是内燃机不能有载起动，各机构需装离合器，调速较困难，运行时有噪音、废气，污染环境。3、内燃机―电力驱动这种驱动形式是以一台内燃机为动力，拖动一台直流发电机，为各机构的直流电动机提供动力，实现各电动机的分别驱动。各机构均有独立的传动和制动装置，相互间没有任何联系。因此这种驱动形式既有独立的动力源，又具有电力驱动的良好性能，调速性能好，传动系统简单。所以，这种驱动形式在移动式起重机中得到广泛的应用。但缺点是造价较高、结构较庞大。4、内燃机―液压驱动内燃机―液压驱动形式是以一台内燃机作为动力源，驱动高压油泵把机械能转换为液体的压力能，通过管路系统把高压油传至各工作机构的液压马达或工作油缸，再把液体压力能转换为工作机构运动所需的机械能，实现各机构的动作。这种驱动形式以液压元件代替了机械传动装置，使结构简单，重量轻，需加工的传动件减少。可以通过调节液体流量来实现无级调速，可以换向反转，传动比大，操作简便，过载时能对内燃机及工作机构起安全保护作用等。但液压元件的制造精度要求较高，液压系统的传动效率较低，高压密封较困难，油液易泄漏。（二）工作机构起重机的工作机构是实现升降及水平移动货物的机构，它包括起升机构、运行机构、变幅机构和旋转机构，称为起重机的四大机构。1、起升机构起升机构是用来实现物料的垂直升降的机构，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要最基本的机构。不同的起重机其起升机构的具体结构是不同的，这里以桥式起重机为例，介绍典型起升机构的基本组成。如图5一5所示为桥式起重机的起升机构组成示意图。主要由电动机1、减速器5、制动器11、传动轴3、联轴器2、制动轮联轴器4、齿轮联轴器石、卷筒组7、定滑轮组8、吊钩组10和钢丝绳9等组成。有时还装有称量装置和超载保护装置。具有主副钩的起重机则有两套各自独立的起升机构。电动机1通电后（制动器11打开）产生电磁转矩，通过联轴器2、传动轴3将转矩传递至减速器5的高速轴，经过齿轮传动减速后由减速器将转矩输出，并经齿轮联轴器6，带动卷筒组7作定轴转动，使固定在其上的钢丝绳9作绕进或绕出运动，并将钢丝绳所系吊的吊钩组10作相应的上升或下降运动，可实现吊钩的上升或下降运动。为使吊物能安全可靠地停于空中任意位置而不坠落，在减速器5的高速轴端安装制动轮及相应的制动器11，以便在断电时实现制动。2、运行机构运行机构是用来实现起重机或起重小车沿固定轨道或路面行走的机构。运行机构随起重机类型而不同，一般有无轨和有轨运行两种形式。有轨运行机构如龙门起重机设有大车运行机构和小车运行机构，大车运行机构是由电动机、传动轴、制动器、齿轮联轴器、减速器及车轮组等组成。大车运行机构传动形式一般采用分别驱动、集中驱动形式两种形式。小车运行机构与大车运行机构基本相同。3、变幅机构变幅机构是依靠臂架或小车运行的方式使吊具移动而改变幅度的机构。变幅形式随起重机的不同而不同。变幅机构可分为运行小车式和动臂式两大类型，如图5一6所示。在小车式变幅机构中，幅度的改变是靠小车沿着水平吊臂轨道运行来实现的，小车有变幅牵引机构驱动或自行两种。其优点是：变幅时货物作水平移动，堆码货物方便，速度快，效率高，幅度有效利用率大。其缺点是吊臂承受的弯矩大，故吊臂结构尺寸大，用钢量多。动臂式变幅机构是通过吊臂的俯仰动作借助钢丝绳滑轮组或变幅油缸来实现。它广泛应用于各类旋转式起重机上。4．回转机构回转机构是使起重机构的回转部分相对非旋转部分实现旋转运动的装置，其作用是使被起升在空间的货物绕起重机的垂直轴线作圆弧运动，以达到在水平面内搬运货物的目的。（三）刚架结构起重机刚架结构主要用来布置和安装起重机的驱动装置和工作机构以及一些辅助的零部件，承受各种载荷并将载荷传递给起重机的支承基础，所以它应有足够的强度和刚度。刚架结构是以金属材料轧制的型钢（如角钢、槽钢、工字钢、钢管等）和钢板作为基本构件，通过焊接、铆接、螺栓连接等方法，按一定的组成规则连接而成的刚架结构。刚架结构的工作特点是受力复杂、自重大、耗材多。（四）控制操纵系统起重机的操纵控制系统是控制起重机正常运行的机构，包括操纵装置和安全装置。通过控制系统来改变起重机的运动特性，以实现各机构的起动、调速、变向、制动及停止等动作，从而完成起重作业任务。通过电气、液压系统控制操纵起重机各机构及整机的运动，进行各种起重作业。起重机的操作方式很多，通常是在司机室内操纵；也可在地面上用按钮操纵；还可以采用有线或无线远距离控制。