港口起置機(jī)械

第一章概論

第一節(jié)港口起重機(jī)械的分類及基本構(gòu)造

一.港口起重機(jī)械的工作特點(diǎn)

1.起重機(jī)械

一對物料提升、短距離運(yùn)移，從事裝卸、安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備

2.工作特點(diǎn)

以門座起重機(jī)卸船裝火車為例說明。

空鉤下降到貨物上方

掛鉤f滿載提升----定高度制動(dòng)

f變幅度一一定位置制動(dòng)

f旋轉(zhuǎn)一一定位置制動(dòng)

一變幅度到車皮卸貨上方制動(dòng)

一滿載下降到車皮內(nèi)制動(dòng)

一摘鉤f空鉤上升f一定高度制動(dòng)

一旋轉(zhuǎn)一一定位置制動(dòng)

一變幅度待卸貨物上方制動(dòng)

一空鉤下降一貨物上方制動(dòng)

——一個(gè)工作循環(huán)。

重復(fù)上述動(dòng)作

工作特點(diǎn)：

1）動(dòng)作是間歇的、重復(fù)的、周期性的。

即通過重復(fù)、短時(shí)間的工作循環(huán)，周期性地完成貨物的提升和運(yùn)移，每

個(gè)工作循環(huán)中都包括滿載和空載的過程。

2）每個(gè)工作循環(huán)中，其主要工作機(jī)構(gòu)都作正向和反向的運(yùn)動(dòng)，且起制動(dòng)非常

頻繁。

3）所受到的載荷的大小和方向都是變化的。

如：貨物的大小、風(fēng)力的大小及方向、坡度以及起制動(dòng)時(shí)的動(dòng)載荷。

以上這些特點(diǎn)，決定了起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算方法不同于其他機(jī)械。

二.起重機(jī)的基本組成

起重機(jī)械的種類繁多，但其基本由三部分組成：

即1.金屬結(jié)構(gòu)；

一起重機(jī)械的骨架，用來承受起重機(jī)的自重、貨重等作用在起重機(jī)械

上的載荷，并且把它們傳遞到基礎(chǔ)上。

2.工作機(jī)構(gòu)；

一起重機(jī)用來完成貨物提升和運(yùn)移的工作裝置。它由動(dòng)力、傳動(dòng)、制

動(dòng)以及工作裝置所組成。

根據(jù)起重機(jī)類型、任務(wù)的不同，有起升、運(yùn)行、變幅和旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)。

3.操縱控制系統(tǒng)和安全輔助裝置。

一操縱起重機(jī)完成各種要求的動(dòng)作，以及對起重機(jī)實(shí)施各種安全保

護(hù)。如司機(jī)室、電氣房、夾軌器、限位開關(guān)、緩沖器、起重量限制

器、載重力矩限制器和偏斜指示器。

三.起重機(jī)械的分類

起重機(jī)械的種類很多、很雜，為了統(tǒng)一名稱，便于管理，有必要,對起

重機(jī)械進(jìn)行分類。

分類的方法也很多，我們根據(jù)其結(jié)構(gòu)、性能來進(jìn)行分類劃分。

1.輕小型起重機(jī)械

特點(diǎn)：單動(dòng)作：只有一個(gè)起升機(jī)構(gòu)，貨物沿一固定直線運(yùn)動(dòng)。

雙動(dòng)作：除一起升機(jī)構(gòu)使貨物垂直方向移動(dòng)外，還具有一機(jī)構(gòu)使

貨物沿一固定的直線或曲線移動(dòng)。

如：千斤頂、手拉葫蘆、手扳葫蘆、電動(dòng)葫蘆等。

2.橋式類型起重機(jī)

特點(diǎn)：有三個(gè)及三個(gè)以上工作機(jī)構(gòu)，（如起升、小車運(yùn)行和大車運(yùn)行等），

貨物水平移動(dòng)由大、小車的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。它的工作范圍為一長方

體。

根據(jù)其結(jié)構(gòu)及工作性能可劃分為：

通用橋式起重機(jī)

龍門起重機(jī)

裝卸橋

纜索起重機(jī)

通用橋式起重機(jī)

主要用在倉庫、廠房設(shè)備安裝及維修等。

大車在軌道上運(yùn)行，小車在橋架上運(yùn)行。

龍門起重機(jī)

龍門起重機(jī)就是帶腿的橋式起重機(jī)，它的橋架安裝在支腿上，支腿沿著

鋪設(shè)在地面上的軌道上作縱向運(yùn)行，小立在橋架上作橫向運(yùn)行。

一般用在后方堆場上，龍門起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的速度較低，但起重量較

大，它可以在軌道上運(yùn)行，也可以采用橡膠輪胎，在地面上運(yùn)行。

裝卸橋

結(jié)構(gòu)型式和龍門起重機(jī)相似，主要區(qū)別：用途不同，所以性能也就不同。

裝卸橋的小車運(yùn)行速度和提升速度都很高，V小達(dá)240m/min,V升達(dá)

70m/mino懸臂較長，且可折起，一般用于散貨、集裝箱的裝卸。

纜索起重機(jī)

主要用于地形復(fù)雜，如林場、煤場、山區(qū)、水庫等地方。用鋼絲繩作橋

架，這種起重機(jī)跨度可達(dá)兒百米以上，起升高度也很大。

3.臂架類起重機(jī)

