起重機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)講稿

1、起重機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)起重機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)(2006年4月蘇州）南京市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所呂嘉重機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)起重機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)l第一節(jié)第一節(jié) 起重機(jī)的分類、主要參數(shù)和組成起重機(jī)的分類、主要參數(shù)和組成l第二節(jié)第二節(jié) 起重機(jī)設(shè)計(jì)總論起重機(jī)設(shè)計(jì)總論l第三節(jié)第三節(jié) 起重機(jī)機(jī)構(gòu)及主要零部件起重機(jī)機(jī)構(gòu)及主要零部件l第四節(jié)第四節(jié) 起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算l第五節(jié)第五節(jié) 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料l第六節(jié)第六節(jié) 橋門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)橋門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)l第七節(jié)第七節(jié) 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的制造工藝起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的制造工藝l第八節(jié)第八節(jié) 安全保護(hù)裝置安全保護(hù)裝置 第一節(jié)第一節(jié) 起重

2、機(jī)的分類、主要參數(shù)和組成起重機(jī)的分類、主要參數(shù)和組成l一、起重機(jī)的分類一、起重機(jī)的分類l（一）起重機(jī)定義（一）起重機(jī)定義：l起重機(jī)以間歇、重復(fù)方式工作，使掛在吊鉤或其它取物裝置上的重物在一定的空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)垂直升降和水平移動(dòng)機(jī)電設(shè)備。l（二）起重機(jī)又可分為（二）起重機(jī)又可分為：l1.橋架型：橋式起重機(jī)，門式起重機(jī)，裝卸橋，架橋機(jī)； l2. 臂架型：門座起重機(jī)，半門座，塔式，鐵路起重機(jī)，流動(dòng)式， 浮式，甲板，桅桿，懸臂；l3.繩索型： 纜索起重機(jī)，門式纜索起重機(jī)； 纜索起重機(jī)1-安裝用鋼絲繩2-安裝用卷揚(yáng)機(jī)3-輔助桅桿4-承重鋼絲繩5-側(cè)纜風(fēng)繩 6-起重卷揚(yáng)機(jī)7-起重鋼絲繩8-起重小車67467

3、48del起重量G（過去常用字母Q表示），是指被起升重物的質(zhì)量，單位為千克（kg）或噸（t）。一般分為額定起重量、最大起重量、總起重量、有效起重量等。l1.額定起重量額定起重量Gn 額定起重量，是指起重機(jī)能吊起的重物或物料連同可分吊具或?qū)倬撸ㄈ缱ザ?、電磁吸盤、平衡梁等）質(zhì)量的總和。對(duì)于幅度可變的起重機(jī)，其額定起重量是隨幅度變化的。l其名義額定起重量其名義額定起重量，是指最小幅度時(shí)，起重機(jī)安全工作條件下允許提升的最大額定起重量，也稱最大起重量Gmax。2.總起重量總起重量Gt 總起重量，是指起重機(jī)能吊起的重物或物料，連同可分吊具和長期固定在起重機(jī)上的吊具或?qū)倬撸òǖ蹉^、滑輪組、起重鋼絲繩以及在

4、臂架或起重小車以下的其他起吊物）的質(zhì)量總和。有效起重量，是指起重機(jī)能吊起的重物或物料的凈質(zhì)量。如帶有可分吊具抓斗的起重機(jī)，允許抓斗抓取物料的質(zhì)量就是有效起重量，抓斗與物料的質(zhì)量之和則是額定起重量。橋架型起重機(jī)運(yùn)行軌道軸線之間的水平距離稱為跨度，用字線S表示，單位為米（m）。對(duì)于小車，為小車軌道中心線之間的距離；基距也稱軸距，是指沿縱向運(yùn)動(dòng)方向的起重機(jī)或小車支承中心線之間的距離。（起重機(jī)置于水平場地時(shí)，空載吊具垂直中心線至回轉(zhuǎn)中心線之間的水平距離稱為幅度L。 幅度有最大幅度和最小幅度之分。l（六）起重力矩（六）起重力矩M 起重力矩是幅度L與其相對(duì)應(yīng)的起吊物品重力G的乘積， M =GL。（NM)l

5、（七）起重傾覆力矩（七）起重傾覆力矩MA 起重傾覆力矩，是指起吊物品重力G與其至傾覆線距離A的乘積。l（八）輪壓（八）輪壓P 輪壓是指一個(gè)車輪轉(zhuǎn)遞到軌道或地面上的最大垂直載荷。單位為N。l（九）起升高度（九）起升高度H和下降深度和下降深度h 起重高度，是指起重機(jī)水平停機(jī)面或運(yùn)行軌道至吊具允許最高位置的垂直距離，單位為m。l（十）運(yùn)行速度（十）運(yùn)行速度V 起升（下降）速度Vn，是指穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，額定載荷的垂直位移速度（m/min）。l（十一）起重機(jī)工作級(jí)別（十一）起重機(jī)工作級(jí)別 起重機(jī)工作級(jí)別是考慮起重量和時(shí)間的利用程度以及工作循環(huán)次數(shù)的工作特性。l它是按起重機(jī)利用等級(jí)（整個(gè)設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)，總的

6、工作循環(huán)次數(shù)）和載荷狀態(tài)劃分的。l起重機(jī)載荷狀態(tài)按名義載荷譜系數(shù)分為輕、中、重、特四級(jí)；l起重機(jī)的利用等級(jí)分為U0U9十級(jí)。l起重機(jī)工作級(jí)別，也就是金屬結(jié)構(gòu)的工作級(jí)別，按主起升機(jī)構(gòu)確定，分為A1A8級(jí)。利用等級(jí)工作循環(huán)總數(shù)備注U01.6104不經(jīng)常使用U13.2104U26.3104U31.25105U42.5105經(jīng)常輕負(fù)荷使用U55105經(jīng)常斷續(xù)使用U61106不經(jīng)常繁忙使用U72106繁忙使用U84106U94106起重機(jī)的利用等級(jí)起重機(jī)的利用等級(jí)工作循環(huán)工作循環(huán)從準(zhǔn)備起吊始，到下一次起吊止。從準(zhǔn)備起吊始，到下一次起吊止。載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)KQ說明Q1輕0.125很少起吊額定載荷，一

7、般起吊輕載荷。Q2中0.25有時(shí)起吊額定載荷，一般起吊中等載荷。Q3重0.5經(jīng)常起吊額定載荷，一般起吊較重載荷。Q4特重1.0頻繁起吊額定載荷。載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)QmaxN(m-材料疲勞試驗(yàn)曲線的指數(shù)，m=3）1如：如：25% 吊吊Qmax，25%吊吊Qmax/2，50%吊吊Qmax/4則：則：KQ=0.25（1）30.25（0.5）30.5(0.25)3 =0.2892如：僅如：僅100%吊吊0.75 Qmax則：則：KQ=1（0.75）3=0.42miiQQQNNKmax名義載荷譜系數(shù)名義載荷譜系數(shù)KQ 的計(jì)算的計(jì)算載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)KQ利用等級(jí)U0U1U2U3U4U5U6U72106U

8、8U9Q1輕0.125A1A2A3A4A5A6A7A8Q2中0.25A1A2A3A4A5A6A7A8Q3重0.5A1A2A3A4A5A6A7A8Q4特重1.0A2A3A4A5A6A7A8例：長期吊運(yùn)例：長期吊運(yùn)75%額定載荷，經(jīng)常斷續(xù)使額定載荷，經(jīng)常斷續(xù)使用的起重機(jī)工作級(jí)別為用的起重機(jī)工作級(jí)別為A6。某車間經(jīng)常要吊運(yùn)8噸的重物，購買QD20和LH10兩種型號(hào)的起重機(jī)，實(shí)際級(jí)別是不一樣的！l三、起重機(jī)的組成三、起重機(jī)的組成l1.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)/液壓傳動(dòng)系統(tǒng)l2.金屬結(jié)構(gòu)l3.電氣/液壓控制系統(tǒng)l4.安全保護(hù)系統(tǒng)第二節(jié)第二節(jié) 起重機(jī)設(shè)計(jì)總論起重機(jī)設(shè)計(jì)總論l一、起重機(jī)安全正常工作的條件一、起重機(jī)安全正

