起重机械基础知识

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1、起重机械基础知识,技术中心设计,目 录,1 起重机械概述 2 起重机械设计基础知识 3 起重机制造工艺流程 4 起重机械设计理念 5 个人综合素质的培养,1 起重机械概述,起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力 劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。现在在我国的国民经济中，已拥有 大量的各式各样的起重机械。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸 工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械已用于金属生产的全部过程。随着 科学技术和生产的发展，起重机械在不断地完善和发展之中。我国起重机械行业奠基于20世纪50年代，当时起重机械制造集中在少数重 点企业，如大连起重机器厂、太

2、原重型机械厂和上海起重运输机械厂，主要仿 制苏联的一些产品。70年代特别是改革开放以来获得了很大的发展，在全国各 大中心城市，出现近百家起重机械生产企业，如天津天起、南京南起、杭州杭 起、广州广起、银川银起、重庆重起、株州起重厂、山东起重厂等，到80年代 中它们已经成为中型的骨干企业，90年代随着社会主义市场经济体制的深入， 起重机械行业发展到1000多家企业， 行业内的市场竞争开始从单个企业之间的 竞争逐步转向区域化、专业化产业群之间的竞争，先后出现了大连、太原、无 锡、银川、山东青州、新乡长垣、上海、徐州、株州等地域性专业化产业群。 各个产业群内集中着几家到几百家数量不等的整机厂和配套厂，

3、围绕着产业群 内的一家或几家龙头企业进行区域竞争。大连大起重工、太原重工作为国有大 型装备企业，成为生产重型机械为主的综合性起重运输机械制造企业,是行业内 的主导企业,部分产品已经处于国际领先水平；无锡、银川、山东青州、新乡长 垣等则成为以生产桥门式起重机为主的专业化产业群，涌现出卫华集团、山东,1 起重机械概述,起重厂、新乡起重设备厂、新乡市矿山机械厂等知名企业，以卫华集团为龙头 的新乡长垣产业群占全国桥门机销售额的33 ，特别是中小吨位起重机占全国 桥门机销售额的60 ；上海的振华港机、上海港机则以生产港口起重机械为 主，其中振华港机在世界港口机械行业占有70的市场份额；徐州、株州、厦 门

4、、柳州以生产轮胎臂架式起重机和工程机械为主。进入21世纪，我国经济快速发展，2000年到2007年这8年，成为起重机械 制造行业发展的一个黄金时期，2007年的行业工业总产值和销售收入分别为 2000年的7倍，年均增长超过30，2007年起重机械销售额为1000亿左右，桥 门式起重机的销售额大概是210亿，长垣地区的销售额突破70亿，作为长垣产业 群的龙头企业卫华集团2008年销售额25.6亿元，销售收入位列全国第一。,2 起重机械设计基础知识,起重机分类及主要技术参数起重机工作级别计算载荷及其组合强度和疲劳计算,起重机分类及主要技术参数,、起重机分类起重机可按主要用途和构造特征分类。 按主要

5、用途分为通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、铁路起重机、港口起重机、造船起重机、甲板起重机等。 按构造特征分为桥架型、臂架型和缆索型起重机；旋转式起重机和非旋转式起重机；固定式起重机和运行式起重机。运行式起重机又分为轨行式（在固定的钢轨上运行）和无轨式（由轮胎或履带支承运行）。,起重机分类及主要技术参数,、起重机主要技术参数及其选择起重机的技术参数表征起重机的作业能力，是设计起重机的基本依据。起重机的主要技术参数有：起重量、起升高度、跨度、幅度、机构工作速度和生产率。 起重量：起重机正常工作时允许一次起升的最大质量称为额定起重量，单位为吨（t）或千克（kg） 起升高度：起升高度是指从地面或轨道

6、顶面至取物装置最高起升位置的铅锤距离（吊钩取钩环中心，抓斗、其它容器和起重电磁铁取其最低点），单位为米。(下降深度）(起升范围） 跨度、轨矩和轮距：桥式类型起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离称为跨度（L），小车运行轨道和轨行式臂架起重机运行轨道中心线之间的水平距离称为轨距(l)，轮胎和汽车起重机同一轴（桥）上左右车轮（或轮组）中心滚动面之间的距离称为轮距。,起重机分类及主要技术参数,幅度：旋转臂架式起重机处于水平位置时，回转中心线与取物装置中心铅垂线之间的水平距离称为幅度（R）。幅度的最小值和最大值根据作业要求而定。 机构工作速度：起重机机构工作速度根据作业要求而定。额定起升速度是指起升机

