第二章 起重机主要零部件

双联卷筒中间无槽部分的长度L3确定方法：
L3 L4 2 H min tg

L４——外侧或内侧动滑轮的间距 Hmin——卷筒轴到动滑轮的最小距离 ——钢丝绳允许偏角，在4~6°之间
最近事故案例
据新华社电
开往日本首都东京羽田机场的一列轻轨列车3月25日 被一台起重机砸中，大约100名乘客被困车厢，所幸无人 伤亡。 东京警察厅说，一辆车载起重机事发前停在轻轨下方 一条公路上，执行安装交通标志牌任务。起重机臂触碰到 途经那里的一列轻轨列车车厢。东京警察厅说，事故发生 后，公司派遣另一列列车沿另一条轨道开往事故现场，将 受损列车上的乘客接走
（3）卷筒的验算 主要指卷筒的直径、长度和厚度 ①卷筒直径
D0 K ed
D0——卷筒名义直径，从钢丝绳中心算起（mm） Ke——系数 d——钢丝绳直径（mm） 卷筒名义直径已系列化，其数值为：300，400，500， 650，700，800，900，1000，~~ mm
②卷筒长度 主要由起升高度和滑轮组倍率来确定。 单层绕卷筒的长度确定方法：
（3）滑轮组 ①滑轮组类型 单联滑轮组： 优点 结构简单紧凑、重量轻
缺点 钢丝绳沿卷筒轴向移动， 支座承载不均； 如无导向装置，吊钩在 升降中，也会产生水平 位移 不适用于桥式起重机
双联滑轮组 由动滑轮、定滑轮和平衡轮构成。 平衡轮调节两边钢丝绳的拉力和长度。 避免了单联滑轮组中支座承载不均和货物沿水平方向产 生水平位移的缺点。
（2）滑轮的安全使用与检查
除经常润滑外，一到两个月全面检查一次 ①有无裂纹和破碎处，如发现损坏，及时更换； ②是否正常转动。一般用手能灵活转动。否则，需拆开 清洗。侧向摆动不得超过其名义直径的1/1000； ③滑轮槽径向磨损超过绳径的25%，壁厚磨损超过原厚 度的10%，应修复或更换； ④滑轮轴磨损量达原直径的5%；衬套磨损超过原厚度的 20%，应更换； ⑤轴孔内缺陷面积超过0.25cm2、深度大于4mm时，应进 行修理或更换。
③平衡轮。工作时，不绕自身轴线转动，只利用在空间的摆 动作用来均衡钢丝绳的拉力。 滑轮的制造可采用锻造、铸造和焊接等方式。滑轮一般 由轮缘、轮辐和轮毂三部分构成。
造成钢丝绳破坏的主要原因，钢 丝绳经过滑轮时，产生的弯曲应力和 挤压应力。 因此，为提高钢丝绳寿命，就
D d
Ke
D——滑轮槽底直径 d—— 钢丝绳直径 Ke——系数
2.2 滑轮与卷筒
2.2.1 滑轮
在起重机械中，滑轮的主要作用是改变钢丝绳运动的方 向。如果多个滑轮组成滑轮组，可达到省力的目的。 （1）滑轮的类型与结构 按滑轮的作用，可分为工作滑轮和平衡滑轮两类。 工作滑轮，根据滑轮轴线是否运动，又分为动滑轮和定 滑轮。
①动滑轮。除能绕滑轮轴线转动外，还可和轴一起在空间运 动。动滑轮可实现省力和省时的目的。 ②定滑轮。只能绕滑轮轴转动，起改变钢丝绳运动方向的作 用。
M ( a e1 ) Q 2
1
（2-2）
正因为力矩M，所以吊钩的梯形断面内侧大、外侧小。
③对于C-C断面，Q通过钢丝绳作用在该断面上，有使 吊钩被切断的趋势。该断面所受的切应力为

