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1、第三章起重机易损零部件的安全技术1第一节 取物装置第一单元 吊钩第二单元 抓斗 第三单元 电磁吸盘第四单元 其它吊具第二节 钢丝绳第一单元 概述第二单元 钢丝绳的选择第三单元 钢丝绳的标记方法第四单元 钢丝绳的固定与连接2第五单元 钢丝绳的报废第六单元 钢丝绳的使用和维护第三节 滑轮和卷筒第一单元 滑轮与滑轮组第二单元 卷筒第四节 制动器第一单元 制动器的种类和用途第二单元 带式制动器第三单元 块式制动器第四单元 制动器的选择与使用第五单元 制动器的检查与报废31.吊钩的种类 吊钩按制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩。锻造吊钩又可分为单钩(图21a)和双钩(图22b)。单钩一般用于小起重量，双钩
2、多用于较大的起重量。锻造吊钩材料采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢，如20优质低碳钢、16Mn、20MnSi、36MnSi。片式吊钩由若干片厚度不小于20mm的C3、20或16Mn的钢板铆接起来。片式吊钩也有单钩和双钩之分(图21c，图21d)。4图61a 锻造单钩 图62b 锻造双钩 5图61c 片式单钩 图61d 片式双钩 67片式吊钩比锻造吊钩安全,因为吊钩板片不可能同时断裂，个别板片损坏还可以更换。吊钩按钩身(弯曲部分)的断面形状可分为：圆形、矩形、梯形、和T字形断面吊钩(图22)。图6-2 吊钩断面形状 8从受力情况看丁字形断面吊钩最合理，但其缺点是工艺复杂。使用最多的是梯形断面吊钩，受
3、力合理，制造方便。矩形断面的板片式吊钩断面承载能力不能充分利用，比较笨重。圆形断面吊钩只用于小型钩的场合。吊钩钩孔直径与起重能力有一定关系：单钩 双钩 钩身各部分尺寸（见图2-2）间的关系如下:92.吊钩危险断面的强度计算 图6-3 钩身尺寸 钩身水平断面钩身水平断面A-A 吊钩按曲梁理论计算，其钩身部分应力最大的断面为A-A和B-B。因此这两个断面称为危险断面。A-A断面：内侧拉应力 外侧压应力 10式中:Q计-吊钩承受的计算载荷，FA-A-A断面面积；D-钩孔直径；h-梯形断面高度；e1、e2-断面形心距内、外边缘的距离；KA-曲梁断面A-A的形状系数。对于梯形断面：其中b1、b2为梯形断
4、面的大小边长。通常取D=h；b1=0.67h;b2=0.4b1，则KA0.1。其它符号见图2-3。11钩钩身身水水平平断断面面B-BB-B B-B断面虽然受力不如A-A断面大，却是吊索强烈磨损的部位。随着断面面积减小，承载能力下降，应按实际磨损的断面尺寸计算。危险的受力情况是当系物吊索分支的夹角较大时，吊索每分支受力为：分解此力，偏心拉力为 切力为 偏心拉力产生与A-A断面相似的受力情况按amax=45考虑，B-B断面的内侧拉应力 312切应力为：式中:FB-B-B断面面积。钩柄尾部的螺纹部位钩柄尾部的螺纹部位C-C断面断面 螺纹根部应力集中，容易受到腐蚀，会在缺陷处断裂。螺纹的强度计算只验算
5、拉应力：13式中:Fc-螺纹根部断面面积；d1-螺纹根部直径；n-安全系数，通常取n4。3.吊钩的安全技术要求 吊钩的安全检验吊钩的安全检验 人力驱动的起升机构用的吊钩,以1.5倍额定载荷作为检验载荷进行试验。动力驱动的起升机构用的吊钩,检验载荷按表61规定载荷进行试验。吊钩卸去检验载荷后，不应有任何明显的缺陷和变形，开口度的增加量不应超过原尺寸的0.25%.检验合格的吊钩，应在吊钩低应力区打印标记，包括额定起重量、厂标或厂名，检验标志、生产编号等内容。14额定起重量额定起重量检验载荷检验载荷tKNtf0.120.20.1252.50.250.163.20.320.240.40.2550.50
6、.326.30.630.480.80.5101.00.6312.51.250.8161.6表61 吊钩检验载荷15图6-4 钩身尺寸 16吊钩的报废标准吊钩的报废标准 吊钩出现下列情况之一时应予报废：裂纹；危险断面磨损达原尺寸的10%；开口度比原尺寸增加 15%；钩身扭转变形超过 10；吊钩危险断面或吊钩颈部产生塑性变形；吊钩螺纹被腐蚀；片钩衬套磨损达原尺寸的50%时，应更换衬套；片钩心轴磨损达原尺寸的5%时，应更换心轴。抓 斗是一种装卸散料物品的自动取物装置，有单绳抓斗，双绳抓斗，马达抓斗，液压抓斗等。1.抓斗的作业过程 有4个动作：降斗，抓取，提升和开斗 172.抓斗的类型 抓斗根据抓取物