構(gòu)造特點(diǎn)：具有可以繞下軸擺動(dòng)的臂架，臂架裝設(shè)在可繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的

轉(zhuǎn)臺(tái)上。臂架的擺動(dòng)和旋轉(zhuǎn)使貨物能在兩個(gè)平面內(nèi)運(yùn)移。它的工作范圍是一

環(huán)形面積及其上空，如果配上行走機(jī)構(gòu)，就可以擴(kuò)大其工作范圍。

這類起重機(jī)有：汽車吊、輪胎吊、履帶吊、塔式起重機(jī)、門座起重機(jī)及

浮式起重機(jī)等。

4.升降機(jī)

沿著固定導(dǎo)軌運(yùn)送貨物和人員的升降設(shè)備。如：

電梯一一用于港口多層倉庫和大型起重機(jī)內(nèi)。

纜車一一用于斜坡式碼頭。（落差較大的碼頭）卷揚(yáng)機(jī)牽引載貨平臺(tái)沿著斜

坡碼頭的軌道往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)貨物的搬運(yùn)。

起重機(jī)械的分類列于下表

—

通

門汽

塔浮

輪履

座

式

車

式

用

胎帶

起

起

起

起

橋

起起

重

重

重

重

式

重重

機(jī)

機(jī)

機(jī)

機(jī)

起

機(jī)機(jī)

重

機(jī)

第二節(jié)港口起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

一.技術(shù)參數(shù)

一表征起重機(jī)技術(shù)性能的技術(shù)指標(biāo)

二.主要技術(shù)參數(shù)

不同類型的起重機(jī)，其技術(shù)參數(shù)不完全相同，主要有：

起重量、幅度（或外伸距）、起升速度、軌距（或跨度、輪距）、基距、

各機(jī)構(gòu)工作速度、生產(chǎn)率和工作級別等。

1.起重量Q一—安全正常工作所允許的最大起吊貨物的質(zhì)量。（kg.t）

X起重量不包括吊鉤、吊環(huán)等吊具的質(zhì)量。

派起重量包括抓斗、電磁鐵、集裝箱吊具、料桶等吊具的質(zhì)量。

派起重量較大的起重機(jī)常有兩套起升機(jī)構(gòu)，起重量大的為主起升機(jī)

構(gòu)或主鉤，較小的為副起升機(jī)構(gòu)或副鉤。副鉤起重量為主鉤的

1/5?1/3,如125/32t；350/75/151o幅鉤的起升速度較高，可以

提高起重機(jī)的生產(chǎn)率。

派起重量隨幅度變化的起重機(jī)，起重量為最小幅度時(shí)的最大起重

量。

X有的起重機(jī)用“載重力矩”（QXR）,參數(shù)決定了起重機(jī)在工作

過程中抗傾覆穩(wěn)定性的能力。

派起重量應(yīng)符合系列標(biāo)準(zhǔn)（GB783—65）0.5、1、3、5、8、10、

16、25、32>40、50、63、100、200、500等

X確定：

起重量一-般由使用部門根據(jù)需要提出，其數(shù)值必須符合起重量的

系列標(biāo)準(zhǔn)。

對于港口起重機(jī)的起重量：

件雜貨：以經(jīng)常起吊的最重件為主要依據(jù)。

散貨：根據(jù)生產(chǎn)率和有關(guān)機(jī)構(gòu)的工作速度確定。

2.幅度R（外伸距L）

旋轉(zhuǎn)臂架類起重機(jī)：旋轉(zhuǎn)中心至吊具中心線的水平距離。

非旋轉(zhuǎn)臂架類起重機(jī)：臂架下較點(diǎn)至吊具中心線的水平距離。

外伸距一一對橋式卸船機(jī)而言，臨水側(cè)的軌道中心線至吊具中心線的最大

水平距離。

確定：

幅度和外伸距與裝卸對象的尺寸有關(guān)，如船寬、艙寬等。

幅度和外伸距與裝卸工藝有關(guān)，如是否需要過駁作業(yè)。

幅度和外伸距與臨水側(cè)軌道中心至碼頭邊緣的尺寸有關(guān)。

幅度和外伸距與軌距及旋轉(zhuǎn)軸線位置有關(guān)。

3.起升高度H

吊具下極限位置至最上極限位置之間的垂直距離。

裝卸起重機(jī)一般有軌上、軌下或水上、水下起升高度

即H=H卜+H卜

確定：

派取物裝置自身高度的影響（如吊鉤、抓斗）。

派貨物本身高度及索具的長度。

派所需跨越障礙的高度。

X最大船舶的空載高潮及滿載低潮時(shí)吊具能到達(dá)艙底。

X浮吊船傾斜的影響。

4.軌距、跨度和基距

軌距一一有軌起重機(jī)或起重小車行走軌道中心線間的距離

軌距的大小取決于跨越鐵路線的數(shù)3,單線6米，雙線10.5米，

三線15.3米。

跨度一一對橋式起重機(jī)而言，起重機(jī)運(yùn)行軌道中心線的距離。依廠房和貨場

的寬度而定。

基距一一沿軌道方向，兩支腿中心線的距離。

5.工作速度V

——額定工況下（額定載荷，原動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩），各工作機(jī)構(gòu)的速度。