Q FC
（2-3）
式中 FC 为断面C-C的面积（mm2）。
（3）吊钩的计算 ① 钩柱强度计算。吊钩尾部螺纹柱的拉应力为
a.交绕钢丝绳。断丝数占总数的10%时，应更换新的； b.顺绕钢丝绳。断丝数占总数的5%时，应更换新的； c.钢丝绳中，若有一股折断时，应立即更换； d.钢丝绳外层磨损达40%或钢丝绳直径磨损减小达15% 时，应更换； e.钢丝绳磨损严重，尚未达到40%，根据磨损程度，应 降低报废断丝数标准，并按折减后的断丝数更换。
2.1.2 抓斗
用于抓取块状、散粒状物料（如矿石、水泥、铁屑及 铁皮等）。 通常应用最广泛的是双绳抓斗。
（1）双绳抓斗的结构与工作原理 双绳抓斗是由颚板、下横梁、支撑杆和上横梁组成。 支持绳和开闭绳分别卷绕到支持卷筒和开闭卷筒上。抓斗 的操作过程分为以下四个步骤： ① 降斗。抓斗张开下降到货物堆上，此时支持绳和开 闭绳以相同速度下降，在下降过程中，抓斗的自重主要由 支持绳来承受，以防抓斗自动关闭。 ②闭斗。抓斗插入物料堆后，支持绳保持不动，开动 开闭卷筒提升开闭绳，迫使颚板闭合抓取物料。 ③升斗。抓斗完全闭合后，开动支持卷筒和开闭卷筒， 使支持绳和开闭绳以相同速度上升，直到抓斗升到预定高 度为止。
[T]——钢丝绳的许用应力 K——钢丝绳的安全系数，见下表 工作类型 安全系数 轻级 5.0 中级 5.5 重级 6.0 捆绑用绳 5~10
②验算钢丝绳的直径
钢丝绳的使用寿命，主要与卷筒、滑轮的直径大小，数 目及使用与维护等因素有关。 因此，为提高钢丝绳使用寿命，钢丝绳直径与滑轮和卷 筒的直径必须满足一定的关系。这一点已经在前述课程中讲 到。 ③捆绑钢丝绳的安全使用 钢丝绳捆绑起升重物，受力复杂，磨损严重，需考虑 １）捆绑绳的安全角度 ２）钢丝绳曲率半径对承载能力的影响
2.1.3 电磁吸盘
用于搬运具有导磁性的材料和黑色金属制品。 一般由外壳、线圈、底座（非磁性高锰钢板）和螺栓 等零部件组成。
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工作原理，接通电源，使电磁铁线圈带电，电磁盘产 生磁性，所形成的磁通由电磁铁的外壳通过物件而闭合， 物件被电磁铁吸附。电磁线圈断电后，电磁吸盘失去磁性， 被吸附物件脱落。

第二章
起重机主要零部件
· 取物装置 · 滑轮与卷桶 · 钢丝绳 · 减速装置 · 车轮与轨道
2.1 取物装置
起重运输机械装卸和搬运的物品种类繁多，因此，需要 在起重机械上装设各种取物装置。 常用的取物装置分为两类： 1）用于成件物品装卸 如吊钩、吊环、夹钳和电磁吸盘等。 2）用于散粒物品的装卸 如抓斗等。
T0
Q i
i ——钢丝绳分支数 单联滑轮组: a＝i 双联滑轮组: a＝i/2
③滑轮组效率 钢丝绳绕滑轮转动，克服摩擦阻力和僵性阻力 因此，其实际拉力大于理论拉力，即T>T0
Z
Z
T0
T a 1
a ——滑轮组倍率
a (1 )
——单个滑轮效率
起重量与滑轮组倍率的关系
起重量(t) 5 10(8) 15(16) 20 30(32) 50 75~100
④使用钢丝绳的安全要求
１）钢丝绳的维护 a.钢丝绳使用时，保持清洁、润滑良好； b.钢丝绳不允许打结、绳股突出或扭曲； c.在绳槽中和卷筒上固定正确，且牢固可靠； d.不允许超负荷使用。高温环境作业，应有绝热装置； e.防止受到突然载荷冲击； f.与平衡轮固定架之间不能产生卡死和摩擦现象。
２）钢丝绳的更换 定期检修，发现磨损腐蚀严重或断丝现象，按规定报废 更换
1)单联滑轮组 2)双联滑轮组 L=L0+L1+2L2 L=2(L0+L1+L2)+L3
L1——固定绳端所需长度，一般取L1=３t L2——卷筒两端空余部分，根据卷筒结构定 L3——双联卷筒中间无槽部分的长度
L0——卷筒上螺旋槽部分的长度，由下式确定
L0 (
Ha
D0
n) t
H——起升高度 a——滑轮组倍率 t——螺旋槽节距 D0——钢丝绳卷绕直径 n——附加安全圈（减载圈），以减小钢丝绳尾端 拉力，有利于固定。一般取n=1.5~3圈。
（２）吊钩的受力分析
根据受力情况，吊钩的危险断面有以下三种情况。设 吊钩上吊挂货物的重量为Q，则： ① 对于A-A断面，在Q的作用下，有将吊钩拉断的趋势， 其拉应力为

A

Q FA
（2-1）
式中 FA 为断面A-A的面积（mm2）
②对于B-B断面，除受Q的拉应力外，还受到力矩M的作用。 因此，吊钩有被拉直的趋势。
多用于桥架类型的起重机上。
②滑轮组倍率 即其省力倍数，或称滑轮组速比，以a表示
a
Q T0

