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三、起重机械$lesson$
起重机械是工业企业常用的设备。起重机械对于实现自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率有着重要的作用。
(一)起重机械分类和特点
1.起重机械分类
按运动方式，起重机械可分为以下4种基本类型。
(1)轻小型起重机械：千斤顶、手拉葫芦、滑车、绞车、电动葫芦、单轨起重机等，多为单一的升降运动机构。
(2)桥式类型起重机：分为梁式、通用桥式、龙门式和冶金桥、装卸桥式及缆索起重机等，具有2个及2个以上运动机构的起重机，通过各种控制器或按钮操纵各机构的运动。一般有起升、大车和小车运行机构，将重物在三维空间内搬运。
(3)臂架类型起重机：有固定旋转式、门座式、塔式、汽车式、轮胎式、履带式即铁路起重机、浮游式起重机等种类，其特点与桥式起重机相似，但运动机构还有变幅机构、旋转机构。
(4)升降类型起重机：载人电梯或载货电梯、货物提升机等，其特点是虽只有1个升降机构.但安全装置与其他附属装置较为完善，可靠性大。有人工和自动控制两种。
2.起重机的工作类型
工作类型是表明起重机工作繁重程度的参数。起重机工作的繁重程度影响着起重机金属结构、机构的零部件、电动机与电气设备的强度、磨损与发热等。为了保证起重机经济与耐用，在设计和使用时必须确切了解起重机的工作繁重程度，即指起重机工作在时间方面的繁忙程度与吊重方面的满载程度。
机械驱动的起重机构，按照机构载荷率和工作时间率分为：轻级、中级、重级和特重级4种工作类型。
整个起重机及其金属结构的工作类型是按主提升机构的工作类型而确定的，同一台起重机各机构的工作类型可以各不相同，见表1―8.
4.起重机的主要技术参数
起重机的主要参数有：起重量、跨度、幅度、提升高度、各机构的工作速度及起重机工作类型。
(二)起重机的主要部件
1.起重挠性构件及其卷绕装置
1)钢丝绳
钢丝绳是起重机的重要零件之一，用于提升机构、变幅机构、牵引机构，有时也用于旋转机构。起重机系扎物品也采用钢丝绳。此外，钢丝绳还用作桅杆起重机的桅杆张紧绳，缆索起重机与架空索道的支承绳。
(1)钢丝绳的构造与种类。钢丝绳是用钢丝捻成绳股，再用数条绳股围绕一个芯子捻成绳。起重机用的钢丝绳的钢丝直径多大于0.5mm，因为直径太小的细钢丝易磨损。
钢丝绳的捻绕次数分为单绕绳、双绕绳和三绕绳。双绕绳是先由丝捻成股，然后由股捻成绳，所以挠性较好，起重机主要用双绕绳。
钢丝绳按捻绕方法可分为同向捻钢丝绳(顺绕钢丝绳)和交互捻钢丝绳(交绕钢丝绳)。同向捻钢丝绳的绳与股的捻向相同;交互捻钢丝绳的绳与股的捻向相反。所谓绳的捻向就是由股捻成绳时的捻制螺旋方向，而股的捻向则是由丝捻成股时的捻制螺旋方向。根据绳的捻向，钢丝绳分为右捻绳(标记为“右”或不作标记)与左捻绳(标记为“左”)。如果没有特殊要求，规定用右捻绳。
顺绕钢丝绳钢丝间为线接触，挠性与耐磨性能好;但由于有强烈的扭转趋势，容易打结，当单根钢丝绳悬吊货物时，货物会随钢丝绳松散的方向扭转，所以通常用于牵引式运行小车的牵引绳，不宜用于提升绳。
交绕钢丝绳由于绳与股的扭转趋势相反，互相抵消，没有扭转打结的趋势，在起吊货物时不会扭转和松散，所以广泛使用在起重机上。但交绕钢丝绳钢丝之间为点接触，易磨损，使用寿命较短。钢丝绳按断面结构又可分为普通和复合型钢丝绳。
