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起重机复习讲义
港口起重机教学,复习资料
§2-1概述
一、作用在起重机械上的载荷有:
起升载荷、自重载荷、动载荷、风载荷、冰雪载荷、其他载荷等。
二、起重机在外载荷作用下的破坏和失效的主要形式:
1、要经常出现的正常变化载荷作用下,引起金属部件、机械传动和支承零部件及动力设备等的疲劳破坏、过度磨损、发热烧坏。
2、要工作状态下的最大载荷作用下,造成起重机械整体失稳倾覆或局部失稳;机构零部件和金属结构的强度、刚度和稳定性的破坏;控制装置失效。
3、起重机械在不工作的情况下,在特大风暴袭击下,造成露天工作的起重机械整体或局部失稳倾覆;支承零部件、金属结构和安全装置的强度、刚度和稳定性发生破坏;制动不牢、控制装置失灵。
4、在起重机械工作或不工作的情况下,受到可能出现的各种特殊载荷的作用,如碰撞载荷、特大风浪造成的船舶摇摆载荷、长途搬运造成的运输载荷以及安装载荷、温度载荷、地震载荷等,会使起重机械发生整体或局部的强度破坏、失稳破坏以及局部的永久变形破坏。
§2-2载荷计算
自重载荷的作用形式:
集中载荷、节点载荷、均布载荷。
起重机总体计算时,自重载荷为集中力;结构强度和刚度计算时,箱形结构的自重载荷为均布载荷;桁架结构的自重载荷作用于各个节点。
⑴起升冲击系数φ1:
⑵运行冲击系数φ4:
⑴起升载荷动载系数φ2:
⑵突然卸载冲击系数φ3
3、风载荷:
风载荷的方向:
沿水平方向作用。
起重机工作状态计算风压,不考虑风压高度变化,即Kh=1。
所有起重机非工作状态计算风压均要考虑风压高度变化的影响。
⑶风力系数C
⑷迎风面积A
起重机结构和物品的迎风面积是指其外轮廓面积在最不利风向的垂直投影面积。
4、坡度载荷:
5、动力载荷:
包括:
惯性载荷、振动载荷、冲击载荷。
⑴水平方向的动力载荷:
⑵垂直动力载荷:
§2-3载荷组合
第Ⅰ类载荷组合:
耐久性计算载荷组合,用于计算:
电机发热、零件磨损、点蚀、结构的疲劳。
考虑:
正常工作状态下所承受的经常作用载荷。
第Ⅱ类载荷组合:
强度计算载荷组合,用于计算:
工作状态下的整体和局部抗倾覆稳定性、零件静强度、静刚度、失稳破坏、校验电动机过载能力、制动器的制动力矩等。
考虑:
起重机械在工作状态下实际可能出现的最不利位置上,可能出现的各种最危险载荷的最不利组合。
第Ⅲ类载荷组合:
强度验算载荷组合。
验算:
非工作状态下的整体抗倾覆稳定性、安全装置、零件、金属结构的静强度、稳定性、可靠性。
考虑:
非工作状态下可能出现的各种最大载荷。
§3-1钢丝绳
一、概述:
1、钢丝绳的用途:
起重机的主要零件之一,可用于起升、变幅、牵引、旋转机构中,还可用于捆扎、张紧、索道支承等。
3、使用性能:
优点:
强度高、自重轻、挠性好、运行平稳、弹性好、耐冲击。
缺点:
不能承受压力、僵性较大。
二、钢丝绳的构造:
起重机械上广泛采用双绕绳,它是由钢丝绕成绳股,再由若干绳股围绕绳芯再一次旋绕制成绳。
双绕绳主要有同向捻(顺绕)钢丝绳和交互捻(交绕)钢丝绳两种。
2、点接触绳与线接触绳:
⑴点接触绳:
⑵线接触绳
。
主要形式:
粗细式、外粗式、填充式。
3、绳芯:
一般在钢丝绳的中心布置一股绳芯。
⑴绳芯的作用:
用来充填钢丝绳的中央断面,增加钢丝绳的挠性与弹性。
三、钢丝绳的选用:
1、根据钢丝绳的使用场合选择型号:
起重机通常选用纤维芯钢丝绳;一般场合选用光面钢丝绳,而在室外、水下及潮湿或有腐蚀的环境中工作时,要用镀锌钢丝绳;在重要工作场合,经常受冲击的情况下应选择韧性特好的钢丝绳。
同向钢丝绳用在带绳槽的卷筒以及物品升降时不会自转的场合;交互捻钢丝绳用途广泛,但寿命比同向捻钢丝绳低。
点接触钢丝绳只适合用在不经常工作的起重机中,其他的起重机应优先选用线接触钢丝绳。
