起重机械检验员培训教材设备知识第1章p1-24

第1章综合知识1.1 概述1.1.1 起重机械的用途和特点起重机械是现代工业必需的生产设备，广泛地用于工厂、港口、建筑工地、市政工程、矿山、铁路、停车场等场所，完成各种物料、设备的起重、运输、装卸、安装和人员输送等施工与作业，从而大大地减轻了人们的劳动强度，提高了劳动生产率。

有些起重机械还能在生产中进行某些特殊的工艺操作，使生产过程较容易地实现机械化和自动化。

起重机械是一种间歇动作的搬运设备，其工作是周期性的，一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载，然后返回原处，直至下一次取物开始等环节，也就是以重复的工作循环来完成提升、转移、回转及多种作业的吊装设备。

经常起动、制动、正向和反向运动是起重机动作的基本特点。

起重机械的工作特点可归纳如下：1．起重机械一般都由多个机构组成，能完成一个升降运动、多个水平运动。

例如，桥式起重机能完成起升、大车运行和小车运行三个运动；门座起重机能完成起升、变幅、回转和大车运行四个运动。

在作业过程中，有时机构还需联动，操作技术难度较大。

2．起重机械一般都有庞大的金属结构，起重机械自重有时高达额定起重量的70%。

3．所吊运的重物种类繁多，且载荷大都是变化的。

有的重物重达几百吨乃至上万吨，有的物体长达几十米，形状也很不发规则，有散粒、热融状态、易燃易爆危险物品等，吊运过程复杂而危险。

4．大多数起重机械，需要在较大的空间范围内运行，有的要装设轨道和车轮（如塔式起重机、桥式起重机等）；有的要装上轮胎或履带在地面上行走（如汽车起重机、履带起重机等）；有的需要在钢丝绳上行走（如缆索起重机），活动空间较大，一旦造成事故影响的范围也较大。

5．有的起重机械需要直接载运人员在轨道、平台或钢丝绳上做升降运动（如施工升降机、升降平台等），其可靠性直接影响人身安全。

6．暴露的、活动的零件比较多，且常与吊运作业人员直接接触（如吊钩、钢丝绳等），潜在许多偶发的危险因素。

7．作业环境复杂。

从大型钢铁联合企业，到现代化港口、建筑工地、铁路枢纽，都有起重机械在运行；作业场所常常会遇有高温、高压、易燃易爆、输电线路、强磁等危险因素，对设备和作业人员行成威胁。