起升速度一一取物裝置的運(yùn)動(dòng)速度。

變幅速度一一取物裝置從Rmin?Rmax的平均線速度。

回轉(zhuǎn)速度一一起重機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速c

運(yùn)行速度一一起重機(jī)或小車的行走速度。

確定：

派根據(jù)作業(yè)性質(zhì)的要求：

派前沿機(jī)械速度要高，后方機(jī)械速度較低，非工作性機(jī)構(gòu)，速度較低。

派根據(jù)運(yùn)行距離的要求：

運(yùn)行線路較長的速度要高，運(yùn)行線路短的速度較低。

生產(chǎn)率Q——單位時(shí)間內(nèi)吊運(yùn)貨物的總噸數(shù)0它表明了起重機(jī)工作性能的綜

合指標(biāo)。

6.起重機(jī)及其機(jī)構(gòu)的工作級別

——表明起重機(jī)及其機(jī)構(gòu)工作繁忙程度和載荷狀態(tài)的參數(shù)。

（1）劃分工作級別的目的：

載荷變化不一樣：如有的起重機(jī)經(jīng)常滿載工作，且起制動(dòng)頻繁。有的則經(jīng)

常是輕載工作。

忙閑程度不一樣：如港口起重機(jī)一日兩班、三班工作。而電廠維修用的起

重機(jī)一年才用上幾天。

起重機(jī)的載荷狀態(tài)和忙閑程度都直接影響其結(jié)構(gòu)、零部件、電氣等的強(qiáng)度、

疲勞、磨損及發(fā)熱。為使設(shè)計(jì)具有先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)又具有一定的使用壽

命，有必要?dú)w納幾種表明工作繁忙程度的標(biāo)準(zhǔn)一一工作級別，作為設(shè)計(jì)、選用

的依據(jù)，也便于標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，降低成本。

（2）工作級別的劃分：

起重機(jī)的工作級別

根據(jù)利用級別

載荷狀態(tài)可分為八級，A1?A8

利用級別一一表征起重機(jī)在其有效壽命期內(nèi)的使用頻繁程度。用總工作循環(huán)次數(shù)

N表示，共分為十級。U0?U9

利用等總的工附注利用等級總的工附注

級作循環(huán)作循環(huán)

次數(shù)次數(shù)

U01.6X不經(jīng)常使用U55X105經(jīng)常中等使

104用

U13.2XU6IX106不常繁忙使

104用

U26.3XU72X106繁忙地使用

104

U31.25XU84X106

105

U42.5X經(jīng)常輕閑使U9>4X106

105用

載荷狀態(tài)一一與實(shí)際起升載荷/額定起升載荷有關(guān)，與實(shí)際載荷作業(yè)次數(shù)/總的

工作循環(huán)次數(shù)有關(guān)，共分為四級cQ1?Q4,輕、中、重、特重。

把利用級別和載荷狀態(tài)進(jìn)行綜合，就可得出起重機(jī)的工作級別。

載荷狀態(tài)利用級別

U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9

Q1A1A2A3A4A5A6A7A8

Q2A1A2A3A4A5A6A7A8

Q3A1A2A3A4A5A6A7A8

Q4A2A3A4A5A6A7A8

起重機(jī)機(jī)構(gòu)的工作級別

根據(jù)機(jī)構(gòu)的利用級別

載荷狀態(tài)分為八級。Ml?M8

機(jī)構(gòu)利用級別一一按機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)壽命分為十級。TO?T9

利用等總設(shè)計(jì)附注利用等級總設(shè)計(jì)附注

級壽命h壽命h

TO200不經(jīng)常使用T56300經(jīng)常中等使

用

T1400T612500不常繁忙使

T2800T725000繁忙地使用

T31600T850000

T43200經(jīng)常輕閑使T9100000

用

載荷狀態(tài)一一表明機(jī)構(gòu)受載輕重的程度，共分為四級。L1?L4,輕、中、重、

特重。

機(jī)構(gòu)工作級別的劃分見下表。

載荷狀態(tài)利用級別

TTTTTTTTTT9

012345678

L1MMMMMMMM8

1234567

L2MMMMMMMM

12345678

L3MMMMMMMM

12345678

L4MMMMMMM

2345678

對同一起重機(jī)而言，整機(jī)的工作級別與各機(jī)構(gòu)的工作級別是不相同的，

各機(jī)構(gòu)之間的工作級別也是不相同的。

機(jī)構(gòu)的接電持續(xù)率或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間率。

仆。/一個(gè)工作循環(huán)中機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間.

一個(gè)工作循環(huán)的總時(shí)間

7.其他參數(shù)

外形尺寸、自重、輪壓以及驅(qū)動(dòng)功率等參數(shù)也反映起重機(jī)的性能，并直接

影響起重機(jī)的造價(jià)、能源的消耗和碼頭的投資等。

第二章起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算總則

第一節(jié).作用在起重機(jī)上的載荷、基本類別、載荷組合及類別

一.設(shè)計(jì)計(jì)算的一般原則

1.起重機(jī)所受載荷多且變化（大小、方向、作用次數(shù)等）

2.為保證起重機(jī)在壽命期內(nèi)安全、正常工作，起重機(jī)及另部件等須滿足:

1）足夠的強(qiáng)度即：

塑性材料一無永久變形

脆性材料一不脆斷

壓彎構(gòu)件一不失穩(wěn)