9、常工作的條件l為了保證起重機(jī)的安全正常工作，起重機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下為了保證起重機(jī)的安全正常工作，起重機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足下列三個(gè)基本條件：列三個(gè)基本條件：l（一）（一）金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和金屬結(jié)構(gòu)和機(jī)械零部件應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、剛度和抗屈曲能力?？骨芰?。l（二）（二）整機(jī)必須具有必要的抗傾覆穩(wěn)定性。整機(jī)必須具有必要的抗傾覆穩(wěn)定性。l（三）（三）原動(dòng)機(jī)具有滿足作業(yè)性能要求的功率，制動(dòng)裝置提原動(dòng)機(jī)具有滿足作業(yè)性能要求的功率，制動(dòng)裝置提供必需的制動(dòng)力矩。供必需的制動(dòng)力矩。l1.強(qiáng)度強(qiáng)度金屬構(gòu)件抵抗外力作用不產(chǎn)生破壞的能力。金屬構(gòu)件抵抗外力作用不產(chǎn)生破壞的能力。l2.剛度剛度在外力作

10、用下，金屬構(gòu)件抵抗產(chǎn)生彈性變形的在外力作用下，金屬構(gòu)件抵抗產(chǎn)生彈性變形的能力。能力。l3.穩(wěn)定性穩(wěn)定性金屬構(gòu)件承受壓力載荷作用時(shí)，保持原有幾金屬構(gòu)件承受壓力載荷作用時(shí)，保持原有幾何形狀的能力。何形狀的能力。l二、起重機(jī)載荷分類二、起重機(jī)載荷分類 作用于起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)上的載荷，根據(jù)其不同特點(diǎn)與出現(xiàn)的頻繁程度分為基本載荷、附加載荷及特殊載荷三類。（GB3811-83規(guī)定的）l（一）基本載荷（一）基本載荷 基本載荷指始終和經(jīng)常作用在起重機(jī)結(jié)構(gòu)上的載荷，即起重機(jī)正常工作時(shí)必然出現(xiàn)的載荷，包括：l（1）自重載荷PG 指起重機(jī)的結(jié)構(gòu)、機(jī)械設(shè)備及電氣設(shè)備等的重力（亦稱固定載荷）。l（2）起升載荷PQ 指

11、所能吊起物品的最大重力，俗稱額定起重量。起升載荷不包括吊鉤、吊環(huán)、吊梁等取物裝置的重置，但可以更換的取物裝置如抓斗、電磁吸盤、真空吸盤、集裝箱屬具等的重力應(yīng)計(jì)算在起升載荷之中。起重機(jī)起升高度小于50m時(shí)，起升載荷可不計(jì)起升鋼絲繩的重力。l（3）水平慣性載荷PH 指運(yùn)行、回轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)起（制）動(dòng)時(shí)引起的水平慣性載荷。l（二）附加載荷（二）附加載荷 附加載荷指起重機(jī)在正常工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)所承受的非經(jīng)常性作用的載荷（在起重機(jī)正常工作時(shí)并非必然出現(xiàn)而是可能出現(xiàn)的載荷），包括：l（1）工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷Pw；l（2）有軌起重機(jī)偏斜運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向力PS；l（3）根據(jù)實(shí)際情況決定需加以考慮的溫度載荷、冰雪載

12、荷及某些工藝性載荷。l（4）坡度載荷l（三）特殊載荷（三）特殊載荷 特殊載荷指起重機(jī)在非工作狀態(tài)或試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)可能承受的最大載荷，或在工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然承受的不利載荷，包括：l（1）非工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷Pw；l（2）試驗(yàn)載荷；l（3）根據(jù)實(shí)際情況決定需加以考慮的安裝載荷、地震載荷及某些工藝性載荷；l（4）工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然可能承受的碰撞載荷PC；l（5）工作狀態(tài)下結(jié)構(gòu)偶然可能承受的帶剛性起升導(dǎo)架的小車的傾翻水平力PSL。l（四）機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的沖擊動(dòng)力載荷系數(shù)（四）機(jī)構(gòu)不穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)的沖擊動(dòng)力載荷系數(shù)l1.起升沖擊系數(shù) 起升質(zhì)量突然離地起升或下降制動(dòng)時(shí)，自重載荷將產(chǎn)生沿其加速度相反方向的沖擊

13、作用，用起升沖擊系統(tǒng)來考慮這種作用的影響。 一般0.9 1.1l2.起升載荷動(dòng)載系數(shù) 起升質(zhì)量突然離地起升或下降制動(dòng)時(shí)，對(duì)承載結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將產(chǎn)生附加的動(dòng)載荷作用，從而引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)，增大起升載荷的靜力值，通常將起升載荷乘以大于1的起升載荷動(dòng)載系數(shù) ，來考慮起升載荷的這種動(dòng)力響應(yīng)。l一般 =1.02.0l3.突然卸載沖擊系數(shù)l當(dāng)起升質(zhì)量部分或全部突然卸載時(shí)，將對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)減載作用?？紤]這種工況時(shí)，通常將起升載荷乘以突然卸載沖擊系數(shù) ，按下式計(jì)算：)1(133mm式中 m 起升質(zhì)量中突然卸去的那部分質(zhì)量(kg）；l m起升質(zhì)量（kg）； 3系數(shù)，對(duì)抓斗起重機(jī)， 3=0.5；對(duì)電磁起重機(jī)， 3=1

14、.0。l4.運(yùn)行沖擊系數(shù) 當(dāng)起重機(jī)或其一部分裝置（小車）沿道路運(yùn)行時(shí)，由于道路或軌道不平（有接縫）而使運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量產(chǎn)生鉛垂方向的沖擊作用。計(jì)算時(shí)應(yīng)將自重載荷和起升載荷乘以運(yùn)行沖擊系數(shù)。有軌運(yùn)行時(shí)，按下式計(jì)算：l式中 h軌道接縫處兩軌道頂面的高度差（mm）；l v運(yùn)行速度（m/s）。l*對(duì)同一載荷，以上系數(shù)不重復(fù)計(jì)算！對(duì)同一載荷，以上系數(shù)不重復(fù)計(jì)算！l（如大車運(yùn)行制動(dòng)，吊鉤滿載下降制動(dòng)，對(duì)起升載荷（如大車運(yùn)行制動(dòng)，吊鉤滿載下降制動(dòng)，對(duì)起升載荷PQ ，考慮，考慮 ，就不，就不能再考慮能再考慮 的影響。）的影響。）hv058. 01 . 14l三、載荷組合三、載荷組合 GB3811規(guī)定了三種組合方式：

15、l1.只考慮基本載荷基本載荷為第類載荷組合 零件和構(gòu)件的疲勞、磨損、發(fā)熱疲勞、磨損、發(fā)熱按第類載荷組合計(jì)算。l2.考慮基本載荷與附加載荷基本載荷與附加載荷為第類載荷組合 零件和構(gòu)件的靜強(qiáng)度、整機(jī)工作狀態(tài)抗傾覆穩(wěn)定性靜強(qiáng)度、整機(jī)工作狀態(tài)抗傾覆穩(wěn)定性按第類載荷組合計(jì)算。此外，校核原動(dòng)機(jī)的過載熱能力和制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩也應(yīng)按第類載荷組合計(jì)算。l3.考慮基本載荷與特殊載荷或三種載荷基本載荷與特殊載荷或三種載荷都考慮為第類載荷組合 按第類載荷組合校核整機(jī)非工作狀態(tài)下抗傾覆穩(wěn)定性和防風(fēng)抗整機(jī)非工作狀態(tài)下抗傾覆穩(wěn)定性和防風(fēng)抗滑安全性滑安全性；對(duì)承受風(fēng)載荷的機(jī)構(gòu)零部件、抗傾覆和防滑安全裝置的零件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算強(qiáng)度

