起重機械

科學知識 9547 548 2016-08-07

特種設備安全監察條例(國務院令第549號)中對起重機械做出明確定義。

起重機械,是指用于垂直升降或者垂直升降并水平移動重物的機電設備,其范圍規定為額定起重量大于或者等于0.5t的升降機;額定起重量大于或者等于1t(或額定起重力矩大于或者等于40t·m的塔式起重機,或生產率大于或者等于300t/h的裝卸橋),且提升高度大于或者等于2m的起重機;層數大于或者等于2層的機械式停車設備。

根據國家質檢總局頒布的《特種設備目錄》,起重機械分為:橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、流動式起重機、門座式起重機、升降機、纜索式起重機、桅桿式起重機、機械式停車設備。

基本信息

  • 中文名稱

    起重機械

  • 基本介紹

    起重作業是將機械設備或其他物件從一個地方運

  • 原理

    起重機械通過起重吊鉤或其它取物裝置起升或起升加移動重物

  • 結構

    起升機構、運行機構、變幅機構和旋轉機構,被稱為起重機的四大機構

目錄
1基本機構
2機械分類
3品種分類
4工作原理
5機械參數
6操作注意
7機械管理
8市場趨勢

基本機構

各種起重機械的用途不同,構造上有很大差異,但都具有實現升降這一基本動作的起升機構。有些起重機械還具有運行機構、變幅機構、回轉機構或其他專用的工作機構。物料可以由鋼絲繩或起重鏈條等撓性件吊掛著升降,也可由螺桿或其他剛性件頂舉。[1]

機械分類

物品提起,然后水平移動到指定地點降下物品,接著進行反向運動,使取物裝置返回原位,以便進行下一次循環。通常起重機械由起升機構(使物品上下運動)、運行機構(使起重機械移動)、變幅機構和回轉機構(使物品作水平移動),再加上金屬機構,動力裝置,操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。起重機可分為兩大類:一類為集中驅動,即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪;另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。

中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式,大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整,驅動裝置常采用萬向聯軸器。是一種兼有汽車起重機和越野起重機特點的高性能產品。它既能像汽車起重機一樣快速轉移、長距離行駛,又可滿足在狹小和崎嶇不平或泥濘場地上作業的要求,即行駛速度快,多橋驅動,全輪轉向,三種轉向方式,離地間隙大,爬坡能力高,可不用支腿吊重等功能,是一種極有發展前途的產品。但價格較高,對使用和維護水平要求較高。

架空單軌系統

架空單軌系統具有剛性吊掛軌道所形成的線路,能把物料運輸到廠房各部分,也可擴展到廠房的外部。

品種分類

起重機械按結構不同可分為輕小型起重設備、升降機、起重機和架空單軌系統等幾類。輕小型起重設備主要包括起重滑車、吊具、千斤頂、手動葫蘆、電動葫蘆和普通絞車,大多體積小、重量輕、使用方便。除電動葫蘆和絞車外,絕大多數用人力驅動,適用于工作不繁重的場合。它們可以單獨使用,有的也可作為起重機的起升機構。有些輕小型起重設備的起重能力很大,如液車用起重機械

壓千斤頂的起重量已達750噸。升降機主要作垂直或近于垂直的升降運動,具有固定的升降路線,包括電梯、升降臺、礦井提升機和料斗升降機等。起重機是在一定范圍內垂直提升并水平搬運重物的多動作起重機械。架空單軌系統具有剛性吊掛軌道所形成的線路,能把物料運輸到廠房各部分,也可擴展到廠房的外部。

工作原理

起重機械起重機械

驅動裝置

驅動裝置是用來驅動工作機構的動力設備的。常見的驅動裝置有電力驅動、內燃機驅動和人力驅動等。電能是清潔、經濟的能源,電力驅動是現代起重機的主要驅動型式,幾乎所有的在有限范圍內運行的有軌起重機、升降機、電梯等都采用電力驅動。對于可以遠距離移動的流動式起重機(如汽車起重機、輪胎起重機和履帶起重機)多采用內燃機驅動。人力驅動適用于一些輕小起重設備,也用作某些設備的輔助、備用驅動和意外(或事故狀態)的臨時動力。