起重機(jī)一不傾復(fù)

——強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算

2）足夠的壽命即：

不產(chǎn)生疲勞破壞

穩(wěn)升在允許范圍內(nèi)

一一強(qiáng)度、發(fā)熱計(jì)算

3）非工作狀態(tài)，即在可能出現(xiàn)的最大外載（如暴風(fēng)等）

起重機(jī)某些另部件不損壞

起重機(jī)不傾復(fù)

——強(qiáng)度、穩(wěn)定性驗(yàn)算

因此，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，必須計(jì)算并確定相應(yīng)的外載荷，并按實(shí)際可

能同時(shí)作用的載荷，根據(jù)計(jì)算載荷的類別進(jìn)行組合。

作用在起重機(jī)上的外載荷、計(jì)算載荷的類別及載荷組合

（一）.作用在起重機(jī)上的外載荷

作用在起重機(jī)上的外載荷較多，主要有自重載荷Pg;起升載荷Pq；

動(dòng)力載荷、風(fēng)載荷Pf;坡道載荷Pp等。

（1）.起升載荷Pq

起升載荷就是起升質(zhì)量（即起重量）的重力，起升質(zhì)量包括起重機(jī)

允許起升的最大有效物品質(zhì)量、取物裝置（吊鉤滑輪組、起重橫梁、抓

斗、容器和吸盤）質(zhì)量、鋼絲繩等。起升高度在50米以下的，可以忽

略鋼絲繩的質(zhì)量。

(2).自重載荷Pg

自重載荷是指起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備以及附設(shè)在起重機(jī)上的存

倉、連續(xù)運(yùn)輸機(jī)及其上的物料等的重力起升質(zhì)量的重力不計(jì)在自重載荷

之內(nèi)。

自重載荷在起重機(jī)設(shè)計(jì)之前是未知的，而在計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時(shí)乂是主

要載荷，因此在設(shè)計(jì)時(shí)一般是參考同類型的起重機(jī)，或者通過初步計(jì)算

予以估計(jì)。

(3).風(fēng)載荷Pf

風(fēng)載荷是流動(dòng)的空氣被結(jié)構(gòu)物阻擋而產(chǎn)生。起重機(jī)的風(fēng)載荷分為工

作狀態(tài)(I/［類)和非工作狀態(tài)(in類)。

非「作狀態(tài)下的風(fēng)載荷是起重機(jī)在非T作狀態(tài)時(shí)所受的最大風(fēng)力c

風(fēng)載荷的大小為：

Pf=C?Kh?夕?A

式中：Pf~一作用在起重機(jī)上的風(fēng)載荷(N)；

C——風(fēng)力系數(shù)，與結(jié)構(gòu)型式有關(guān)；

q——計(jì)算風(fēng)壓(N/m2)；(相應(yīng)有qI;qII;qHI)

A——起重機(jī)垂直于風(fēng)向的停迎風(fēng)面積(m2)；

"力——風(fēng)壓高度變化系數(shù)。

風(fēng)載荷的作用點(diǎn)：凈迎風(fēng)面積的型心

(4).坡度載荷Pp

起重機(jī)在坡道上工作時(shí)，由于自身重力以及貨物重力而產(chǎn)生的沿路

面方向的分力Pp：

Pp=(Q+G)Sin/

(5).動(dòng)力載荷(慣性、振動(dòng)、沖擊、貨物偏擺載荷)

動(dòng)力載荷由于運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的速度大小、方向變化而產(chǎn)生的慣性載荷；

外載荷作用在彈性系統(tǒng)上產(chǎn)生的彈性振動(dòng)，而使載荷增加，其增加量稱為

振動(dòng)載荷；

軌道接頭產(chǎn)生的沖擊載荷；

起制動(dòng)時(shí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的間隙等原因產(chǎn)生的沖擊載荷。

——?jiǎng)恿d荷的計(jì)算可以引用動(dòng)力系數(shù)、沖擊系數(shù)來計(jì)算。

貨物偏擺載荷PQ

臂架類旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，由于旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的切向慣性力和離心力；變幅

所產(chǎn)生的水平慣性力以及風(fēng)力的作用

使懸掛物品的鋼絲繩相對于鉛垂線產(chǎn)生偏擺角明從而使臂架頭

部受到一個(gè)水平力即貨物偏擺載荷Pa:

Pa=Q〔ga

（6）.實(shí)驗(yàn)載荷

起重機(jī)在投入使用之前，必須進(jìn)行靜載試驗(yàn)和動(dòng)載試驗(yàn)。

動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)載荷為額定起升載荷的1.1倍：

靜載試驗(yàn)時(shí)，其試驗(yàn)載荷為額定起升載荷的1.25倍。

（7）.其他載荷

除了以上的主要載荷以外，還有如碰撞載荷、地震載荷、溫度載荷、

安裝載荷、工藝載荷等等。

（二）.載荷的基本類別、載荷組合及類別

由于起重機(jī)上作用的載荷很多，且其大小、方向和作用次數(shù)都在發(fā)生變化；

另外為了保證起重機(jī)安全正常工作，起重機(jī)及其零部件必須滿足三個(gè)條件即（1）

具有足夠的強(qiáng)度及穩(wěn)定性；（2）具有一定的使用壽命；（3）不工作時(shí)，保證起重

機(jī)在外載作用下不發(fā)生破壞。為了進(jìn)行以上三種情況的計(jì)算，必須確定相應(yīng)的載

荷值，并按實(shí)際可能加以適當(dāng)組合。

1.工作情況下的正常載荷（I類載荷）

起重機(jī)工作」寸經(jīng)常受到的載荷：起重機(jī)平穩(wěn)起制動(dòng)，

I類風(fēng)載荷

1類偏擺載荷

I類坡道載荷

一用于某些零部件的疲勞、磨損和發(fā)熱以及驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算。

2.工作情況下的最大載荷（II類載荷）

起重機(jī)在工作中有可能出現(xiàn)的最大載荷:

