第三章起升机构
起升机构方案
起升机构方案现代工程与建筑领域中，起升机构是一个至关重要的组成部分。
它们被广泛应用于各种场所，包括建筑工地、港口码头、仓库、物流中心等。
起升机构的设计方案是确保设备正常运行和安全使用的关键，下面将从结构、材料和控制系统等方面探讨起升机构方案的一些特点和应用。
一、结构设计方案起升机构的结构设计方案需要考虑多个因素，例如载荷能力、稳定性和耐用性。
通过合理选择支撑结构和强度分析等计算手段，可以使起升机构在承受大量重量的同时，保持稳定，并且能够经受长期使用和恶劣环境的考验。
此外，结构设计方案还要考虑到起升机构的安装和维护便利性，以及对周围环境的影响。
二、材料选择方案起升机构的材料选择对其性能和寿命有着重要影响。
一般来说，起升机构的关键部件需要选择高强度、耐磨损和耐腐蚀的材料。
例如，钢材常用于起升机构的主体结构，因其具有优异的机械性能和耐用性。
同时，为了减轻自身重量并提高操作效率，起升机构中的减摩材料也需要精心选择，以确保各部件之间的运动灵活和负载传输高效。
三、控制系统方案起升机构的控制系统方案直接关系到整个设备的操作性能。
现代起升机构大多应用电气控制系统，通过电动机和可编程逻辑控制器（PLC）等设备来实现起升操作。
控制系统方案需要根据具体应用要求，考虑到操作的精度、速度和安全性等因素。
例如，一些起升机构配备了智能感应装置，能够自动检测和避免载荷过载或非正常操作。
四、应用领域起升机构广泛应用于各种场所和行业。
在建筑工地上，起重机的起升机构可用于搬运建筑材料和安装设备。
在港口码头和物流中心，大型起重机的起升机构可以用来装卸货物和集装箱。
此外，起升机构还可以应用在仓库、矿山和制造业等领域，用于物料的运输和生产过程的支持。
总结起来，起升机构方案是现代工程与建筑领域中不可或缺的一部分。
结构设计方案需要考虑到稳定性和耐久性，材料选择方案需关注强度和耐磨损性能，而控制系统方案要满足精度和安全性的要求。
起升机构的应用领域广泛，从建筑工地到港口码头，从物流中心到制造业，都能看到它们的身影。
第三章 起重机械的计算载荷与计算方法
一、起重机械的计算载荷
作用在起重机上的外载荷有：起升载荷、自重载荷、动
载荷、风载荷、货物偏摆载荷、碰撞载荷、安装和运输载荷
等。
1、起升载荷 P Q
是由起升机构吊起的货物和取物装置及其它随同升降的
装置重量的总合。
对抓斗起重机，P Q =Q·g，Q——起重量
对吊钩起重机， =P Q （Q+
— 1 —起升冲击系数， 0.9。1当1.1对要计算P G 的零件起
增大应力作用时，
，反1之1.，0~ 起1减.1小应力作用时，
取
。 10.9~1.0
--
★ 起升动力载荷 F Q 动： FQ动 2PQ
—2 —起升载荷动载系数， 1.0。2其2估.0算公式为：
2 1cv
1
g0 y0
c——操作情况系数，安装用c=0.25，吊钩式起重机
F 风 I I ——工作状态下作用在物品上的最大风力； F 切 ——回转机构起、制动时的切向惯性力； F 离 ——回转机构起、制动时的回转离心力。
其中，F 切 和 F 风 II 起主要作用。
--
假定动力系数为2，回转起、制动时间为4s，则：
tgI I 2 切 /g 2 v /( g t) 0 .0 5 v
<二>传动机构零件的动载荷
用零件所在轴的扭矩表示。
（1）疲劳计算载荷
① 运行和回转机构： MImax 8Mn
M—n —电机额定转矩传到计算零件的扭矩。
—8 —刚性动载系数， 1.2，8 2.0 8/1
