起重机械部件知识

1、起重机械部件知识主讲人：主讲人：湖北省特种设备安全检验检测研究院湖北省特种设备安全检验检测研究院 欧院棠欧院棠联系电话：联系电话：1370710199213707101992EMAIL:EMAIL:2一、起重机械零部件一、起重机械零部件二、起重机械机构二、起重机械机构三、起重机械金属结构三、起重机械金属结构引 言 一台起重机由成百上千个零部件组成。其主要零部件有取物装置、钢丝绳、制动器、滑轮、卷筒、齿轮与减速器、联轴器、车轮等等。这些零部件加上驱动装置通过组合、装配并与金属结构相结合，形成起重机的各功能机构如起升机构、运行机构、回转机构、变幅机构等等。 （一）钢丝绳（一）钢丝绳 1.钢丝绳的用

2、途及构造钢丝绳的用途及构造 钢丝绳是起重机械的重要零件之一。它具有强度高、挠性好、自重轻、运行平稳、极少突然断裂等优点。起重机用钢丝绳的强度一般为1400-1700N/mm2之间。 （1）金属芯用软钢丝制成，可耐高温并能承受较大的挤压应力，绕性较差，适用于高温或多层缠绕的场合。 （2）有机芯通常用浸透润滑油的麻绳制成，亦有采用棉芯的。有机芯易燃，不能用于高温场合。 （3）石棉芯用石棉绳制成，可耐高温。一、起重机械零部件一、起重机械零部件 2.钢丝绳的类型钢丝绳的类型 （1）根据钢丝绳捻绕的次数分： 单绕绳丝 绳（张紧绳、承载绳） 双绕绳丝 股 绳 （2）根据股中相邻二层钢丝的接触状态分： 点接

3、触钢丝绳（股中各层丝径相同） 线接触钢丝绳 （股中各层丝径不同） -1外粗型(x-t型)：又称西尔型（X型） -2粗细型(x-y型) -3密集型(x-c型) 面接触钢丝绳 （3）根据钢丝绳捻绕的方向分： 顺绕绳； 交绕绳； 混绕绳。 （4）按钢丝绳的绕向分： 右绕绳； 左绕绳； （5）按钢丝绳中股的数目分，有4股绳、6股绳、8股绳和18股绳等。3、钢丝绳的标记、钢丝绳的标记老标准: 钢丝绳6（19）-21.5-1550-1-光-GB1102-74新标准:18 NAT 6（9+9+1）+NF 1700 ZZ 190 117 GB/T891818 绳径NAT 光面丝6 6股(9+9+1) 股结构N

4、F 天然芯1770 抗拉强度（N/mm2） Z 绳右捻Z 股右捻190 破断拉力（KN）117 每百米长质量（1kg/100m）4.钢丝绳的选择与使用钢丝绳的选择与使用（1）钢丝绳的受力特征）钢丝绳的受力特征 钢丝绳受力复杂。受载时，钢丝中产生拉伸应力、弯曲应力、挤压应力（钢丝绳与滑轮、卷筒等接触挤压，钢丝之间相互挤压）以及钢丝绳捻制时的残余应力等。当钢丝绳绕过滑轮时，受有交变应力作用，使金属材料产生疲劳，最后由于钢丝之间的摩擦、钢丝绳与绳糟的摩擦使钢丝磨损而破断。试验表明： 钢丝绳的弯曲曲率半径对钢丝绳寿命的影响很大，这是因为绳轮直径减小时，钢丝的弯曲变形加剧，弯曲应力加大，因而钢丝的磨损加

5、快，疲劳损伤加快，钢丝和绳的寿命就降低。 钢丝绳绕过绳轮时，绳轮与钢丝接触面间的压力和相对滑动，使钢丝磨损断丝，接触应力越大，断丝越迅速。（2）钢丝绳选择的基本要求）钢丝绳选择的基本要求按选择系数按选择系数C确定钢丝绳直径确定钢丝绳直径 式中 C选择系数（mm/N1/2）； S钢丝绳最大工作静拉力（N）。 系数C值与工作级别有关，按表2-1选取。 按安全系数选择法确定钢丝绳整绳破断拉力按安全系数选择法确定钢丝绳整绳破断拉力F，再选择钢丝，再选择钢丝绳直径。绳直径。 FSK 式中： S钢丝绳最大工作静拉力 K安全系数，按下表选择SCd 机构用钢丝绳安全系数机构用钢丝绳安全系数机构工作级别M1M3