滿載作業(yè)、起重機(jī)猛烈的起動(dòng)和緊急制動(dòng)；最大工

作風(fēng)（II類風(fēng)壓）；

n類偏擺載荷；

II類坡度載荷；

一用于全部零部件進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，對整機(jī)進(jìn)行抗傾覆穩(wěn)定性和最大

輪壓計(jì)算，校核電動(dòng)機(jī)過載能力和制動(dòng)器制動(dòng)力矩。

3.非工作情況下最大載荷（in類載荷）

起重機(jī)在不工作時(shí)可能出現(xiàn)的最大載荷。

最大工作風(fēng)載荷（in類風(fēng)壓）；

n類坡度載荷；

一用于某些零部件的靜強(qiáng)度驗(yàn)算；起重機(jī)自身抗傾覆穩(wěn)定性；最

大輪壓計(jì)算；

安裝載荷、運(yùn)輸載荷、試驗(yàn)載荷屬ni類載荷。

第二節(jié)計(jì)算一般原則

（零部件強(qiáng)度、疲勞計(jì)算要點(diǎn)）

（一）.電度計(jì)算載荷

H類，最不利工況，最不利載荷，起（制）工況

1.動(dòng)載的大小和零部件在傳動(dòng)系中所處位置有關(guān)

多質(zhì)量系統(tǒng)=>雙質(zhì)量系

起（制）動(dòng)時(shí)，

MgnMjpMj

*均為轉(zhuǎn)為同一軸[

J1~J2

Mi

[M]=-——

轉(zhuǎn)換關(guān)系仆7

⑺二四二上

旋轉(zhuǎn)質(zhì)量￡心7

[J]=-^―=91—

往復(fù)運(yùn)動(dòng)h-7/,必

2(1+

Mj=Ji+J

分析:

起（制）動(dòng)時(shí)，慣性載荷和111/。1+”1）成正比

當(dāng)Mj.i.J一定，電機(jī)Nf.MqT,則MgT

對回轉(zhuǎn)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)由于低速軸上直線，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量很

大，即JII/JI大，即JH/（JI+JII）=1即Mg=Mq即

整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中的零件所受慣性載荷都較大。

計(jì)算載荷

（1）回轉(zhuǎn)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)MII按起（制）動(dòng)時(shí)計(jì)算最大振動(dòng)力矩

即：MIImax=（p5o（p8。肛

（p5一強(qiáng)性振動(dòng)力矩以大系數(shù)

平穩(wěn)起（制）動(dòng)：（p5=l.l?1.5

突然起（制）動(dòng)：§5=1.5?1.7-

（p8—?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)（p8=l.2-2.0

（2）.起升及非平衡變幅機(jī)構(gòu)

承受慣性載荷較小的另部件f計(jì)算零件

°一起升動(dòng)載系數(shù)

承受慣性載荷較大的另部件Milmax二(2—2.5)Mn

（3）.平衡變幅機(jī)構(gòu)

承受慣性載荷較小的另部件FIImax一計(jì)算零件

承受慣性載荷較大的另部件MIImax=(2-2.5)也

（-）疲勞計(jì)算對某些另部件

即：N>N』1()7時(shí)無限耐久疲勞計(jì)算

MvNvN。時(shí)有限耐久疲勞計(jì)算

N時(shí)受強(qiáng)度控制

57

Ns=10NQ=10

對變化的載荷一等效載荷

等效載荷：根據(jù)各交變載荷的大小及作用次數(shù)，按材料疲勞曲線換算，

在一假定載荷及相應(yīng)作用次數(shù)下，對零件的耐久性效果與零

件在實(shí)際載荷作用效果相同，該假定載荷即為等效載荷。

如：等效起升載荷QXPQ

均方根變幅阻力

回轉(zhuǎn)等效風(fēng)阻力、坡道阻力

第三章驅(qū)動(dòng)裝置

第一節(jié)概述

一.驅(qū)動(dòng)裝置

——用以驅(qū)動(dòng)起重機(jī)械乍機(jī)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)備

是起重機(jī)械的重要組成部分

在很大程度上決定了起重機(jī)械的工作性能和構(gòu)造特點(diǎn)，

對其經(jīng)濟(jì)指標(biāo)（自重、投資、營運(yùn)等）有很大的影響

在工藝，起重機(jī)械設(shè)計(jì)，正確選用驅(qū)動(dòng)型式

應(yīng)充分了解：驅(qū)動(dòng)型式特點(diǎn)、工作條件、要求等。

力求工作可靠：結(jié)構(gòu)緊湊，輕維修方便，制造，營運(yùn)費(fèi)用低

二.驅(qū)動(dòng)型

根據(jù)所用能源不同，主要有

人力驅(qū)動(dòng)……用于輕小型起重機(jī)械及重要機(jī)構(gòu)的輔助驅(qū)動(dòng)