工作機構

工作機構包括:起升機構、運行機構、變幅機構和旋轉機構,被稱為起重機的四大機構。

(1)起升機構,是用來實現物料的垂直升降的機構,是任何起重機不可缺少的部分,因而是起重機最主要、最基本的機構。

(2)運行機構,是通過起重機或起重小車運行來實現水平搬運物料的機構,有無軌運行和有軌運行之分,按其驅動方式不同分為自行式和牽引式兩種。

(3)變幅機構,是臂架起重機特有的工作機構。變幅機構通過改變臂架的長度和仰角來改變作業幅度。

(4)旋轉機構,是使臂架繞著起重機的垂直軸線作回轉運動,在環形空間運移動物料。起重機通過某一機構的單獨運動或多機構的組合運動,來達到搬運物料的目的。

取物裝置

取物裝置是通過吊、抓、吸、夾、托或其他方式,將物料與起重機聯系起來進行物料吊運的裝置。根據被吊物料不同的種類、形態、體積大小,采用不同種類的取物裝置。例如,成件的物品常用吊鉤、吊環;散料(如糧食、礦石等)常用抓斗、料斗;液體物料使用盛筒、料罐等。也有針對特殊物料的特種吊具,如吊運長形物料的起重起重機械起重機械

橫梁,吊運導磁性物料的起重電磁吸盤,專門為冶金等部門使用的旋轉吊鉤,還有螺旋卸料和斗輪卸料等取物裝置,以及集裝箱專用吊具等。合適的取物裝置可以減輕作業人員的勞動強度,大大提高工作效率。防止吊物墜落,保證作業人員的安全和吊物不受損傷是對取物裝置安全的基本要求。

金屬結構

金屬結構是以金屬材料軋制的型鋼(如角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管等)和鋼板作為基本構件,通過焊接、鉚接、螺栓連接等方法,按一定的組成規則連接,承受起重機的自重和載荷的鋼結構。金屬結構的重量約占整機重量的40%~70%左右,重型起重機可達90%;其成本約占整機成本的30%以上。金屬結構按其構造可分為實腹式(由鋼板制成,也稱箱型結構)和格構式(一般用型鋼制成,常見的有根架和格構柱)兩類,組成起重機金屬結構的基本受力構件。這些基本受力構件有柱(軸心受力構件)、梁(受彎構件)和臂架(壓彎構件),各種構件的不同組合形成功能各異的起重機。受力復雜、自重大、耗材多和整體可移動性是起重機金屬結構的工作特點。

控制操縱系統

通過電氣、液壓系統控制操縱起重機各機構及整機的運動,進行各種起重作業。控制操縱系統包括各種操縱器、顯示器及相關元件和線路,是人機對話的接口。安全人機學的要求在這里得到集中體現。該系統的狀態直接關系到起重作業的質量、效率和安全。

起重機與其他一般機器的顯著區別是龐大、可移動的金屬結構和多機構的組合工作。間歇式的循環作業、起重載荷的不均勻性、各機構運動循環的不一致性、機構負載的不等時性、多人參與的配合作業等特點,又增加了起重機的作業復雜性、安全隱患多、危險范圍大。事故易發點多、事故后果嚴重,因而起重機的安全格外重要。

機械參數

起重機械起重機械

起重機械性能參數表征起重機械基本工作能力的最主要的性能參數是起重量和工作級別。

(1)起重量是指在規定工作條件下允許起吊的重物的最大重量,即額定起重量。一般帶有電磁吸盤(見起重吸盤)或抓斗的起重機,其起重量還應包括電磁吸盤或抓斗的重量。臂架型起重機的起重量還包括吊鉤組的重量。

