第四節 水電站起重機械的基礎知識

一、起重機械的分類

起重機械分為輕小型起重設備、起重機、升降機三大類。

（一）輕小型起重設備

主要包括千斤頂、滑車、葫蘆、卷揚機、懸掛式單軌系統等。

（二）起重機

起重機包括的品種很多，按起重機的構造分類：橋架型起重機、纜索型起重機、臂架型起重機。按起重機的取物裝置和用途分類：吊鉤起重機、抓斗起重機、電磁起重機安裝起重機等。按起重機的移動方式分類：固定式起重機、運行式起重機、爬升式起重機、便攜式起重機等。按起重機工作機構驅動方式分類：手動式起重機、電動起重機、液壓起重機、內燃起重機、蒸汽起重機等。按起重機回轉能力分類：回轉起重機、非回轉起重機，回轉起重機又有全回轉起重機和非全回轉起重機兩種。按起重機支承方式分類：支承起重機、懸掛起重機。

二、起重機械的結構組成

（一） 輕小型起重設備

1.千斤頂

千斤頂采用剛性頂舉件作為工作裝置，是通過頂部托座或底部托盤，在小行程內頂升重物的輕小型起重設備。

2.滑車

由定滑輪組、動滑輪組以及依次繞過定滑輪和動滑輪的起重承載件組成的輕小型起重設備繞過定滑輪和動滑輪的承載構件有鋼絲繩、環鏈等。

3.葫蘆

這是一種應用非常廣泛的輕小型起重設備。它是由匯裝在公共吊架上的驅動裝置、傳動裝置、制動裝置以及撓性件卷放或夾持裝置帶動取物裝置升降的起重設備。

（1）手拉葫蘆。由人力通過曳引鏈條和鏈輪驅動，通過傳動裝置驅動卷筒卷放起重鏈條，以帶動取物裝置升降的起重葫蘆。

（2）手扳葫蘆。包括鋼絲繩手扳葫蘆和環鏈手扳葫蘆2種。它是由人力通過扳動手柄驅動鋼絲繩夾持器或鏈輪卷放裝置，帶動取物裝置運動的起重設備。

（3）電動葫蘆。由電動機驅動，經過卷筒、星輪、或有鏈輪卷放起重鋼絲繩或起重鏈條，以帶動取物裝置升降的設備。

4.卷揚機

卷揚機俗稱絞車，它是由動力裝置驅動卷筒，通過撓性件如鋼絲繩、鏈條來起升或運移重物的起重裝置。

5.懸掛式單軌系統

若干臺簡易的起重小車沿一條懸掛于空中的軌道行走，進行吊運物品的輕小型起重設備。軌道線路可以是環形的單軌系統，也可以是不封閉的簡單線路，還可以從一個主線路分別運移到各分支線路的單軌系統。

（二）起重機

1.概述

小型水電站主廠房內為用于機電設備安裝與檢修，需要安裝起重設備。一般小型水電站常用的起重機為單梁或雙梁橋式起重機，其特點是可以使掛在吊鉤或其他取物裝置上的重物在空間實現垂直升降或水平運移。橋式起重機包括：起升機構，大、小車運行機構。依靠這些機構的配合動作，可使重物在一定的立方形空間內起升和搬運。橋式起重機、龍門起重機、裝卸橋、冶金橋式起重機、纜索起重機等都屬此類。

臂架式起重機的特點與橋式起重機基本相同。臂架式起重機包括：起升機構、變幅機構、旋轉機構。依靠這些機構的配合動作，可使重物在一定的圓柱形空間內起重和搬運。臂架式起重機多裝設在車輛上或其他形式的運輸（移動）工具上，這樣就構成了運行臂架式旋轉起重機。如汽車式起重機、輪胎式起重機、塔式起重機、門座式起重機、浮式起重機、鐵路起重機等。

升降機的特點是重物或取物裝置只能沿導軌升降。升降機雖只有一個升降機構，但在升降機中，還有許多其他附屬裝置，所以單獨構成一類，它包括電梯、貨梯、升船機等。除此以外，起重機還有多種分類方法。例如，按取物裝置和用途分類，有吊鉤起重機、抓斗起重機、電磁起重機、冶金起重機、堆垛起重機、集裝箱起重機和援救起重機等；按運移方式分類，有固定式起重機、運行式起重機、自行式起重機、拖引式起重機、爬升式起重機、便攜式起重機、隨車起重機等；按驅動方式分類，有支撐起重機、懸掛起重機等；按使用場合分類，有車間起重機、機器房起重機、倉庫起重機、儲料場起重機、建筑起重機、工程起重機、港口起重機、船廠起重機、壩頂起重機、船上起重機等。