普通型：普通型结构的钢丝绳是由直径相同的钢丝捻绕成的，由于钢丝直径相同，相邻各层钢丝的捻距就不同。所以钢丝之间形成点接触。点接触虽然寿命短，但是工艺简单、制造方便，目前仍被广泛应用于起重吊装和捆扎。
复合型：为了克服普通型易磨损的缺点而出现的复合型钢丝绳，其特点就是钢丝直径不同，股中相邻层钢丝的接触成线状，称线接触钢丝绳。这种钢丝绳克服了普通型钢丝绳点接触的缺点，使用寿命可提高1.5～2倍。现在起重机已多用线接触钢丝绳代替普通型钢丝绳。钢丝绳按绳芯分有机芯(麻、棉)、石棉芯和金属芯钢丝绳。
在龙门起重机上用的钢丝绳多是麻芯，它具有较高的挠性和弹性，并能蓄存一定的润滑油脂。在钢丝绳受力时，润滑油被挤到钢丝间起润滑作用。
(2)钢丝绳的安全检查和更新标准。钢丝绳的安全寿命很大程度上决定于良好的维护，定期检验，按规定更换新绳。
钢丝绳在使用时，每月至少要润滑2次。润滑前先用钢丝刷子刷去钢丝绳上的污物并用煤油清洗，然后将加热到80℃以上的润滑油蘸浸钢丝绳。使润滑油浸到绳芯。
钢丝绳的更新标准是由每一捻距内的钢丝折断数决定的。捻距就是任一个钢丝绳股，环绕一周的轴向距离。对于6股绳，在绳上一条直线上数6节就是这条绳的捻距。表1―9是钢丝绳的更新标准，也可以理解为1条钢丝绳的更新标准是在1个捻距内断丝数达钢丝绳总丝数的10%。如绳6×19=114丝，当断丝数达到12丝时即应报废更新。对于复合型钢丝绳中的钢丝，断丝数的计算是，细丝1根算1丝。粗丝l根算1.7丝。
当钢丝磨损或腐蚀量为原直径的10%一40%时，按表1―10折算标准更新钢丝绳。当磨损或腐蚀量超过原直径的10%时，应更换新绳。
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2)滑轮
在起重机的提升机构中。滑轮起着省力和支承钢丝绳并为其导向的作用。滑轮的材料采用灰铸铁、铸钢等。
滑轮直径的大小对于钢丝绳的寿命有重大的影响。增大滑轮直径可以大大延长钢丝绳的寿命，这不仅是由于减小了钢丝的弯曲应力，更重要的是减小了钢丝与滑轮之间的挤压应力。试验证明，这种挤压疲劳对于钢丝的断裂起了决定性的作用。滑轮支承在固定的心轴上，通常采用滚动轴承。
3)卷筒
卷筒在提升机构或牵引机构中用来卷绕钢丝绳。将旋转运动转换为所需要的直线运行。卷筒有单层卷绕与多层卷绕之分。一般起重机大多采用单层卷绕的卷筒。单层卷绕筒的表面通常切出螺旋槽，以增加钢丝绳的接触面积，并防止相邻钢丝绳互相摩擦，从而提高钢丝绳的使用寿命。钢丝绳尾在卷筒上可以用压板或楔块固定。压板固定绳尾的优点是构造简单.装拆方便;缺点是所占空间较大，并且不能用于多层卷绕。压板有圆形槽压板和梯形槽压板(桥式起重机上多用圆形槽压板)。楔块固定方式可用于多层卷绕。
2.取物装置安全检查
起重机通过取物装置将起吊物品与提升机构联系起来，从而进行这些物品的装卸吊运以及安装等作业。取物装置种类繁多。如：吊钩、吊环、扎具、夹钳、托爪、承梁、电磁吸盘、真空吸盘、抓斗、集装箱吊具等。
在桥式、龙门式起重机上采用最多的取物装置是吊钩。
吊钩的断裂可能导致重大的人身及设备事故，因此，要求吊钩的材料没有突然断裂的危险。目前，中小起重量起重机的吊钩是锻造的;大起重量起重机的吊钩采用钢板铆合，称为片式吊钩。
吊钩分为单钩和双钩。单钩制造与使用比较方便，用于较小的起重量;当起重量较大时，为了不使吊钩过重，多采用双钩。
吊钩钩身(弯曲部分)的断面形状有：圆形、矩形、梯形与T字形等。
