1.1　起重機(jī)械簡(jiǎn)介

1.1.1　起重機(jī)械的基本類型

起重機(jī)械通常按起重機(jī)的主要用途和構(gòu)造特征進(jìn)行分類。按主要用途分，有通用起重機(jī)、建筑起重機(jī)、冶金起重機(jī)、港口起重機(jī)、鐵路起重機(jī)和造船起重機(jī)等；按構(gòu)造特征分，有橋式起重機(jī)和臂架式起重機(jī)，旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)和非旋轉(zhuǎn)式起重機(jī)，固定式起重機(jī)和運(yùn)行式起重機(jī)。運(yùn)行式起重機(jī)又分為固定在軌道上運(yùn)行的軌行式起重機(jī)和由輪胎或履帶支承運(yùn)行的無(wú)軌式起重機(jī)。起重機(jī)形式多樣，種類繁多，起重機(jī)械按照主要用途和構(gòu)造特征可分為如圖1.1所示的基本類型。

1.1.2　起重機(jī)的基本參數(shù)

起重機(jī)的參數(shù)是表明起重機(jī)工作性能的指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)的依據(jù)，起重機(jī)的基本參數(shù)如下。

（1）起重量

起重量是指起重機(jī)在正常情況下被吊物體或移運(yùn)物體的實(shí)際重量，所允許的最大吊起重量稱為額定起重量。對(duì)于幅度可變的起重機(jī)，根據(jù)幅度不同規(guī)定不同工況下起重機(jī)的額定起重量。起重機(jī)的額定起重量不包括吊鉤、吊環(huán)等不可分吊具的重量，但包括抓斗、電磁吸盤(pán)、平衡梁、夾鉗等可分吊具的重量。

（2）起重力矩

起重量與幅度的乘積稱為起重力矩（載荷力矩）。額定起重力矩是指額定起重量與相對(duì)應(yīng)的幅度的乘積。

（3）起升高度

起升高度是指起重機(jī)運(yùn)行軌道頂面（或地面）到取物裝置上極限位置的垂直距離。另外，還有下降深度和起升范圍兩個(gè)概念：

①下降深度是指取物裝置可以放到地面或軌道頂面以下時(shí)，其下放距離稱為下降深度，即吊具最低工作位置與起重機(jī)水平支承面之間的垂直距離。

②起升范圍為起升高度和下降深度之和，即吊具最高和最低工作位置之間的垂直距離。

（4）跨度和軌距

跨度是對(duì)橋門(mén)式起重機(jī)而言的，它是指起重機(jī)運(yùn)行軌道中心線之間的距離。軌距是指橋門(mén)式起重機(jī)的小車運(yùn)行軌道中心線之間的距離或者某些地面有軌運(yùn)行的臂架式起重機(jī)的運(yùn)行軌道中心線之間的距離。

（5）幅度

對(duì)可旋轉(zhuǎn)的臂架式起重機(jī)而言，幅度是指旋轉(zhuǎn)中心線與取物裝置鉛垂線之間的距離。對(duì)非旋轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)常用有效幅度表示，有效幅度是指臂架所在平面內(nèi)的起重機(jī)內(nèi)側(cè)輪廓線與取物裝置鉛垂線之間的距離。當(dāng)臂架傾角最小或小車位置與起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心距離最大時(shí)的幅度為最大幅度，反之為最小幅度。

（6）工作速度

工作速度是指起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)在額定載荷情況下穩(wěn)定運(yùn)行的速度。工作速度包括如下幾個(gè)速度。

①起升（下降）速度　起升（下降）速度是指起重機(jī)在穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下額定載荷的垂直位移速度。

②大車運(yùn)行速度　大車運(yùn)行速度是指起重機(jī)在水平路面或軌道上運(yùn)輸額定載荷的運(yùn)行速度。

③小車運(yùn)行速度　小車運(yùn)行速度是指穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下小車在水平軌道上運(yùn)輸額定載荷的運(yùn)行速度。

④變幅速度　變幅速度是指穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下在變幅平面內(nèi)吊掛最小額定載荷，從最大幅度至最小幅度的水平位移平均線速度。

⑤行走速度　行走速度是指在道路行駛狀態(tài)下流動(dòng)式起重機(jī)吊掛額定載荷的平穩(wěn)運(yùn)行速度。

⑥旋轉(zhuǎn)速度　旋轉(zhuǎn)速度是指在穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下起重機(jī)繞其旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)速度。

1.1.3　起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成

不論是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單還是復(fù)雜的起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成有一個(gè)共同點(diǎn)，都是由金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成，下面介紹起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)組成。