J，II / JI ，Mq /Mn Mj /Mn J—I —主动侧转动惯量；
J—I I —被动侧转动惯量；
2 10；.35v
起重机技术检验 第三章
=套 上 限 限 位
开 关 ,以 便 可 卓 地 避 免 吊 具 冲 顶
3-1 重 锤 式 起 升 眼 位 器 !小 车架 2开 关 3工 饪 0扌
图
杆
重锤 式 上 升极 眼 位 且 眼制 器 图 3-2 !‘ 饪 2小 车 平台 3眼 位 镫 亘饪 "杠 5铕 丝鲟 6李 佰
扦
留
3-3
2、
3、
熘杆式 上升嵌 眼位 丘 眼伺 器
限眼位 器及其 电气开关 。 二 、运 行极 限位置 眼制带
(一 〉用途
起重 机小 车或 大车 工 作运 行 到行 程 的极 限位 置时 ,应 停 止运 行 ,以 保 证起 重机在设 计 规 定 的服务 面积 内工作 。如果不 设置 运 行极 限位 置 限制器 ,遇 有操纵 疏 忽或 失误 ,车 体 的运 行 动能将 通过轨端 止挡 和缀 冲器 的碰撞 ,损 伤起 重机或 轨 道 所 装 的支 承 系统 (如 厂 房 等 ),并 可能造 成设 备和人 身事故 。所 以 ,凡 是动力驱 动 的起 重机 ,其 运行极 限位 置都应装 设运行 极 限位 置 限制 器 。
2蜾 杆 式上 眼限位 器
如 图 3-3、 图 3-4所 示 ,螺 杆式 上 眼眼位器 的结 构 ,是 由卷 简 轴 蝴连 接 ,引 出运 动关 系和尺 寸范 围 ,通 过 与螺母 一起 的撞 头 ,去 触发 并关触头来 断开 电路 的。 图 3-1所 示 结构 ,在 实 际工作 中存 在 缺 陷 ,有 失 误 的可 能 。 当它装 于桥 式 起 重 机小 车 ・70 ・
・73 ・
2
自动纠偏 装丑
,
德 国 58θ t/102m造 船 门机采用 自动纠偏 装且 上端 的球 铰
第三章 起重机械的计算载荷与计算方法
M Q——起升载荷折算到计算零件的静力矩；
6 ——动态试验动载系数，6 12 / 2 ；
其他零件：M Imax (1.3 ~ 1.4)M n ③平衡变幅机构
制动器后的零件： M Imax M j 其他零件： M Imax (1.3 。~ 1.4)M n
m—2—额定起重量。
0 ——在额定起升载荷作用下，取物装置的位移量，
单位：m。0 0.0029H
—y0—在额定起升载荷作用下，物品悬挂处的结构静变
位量，单位：m。对桥架型起重机，y0 L /(700 ~；10对00 )
臂架型起重机，y0 R /(200 。~ 250 )
的2初步估算公式： 使用轻闲的安装用臂架型起重机， 2 1；0.17v
Ⅱ类载荷组合，是基本载荷加附加载荷。
③ Ⅲ类载荷组合（非工作最大载荷组合或验算载荷组 合）：主用于验算起重机在非工作状态下整体抗倾覆稳 定性，安全装置、支承零部件和金属结构的静强度、稳定性 和可靠性。它包含基本载荷加特殊载荷。
注意：一般，载荷组合Ⅱ对起重机任何部分都应计算满 足，但载荷组合I和Ⅲ只部分零件才必须计算。
—8 —刚性动载系数， 1.2 ，8 2.0 8 / 1
J，II / JI ， M q / M n M j / M n J—I —主动侧转动惯量； J—II —被动侧转动惯量；
M—q —驱动力矩； M—j —阻力矩。
②起升和非平衡变幅机构
（2）强度计算载荷
①运行和回转机构： M II max 58M n
—5 —弹性振动增大系数， 5 2， / 1。.1 5 1.7
②起升和非平衡变幅机构