16、計(jì)算。 門式起重機(jī)在大車運(yùn)行制動(dòng)，小車在懸臂端滿載下降制動(dòng)，風(fēng)向順著大車軌道方向的工況下，計(jì)算結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)考慮哪些載荷進(jìn)行組合？（請(qǐng)說明載荷的名稱，符號(hào)自定并說明）l答：該工況的載荷組合如下：l（1）考慮運(yùn)行沖擊系數(shù)影響的自重載荷：l（2）考慮起升動(dòng)載系數(shù)影響的起升載荷：l（3）大車運(yùn)行制動(dòng)引起的慣性載荷：PHl（4）沿大車軌道方向工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷：PWl（5）大車運(yùn)行時(shí)的側(cè)向載荷：PSGP4QP2舉舉 例：例：l四、許用應(yīng)力和安全系數(shù)l起重機(jī)按許用應(yīng)力法進(jìn)行疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，基本條件是保證零部件或構(gòu)件的危險(xiǎn)截面或計(jì)算截面的危險(xiǎn)點(diǎn)的計(jì)算應(yīng)力小于許用應(yīng)力。l材料極限應(yīng)力與許用應(yīng)力（或計(jì)算

17、應(yīng)力）之比，就是安全系數(shù)。 max最大計(jì)算應(yīng)力 許用應(yīng)力 lim材料極限應(yīng)力，對(duì)鋼材取 s， n安全系數(shù)(見下頁附表） nlimmax機(jī)構(gòu)傳動(dòng)零件強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)疲勞計(jì)算n1靜強(qiáng)度計(jì)算工作最大載荷n非工作最大載荷1.251.51.15結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算安全系數(shù)計(jì)算載荷組合類別組合組合組合安全系數(shù)1.51.331.15l五、計(jì)算方法介紹五、計(jì)算方法介紹l（一）許用應(yīng)力法（一）許用應(yīng)力法l是將組合后的載荷在零件或構(gòu)件中產(chǎn)生的應(yīng)力，與零件或構(gòu)件類型和具體條件所確定的許用應(yīng)力進(jìn)行比較。l許用應(yīng)力的選用以使用經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，保證零件或構(gòu)件抗屈服、抗疲勞、抗彈性失穩(wěn)的能力有一定的裕度。（如力學(xué)模型的不精確）l（二）

18、極限狀態(tài)法（二）極限狀態(tài)法l以部分載荷系數(shù)對(duì)各種載荷在組合之前加以放大，并與由屈服或彈性失穩(wěn)條件所規(guī)定的極限狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比。l每種載荷的部分載荷系數(shù)均以概率和載荷確定的精確度為依據(jù)。以概率統(tǒng)計(jì)和試驗(yàn)為基礎(chǔ)。l這是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，主要用于金屬結(jié)構(gòu)和承載能力驗(yàn)算。一、各種機(jī)構(gòu)一、各種機(jī)構(gòu)1.起升機(jī)構(gòu)第三節(jié)第三節(jié) 起重機(jī)機(jī)構(gòu)及主要零部件起重機(jī)機(jī)構(gòu)及主要零部件2.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)3.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)l二、主要零部件二、主要零部件l（一）電機(jī)（一）電機(jī)l1.起重及冶金用電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZ和YZR，老型號(hào)為JZ2和JZR2；l2.特點(diǎn)：運(yùn)用于短時(shí)或斷續(xù)周期性工作，具有較高的過載能力和機(jī)械強(qiáng)度；l3.基本要求和參數(shù)l

19、（1）一般環(huán)境用：防護(hù)等級(jí)IP44，環(huán)境溫度40； 冶金環(huán)境用：防護(hù)等級(jí)IP54，環(huán)境溫度60；l（2）基準(zhǔn)工作制：S340%（S3，負(fù)載持續(xù)率40%，每個(gè)工作周期10min或每小時(shí)循環(huán)6次），功率等參數(shù)均按此標(biāo)準(zhǔn)；l（3）頻率50HZ，電壓380，定子一般Y接法，轉(zhuǎn)子均按Y接法。l（4）在額定電壓下的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)在2.32.8l4.舉例： YZR280S-6的P=55kw YZR280S-8的P=45kw YZR280S-10的P=37kw（二）聯(lián)軸器（二）聯(lián)軸器種類：齒輪、彈性柱銷、梅花彈性、萬向節(jié)、液力偶合器（三）浮動(dòng)軸（三）浮動(dòng)軸（四）制動(dòng)器（四）制動(dòng)器種類：塊式、蹄式、帶式、盤式、錐

20、形。塊式雙分為電磁塊式和電力液壓塊式等。l在用起重設(shè)備上制動(dòng)器的安全檢驗(yàn)：l1.動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)，其起升、變幅、回轉(zhuǎn)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)都必須裝設(shè)制動(dòng)器。l2.起升、變幅機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須是常閉式的。l3.吊運(yùn)熾熱金屬或易燃易爆危險(xiǎn)品，以及一旦發(fā)生事故可能造成重大危險(xiǎn)或損失的起升機(jī)構(gòu)；其每一套驅(qū)動(dòng)裝置都應(yīng)裝設(shè)2套制動(dòng)器。l（五）減速器（五）減速器l種類：ZQ型、QJ型（焊接箱體）、QS型（三合一）、行星齒輪l分為普通和硬齒面，臥式、立式、三合一式；立式減速器又有套裝和外出軸式。l選用減速器注意以下三點(diǎn)：l1、高速軸的許用功率Nl2、低速軸的最大許用扭矩Ml3、低速軸最大徑向載荷計(jì)算（六）卷筒（六）卷筒種類

21、：鑄造卷筒、焊接卷筒l卷筒的安全檢驗(yàn)及報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)：l1.卷筒上鋼絲繩尾端的固定裝置，應(yīng)有防松或自緊的性能；l2.多層纏繞的卷筒，端部應(yīng)有凸緣。凸緣高出量，應(yīng)比最外層高出2倍鋼絲繩直徑或鏈條的寬度；l3.用于起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)的卷筒，筒體內(nèi)無貫通支承軸的結(jié)構(gòu)時(shí)，宜采用鋼材制造。l4.卷筒直徑與鋼絲繩直徑的比值h1l5.卷筒上的鋼絲繩工作時(shí)放出最多時(shí)、卷筒上的余留部分除固定繩尾的圈數(shù)，至少還應(yīng)纏繞23圈，以避免繩尾壓板或楔套、楔塊受力。l6.卷筒出現(xiàn)裂紋或筒壁磨損達(dá)原壁厚的20%時(shí)，應(yīng)報(bào)廢。l（七）鋼絲繩（七）鋼絲繩l1.鋼絲繩的用途及構(gòu)造鋼絲繩的用途及構(gòu)造l鋼絲繩是起重機(jī)械的重要零件之一。它具有強(qiáng)

22、度高、撓性好、自重輕、運(yùn)行平穩(wěn)、極少突然斷裂等優(yōu)點(diǎn)。起重機(jī)用鋼絲繩的強(qiáng)度一般為1400-1700N/mm2之間。l（1）金屬芯用軟鋼絲制成，可耐高溫并能承受較大的擠壓應(yīng)力，繞性較差，適用于高溫或多層纏繞的場合。l（2）有機(jī)芯通常用浸透潤滑油的麻繩制成，亦有采用棉芯的。有機(jī)芯易燃，不能用于高溫場合。l（3）石棉芯用石棉繩制成，可耐高溫。l2.鋼絲繩的類型鋼絲繩的類型l（1）根據(jù)鋼絲繩捻繞的次數(shù)分：l 單繞繩絲 繩（張緊繩、承載繩）l 雙繞繩絲 股 繩l（2）根據(jù)股中相鄰二層鋼絲的接觸狀態(tài)分：l 點(diǎn)接觸鋼絲繩（股中各層絲徑相同）l 線接觸鋼絲繩 （股中各層絲徑不同）l -1外粗型(x-t型)：又稱

23、西爾型（X型）l -2粗細(xì)型(x-y型)l -3密集型(x-c型)l 面接觸鋼絲繩l（3）根據(jù)鋼絲繩捻繞的方向分：l 順繞繩；l 交繞繩；l 混繞繩。l（4）按鋼絲繩的繞向分：l 右繞繩；l 左繞繩；l（5）按鋼絲繩中股的數(shù)目分，有4股繩、6股繩、8股繩和18股繩等。l3、鋼絲繩的標(biāo)記、鋼絲繩的標(biāo)記l老標(biāo)準(zhǔn): 鋼絲繩6（19）-21.5-1550-1-光-GB1102-74l新標(biāo)準(zhǔn):l18 NAT 6（9+9+1）+NF 1700 ZZ 190 117 GB/T8918l18 繩徑lNAT 光面絲l6 6股l(9+9+1) 股結(jié)構(gòu)lNF 天然芯l1770 抗拉強(qiáng)度（N/mm2） lZ 繩右捻l

