汽车起重机构造一

第一篇基础知识
第七章起重机的工作原理与构造
本章要求熟悉汽车式起重机泵驱动装置、支腿、回转、伸缩、变幅、起升机构的构造及
其工作原理。

熟悉履带式起重机的构造及工作原理。

了解起重机的类型，掌握起重机的技术
参数。

了解起重机上机电路，掌握起重机系统的液压原理。

第一节起重机的类型及技术参数
一、起重机类型
按构造类型起重机械可分为轻小型起重设备、起重机和升降机三大类。

1、轻小型起重设备
轻小型起重设备一般只有一个升降机构，常见的有千斤顶、电动或手拉葫芦、绞车、滑车等。

其特点是轻便，结构紧凑，动作简单。

2、起重机
当起重设备除了具有起升机构以外，还有其他运动机构时，其结构组成必然比单机构的轻小型起重设备复杂得多，我们称这类起重设备为起重机。

根据金属结构的类型不同，起重机可分为桥架类型起重机和臂架类型起重机两大类别。

其特点是可以使挂在起重吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降和水平运移。

即起重机对重物能同时完成垂直升降和水平移动，在工业和民用建筑工程中作为主要施工机械而得到广泛应用。

起重机种类繁多，在建筑施工中常用的为流移动式起重机，包括：塔式起重机、汽车式起重机、轮胎式起重机、履带式起重机等。

常用起重机的特点和适用范围见表1 - 1。

表1-1 用起重机的特点和适用范围
名称主要特点适用范围
塔式起重机
1．优点：
(1)具有一机多用的机型（如移动式、固定式、附着式等），能适应
施工的不同需要；(2)附着后起升高度可达100m以上；(3)有效作业
幅度可达全幅度的80%；(4)可以载荷行走就位；(5)动力为电动机，可
靠性、维修性都好，运行费用极低
2．缺点：
(1)机体庞大，除轻型外，需要解体拆装费时、费力；(2)转移费用高，
使用期短不经济；(3)高空作业，安全要求较高(4)需要构筑基础
(1)高层、超高层的
民用建筑施工(2)重
工业厂房施工，如
电站主厂房结构和
设备吊装、高炉设
备吊装等(3)内爬式
适用于施工现场狭
窄的环
汽车式起重机
优点：
(1)采用通用或专用汽车底盘，可按汽车愿有速度行驶，灵活机动，
能快速转移；(2)采用液压传动，传动平稳，操纵省力，吊装速度快、
效率高；(3)起重臂为折叠式，工作性能灵活，转移快
缺点：
(1)吊重时必须使用支腿，不能载荷行驶；(2)转弯半径大，越野性能
差；(3)箱形起重臂自重大，影响起重量；(4)维修要求高
适用于流动性较大
的施工单位或临时
分散的工地以及露
天装卸作业
轮胎式起
优点：
(1)行驶速度低于汽车式，高于履带式，转弯半径小，越野性能好，
上坡能力达17%～20%；(2) 一般使用支腿吊重，在平坦地面可不用
支腿，可四面作业，还可吊重慢速行走；(3)稳定性能较好
适用于比较固定的
建筑工地，特别适
用于狭窄的施工场
所
重机
缺点：
(1)机动性比汽车式差，不便经常作长距离行走；(2)行驶速度慢，对路面要求较高
履带式起重机
优点
(1)行驶速度慢，越野性能好，爬坡能力大，牵引系数为轮胎式的1.5
倍；(2)可在泥泞、沼泽等松软地施工，吊重行驶比较平稳；(3)可改换
多种工作装置进行多种作业，使用范围广
缺点：
(1)行驶时对道路破坏性大；(2)在转移距离较长时，需用平板拖车装运
适用于比较固定
的、地面条件较差
的工作地点，是吊
装施工中使用较广
的起重机械
3、升降机
常见的有垂直升降机、电梯等。

升降机类起重设备只有一个升降机构。

由于出于安全性
考虑，电梯配有完善的安全装置及其他附属装置，其复杂程度是轻小型起重设备不能相比的，所以，列为单独一类。

在所有各类起重机械中，桥架类型起重机和臂架类起重机是使用量最大、功能最强的主体起重设备，现在，我们重点来认识一下起重机械设备中的这一大类别。

(1)桥架类型起重机
桥架类型起重机的最大特点，是以桥形金属结构作为主要承载构件，取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上。