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)……電力驅(qū)動(dòng)；

內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)；

復(fù)合驅(qū)動(dòng)：內(nèi)——電力；

內(nèi)----液壓、液力；

電—液壓、液力；

電—?dú)饬Α⒁毫Φ取?/p>

第二節(jié).電力驅(qū)動(dòng)

電力驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代港口起重機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)形式

一.特點(diǎn)：

能源經(jīng)濟(jì)、供電方便、無污染；

傳動(dòng)裝置簡單、便于實(shí)現(xiàn)分別驅(qū)動(dòng)；

起動(dòng)、調(diào)速方便、過載能力強(qiáng)、正、反轉(zhuǎn)性能好、控制方便；

易于安裝安全保護(hù)裝置及聯(lián)鎖裝置，安全可靠；

便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制及遙控；

依賴外部電源，引入起重機(jī)須一定裝置；

機(jī)動(dòng)性差，不能遠(yuǎn)距離運(yùn)行。

——多用于有軌及固定式起重機(jī)。

二.電動(dòng)機(jī)的類型及特點(diǎn)

1.電動(dòng)機(jī)的類型

交流三相繞線式異步電動(dòng)機(jī)

交流三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)

交流變頻電機(jī)

直流

2.起重機(jī)及冶金專用電動(dòng)機(jī)

1）電機(jī)的工作制度

一一與通電持續(xù)程度有關(guān)的工作情況

（1）連續(xù)工作制一S1一在恒定負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行

發(fā)熱曲線通電后T按指數(shù)

\一M3曲線上升->[口

----/‘I二———發(fā)熱=散熱0T]

負(fù)荷增大，穩(wěn)定溫度增高

（2）短時(shí)工作制一S2

由上圖同一電機(jī)

N1一連續(xù)長時(shí)間工作

N2一運(yùn)行t2

N3一運(yùn)行t3

T達(dá)到[T]溫度即為該工況下的功率

運(yùn)行持續(xù)時(shí)間有10分、30分、60分、90分鐘，實(shí)驗(yàn)得到

N10、N30、N60、N90功率。

(3)斷續(xù)周期工作制一S3

特點(diǎn)：恒負(fù)荷-＞短時(shí)停-＞恒負(fù)荷

周而復(fù)如

運(yùn)行+停一個(gè)工作作質(zhì)環(huán)(10分鐘)

N+RtT+t停

(4)考慮啟動(dòng)影響的斷續(xù)周期工作制(S4)

一個(gè)工作循環(huán)T=D+N+R

Tffi=tq+t2+t

大接電持續(xù)率：

電機(jī)通電時(shí)間inno/

JC%=一個(gè)工作循環(huán)總時(shí)間°

S3時(shí)：JC%=——xlOO%

,工十”

冬時(shí)：JC%=5+酊一xlOO%%

，起+，工+才停

電機(jī)的JC%值有:25%,40%,60%

可見：電機(jī)功率和工作制有關(guān)

電機(jī)功率和JC%制有關(guān)，JC%t[N]J

2).起重專用電動(dòng)機(jī)特點(diǎn)

（1）.斷續(xù)周期工作制

基準(zhǔn):S3,40%

（2）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大

最大轉(zhuǎn)矩加.>3倍的額定轉(zhuǎn)矩

（3）轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)運(yùn)慣量小,（GD2）J（J）I

（4）機(jī)械強(qiáng)度高

防護(hù)等級高

3.電機(jī)容量的確定原則步驟

1）按機(jī)構(gòu)靜功率Nj

JC%

工作方式初選

B|JN=K（l-Nj

2）校核電機(jī)起動(dòng)能力tq

短時(shí)過載能力

發(fā)熱

大對載荷變化大的機(jī)構(gòu)，應(yīng)按Njx（如：變幅、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)）初選。

4.電機(jī)校核

1）起動(dòng)能力（起動(dòng)時(shí)間tq）

?I電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為變值，，按計(jì)算平均起動(dòng)時(shí)間九

電機(jī)起動(dòng)時(shí)：

=[—+一]?￡

2

_\GD\n2》

一4g.昕

375%

■t二皿〃卜?

,?375（MW-M：）LJ

式中：M兇一電機(jī)的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

Mj—靜力矩

，一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

./2一直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

[GO?]一總飛輪矩

n一電機(jī)的轉(zhuǎn)速

注：均為對電機(jī)軸

2）電機(jī)的短時(shí)過載能力

在工作狀態(tài)，在可能出現(xiàn)的最大靜負(fù)荷時(shí)，電機(jī)不應(yīng)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)

即應(yīng)滿足：Mw=（2-2.5）?％2也3

3）電機(jī)的發(fā)熱校咳

保證電機(jī)的穩(wěn)升在允許范圍內(nèi)

電機(jī)的穩(wěn)升和起動(dòng)次數(shù)、慣性載荷、機(jī)構(gòu)的值等有關(guān)