24、Z 股右捻l190 破斷拉力（KN）l117 每百米長質(zhì)量（1kg/100m）l4.鋼絲繩的選擇與使用鋼絲繩的選擇與使用l（1）鋼絲繩的受力特征）鋼絲繩的受力特征l鋼絲繩受力復(fù)雜。受載時(shí)，鋼絲中產(chǎn)生拉伸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、擠壓應(yīng)力（鋼絲繩與滑輪、卷筒等接觸擠壓，鋼絲之間相互擠壓）以及鋼絲繩捻制時(shí)的殘余應(yīng)力等。當(dāng)鋼絲繩繞過滑輪時(shí)，受有交變應(yīng)力作用，使金屬材料產(chǎn)生疲勞，最后由于鋼絲之間的摩擦、鋼絲繩與繩糟的摩擦使鋼絲磨損而破斷。試驗(yàn)表明：l鋼絲繩的彎曲曲率半徑對(duì)鋼絲繩壽命的影響很大，這是因?yàn)槔K輪直徑減小時(shí)，鋼絲的彎曲變形加劇，彎曲應(yīng)力加大，因而鋼絲的磨損加快，疲勞損傷加快，鋼絲和繩的壽命就降低。l鋼絲

25、繩繞過繩輪時(shí)，繩輪與鋼絲接觸面間的壓力和相對(duì)滑動(dòng)，使鋼絲磨損斷絲，接觸應(yīng)力越大，斷絲越迅速。l（2）鋼絲繩選擇的基本要求）鋼絲繩選擇的基本要求l按選擇系數(shù)按選擇系數(shù)C確定鋼絲繩直徑確定鋼絲繩直徑 式中 C選擇系數(shù)（mm/N1/2）； S鋼絲繩最大工作靜拉力（N）。 系數(shù)C值與工作級(jí)別有關(guān)，按表2-1選取。l 按安全系數(shù)選擇法確定鋼絲繩整繩破斷拉力按安全系數(shù)選擇法確定鋼絲繩整繩破斷拉力F，再選擇鋼絲，再選擇鋼絲繩直徑。繩直徑。 FSK 式中： S鋼絲繩最大工作靜拉力 K安全系數(shù)，按下表選擇SCd 機(jī)構(gòu)用鋼絲繩安全系數(shù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M1M3M4M5M6M7M8安全系數(shù)K K44.55579其他用途鋼

26、絲繩安全系數(shù)用 途安 全 系 數(shù)支承動(dòng)臂4安裝用2.5纜風(fēng)繩3.5吊掛和捆綁用6l（3）鋼絲繩使用的基本要求）鋼絲繩使用的基本要求l盡可能選用較大的卷筒和滑輪直徑（D）。l單層纏繞的卷筒應(yīng)切出螺旋槽，螺旋槽和滑輪槽的半徑r應(yīng)與鋼絲繩直徑d相適應(yīng)，r太大會(huì)使鋼絲繩與糟底接觸面積太小，r太小有將鋼絲繩卡緊的可能。因此r=0.53d為宜。l應(yīng)當(dāng)盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)，即不要使鋼絲繩通過太多的滑輪。l為提高鋼絲繩的使用壽命，應(yīng)盡量選用線接觸鋼絲繩，不宜選用點(diǎn)接觸鋼絲繩。l選用鋼絲繩的強(qiáng)度不宜過高，一般不應(yīng)超過1700N/mm2。(硬度大，彈性差）l鋼絲繩在卷筒上，應(yīng)能按順序整齊排列。l載荷由多根鋼絲

27、繩支承時(shí)，應(yīng)設(shè)有使每根鋼絲繩均衡受力的裝置。l起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)，不得使用編結(jié)接長的鋼絲繩。l起升高度較大的起重機(jī)，宜采用不旋轉(zhuǎn)、無松散傾向的鋼絲繩。l當(dāng)?shù)蹉^處于工作位置最低點(diǎn)時(shí)，鋼絲繩在卷筒上纏繞圈數(shù)，除去固定繩尾的圈數(shù)，必須不少于2圈。l11吊運(yùn)熔化或熾熱金屬的鋼絲繩，應(yīng)采用石棉芯等耐高溫的鋼絲繩。l12鋼絲繩開卷時(shí)，應(yīng)防止打結(jié)或扭曲。l13鋼絲繩應(yīng)保持良好的潤滑狀態(tài)。l14對(duì)日常使用的鋼絲繩應(yīng)每天檢查，包括對(duì)端部的固定連接、平衡滑輪處的檢查，并作出安全性的判斷。l4.鋼絲繩的報(bào)廢鋼絲繩的報(bào)廢l（1）斷絲的性質(zhì)和數(shù)量l（2）繩端斷絲l當(dāng)繩端或其附近出現(xiàn)斷絲時(shí)，即使數(shù)量很少，也表明該部位應(yīng)力

28、很高。l（3）斷絲的局部聚集程度l如果斷絲緊靠一起形成局部聚集，則鋼絲繩應(yīng)報(bào)廢。l（4）斷絲的增長率l在某些使用場合，疲勞是引起鋼絲繩損壞的主要原因，但斷絲數(shù)逐漸嗇，其時(shí)間間隔越來越短。l（5）繩股折斷l(xiāng)如果出現(xiàn)整根繩股的斷裂，則鋼絲繩應(yīng)報(bào)廢。l（6）由于繩芯損壞而引起的繩徑減小l（7）彈性降低l（8）外部及內(nèi)部磨損程度l 內(nèi)部磨損及壓坑l 外部磨損：磨損使鋼絲繩截面積減少，因而強(qiáng)度降低。當(dāng)外層鋼絲磨損達(dá)到其直徑的40%時(shí)，或者當(dāng)鋼絲繩直徑相對(duì)于公稱直徑減小7%或更多時(shí)，鋼絲繩應(yīng)報(bào)廢。l（9）外部及內(nèi)部腐蝕l 外部腐蝕：當(dāng)表面出現(xiàn)深坑、麻點(diǎn)，鋼絲相當(dāng)松弛時(shí)應(yīng)報(bào)廢；l 內(nèi)部腐蝕l（10）變形l

29、波浪形l 籠形畸變l 繩股擠出l 鋼絲擠出l 繩徑局部增大l 扭結(jié)l 繩徑局部減小l 局部被壓扁l 彎折l（11）由于熱或電弧的作用而引起的損壞圖圖E4 交捻鋼絲繩的磨損和外部腐蝕的發(fā)展過程舉例交捻鋼絲繩的磨損和外部腐蝕的發(fā)展過程舉例圖圖E8 波浪形：鋼絲繩的縱向軸線呈現(xiàn)螺旋狀的一種變形。如果變形超過波浪形：鋼絲繩的縱向軸線呈現(xiàn)螺旋狀的一種變形。如果變形超過2.5.10.1的所列值，鋼絲繩應(yīng)報(bào)廢的所列值，鋼絲繩應(yīng)報(bào)廢圖圖E9 多股繩的籠狀（鳥籠形）畸變多股繩的籠狀（鳥籠形）畸變理應(yīng)立即報(bào)廢理應(yīng)立即報(bào)廢圖圖E10 鋼芯擠出，通常伴隨著鄰近位置的籠狀畸變鋼芯擠出，通常伴隨著鄰近位置的籠狀畸變理應(yīng)立

30、即報(bào)廢理應(yīng)立即報(bào)廢圖圖E13 順捻鋼絲繩直徑的局部增大：順捻鋼絲繩直徑的局部增大：常由沖擊載荷導(dǎo)致的鋼芯畸變而引起常由沖擊載荷導(dǎo)致的鋼芯畸變而引起理應(yīng)立即報(bào)廢理應(yīng)立即報(bào)廢圖圖E14 鋼絲繩直徑的局部增大：是由于纖維芯在退化狀態(tài)鋼絲繩直徑的局部增大：是由于纖維芯在退化狀態(tài)在外層股間突出而引起的在外層股間突出而引起的理應(yīng)報(bào)廢理應(yīng)報(bào)廢5.5.鋼絲繩的檢驗(yàn)鋼絲繩的檢驗(yàn)（1）檢驗(yàn)分類 日常檢驗(yàn) 定期檢驗(yàn) 特殊檢驗(yàn)（2）鋼絲繩檢驗(yàn)部位（見表2-6）（3）檢驗(yàn)方法斷絲的檢驗(yàn)一個(gè)節(jié)距內(nèi)斷絲的統(tǒng)計(jì)（包括外部和內(nèi)部斷絲），對(duì)6股或8股鋼絲繩，可以只統(tǒng)計(jì)外表面的斷絲斷，即使在同一條鋼絲上有兩處斷絲，亦應(yīng)按二根斷絲統(tǒng)