（1）起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)

起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)是由金屬材料軋制的型鋼和鋼板作為基本構(gòu)件，采用鉚接、焊接等方法，按照一定的結(jié)構(gòu)組成規(guī)則連接起來(lái)，能夠承受載荷的結(jié)構(gòu)物。這些金屬結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需要制作成梁、柱、桁架等基本的受力組件，再把這些金屬受力組件通過(guò)焊接或螺栓連接起來(lái)，構(gòu)成起重機(jī)用的橋架、門(mén)架、塔架、臂架等承載結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)又稱為起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)。起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)作為起重機(jī)的主要組成部分之一，其作用主要是承載各種載荷，因此本身必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。以下將簡(jiǎn)要地介紹幾種典型起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)的組成與特點(diǎn)。

①通用橋式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)　通用橋式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)是指橋式起重機(jī)的橋架。橋架主要由主梁、端梁、欄桿、走臺(tái)、軌道和司機(jī)室等構(gòu)件組成，如圖1.2所示。其中主梁和端梁為主要受力構(gòu)件，其他為非受力構(gòu)件，主梁與端梁之間采用焊接或螺栓連接，主梁斷面主要有箱形結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)兩種結(jié)構(gòu)形式。橋式起重機(jī)又分為單梁橋式起重機(jī)和雙梁橋式起重機(jī)。

②門(mén)式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)　門(mén)式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)是指門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架。門(mén)式起重機(jī)有箱形結(jié)構(gòu)門(mén)架和桁架結(jié)構(gòu)門(mén)架，如圖1.3所示。桁架門(mén)式起重機(jī)的門(mén)架主要由馬鞍、主梁、支腿、下橫梁和懸臂梁等部分組成。這五部分均為受力構(gòu)件，為便于生產(chǎn)制作、運(yùn)輸與安裝，各構(gòu)件之間多采用螺栓連接。

③塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)　塔式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)是指塔式起重機(jī)的塔架。塔式起重機(jī)的塔架由塔身、起重臂、平衡臂、爬升套架、附著裝置及底架等構(gòu)件組成，其中塔身、起重臂和底座是主要受力構(gòu)件，起重臂和平衡臂與塔身之間通過(guò)銷軸連接，塔身與底架之間是通過(guò)螺桿相連接固定的。塔式起重機(jī)的起重臂是受彎件，斷面多為矩形桁架式結(jié)構(gòu)，由角鋼或圓管組焊而成。起重臂分為動(dòng)臂式臂架、水平式臂架、折臂式臂架3種形式，如圖1.4所示。

④岸邊集裝箱起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)　岸邊集裝箱起重機(jī)是一種安裝在碼頭供集裝箱裝船、卸船用的大型港口起重設(shè)備，如圖1.5所示。岸邊集裝箱起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)主要是由門(mén)框、梯形架、主梁、門(mén)框連接系統(tǒng)組成的。門(mén)框是岸邊集裝箱起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)件，分為海側(cè)和陸側(cè)兩部分，分別由立柱、上橫梁和下橫梁組成，梯形架包括海側(cè)梯形架和陸側(cè)梯形架，前主梁和后主梁，兩者之間用鉸點(diǎn)連接。門(mén)框連接系統(tǒng)包括門(mén)框連接橫梁、門(mén)框連接斜撐、門(mén)框上部水平撐桿。岸邊集裝箱起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)可以歸納為由門(mén)架系統(tǒng)、主梁和拉桿系統(tǒng)三大部分組成。

⑤門(mén)座起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)　門(mén)座起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)是指臂架系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，臂架系統(tǒng)主要有剛性拉桿式和組合臂架式兩種，如圖1.6所示。剛性拉桿式和組合臂架式門(mén)座起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)主要由交叉式門(mén)架、轉(zhuǎn)柱、桁架式人字架、剛性拉桿組合臂架等構(gòu)件組成。其中門(mén)架、人字架和臂架是主要受力構(gòu)件，各構(gòu)件之間采用銷軸連接或螺栓連接固定。