7、料块粒的大小、松散程度、容重以及粘度大小等，可分成五种类型（见表62）。中型、重型及特重型抓斗在抓取块粒大于60mm或较坚实的物料时，应制成带齿的颚板。表6-2 按物料容重划分的抓斗类型 物料容重(吨/米3)2.02.02.82.8抓头类型特轻型轻型中型重型特重型3.抓斗的安全检查 抓斗应每天检查一次,特别是工作繁重的抓斗,更应进行认真检查。对达到报废标准的部件要及时报废。要检查钢丝绳的固接情况，磨损情况；要检查滑轮轴的磨损和轮缘的磨损情况；18 要检查螺栓、螺帽的紧固情况及损坏情况；要检查刃口的磨损情况，刃口不应歪斜，不应有裂纹；要保持良好的润滑状态；抓斗闭合时，两水平刃和垂直刃口的错位差及
8、斗口接触处间隙不得大于3mm，最大间隙处的长度不大于200mm；抓斗张开时，斗口不平行差不得超过20mm；抓斗起升后，斗口对称中线及抓斗垂直中心线，无论在抓斗张开或闭合时，都应在同一垂直平面内，其偏差不得超过20mm。19电磁吸盘电磁吸盘用来吊运具有导磁性的黑色金属材料及其制品的吊具。电磁吸盘由铸钢壳体和置于其中的线圈构成（见图65）。用电缆将直流电送入线圈绕组。图6-5 电磁吸盘 20当起重电磁吸盘降落在被吊运的黑色金属制品上时，电磁铁的磁通由电磁铁的外壳通过物品而闭合，产生电磁吸引力（见图66），并一直保持到断电为止。为保证安全，电磁吸盘的线路都有延时性能。图6-5 电磁吸盘工作原理 21
9、圆形电磁吸盘用来起吊钢锭、钢铁铸件及废钢屑等。矩形电磁盘用来起吊钢板、钢管以及各种型钢。电磁吸盘的优点是自动装卸，效率高。缺点是自重大，消耗功率大，断电时物品会坠落。起吊能力受温度和Mn、Ni含量的影响。一般起吊温度在200以下的黑色金属制品，温度达500时电磁吸盘的起吊能力就会下降50%左右。当温度达到700时，则没有起吊能力（一般碳素钢到785磁性全部消失）。目前也有用于高温起吊电磁吸盘，这种电磁吸盘可以吸高温制品，但普通电磁吸盘不准吸高温制品。22操作安全要求：注意平衡，电磁吸盘应置于制品重心上方，然后通电，防止轻的铁屑飞溅；起吊时，工作电流应达到额定值才能起吊；降落电磁吸盘，要注意周围
10、情况，防止伤人；在起吊时，要注意金属制品与电磁吸盘之间不应有非导磁性物品，如木片、沙石等，否则会影响起吊能力；要认真检查各部分的零部件，发现损坏应及时更换；吊运过程中，要特别注意安全，不准在设备或人员头上通过。23其它吊具1集装箱吊具 集装箱吊具是集装箱起重机的专用吊具,由于集装箱的尺寸和重量不同,集装箱的吊具也不同,可分为整体式（固定式）、换装式、子母式、伸缩式等型式。国际标准集装箱20英尺长为6058mm，高为2438mm，宽为2438mm，重量为20320kg；40英尺集装箱长度为2192mm，宽度为2438mm，高度为2438mm，重量为30180kg；10英尺集装箱长度为2991mm
11、，宽高均为2438mm，重量为10160kg。24 吊具的金属结构由框架、伸缩臂、上下导轨和推导构成。伸缩机构由油泵、油缸、链条、链轮及推杆构成。当高压油进入油缸时，活塞杆通过链条使推杆作往复运动，从而使伸缩臂在2040范围内调节。旋锁机构由旋锁油缸、连杆、曲柄、旋锁轴和旋锁轴头等构成。当旋锁轴头插入箱角的椭圆孔内，司机接到信号后，转动旋锁轴，将吊具与集装箱锁紧。导向爪装置，是利用导向爪的喇叭口使吊具旋锁自动对准集装箱。252真空吸盘 真空吸盘分为有动力真空吸盘和无动力真空吸盘。可以用来吸取钢材、木材和石料等。真空吸盘更适于吸附板状物品、木制家具等。图67是常见的几种吊具图6-7 常用吊具 2
12、6钢丝绳概述 钢丝绳强度高、自重轻、柔韧性好、耐冲击，安全可靠。在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断，但可能会因为承受的载荷超过其极限破断力而破坏。钢丝绳的破坏是有前兆的，总是从断丝开始，极少发生整条绳的突然断裂。钢丝绳广泛应用在起重机上。钢丝绳的破坏会导致严重的后果，所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。271钢丝绳的构造 钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同