(2)工作級別是反映起重機械總的工作狀況的性能參數,是設計和選用起重機械的重要依據。它由起重機械在要求的使用期間內需要完成的工作循環總次數和載荷狀態來決定。

(3)國際標準化組織(ISO)規定將起重機械工作級別劃分為8級。中國只規定將起重機劃分為8級,輕小型起重設備、升降機、架空單軌系統還沒有劃分級別。對于作業程序規律性強、重復性大的起重機械,例如碼頭上裝卸船舶貨物的起重機、高架倉庫用的堆垛起重機和為高爐送料的料斗升降機,工作周期也是一個重要參數。

(4)工作周期指完成一個工作循環所需要的時間,它取決于機構的工作速度,并與搬運距離有關。上述起重機有時也用生產率作為重要參數,通常以每小時完成的吊運量來表示。

操作注意

起重機械起重機械

(1)起重機械通常結構龐大,機構復雜,能完成起升運動、水平運動。例如,橋式起重機能完成起升、大車運行和小車運行3個運動;門座起重機能完成起升、變幅、回轉和大車運行4個運動。在作業過程中,常常是幾個不同方向的運動同時操作,技術難度較大。起重機械所吊運的重物多種多樣,載荷是變化的。有的重物重達幾百噸乃至上千噸,有的物體長達幾十米,形狀也很不規則,有散粒、熱融狀態、易燃易爆危險物品等,吊運過程復雜而危險。

(2)大多數起重機械,需要在較大的空間范圍內運行,有的要裝設軌道和車輪(如塔吊、橋吊等);有的要裝上輪胎或履帶在地面上行走(如汽車吊、履帶吊等);有的需要在鋼絲繩上行走(如客運、貨運架空索道),活動空間較大,一旦造成事故影響的范圍也較大。有的起重機械需要直接載運人員在導軌、平臺或鋼絲繩上做升降運動(如電梯、升降平臺等),其可靠性直接影響人身安全。

(3)起重機械暴露的、活動的零部件較多,且常與吊運作業人員直接接觸(如吊鉤、鋼絲繩等),潛在許多偶發的危險因素。作業環境復雜。從大型鋼鐵聯合企業,到現代化港口、建筑工地、鐵路樞紐、旅游勝地,都有起重機械在運行;作業場所常常會遇有高溫、高壓、易燃易爆、輸電線路、強磁等危險因素,對設備和作業人員形成威脅。

(4)起重機械作業中常常需要多人配合,共同進行。一個操作,要求指揮、捆扎、駕駛等作業人員配合熟練、動作協調、互相照應。作業人員應有處理現場緊急情況的能力。多個作業人員之間的密切配合,通常存在較大的難度。起重機械的上述工作特點,決定了它與安全生產的關系很大。如果對起重機械的設計、制造、安裝使用和維修等環節上稍有疏忽,就可能造成傷亡或設備事故。一方面造成人員的傷亡,另一方面也會造成很大的經濟損失。

機械管理

起重機械起重機械

起重機械管理制度,為了加強起重機械的管理,保證起重機械的正常運行和安全生產,特制定本制度。

1.本管理制度適用于橋式起重機、門式起重機、裝卸橋(塔)式起重機、門座式起重機、汽車起重機、輪胎起重機、履帶起重機、載貨升降機、卷揚機、電動葫蘆等。不適用于鐵路起重機、礦山井下提升設備、載人起重設備等。

2.企業應根據起重機械的種類、數量和復雜程度,在設備動力管理部門設立專職或兼職的工程技術人員負責起重機械的管理工作。

3.使用單位應建立必要的起重機械檢修維護、定期檢驗、操作、安全規程和交接班制度等規章制度。

4.必須對起重機械逐臺進行登記和建立設備檔案。檔案內容應包括產品合格證、質量證明書、圖紙等原始技術資料,以及運行記錄、歷次技術檢驗報告、大修理、改變原設計性能和重大事故記錄等。

5.各種不同規格型號的起重機械都要按GB6067-85lt;起重機械安全規程gt;的規定裝設相應的安全保護裝置,塔式起重機要加足配重。各種鋼絲繩的選擇、使用和報廢亦必須符合規程要求。