31、計(jì)。注意斷絲的部位和形態(tài)，即斷絲發(fā)生在繩股的凸出部位還是凹谷部位。根據(jù)斷絲的形態(tài)，可以判斷發(fā)生斷絲的原因。圖2-12是斷絲形態(tài)圖。是拉力造成的斷絲；是摩擦造成的斷絲；是疲勞造成的斷絲；是扭轉(zhuǎn)造成的斷絲；是各種復(fù)雜因素造成的斷絲。磨損的檢驗(yàn)： -1磨損狀態(tài)有同心磨損和偏心磨損兩種； -2磨損的種類有單純磨損和粘性磨損兩種；-3腐蝕；-4變形；-5電弧及火烤的影響；-6鋼絲繩的潤滑檢驗(yàn)（4）幾個(gè)具體問題鋼絲繩直徑的測量（八）滑輪（八）滑輪滑輪的主要作用，是用來改變鋼絲繩的運(yùn)動(dòng)方向和達(dá)到省力的目的。也常用作均衡滑輪，以均衡二支鋼絲繩的張力。1.滑輪的種類和構(gòu)造工作滑輪，根據(jù)其軸線是否運(yùn)動(dòng)，分為動(dòng)滑輪

32、和定滑輪。只利用滑輪的傳動(dòng)來平衡鋼絲繩拉力的，叫均衡滑輪。按滑輪的制造工藝，可分為鍛造、鑄造、焊接三種。l2.滑輪的檢驗(yàn)l（1）滑輪直徑與鋼絲繩直徑的比值h2；l（2）滑輪槽應(yīng)光潔平滑，不得有損傷鋼絲繩的缺陷；l（3）滑輪應(yīng)有防止鋼絲繩跳出繩槽的裝置；l（4）金屬鑄造的滑輪，出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，應(yīng)報(bào)廢：l 裂紋；l 輪槽不均勻磨損達(dá)3mm；l 輪槽壁厚磨損達(dá)原壁厚的20%；l 因磨損使輪槽底部直徑減少量達(dá)鋼絲繩直徑的50%l 其它損害鋼絲繩的缺陷。（九）吊鉤（九）吊鉤1.吊鉤的材料吊鉤的材料要求具有較高的強(qiáng)度的塑韌性，沒有突然斷裂的危險(xiǎn)。目前吊鉤廣泛采用低碳鋼和低碳合金鋼制造。危險(xiǎn)斷面l鍛造吊

33、鉤的材料應(yīng)采用DG20、DG20Mn、DG34CrMo、DG34CrNiMo、DG30Cr2Ni2Mo鋼制造。l片式吊鉤一般用于大噸位或受強(qiáng)烈灼熱的場所，它通常是用厚度不小于20mm的A3、20或16Mn鋼板制造。l2.吊鉤的分類與構(gòu)造l吊鉤根據(jù)形狀的不同，又可分為單鉤和雙鉤兩種。l吊鉤鉤身截面形狀有圓形、方形、梯形和T字形。T字形截面最合理，但鍛造工藝復(fù)雜。梯形截面受力較合理，鍛造容易。l3.吊鉤組l吊鉤組就是吊鉤與滑輪的動(dòng)滑輪的組合體。吊鉤組有長型與短型兩種。長型吊鉤組采用普通的鉤柄較短的短吊鉤，支承在吊鉤橫梁上，滑輪支承在單獨(dú)的滑輪軸上。短型吊鉤組過去采用長吊鉤。l4.在用鍛造吊鉤的檢驗(yàn)

34、要求l（1）吊鉤的表面不允許存在裂紋，否則應(yīng)報(bào)廢l檢驗(yàn)方法：目測，或用20倍放大鏡及著色檢查。l（2）對(duì)采用GB10051-88起重吊鉤規(guī)定的新材料制造的吊鉤，開口變形達(dá)原尺寸的10%時(shí)，應(yīng)報(bào)廢；其它吊鉤的開口變形達(dá)原尺寸的15%時(shí)，應(yīng)報(bào)廢。l檢驗(yàn)方法：用游標(biāo)卡尺測量。l（3）檢查吊鉤的扭轉(zhuǎn)變形，當(dāng)鉤身扭轉(zhuǎn)超過10時(shí)，應(yīng)報(bào)廢。l（4）吊鉤的鉤柄不得有塑性變形，否則應(yīng)報(bào)廢。l檢驗(yàn)方法：目測或用游標(biāo)卡尺測量判斷。l（5）檢查吊鉤危險(xiǎn)斷面的磨損量，當(dāng)其實(shí)際尺寸小于原尺寸的90%（對(duì)采用GB10051-88起重吊鉤規(guī)定的新材料制造的吊鉤為95%）時(shí)，應(yīng)報(bào)廢。l檢驗(yàn)方法：可用游標(biāo)卡尺或外卡鉗測量。l（6

35、）吊鉤的螺紋應(yīng)盡量避免產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。l檢驗(yàn)方法：目測。l（7）吊鉤鉤柄腐蝕后的尺寸不得小于原尺寸的90%，否則應(yīng)報(bào)廢。l檢驗(yàn)方法：用游標(biāo)卡尺或外卡鉗測量。l（8）吊鉤的缺陷不允許焊補(bǔ)（例如，為了修補(bǔ)磨損）。第四節(jié)第四節(jié) 起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算一、計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力，選擇鋼絲繩直徑。一、計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力，選擇鋼絲繩直徑。)(0maxNamQQSdzl式中 Smax吊額定起重量時(shí)繞上卷筒的鋼絲繩分支的靜拉力（N）； Q 額定起升載荷（N）； Q0 吊具自重（N），抓斗、電磁鐵的自重計(jì)入Q內(nèi)，計(jì)算時(shí)可按表2-15選取，當(dāng)起升高度較大，鋼絲繩自重不能忽略時(shí)，還須考慮鋼絲繩重量； a繞上

36、卷筒的分支數(shù)； m滑輪組倍率； z滑輪組效率，見表2-16； d導(dǎo)向滑輪效率，見表2-17。min)/(0rDmVntl二、卷筒轉(zhuǎn)速計(jì)算二、卷筒轉(zhuǎn)速計(jì)算l單層卷繞卷筒的轉(zhuǎn)速為：式中 nt卷筒轉(zhuǎn)速（r/min）； m 倍率 v起升速度（m/min）； D0卷筒的卷繞直徑（m）， D0=D+d（D為卷筒槽底直徑，d為鋼絲繩直徑）。l三、電動(dòng)機(jī)選擇三、電動(dòng)機(jī)選擇l1.計(jì)算電動(dòng)機(jī)的靜功率式中 Pj電動(dòng)機(jī)靜功率（kW）；機(jī)構(gòu)總效率（一般取=0.85-0.9），為傳動(dòng)效率，見表2-18。l2.選擇電動(dòng)機(jī)功率按滿載起升計(jì)算所得靜功率,還應(yīng)考慮空鉤升降和起動(dòng)過電流對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的影響。式中 電動(dòng)機(jī)初選功率（kW

37、）；l穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，0.7/0.8/0.9/1.0 )(100060)(0kWVQQpj)(kWGPjP l四、選擇減速器四、選擇減速器l按下式進(jìn)行傳動(dòng)比計(jì)算：l式中 n 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）；l按設(shè)計(jì)方案考慮傳動(dòng)比分配，選用標(biāo)準(zhǔn)減速器，根據(jù)確定出實(shí)際傳動(dòng)比。還應(yīng)校核高速軸許用功率、低速軸最大許用扭還應(yīng)校核高速軸許用功率、低速軸最大許用扭矩、低速軸許用最大徑向載荷。矩、低速軸許用最大徑向載荷。l低速軸許用最大徑向載荷為：低速軸許用最大徑向載荷為：l電機(jī)實(shí)際力矩力矩應(yīng)小于低速軸最大許用扭矩：電機(jī)實(shí)際力矩力矩應(yīng)小于低速軸最大許用扭矩：l其中： （Nm）tonni 2SPmaxmax筒G