桥架类型起重机通过起升机构的升降运动、小车运行机构和大车运行机构的水平运动，在矩形三维空间内完成对物料的搬运作业。

桥架类型起重机根据结构形式不同还可以进一步分为桥式起重机（俗称为天车、行车）、门式起重机（被称为带支腿的桥式起重机、包括装卸桥和集装箱门式起重机）和缆索起重机（由于跨度太大，用缆索取代了桥形主梁）等。

(2)臂架类型起重机
臂架类型起重机的结构特点是，都有一个悬伸、可旋转的臂架作为主要受力构件。

其工作机构除了起升机构外，通常还有旋转机构和变幅机构，通过起升机构、变幅机构、旋转机构和运行机构等四大机构的组合运动，可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业。

例如，汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、塔式起重机、门座起重机等。

除了按构造类型分类外，起重机还可以按行驶性能分为有轨运行起重机和无轨运行起重机。

有轨运行起重机装有车轮，可以在铺设的轨道上在有限范围内工作，例如，各种桥架类型起重机、塔式起重机、门座起重机等。

无轨运行起重机的运行装置配备橡胶轮胎或履带，常见的各种流动式起重机，它们机动性好，可以在各种路面上长距离行驶，灵活转换作业场地。

大多数起重机是通用式的，广泛应用于车间、仓库、露天堆放场等处。

也有许多起重机是专门为特定工作场所或某种工艺服务的。

例如，兑铁水起重机、脱锭起重机等冶金起重机，铸造起重机、锻造起重机等服务于热加工的起重机，门座起重机、卸船机等专门用于港口装卸作业的起重机，用于仓储料库的堆垛起重机，还有专门用于海上作业的浮式起重机等。

起重机在许多重要国民经济部门得到广泛使用，成为现代物流和制造业组织生产的基础装备之一。

起重机今后发展的方向是进一步增大起重性能，向大型化发展，扩大作业范围；增加科技含量，实现机电一体化，提高计算机技术应用水平；增强安全可靠性和作业的舒适性。

二、起重机的技术参数
起重机的主要性能参数包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作速度等，见表1-2。

表1-2 起重机的技术参数与定义（
GB 6974.2-86）
编号 名词术词 英文 定义或说明 示意图
1 质量和载荷参数
1.1 起重量G lifting capacity 被起升重物的质量
1.1.1
有效起重量G P
useful load pay- load
起重机能吊起的重物或物料的净质量。

对于幅度可
变的起重机,根据幅度规定有效起重量
1.1.2
额定起重量G n
load lifting capa- city, rated capa- city, safe work- ing load (SWL)
起重机允许吊起的重物或
物料，
连同可分吊具(或属具)质量的总和(对于流动式起重机，包括固定在起重机上的吊具)。

对于幅度可变的起重机,根据幅度规定起重机的额定起重量
1.1.3
总起重量G t
total suspended load, suspended load capacity, lifting load
起重机能吊起的重物或物料,连同可分吊具和长期固定在起重机上的吊具或属具(包括吊钩、滑轮组、起重钢丝绳，以及在臂架或起重小车以下的其他起吊物)的质量总和。