方法：等值損耗法

即應(yīng)滿足：NpNNps

式中：Np一電機(jī)在相應(yīng)JC%值時(shí)的允許功率

Nps—穩(wěn)態(tài)平均功率

第四章.起重機(jī)的擾性構(gòu)件及卷饒裝置

撓性構(gòu)件一具有易于彎曲特性的構(gòu)件。

鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣泛的撓性構(gòu)件。

第一節(jié).鋼絲繩

一?作用：

1.把原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為貨物的直線運(yùn)動(dòng)

2.傳遞動(dòng)力，承受載荷。力矩一牽引力

3.困扎物品，支持臂架等。

二.特點(diǎn)（和鏈條相比較）

1.承載能力大，自重輕；

2.高速運(yùn)動(dòng)無噪音，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)；

3.承受沖擊載荷的能力較強(qiáng)：

4.工作安全可靠，極少突然斷裂；

5.易于收集，儲(chǔ)存在卷筒上；

6.撓性較差一一卷筒及滑輪的直徑較大。

三.鋼絲繩的構(gòu)造及型式

（一）.構(gòu)造

單繞繩雙繞繩三繞繩

ttt

若干鋼絲一繞制成股（繩）一繞制成股（繩）一繞制成繩

II

繩芯繩芯

1.鋼絲

優(yōu)質(zhì)碳素鋼經(jīng)多次冷拉、熱處理制成鋼絲

（1）等級：

特級一一用于安全要求較高的場合

I級一一起重機(jī)常用

I級一一常用于次要場合

（2）表面狀態(tài)：

光面一一常用于一般場合

鍍鋅一一常用于腐蝕及潮濕的場合

2.繩芯作用：充填中央斷面，增加撓性

種類：有機(jī)繩芯撓性較好，但承受橫向載荷能力較差

金屬繩芯撓性較差，但承受橫向載荷能力較強(qiáng),

耐高溫。

（-）結(jié)構(gòu)型式

1.根據(jù)鋼絲繩的繞制方向

順繞繩（同向捻）：絲一股一繩方向相同撓性好，易松散。

交繞繩（交互捻）：絲一股一繩方向相反撓性較好，多用。

混合捻：相鄰股鋼絲繞向相反制造較復(fù)雜。

2.根據(jù)股中鋼絲間的接觸情況

1）點(diǎn)接觸（D型）：股中絲徑相同，呈點(diǎn)接觸；

2）線接觸：股中絲徑不同，外層絲位于內(nèi)層鋼絲間的溝槽中，呈點(diǎn)接觸；

主要有：粗細(xì)式（W）——瓦林吞型

外粗式（X）一—西爾型

充填式（T）

3）面接觸

由異型鋼絲繞制而成，鋼絲間呈面接觸。

面接觸鋼絲繩表面光滑，耐磨性好，但撓性差，用于纜索起重機(jī)的索道。

3.根據(jù)股數(shù)及股的型狀

股數(shù)：有六股、八股、十八股等

股數(shù)t撓型t繩、股接觸面t

型狀：園型股一一常用

異型股：橢圓型股

三角型股

扁圓形股

異型股F接觸T壽命t但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，起重機(jī)少用。

四.鋼絲繩的正確選擇及合理應(yīng)用

1.鋼絲繩直徑的計(jì)算與選取

鋼絲繩中的鋼絲在工作狀態(tài)中的受力十分復(fù)雜，主要受有拉伸、彎曲、

擠壓和剪切等，應(yīng)力很難精確計(jì)算。

一般按鋼絲繩的最大靜拉力計(jì)算選取，具體步驟是：

①.根據(jù)起重機(jī)的使用要求，工作條件及使用場合等，確定合理的鋼絲繩結(jié)

構(gòu)型式。

②.由最大靜拉力計(jì)算選取鋼絲繩的直徑。

A.選擇系數(shù)法：

dmm=Cy]Sjmax

式中：S’max一一鋼絲繩最大工作靜拉力（N）；

c——鋼絲繩的選擇系數(shù)，其值與機(jī)構(gòu)的工作級別和鋼

絲的抗拉強(qiáng)度有關(guān)。

其中：n——安全系數(shù)；

a---鋼絲繩捻制折減系數(shù)，a=0.8?0.9；

W——鋼絲繩充填系數(shù)；

外——鋼絲的公稱抗拉強(qiáng)度(N/mm2)。

C和n值

選擇系數(shù)C值選擇系數(shù)C值

機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)

鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度安全鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度安全

工作工作

crCN/mni2)系數(shù)(y(N/mni2)系數(shù)

級別h級別h

155017001850155017001850

Mi?M30.0930.0890.0854M60.1440.1090.1066

0.099

M40.0950.0914.5M70.1230.118().1137

Ms0.1040.1000.9605M80.1400.1340.1288

B.安全系數(shù)法

S〃之〃

式中：Sp一一鋼絲繩的破斷拉力Sp=a￡s

ZSs一—鋼絲繩鋼絲的破斷拉力之和。

2.鋼絲繩的表記

例：6W(19)—20.0—1700—I一光一左交(GB1102-74)

3.提高鋼絲繩使用壽命的措施

I).合理選型，采用線接觸繩；

2).降低工作應(yīng)力，即：〃T

3).選取較大直徑的滑輪及卷筒即：D/d^>ht則叫I%,\；

4).繩槽尺寸及材料合適，即：F.t<7.