2.單雙梁門式起重機操作時的注意事項

（1）需要有專業的、考核合格的技術工作操作、使用。

（2）單雙梁門式起重機嚴禁超載、斜拉、重物下站人時作業。

（3）使用單雙梁門式起重機之前請確認制動器狀況是否可靠，將上、下限位的停止塊調整后再起吊物體。

（4）新起重機在磨合期內容易造成零部件（特別是配合表面）的磨損，磨損速度快，應杜絕超負荷作業，否則可能導致零部件損壞，產生早期故障。

（5）起重機要做好定期檢測保養，減輕負荷、注意檢查、強化潤滑。

三、起重機的主要參數

（一）起重量

起重機正常工作時允許一次起升的最大質量稱為額定起重量，單位為噸（t）或千克（kg）。起重機的額定起重量不包括吊鉤、動滑輪組及不可卸下的起吊橫梁等的自重。而抓斗、電磁鐵和可卸下的起吊橫梁等可從起重機上取下的取物裝置的質量要計入額定起重量內。橋架型起重機的額定起重量是定值。臂架型起重機中，有的起重機（如門座起重機、某些塔式起重機）的額定起重量是與幅度無關的定值。有的起重機對應不同的臂架長度和幅度有不同的額定起重量（如輪胎和汽車起重機、履帶起重機、鐵路起重機）。當額定起重量不止一個時，通常稱最大的一個額定起重量為量大起重量，或簡稱起重量。

（二）起升高度

起升高度是指從地面或軌道頂面至取物裝置最高起升位置的鉛垂距離（吊鉤取鉤環中心，抓斗、起重電磁鐵取其最低點），單位為米（m）。如果取物裝置能下落到地面或軌面以下，從地面或軌面至取物裝置最低下放位置間的鉛垂距離稱為下放深度。此時總起升高度H為軌面以上的起升高度h₁和軌面以下的下放深度h₂之和，H=h₁+h₂。

臂架長度可變的輪胎、汽車、鐵路、履帶起重機的起升高度隨臂架仰角和臂長而變，在各種臂長和不同臂架仰角時可得相應的起升高度曲線。浮式起重機的起升高度是指考慮船體傾斜影響后的實際起升高度。

起升高度的選擇按作業要求而定。在確定起升高度時，應考慮配屬的吊具、路面基準高度和轉運車輛高度，保證起重機能將最大高度的物品裝入車內。用于船舶裝卸的起重機應考慮潮水漲落的影響。

（三）跨度、軌距和輪距

橋架型起重機大車運行軌道中心線之間的水平距離稱為跨度（S），小車運行軌道和軌行式臂架型起重機運行軌道中心線之間的水平距離稱為軌距（l），輪胎和汽車起重機同一軸（橋）上左右車輪（或輪組）中心滾動面之間的距離稱為輪距。

橋式起重機的跨度小于廠房跨度，要考慮在廠房上方的吊車梁上是否留有安全通道。門式起重機的跨度根據所跨的鐵道線路股數、汽車通道及貨位要求而定。塔式起重機的軌距由抗傾覆穩定性條件確定。

輪胎起重機的輪距決定于起重機的抗傾覆穩定性，并考慮最小轉彎半徑和鐵路運輸限界。

（四）幅度

旋轉臂架型起重機處于水平位置時，回轉中心線與取物裝置中心鉛垂線之間的水平距離稱為幅度（R）。幅度的最小值R_min和最大值R_max根據作業要求而定。在水平固定臂架變幅平面內起重機支撐體的最外邊至取物裝置中心鉛垂線之間的距離稱為有效幅度。對于輪胎和汽車起重機，有效幅度通常是指使用支腿工作、臂架位于側向最小幅度時，取物裝置中心鉛垂線至該側兩支腿中心連線的水平距離，它表示起重機在最小幅度時工作的可能性。有效幅度可為正值或負值，如取物裝置中心鉛垂線落在支腿中心連線以內有效幅度為負，反之為正。

（五）機構工作速度

起重機機構工作速度根據作業要求而定。額定起升速度是指起升機構電動機在額定轉速或油泵輸出額定流量時，取物裝置滿載起升的速度。多層卷繞的起升速度按鋼絲繩在卷筒上第一層卷繞時計算。伸縮臂架型起重機以不同臂長作業時需改變起升滑輪組倍率，因此，起升速度常以單繩速度表示。

額定運行速度是指運行機構電動機在額定轉速時，或油泵輸出額定流量時，起重機或小車的運行速度。運行速度與起重機類型和用途有關。橋架型起重機運行距離較短，運行速度常用米/秒（m/s）表示。輪胎和汽車起重機需作長距離轉移，常與汽車結隊行駛，運行速度用公里/小時（km/h）表示。浮式起重機的運行速度常以“節”表示（1節=1mile/h=1.85km/h）。浮式起重機的運行速度按空載情況考慮，其他類型起重機按滿載確定運行速度。

（六）生產率

起重機在一定作業條件下，單位時間內完成的物品作業量叫生產率。生產率可用小時、工班、天、月、年或用起重機整個使用壽命期間累計完成的物品作業量來表示(質量、體積、件數等)。