（五）安全装置起重机的故障会引起重大的人身事故和经济损失，因此，在起重机上装有各种起重机安全装置，如防止超载的负荷限制器，限制起重机、起重小车或吊具位置的行程开关，防止起重机被大风吹动的起重机夹轨器，以及信号装置等。对臂架型起重机尤其要注意整体稳定性，即保证它在外载荷作用下不发生倾翻。二、起重机的主要技术性能参数起重机的技术性能参数是表征起重机械主要性能特征的技术经济指标，是起重机械正确选用的技术依据。（一）起重量Q起重机起吊重物的质量称为起重量，单位为kg或t，起重机的起重量一般用额定起重量表示。额定起重量是指起重机在正常使用的工况下安全作业所容许起吊货物的最大质量。它有规定的系列标准，并标注在起重机结构的明显位置上。对于起重能力较大的起重机，通常除主钩外，还装设有起重能力较小、起升速度较高的副钩，副钩起重量一般为主吊钩的1/5一1/3。起重量的数值对装卸生产率和起重机自重都有很大影响。起重量选得过小，不能满足装卸作业的要求；过大会造成基建投资的浪费。在选用起重量时，应使其符合我国起重机械起重量的系列标准规定，并要充分考虑实际需要。（二）起升高度H起升高度一般是指起重机工作场地地面或起重机运行轨道顶面到取物装置上极限位置（采用吊钩时取吊钩钩口中心计算，采用抓斗或其他吊具时取其最低点计算）之间的垂直距离，单位为m。对于要求取物装置深入到地面或轨道顶面以下工作的起重机，其起升总高度应为取物装置的上极限位置和下极限位置之间的垂直距离，即地面或轨面以上的起升高度和地面或轨顶以下的下降深度之和。（三）幅度R和跨度L幅度R（或工作幅度）是指臂架类起重机旋转中心到取物装置中心线之间的水平距离，单位为m。工作幅度的大小表示了起重机不移动位置时的工作范围，所以幅度是衡量起升能力的一个重要参数。幅度可以是固定不变的，也可以是不断变化的，对于能够变化幅度的起重机有有最大幅度和最小幅度之分。跨度L是指桥式起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离。（四）起重力矩MT起重机的工作幅度与相应于该幅度下的起重量的乘积称为起重力矩，MT=QxR。它综合考虑了起重量与幅度两个因素的参数，能够全面、确切地表征起重机的起重能力。（五）工作速度v起重机的工作速度主要是指起升速度、变幅速度、旋转速度和运行速度。起升速度是指取物装置或物品的上升（或下降）速度，有快速、慢速和微速之分，单位为m/min或m/S。变幅速度是指取物装置或物品从最大幅度到最小幅度沿水平方向移动的平均速度，单位为m/min或m/s。旋转速度是指起重机上部旋转部分相对于下部固定部分的旋转速度，单位为r/min。运行速度是起重机本身的行走速度，单位为m/s或m/min。对于流动式起重机（如汽车起重机等）的运行速度单位为km/h。（六）轨距L、基距B轨距一般是指臂架类有轨运行式起重机运行轨道中心线之间的水平距离或桥架类起重机、起重小车运行轨道中心线之间的水平距离，单位为m。轨距主要根据起重机使用现场的具体条件、起重小车上机构布置的具体需要以及起重机整体稳定性要求等确定。基距一般是指起重机或起重小车运行轨道一侧两支承点中心线之间的距离，单位为m。当起重机或起重小车运行轨道一侧只装有两只车轮时，基距就是车轮的轮距；当起重机或起重小车一侧装有均衡梁装置时，基距就是下横梁与最大均衡梁连接铰轴之间的距离。（七）轮压轮压一般是指起重机或起重小车的一只车轮对运行轨道（或地面）的压力，单位为N或者kN。轮压分为两种，即起重机轮压和起重小车轮压。起重机在工作状态下，满载起动或者制动、起重臂或起重小车处于最不利的工作位置、露天工作的起重机承受最大风压时所具有的轮压，称为起重机工作状态的最大轮压，与此同时，相对应的存在着起重机工作状态的最小轮压。轮压是起重机的一个重要参数，它影响着起重机或起重小车运行机构的设计、桥架门架的结构设计以及起重机轨道基础的建筑费用投资。对于在原有轨道基础上添设起重机的设计，其最大轮压值必须控制在原有轨道基础承载能力所允许的范围内。（八）生产率生产率是指起重机在规定装卸条件下每小时装卸货物的总质量，单位为t/h，或每小时装卸的标准集装箱箱数，单位为TEU/h。（九）工作级别起重机的工作级别是反映起重机工作繁忙程度和载荷轻重程度的参数，是考虑起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的起重机械特性。为了使起重机具有先进的技术经济指标，保证其安全