6、M4M5M6M7M8安全系数K K44.55579其他用途钢丝绳安全系数其他用途钢丝绳安全系数用 途安 全 系 数支承动臂4安装用2.5缆风绳3.5吊挂和捆绑用6 （3）钢丝绳使用的基本要求）钢丝绳使用的基本要求 尽可能选用较大的卷筒和滑轮直径（D）。 单层缠绕的卷筒应切出螺旋槽，螺旋槽和滑轮槽的半径r应与钢丝绳直径d相适应，r太大会使钢丝绳与糟底接触面积太小，r太小有将钢丝绳卡紧的可能。因此r=0.53d为宜。 应当尽量减少钢丝绳的弯曲次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮。 为提高钢丝绳的使用寿命，应尽量选用线接触钢丝绳，不宜选用点接触钢丝绳。 选用钢丝绳的强度不宜过高，一般不应超过1700N

7、/mm2。(硬度大，弹性差） 钢丝绳在卷筒上，应能按顺序整齐排列。 载荷由多根钢丝绳支承时，应设有使每根钢丝绳均衡受力的装置。 起升机构和变幅机构，不得使用编结接长的钢丝绳。起升高度较大的起重机，宜采用不旋转、无松散倾向的钢丝绳。当吊钩处于工作位置最低点时，钢丝绳在卷筒上缠绕圈数，除去固定绳尾的圈数，必须不少于2圈。11吊运熔化或炽热金属的钢丝绳，应采用石棉芯等耐高温的钢丝绳。12钢丝绳开卷时，应防止打结或扭曲。13钢丝绳应保持良好的润滑状态。14对日常使用的钢丝绳应每天检查，包括对端部的固定连接、平衡滑轮处的检查，并作出安全性的判断。4.钢丝绳的报废钢丝绳的报废（1）断丝的性质和数量（2）绳

8、端断丝当绳端或其附近出现断丝时，即使数量很少，也表明该部位应力很高。（3）断丝的局部聚集程度如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。（4）断丝的增长率在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，但断丝数逐渐啬，其时间间隔越来越短。（5）绳股折断如果出现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。（6）由于绳芯损坏而引起的绳径减小（7）弹性降低（8）外部及内部磨损程度 内部磨损及压坑 外部磨损：磨损使钢丝绳截面积减少，因而强度降低。当外层钢丝磨损达到其直径的40%时，或者当钢丝绳直径相对于公称直径减小7%或更多时，钢丝绳应报废。（9）外部及内部腐蚀 外部腐蚀：当表面出现深坑、麻点，钢丝相当松弛时应

9、报废； 内部腐蚀 （10）变形 波浪形 笼形畸变 绳股挤出 钢丝挤出 绳径局部增大 扭结 绳径局部减小 局部被压扁 弯折 （11）由于热或电弧的作用而引起的损坏图图E4 交捻钢丝绳的磨损和外部腐蚀的交捻钢丝绳的磨损和外部腐蚀的发展过程举例发展过程举例图图E4 E4 交捻钢丝绳的磨损和外部腐蚀的发展过程举例交捻钢丝绳的磨损和外部腐蚀的发展过程举例图图E8 波浪形：钢丝绳的纵向轴线呈现螺旋状的一种变形波浪形：钢丝绳的纵向轴线呈现螺旋状的一种变形。如果变形超。如果变形超过过2.5.10.1的所列值，钢丝绳应报废的所列值，钢丝绳应报废图图E8 E8 波浪形：钢丝绳的纵向轴线呈现螺波浪形：钢丝绳的纵向轴