38、MTMni8 . 07 . 0maxnpTn9550l五、選擇制動(dòng)器五、選擇制動(dòng)器l起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于吊重產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩，應(yīng)滿足下式要求：ll式中TZ 制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Nm）；l KZ制動(dòng)安全系數(shù)，見表2-14。l根據(jù)計(jì)算出的選擇制動(dòng)器型號(hào)。)(2)(00mNimDQQkTzzl六、選擇聯(lián)軸器六、選擇聯(lián)軸器l根據(jù)所傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速和軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的規(guī)格。起升機(jī)構(gòu)的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求：ll式中 T 聯(lián)軸器傳遞的扭矩（Nm）；lk1聯(lián)軸器重要度系數(shù)，按表2-20選??；lk2考慮工作級(jí)別系數(shù)，按I類載荷計(jì)算時(shí)，按表2-21選取，按類載荷計(jì)算時(shí)，取k2 =1；lk3角度偏差系數(shù)，按

39、表2-22選?。籰Tmax按第類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩（Nm）， 對(duì)高速軸: m_為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)， TTkkkTIImax321nmTT)8 . 07 . 0(IImax Tn為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩， （Nm）， P為電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）， n為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min）； 對(duì)低速軸: 為起升載荷動(dòng)載系數(shù)， Tj為鋼絲繩最大靜拉力作用于轉(zhuǎn)筒的扭矩（Nm）；lT聯(lián)軸器許用扭矩，由有關(guān)手冊(cè)查取。nPTn9550jiTTIImax舉例：舉例：l下圖是起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)。l已知：額定起升載荷Q=100kN ,吊鉤和動(dòng)滑輪組重量q=5kN, 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速n=950 r/min，減速器的減速比i=4

40、0，卷筒繩槽中心節(jié)圓的直徑D=400mm，滑輪組的倍率m=3,機(jī)構(gòu)總效率=0.9。（1）求電動(dòng)機(jī)所提供的靜功率(要求功率的單位為kW)。（2）如果在電機(jī)的型號(hào)不變的情況下，要將額定起重量由10t提高到11t，可采取哪些具體措施來實(shí)現(xiàn)？采用這些措施時(shí)應(yīng)分別注意什么問題？ 解：（1）靜功率計(jì)算起升速度v 靜功率Pmin)/(94. 93401040014. 39503mimDnv)(32.199 . 060100094. 910)5100(100060)(3kwvqQPmin)/(072.910)5110(32.199.0100060)(100060311mqQPV841.433072.91040

41、014.395031vmDni（2）在電機(jī)的型號(hào)不變的情況下，要將額定起重量由10t提高到11t，可通過降低起升速度的辦法實(shí)現(xiàn)。起升速度至少要降到V1以下。 具體做法是：更換減速器高速級(jí)齒輪，增大減速器速比，增大后的減速比i1為： 采取這種方法應(yīng)注意： a.要重新驗(yàn)算鋼絲繩的凈拉力和繩徑; b.驗(yàn)算主梁等金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和局部穩(wěn)定性。增大滑輪組的倍率，使滑輪組的倍率m 增加到4。倍率增大后的起升速度v2為：min/072.9min)/(45.74401040014.3950132mVmimDnV增大滑輪組的倍率可使起升速度降低較大，可保證在不更換電機(jī)的情況下起升能力提高。采取這種方法應(yīng)注意

42、： a.要重新更換倍率為4的滑輪組，要對(duì)定滑輪進(jìn)行重新安裝; b.驗(yàn)算主梁等金屬結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度和局部穩(wěn)定性。第五節(jié)第五節(jié) 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料l一、起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料的分類一、起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料的分類l由于起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)多采用焊接結(jié)構(gòu)，故要求材料具有良好的可焊性。此外，還要求起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的材料有較好的時(shí)效性和防腐性。l目前起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件所用的材料有普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、普通低合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼。l普通碳素結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳鋼，用于金屬結(jié)構(gòu)的低碳鋼含碳量不超過0.22%。低合金鋼也是一種低碳鋼，它含有不超過2.5%的合金元素（錳

43、、硅、銅、鎳、硼等）。l按冶煉方法的不同，結(jié)構(gòu)鋼分為平爐鋼、轉(zhuǎn)爐鋼和電爐鋼。l平爐鋼平爐鋼的質(zhì)量較好，其機(jī)械性能和化學(xué)成分比較穩(wěn)定，是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的常用鋼材。l轉(zhuǎn)爐鋼轉(zhuǎn)爐鋼又分為酸性轉(zhuǎn)爐鋼和堿性轉(zhuǎn)爐鋼。轉(zhuǎn)爐鋼的鋼材含有較多的氣泡、雜質(zhì)（硫、磷）和有害氣體（氧、氮），材質(zhì)不勻，易裂，可焊性差。因此，轉(zhuǎn)爐鋼不允許用于常在露天或低溫下工作的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)上。目前，國內(nèi)轉(zhuǎn)爐鋼的產(chǎn)量較大，如果能保證其機(jī)械性能和化學(xué)成分不次于平爐鋼時(shí)，一般起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，也可以用轉(zhuǎn)爐鋼。l電爐鋼電爐鋼質(zhì)量最好，但價(jià)格較貴，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)極少采用。l按照鋼錠澆鑄的方法，結(jié)構(gòu)鋼材可以分成鎮(zhèn)靜鋼和沸騰鋼。l鎮(zhèn)靜鋼質(zhì)優(yōu)而勻，

44、塑性和韌閣性都好。l沸騰鋼是脫氧不完全的鋼，塑性和韌性較差。用這種材料制成的焊接結(jié)構(gòu)，受動(dòng)力載荷作用時(shí)接頭易出現(xiàn)裂縫。沸騰鋼還有時(shí)效硬化現(xiàn)象，不宜用在低溫下工作的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)上。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)來看，由于沸騰鋼未經(jīng)很好的脫氧，因而省去大量昂貴的脫氧劑，冶煉時(shí)間短，所以其成本較低。用沸騰鋼軋制成型材和板材時(shí)，其內(nèi)部的氣泡可能被壓合，并形成堅(jiān)實(shí)的外殼。所以在一般情況下，其強(qiáng)度并不比鎮(zhèn)靜鋼低太多。因此，在常溫下工作的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)也可用沸騰鋼制造。l普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q235是制造起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)最常用的材料。根據(jù)化學(xué)成分和脫氧方法，Q235分為A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量等級(jí)。l優(yōu)質(zhì)碳素鋼：08、20、45零件用

45、材，如螺栓、軸l低合金鋼與碳素鋼相比具有更高的屈服極限與抗拉強(qiáng)度、更好的低溫冷脆性和耐磨性以及較好的可焊性。但有效應(yīng)力集中系數(shù)較高，若結(jié)構(gòu)主要由最大強(qiáng)度控制，而不由疲勞強(qiáng)度控制，則采用16Mn低合金鋼效果最好。l對(duì)于一般起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)，當(dāng)設(shè)計(jì)溫度高于-20時(shí)，允許采用平爐或氧氣頂轉(zhuǎn)爐沸騰鋼Q235BF，工作級(jí)別為A7和A8的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)，采用平爐鎮(zhèn)靜鋼Q235C或特殊鎮(zhèn)靜鋼Q235D。l反映碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金鋼性能的主要指標(biāo)有強(qiáng)度（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）、塑性和韌性、脆性斷裂和可焊性。二、起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料的性能二、起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)常用材料的性能（一）鋼材的強(qiáng)度（一）鋼材的強(qiáng)度（比例極限（比

