第二章_起升机构.

第四章第三章起升机构2012.9大连理工大学机械学院苗明8470983013190162242第一节起升机构的构造定义：用来使货物提升或下降的机构称为起升机构。起升机构是起重机不可缺少的部分，是起重机最重要和基本的机构。基本组成部分：驱动装置、传动装置、制动装置、卷绕装置与取物装置。驱动装置传动装置制动装置卷绕装置取物装置起升机构典型传动简图一、取物装置吊取、抓取、吸取、夹取、托取或用其他方法吊运物料的装置-------取物装置1、作用：将被搬运的物品悬挂到起重机的起升机构的挠性构件上。是起重机重要的零件之一。2、要求：（1）自重轻：使起重机的有效起重量大。（2）装卸载荷的过程要自动化，尽量减少人力劳动，使用方便。（3）安全可靠。总的目的就是提高生产率，减轻劳动强度，提高安全性。3、取物装置的种类起重机械所配备的取物装置的种类很多的。主要根据装卸物料的种类来分。（1）散货—抓斗、料斗（2）成品件物—吊钩、吊环、扎具、夹钳、托爪、承和载物钩，电磁铁。（3）液体—盛钢桶（铁水包）（4）集装箱—是一种专门吊具，是用来提高港口、铁路、车站的装卸效率的成组运输装卸工具，集装箱的尺寸及构造已国际标准化。（一）吊钩和吊钩组吊钩是起重机上用得最普遍的取物装置，吊钩组就是装有起重吊钩和动滑轮组的组件。A、吊钩：端部做成钩状、起吊重物的吊具。承载特点：变化、冲击。1、吊钩的种类1）按形状分单钩和双钩单钩：制造方便，使用方便；但受力不好，仅用于小起重时。双钩：用于大起重量，受力较好。2）按制造方法分锻造吊钩和片式吊钩3）按吊钩钩身断面形状分为圆形、梯形、T字形、矩形。4）按钩柄的长度分为长柄吊钩和短柄吊钩2、吊钩材料锻造吊钩必须用平炉、电炉或氧气顶吹转炉冶炼采用DG20、DG20Mn、DG34CrMo等。B、吊钩组：装有起重吊钩和动滑轮组的组件1.吊钩组的结构（1）吊钩组的类型i、长型吊钩组配备：①短柄吊钩；②吊钩横梁和滑轴是分开的；③通常倍率数为奇数，平衡滑轮布置在吊钩组上；④並且倍率大（滑轮彼此接近，轴受弯矩小）。ii、短型吊钩组与长型吊钩组相反，高度小，起升高度利用好。二者区别是吊钩组的总长度不同而言。长型吊钩组短型吊钩组（2）结构对吊钩组的要求：i、自由灵活，所以吊钩能绕垂直轴自由旋转，并能绕水平轴转动，便于挂系物绳。ii、要防尘，润滑。组成：吊钩、横梁、吊钩螺帽、滑轮（长型吊钩组还有拉板和滑轮轴）其它有止推轴承、径向轴承、防松装置、润滑油嘴、防尘罩。当一根绳的吊钩，由于吊钩组重量轻，下降克服不了臂架滑轮阻力，这样就要加重锺，港口门座起重机的吊钩就是这种类型。还有旋转吊钩（特殊吊钩，吊钢水用）、带缓冲器的吊钩、带计量器的吊钩。注意事项：1、使用吊钩时，应有制造单位的合格证等技术证明文件，方可投入使用。2、不得使用铸造吊钩。3、吊钩表面应光滑、无剥裂、锐角、毛刺、裂纹等。4、吊钩的缺陷不得焊补。吊钩出现下列情况之一时应报废：a、裂纹；b、危险断面磨损达原尺寸的10%；c、开口度比原尺寸增加15%；d、扭转变形超过10度；e、危险断面或吊钩颈部产生塑性变形；f、板钩衬套磨损达原尺寸的50%时，应报废衬套；g、板钩心轴磨损达原尺寸的5%时，应报废心轴。（二）抓斗1、概述抓斗是一种高效率的取物装置，它不仅在抓取和卸料的过程中完全不需要人做辅助工作，而且装卸速度快、安全，同时抓斗不仅广泛地应用于散料的装卸，而且也能抓取园木，抓斗抓取散料的品种亦是多种多样的：有粮食、盐、矿粉、煤、矿石等。抓斗也有它的缺点的一面，起重机有效起重量减小。因为抓斗起重机的起重量包括抓斗自重和物料重量，每次都起升抓斗的重量。抓斗的设计和使用部门尽量减小抓斗的自重而多抓取物料。抓斗的抓取比为M物/M自重。抓斗起重机的起重量为MQ=mQ+MG；若是在水里抓取则：MQ=(mQ+MG)x1.3；2、抓斗种类和工作原理（1）抓斗的种类①按抓取的物料分：矿石抓斗、煤炭抓斗、碱盐抓斗、粮食抓斗、园木抓斗、固铁抓斗。