③起升高度是指起重机械能将额定重量起升的最大垂直距离。陆上工作的起重机械的起升高度一般是指地面或轨面升至最高位置的垂直距离。装卸船舶的起重机可以将吊具降至码头地面以下的船舱里,因此起升高度定义为地面以上的上升高度与地面以下的下降深度之和。浮式起重机的起升高度是指水面以上的上升高度和水面以下的下降深度之和,还要考虑船体倾斜后对起升高度的影响。
④工作速度包括起升、变幅、回转、运行四个机构的速度。起升速度是起重机械起升额定重量时,货物匀速上升的速度。变幅速度是吊具改变幅度时水平方向移动的速度。
回转速度是回转机构在匀速转动时每分钟回转的圈数。运行速度是起重机匀速运行或行驶的速度。
⑤生产率是单位时间内起重机械吊运货物的总吨数,它是综合了起重量、工作行程、工作速度等基本参数以及操作技能、作业组织等因素而表明起重机工作能力的综合指标。
⑥轨距是指有轨运行的起重机械行走轨道中心线之间的水平距离。对于桥架类起重机械的运行轨道中心线之间的水平距离或固定式起重机支腿之间的水平距离称为跨度。基距是指沿轨道方向上起重机两支腿中心线的间距。
⑦工作级别是标明起重机械工作繁忙程度和负荷状态的参数。工作级别是根据疲劳设计的理论来划分的,主要是反映金属结构疲劳程度,以保证选用适当的零部件,并按相应的标准维护保养,以保证设备安全运行。
在选用起重机械时,不仅要考虑技术性能,而且还应有一定的经济指标来衡量。一般从能耗大小、自重和功能等方面进行比较和选择,主要的经济性能指标有比功率、比重量、价值系数等。
比功率表示起重机在单位起重量下所耗的能量多少,通常用比功率系数Kg表示。
Kg=N/Q(2.3)
式中,N——起重机发动机的总功率(千瓦);
Q——起重机的额定起重量(吨)。
Kg越小,表明该起重机工作时,能耗越少,经济性能越好。
比重量表示起重机械在单位载荷力矩之下,机器所需的自重,通常用比重量系数Kz表示。
Kg=G/QL(适于桥式类型起重机)(2.4)
Kg=G/QR(适于旋转类型起重机)(2.5)
式中,G——起重机械自重(吨);
L——桥式类型起重机外伸距;
R——旋转类型起重机工作幅度。
起重机的比重量系数Kz越小,说明在同样起重量的起重机里,该起重机的自重较轻,原材料使用得较少,机器本身所消耗的动能较少,经济效益较高。
比功率、比重量只适用于同一类型起重机械的比较。在对不同类型和规格的起重机械进行比较时,应主要比较不同起重机械完成相同装卸量所需要的时间和成本,我们将起重机械完成一定工作量所需要的成本称为价值系数。
4.常见的几种起重机械
(1)轻型起重机械
轻型起重设备包括千斤顶、起重葫芦、卷扬机等。它们具有轻小简练、使用方便的特点,适用于流动性和临时性的作业。手动的轻小型起重设备尤其适合在无电源的场所使用。千斤顶体积较小、重量轻,主要靠人力驱动顶升重物,它的起重量范围大,但顶升高度小,通常用于机械、车辆检修。起重葫芦有手拉、手扳和电动等几种。它轻便可靠,常用于安装维修时吊运小件设备。电动葫芦靠电动机驱动卷筒或链轮起升重物,具有结构紧凑、操作方便、价格便宜的特点。因此,在车间和仓库里得到了广泛的应用。卷扬机又称绞车,是由手动或电机驱动,并包括卷筒、减速装置和制动装置的起重、牵引设备。
1)千斤顶
千斤顶又称举重器,是一种利用刚性承重件顶举或提升重物的起重设备。它靠很小的外力,能顶高很重的重物,又可校正设备安装的偏差和构件的变形等。千斤顶的顶升高度一般为100~400毫米,最大起重量可达500吨,自重大约10~500千克。
千斤顶按其构造和工作原理不同,可分为齿条式、螺旋式和液压式三种。在货物及设备装卸中常用的千斤顶是液压千斤顶和螺旋式千斤顶。
使用千斤顶时,顶升高度不要超过套简或活塞上的标志线。如无标志线,使用时其顶升高度不要超过螺杆或活塞总高度的3/4。特别是螺旋千斤顶,当顶升高度超过螺杆总高度的3/4时,螺母套筒与螺杆的接触面减少,从而使每圈螺纹牙所受的压力增加,当此压力超过螺母套筒的设计允许值时,会使螺纹牙发生剪切和挤压破坏。