起重机基本结构及原理
由主梁、端梁、小车轨道、走台护栏组 成
主梁：与大车轨道方向垂直。起重 机主梁材料应用16Mn制造。 端梁：与大车轨道方向平行。
第二章、桥式起重机的组成—金属结构
2、主梁的上拱
将梁顶制成上拱形，把从梁上表 面水平线至跨度中点上拱曲线的
两根主梁的下挠程度不同,小车的四个车轮不能同时与轨道接 触,便产生小车的“三条腿”现象。这时小车架受力不均,小车运 行受阻。
第二章、桥式起重机的组成—金属结构
3、主梁下挠：
主梁发生严重下挠的原因主要是： （1）超负荷运转： (2)腐蚀； (3)高温的影响； (4)修理不当； (5)对金属结构，没有定期的检查和技术 鉴定，对变形没有及时修理。
第三章、机械传动—小车
2、小车的传动原理
小车运行机构的电 动机安装在小车架 的台面上，由于电 动机轴和车轮轴不 在同一水平面内， 所以使用立式三级 圆柱齿轮减速器。
第三章、机械传动—小车
由电动机、制动器、 联轴器、减速器、 车轮、传动轴等组 成。
传动的原理是：
电动机—齿轮联轴 器—减速器—联轴 器—传动轴—车轮
起重机基本结构及原 理
第一章、起重机的定义及分类
自2014年1月1日实施的《中华人民共和国特种设备 安全法》对起重设备定义如下：
起重机械：是指用于垂直升降或者垂直升降并水平 移动重物的机电设备，范围如下：
（1）、额定起重量大于或者等于0.5t的升降机； （2）、额定起重量大于或者等于1t，且提升高度 大于或者等于2m的起重机和承重形式固定的电动葫 芦等。
第三章、机械传动—起升机构
三、起升运行机构的传动形式
起升机构的操作要领及安全技术
起升机构的操作要领及安全技术1、吊钩前后找正每次吊运物件时，要把钩头对准被吊物件的重心，或正确估计被吊物件的质量和重心，然后将吊钩调至适当的位置。
吊钩和钢丝绳在司机的前方，钢丝绳前后偏斜情况不容易看出来，所以钩头吊挂物件后要缓慢提升，然后再根据吊物前后两侧绳扣的松紧程度，向前或向后移动小车，使前后两侧绳扣一致，即吊钩前后找正。
2、平稳起吊钢丝绳拉直后，应先检查吊物、吊具和周围环境，然后再起吊。
起吊过程应先以低速把物件吊起，在被吊物件脱离周围的障碍后，将手柄逐挡推到最快挡，使物件以最快速度提升。
禁止快速推挡、突然启动，避免吊物碰撞周围人员和设备，以及拉断钢丝绳等，造成人身或设备事故。
3、被吊物件起升后一般起升的高度应在起吊运范围内，以高于地面最高障碍物0.5米为宜，然后开小车移至吊运通道，再沿吊运通道吊运，不得从地面人员和设备上空通过，防止发生意外事故。
当吊物需要通过地面人员所占位置的上空时，要发出信号，待地面人员躲开后方可通行。
在工作中不允许把各行程开关做停止按钮用来切断电源，更不允许在电动机运转时（带负荷时）拉下刀开关，切断电源。
4、物件的停放当物件被吊运到应停放的位置时，应对正预定停点后下降，下降时要根据吊物与落点的距离选择合适的下降速度。
而且，在吊运接近地面时，要继续开动起升机构慢慢降落至地面，不要过快、过猛。
当吊物被置于地面后，不要马上落绳脱钩，必须在证实吊物放稳且地面指挥人员发出落绳脱钩信号后，方可落绳脱钩。
稳钩操作一、产生摇摆的原因分析天车的大、小车运行机构和起升机构，由于启动或制动过快、过猛，起吊时吊钩据吊物重心较远、操作不当，或地面工作人员捆绑物件位置偏斜、绳扣过长且两侧绳扣分支不等，都将产生摇摆和抖动。
产生摇摆受力分析二、稳钩的基本方法1、前后摇摆稳钩：即沿小车轨道方向来回摇摆，可启动小车向吊物摇摆的方向跟车，如果跟车及时、适量，一次跟车就可消除摇摆。