10、线呈现螺旋状的一种变形。如果变形超过旋状的一种变形。如果变形超过2.5.10.12.5.10.1的所列值，钢丝绳应报废的所列值，钢丝绳应报废图图E9 多股绳的笼状（鸟笼形）畸变多股绳的笼状（鸟笼形）畸变理应立即报废理应立即报废图图E9 E9 多股绳的笼状（鸟笼多股绳的笼状（鸟笼形）畸变形）畸变理应立即报废理应立即报废图图E10 E10 钢芯挤出，通常伴随着邻近位置的笼状畸钢芯挤出，通常伴随着邻近位置的笼状畸变变理应立即报废理应立即报废图图E13 E13 顺捻钢丝绳直径的局部增大：顺捻钢丝绳直径的局部增大：常由冲击载荷导致的钢芯畸变而引常由冲击载荷导致的钢芯畸变而引起起理应立即报废理应立即报废图

11、图E14 E14 钢丝绳直径的局部增大：是由于纤钢丝绳直径的局部增大：是由于纤维芯在退化状态维芯在退化状态在外层股间突出而引起的在外层股间突出而引起的理应报废理应报废5.5.钢丝绳的检验钢丝绳的检验（1 1）检验分类）检验分类 日常检验日常检验 定期检验定期检验 特殊检验特殊检验（2 2）钢丝绳检验部位（见表）钢丝绳检验部位（见表2-62-6）（3 3）检验方法）检验方法断丝的检验一个节距内断丝的统计（包括外部和内部断丝），对6股或8股钢丝绳，可以只统计外表面的断丝断，即使在同一条钢丝上有两处断丝，亦应按二根断丝统计。注意断丝的部位和形态，即断丝发生在绳股的凸出部位还是凹谷部位。根据断丝的形态

12、，可以判断发生断丝的原因。图2-12是断丝形态图。是拉力造成的断丝；是摩擦造成的断丝；是疲劳造成的断丝；是扭转造成的断丝；是各种复杂因素造成的断丝。磨损的检验：磨损的检验： -1-1磨损状态有同心磨损和偏心磨损两种；磨损状态有同心磨损和偏心磨损两种； -2-2磨损的种类有单纯磨损和粘性磨损两种；磨损的种类有单纯磨损和粘性磨损两种；-3-3腐蚀；腐蚀；-4-4变形；变形；-5-5电弧及火烤的影响；电弧及火烤的影响；-6-6钢丝绳钢丝绳的润滑检验的润滑检验（4 4）几个具体问题）几个具体问题钢丝绳直径的测量钢丝绳直径的测量（二）制动器（二）制动器 种类：块式、蹄式、带式、盘式、锥形。块式双分为电磁

13、块式和电力液压块式等。 在用起重设备上制动器的安全检验： 1.动力驱动的起重机，其起升、变幅、回转、运行机构都必须装设制动器。 2.起升、变幅机构的制动器必须是常闭式的。 3.吊运炽热金属或易燃易爆危险品，以及一旦发生事故可能造成重大危险或损失的起升机构；其每一套驱动装置都应装设2套制动器。（三）减速机 种类：ZQ型、QJ型（焊接箱体）、QS型（三合一）、行星齿轮 分为普通和硬齿面，卧式、立式、三合一式；立式减速器又有套装和外出轴式。 选用减速器注意以下三点： 1、高速轴的许用功率N 2、低速轴的最大许用扭矩M 3、低速轴最大径向载荷计算（四）取物装置 分吊钩、抓斗、电磁吸盘、真空吸盘等。应用

14、最广泛的是吊钩，吊钩分单钩和双钩两种。单钩制造与使用方便，但受偏心力作用，常用于较小的起重量；双钩受力比较有利，常用于较大的起重量。1.1.吊钩的材料吊钩的材料吊钩的材料要求具有较高的强度的塑韧性，没有突然断裂的吊钩的材料要求具有较高的强度的塑韧性，没有突然断裂的危险。目前吊钩广泛采用低碳钢和低碳合金钢制造。危险。目前吊钩广泛采用低碳钢和低碳合金钢制造。危险危险断面断面锻造吊钩的材料应采用DG20、DG20Mn、DG34CrMo、DG34CrNiMo、DG30Cr2Ni2Mo钢制造。片式吊钩一般用于大吨位或受强烈灼热的场所，它通常是用厚度不小于20mm的A3、20或16Mn钢板制造。2.吊钩的