若起重一个重物同时使用几个千斤顶时,每台千斤顶的起重能力不应小于计算载荷的1.2倍,主要是防止由于不同步而造成个别千斤顶超负荷而损坏。千斤顶的最小高度应适合重物底部或施力点的净高。对于起落高度较大的工作,应尽量选用起升高度较大的千斤顶。起落过程中用枕木垛支持重物时,起升高度应至少等于枕木厚度加上枕木垛的弹性变形量。
在千斤顶的使用过程中,应该注意以下一些事项。千斤顶不能超负荷使用,不得随意加长手柄或用力过猛,顶升高度不得超过套筒或活塞上的标志线。放置千斤顶的基础必须平稳可靠,当千斤顶上、下端与设备金属面或混凝土光滑接触时,应垫以坚韧木料,以防千斤顶倾倒或下陷。顶升重物前,应使千斤顶位置放正,根据起重对象的重心来选择千斤顶着力点位置,载荷方向要与千斤顶轴线保持一致。在顶升过程中,要防止由于基础偏沉或重物水平方向位移而造成的千斤顶偏歪。为确保安全,顶升重物前,应另搭保险枕木垛,且随起随垫,落下重物时,应随落随抽。枕木垛与重物的距离一般不超过一块枕木厚。液压千斤顶放低时只能微开回油阀使其缓慢下降,不能突然下降,以免损坏内部皮碗。
2)链条葫芦
链条葫芦是一种使用简单、携带方便的手动起重机械,也称“环链葫芦”或“倒链”。
它适用于小型设备和货物的短距离吊运,起重量一般不超过10吨。链条葫芦具有结构紧凑、手拉力小等特点。
链条葫芦由链轮、手拉链、传动机械、起重链及上下吊钩等几部分组成。其中机械传动部分又可分为蜗轮式传动和齿轮式传动两种。由于蜗轮式传动的机械效率低,零件易磨损,所以现在已很少使用。齿轮传动的链条葫芦有几种型号:HS型是颇受欢迎的一种链条葫芦;WA型是在HS型基础上的改进产品;SBL型是采用新型机构传动,它的机械效率较高,但自重略比HS型重一些。
3)电动葫芦
电动葫芦的种类很多。按机械部行业标准,将电动葫芦分为八种:常速钢丝绳电动葫芦(HC)、常慢速钢丝绳电动葫芦(HM)、重级工作制电动葫芦(HZ)、双卷筒电动葫芦(HT)、防爆电动葫芦(HB)、防腐电动葫芦(HF)、环链电动葫芦(HH)和板链电动葫芦(HL)。其中常速钢丝绳电动葫芦和常慢速钢丝绳电动葫芦的用途最广,它们的结构基本相同,不同的是常速钢丝绳电动葫芦只有一种8米/分钟的起升速度,而常慢速钢丝绳电动葫芦不仅有8米/分钟的起升速度,还有一个由副电机驱动的慢速0.8米/分钟的起升速度,以满足安装、浇铸等慢速工作的需要。重级工作制电动葫芦、双卷筒电动葫芦、防爆电动葫芦和防腐电动葫芦是用钢丝绳作挠性件,在特殊工作环境下使用的电动葫芦。近几年发展起来的环链电动葫芦和板链电动葫芦,由于采用链条作挠性件,其结构与钢丝绳作挠性件的电动葫芦完全不一样,没有笨重的卷筒和滑轮组,而用链条、链轮作起升机构,因此环链电动葫芦和板链电动葫芦具有外形尺寸小、结构紧凑、重量轻、携带方便的特点。
(2)桥梁式起重机械
桥梁式起重机械在起重机械中用途最广,数量最多,通用化程度较高,目前它的设计、制造、试验、检验、性能指标等都已规范化。
桥式类型起重机是指有运行能力的桥架结构和设置在桥架上能运行的起升机构组成的起重机械。属于桥式类型的起重机有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、装卸桥等。这类起重机多是固定式,完成固定距形空间的物料的装卸、搬运、吊运作业,适用于工矿企业、仓库、露天场地等。
下面主要介绍梁式起重机、桥式起重机和门式起重机。
1)梁式起重机
梁式起重机一般由桥梁和起重小车两大部分组成。桥架主梁一般由型钢或型钢与钢板制成的简单截面梁,起重小车采用手拉葫芦或电动葫芦配套,或用葫芦作为起升机构的部件装配而成。梁式起重机各机构的工作速度较低,起重量也较小,属于轻型起重机,它具有自重轻、成本低、结构简单、维护方便等优点。
梁式起重机的安装方式有支承式和悬挂式两种;支承式梁式起重机的桥梁沿梁上的起重机轨道运行。悬挂式起重机的桥架沿悬挂在厂房支架下的起重轨道运行。梁式起重机按操纵方式分,有手动和电动两种;按梁的结构分,有单梁和双梁两种。单梁的起重重量一般在0.5~5吨,双梁的起重重量一般在5~32吨。