对于幅度可变的起重机,根据幅
度规定总起重量
1.1.4
最大起重量G max
maximum lifting load
起重机正常工作条件下，允许吊起的最大额定起重量
1.2
起重力矩
M load moment
幅度L 和相应起吊物品重力Q 的乘积
1.3
起重顿覆力矩M A
load tipping moment
起吊物品重力Q 和从载荷中心线至倾覆线距离A 的乘积
1.4
起重机总质量G 0
total mass
包括压重、平衡重、燃料、油液、润滑剂和水等在内的起重机各部分质量的总和
1.5
轮压P
wheel load
一个车轮传递到轨道或地面上的最大垂直载荷（按工况不同，分为工作轮压
和非工作轮压）
1.6 外伸支腿
最大压力maximum out-
rigger load
支腿全伸进行起重作业
时，一个支腿座承受的最
大法向反作用力
2起重机尺寸参数
2.1 幅度L radius 起重机置于水平场地时，
空载吊具垂直中心线至回
转中心线之间的水平距离
（非回转浮式起重机为空
载吊具垂直中心线至船艏
护木的水平距离）
2.1.1 最大幅度
L max maximum radius起重机工作时，臂架倾角
最小或小车在臂架最外极
限位置时的幅度
2.1.2 最小幅度
L min minimum radius 臂架倾角最大或小车在臂
架最内极限位置时的幅度
2.2 吊具横向
极限位置
C hook approach 起重机轨道中心线和吊具
垂直中心线之间的最小水
平距离
2.3 尾部半径r tail radius 与臂架相对的起重机另一
侧回转部分的最大半径
2.4 起升高度
H height 起重机水平停车面至吊具
允许最高位置的垂直距
离。

——对吊钩和货叉算至它
们的支承表面;
——对其他吊具，算至它
们的最低点（闭合状态）。

对桥式起重机，应是空载
置于水平场地上方，从地
面开始测定其起升高度
2.5 下降深度
h load-lowering
height.
吊具最低工作位置与起重
机水平支承面之间的垂直
距离。

——对吊钩和货叉，从其
支承面算起;
——对其他吊具，从其
最低点算起（闭合状态）。

桥式起重机从地平面起
算下降深度。

应是空载置
于水平场地上方，测定其
下降深度
2.6 起升范围lifting range 吊具最高和最低工作位置
D 之间的垂直距离
(D=H+h)
2.7 起重臂长
度L b jib length 起重臂根部销轴至顶端定
滑轮轴线（小车变幅塔式
起重机为至臂端形位线）
在起重臂纵向中心线方向
的投影距离
2.8 起重机倾
角jib angle 在起升平面内，起重臂纵
向中心线与水平线的夹角
3 运动速度
3.1 起升（下
降）速度
V n load-lifting
(lowering) speed
稳定运动状态下，额定载
荷的垂直位移速度
3.2 微速下降
速度V m precision load-
lowering speed
稳定运动状态下，安装或
堆垛最大额定载荷时的最
小下降速度
3.3 回转速度
ωslewing speed 稳定运动状态下,起重机
转动部分的回转角速度。

规定为在水平场地上,离
地10m高度处，风速小于
3 m/s时,起重机幅度最大,
且带额定载荷时的转速
3.4 起重机（大
车）运行速
度V k travelling speed 稳定运动状态下，起重机
运行的速度。

规定为在水
平路面（或水平轨面）上，
离地10m高度处，风速小
于3 m/s时的起重机带额
定载荷时的运行速度
3.5 小车运行
速度V t crab traversing
speed
稳定运动状态下,小车运
行的速度.规定为离地
10m高度处,风速小于 3
m/s时,带额定载荷的小车
在水平轨道上运行的速度
3.6 变幅速度
V r derricking speed 稳定运动状态下，额定载
荷在变幅平面内水平位移
的平均速度。

规定为离地10m高度
处，风速小于3 m/s时，
起重机在水平路面上，幅
度从最大值至最小值的平
均速度
3.7 起重臂伸
缩时间telescopic time 空载状态下，起重臂以最
大伸缩速度由全缩（全伸）
状态，运动到全伸（全缩）
状态所用的时间
4 与起重机运行线路有关的参数
4.1 爬坡能力g radeability 无载起重机能以稳定行驶
速度爬行的最大坡度，错
误！未找到引用源。

，一般
以百分数表示
4.2 最小转弯
半径R minimum turning
radius
起重机转向时，其前轮外
侧运行轨迹的最小圆弧半
径
5 一般性能参数
5.1 工作级别classification
group
考虑起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的起重机械特性
5.2 机构工作
级别classification
group of mecha-
nisms
按机构利用等级（机构在
使用期限内，处于运转状
态的总小时数）和载荷状
态划分的机构工作特性
5.3 生产率（生
产能力）loading and un-
loading capacity,
p roductivity'
表明起重机装卸能力的综
合指标。