13、对钢丝进行表面处理。（2）绳芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。282钢丝绳的类型 起重机用钢丝绳采用双捻多股圆钢丝绳。（1）按钢丝的接触状态分类，可分为点接触、线接触和面接触钢丝绳（见图6-8）。点接触钢丝绳（亦称普通型，见图6-9a）是采用等直径钢丝捻制。由于各层钢丝的捻距不等，各层钢丝与钢丝之间形成点接触（见图6-8a）。受载时钢丝的接触应力很高，容易磨损、折断，寿命较低，优点是制造工艺简单、价廉。点接触钢丝绳常作为起重作业的捆绑吊索，起重机的工作机构也有采用。线接触钢丝绳是采用直
14、径不等的钢丝捻制。将内外层钢丝适当配置，使不同层钢丝与钢丝之间形成线接触（见图68b），使受载时钢丝的接触应力降低。线接触绳承载力高、挠性好、寿命较高。常用的线接触钢丝绳有西尔型（亦称外粗式，见图 6-9b）、瓦林吞型（亦称粗细型，见图6-9c。）、填充型（亦称密集式，见图69d）等。（起重机设计规范推荐，在起重机的工作机构中优先采用线接触钢丝绳。29图6-8 钢丝绳中丝与丝的接触状态(a)点接触(b)线接触(c)面接触 30面接触钢丝绳（也称密封式，见图69e）。通常以圆钢丝为股芯，最外一层或几层采用异形断面的钢丝，层与层之间是面接触（见图6-8c），用挤压方法绕制而成。其特点是，表面光滑、
15、挠性好、强度高。耐腐蚀，但制造工艺复杂，价格高，起重机上很少使用，常用作缆索起重机和架空索道的承载索。图6-9 钢丝绳的断面形式 31（2）按钢丝绳的捻向分类。根据钢丝绳由丝捻成股的方向与由股捻成绳的方向是否一致，可分为：交互捻钢丝绳（也称交绕绳）。其丝捻成股与股捻成绳的方向相反。由于股与绳的抢向相反（见图6一10c，d），便用中不易扭转和松散，在起重机上广泛使用。图6-10 钢丝绳的捻向 32 同向捻钢丝绳（也称顺绕绳）。其丝捻成股与股捻成绳的方向相同（见图610a，b），挠性和寿命都较交互捻绳要好，但因其易扭转、松散，一般只用来做牵引绳。不扭转钢丝绳。这种钢丝绳在设计时，使股与绳的扭转力矩
16、相等，方向相反，克服了在使用中的扭转现象，常在起升高度较大的起重机上使用，并越来越受到重视。3334钢丝绳的选用钢丝绳按所受最大工作静拉力计算选用，要满足承载能力和寿命要求。1钢丝绳承载能力的计算 钢丝绳承载能力的计算有两种方法，可根据具体情况选择其中一种。（1）公式法（ISO推荐）：35式中:d-钢丝绳最小直径，mm；S-钢丝绳最大工作静拉力；c-选择系数，mm/n1/2；n-安全系数，根据工作机构的工作级别确定；k-钢丝绳捻制折减系数；-钢丝绳充满系数；b-钢丝的公称抗拉强度，N/mm2。（2）安全系数法 F0SnF0=kS丝 式中:FO-所选钢丝绳的破断拉力，N；S-钢丝绳最大工作静拉力
17、；n-安全系数，根据工作机构的工作级别确定（见表63和表64）；k-钢丝绳捻制折减系数；S丝-钢丝破断拉力总和，根据钢丝绳的机构查钢丝绳性能手册。36机构工作级别机构工作级别M1，M2，M3M4M5M6M7M8安全系数（安全系数（n n）44.55679表63 工作机构用钢丝绳的安全系数 用途用途支承动臂支承动臂起重机械自身安装起重机械自身安装缆风绳缆风绳吊挂和捆绑吊挂和捆绑安全系数（n）42.53.56表64 其他用途钢丝绳的安全系数 注:对于吊运危险物品的起升用钢丝绳一般应选用比设计工作级别高一级别的安全系数 372钢丝绳的寿命 钢丝绳的使用寿命总是随着配套使用的滑轮和卷筒的卷绕直径的减小
18、而降低的，所以，必须对影响其寿命的钢丝绳卷绕直径（即按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径）作出限制，不得低于设计规范规定的值，即：D0minhd 式中:D0min-按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒允许的最小卷绕直径，mm；d-钢丝绳直径，mm；h-滑轮或卷筒直径与钢丝绳直径的比值（见表6-5）。38表65滑轮或卷筒的h值 机构工作级别机构工作级别M1,M2,M3M4M5M6M7M8卷筒卷筒h1h11416182022.425滑轮滑轮h2h216182022.42528注:l 采用不旋转钢丝绳时，应按机构工作级别取高一档的数值。2 对于流动式起重机，可不考虑工作级别，取h116，h2=18。钢丝绳