15、分类与构造吊钩根据形状的不同，又可分为单钩和双钩两种。吊钩钩身截面形状有圆形、方形、梯形和T字形。T字形截面最合理，但锻造工艺复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。3.吊钩组吊钩组就是吊钩与滑轮的动滑轮的组合体。吊钩组有长型与短型两种。长型吊钩组采用普通的钩柄较短的短吊钩，支承在吊钩横梁上，滑轮支承在单独的滑轮轴上。短型吊钩组过去采用长吊钩。4.在用锻造吊钩的检验要求（1）吊钩的表面不允许存在裂纹，否则应报废检验方法：目测，或用20倍放大镜及着色检查。（2）对采用GB10051-88起重吊钩规定的新材料制造的吊钩，开口变形达原尺寸的10%时，应报废；其它吊钩的开口变形达原尺寸的15%时，应报废。

16、检验方法：用游标卡尺测量。（3）检查吊钩的扭转变形，当钩身扭转超过10时，应报废。（4）吊钩的钩柄不得有塑性变形，否则应报废。检验方法：目测或用游标卡尺测量判断。（5）检查吊钩危险断面的磨损量，当其实际尺寸小于原尺寸的90%（对采用GB10051-88起重吊钩规定的新材料制造的吊钩为95%）时，应报废。检验方法：可用游标卡尺或外卡钳测量。（6）吊钩的螺纹应尽量避免产生腐蚀现象。检验方法：目测。（7）吊钩钩柄腐蚀后的尺寸不得小于原尺寸的90%，否则应报废。检验方法：用游标卡尺或外卡钳测量。（8）吊钩的缺陷不允许焊补（例如，为了修补磨损）。（五）电机（五）电机1.起重及冶金用电动机型号YZ和YZR

17、，老型号为JZ2和JZR2；2.特点：运用于短时或断续周期性工作，具有较高的过载能力和机械强度；3.基本要求和参数（1）一般环境用：防护等级IP44，环境温度40； 冶金环境用：防护等级IP54，环境温度60；（2）基准工作制：S340%（S3，负载持续率40%，每个工作周期10min或每小时循环6次），功率等参数均按此标准；（3）频率50HZ，电压380，定子一般Y接法，转子均按Y接法。（4）在额定电压下的最大转矩倍数在2.32.84.举例： YZR280S-6的P=55kw YZR280S-8的P=45kw YZR280S-10的P=37kw（六）滑轮（六）滑轮滑轮的主要作用，是用来改变钢

18、丝绳的运动方向和达到省力滑轮的主要作用，是用来改变钢丝绳的运动方向和达到省力的目的。也常用作均衡滑轮，以均衡二支钢丝绳的张力。的目的。也常用作均衡滑轮，以均衡二支钢丝绳的张力。1.1.滑轮的种类和构造滑轮的种类和构造工作滑轮，根据其轴线是否运动，分为动滑轮和定滑轮。只工作滑轮，根据其轴线是否运动，分为动滑轮和定滑轮。只利用滑轮的传动来平衡钢丝绳拉力的，叫均衡滑轮。按滑轮的利用滑轮的传动来平衡钢丝绳拉力的，叫均衡滑轮。按滑轮的制造工艺，可分为锻造、铸造、焊接三种。制造工艺，可分为锻造、铸造、焊接三种。 2.滑轮的检验 （1）滑轮直径与钢丝绳直径的比值h2； （2）滑轮槽应光洁平滑，不得有损伤钢丝