⑥輪胎起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)　輪胎起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)主要由吊臂、轉(zhuǎn)臺(tái)和車架三部分構(gòu)件組成，如圖1.7所示。吊臂結(jié)構(gòu)形式分為桁架式和伸縮臂式，伸縮臂式吊臂是由鋼板組焊而成的箱形結(jié)構(gòu)，桁架式吊臂由型鋼或鋼管組焊而成。吊臂是主要的受力構(gòu)件，它直接影響起重機(jī)的承載能力、整機(jī)穩(wěn)定性和自重的大小。轉(zhuǎn)臺(tái)分為平面框式和板式兩種結(jié)構(gòu)形式，均為鋼板和型鋼組合焊接構(gòu)件。轉(zhuǎn)臺(tái)用來(lái)安裝吊臂、起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、配重、發(fā)動(dòng)機(jī)和司機(jī)室等。車架又稱為底架，底架分為平面框式結(jié)構(gòu)和整體箱形結(jié)構(gòu)。

（2）起重機(jī)的機(jī)構(gòu)

能使起重機(jī)發(fā)生某種動(dòng)作的傳動(dòng)系統(tǒng)，統(tǒng)稱為起重機(jī)的機(jī)構(gòu)。因起重運(yùn)輸作業(yè)的需要，起重機(jī)要做升降、移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、變幅、爬升及伸縮等動(dòng)作，而這些動(dòng)作必然要由相應(yīng)的機(jī)構(gòu)來(lái)完成。起重機(jī)最基本的機(jī)構(gòu)是起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)。除此之外，還有塔式起重機(jī)的塔身爬升機(jī)構(gòu)和汽車、輪胎等起重機(jī)專用的支腿伸縮機(jī)構(gòu)。下面主要介紹起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)。

起重機(jī)的每個(gè)機(jī)構(gòu)都由四種裝置組成，它們是驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置和傳動(dòng)裝置，另外一種裝置是與機(jī)構(gòu)的作用直接相關(guān)的專用裝置，如起升機(jī)構(gòu)的取物纏繞裝置、運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車輪裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)支承裝置和變幅機(jī)構(gòu)的變幅裝置。

a.驅(qū)動(dòng)裝置分為人力、機(jī)械和液壓驅(qū)動(dòng)裝置，手動(dòng)起重機(jī)依靠人力直接驅(qū)動(dòng)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置是電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)，液壓驅(qū)動(dòng)裝置是液壓泵和液壓缸或液壓馬達(dá)。

b.制動(dòng)裝置是制動(dòng)器與制動(dòng)輪（盤(pán)），各種不同類型的起重機(jī)根據(jù)各自的特點(diǎn)與需要，將采用各種塊式、盤(pán)式、帶式、內(nèi)張?zhí)闶胶湾F式等制動(dòng)器。

c.傳動(dòng)裝置是減速器，各種不同類型的起重機(jī)根據(jù)各自的特點(diǎn)與需要，將采用各種不同形式的齒輪、蝸輪和行星等形式的減速器。

①起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)　起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置和取物纏繞裝置組成。起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置采用電力驅(qū)動(dòng)時(shí)為電動(dòng)機(jī)，其中，葫蘆起重機(jī)多采用籠型電動(dòng)機(jī)，其他電動(dòng)起重機(jī)多采用繞線電動(dòng)機(jī)或直流電動(dòng)機(jī)。履帶、鐵路起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置為內(nèi)燃機(jī)。汽車、輪胎起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的液壓泵、液壓缸或液壓馬達(dá)組成。

②起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)　起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)可分為軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)和無(wú)軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)，輪胎、履帶式運(yùn)行機(jī)構(gòu)屬于無(wú)軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)。軌行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)除了鐵路起重機(jī)以外，基本都為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)形式。為此，起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)都由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器和車輪裝置四部分組成。起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)兩種形式。集中驅(qū)動(dòng)是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)形式，集中驅(qū)動(dòng)只適合小跨度的起重機(jī)或起重小車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)。分別驅(qū)動(dòng)是兩邊車輪分別由一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)。

③起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)　起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)又稱為旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置和回轉(zhuǎn)支承裝置組成。回轉(zhuǎn)支承裝置分為柱式和轉(zhuǎn)盤(pán)式兩大類。

④起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)　起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)形式分為運(yùn)行小車式變幅機(jī)構(gòu)和臂架擺動(dòng)式變幅機(jī)構(gòu)；按臂架變幅性能分為普通臂架變幅機(jī)構(gòu)和平衡臂架變幅機(jī)構(gòu)，普通臂架變幅機(jī)構(gòu)又分為臂架擺動(dòng)式變幅機(jī)構(gòu)和運(yùn)行小車式變幅機(jī)構(gòu)。臂架擺動(dòng)式變幅機(jī)構(gòu)適用于汽車、輪胎、履帶、鐵路和桅桿起重機(jī)，牽引小車式變幅機(jī)構(gòu)適用于塔式起重機(jī)。