19、的标记方法根据国家标准GB 1102圆股钢丝绳的规定，钢丝绳技术参数的标记方法如下：钢丝绳39标记中:-钢丝绳的股数。-钢丝绳的结构型式，点接触普通型，标记；线接触瓦林吞型（粗细式），标记W；线接触西尔型（外粗型），标记X；线接触填充型（密集式），标记 T。-每股钢丝数。-钢丝绳的直径，mm。-钢丝的公称抗拉强度b，N/mm2。-钢丝的韧性等级，根据钢丝的耐弯折次数分为三级。特级：用于重要场合，如载客电梯；级：用于起重机的各工作机构；级：用于次要场合，如捆绑吊索 等。、-钢丝表面镀锌处理，根据钢丝镀层的耐腐蚀性能分为三等级。甲级：用与严重腐蚀条件；乙级：用于一般腐蚀条件；丙级：用于较轻腐蚀条件
20、。钢丝 表面不做处理的，标记光，或不加标记。-钢丝绳的捻制方式。右捻绳标记右；左捻绳标记左；交互捻标记交；同向捻标记同。40钢丝绳的固定与连接钢丝绳与其他零构件连接或固定的安全检查应注意两个问题：第一，连接或固定方式与使用要求相符；第二，连接或固定部位达到相应的强度和安全要求。常用的连接和固定方式有以下几种（见图6-11）：图6-11 钢丝绳固接 411编结连接（见图6-11a）编结长度不应小于钢丝绳直径的 15倍，且不应小于300mm；连接强度不小于75%钢丝绳破断拉力。2楔块、楔套连接（见图6-11b）钢丝绳一端绕过楔，利用楔在套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定。固定处的强度约为绳自身强度的75
21、%85%。楔套应该用钢材制造，连接强度不小于75%钢丝绳破断拉力。3绳卡连接（见图6-11d）图6-11 钢丝绳夹 42绳卡连接简单、可靠，得到广泛的应用。用绳卡固定时，应注意绳卡数量、绳卡间距、绳卡的方向和固定处的强度。（1）连接强度不小于 85%钢丝绳破断拉力。（2）绳卡数量应根据钢丝绳直径满足表6-6的要求。钢丝绳直径钢丝绳直径/mm/mm716192726373845绳卡数量绳卡数量/个个3456表6-6绳卡连接的安全要求（3）绳卡压板应在钢丝绳长头一边，绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。4锥形套浇铸法和铝合金套压缩法等的连接（见图6-11c）钢丝绳末端穿过锥形套筒后松散钢丝，将头部钢
22、丝弯成小钩，浇入金属液凝固而成。其连接应满足相应的工艺要求，固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。43钢丝绳的报废钢丝绳受到强大的拉应力作用，通过卷绕系统时反复弯折和挤压造成金属疲劳，并且由于运动引起与滑轮或卷筒槽摩擦，经一段时间的使用，钢丝绳表层的钢丝首先出现缺陷。例如，断丝、锈蚀磨损、变形等，使其他未断钢丝所受的拉力更大，疲劳与磨损更厉害，从而使断丝速度加快。当钢丝绳的断丝数和变形发展到一定程度，钢丝绳无法保证正常安全工作，就应该及时报废、更新。钢丝绳使用安全程度由下述各项标准考核：断丝的性质与数量；绳端断丝情况；断丝的局部密集程度；断丝的增长率；绳股折断情况；绳径减小和绳芯折断情况；弹
23、性降低；外部及内部磨损程度；外部及内部腐蚀程度；变形情况；由于热或电弧而造成的损坏情况；塑性伸长的增长率等。44钢丝绳报废标准如下：1断丝数 钢丝绳在任何一段节距内的断丝数达到表67的数值时，应该及时报废、更新。表67钢丝绳报废断丝数钢丝绳结构钢丝绳结构绳619绳637一个节距中的断丝数交互捻同向捻交互捻同向捻 71683015注:1 表中断丝数是指细钢丝，粗钢丝每根相当于1.7根细钢丝。2 一个节距是指每股钢丝绳绕一周的轴向距离。452锈蚀磨损、断丝数折减 钢丝绳锈蚀或磨损时，应将表6-7断丝数按表6-8折减，并按折减后的断丝数报废。表68 拆减系数表 钢丝表面磨损或锈蚀钢丝表面磨损或锈蚀1