8．作业中常常需要多人配合，共同进行。

一个操作，要求指挥、捆扎、驾驶等作业人员配合熟练、动作协调、互相照应。

作业人员应有处理现场紧急情况的能力。

多个作业人员之间密切配合，通常存在较大的难度。

综上所述，起重机械的显著特点是：机构多、结构庞大、起重载荷的变化、作业环境复杂、操作要求高。

另外起重机械数量多、分布范围广、事故频发、伤害范围大、安全性是其工作的根本前提。

·1·1.1.2 起重机械的发展历程及发展趋势1.1.2.1 起重机械的发展历程起重机械的发展的从“省力”开始。

中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形。

而考古确认的第一台具有机械结构的起重机是由古希腊人发明的，考古记实显示最早在公元前515年,起升夹具和铁制的吊楔开始运用在古希腊人石块结构的神殿里。

因为这些是起重设备的核心装置，同时是在石块的重心的中心或者是在离重心上一点间隔相等的两边被发现，故被考古学家认为是起重机当时就存在的确凿证据。

古代“起重机”是用木头制造的，由人或者是牲口作为动力源，被用于大型建筑的建造。

这种类型的起重机后来发展成了采用人力踏板驱动的更大型的起重机，用于晋升更重的物料，全盛时期是在古罗马帝国时期。

当时建筑物的数目激增，而且这些建筑都达到了巨型的尺寸。

罗马人采用了希腊人的起重机并将其发扬光大，三饼滑车是古罗马最简朴的一种起重机，它是由一个单梁吊臂、一个绞盘、一条绳索和一个三个滑轮组成的滑轮组组成的。

这样就有能够省下3倍的力。

14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。

中世纪的文献中也记载了由手动驱动带幅轮和曲柄绞盘的起重机，为了缓冲这些不规则的冲击力和解决起升过程中的死点问题，调速轮最早于1123年开始投入使用。

中世纪时港口起重机被用来装卸船上的货物，有的港口起重机为求更大的起重重量和更好的稳定性被造在了石塔里。

19世纪前期，出现了桥式起重机；工业革命后铸铁和钢材就代替了木头用于制造起重机，起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等都开始采用金属材料制造，并采用水力驱动。

第一台真正采用机械能量的起重机用的是蒸汽机，最早的蒸汽起重机起源于18到19世纪，有一些甚至到了20世纪末仍能很好地使用。

20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种现代起重机基本形成。

我国的起重机技术源于西欧，后经原苏联传入我国。

从整个发展过程看，国内的桥式起重机、塔式起重机、流动起重机等虽然品种很多，但是大部分都是仿制国外样机。

近年来，中国起重机行业取得了快速的发展，尤其是工程起重机行业。

目前，我国生产工程起重机的企业有30多家，整个行业经过技术的消化吸收和自主创新，产品结构不断优化，社会效益显著提高。

汽车起重机向智能化、大型化发展；全地面起重机和门式起重机向高附加值、特大型发展;随车起重机向中大吨位渗透。

由于各类起重机向着大型化、高技术含量、高附加值方向发展，国内工程起重机与国际知名品牌的差距正在不断缩小，步入发展黄金期。

1.1.2.2 起重机械的发展趋势起重机械的发展趋势主要体现在如下几个方面：1. 起重机械产品的总体发展趋势（1）重点产品大型化。

起重机的起重量将会越来越大，以满足特殊工程的需要。

（2）通用产品轻量化。

将广泛采用新材料和采用合理的结构形式，以减轻设备自重。

将普遍采用先进的设计计算方法，并配用电子计算机进行优化设计，以选择合理的结构形式；采用新材料，起重机结构件将越来越多地采用高强度钢，零部件逐渐采用工程塑料，现在有些滑轮已经采用铸尼龙材料，缓冲器采用了聚氨脂材料，国外还有采用碳纤维强化塑料（比重是钢的1/4～1/3，强度是钢的3～5倍）代替起重机部分结构件的趋势。

（3）高速化。

以满足生产率日益提高的要求。

（4）多功能化。

将向同一设备可使用多种工作装置的要求发展，具备一机多用的功能，扩大使用范围。

（5）零部件通用化。

力求提高系列产品零部件的通用率。

·2·（6）液压化。

主要体现在轮式起重机向全液压传动发展。

（7）安全舒适环保节能。

起重机械的可靠性、安全性和舒适性成为评价设备的重要指标；在安全防护装置的配备、司机室的合理布置、以及减少振动和噪声、最大限度地防止职业危害等方面，都会作为制造厂家设计原则的一部分。

（8）智能化作业。

越来越多地采用智能控制系统，作业方式和作业条件得到全面改善。

（9）起重机控制系统的电磁兼容性将得到改善和提高。

2. 起重机创新设计理论方面（1）广义的优化设计。

具有零部件集成化、机构简洁化、结构全面优化的整体设计；包括随机变量优化、结构优化、智能优化、优化建模和复杂系统优化等内容。

（2）满足用户特殊要求的个性化设计。

（3）满足市场多样性和低成本要求的起重机新系列产品的模块化设计。

设计重用理论得到广泛应用。

研究表明，80％左右的产品设计是基于事例的变型设计和适应性设计。

设计重用就是将过去的设计知识和成功经验（如过去记录的设计原理、设计过程中的特征参数）用于当前的设计中；并对反复出现的知识内容，通过归类、整理，找出符合需要的内容，加以组合、加工和扩充，以备以后的设计中重用。