5）.減少繞過的滑輪數(shù)，盡量避免反向彎曲;

6）.加強(qiáng)潤滑，保養(yǎng)及檢查。

第二節(jié).滑輪及滑輪組

一.滑輪

I.作用

1）支承并傳遞載荷；

2）改變鋼絲繩的方向——導(dǎo)向；

3）組成滑輪組，達(dá)到省力或增速的目的；

4）平衡鋼絲繩的張力。

2.直徑

為保證鋼絲繩的壽命，其直徑須滿足；。＞仇-1）/繩

二.滑輪組

一一鋼絲繩繞過若干個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪的聯(lián)合裝置

（一）滑輪組的類型

I.按滑輪組的功用：省力滑輪組一一多用

增速滑輪組一一少用

2.按滑輪組的構(gòu)造：單聯(lián)滑輪組

雙聯(lián)滑輪組

（二）省力滑輪組

1.作用

省力；減少鋼絲繩的張力d繩II驅(qū)動(dòng)力I機(jī)構(gòu)尺寸I

2.倍率

-不計(jì)阻力，滑輪組省力的倍數(shù)

1）主、被動(dòng)力間的關(guān)系

設(shè)：承載分支數(shù)為Z；

被動(dòng)力為Q;主動(dòng)力為S。

若：不計(jì)阻力（效率）

則：So=2/Z省力倍數(shù)（倍率）m=Q/S（）=Z

2）主、被動(dòng)力的速度間的關(guān)系

主動(dòng)力所做的功二二二被動(dòng)力所做的功

?*,=Q!s（）=嗔"被=z

被動(dòng)力_主動(dòng)力速度_承載分支數(shù)

被率

主動(dòng)力一被動(dòng)力速度一驅(qū)動(dòng)分支數(shù)

3.單聯(lián)滑輪組

——滑輪組的鋼絲繩只有一端繞入卷筒的滑輪組

1）工作特點(diǎn)

當(dāng)鋼絲繩繞上、繞出卷筒時(shí)，

貨物升或降的同時(shí)，還作軸向運(yùn)動(dòng)。

f操作困感難

對橋式起重機(jī)小車輪壓不均勻；

吊鉤上極限受偏角限制。

2）應(yīng)用

可裝設(shè)導(dǎo)向滑輪的臂架式起重機(jī)見圖

4.雙聯(lián)滑輪組

——滑輪組的鋼絲繩的兩端繞入卷筒的

滑輪組，即主動(dòng)分支為兩根。

_Q，2_Q

mw=---=—

S2s

qQ

2m

ZQZ

m=----=一

XSX

式中：x——驅(qū)動(dòng)分支數(shù)單聯(lián)X=1

雙聯(lián)X=2

5.效率

1）滑輪的效率A

理想拉力S°

實(shí)際拉力S

效率,7二SoSSnV

S°+WSo+八S°

式中：w一繩繞上滑輪的見僵性及軸承中的阻力

0—阻力系數(shù)滾動(dòng)軸承￡=0.027]=0.098

滑動(dòng)軸承。=0.0577=0.095

2）滑輪組的效率

單個(gè)滑輪的效率為：77=0.095

s?=S]

IsIsIs

s?=Syn=S\-rj

,:°=S[+$2+$3+........+Sm

=S,+$.〃+S]"2+S】?"+....+S|?#z)

5二二s."

1-l]1-7]

鋼絲繩的最大靜拉力:

S/max=-^7其中：單聯(lián)：(^t=Q+Q。

卅%-/

雙聯(lián)：吊鉤Q計(jì)=O.5(Q+Qo)

抓斗Q計(jì)=0.66Q

練習(xí)：判斷下列卷繞系統(tǒng)中滑輪組的型式、倍率、各滑輪的作用，并計(jì)

算鋼絲繩的最大靜拉力。

5)6)

第四節(jié)卷筒

一.作用

1.卷繞、儲(chǔ)存鋼絲繩，如：起升、變幅機(jī)構(gòu)：

2.將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)f直線運(yùn)動(dòng)；

3.傳遞動(dòng)力，將原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力一鋼絲繩。

二.類型及材料

（一）類型

1.表面型狀：圓柱形一一常用

圓椎形、曲線形一一特殊場合如：補(bǔ)賞卷筒

2.卷饒層數(shù)：

1）單層卷饒卷筒一一港口門機(jī)廣泛應(yīng)用

特點(diǎn)：表面切有螺旋繩槽鋼絲繩排列整齊，繩間不接觸,

繩、槽與T巴!

繩槽：標(biāo)準(zhǔn)槽節(jié)距IL荏I結(jié)構(gòu)緊湊一一常用

深槽節(jié)距較大L卷t一一用于易脫槽的場合

2）多層卷饒卷筒

特點(diǎn)：表面一般為光面，鋼絲繩緊密排列；

繩、槽丐3

各層鋼絲繩繞向不同，互相交叉；

卷饒過程中，鋼絲繩互相擠壓、磨擦；

內(nèi)層鋼絲繩受外層繩的擠壓；

各層鋼絲繩的線速度、力矩不同。

應(yīng)用：起升高度大或要求緊湊的起重機(jī)。

三.卷筒的主要尺寸：D；L；5

I.卷筒直徑（槽底直徑D）

應(yīng)滿足：。“力-1M繩取值應(yīng)園整

2.卷筒長度L

取決于：卷饒層數(shù)：起升高度：滑輪組形式及倍率。

（1）單聯(lián)滑輪組（單層繞）