24、0152025304040拆减系数拆减系数857570605003吊运危险品断丝数减半 吊运炽热金属或危险品的钢丝绳的报废断丝数应取一般起重机钢丝绳报废断丝数的一半，其中包括钢丝表面磨蚀进行的折减。4绳端部断丝 当绳端或其附近出现断丝（即使数量少），如果绳长允许，应将断丝部位切去，重新安装。465断丝的局部聚集程度 如果断丝聚集在小于一个节距的绳长内，或集中在任一绳股里，即使断丝数比表6-7所列数值少，也应予以报废。6断丝的增长率 当断丝数逐渐增加，其时间间隔趋短，应认真检查并记录断丝增长情况，判明规律，确定报废日期。7整股断裂 钢丝绳某一绳股整股断裂，应予报废。8磨损 当外层钢丝磨损达40%
25、，或由于磨损引起钢丝绳直径减小7%。9腐蚀 当钢丝表面出现腐蚀深坑，或由于绳股生锈引起绳径增加或减小。4710绳芯损坏 由于绳芯损坏引起绳径显著减小、绳芯外露、绳芯挤出。11弹性降低 钢丝绳弹性降低一般伴随有下述现象：绳径减小；绳节距伸长；钢丝或绳股之间空隙减小；绳股凹处出现细微褐色粉末；钢丝绳明显不易弯曲。12变形 钢丝绳变形是指钢丝绳失去正常形状产生可见畸变，从外观上看可分为以下几种：波浪形，笼形畸变，绳股挤出，钢丝挤出，绳径局部增大，扭结，局部被压扁，弯折。4813过热 过热是指钢丝绳受到电弧闪络、过烧，或外表出现可识别的颜色改变等。电弧作用的钢丝绳外表颜色与正常钢丝绳难以区别，因而容易
26、成为隐患。钢丝绳的破坏表现形态各异，多种原因交错，每次检验均应对以上各项因素进行综合考虑，按标准掌握。在更换新钢丝绳前，应弄清并消除对钢丝绳有不利影响的设备的缺陷。49钢丝绳的使用和维护必须坚持每个作业班次对钢丝绳的检查并形成制度。检查不留死角，对于不易看到和不接近的部位应给予足够重视，必要时应作探伤检查。在检查和使用中应做到：第一，使用检验合格的产品，保证其机械性能和规格符合设计要求；第二，保证足够的安全系数，必要时使用前要做受力计算，不得使用报废钢丝绳；第三，使用中避免两钢丝绳的交叉、叠压受力，防止打结、扭曲、过度弯曲和划磨；第四，应注意减少钢丝绳弯折次数，尽量避免反向弯折；第五，不在不洁
27、净的地方拖拉，防止外界因素对钢丝绳的损伤、腐蚀，使钢丝绳性能降低；第六，保持钢丝绳表面的清洁和良好的润滑状态，加强对钢丝绳的保养和维护。50滑轮与滑轮组51滑轮、卷筒和钢丝绳三者共同组成起重机的卷绕系统，将驱动装置的回转运动转换成吊载的升降直线运动。滑轮和卷筒是起重机的重要部件，它们的缺陷或运行异常会加速钢丝绳的磨损，导致钢丝绳脱槽、掉钩，从而引发事故。1概述（1）滑轮的分类与作用。根据滑轮的中心轴是否运动，可将其分为动滑轮和定滑轮两类。定滑轮的心轴固定不动，其作用是改变钢丝绳的方向；动滑轮的心轴可以位移，动、定滑轮都可绕其心轴转动。钢丝绳依次绕过若干定滑轮和动滑轮组成的滑轮组，可以达到省力或
28、增速的目的。此外，通过滑轮可以改变钢丝绳的运动方向。平衡滑轮还可以均衡张力。52（2）滑轮的制造方法与材料。铸铁滑轮适于轻、中级工作机构，常用灰铸铁和球墨铸铁，对钢丝绳磨损小，但其强度较低，脆性大，碰撞容易破损；当工作机构级别较高时，采用铸钢滑轮；滑轮直径较大，铸造困难时，采用焊接滑轮以减轻其自重。滑轮也可采用塑料、铝合金等材料。（3）滑轮的构造与尺寸。滑防田轮缘（包括绳槽）、轮辐、轮毂组成（见图6-12）。图6-12 滑轮几何尺寸图 53轮缘是承载钢丝绳的主要部位，轮福将轮缘与毂轮连接整个滑轮通过轮毂安装在滑轮轴上。滑轮的合理结构保证钢丝绳顺利通过并不易跳槽。滑轮的主要尺寸及其功能有：D。-
29、计算直径，按钢丝绳中心计算的滑轮卷绕直径，mm。R-绳槽半径，保证钢丝绳与绳槽有足够的接触面积 R（0.530.6）d，mm。-钢槽侧夹角。钢丝绳穿绕上下滑轮时。容许与滑轮轴线有一定偏斜，一般3540。C-绳槽深度，其足够的深度防止钢丝绳跳槽，mm。D-滑轮绳槽直径，mm。B-轮毂厚度，mm。54其中，D0为影响钢丝绳寿命的关键尺寸，必须满足下列关系式：D0minh2dD0 D+d 式中:D0min-按钢丝绳中心计算的滑轮允许的最小卷绕直径，mm；d-钢丝绳直径，mm；h2-滑轮直径与钢丝绳直径的比值。2滑轮组 钢丝绳依次穿绕过若干动滑轮和定滑轮组成的滑轮组。在理想状态下，当起升机构升降运动时