（3）起重機(jī)的電氣控制系統(tǒng)

起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)載荷支承，起重機(jī)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)動(dòng)作運(yùn)轉(zhuǎn)，起重機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)作的啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)、換向和停止等均由電氣或液壓控制系統(tǒng)來(lái)完成。起重機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)作能平穩(wěn)、準(zhǔn)確、安全可靠離不開(kāi)有效的電氣傳動(dòng)、控制與保護(hù)。

①起重機(jī)電氣傳動(dòng)　起重機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)的要求有調(diào)速平穩(wěn)、快速啟制動(dòng)、糾偏、保持同步、機(jī)構(gòu)間的動(dòng)作協(xié)調(diào)、吊重止擺等。其中調(diào)速是最重要的，電氣調(diào)速分為兩大類：直流調(diào)速和交流調(diào)速。

交流調(diào)速分為變頻調(diào)速、變極調(diào)速和變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。變頻調(diào)速技術(shù)目前已大量應(yīng)用于各種類型的起重機(jī)上；變極調(diào)速主要應(yīng)用于葫蘆式起重機(jī)的籠型雙繞組變極電動(dòng)機(jī)上，采用改變電機(jī)極對(duì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速；變轉(zhuǎn)差率調(diào)速方式較多，如改變繞線異步電動(dòng)機(jī)外串電阻法、轉(zhuǎn)子晶閘管脈沖調(diào)速法。除了上述調(diào)速方法以外還有雙電機(jī)調(diào)速、液力推動(dòng)器調(diào)速、動(dòng)力制動(dòng)調(diào)速、轉(zhuǎn)子脈沖調(diào)速、渦流制動(dòng)器調(diào)速、定子調(diào)壓調(diào)速等。

②起重機(jī)的自動(dòng)控制　自動(dòng)定位裝置。起重機(jī)的自動(dòng)定位一般是根據(jù)被控對(duì)象的使用環(huán)境、精度要求來(lái)確定裝置的結(jié)構(gòu)形式。自動(dòng)定位裝置通常使用各種檢測(cè)元件與繼電接觸器或可編程序控制器，相互配合達(dá)到自動(dòng)定位的目的。

大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的糾偏和電氣同步。糾偏分為人為糾偏和自動(dòng)糾偏。人為糾偏是當(dāng)偏斜超過(guò)一定值后，偏斜信號(hào)發(fā)生器發(fā)出信號(hào)，司機(jī)斷開(kāi)超前支腿側(cè)的電機(jī)，接通滯后支腿側(cè)的電機(jī)進(jìn)行調(diào)整。自動(dòng)糾偏是當(dāng)偏斜超過(guò)一定值時(shí)，糾偏指令發(fā)生器發(fā)出指令，系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)糾偏。電氣同步是在交流傳動(dòng)中，常采用帶有均衡電機(jī)的電軸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電氣同步。

地面操縱、有線與無(wú)線遙控。地面操縱多為葫蘆式起重機(jī)采用的控制方式，其關(guān)鍵部件是手動(dòng)按鈕開(kāi)關(guān)，即通常所稱的手電門(mén)。有線遙控是通過(guò)專用的電纜或動(dòng)力線作為載波體，對(duì)信號(hào)用調(diào)制解調(diào)傳輸方式，達(dá)到只用較少通道即可實(shí)現(xiàn)控制的方法。無(wú)線遙控是利用當(dāng)代電子技術(shù)，將信息以電波或光波為通道形式傳輸達(dá)到控制的目的。起重電磁鐵及其控制電路主要是提供電磁鐵的直流電源及完成吸料、放料控制，其工作方式分為定電壓控制方式和可調(diào)電壓控制方式。

③起重機(jī)的電源引入裝置　起重機(jī)的電源引入裝置分為三類：硬滑線供電、軟電纜供電和滑環(huán)集電器。硬滑線電源引入裝置有裸角鋼平面集電器、圓鋼（或銅）滑輪集電器和內(nèi)藏式滑觸線集電器進(jìn)行電源引入。軟電纜供電的電源引入裝置是采用帶有絕緣護(hù)套的多芯軟電線制成的，軟電纜有圓電纜和扁電纜兩種形式，它們通過(guò)吊掛的供電跑車進(jìn)行引入電源。

④起重機(jī)的電氣設(shè)備與電氣回路　起重機(jī)的電氣設(shè)備是多種多樣的，不同類型的起重機(jī)其電氣回路也不一樣，但電氣回路基本上由主回路、控制回路、保護(hù)回路等組成。