7、构电动机在额定转速或油泵输出额定流量时，取物装置满载起升的速度。 生产率：起重机在一定作业条件下，单位时间内完成的物品作业量叫生产率。 起重力矩：是臂架类型起重机主要技术参数之一，它等于额定起重量（Q）和与其相应的工作幅度（R）的乘积，即M=QR。,起重机分类及主要技术参数,最大爬坡度：是汽车、轮胎、履带、铁路等起重机在取物装置无载、运行机构电动机或液压马达输出最大扭矩时，在正常路面或线路上能爬越的最大坡度。以或度表示。 最小转弯（曲率）半径：汽车或轮胎起重机行驶时，方向盘转到头，外轮至转弯中心的水平距离叫最小转弯半径，单位以米表示。,起重机工作级别,划分起重机的工作级别是为了对起重机金属结构

8、和机构设计 提供合理的基础，也为用户和制造厂家进行协商时提供一个参考 范围，它能使起重机胜任它需要完成的工作任务。在确定起重机 工作级别时应考虑两个因素：利用等级和载荷状态。、起重机利用等级起重机在有效寿命期间有一定的总工作循环数。工作循环总 数表征起重机的利用程度。工作循环总数与起重机的使用频率有 关。为了方便起见，工作循环总数在其可能范围，分为10个利用 等级，分别为：U0U9 . 、起重机载荷状态载荷状态是起重机分级的另一个基本参数，它表明起重机的主 要机构起升机构受载的轻重程度。载荷状态与两个因素有关：,起重机工作级别,一个是实际起升载荷Qi与额定载荷Qmax之比（ Qi /Qmax

9、），另一个是实际起升载荷Qi的作用次数Ni与工作循环总数N之 比(Ni / N)。 、起重机整机的工作级别根据起重机的利用等级和载荷状态可以确定起重机整机的工 作级别。起重机整机工作级别分为A1A8八级。,计算载荷及其组合,、计算载荷起重机在不同状态下可能出现的载荷，主要有以下几种。 自重载荷PG自重载荷是指起重机金属结构、机构、动力或电气设备，以及 装在起重机上的料仓、连续输送机及相应的物料等质量的重力 （起升质量的重力除外）。 起升载荷Q起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大 物品、取物装置、以及悬挂挠性件和其他随同升降的设备质量。 起升高度小于50米时，起升钢丝绳的质量可

10、以不计。,计算载荷及其组合,在不平路面运行时产生的冲击载荷起重机或起重小车运行时，由于路面凹凸不平、轨道接头间 隙或高低错位，会使运动的质量在铅垂方向产生冲击作用。因 此，应将自重载荷和起升载荷乘以大于1的运行冲击系数，以考 虑这种垂向冲击作用。 机构起动（制动时）产生的水平惯性载荷 风载荷户外工作的起重机承受风载荷作用。风载荷计算式：风载荷Pw =CKhqA （N）式中：C风力系数； Kh 风力高度变化变化系数；q 计算风压（N/m2）； A 起重机或起吊物品垂直于风向的迎风面积（m2 ）。,计算载荷及其组合,起重机偏斜运行时的水平侧向力Ps 坡度载荷当路面或轨道具有坡度时，起重机的支腿支撑

11、不平时，小车在 有上拱或下挠的桥架上时，自重载荷和起升载荷都会产生与坡度 方向平行的分力，称为坡度载荷。 特殊载荷包括：温度载荷、地震载荷、安装载荷、运输载荷、碰撞载 荷、工艺载荷、试验载荷等。,计算载荷及其组合,2、计算载荷的组合第类载荷组合起重机在正常工作情况下的正常载荷；第类载荷组合起重机在恶劣条件下工作产生的最大载荷第载荷组合户外作业的起重机不工作时受暴风吹袭产生的最大载荷。,强度和疲劳计算,、计算方法 在起重机设计中采用两种计算方法：许用应力法和极限状态法。 许用应力法这种方法是将组合后的载荷在零件或构件中产生的应力，与零 件或构件类型和具体条件所确定的许用应力进行比较。 极限状态法