30、，钢丝绳随着动滑轮和定滑轮的转动，无摩擦地、滚动地通过滑轮的绳槽。滑轮组中的平衡滑轮是用来调整滑轮左右两边钢丝绳长度与拉力的差异的。当绕过它的钢丝绳两分支受力不均匀时，平衡滑轮稍许转动，以均衡钢丝绳的张力。55（1）滑轮组的种类。按工作原理，可分为省力滑轮组和增速滑轮组。省力与增速不能兼得。省力滑轮组可用较小的力升降较重的物料，起重机的起升机构和钢丝绳变幅机构都采用省力滑轮组。按构造形式，根据绕入卷筒的钢丝绳分支数可分为单联滑轮组（见图6-13）和双联滑轮组（见图6-14）。单联滑轮组绕人卷筒的钢丝绳只有一根，多用于臂架类型起重机；双联滑轮组绕人卷筒的钢丝绳有两根，常用于桥架类型的起重机。56
31、图6-13 滑轮几何尺寸图1-动滑轮 2-导向滑轮 3-卷筒 图6-14 双联滑轮组1-动滑轮 2-均衡滑轮 3-卷筒 57（2）滑轮组的倍率。倍率是指滑轮组省力的倍数，也是减速的倍数，用m表示。在不考虑摩擦的理想状态下，m值可按下式计算：单联滑轮组的倍率等于钢丝绳分支数；双联滑轮组的倍率等于钢丝绳分支数的一半。滑轮组倍率大小，对驱动装置总体尺寸有较大的影响。倍率增加时，钢丝绳每个分支拉 力减小，卷筒直径也可减小。但在起升高度一定时，卷筒长度要增加，而且在起升速度不变时，需提高卷筒转数。滑轮组倍率不是越大越好，而要根据起重量按标准确定。58（3）滑轮组的效率。实际情况下，滑轮组的省力倍数比无摩
32、擦的理想状况要小。滑轮的效率损失主要来自轴承摩擦阻力和钢丝绳僵性阻力，二者产生的内摩擦，消耗了钢丝绳部分要比滑轮组的小些，因为对卷筒只有单方面的绕进或绕出，但计算时，滑轮与卷筒两者的效率常取同值。对于单个滑轮，其效率是由绕进滑轮的分支拉力与绕出分支拉力之比值所决定，滚动轴承的滑轮效率为098，滑动轴承的滑轮效率为095。滑轮组效率与滑轮效率及倍率有关，滑轮组的倍率和效率见表6-9。表69滑轮组的倍率和效率 滑轮组倍率（滑轮组倍率（m）23456810滚动轴承滑轮组效率滚动轴承滑轮组效率(z）0.990.980.970.960.950.9350.916滑动轴承滑轮组效率滑动轴承滑轮组效率(z）0
33、.9750.950.9250.900.880.840.8059（4）滑轮组钢丝绳的拉力。在考虑滑轮的阻力后，应计算滑轮组钢丝绳每分支实际的拉力。单联滑轮组钢丝绳每分支的拉力为：双联滑轮组钢丝绳每分支的拉力为：式中:S-钢丝绳每分支所受的拉力；PQ-起升载荷；m-滑轮组倍率；z-滑轮组效率。60（5）滑轮的安全要求和报废标准。滑轮的使用安全要求为：第一，保证滑轮直径与钢丝绳直径的比值（h2）不应小于表6-5中的规定值。平衡滑轮h2值，对于桥式类型起重机与一般滑轮取等值；对于臂架类型起重机取不小于一般滑轮直的0.6倍。第二，滑轮不应有缺损和裂纹，滑轮槽应光洁平整，不得有损伤钢丝绳的缺陷。第三，滑轮
34、应配置防止钢丝绳跳出绳槽的装置。61金属铸造的滑轮，出现下述情况之一时应报废。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小量达钢丝绳直径的50%；滑轮轴磨损量达原直径的3%；其他损害钢丝绳的缺陷。62卷 筒卷筒是用来卷绕钢丝绳的部件，它承载起升载荷，收放钢丝绳，实现取物装置的升降。1概述（1）卷筒的种类。按筒体形状，可分为长轴卷筒和短轴卷筒。按制造方式，可分为铸造卷筒和焊接卷筒。按卷筒的筒体表面是否有绳槽，可分为光面和螺旋槽面卷筒。按钢丝绳在卷筒上卷绕的层数，可分为单层缠绕卷筒和多层缠绕卷筒（见图6-15）。一般起重机大多采用单层缠绕卷筒，多层缠绕卷筒
35、用于起升高度特大，或要求机构紧凑的起重机（例如汽车起重机）。63图6-15 卷筒(a)光面的(b)螺旋槽面的（2）卷筒的结构。卷筒是由筒体、连接盘、轴以及轴承支架等构成的。单层缠绕卷筒的筒体表面切有弧形断面的螺旋槽，以增大钢丝绳与筒体的接触面积，并使钢丝绳在卷筒上的缠绕位置固定，以避免相邻钢丝绳互相摩擦而影响寿命。64多层缠绕卷筒的筒体表面通常采用不带螺旋槽的光面，筒体两端部有凸缘，以防止钢丝绳滑出。其缺点是钢丝绳排列紧密，各层互相叠压、摩擦，对钢丝绳的寿命影响很大。卷筒的结构尺寸中，影响钢丝绳寿命的关键尺寸是卷筒的计算直径，按钢丝绳中心计算的卷筒允许的最小卷绕直径必须满足：DOminh1d