2、左右摇摆的稳钩：即沿大车轨道方向来回摇摆，可启动打车沿吊物摇摆方向跟车。
机械设计课程设计起升机构
机械设计课程设计起升机构一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解起升机构的基本原理，掌握其分类、构造及工作特点。
2. 学生能够掌握起升机构的主要参数计算方法，并运用这些知识进行简单起升机构的设计。
3. 学生能够了解并描述起升机构在机械系统中的应用和重要性。
技能目标：1. 学生能够运用所学的理论知识，进行起升机构的选型及参数计算。
2. 学生能够使用专业软件或手工绘图方法，完成起升机构的结构设计。
3. 学生能够通过实验或模拟，分析和评价起升机构的性能，并提出改进措施。
情感态度价值观目标：1. 学生能够培养对机械设计的兴趣，激发创新意识，提高解决实际问题的热情。
2. 学生能够认识到机械设计在实际工程中的重要性，增强社会责任感和团队合作精神。
3. 学生能够通过课程学习，培养严谨、务实的学习态度，树立正确的价值观。
课程性质：本课程为机械设计课程的一部分，侧重于起升机构的设计与应用，旨在提高学生的理论知识和实践能力。
学生特点：学生已具备一定的机械基础知识，具有一定的空间想象能力和逻辑思维能力。
教学要求：结合学生特点，通过理论教学、实践操作、小组讨论等形式，引导学生掌握起升机构的设计方法，培养其解决实际问题的能力。
在教学过程中，注重目标分解，确保学生能够达到预期的学习成果。
二、教学内容1. 起升机构的原理与分类：讲解起升机构的基本工作原理，包括齿轮齿条、绳轮、液压等起升机构的分类及特点。
教材章节：第一章 起升机构概述2. 起升机构的主要参数计算：介绍起升机构设计中所涉及的主要参数，如承载能力、速度、行程等，并进行计算示例。
教材章节：第二章 起升机构参数计算3. 起升机构的结构设计：分析不同类型起升机构的结构设计方法，结合实例进行讲解。
教材章节：第三章 起升机构结构设计4. 起升机构的应用与选型：探讨起升机构在各类机械设备中的应用，以及如何根据实际需求进行选型。
教材章节：第四章 起升机构的应用与选型5. 起升机构的设计实例：通过具体设计实例，指导学生运用所学知识进行起升机构的设计。
起升机构
起升机构电动机初选按起升载荷、额定起升速度及机构效率计算机构的静功率。
对于双绳抓斗的开闭机构和起升机构，每一机构的电动机静功率取为总功率的0.66倍。
根据机构的静功率和接电持续率初选电动机，机构的接电持续率(参考件)。
电动机容量校验电动机必须校验过载和发热，校验方法可相应参照电动机和饶线型异步电动机。
对于在一次使用后停歇期间内足以冷却到环境温度的电动机，按短时工作制选择容量。
短时工作制电动机额定容量由电动机制造厂提供。
在校验电动机时，若无特殊的要求，机构起动时的物品平均加速度可参照表1选取。
制动器选择起升机构的每—套独立的驱动装置至少要装设一个支持制动器。
吊运液态金属及其他危险物品的起升机构，每套独立的驱动装置至少应有两个支持制动器。
支持制动器应是常闭式的，制动轮必须装在与传动机构刚性联结的轴上。
制动安全系数应不低于：a. 一船起升机构：1.5；b. 重要起升机构：1.75；c. 吊运液态金属和危险品的起升机构：装有两个支持制动器时，每一个的制动安全系数不低于1.25；对于二套彼此有刚性联系的驱动装置，每套装置装有两个支持制动器时，每一个的制动安全系数不低于1.1；d. 具有液压制动作用的液压传动起升机构：1.25。