手动梁式起重机的特点是,起升机构和运行机构都采用手动方式。单梁手动梁式起重机用手动单轨小车作运行小车,用手拉葫芦作起升机构。双梁手动梁式起重机由于重量较大,需要专门的运行机构和起升机构,起升机构常用带有载荷自制式制动器的单卷筒自动绞车。手动梁式起重机适用于无电源,搬运量不大,对速度和生产率要求不高的场合。
2)桥式起重机
桥式起重机是横架于车间、仓库及露天堆场的上方,用来吊运各种货物的机械设备,通常称为桥吊、天车或行车。它放置在固定的两排钢筋混凝土栈桥上,可沿栈桥上的轨道作纵向运移。起重小车可在桥架上的小车轨道上作横向移动。这样,吊钩、抓斗就可以在一个长方体(起升高度×跨度×走行线长度)的空间内任意位置上作升降、搬运物件的运动。
桥式起重机是拥有量最大和使用量最广泛的一种轨道运行式起重机,其数量约占各种起重机总数量的60%~80%,额定起重量从几吨到几百吨,它一般用吊钩、抓斗或电磁盘来装卸货物,最基本的类型是通用吊钩桥式起重机,其他类型的桥式起重机基本上是在通用吊钩桥式起重机的基础上派生出来的。
桥式起重机的优点是起重量大,速度快,作业面辐射大,效率高,通用化程度高,广泛用于车间、仓库、货场装卸搬运货物;缺点是必须在装卸作业场地修建桥墩,造成建造费用较高,作业上不够方便,而且只能在跨度范围内布置货位,货位面积较小。
桥式起重机按桥架结构不同可分为单梁桥式起重机和双梁桥式起重机两种。单梁桥式起重机主梁多采用工字形钢或型钢与钢板的组合截面,其主梁强度和刚度较小。起重小车通常起重量在10吨以下,跨度为5~15米。双梁桥式起重机通常由起升机构、大车运行机构、小车运行机构、桥与小车架等组成,其应用范围广,技术参数的变化范围也较大,因此在构造上亦相应有多种形式。按用途和取物装置,桥式起重机常分为吊钩桥式起重机、抓斗桥式起重机、电磁桥式起重机、桥式两用起重机、桥式三用起重机等。
桥式起重机一般是由大车和小车两部分组成。小车上装有起升机构和小车运行机构,整个小车沿装于主梁架上盖板上的小车轨道运行。大车部分则是由起重机桥架(大车桥架)及司机室等组成。在大车桥架上装有大车运行机构和小车输电滑触线或小车传动电缆及电气设备等。司机室又称操纵室,其内装有起重机控制装置及电气保护柜、照明开关板等。
桥式起重机与其他类型起重机相比主要具有以下特点:一是桥式起重机无支腿,稳定性较好,工作速度稍高些,单机生产率高;二是桥式起重机用电动机提供动力,电动机的故障率远远低于内燃机,各机构分别驱动,传动方法简单,使用、保养、维修方便;三是桥式起重机的桥墩是一种永久性建筑物,给货场的扩建、改建带来困难,桥吊主架无法带悬臂,不仅货位得不到充分利用,也给装卸作业带来影响。
桥式起重机则是由金属结构、机械部分和电气部分组成。金属结构是由起重机桥架(大车桥架)、小车架和操纵室三部分组成,它是起重机的承载结构并使起重机构成一个整体。具有足够的刚度和强度及稳定性的金属结构,是确保起重机安全运转的重要因素之一。目前应用较广的桥架结构形式有箱型和桁架式两种。
机械部分是起重机动作的执行机构,货物的升降和移动是靠相应的机械传动机构来完成的,机械传动机构由起升机构、小车运行机构、大车运行机构组成。
起升机构是任何起重机最基本的组成部分,有时还装有称量装置和超载保护装置。
具有主副钩的起重机则有两套各自独立的起升机构。电动机通电后(制动器打开)产生电磁转矩,通过联轴器、传动轴将转矩传递至减速器的高速轴,经过齿轮传动减速后由减速器将转矩输出,并经齿盘联轴器,带动卷筒组作定轴转动,使固定在其上的钢丝绳作绕进或绕出运动,并将钢丝绳所系吊的吊钩组作相应的上升或下降运动,可实现吊钩的上升或下降运动。为使吊物能安全可靠地停于空中任意位置而不坠落,在起升机构减速器高速轴端安装制动轮及相应的制动器,以便在断电时实现制动。
大车运行机构是由电动机、传动轴、制动器、齿轮联轴器、减速器及车轮组等组成。