36、式中:D0min-按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒允许的最小卷绕直径，mm；d-钢丝绳直径，mm；h1-卷筒直径与钢丝绳直径的比值。652钢丝绳在卷筒上的固定 通常采用压板螺钉或楔块（见图6-16），利用摩擦原理来固定钢丝绳尾部，要求固定方法安全可靠，便于检查和装拆，在固定处对钢丝绳不造成过度弯曲、损伤。图6-16 钢丝绳在卷筒上的固定(a)光面的(b)螺旋槽面的 66（1）楔块固定法（见图6-16a）。此法常用于直径较小的钢丝绳，不需要用螺栓，适于多层缠绕卷筒。（2）长板条固定法（见图6-16b）。通过螺钉的压紧力，将带槽的长板条沿钢丝绳的轴向将绳端固定在卷筒上。（3）压板固定法（见图6-16c
37、）。利用压板和螺钉固定钢丝绳，方法简单，工作可靠，便于观察和检查，是最常见的固定形式。其缺点是所占空间较大，因此，不能用于多层卷绕。从安全考虑，压板数至少为2个。钢丝绳尾部拉力可按柔韧体摩擦的欧拉公式计算：67式中:Smax-钢丝绳的最大拉力，一般指额定载荷时的钢丝绳拉力；2-起升载荷动载系数；e-自然对数的底(e=2718)；-摩擦系数，考虑有油，通常取0.12；-钢丝绳在卷筒上的包角。为了保证钢丝绳尾的固定可靠，减少压板或楔块的受力，在取物装置降到下极限位置时，在卷筒上除钢丝绳的固定圈外，还应保留1.53圈安全圈，也称为减载圈，这在卷筒的设计时已经给予考虑。在使用中，钢丝绳尾的圈数保留得越
38、多，绳尾的压板或楔块的受力就越小，也就越安全。如果取物装置在吊载情况的下极限位置过低，卷筒上剩余的钢丝绳留数少于设计的安全圈数，就会由于钢丝绳尾受力超过压板或楔块的压紧力，从而导致钢丝绳拉脱，重物坠落。683卷筒安全使用要求（1）卷筒上钢丝绳尾端的固定装置，应有防松或自紧的性能。对钢丝绳尾端的固定情况，应每月检查一次。在使用的任何状态，必须保证钢丝绳在卷筒上保留足够的安全圈。（2）单层缠绕卷筒的筒体端部应有凸缘。凸缘应比最外层钢丝绳或链条高出2倍的钢丝绳直径或链条的宽度。卷筒出现下述情况之一时应报废：裂纹；筒壁磨损量达原壁厚的20%；绳槽磨损量大于钢丝绳直径1/4且不能修复时。69制动器70由
39、于起重机周期及间歇性的工作特点，使各个工作机构经常处于频繁启动和制动状态，别动器成为动力驱动的起重机各机构中不可缺少的组成部分，它既是机构工作的控制装置，又是保证起重机作业的安全装置。制动器是否完好可靠，是安全检查的重点。制动器的工作实质是通过摩擦副的摩擦产生制动作用。根据工作需要，或将运动动能转化为摩擦热能消耗，使机构停止运动；或通过静摩擦力平衡力，使机构保持原来的静止状态。其结构特点是：制动器摩擦副中的一组与固定机架相连；另一组与机构转动轴相连。当摩擦副接触压紧时，产生制动作用；当摩擦副分离时，制动作用解除，机构可以运动。711制动器的作用（1）支持作用：使原来静止物体保持静止状态。例如，
40、在起升机构中，保持吊重静止在空中；在臂架起重机的变幅机构中，将臂架维持在一定的位置保持不动；对室外起重机起防风抗滑的作用。（2）停止作用：消耗运动部分的动能，通过摩擦副转化为摩擦热能，使机构迅速在一定时间或一定行程内停止运动。例如，各个机构在运动状态下的制动。（3）落重作用：制动力与重力平衡，使运动体以稳定的速度下降。例如，汽车起重机的下坡速行驶。2制动器的种类（1）根据构造不同制动器可分为以下三类：带式制动器。制动钢带在径向环抱制动轮而产生制动力矩（见图6-17）。块式制动器。两个对称布置的制动瓦块，在径向抱紧制动轮而产生制动力矩（见图6 一18）。72图6-17 带式制动器1-制动轮 2-
41、制动带 3-限位螺钉 图6-18 块式制动器1-液压电磁铁 2-杠杆 3-挡板 4-螺杆5-弹簧架 6-制动臂 7-拉杆 8-瓦块9-制动轮 73盘式与锥式制动器。带有摩擦衬料的盘式和锥式金属盘，在轴向互相贴紧而产生制动力矩（见图6-19和6-20）。图6-17 盘式制动器 图6-18 锥式制动器1-顶套 2-锥式制动盘 74（2）按操作情况，制动器可分为：常闭式制动器。只要机构不工作，制动器则处于闭合状态；当机构的驱动能源一接通，首先将制动器打开，机构就可以正常工作。常开式制动器。制动器经常处于松开状态，随时可以根据需要施加上闸力，产生制动力矩，使制动器制动。综合式制动器。它具有常开式，在制