无特殊要求时，制动所引起的物品升降减速度不应大于表1的规定值。
推荐支持制动与控制制动并用。
控制制动可以是电气式的，如：再生制动、反接制动、能耗制动及涡流制动器等；也可以是机械式的。
控制制动仅用来消耗动能，使物品安全减速。
在与控制制动并民用时；支持制动器的最低制动安全系数仍应满足上述要求。
表1 平均升降加（减）速度计算载荷起重机机构电动机容量选择计算中的JC，CZ，G值（参考件）各种起重机的每一机构的接电持续率JC值，CZ值，稳态负载平均系数G，应根据实际载荷情况计算。
如无法获得载荷情况的详细资料，可参考表1选取。
表1 JC，CG，G值电动机的过载校验（参考件）1起升机构电动机P n ≥(H/m*λM)*(PQ*Vq/1000η)式中：Pn---- 基准接电持续率时电动机额定功率，kw；PQ---- 起升载荷，N；双抓斗电动机过载校验时应考虑负载不均匀程度。
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4）船舶吊杆抓斗工作原理
4）船舶吊杆抓斗工作原理
（1）空抓斗张开下降：
（2）装货并提升至卸料点：张开的空抓斗落到货堆上时，放 松绳索使上承梁沿导轨下降，钩子钩住下承梁，然后收紧绳 索、关闭抓斗，完成装货并提升至卸料点；
（3）卸货：在卸货点借助人力拉动操纵绳或在预订高度上装 设挡块碰撞杠杆使钩子脱开，颚板即张开卸货。
单绳抓斗可以挂到吊钩上工作，只需单卷筒操纵，生产率较 低，起升高度受损失。
第三章 起升机构
第一节 起升机构的组成
起升机构是起重机械必不可少的工作机构。它通过取物装置 以一定速度升起或放下货物，并能把货物停留在某一高度位 置。
起升机构主要包括取物 装置、起升钢丝绳、导 向滑轮、滑轮组以及由 原动机、减速器、卷筒 和制动器组成的起升绞 车等。
一、钢丝绳
钢丝绳不仅用在起升机构中起吊货物、操纵抓斗，还可以用 来捆扎货物、支持臂架，还用来牵引小车运行和驱使起重机 的回转部分回转。它应用遍及各个工作机构，是起重机上应 用最广的挠性部件。
四、取物装置
取物装置即吊具，是起重机上直接提取货物的部件。
1、吊钩
吊钩是应用最广的通用取物装置。按形状可分为单钩、双钩。 单钩适用于中小起重量，双钩适用于大起重量。 吊钩采用优质低碳钢整体锻造。
单钩
双钩
2、电磁吸盘
电磁吸盘是靠磁力自行吸取导磁物品的取物装置。 通常靠线圈通电激磁吸料，断电去磁卸料。 电磁吸盘以用直流电为宜。 电磁吸盘禁止在人及设备上空工作，也不用来装卸海船。
（2）V升不变，m增大使绕上卷筒的钢丝绳运动速度增加，卷 筒卷绕速度的增大和卷筒直径的减小使卷筒转速大为提高。对
于一定转速和转矩的电动机，卷筒力矩越小和卷筒转速越高，
所需传动装置的传动比就越小，可以使传动装置机构简化、尺 寸减小、重量减轻。
（3）起升高度一定的情况下，m增大使起升绳总长度增加， 需要加长卷筒或采用多层卷绕卷筒。
钢丝绳与链条相比，优点：承载能力大，能承受较大的冲击； 自重较轻；工作可靠，在破断以前，外面的钢丝先断裂和松 散，因此容易发现和及时更换；成本较低；高速运转时工作 平稳，无噪声。缺点：挠性不如链条，需较大直径的滑轮和 卷筒，增大了传动机构的尺寸和重量。但这一缺点通常不影 响钢丝绳在起重机上的应用。
1、钢丝绳的构造和型式
（4）增加了绳的弯曲次数，对绳的寿命不利。 （5）滑轮数增多，使吊钩尺寸和重量增加，增加挂摘钩的不 便，影响起重机循环时间。
三、卷筒