6.起重機械的工作地點要有足夠的照明和吊運通道,并應與附近的設備、建筑物和電氣線路等保持規定的安全距離。

起重機械起重機械

7.起重機械實行專責制,每臺起重機械都要由專人負責使用管理。

8.操作人員對所使用的起重機械必須做到“四懂三會”(懂性能、懂結構、懂原理、懂用途、會使用、會維護保養、會排除故障)。并進行專門培訓,經完全部門考試取得合格證后方能操作。

9.新購置起重機械時,必須選購取得制造許可證的專業制造廠生產的產品,安全保護裝置要齊全。并有完整的合格證

10.使用單位對起重機械進行重大改造或改變原設計性能時,必須根據lt;起重機設計規范gt;拿出改造方案、設計圖紙、計算書和質量保證措施,并經廠主管部門和主管廠長或總工程師批準,報當地勞動部門備案。

11.使用單位應定期對起重機械進行技術檢查和檢驗,檢查和檢驗的周期與內容按GB6067085《起重機械安全規程》的規定執行。

12.新安裝、經過大修理或改變原設計性能的起重機械,使用前必須進行靜載試驗和動載試驗等技術檢驗,經設備動力管理部門、安全部門和使用部門共同鑒定驗收合格,并經主管廠長或總工程師批準后方可使用。

市場趨勢

重點產品大型化,高速化和專用化

由于工業生產規模不斷擴大,生產效率日益提高,以及產品生產過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加,促使大型或高速起重機的需求量不斷增長,起重量越來越大,工作速度越來越高,并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產流程中的重要環節。起重機不但要容易操作,容易維護,而且安全性要好,可靠性要高,要求具有優異的耐久性、無故障性、維修性和使用經濟性。目前世界上最大的履帶起重機起重量3000t,最大的橋式起重機起生日一1200t,集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達350m/min,堆垛起重機級最大運行速度240m/min,垃圾處理用起重機的起升速度達100m/min。工業生產方式和用戶需求的多樣性,使專用起重機的市場不斷擴大,品種也不斷更新,以特有的功能滿足特殊的需要,發揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理專用起重機,防爆、防腐、絕緣起重機和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機的功能不斷增加,性能不斷提高,適應性比以往更強。

系列產品模塊化、組合化和標準化

用模塊化設計代替傳統的整機設計方法,將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途,有相同聯接要素和可互換的標準模塊,通過不同模塊的相互組合,形成不同類型和規格的起重機。對起重機進行改進,只需針對某幾個模塊。設計新型起重機,只需選用不同模塊重新進行組合。可使單件小批量生產的起重機改換成具有相當批量的模塊生產,實現高效率的專業化生產,企業的生產組織也可由產品管理變為模塊管理。達到改善整機性能,降低制造成本,提高通用化程度,用較少規格數的零部件組成多品種、多規格的系列產品,充分滿足用戶需求。目前,德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設計,并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后,比單件設計的設計費用下降12%,生產成本下降45%,經濟效益十分可觀。

通用產品小型化、輕型化和多樣化

有相當批量的起重機是在通用的場合使用,工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣,考慮綜合效益,要求起重機盡量降低外形高度,簡化結構,減小自重和輪壓,也可命名整個建筑物高度下降,建筑結構輕型化,降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發展,并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經過幾十年的開發和創新,已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。起重量1~80噸,工作級別A1~A7,整個系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式,可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。

產品性能自動化、智能化和數字化

起重機的更新和發展,在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合,將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統,實現起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發展為全電子數字化控制系統。主要由全數字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數據管理系統、數字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調速、射頻數據通訊、故障自診監控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。使起重機具有更高的柔性,以適合多批次少批量的柔性生產模式,提高單機綜合自動化水平。重點開發以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置,使起重機具有優良的調速和靜動特性,可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄,起重機運行的自動保護與自動檢測,特殊場合的遠距離遙控等,以適應自動化生產的需要。[3]