vs vq
Q——起升货物重量（N） T0——每一分支钢丝绳理论拉力（N） vs——钢丝绳卷绕速度（m/min） vq——货物起升速度（m/min）
如不计钢丝绳绕过滑轮的阻力，则每一分支钢丝绳的拉 力相等，有
2.1.1 吊钩
（1）吊钩的分类 ① 按吊钩的形状可分为单钩和双钩。单钩的优点是制 造与使用比较方便，双钩的受力情况比单钩好。单钩用于中 小起重量，双钩用于大起重量。 ②按吊钩制造方法分为锻造吊钩和板式吊钩。锻造吊钩 用于中小起重量，板式吊钩用于大起重量。 ③按吊钩用途可制成梯形断面、T字型断面和工字型断 面。根据断面承载能力分析，T字型断面最合理，但制造工 艺复杂。一般常用的是梯形断面，受力较合理，制造工艺简 单。
单层绕卷筒的绳槽分为标准槽与深槽两种。
设绳槽半径为R，槽深为C，槽节距为t，钢丝绳直径d， 有 R＝（0.53~0.6）d 标准槽： C1＝（0.3~0.4）d，t1＝d+(2~3)mm 深槽： C2＝（0.6~0.9）d，t2＝d+(6~8)mm
（2）卷筒的安全使用
经常受钢丝绳挤压、弯曲和扭转作用，因此 ①每月检查一次。注意卷筒轴和齿轮啮合情况、零件紧固； ②钢丝绳尾端固定装置，应有防松或自紧性能； ③卷筒出现裂纹，应更换； ④绳槽磨损达原筒壁厚的20%，应更换； ⑤钢丝绳相对绳槽偏角不大于4~6°，否则可能出现跳槽现象。
2.3 钢丝绳
钢丝绳具有张度大、自重轻、挠性好、运动平稳、极少 突然断裂等优点 （1） 钢丝绳结构及选用 钢丝绳是易损件，使用中必须保持足够的强度。因此， 选用钢丝绳，必须经过计算，验证合格后允许使用。
①静拉力计算
T
Q i Z
Q——起重量（N） i——承载钢丝绳根数 Z——滑轮组效率
根据钢丝绳的静拉力T和安全系数K，确定出钢丝绳的 最大拉力 Tmax＝TK≤[T]
倍率(a)
2
2
3
4
4
5
6
2.2.2 卷筒
（1）卷筒的结构 根据不同作业要求，有圆柱形、圆锥形或曲线形。 桥式起重机上多采用圆柱形卷筒，其表面切出螺旋槽， 以增大钢丝绳和卷筒接触面积，使钢丝绳排列整齐，防止 钢丝绳互相摩擦，延长钢丝绳的使用寿命，并保持重物升 降准确。 钢丝绳在卷筒上的卷绕方式分为单层绕和多层绕两种。 桥式起重机多采用单层绕卷筒。

4Q
d
2 0


（2-4）
Q——起重量（N） d0——螺纹内径（mm） ——许用应力（N/mm2） ②钩身强度计算 查阅具体资料（材料力学、失效分析）
（4）吊钩的安全使用 ①吊钩的负荷试验 新吊钩，试验，吊1.25倍的额定载荷，不少于10分钟。 吊钩上不得有裂纹、断裂或永久变形。 撤去试验载荷后，开口度不应超过0.25% ②吊钩的安全检验 每年检查一至三次 可用探伤仪或20倍放大镜检查，吊钩表面、钩尾部位、 钩口尺寸、钩口咀
④开斗。将抓斗移动到卸料地点，支持绳保持不动， 使开闭绳下放，靠物料重量和抓斗颚板自重作用，使抓斗 张开卸出物料。然后进入下一个工作循环。
（２）抓斗的安全使用
① 抓斗各机构构件的动作应灵敏可靠； ② 滑轮和滑轮罩之间要留有适当的间隙，以免钢丝绳 脱槽被挤在两者之间，造成事故； ③抓斗起升时，应使开闭绳和支持绳受力均衡，以防 开闭绳超载发生断裂事故； ④抓斗刃口闭合要严密。刃口错位和斗口接触处的间 隙应小于3mm，且最大间隙处的长度不大于200mm。
电磁吸盘的吸力可用下式确定：
P


5000
2

F 10
N
——电磁铁线圈有效磁通量（GS）
F ——电磁铁磁极面积（mm2）
电磁吸盘有圆形和方形两种。圆形电磁吸盘适于吸附 钢锭、钢板和钢块等；方形电磁吸盘适于吸附条形的钢板、 钢管、型钢等。
电磁吸盘搬运物料，可不用挂钩及捆绑等工序，操作 方便、工作效率高，广泛应用于冶金工厂。 但是电磁吸盘的吸附能力并不是恒定不变的，它与吸 附材料的形状、尺寸和大小、温度以及电磁吸盘温升和供 电电压等都有关系，因此适应性差。使用时应注意下列事 项： （1）电磁吸盘不许吊运温度高于200C°的物品。当物 品温度高于200C°时，必须采用有特殊散热条件的电磁 盘来承担，但物品的温度应小于700C°； （2）电磁吸盘在吊运物料时，因为随时都有断电造成 物料坠落的危险。所以，采用电磁吸盘搬运物料时，不准 在人或设备上方工作。
Ke值的最小允许值
传动方式
手动 机动
工作类型 —— 轻级 中级 重级、特重级 滑轮
系数Ke 18 20 25 30 18
抓斗
滑轮槽底部半径应能满足钢丝绳顺利通过滑轮而不被 卡住，并尽可能增大钢丝绳与滑轮的接触面积 一般 R=（0.53～0.6）d。 当钢丝绳偏斜时，为防止脱槽，绳槽两侧面的夹角 ＝35°～45°。