②按抓取物料的容量分：轻型抓斗：γ1.2t/m3；中型抓斗：γ=1.2~2.0t/m3;重型抓斗：γ=2.0~2.6t/m3；特重型抓斗：γ2.6t/m3；③按斗的开闭方式分：双绳抓斗。单绳抓斗、马达、液压抓斗。④按抓斗颚板数目分：双颚板抓斗、多颚板抓斗。单绳抓斗优点：只要一套绞车，在一般吊车上都能运用。缺点：卸料需人工或辅助装置，效率低，不安全。有效起升高度降低。不能随时开斗，工作不稳。特点：双绳抓斗优点：抓卸完全自动，生产效率高，有效起升高度大。缺点：需要双卷筒绞车，有专用抓斗吊车。（2）工作原理①双绳抓斗的工作原理双绳——起升和开闭各用一根绳来完成。一根称为起升绳，一根称为闭合绳。马达抓斗优点：自重大，抓取能量大（闭合时无起升力），效率较高，不需要双卷筒绞车。缺点：需一套电缆卷筒，电机工作条件差（振动、粉）。液压抓斗与马达抓斗一样抓斗的闭合绳处于松弛状态，抓斗张开，起升绳下降，抓斗落在物料上。S1=G抓起升绳松弛，闭合绳起升，抓取物料。S2承受挖掘阻力。抓斗完全闭合起升绳闭合绳同时起升抓斗起升。S1≈S2到达卸料场地起升绳不动，抓斗在空中制动，闭合绳下降，开斗卸料。一个循环完成。S1≈G抓双绳抓斗可以在任意高度卸料，只要放松闭合绳即可，抓斗的开闭取决于支撑绳和闭合绳的相对运动，如下表：可以将起升绳和闭合绳都用二根钢丝绳，成为四绳抓斗；四绳抓斗工作时稳定性好，不易旋转，有时虽然抓斗重量相同，也用四绳，其目的在于钢丝绳直径小，卷筒及滑轮直径都小，传动装置也简单，使整体结构紧凑。起升绳ОО↑↓↑↓闭合绳↓↑↑↓ОО抓斗↔—↑↓↔—②单绳抓斗的工作原理抓斗的升降和开闭是用一根钢绳来完成的。结构与双绳基本一样，只多一个锁扣装置，这是单绳的特点。一根绳即担任起升，又担任闭合，种类也有好几种，它们各有优缺点和工作范围。起升绳固定的球体卡在上横梁上的钩子上，抓斗以张开的形式落在物料上。此时绳为起升绳。抓斗放在物料堆上，起升绳继续下降，使球体从钩内脱出，钢绳起升，抓斗闭合抓取物料，此时，绳为闭合绳。抓斗完全闭合后起升绳继续起升，抓斗起升，此时，绳相当于起升绳和闭合绳的共同作用。抓斗移动、下落到卸料堆上后，放下钢丝绳使球体卡在钩子内，抓斗起升，在自重作用下张开卸料，一个循环完毕。从单绳抓斗的工作原理看出i、卸料不像双绳抓斗那样可以随时、或可以任意高度卸料，所以生产率就低。ii、如果用人拉，就需要人而达不到自动卸料目的，并且人要跟着走不安全。iii、通常单绳抓斗是挂在一般起重机的吊钩上的，闭合绳是独立的一根绳，当吊钩起升到顶部时不能起升，而抓斗的闭合绳尚有很长一部分挂在下面，相对地说起重机有效高度小。iv、一根绳易旋转，不稳定。v、自动摘钩多数为弹簧，不可靠。③马达抓斗的工作原理马达抓斗的开闭动作是由单独的驱动装置来操纵的。动作：i、马达反转，抓斗张开。ii、起升绳下降抓斗落在料堆上。iii、起升绳处于松驰状态，开动马达抓斗闭合，抓料。iv、抓斗完全闭合，停止马达，起升绳起升，抓斗移动到卸料场时，再使马达反转，抓斗张开卸料。从这里看出马达抓斗的优点为：a、不需要双卷扬绞车，可以在一般起重机上使用；b、不象双绳抓斗那样，在抓取过程中，抓斗插入物料的作用力随着闭合绳的拉力增加而减少，抓取能力大。c、随时卸料，生产率高。缺点：a、应设有过载的安全装置；b、头部重量大，重心高，易翻倒。c、多一套电缆卷筒，电动葫芦工作条件恶劣。制动器是依靠摩擦副间的摩擦而产生制动作用的，摩擦副中的一组与机构的固定机架相连，另一组则与机构转动轴相连。当机构起动时，使摩擦面脱开，机构转动件便可运转；当机构需要制动时，使摩擦面接触并压紧，此时摩擦面间产生足够大的摩擦力矩，消耗动能，使机构减速，直到停止运动。1、制动器的用途①支持保持不动；②停止用摩擦消耗运动部分的动能，以一定的减速度使机构停止下来。二、制动装置③落重制动力与重力平衡，重物以恒定的速度下降。