卷筒用来卷绕钢丝绳，将原动机的回转运动变成钢丝绳的直线 运动，并把原动机的驱动力传递给钢丝绳。 根据卷筒的表面状态，卷筒分为有槽卷筒和光面卷筒。 根据钢丝绳在卷筒上的卷绕情况，分为单层卷筒和多层卷筒。 单层卷绕卷筒应采用表面具有。螺旋绳槽的有槽卷筒。 多层卷绕卷筒应采用不带绳槽的光面卷筒。
单联滑轮组：
缺点：在升降货物的同时会 产生水平位移，使货物摇晃 和不易对准卸货位置，给操 作带来不便。 解决办法：采用双联滑轮组。
双联滑轮组的倍率为所 有承载分支数的一半。
滑轮组倍率对起升卷绕系统的影响：
（起重量、起升高度、起升速度和原动机转速确定，增大m） （1）m增大可以减小钢丝绳拉力，可以取较细的钢丝绳和较 小的卷筒直径，钢丝绳拉力和卷筒直径的减小使卷筒力矩降低。
钢丝绳通常采用双重绕绳：先由钢丝捻绕成绳股，再由若 干绳股围绕绳芯捻绕成钢丝绳。
1）按捻绕方向区分 钢丝绳的捻绕方向指外层绳股的螺旋线方向。分为右旋绳 和左旋绳。一般多用右旋绳。 按钢丝绳内丝和股的捻绕方向将钢丝绳区分为 （1）顺捻绳：钢丝捻成绳股与绳股捻成绳的方向相同。不 能用来自由悬吊货物。 （2）交捻绳：由钢丝捻成绳股与由绳股捻成绳的方向相反。 外表特征是钢丝方向与绳的中心线几乎平行，在起重机中 应用最广。
二、滑轮和滑轮组
滑轮对钢丝绳起支承、导向作用，还可以组成省力或增速 滑轮组。起升机构普遍采用省力滑轮组。
V绳
m=4 S
V升
Q
m Q S
m：载重与牵引力之比，称为滑 轮组倍率，m在数值上等于悬挂 货物的钢丝绳分支数。
Q：载重 S：牵引力
v升
v绳 m
滑轮组倍率越大，货物起升减速 倍数越大，起吊货物也越省力。
3、抓斗
抓斗主要用来装卸散货，有时还用来抓取长材。抓斗的装卸 过程完全是由起重司机操纵、依靠机械的力量自动进行。
1）抓斗的分类
根据抓取货物的不同分为散粮抓斗、煤炭抓斗、矿石抓斗、 木材抓斗等 根据抓取货物堆积密度不同分为特轻型、轻型、中型、重型、 特重型根据操纵原理不同分为单绳抓斗、双绳抓斗、马达抓 斗
2）按绳股结构区分 （1）点接触：绳股由直径相同的钢丝捻成。 （2）线接触：绳股由直径不同的钢丝捻成。 （3）面接触：由形状特殊的钢丝制成，钢丝之间呈面接触。
2、钢丝绳的工作情况和损坏原因
钢丝绳破坏的主要原因是： 钢丝绳的反复弯曲所造成的钢 丝的疲劳和磨损。
3、钢丝绳的正确选择和合理使用
延长钢丝绳使用寿命的措施：尽量减少钢丝绳的改向次数， 特别是反向弯曲次数；限制钢丝绳引出方向对滑轮槽中心线 的偏斜角以减少钢丝绳对槽壁的碰擦；采用硬度不高的材料 制造滑轮和卷筒以减轻对钢丝绳的磨损；滑轮和卷筒的绳槽 尺寸要恰当；注意对钢丝绳及时保养润滑；选用合适的钢丝 绳型式，提高安全系数即降低钢丝绳的应力和选用较大的滑 轮和卷筒直径。
（4）卸货：在卸货点放松开闭绳，这时载货抓斗的重量完 全由支持绳承担，抓斗在下承梁、颚板和货物重量作用下自 动张开将货物卸出。
双绳抓斗结构简单、工作可靠、并能在任意高度卸货，生产 率较高。
3）单绳抓斗工作原理
3）单绳抓斗工作原理
通过特殊的锁扣装置，由一根（一组）钢丝绳轮流兼做升降 和闭合之用的抓斗。
2）双绳抓斗工作原理
双绳抓斗的动作完全由支持绳和开闭绳的运动速度来操以免关闭抓斗；
（2）抓货：空抓斗在自重的作用下插入货堆以后，放松支 持绳，拉紧开闭绳，使颚板闭合抓货；
（3）载货抓斗上升：抓货完毕，立即使两绳同步上升，把 载货抓斗提升至卸料点。注意开闭绳的速度不要低于支持绳， 以免抓斗中途打开；