46、例極限b b，彈性極限彈性極限s s）5倍延伸率l（二）鋼材的塑性和韌性（二）鋼材的塑性和韌性l鋼材的塑性用靜力拉伸試驗(yàn)中的延伸率和載面收縮率來衡量。l標(biāo)準(zhǔn)試件的標(biāo)距有兩種，一種取直徑的5倍，稱為短試件，另一種取直徑的10倍，稱為長試件。l延伸率是說明鋼材塑性的指標(biāo)，延伸率大則鋼的塑性好，加工容易，承載時(shí)雖出現(xiàn)較大變形而并不破壞。l對(duì)鋼材進(jìn)行冷彎試驗(yàn)，可從另一方面考查其塑性，它反映了鋼材的冷加工性能。冷彎試驗(yàn)通常用寬度等于兩倍厚度的板條進(jìn)行，按規(guī)定的直徑繞彎心彎曲180，要求彎曲處不出現(xiàn)裂縫或分層現(xiàn)象。l（三）鋼的脆性斷裂（三）鋼的脆性斷裂l鋼的破壞形式有兩種。即塑性破壞和脆性斷裂即塑性破壞和

47、脆性斷裂。l塑性破壞之前有明顯的塑性變形，人能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施而防止發(fā)生事故。l脆性破壞前的變形很小，應(yīng)力相當(dāng)?shù)停ㄖ挥星O限的脆性破壞前的變形很小，應(yīng)力相當(dāng)?shù)停ㄖ挥星O限的1/3左右），且斷裂進(jìn)展的速度極快，裂紋進(jìn)展到臨界尺左右），且斷裂進(jìn)展的速度極快，裂紋進(jìn)展到臨界尺寸之后，擴(kuò)展速度達(dá)寸之后，擴(kuò)展速度達(dá)2000m/s，結(jié)構(gòu)破壞于頃刻之間，結(jié)構(gòu)破壞于頃刻之間。l（疲勞破壞是典型的脆性破壞，焊接結(jié)構(gòu)和鉚接結(jié)構(gòu)比較，疲勞破壞是典型的脆性破壞，焊接結(jié)構(gòu)和鉚接結(jié)構(gòu)比較，焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的比例較大焊接結(jié)構(gòu)發(fā)生脆性破壞的比例較大）l在起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)中如何防止脆性斷裂：l1）在材料方面）在材料方面

48、 當(dāng)計(jì)算溫度高于-20而加載速度較高時(shí)，應(yīng)采用保證常溫沖擊韌性的鋼材Q235B/C；若計(jì)算溫度低于-20時(shí)，則應(yīng)選擇保證低溫沖擊韌性的鋼材Q235D。l2）在加工工藝方面）在加工工藝方面 要防止出現(xiàn)坑痕和裂紋，確定焊接工藝時(shí)，應(yīng)盡量減小熱影響區(qū)范圍并防止焊接中出現(xiàn)裂紋等缺陷。l3）在設(shè)計(jì)方面）在設(shè)計(jì)方面 應(yīng)盡量使應(yīng)力集中程度低，并避免出現(xiàn)三向受拉應(yīng)力狀態(tài)（如交叉焊接），盡可能選用較薄的鋼材等。l（四）鋼材的可焊性（四）鋼材的可焊性l鋼材的可焊性是衡量鋼材焊接工藝好壞的指標(biāo)。人們通常用焊縫及其相鄰的基本金屬的抗裂性和使用性能來說明材料可焊性的優(yōu)劣。l碳素結(jié)構(gòu)鋼的可焊性，可以粗略地用碳當(dāng)量來表示，

49、當(dāng)碳當(dāng)量Ce0.45%時(shí)，則認(rèn)為鋼材的可焊性良好。計(jì)算碳當(dāng)量的經(jīng)驗(yàn)公式為：144405246VMoNiCrSiMnCCel三、金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接三、金屬結(jié)構(gòu)的聯(lián)接l（一）焊接（一）焊接l焊接是目前廣泛采用的一種聯(lián)接方法。焊接工藝比較簡單，其不足之處是連接剛度較大，易引起結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力和變形，焊縫對(duì)低溫的敏感性大。l（二）螺栓聯(lián)接（二）螺栓聯(lián)接l螺栓聯(lián)接的優(yōu)點(diǎn)是連接的韌性和塑性較好，質(zhì)量檢查方便，傳力均勻。對(duì)經(jīng)常變化與動(dòng)力載荷的結(jié)構(gòu)，以及在低溫下工作的結(jié)構(gòu)，連接可靠性好。其缺點(diǎn)是在動(dòng)載作用下容易松動(dòng)。l1）粗制螺栓粗制螺栓 粗制螺栓傳遞剪力的能力很小。材料為Q235或20號(hào)鋼，粗制螺栓表面不經(jīng)特別加

50、工，孔徑較栓徑大2-4mm，承剪能力較差。l2）精制螺栓精制螺栓 精制螺栓要求的精度較高，安裝不方便。經(jīng)機(jī)械加工，表面光潔，尺寸準(zhǔn)確，一般孔徑比栓徑大0.3-0.5mm，安裝時(shí)要輕敲才可裝入，安裝困難，較適合于承受剪力。l3）高強(qiáng)度螺栓不是靠本身傳力，而是靠很高的螺栓預(yù)緊力在連接間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞力。由于這種螺栓克服了螺栓的許多缺點(diǎn)，又保留了優(yōu)點(diǎn)，而且其靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度比同尺寸的鉚接還要高，因此被廣泛采用。但在安裝過程中，其預(yù)緊力必須保證，須用力矩扳手緊固。 高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接的選用，應(yīng)符合GB12281231-84的規(guī)定。l4）螺栓的安裝要求螺栓、螺母、墊圈的材質(zhì)，規(guī)格精度應(yīng)符合圖紙要求。普通

51、螺栓應(yīng)有彈墊、雙螺母、止退墊片、開口銷等防松措施。螺頭、螺母的工作面必須與聯(lián)接支承面周圈接觸，不允許有傾斜現(xiàn)象。螺栓與螺母的配合，不應(yīng)過緊過松。 l螺栓尾端應(yīng)超出螺母2-4牙，不許存在欠出現(xiàn)象。l法蘭螺栓的擰緊工藝應(yīng)對(duì)稱的逐步擰緊，不能按排列順序逐步擰緊。l高強(qiáng)螺栓應(yīng)用高強(qiáng)度平墊片，不得用彈墊。連接表面不應(yīng)有油污、油漆。l高強(qiáng)度螺栓應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的預(yù)緊力（事故舉例）l（三）鉚 接 l（四）銷軸連接l銷軸、開口銷等連接件應(yīng)經(jīng)鍍鋅、鈍化、氧化或磷化等表面處理，或其它防腐處理。l銷軸的防退/脫裝置應(yīng)可靠。開口銷的尾部開口半銷應(yīng)徹底扳開。l銷軸不應(yīng)有過度的磨損l第六節(jié)第六節(jié) 橋門式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)橋門式起重

52、機(jī)金屬結(jié)構(gòu)l一、一、金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求l起重機(jī)零部件和金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)按工作狀態(tài)的最大載荷進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，按非工作狀態(tài)最大載荷及特殊載荷進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，對(duì)受壓和平面彎曲構(gòu)件應(yīng)按工作狀態(tài)最大載荷和非工作狀態(tài)最大載荷進(jìn)行抗撓屈的穩(wěn)定性驗(yàn)算。結(jié)構(gòu)件還要按工作狀態(tài)最大載荷進(jìn)行剛度驗(yàn)算。l對(duì)A6、A7、A8級(jí)的結(jié)構(gòu)件應(yīng)進(jìn)行疲勞（耐久性）計(jì)算（驗(yàn)算）。l（一）靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求（一）靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求l起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)采用許用應(yīng)力法。許用應(yīng)力為結(jié)構(gòu)材料的屈服點(diǎn)、，一般情況下取n=1.5、n=1.33、n=1.15；注意：危險(xiǎn)截面和危險(xiǎn)點(diǎn)注意：危險(xiǎn)截面和危險(xiǎn)點(diǎn)A-AAAS舉例：舉例：下圖所示電動(dòng)單

53、梁起重機(jī)，額定起重量Q=2t，跨度S=10m，電動(dòng)葫蘆自重500kg，主梁截面為等直梁，截面如AA所示。（1）對(duì)該電動(dòng)單梁起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡化計(jì)算力學(xué)模型，并畫出滿載葫蘆在距車輪中心S/4時(shí)主梁的彎矩圖和剪力圖。（2）梁截面慣性矩Ix=2.37103cm4，材料的 =160Mpa，計(jì)算梁的靜強(qiáng)度（不考慮動(dòng)載系數(shù)）。（3）如果強(qiáng)度計(jì)算不夠，如何提高梁的強(qiáng)度？答：（1）滿載葫蘆在距車輪中心S/4時(shí)主梁的彎矩圖和剪力圖如下：QSs18750N6250NM46875NmOOl（2）電動(dòng)葫蘆在跨中時(shí): Mmax=62500Nm l max=263.7 Mpal 工字梁的強(qiáng)度不足！l（3）工字梁的強(qiáng)度不足，可采