根据起重量、机
构工作速度、工作行程以
及机构重叠工作的程度进
行计算，以t/h表示
5.4 起重特性
曲线lifting perform-
ance curve
表示臂架型起重机起重作
业性能的曲线。

由起重量
曲线和起升高度曲线组成
5.5 钢丝绳滑
轮组倍率rope fall 通过吊钩滑轮组的挠性件
分支数与引入卷筒（或链
轮）的挠性件根数之比
1、起重机工作级别
起重机的工作级别的大小高低是由二种能力所决定，。

其一是起重机的使用频繁程度，
称为起重机利用等级；其二是起重机承受载荷的大小，称为起重机的载荷状态。

1.1起重机的利用等级
起重机在有效寿命期间有一定的工作循环总数。

起重机作业的工作循环是从准备起吊物品开始，到下二次起吊物品为止的整个作业过程。

工作循环总数表征起重机的利用程度，它是起重机分级的基本参数之一。

工作循环总数是起重机在规定使用寿命期间所有工作循环次数的总和。

确定适当的使用寿命时，要考虑经济、技术和环境因素，同时也要涉及设备老化的影响。

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内，
分成10个利用等级( U0～U9)，如表1-3所示。

表1-3 起重机利用等级
利用等级总的工作循环次数N 附注
U0 U1 U2 U31. 6 X 1.04
3.2 x 104
6.3 x 104
1.25 x 105
不经常使用
U4 2.5×103经常轻闲地使用U55×105经常中等地使用U61×106不经常繁忙地使用
U7 U8 U9
2 x 106
4 X 106
>4 x 106
繁忙地使用
1.2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：一个是实际起升载荷G与额定载荷G n之比G/G n，另一个是实际起升载荷G的作用次数N与工作循环总数N，1之比N/N n。

表示G/以和N/N n 关系的线图称为载荷谱。

表1-4列出了起重机载荷状态。

表1-4 起重机载荷状态
载荷状态名义载荷谱系数K F说明
Q1——轻0.125 很少起升额定载荷，一般起升轻微载荷
Q2——中0.25 有时起升额定载荷，一般起升中等载荷
Q3——重0.5 经常起升额定载荷，一般起升较重载荷
Q4——特重 1.0 频繁起升额定载荷
1.3起重机工作级别
起重机的工作级别，即起重机的分级是由起重机的利用等级（表1-3）和起重机的载荷状态（表1-4）所决定，起重机的工作级别用符号A表示，其工作级别分为8级，即A1～A8
级。

起重机工作级别是表征起重机基本能力的综合参数，用户可根据使用的工艺要求选择适当工作级别的起重机，以达到既经济又适用的目的。

起重机工作级别也是识别风险，确定重定监控对象的一个重要参数。

起重机的工作级别如表1-5所示。

表1-5 起重机的工作级别
载荷状态名义载荷谱系数K F利用等级
U0U1U2U3U4U5U6 U7U8U9
Q1——轻
0.125
A1A2A3A4A5A6A7 A8
Q2——中0.25 A1A2A3A4A5A6 A7A8
Q3——重0.5 A1A2A3A4A5A6 A7A8
Q4——特重 1.0 A2A3A4A5A6 A7A8
1.4起重机工作级别举例
为便于广大起重作业人员了解和掌握超重机适用的工作级别，而列举了以下各种起重机的工作级别，如表1—6所示。

