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1、河北工程大学毕业设计第1章 绪论1.1 工程起重机的概念工程起重机为一种以间歇，重复工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升，下降，或升降与运移重物的机器设备。工程起重机是一种间歇动作的搬运设备，主要用作垂直运输，并兼作短距离水平运输。其工作特性是周期性的，也就是以重复的工作循环来完成提升转移回转及多种作业兼作的吊装工作。工程起重机的作用主要表现在减轻工人的繁重体力劳动，加快施工与作业进度，提高劳动生产率，降低施工与作业成本，提高质量等方面。1.2 工程起重机的分类工程起重机主要包括轮胎式起重机，履带式起重机，塔式起重机，桅杆式起重机和缆索式起重机等。1.2.1轮胎式起重机轮胎式起重机又分为汽车起
2、重机和轮胎起重机两种类型。 1.2.1.1汽车起重机通常习惯上把装在通用或专用载重汽车底盘上的起重机称为汽车起重机。1.2.1.2轮胎起重机 将起重作业部分装设在专门设计的自行轮胎底盘上所组成的起重机称为轮胎起重机。1.2.2履带式起重机 把起重作业部分装设在履带底盘上，行走依靠履带装置的起重机称为履带式起重机。1.2.3塔式起重机 塔式起重机的结构特点是有一直立的塔身，起重臂连接在垂直塔身的上部。1.3 工程起重机的组成及其作用为了使起重机能正常作业，各种类型的起重机通常由工作结构、金属结构、动力装置与控制系统四部分组成的。这四部分的组成和作用分述如下：1.3.1工作机构工作机构是实现起重机
3、不同的运动要求而设置的。大家知道，要使一个重物从某一位置运动到空间任意位置，则次重物不外乎做垂直运动和沿两个水平方向的运动。起重机要实现重物的这些运动要求，必须设置相应的工作机构。不同类型的起重机，其工作机构稍有差异。例如厂房内使用的桥式起重机和露天货厂使用的龙门起重机，要使重物实现三个方向的运动，则设有起升机构（实现重物垂直运动）小车运行和大车运行机构（实现重物沿两个水平方向运动）。而对于轮胎式起重机、履带式起重机和塔式起重机，一般设有起升机构变幅机构、回转机构和行走机构。依靠起升机构实现重物的垂直上下运动；依靠变幅机构和回转机构实现重物在两个水平方向的移动；依靠行走机构实现重物在起重机所能
4、及的范围内任意空间运动和使起重机转移工作场所。这四个机构是起重机的基本工作机构。1.3.1.1起升机构起升机构是起重机最主要的机构。他由原动机、卷筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩组成。原动机的旋转运动，通过钢丝绳在卷筒上的缠绕再到滑轮组机构变为吊钩的垂直上下直线运动。起重机因驱动形式的不同，驱动卷筒的原动机可为电动机、可为液牙马达、也可为机械传动中某一主动轴。当原动机为电动机或高速液压马达时应通过减速器改为原动机的扭矩和转速。为了提高下降速度，起升机构往往设置离合器，使卷筒脱开原动机动力在重物自重作用下仅向旋转，让重物或空钩自由下降。大型起重机往往备有两套起升机构，吊大重量的称为主起升机构或主钩；吊小
5、重量的称为副起升机构和副钩。副钩的起重量一般为主钩的1/5-1/3或更小。为使重物停止在空中某一位置或控制重物的下降速度，在起升机构中必须设置制动器或停止器等控制装置。1.3.1.2变幅机构起重机变幅是指改变吊钩中心与起重机回转中心轴线之间的距离，这个距离称为幅度。起重机由于能变幅，这就扩大了作业范围，即由垂直上下的直线作业范围扩大为一个面的作业范围。不同类型的起重机，变幅形式也不同。对轮胎式起重机有钢丝绳变幅和液压缸变幅两种类型。钢丝绳变幅机构与起升机构类似，所不同的只是从变幅卷筒引出的钢丝绳不是连接在吊钩上，而是连接在吊臂根部，上边两种变幅形式都是使吊臂绕绞点在吊重平面内改变吊臂与水平面夹