54、用以下辦法提高粱的強(qiáng)度：l在工字梁上加焊槽鋼等型鋼，提高粱的截面慣性矩Ix。l在工字梁上加焊角鋼桁架結(jié)構(gòu)，提高粱的截面慣性矩Ix。l在工字梁上加焊薄板箱形結(jié)構(gòu)，提高粱的截面慣性矩Ix。l（二）剛度的設(shè)計(jì)要求l1.靜剛度l橋門吊主梁靜剛度是指滿載小車（包括額定載荷和小車自重，不包括橋架自重）作用在跨中時(shí)，主梁在垂直平面內(nèi)引起的最大靜撓度與跨度之比。主梁下?lián)虾髮?duì)使用性能產(chǎn)生的主要影響是：l（1）小車爬坡。下?lián)线^大使小車既要克服運(yùn)動(dòng)阻力，又要克服斜坡產(chǎn)生的爬坡附加阻力。l（2）溜車。小車向下滑移l我國的橋式起重機(jī)的靜剛度指標(biāo)規(guī)定為：l工作級(jí)別為A5以下的起重機(jī)：YSS/700；l工作級(jí)別為A6的起重

55、機(jī)：YSS/800；l工作級(jí)別為A7 、A8以下的起重機(jī)：YSS/1000。lb.具有懸臂小車的門式起重機(jī)的裝卸橋，當(dāng)滿載小車位于跨端的有效工作位置時(shí)，該處由于額定起升載荷和小車自重引起的垂直靜撓度應(yīng)為：Yll/350。l2動(dòng)剛度l振動(dòng)特性（動(dòng)剛度）是指起重機(jī)的消振能力，通常以主梁自振周期（頻率）或衰減時(shí)間衡量。l對(duì)電動(dòng)橋門式起重機(jī)，當(dāng)小車位于跨中時(shí)的滿載自振頻率f2Hz。l（三）穩(wěn)定性計(jì)算（三）穩(wěn)定性計(jì)算l穩(wěn)定性計(jì)算有以下幾種：l（1）軸心受壓構(gòu)件l（2）壓彎結(jié)構(gòu)件l（3）板的局部穩(wěn)定性l(四）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算四）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算l零件和構(gòu)件在低于材料屈服極限的交變應(yīng)力的反復(fù)作用交變應(yīng)力的反

56、復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)，在應(yīng)力集中部位應(yīng)力集中部位產(chǎn)生裂紋，裂紋在一定條件下擴(kuò)展，最終突然斷裂，這一失效過程稱為疲勞破壞。材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)稱為材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)稱為疲勞疲勞壽命壽命。l根據(jù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分為高周疲勞和低周疲勞。l低周疲勞是指應(yīng)力較高，通常接近或超過屈服強(qiáng)度，疲勞壽命一般少于104105，每次循環(huán)都發(fā)生塑性變形，低周疲勞破壞就是塑性變形累積的結(jié)果。l高周疲勞強(qiáng)度是指交變應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度，疲勞壽命大于105l起重機(jī)結(jié)構(gòu)和零件都是高周疲勞。起重機(jī)是在交變應(yīng)力作用下工作的，使起重機(jī)是在交變應(yīng)力作用下工作的，使用年限內(nèi)的總應(yīng)

57、力循環(huán)次數(shù)在用年限內(nèi)的總應(yīng)力循環(huán)次數(shù)在百萬次百萬次以上以上，因此主梁應(yīng)力集中程度較高的，因此主梁應(yīng)力集中程度較高的部位往往會(huì)疲勞破壞。部位往往會(huì)疲勞破壞。疲勞曲線疲勞曲線l影響疲勞強(qiáng)度的相關(guān)因素：影響疲勞強(qiáng)度的相關(guān)因素：l（1）所受應(yīng)力或應(yīng)力幅的大?。┧軕?yīng)力或應(yīng)力幅的大小l（2）應(yīng)力循環(huán)特性）應(yīng)力循環(huán)特性l（3）應(yīng)力集中程度的大?。?yīng)力集中程度的大小l（4）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的多少）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的多少l（5）應(yīng)力的種類）應(yīng)力的種類構(gòu)件構(gòu)件拉伸拉伸的疲勞強(qiáng)度的疲勞強(qiáng)度 壓宿壓宿的疲勞強(qiáng)度的疲勞強(qiáng)度1.應(yīng)力循環(huán)特性計(jì)算：應(yīng)力循環(huán)特性計(jì)算： r=min/max 對(duì)稱循環(huán): r=-1脈動(dòng)循環(huán): r=0不對(duì)

58、稱循環(huán): -1 r 1（四）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算（四）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算（四）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算（四）結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度計(jì)算2.疲勞許用應(yīng)力（1）疲勞許用應(yīng)力的基本值-1：-1=-1/n -1疲勞強(qiáng)度極限，由試驗(yàn)獲得； n 安全系數(shù)，（2）非對(duì)稱循環(huán)的疲勞許用應(yīng)力rr 0時(shí)：拉伸： r=（1.67 -1）/（1 0.67r）壓宿： r=（2 -1）/（2 r）已考慮了應(yīng)力集中和已考慮了應(yīng)力集中和工作級(jí)別的影響工作級(jí)別的影響構(gòu)件構(gòu)件拉伸拉伸的疲勞強(qiáng)度的疲勞強(qiáng)度 壓宿壓宿的疲勞強(qiáng)度的疲勞強(qiáng)度160時(shí)，必須在離上蓋板(0.20.25)h的地方再添設(shè)縱向加勁板條（或角鋼），以增加腹板受壓縮區(qū)的局部穩(wěn)定性。；（二）設(shè)

59、計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造時(shí)的一般原則（二）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)構(gòu)造時(shí)的一般原則1.露天工作的結(jié)構(gòu)，應(yīng)避免積水。2.一般不宜選用鋼材厚度厚于40mm的碳素鋼或厚于30mm低合金鋼。3.主要承載結(jié)構(gòu)件在不同連接處可以采用不同的連接方式，但同一連接處不允許采用不同的連接方式。4.現(xiàn)場拼接的大型結(jié)構(gòu)，優(yōu)先采用高強(qiáng)螺栓。5.焊接梁除靠近支承處外，橫向加勁肋的下端不應(yīng)直接焊接在受拉翼緣板上，一般應(yīng)在距受拉翼緣板內(nèi)表面不小于50mm處斷開。6.翼緣板和腹板的對(duì)接焊縫不宜在同一截面上，間距不小于200mm，橫向加勁肋應(yīng)離開與其平行的腹板對(duì)接焊縫，間距也不應(yīng)小于200mm。7.焊接梁的受壓翼緣板上鋪設(shè)軌道并承受活動(dòng)輪壓時(shí)，如果軌道正對(duì)腹

60、板，則腹板和翼緣板一般宜頂緊雙面焊接。 某企業(yè)自制的型號(hào)為QD20/522.5A6雙梁通用橋式起重機(jī)主梁側(cè)向及截面如下圖所示：問：（1）該起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)布置存在什么缺陷？這些缺陷分別會(huì)有什么不良影響？ （2）在圖上標(biāo)出主梁跨中截面的危險(xiǎn)點(diǎn)，并指出應(yīng)對(duì)這些危險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行哪些強(qiáng)度計(jì)算。 舉例：舉例：已知：b=550，b0=490，0=6 1=12，2=10，h0=1150，h1=3， h2=550，l1=2000。l（三）小車軌道鋪設(shè)（三）小車軌道鋪設(shè)l1.軌道采用壓板固定時(shí)，壓板固定處必須正對(duì)橫向加勁肋，且沿軌道長度成對(duì)布設(shè)在橫向加勁肋的上方，不允許交錯(cuò)布設(shè)。壓板的固定方式可為焊接或螺栓連接，若為螺