12、它以部分载荷系数对各种载荷在组合之前加以放大，并与由屈 服或弹性失稳条件所规定的极限状态进行对比。2、强度计算 起重机机构零部件按第类载荷组合进行强度计算。起重机 现行强度计算采用许用应力法。动载荷作用通过相应的动载或冲 击系数在计算载荷中考虑。强度计算不考虑应力集中的影响。,强度和疲劳计算,对于用塑性材料制作的零件：=s/ns对于用脆性材料制作的零件：=b/nb式中 零件危险截面中的最大计算应力；s考虑零件尺寸、热处理和载荷特性的材料屈服极限;b 考虑载荷特性的材料强度极限；ns 塑性材料零件的安全系数；nb 脆性材料零件的安全系数。,强度和疲劳计算,、疲劳强度计算 零件和构件在低于材料屈服

13、极限的交变应力（或应变）的反复 作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部位萌生裂纹， 裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳 破坏。材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命。 疲劳强度计算的准则应力循环数计算无限寿命疲劳计算,强度和疲劳计算,4、安全系数起重机按许用应力法进行疲劳和静强度计算时，基本条件是 保证零部件或构件危险截面、或所选计算截面上的危险点的计算 应力，小于许用应力。材料极限应力与许用应力（或计算应力） 之比，就是安全系数。max=lim/n式中 max 最大计算应力； 许用应力；lim 材料的极限应力；n 安全系数。,3 起重机制造工艺流程,4 起

14、重机械设计理念,理念是为实现一定的目标而对某个具体事物所持有的观点或在某个 抽象过程实施时所采用的方法。作为工程技术人员，具备先进的设计理 念不仅可以使个人获得丰厚的收益，也可以为企业和社会的发展进步做 出贡献。以下是个人工作中的一些总结，供大家参考。 市场需求、客户满意第一的设计理念上世纪80年代、90年代初，我国处于短缺经济时代，不管什么样的 产品，只要能造出来，肯定能高价的卖出去，大部分的起重机设备都是 所谓的标准系列产品，制造厂较少基本不存在行业竞争。随着90年代中 后期制造厂的迅速增多，市场竞争的逐步加剧，用户对产品价格和差异 化的要求越来越高，供货周期更短，工程设计人员必须考虑如何

15、更快更 好的设计出产品图纸，更容易生产制造、运输、安装、使用维护，这就 要求技术人员树立用户第一的理念。,4 起重机械设计理念,企业最大效益的设计理念在满足用户要求时，尽可能进行产品的优化设计，选用最 佳的零部件组合，最低的制造加工、运输、安装等成本。在 设计中大量应用计算机辅助设计，提高设计效率和正确率。 兼顾社会效益的设计理念工程技术人员对产品创新和改进会带来制造方法、使用消 费理念的改变，例如经过周密设计优化，使钢结构自重降低 较大，不但节省了公司制造成本，同时由于大车轮压减小， 用户的厂房基础等结构尺寸减小，节省了大量的水泥、钢材 建筑材料，还有如环境等一连串的反应。,5 个人综合素质

16、的培养,先进的设计理念配合优秀的个人综合素质才能创造你的业绩。大家 可以从以下九个方面入手提高自身的综合素质： 一、专业基础知识：包括大学、初高中学习的理论知识。如数学、化学 工程材料、材料力学、理论力学、机械制图、机械设计、机械原理、电 工学、电气控制技术、单片机微机原理等理工类专业知识。 二、 制造工艺：包括材料预处理、热处理工艺、机加工工艺、焊接工 艺、加工条件(公司和外协厂设备)、涂装工艺等； 三、 工业设计知识：包括造型设计、人体力学设计等。 四、 运输安装维护：设计的产品必须适宜运输、安装方便、维护简单。 五、 质量、成本、寿命：设计的产品满足用户使用要求、整体成本控制 选择合适的设计理念保证产品的有限或无限使用寿命。 六、 熟悉相关行业标准：设计达到或高于行业标准，保证产品顺利交付 七、 计算机辅助设计：熟练应用先进的二维三维绘图、力学计算软件、 语言编程软件等 八、 办公自动化软件的应用及相关办公设备的维护 九、 技术商业谈判及相关技巧：工程技术人员经常参加各种技术性会议 掌握相关的谈判技巧、外语、商业礼仪也会为达成己方要求提供便利。,