（4）各主要工业发达国家正从传统的CAD技术不断向智能CAD（ICAD）和人机智能化设计系统方向发展，电气控制系统自分析、自调整、自纠错的智能化水平不断提高，使得起重机的设计和使用全过程的自动化和智能化得以实现。

（5）采用参数化专家系统的快速反应设计；目前国际上在针对快速设计的并行设计技术、系列化模块化技术和虚拟制造技术等发展均较为迅速。

（6）基于成本即时反应的经济性设计；（7）基于产品全寿命周期的方便维护维修的设计及免维护设计；（8）仿真与虚拟设计。

仿真技术得到了日益广范的使用，从而能突破物理空间和时间的限制。

数字化样机的仿真设计对大型复杂起重机产品的方案评审、机构动作原理审查、结构干涉检查等具有十分重要的现实意义。

同时在计算机虚拟现实系统环境中的虚拟设计技术方面的研究也已受到人们的重视。

（9）起重机动力学（疲劳寿命的分析研究）研究成果的广泛应用。

（10）绿色工程机械产品的设计。

绿色设计的含义就是在产品的整个寿命周期内（包括设计、制造、运输、销售、使用或消费、废弃处理），着重考虑环境属性，即将产品自然资源的利用、对环境和人的影响、可拆卸性、可回收性、可重复利用等作为设计目标，在满足环境要求的同时，并行地考虑保证产品应有的基本功能、使用寿命、经济性和质量等。

绿色设计主要应考虑2方面的内容：一是产品本身的绿色设计。

采用绿色材料，实现零部件的标准化、模块化，在产品全寿命周期内，实现产品的再循环利用；二是减少废气、废水、噪声的排放，降低制造、使用过程的资源消耗，满足产品在生产和使用过程中不给社会带来危害的社会要求。

3. 建立起重机智能化信息管理系统方面（1）基于物联网技术的起重机安全管理体系将得到应用即将物联网技术应用于起重机安全管理领域，建立起重机智慧管理、重点设备健康监测、安全隐患远程诊断、事故防范和应急处置体系。

·3·物联网技术是在互联网技术基础上的延伸和扩展的一种网络技术；其用户端延伸和扩展到了任何物品和物品之间，进行信息交换和通讯。

将物联网技术应用于起重机安全管理领域，建立起重机智慧管理体系，可以使安置在起重机上的电子介质产生的数字信号，随时随地通过无处不在的无线网络传送交流，实现异地、远程、动态、全天候的“物物相连、人人相连、物人相联”的起重机智能化监控和管理。

（2）基于物联网技术的起重机快速检验体系建立（3）基于物联网技术的起重机安全隐患远程诊断体系建立4. 在役起重机械的安全评估方面起重机械全寿命管理过程评价体系将逐步建立完善并得到广泛应用。

全寿命管理是指运用系统理论和系统工程方法，对设备从立项论证开始，经过设计、制造、生产、使用、保障直至报废的全寿命周期过程实施科学管理。

主要体现在如下几个方面：（1）起重机械的故障规律的探讨。

（2）重大危险源辨识研究及现场检测应用。

重大危险源辨识研究的进展，将使现场检测更加具有针对性。

以塔机为例，可将其钢结构分为3部分检测，即危险点部位检测、非危险点部位检测和应力检测。

塔机钢结构危险点部位主要集中在起重臂与前拉杆联接部位、起重臂根部、平衡臂根部、塔帽与上支承联接部位、塔身根部、塔身最上端附墙与标准节连接处（塔机附着状态时）等，属于致命缺陷项目。

危险点在焊接部位时，应对其进行探伤，常用的探伤有磁粉探伤和超声波探伤，对锈蚀部位比较严重的地方，应用超声波测厚仪精确测量其实际厚度，并按照标准进行评判；危险点在铰接部位时，应测量销轴直径与轴孔直径之间的间隙。