19、绳的缺陷； （3）滑轮应有防止钢丝绳跳出绳槽的装置； （4）金属铸造的滑轮，出现下列情况之一时，应报废： 裂纹； 轮槽不均匀磨损达3mm； 轮槽壁厚磨损达原壁厚的20%； 因磨损使轮槽底部直径减少量达钢丝绳直径的50% 其它损害钢丝绳的缺陷。（七）车轮组 1、车轮组用途 车轮是用来支承起重机和载荷，并在轨道上使起重机往复行驶运行的装置。 车轮主要损伤的形式是磨损、硬化层压碎和点蚀。车轮的材料一般采用430-640铸钢。为了提高车轮表面的耐磨强度和寿命，踏面应进行表面热处理，要求表面硬度为300-350，淬火深度不少于20mm. 2、水平偏斜 起重机运行机构车轮的水平偏斜值是起重机重要的技术参数

20、，偏斜值超差会造成啃轨，增大运行阻力，产生振动和噪音，加剧轨道和车轮磨损，大大降低起重机使用寿命，所以各类起重机制造技术条件都要对车轮水平偏斜规定允许的数值。 3、车轮组结构 ：应用中控制运行机构车轮水平偏斜值主要是根据不同的产品结构采取相应的技术措施。 比较常用、工艺措施也相对简单的设计结构是：将车轮装配到支架上组成车轮组，例如角型轴承箱车轮组和台车式45剖分轴承箱车轮组，在起重机主结构上，安装调整车轮水平偏斜合适后固定。（八）卷筒（八）卷筒种类：铸造卷筒种类：铸造卷筒、焊接卷筒、焊接卷筒 卷筒的安全检验及报废标准： 1.卷筒上钢丝绳尾端的固定装置，应有防松或自紧的性能； 2.多层缠绕的卷筒

21、，端部应有凸缘。凸缘高出量，应比最外层高出2倍钢丝绳直径或链条的宽度； 3.用于起升机构和变幅机构的卷筒，筒体内无贯通支承轴的结构时，宜采用钢材制造。 4.卷筒直径与钢丝绳直径的比值h1 5.卷筒上的钢丝绳工作时放出最多时、卷筒上的余留部分除固定绳尾的圈数，至少还应缠绕23圈，以避免绳尾压板或楔套、楔块受力。 6.卷筒出现裂纹或筒壁磨损达原壁厚的20%时，应报废。（九）联轴器（九）联轴器种类：齿轮、弹性柱销、梅花弹性、万向节、液力偶合器种类：齿轮、弹性柱销、梅花弹性、万向节、液力偶合器（十）司机室 司机室是起重机械中保证司机安全作业的重要部件，广泛用于装箱起重机、卸船机、轮胎港口门座起重机、浮

22、式起重机、岸边集式集装箱门式起重机、装船机、冶金用桥式起重机、通用桥式起重机和塔式起重机等各种起重机械。1.起升机构起升机构二、起重机械基本机构二、起重机械基本机构（一）起升机构（一）起升机构 起重机的起升机构由驱动装置、制动装置、传动装置和取物缠绕装置组成。 起升机构的驱动装置采用电力驱动时为电动机，其中葫芦起重机多采用鼠笼电动机，其它电动起重机多采用绕线电动机或直流电动机。履带、铁路起重机的起升机构驱动装置为内燃机。汽车、轮胎起重机的起升机构驱动装置是由原动机带动的液压泵、液压油缸或液压马达。2.2.小车运行机构小车运行机构（二）运行机构（二）运行机构 起重机的运行机构可分为轨行式运行机构

23、和无轨行式运行机构(轮胎、履带式运行机构)，这里只介绍轨行式运行机构，以下简称运行机构。 轨行式运行机构除了铁路起重机以外，基本都为电动机驱动形式。为此，起重机的运行机构是由驱动装置电动机、制动装置制动器、传动装置减速器和车轮装置四部分组成。车轮装置由车轮、车轮轴、轴承及轴承箱等组成。采用无轮缘车轮，是为了将轮缘的滑动摩擦变为滚动摩擦，此时应增设水平导向轮。车轮与车轮轴的联接可采用单键、花键或锥套等多种方式。 起重机的运行机构分为集中驱动和分别驱动两种形式。 集中驱动是由一台电动机通过传动轴驱动两边车轮转动运行的运行机构形式，集中驱动只适合小跨度的起重机或起重小车的运行机构。如图111所示。