6、角来实现的。这种变幅形式的起重机又称为动臂式起重机。在有些塔式起重机中变幅是靠小车沿吊臂水平移动来实现的，又称为小车式变幅。1.3.1.3回转机构起重机的一部分（一般指上车部分或回转部分）相对于另一部分（一般指下车部分或非回转部分）作相对的旋转运动称为回转。为实现起重机的回转运动而设置的机构称为回转机构。起重机有了回转运动，从而使起重机从线、面作业范围又扩大为一定空间的作业范围。回转范围分为全回转（回转3600以上）和部分回转（可回转2700左右）。一般轮胎式起重机和塔式起重机多是全回转的。1.3.1.4行走机构轮胎式起重机的行走机构就是通用或专用汽车底盘或专门设计的轮胎底盘。履带式起重机的行
7、走机构就是履带底盘。塔式起重机的行走机构是专门设计的在轨道上运行的行走台车。1.3.2金属结构起重机的吊臂、回转平台、人字架、底架（车架大梁门架、支腿横梁等）和塔式起重机的塔身等金属结构是起重机的重要组成部分。起重机的各工作机构的零部件都是安装或支撑在这些金属结构上的。起重机的金属结构是起重机的骨架。他承受起重机的自重以及作业时的各种外载荷。组成起重机金属结构的构件较多，其重量通常占主机重量的一半以上，耗钢量大。因此，起重机金属结构的合理设计，对减轻起重机自重，提高起重性能，节约钢材都有重要意义。1.3.3动力装置与控制系统动力装置是起重机的动力源，是起重机的重要组成部分。它在很大程度上决定了
8、起重机的性能和构造特点。不同类型的起重机由不同的类型的动力装置组成。轮胎式起重机和履带式起重机的动力装置多为内燃机，可由一台内燃机对上下车各工作机构供应动力；对于大型汽车起重机 ，有的上下车各设一台内燃机，分别供应起重机机构（起升、变幅、回转）的动力和行走机构的动力。塔式起重机以及相对固定在港口码头、仓库料场上工作的一些轮胎起重机的动力装置是外接电源的电动机。起重机的控制系统包括操作装置和安全装置。动力装置是解决起重机做功所需要的能源。有了这个能源，就能使起重机各机构运动，而控制系统是解决各机构怎样运动的问题。如动力传递的方向，各机构运动速度的快慢，以及机构突然停止等。相应于这些运动要求，起重
9、机的控制系统设有离合器、制动器、停止器、液压系统中的各种操作阀，以及各种类型的调速装置和专用的安全装置等部件。通过这些控制系统创造的条件，改变起重机的运动特性，以实现各种机构的运动、调速、改向、制动和停止等 。从而达到起重机作业所要求的各种动作。1.4 工程起重机的发展趋势根据国内外现有工程起重机产品和技术资料的分析，近来工程起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面。1.4.1广泛采用液压技术由于液压传动具有体积小。重量轻、结构紧凑、能无级调速、操纵轻便、运转平稳和工作安全可靠等优点，因此，今年来国内外各种类型的工程起重机广泛采用液压起重机。现已研制成功的有3、5、8、12、20、65、80、1
10、25、160、200、250、320、400等吨级的伸缩臂式液压起重机。国外液压起重机在品种和质量方面都有较大的发展，特别是大吨级液压起重机发展非常迅速，100吨级以上大型衍架臂式汽车起重机已普遍采用液压传动。随着液压技术和液压元件的发展，液压起重机将会获得进一步发展。1.4.2通用型起重机以中小型为主、专用起重机向大型大功率发展为了提高建设工程的装卸和安装作业的机械化强度，工程起重机的发展，仍是以轻便灵活的中小型起重机为主。目前国外普遍采用10-40吨级的工程起重机。从数量上看，中小吨级的占多数，因此国外很重视改进，提高中型（16-40吨级）液压起重机的性能，但为了满足大型石油、化工、冶炼设
11、备和高压建筑大型斑材、构件的安装，国内外已生产了一系列100-1000吨级的大型、特大型轮胎式起重机和各类型的塔式起重机。目前超过100吨级的轮胎起重机品种逐渐增多。从发展情况看，大型或特大型起重机以及发展衍架臂式起重机为主、而伸缩式液压起重机、由于伸缩臂的重量和行使状态的长度的限制，他的发展有待技术和材料的进一步研究。由于大型电站、大型高炉、化工建设和高层建筑的需要，塔式起重机的重量、幅度、工作速度和起升高度都有了大幅度的提高。1.4.3重视“三化“，逐步过度采用国际标准目前各国在发展工程起重机新产品中都很重视“三化”（标准化、系列化、通用化）。一些国家对工程起重机制定了国家标准，规定了起重