表1-6 起重机工作级别举例
起重机型式工作级别
桥式起重机
吊钩式
电站安装及检修用A1～A3
车间及仓库用A3～A5
繁重工作车间及仓库用A6～A7抓斗式
间断装卸用A
6
连续装卸用A6～A8冶金专用
吊料箱用A7～A8
加料用A
8
铸造用A6～A8
锻造用A7～A8
淬火用A7～A8
夹钳、脱锭用A
8
揭盖用A7～A8
料耙式A
8
电磁铁式A6～A8
门式起重机一般用途吊钩式A3～A6装卸用抓斗式A6～A8电站用吊钩式A2～A3造船安装用吊钩式A3～A5装卸集装箱用A5～A8
装卸桥料场装卸用抓斗式A7～A8港口装卸用抓斗式A
8
港口装卸集装箱用A6～A8
门座起重机安装用吊钩式A3～A5装卸用吊钩式A5～A7装卸用抓斗式A6～A8
塔式起重机一般建筑安装用A2～A4用吊罐装卸混凝土A4～A6
汽车，轮胎、履带、铁路起重机安装及装卸用吊钩式A1～A4装卸用抓斗式A4～A6
甲板起重机吊钩式A4～A6抓斗式或电磁吸盘式A6～A7
浮式起重机装卸用吊钩式A5～A6装卸用抓斗式A6～A7造船安装用A3～A6
缆索起重机安装用吊钩式A3～A5装卸或施工用吊钩式A5～A7装卸或施工用抓斗式A6～A8
2、起重机的特性曲线
自行式起重机的特性曲线规定了起重机在各种工作状态下允许吊装的载荷，反映了起重机在各种工作状态下能够达到的最大起升高度，是正确选择和正确使用起重机的依据。

每台
起重机都有其自身的特性曲线，不能换用，即使起重机型号相同也不允许。

2.1特性曲线表
反映自行式起重机的起重能力随臂长、幅度的变化而变化的规律和反映自行式起重机的最大起升高度随臂长、幅度变化而变化的规律的曲线称为起重机的特性曲线。

目前一些大型起重机，为了更方便，其特性曲线特别是起重量特性曲线，往往被量化成表格形式，称为特性曲线表，。

规定起重机在各种工作状态下允许吊装的载荷的曲线，称为起重量特性曲线，量化为表格形式后如表1-7所示，它考虑了起重机的整体抗倾覆能力、起重臂的稳定性和各种机构的承载能力等因素。

在计算起重机载荷时，应计入吊钩、索和吊具的重量。

2.4起重高度特性曲线
反映起重机在各种工作状态下能够达到的最大起升高度的曲线称为起升高度特性曲线，它考虑了起重机的起重臂的长度、倾角、铰链高度、臂头因承载而下垂的高度、滑轮组的最短极限距离等因素，如图1-1所示(GT550E)。

3、流动式起重机的选用
流动式起重机的选用必须依照其特性曲线进行，选择步骤是：
3.1根据被吊装设备或构件的就位位置、现场具体情况等确定起重机的站车位置，站车位置一旦确定，其幅度也就确定了。

3.2根据被吊装设备或构件的就位高度、设备尺寸、吊索高度等和站车位置（幅度），由起重机的特性曲线，确定其臂长。

3.3根据上述已确定的幅度、臂长，由起重机的特性曲线，确定起重机能够吊装的载荷。

3.4如果起重机能够吊装的载荷大于被吊装设备或构件的重量，则起重机选择合格，否则重选。

4、流动式起重机技术参数应用
4.1载荷处理
①动载荷
起重机在吊装重物运动的过程中，要产生惯性载荷，习惯上把这个惯性载荷称为动载荷。

在起重工程中，以动载系数计入其影响。

一般取动载系数K1=1.1。

冲击载荷较大的机械式起重机必须考虑和计入其影响，对动作平缓的液压起重机一般可以不考虑动载荷。

②不均衡载荷
在多分支（多台起重机、多套滑轮组、多根吊索等）共同抬吊一个重物时，一般按一定比例让它们分担重物的重量。

但实际提吊过程中，由于工作不同步的问题，各分支往往不能完全按设定比例承担载荷，这种现象称为不均衡。

在起重工程中，以不均衡载荷系数计人其影响。

一般取不均衡载荷系数K2 =1.1～1.2。

（注意：对于多台起重机共同抬吊设备，由于存在工作不同步而超载的现象，单纯考虑不均衡载荷系数K2是不够的，除了考虑不均衡载荷系数K2外，还必须根据工艺过程进行具体分析，采取相应措施。

）
③风载荷
吊装过程常受风的影响，尤其在北方和沿海，尽管起重安全操作规程规定了只能在一定的风力等级以下进行吊装作业，但对于起升高度较高、重物体积较大的场合，风的影响仍不可忽视。