2、选择钢丝绳直径:
⑴由最大工作静拉力确定钢丝绳最小直径:
⑵根据钢丝绳所处机构的工作级别的安全系数选择钢丝绳直径。
四.钢丝绳使用应遵循的原则
五.钢丝绳端部固定连接的要求
六.保证钢丝绳在卷筒上的最少圈数
七、钢丝绳的破坏形式与提高寿命的措施:
1、钢丝绳的破坏形式:
钢丝绳除了受到拉应力外,还产生接触应力和弯曲应力,这两种应力呈脉动变化,引起金属疲劳。
钢丝绳的外层钢丝由于磨损和多次弯曲造成弯曲疲劳,首先开始断裂,随后内层钢丝也跟着断裂,随着断丝数的增加,未断的钢丝受到的拉力增大,磨损和疲劳加剧,断丝速度逐渐加快。
当断丝数达到一定限度后,使实际安全系数降低,如果继续使用,就会引起整根钢丝绳断裂。
2、提高钢丝绳寿命的主要措施:
⑴尽量减少钢丝绳的弯曲次数;
⑵尽量增大滑轮、卷筒的直径;
⑶尽量降低工作应力;
⑷正确选用绳槽及材料;
⑸注意维护保养。
八、钢丝绳的报废标准:
1、断丝数达到表2-4规定值时;
2、钢丝绳中出现整根股断裂时;
3、外层钢丝磨损达到其直径的40%;
4、钢丝绳内、外有明显腐蚀时;
5、钢丝绳有较严重变形时。
§3-2滑轮、滑轮组和卷筒
一、滑轮概述
1.滑轮的作用
(1)改变钢丝绳的运动方向;
(2)达到省力的目的;
(3)增速作用;
(4)均衡两支钢丝绳的张力。
2.滑轮的种类、构造和材料
(1)滑轮的种类:
根据其轴是否相对运动分为动滑轮与定滑轮;根据制造方式,滑轮有铸造滑轮、焊接滑轮、轧制滑轮、组合滑轮等。
(2)滑轮的轮辐
(3)滑轮的支承
为提高滑轮的传动效率、改善使用条件,目前,滑轮多采用滚动轴承支承于固定的心轴上。
4.滑轮的效率滑轮效率与钢丝绳构造、滑轮与轴的直径、轴承种类、钢丝绳包角以及润滑条件有关。
采用滚动轴承时,η=O.98;采用滑动轴承时,η=O.95。
二、滑轮组
滑轮组是由钢丝绳依次绕过若干个定滑轮和动滑轮组成的系统。
1.滑轮组的种类
1)根据滑轮组的功用分:
省力滑轮组、增速滑轮组。
2)根据滑轮组的结构分:
单联滑轮组、双联滑轮组。
单联滑轮组:
绳索驱动分支数为1的滑轮组,工作时,物品在垂直位移的同时,还产生水平位移。
同时钢丝绳沿卷筒轴向移动,对卷筒两端支承造成附加载荷。
多用于门座起重机、轮胎起重机等臂架型起重机。
双联滑轮组:
绳索驱动分支数为2的滑轮组,在工作时钢丝绳沿卷筒轴向移动,对卷筒两端支承没有附加载荷,也不会发生物品水平位移,在桥架型起重机上广泛采用。
2、滑轮组的倍率:
⑴定义:
滑轮组的倍率是滑轮组省力的倍数或滑轮组增速的倍数。
滑轮组的倍率是省力滑轮组的省力倍数,是增速滑轮组的增速倍数。
也是滑轮组的传动比,即驱动分支钢丝绳的速度与货物上升速度之比;也是悬挂物品的钢丝绳分支数与引入卷筒的钢丝绳分支数之比。
单联滑轮组的倍率等于悬挂物品的钢丝绳分支数;
双联滑轮组的倍率等于悬挂物品的钢丝绳分支数的一半。
⑵倍率的选择
恰当地选择滑轮组的倍率是很重要的。
总的原则是尽量减少滑轮数,避免钢丝绳过粗与反向弯曲。
一般地:
小起重量的起重机选用较小的滑轮组倍率,采用较高的起升速度;大起重量的起重机选用较大的滑轮组倍率,减小货物的升降速度,避免采用过粗的钢丝绳;采用双联滑轮组时,选用较小的滑轮组倍率,因为它的钢丝绳分支数和滑轮数较多;起升高度大时,宜选用较小的滑轮组倍率,防止卷筒过长或避免采用多层卷绕。
4、钢丝绳在卷筒上的固定:
⑴压板固定⑵楔块固定⑶螺钉固定
§2-3吊钩装置和抓斗
一、吊钩装置:
又称吊钩组,吊钩与滑轮组的动滑轮的组合体,起重机上应用最广泛的取物装置。
组成:
吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横梁、夹板、滑轮轴等。
1、吊钩装置的型式:
⑴短钩型吊钩组⑵长钩型吊钩组
2、载荷在吊钩中的传递:
吊重→吊钩→吊钩螺母→推力轴承→吊钩横梁→夹板→滑轮轴→滑轮→钢丝绳→卷绕系统→驱动装置
3、吊钩
⑴种类:
吊钩弯曲的部分称钩身,垂直部分称钩柱。
按钩身的形状分:
单钩、双钩;
按钩柱的长短分:
短钩、长钩;
按制选方式分:
锻造吊钩、片式吊钩。
⑵材料:
吊钩的材料要求没有突然断裂的危险,不允许使用焊接制造和修复的吊钩。
吊钩按材料的机械性能分为M、P、(S)、T、(V)5个强度等级。
优先采用M、P级,括号内的强度等级尽量避免采用。
分是否灵活,固定部分是否牢靠等。
⑸吊钩要进行定期检查,而且每年至少要进行一次全面技术鉴定,同时将吊钩装置解体清洗、检修和润滑。
二、抓斗:
抓斗是一种以抓放形式装卸散粒物料或长材的取物装置。
其抓取与卸料动作依靠自身颚板的开闭实现货物抓取与卸下。
1、抓斗的种类:
⑴按抓斗的颚板数分:
①多颚板抓斗(荷花抓斗):
颚板数通常为6,用于装卸大块矿石及废钢铁。
②双颚板抓斗:
按物料的容重分:
特轻型、轻型、中型、重型、特重型。
⑵按颚板闭合和张开的驱动方式分:
①绳索式抓斗:
依靠钢丝绳闭合滑轮组产生的闭合力来达到抓取物料的目的,又可分为:
单索抓斗、双索抓斗、四索抓斗。
②动力式抓斗:
依靠外界的能源,通过电动机驱动滑轮组、液压装置或气力装置使颚板张开。
又可分为:
液压抓斗、气力抓斗、电力抓斗。
2、抓斗的工作原理:
1)双绳抓斗
⑴组成:
头部、撑杆、下横梁、左右两颚板、滑轮组、支持绳、开闭绳。
⑵工作原理:
双绳抓斗利用起升、开闭两个卷筒及起升绳、开闭绳来操纵的。
起升绳系在抓斗头部,开闭绳以滑轮组的方式绕于头部(上横梁)与下横梁之间,起升绳、开闭绳互相配合,就可以完成货物的抓放。
⑶双绳抓斗的工作过程:
①准备:
空抓斗以张开状态,起升绳、开闭绳均不动。
②下降:
起升绳、开闭绳同步放出,空抓斗继续以打开状态下降至货堆上。
③抓取货物:
两绳均松驰,抓斗靠自重插入货堆,收紧开闭绳,抓斗逐渐闭合。
④上升:
抓斗完全闭合后,两绳同步收紧,抓斗上升。
⑤卸货:
放松开闭绳,在抓斗自重及料重作用下,抓斗自动打开卸料。
⑥返回:
两绳均不动,空抓斗打开状态回到取料点,准备进入下一循环。
2)单绳抓斗
⑴组成:
与双绳抓斗相似,头部、撑杆、下横梁、左右两颚板、滑轮组等相同部分,不同的是有一套双绳抓斗所没有的启闭机构。
⑵工作原理:
类似双绳抓斗。
其开闭动作由一根钢丝绳来完成,必须通过启机构来使这单独一根钢丝绳交替地担负着起升绳和开闭绳的任务。
①启闭机构组成:
导轨、翻板、刀口(撞板)。
②翻板式单绳抓斗的工作原理:
翻板卡在导轨内,钢丝绳作闭合绳用,翻板带动下横梁上升,抓斗完全闭合后,钢丝绳继续收紧,此时,钢丝绳作起升绳用。
要求:
结构简单、操作方便、工作可靠。
3)动力式抓斗:
本身带有启闭机构,所以只需要一个起升机构来完成抓斗的升降运动。
由于动力式抓斗的开闭是由抓斗内的启闭机构来实现的,在抓取物料时,抓斗向下插入物料的作用力会随着抓斗的装满程度而不断增加,因此,动力式抓斗有很好的抓取性能。
动力式抓斗通常是作为吊钩起重机的辅助取料装置,它可以在任意高度卸料,生产率较单绳抓斗高。
但是动力式抓斗自重较大,特别是上承梁重量大,因而抓斗的重心高,作业时容易翻倒。
另外还要安装供给启闭机构能量的设备,如电缆、电缆卷筒或压缩气管等。
根据启闭机构的形式,动力式抓斗可分为机械传动、液压传动、气压传动等三种。
3、双绳抓斗的构造:
由头部、撑杆、下横梁、颚板组成。
4、抓斗的抓取能力与影响抓取能力的主要因素:
⑴抓斗自重及其分配:
⑵滑轮组倍率m:
⑶抓斗最大开度L:
⑷颚板宽度B:
⑸颚板几何形状:
。
⑹物料性质:
。
⑺操作方法:
§2-4制动器
一、概述
制动器是起重机械各机构的重要组
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