12、机系列。有些国家虽然没有统一的规定，但各制造厂自成系列，注意采用通用零部件，为生产和使用提供便利条件。目前一些国家还按起重机的起升机构、回转机构、驱动桥、转向桥以及中心回转接头等，不分用于汽车起重机还是轮胎起重机一律进行标准化、系列化、通用化，使一种部件可以用在两种不同类型的起重机上。此外，还可使一种部件用到起重量大小不同的起重机上，如设计系列化吊臂，小起重量起重机的主臂可作为大起重量起重机的副臂，小起重量液压起重机的基本臂可作为大起重机的二节臂等。有的国家，设计时要求相近吨级的起重机基本部件通用化。如10-16、20-24、65-100t的起重机主副起升机、回转机构等完全通用。我国对轮胎式起
13、重机和塔式起重机分别制定了基本参数系列， 统一产品型号和等级。为了发展品种、增加产量、提高产品质量和满足现代化专业生产的要求，工程起重机的“三化”水平将进一步得到提高。1.4.4发展一机多用产品为了充分发挥工程起重机的作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机时重视了产品的多用性。例如在工作装置设计方面，除了使用吊钩外，还设计了配备有电磁吸盘、抓斗、拉铲和材料抓取器等取物装置。有的还设计成用于建筑基础工程中，如装设钻孔装置和掀动打桩装置等一机多用的产品。又如在整机设计方面，近年来出现了自行塔式起重机，即汽车或轮胎塔式起重机和履带塔式起重机以代替固定式或轨道式塔式起重机。塔式起重机的组合设计在国
14、外发展较快。1.4.5采用新技术、新材料、新结构、新工艺为了减轻起重机的自重，提高其中性能，保证起重机高效可靠地工作，各国都非常重视采用新技术、新材料、新结构、新工艺。新技术的应用除前述的广泛采用液压传动外有的起重机还采用液里传动。由于液力变矩器与发动机配合恰当，使发动机扭矩自动地适应行驶条件；并还采用动力换挡变速箱，液压转向装置以减轻司机的操作强度。为了防止起重机超载以倾翻，近年来研制了电子式起重机力矩限制器。这是一种较为安全的装置。当载荷接近额定起重量时。自动发出警报信号；当载荷时，力矩限制器自动切断起重机工作机构以保证起重机整机稳定安全。采用新技术特别是电子技术更加完善操作条件，是国外发
15、展工程机械的一个普遍倾向，即所谓机电一体化。工程起重机也不例外。为了进一步改善司机操作环境，除司机操作室做的宽敞、视野良好、保温隔热和隔声外，还装有远距离联系设备和工业电视设备等。由于钢铁工业的发展、合金钢强度不断提高，为工程起重机减轻自重、特别是吊臂自重创造了极为有利的条件。国外在八十年代能出现400、500吨级的轮胎式起重机，可能采用了高强度低合金钢，国外采用了高强度钢管、支腿横梁及底架大梁采用高强度易焊合金钢。为了减轻起重机的自重，除了采用高强度钢材外，在结构形式方面的改进也是十分重要的，设计先进合理的箱形吊臂引起了各国的重视。近年来轮胎式起重机出现了盘形底座，起重机的上车通过回转支承安装在盆形底座上，从盆形底座上在对角方向安置四个辐射（可摆）支腿。这样吊重负荷经由盆形底座直接传递给支腿，而起重机底盘支承受行驶时的自重。这样，起重机可设计得轻一些。新材料、新结构的应用，促使采用新的加工工艺，国外为了扩大高强度钢材的应用，非常重视高强度钢的焊接工艺等技术的研究。第2章 轮胎式起重机的总体选形2.1 轮胎式起重机起重机的整体造型主要是根据其用途和作业场合。本次设计的起重机可用于野外起重、抢险、仓库、车站、码头及狭窄工作场合作业，需要良好的机动性能，固有轮胎式和履带式两种设计方案可供选择。轮胎式起重机既是工程起重机的主要品种，又是一种使用范围广、作业适应性大的通用型起重机。2.1