风力对起重机、重物等的影响称为风载荷。

风载荷必须根据具体情况进行计算，风
载荷的计算必须考虑：标准风压、迎风面积、风载体型系数、高度修正系数等因素。

4.2起升高度的选择
起升高度的选择。

起重机的起升高度必须满足所吊装构件的起升高度的要求。

如图1-2所示。

其计算公式为：
H≥h1+ h2+h3+h4
式中H一起重机的起升高度，从停机地面算起至吊钩中心(m)；
h1——安装支座的表面高度，从停机地面算起(m)；
h2——安装间隙，视具体情况而定，一般不小于0.3m;
h3——绑扎点至构件吊起后底面的距离(m)；
h4——索具高度，自绑扎点至吊钩中心的距离，视具体情况而定(m)。

图1-2起升高度计算简图
4.3地基的处理
吊装前必须对基础进行试验和验收，按规定对基础进行沉降预压试验。

在复杂地基上吊装重型设备，应请专业人员对基础进行专门设计，验收时同样要进行沉降预压试验。

一定要保证起重机和各对地压力都能得到安全保证。

4.4起重机数量的选择
起重机数量应根据工程量、工期和起重机台班定额产量而定，其计算公式为：错误！未找到引用源。

式中N——起重机台数；T——工期（天）；C——每天作业班数；
K——时间利用系数，取0.8 ～0.9；P i——起重机相应的台班产量定额（t/台班）；
Q i——每种构件的吊装工作量(t)。

此外，在决定起重机数量时，还应考虑到构件装卸、拼装和就位的作业需要。

4.5起重机经济性的选择
起重机的经济性与其在工地使用的时间有很大关系。

使用时间越长，则平均到每个台班的运输和安装费越少，其经济性越好。

各类起重机的经济性比较如图1-3。

在同等起重能力下，如使用时间短，则使用汽车或轮胎起重机最经济；如使用时间较长，则履带起重机较为经济；如长期使用，则使用塔式起重机为最经济。

图1-3各类起重机经济比较曲线
A-轮胎式起重机；B-汽车式起重机；c-履带式起重机；D-塔式起重机
第二节泵驱动装置
对于流动式起重机，除了以电动机为动力源的以外，大多以发动机为动力源，而发动机的配置情况又随着起重机的种类和吨位有所不同。

对于随车起重机、中小吨位的履带起重机和汽车（全地面）起重机，一般只有一台发动机，既为行驶也为起重作业提供动力。

对于大吨位和特大吨位的汽车（全地面）起重机，一般配两台发动机，其中功率较大的为行驶提供动力，称为下车发动机；功率较小的为起重作业提供动力，称为上车发动机。

对于大多数起重机，取力装置接通以后可以在上车操纵室内用起动锁起动发动机，用熄火开关关闭发动机。

对于装有两台发动机的起重机与单台发动机的起重机起动大致相同，其操作要点主要有①起重作业时，要先起动下车发动机，再起动上车发动机。

②停机时，要先关闭上车发动机，再关闭下车发动机。

③在关闭发动机前，要将相应的机构收至行驶状态，各操作手柄和开关等要置于中位。

下面重点介绍单发起重机的泵驱动装置。

对于只有一台下车发动机的起重机，发动机的起动与一般车大致相同，但也有一定的技巧。

最值得注意之处是接通取力置前，应注意确认上车操纵室内各操纵手柄均应处于中位。

液压汽车起重机一般采用从运载车的变速器的副轴上取力，经专用传动轴驱动液压泵。

取力器的控制，有的采用杆件于下车驾驶内操作，手动挂档和摘档；多数采用电磁控制，气动挂档，如GT550E的PTO。

液压泵驱动后，由上车操作室控制发动机的转速。

一、手动操作的取力器
取力器用螺栓安装在变速箱的取力窗孔上，其构造见图2-1。

它是一个三轴齿轮箱，主动齿轮1上的大齿轮与变速箱上副轴的功率输出齿轮经常啮合。

动力由齿轮1输入，经中间轴18和主轴6上的齿轮传动，最后由主轴6上的连接凸缘8输出，通过传动轴驱动液压泵。

用换档杆拨动变速叉轴16使滑动齿轮5移动完成摘档和挂档。

二、电磁控制的气动换档取力器
1、变速器取力器。