生產率分計算生產率（理論生產率）和技術生產率（實際生產率）。按額定起重量、額定工作速度和規范化作業周期算出的生產率為計算生產率。起重機作業時實際達到的生產率叫技術生產率。影響技術生產率的因素很多，一般只能由統計方法得到。

（七）起重力矩

起重力矩是臂架型起重機主要技術參數之一，它等于額定起重量(G)和與其相應的工作幅度(R)的乘積，即M=GR。起重力矩一般用kN·m或t·m為單位。起重力矩比起重量能更全面說明臂架型起重機的工作能力。額定起重量隨幅度而變的臂架型起重機，在一般情況下，最大起重力矩由最大起重量和與其對應的工作幅度決定。某些起重機(如鐵路救援起重機)基于作業要求，在某一中間幅度和與此幅度對應的額定起重量產生最大起重力矩。額定起重量為定值、與幅度無關的起重機，在最大幅度起吊額定起重量物品時產生最大起重力矩。

（八）最大爬坡度

最大爬坡度是汽車、輪胎、履帶、鐵路等起重機在取物裝置無載、運行機構電動機或液壓馬達輸出最大扭矩時，在正常路面或線路上能爬越的最大坡度，以‰或度表示。它是表征起重機行駛能力的參數。決定爬坡度的主要因素是粘著重量、粘著系數和輪周牽引力。

四、電動葫蘆

（一）電動葫蘆概述

電動葫蘆是一種輕小型起重設備，具有體積小，自重輕，操作簡單，使用方便等特點，用于工礦企業，倉儲碼頭等場所。起重量一般為 0.1～80t，起升高度為3～30m。它由電動機、傳動機構和卷筒或鏈輪組成，分為鋼絲繩電動葫蘆和環鏈電動葫蘆兩種。環鏈電動葫蘆分為進口和國產兩種；鋼絲繩電動葫蘆分CD1型、MD1型；微型電動葫蘆、卷揚機、多功能提升機。

（二）電動葫蘆的使用要求與注意事項

1.電動葫蘆的使用要求

（1）每次起吊前，應空載是試吊，檢查機械運轉是否正常，如有異常必須查明原因，待修復后啟用。

（2）使用前認真查看鋼絲繩、吊鉤、吊攀等部件是否完好。

（3）作業時吊鉤底下嚴禁站人，操作者應主動避讓并制止無關人員進入工作區。

（4）操作者必須集中思想與搭檔人員密切配合，在確保安全狀況下起吊，作業時嚴禁談笑嬉鬧。

（5）對電動葫蘆要定期檢查、維修、保養，使設備隨時處于良好狀態，嚴禁帶病作業。

（6）操作由專人操作，嚴禁無關人員隨便開車起吊。每次使用完畢及時切斷電源。

2.電動葫蘆的使用注意事項

（1）新安裝或經拆檢后安裝的電動葫蘆，首先應進行空車試運轉數次。但未安裝完畢前，切忌通電試轉。

（2）正常使用前應進行以額定負荷125%，起升離地面約100mm，10min的靜負荷試驗，檢查是否正常。

（3）動負荷試驗是以額定負荷重量，做反復升降與左右移動試驗，試驗后檢查其機械傳動部分，電器部分和連接部分是否正常可靠。

（4）在使用中，絕對禁止在不允許的環境下，及超過額定負荷和每小時額定合閘次數（120次）情況下使用。

（5）安裝調試和維護時，必須嚴格檢查限位裝置是否靈活可靠，當吊鉤升至上極限位置時，吊鉤外殼到卷筒外殼之距離必須大于50mm（10t、16t、20t必須大于120mm）。當吊鉤降至下極限位置時，應保證卷筒上鋼絲繩安全圈，有效安全圈必須在2圈以上。

（6）不允許同時按下兩個使電動葫蘆按相反方向運動的手電門按鈕。

（7）工作完畢后必須把電源的總閘拉開，切斷電源。

（8）電動葫蘆應由專人操縱，操縱者應充分掌握安全操作規程，嚴禁歪拉斜吊。

（9）在使用中必須由專門人員定期對電動葫蘆進行檢查，發現故障及時采取措施，并仔細加以記錄。

（10）調整電動葫蘆制動下滑量時，應保證額定載荷下，制動下滑量S≤V/100（V為負載下1min內穩定起升的距離）。

（11）電動葫蘆使用中必須保持足夠的潤滑油，并保持潤滑油的干凈，不應含有雜質和污垢。

（12）鋼絲繩上油時應該使用硬毛刷或木質小片，嚴禁直接用手給正在工作的鋼絲繩上油。

（13）電動葫蘆不工作時，不允許把重物懸于空中，防止零件產生永久變形。

（14）在使用過程中，如果發現故障，應立即切斷主電源。

（15）使用中應特別注意易損件情況。