24、分别驱动是两边车轮分别由两套独立的无机械联系的驱动装置的运行机构形式，如图112所示。 随着葫芦式起重机技术的发展，电动机采用锥形制动电动机，将驱动与制动两个机能合二而一，进一步又发展为将电动机、制动器和减速器三者合三而一，三者不再需要用联轴器联接，电机轴同时也是制动器轴和减速器高速轴，三者不可再分，构成一种十分紧凑的整体，可谓锥形制动减速电动机，或称为“三合一”驱动装置。目前已经为起重小车和起重机大车分别驱动形式所采用，如图112b所示，分别驱动的运行机构是由独立的“三合一”驱动装置1和车轮装置2所组成。（三）旋转机构 起重机的旋转机构又称为回转机构。 起重机的回转机构是由驱动装置、制动装置

25、、传动装置和回转支承装置组成。 回转支承装置分为柱式和转盘式两大类。 柱式回转支承装置又分为定柱式回转支承装置和转柱式回转支承装置。 定柱式回转支承装置如图113所示，由一个推力轴承与一个自位径向轴承及上、下支座组成。浮式起重机多采用定柱式回转支承装置。 转柱式回转支承装置如图114所示，由滚轮、转柱、上下支承座及调位推力轴承、径向球面轴承等组成。塔式、门座起重机多采用转柱式回转支承装置。 转盘式回转支承装置又分为滚子夹套式回转支承装置和滚动轴承式回转支承装置。 滚子夹套式回转支承装置是由转盘、锥形或圆柱形滚子、轨道及中心轴枢等组成，如图115所示。 滚动轴承式回转支承装置是由球形滚动体、回转

26、座圈和固定座圈组成，如图116所示。 回转驱动装置分为电动回转驱动装置和液压回转驱动装置。 电动回转驱动装置通常装在起重机的回转部分上，由电动机经过减速机带动最后一级开式小齿轮，小齿轮与装在起重机固定部分上的大齿圈(或针齿圈)相啮合，以实现起重机的回转。 电动回转驱动装置有卧式电动机与蜗轮减速器传动、立式电动机与立式圆柱齿轮减速器传动和立式电动机与行星减速器传动三种形式。 液压回转驱动装置有高速液压马达与蜗轮减速器或行星减速器传动和低速大扭矩液压马达回转机构二种形式。（四）变幅机构 起重机变幅机构按工作性质分为非工作性变幅(空载)和工作性变幅(有载)；按机构运动形式分为运行小车式变幅和臂架摆动

27、式变幅；按臂架变幅性能分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅。 普通臂架变幅机构分为臂架摆动式和运行小车式。 臂架摆动变幅机构又分为定长臂架变幅机构和伸缩臂变幅机构，如图117所示。 臂架摆动式变幅机构实用于汽车、轮胎、履带、铁路和桅杆起重机；牵引小车式变幅机构适用于塔式起重机。 平衡臂架变幅机构分为绳索补偿型和组合臂架型。绳索补偿型又分为滑轮补偿型和卷筒补偿型。组合臂架型又分为四连杆组合臂架型和平行四边形组合臂架型。 三、金属结构 不论结构简单还是复杂的起重机，其组成都有一个共同点，起重机由三大部分组成，即起重机金属结构、机构和控制系统。图12所示为桥架型起重机基本组成部分(不包括控制系统)，图13所示为臂架型起重机基本组成部分(不包括控制系统)。 由金属材料轧制的型钢和钢板作为基本构件，采用铆接、焊接等方法，按照一定的结构组成规则连接起来，能够承受载荷的结构物称为金属结构。这些金属结构可以根据需要制作梁、柱、桁架等基本受力组件，再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来，构成起重机用的桥架、门架、塔架等承载结构，这种结构又称为起重机钢结构。 起重机钢结构作为起重机的主要组成部分之一，其作