2、制动器的种类（1）按制动器的构造分块式制动器，带式制动器，盘式、多盘式制动器，圆锥式制动器（2）按制动器的操作分类常闭式，常开式，综合式制动器常装在高速轴上，（力矩小，尺寸小）带制动轮的一侧要装在减速器一侧，一旦联轴器出现故障，制动器仍起作用，保证安全。有时需两个制动器。3、带式制动器的种类及特点带式制动器的制动摩擦力是依靠张紧的钢带作用在制动轮上的压力产生的。为了增加摩擦力，在钢带上铆有制动衬料。优点：构造简单、尺寸紧凑、包角大，与块式制动器相比，外形尺寸相同时，带式制动器制动力矩大。缺点：对制动轮轴有较大的弯曲力；制动带的比压力分布不均匀，因而使衬料磨损不均；一般简单式及差动式带式制动器的制动力矩随制动轮转向不同而变化；散热性不好。三、起重机挠性构件及其卷绕装置（Ⅰ）一、概述在挠性构件中，钢丝绳用的最多，是起重机的重要零件之一，几乎所有的起重机上都用钢丝绳。（一）钢丝绳的特点：a.强度大；b.自重轻；c.挠性好，在任意方向上都可弯，但没有链条的挠性好；d.运行平衡（高速起升机构）；e.安全可靠无骤然断折现象；f.噪音小。（二）用途1.载重绳起升机构2.驱动绳变幅机构3.牵引绳运行、旋转机构4.张紧绳桅杆起重机，带式输送机的张紧绳5.支承绳缆索起重机6.系物绳二、钢丝绳的构造与种类根据钢丝绳的构造不同，种类很多。（一）按捻绕次数分1、单绕绳：只有一股，挠性差，经常作支承绳，不宜作为起重绳。2、双绕绳：a.丝捻成股；b.股捻成绳，挠性较好，是起重机的主要用绳；3、三绕绳：把双绕绳作为股再绕。挠性好，制造成本高，不采用。（二）按股的形状分1、圆股绳：制造方便，常用；2、异形股绳：三角、椭圆、扁。寿命长，制造复杂。（三）按股的构造分1、点接触：内外各层钢丝的捻距不同，互相交叉a.6x19（1+6+12）（GB1102-74）丝较粗，耐磨抗蚀，应用较多，绳6x19b.6x37（1+6+12+18）挠性好，用于电葫芦2、线接触各层钢丝的捻距相同，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上，改善了接触情况增长了使用寿命。相同直径，线比点接触型的金属总截面积大，所以破裂拉力大。受力相同，线d小，卷筒和滑轮D小，减速器输出轴力矩小，可用较小的减速器，这样可减小起升机构的尺寸和重量，因此，现在多采用线接触钢丝绳。a.瓦林呑型（粗细型）如6W(19)常用b.西尔型（外粗型）如6X(19)用于磨损严重地方。c.填充型不常用3、面接触优点同线接触一样；缺点：工艺复杂（挤压而成）。（四）按股的数目分6、8、18股。6和8股用的较多。由充满系数式可知：8股ω最小。破断拉力比6股低10%，但是，8股外层股多，与滑轮和卷筒槽接触情况好，寿命长。2244di（五）按捻向分1、交互捻：股和丝的捻向相反，以股捻成绳的方向作为绳的捻向，常用；没有扭转打结的趋势。2、同向捻：丝绕成股与股绕成绳的捻向相同，挠性与寿命好，易打结，用于常张紧的地方。用作牵引绳，不宜作起升绳。3、混合捻：一半股为左捻，一半股为右捻。极少用。（六）按绳芯分：①麻芯；②石棉芯；③金属作用：①润滑；②增加柔性钢丝绳的标记代号：GB8707-88（等同ISO3578-80)如：18NAT6(9+9+1)+NF1700ZZ190117GB/T8918钢丝绳标准单位长度质量（kg)最小破断拉力KN捻向钢丝公称抗拉强度N/mm2钢丝绳结构形式表面状态绳公称直径mm其中：捻向ZZ—右同向捻；SS—左同向捻；ZS—右交互；SZ—左交互；钢丝绳芯：NF—天然纤维芯；SF—合成纤维芯；IWR—金属芯；FC—纤维芯（天然或合成）；结构形式可以写成简称：6X19W+NF;6X19S;6X19F;表面状态：NAT—光面钢丝；ZAA—A级镀锌；ZBB—B级镀锌；旧：6Х19—15.0—170—I—光—右同GB1102-74直径丝的公称抗拉强度表面处理标准依据韧性结构捻向（二）破坏形式钢丝的正常破坏是磨损而不是突然断裂。（三）报废标准①交互捻，外层断丝达10%同向捻，外层断丝达5%对重要的地方，上述断丝减半。②绳中有