从受力情况来看，T字形断面最合理，吊钩质量亦较轻，其缺点是锻造工艺复杂。目前最常用的吊钩的断面是梯形，它的受力情况也比较合理，锻造也较容易。矩形断面只用于片式吊钩，断面的承载能力未能充分利用，因而比较笨重。圆形断面只用于简单的小型吊钩。
1)吊钩的危险断面
对吊钩进行检验时，必须先了解吊钩的危险断面所在处。危险断面是根据受力分析找出的。
如图1―14所示，假定吊钩上吊挂一货物，很明显货物质量通过钢丝绳作用在吊钩的I―I断面上，有把吊钩切断的趋势。吊钩I―I断面上受剪切应力。
对Ⅲ一Ⅲ断面，货物质量有把吊钩拉断的趋势，Ⅲ一Ⅲ断面受拉应力。
货物质量对吊钩除有拉、切力之外，还有把吊钩拉直的趋势.即对I―I断面以左的各断面除使其受拉之外，还作用一个力矩。Ⅱ一Ⅱ断面受货物质量的拉力，使整个断面受拉应力，同时还受力矩的作用。在力矩的作用下，Ⅱ一Ⅱ断面的内佣
受拉应力.外侧受压应力。这样在内侧拉应力叠加，外侧拉、压应力抵消一部分。根据计算，内侧拉应力比外侧拉应力大l倍多。这也就是梯形断面内侧大、外侧小的缘故。
从上述分析可知，I―I，Ⅱ一Ⅱ断面是受力最大的断面，也称为危险断面。为了确保安全，Ⅲ一Ⅲ断面也要进行验算。
2)各种吊钩的检查
(1)锻钩的检查：用煤油洗净钩体，用20倍放大镜检查钩体是否有裂纹.特别要检查危险断面和螺纹退刀槽处。如发现裂纹，要停止使用，更换新钩。在危险断面I―I处，由于钢丝绳的摩擦常常出现沟槽。按照规定，吊钩危险断面的高度磨损量达到原高度的10%时，应报废;不超过报废标准时，可以继续使用或降低载荷使用，但不允许用焊条补焊后再使用。吊钩装配部分每季至少要检修1次，并清洗润滑。装配后，吊钩应能灵活转动，定位螺栓必须锁紧。
(2)板钩的检查。用放大镜检查吊钩的危险断面，不得有裂纹.铆钉不得松动;检查村套、销子(小轴)、小孔、耳孔以及其紧固件的磨损情况，表面不得有裂纹或变形。衬套磨损量超过原厚的5%，销子磨损量超过名义直径的3%～5%，要进行更新。
(3)吊钩负荷试验。对新投入使用的吊钩应做负荷试验.以额定载荷的l.25倍作为试验载荷(可与起重机动静负荷试验同时进行)，试验时间不应少于10 min.当负荷卸去后，吊钩上不得有裂纹、断裂和永久变形，如有则应报废。国际标准规定，在挂上和撤掉试验载荷后，吊钩的开口度在没有任何显着的缺陷和变形下，不应超过0.25%。
为了防止脱钩，发生意外的事故.吊钩应装有防止脱钩的安全装置。
3.制动装置
起重机是一种间歇动作的机构，它的工作特点是经常启动和制动，因此制动器在起重机中既是工作装置又是安全装置。制动器的作用有三：
支持――保持不动;
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;
落重――制动力与重力平衡，重物以恒定的速度下降。
制动器根据其构造分为：块式制动器;带式制动器;盘式、多盘式制动器;圆锥式制动器。
根据操作情况的不同.制动器分为：常闭式、常开式、综合式制动器。闭式制动器在机构不工作期间是闭合的，在机构工作时由松闸装置将制动器分开。起重机一般多用常闭式制动器，特别是起升机构必须采用常闭式制动器，以确保安全。常开式制动器经常处于松开状态，只有在需要制动时才使之产生制动力矩进行制动。综合式制动器是常闭式与常开式的综合体。
【例题】.下列情况所述钢丝绳，哪一个没有达到报废标准?( )
A.整条绳股断裂
B.麻芯外露
C.钢丝绳有明显的腐蚀
D.钢丝绳径向磨损时超过原直径的10%
【答案】 C
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