42、动器松开时可利用操纵杠杆随意进行制动，也具有常闭式，在机构不工作时制动器可靠制动的功能。75带式制动器带式制动器由制动带、制动轮和松闸器杠杆系统组成（见图6-17）。制动轮安装在机构的转动轴上，内侧附有摩擦衬料的制动钢带一端与机架固定部分铰连；另一端与松闸器杠杆铰连，并在径向环绕制动轮。松闸器的上闸力通过杠杆系统，使制动带环抱接触并压紧在制动轮上，产生制动力矩。由于制动带的包角很大，因而制动力矩较大，相应结构也紧凑。缺点是制动轮轴由于不平衡力作用而受弯曲载荷，制动带比压分布不均匀，使衬料的磨损不均，散热性不好。带式制动器主要用于对结构紧凑性要求较高的流动式起重机。简单带式制动器制动力矩的计算式
43、为：76根据柔性带的摩擦公式，因为 所以 式中:Mz-制动力矩；Smax-制动带最大张力；Smin-制动带最小张力；D-制动轮直径；e-自然对数的底（e。2718）；-摩擦系数；-钢丝绳在卷筒上的包角。带式制动器的制动带内侧有摩擦垫片，其背衬钢带的端部与固定部分的连接，应采用铰接，不得采用螺栓连接、铆接、焊接等刚性连接形式。77块式制动器块式制动器由制动瓦块、制动臂、制动轮和松闸器组成。常把制动轮作为联轴器的一个半体安装在机构的转动轴上，对称布置的制动臂与机架固定部分铰连，内侧附有摩擦材料的两个制动瓦块分别活动铰接在两制动臂上，在松闸器上闸力的作用下，成对的制动瓦块在径向抱紧制动轮而产生制动力
44、矩。以短行程电磁铁块式制动器为例（见图 6-22），说明块式制动器的工作原理。在接通电源时，电磁松闸器的铁心吸引衔铁压向推杆，推杆推动左制动臂向左摆，主弹簧被压缩。同时，解除压力的辅助弹簧将右制动臂向右推，两制动臂带动制动瓦块与制动轮分离，机构可 以运动。当切断电源时，铁心失去磁性，对衔铁的吸引力消除，因而解除衔铁对推杆的压力，在主弹簧张力的作用下，两制动臂一起向内收摆，带动制动瓦块抱紧制动轮产生制动78力矩；同时，辅助弹簧被压缩。制动力矩由主弹簧力决定，辅助弹簧保证松间间隙。块式制动器的制动性能在很大程度上是由松闸器的性能决定的。图6-22 短行程电磁铁块式制动器简图 79块式制动器的特点是
45、构造简单，安装方便，成对瓦块产生的压力平衡，使制动轮轴不受弯曲载荷作用。在起重机中得到广泛使用。制动器的选择与使用制动器通常安装在机构的高速轴（电动机轴或减速器的输入轴）上，有些制动器则装设在低速轴或卷筒上，以防传动系统断轴时物品坠落。前者由于制动力矩小，因而制动器的尺 寸可以减小；后者可以增加安全性，防止传动系统承载力零件损坏而造成物品坠落。在起工 机安全检查过程中，对下列要求必须给予确认：第一，动力驱动的起重机，其起升、变幅、运行、旋转机构都必须装设制动器；第二，起升机构、变幅机构的制动器，必须是常闭式制动器；80 第三，吊运炽热金属或其他危险品的起升机构，以及发生事故可能造成重大危险或损
46、失的起升机构，每套独立的驱动装置都应装设两套支持制动器。第四，人力驱动的起重机，其起升机构和变幅机构必须装设制动器或停止器；第五，制动器的制动力矩应满足下式要求：MzkM 式中:Mz-制动器的制动力矩；M-制动器所在轴的传动力矩；k-安全系数（见表6-10）。81机构机构使用情况使用情况安全系安全系数数起升机构一般的1.50重要的1.75具有液压制动的液压传动的1.25吊运炽热金属或危险品的起升机构 装有两支支持制动器时，对每一套制动器1.25彼此有刚性联系的两套驱动装置，每一套装置有两套支持制动器时，对每一套制动器 1.10非平衡变幅机构1.75平衡变幅机构在工作状态时1.25在非工作状态时
47、1.15表610制动器的安全系数 82制动器的检查与报废1制动器的检查 正常使用的起重机，每个班次都应对制动器进行检查。检查内容包括：制动器关键零件的完好状况、摩擦副的接触和分离间隙、松闸器的可靠性、制动器整体工作性能等应保证灵敏无卡塞现象。每次起重作业（特别是吊运重、大、精密物品）时，要先将吊物吊离地面一小段距离，检验、确认制动器性能可靠后，方可实施操作。制动器安全检查重点是；83 （1）制动轮的制动摩擦面不应有妨碍制动性能的缺陷或沾染油污；（2）制动带或制动瓦块的摩擦材料的磨损程度；（3）制动带或制动瓦块与制动轮的实际接触面积，不应小于理论接触面积的 7 0%；（4）制动器应有符合操作频度
48、的热容量，不得出现过热现象；（5）控制制动器的操纵部位（如踏板、操纵手柄等），应有防滑性能；（6）人力控制制动器，施加的力与行程不应大于表6-11的要求，超过要求应作必要的调整。84要求要求操作方法操作方法施加的力施加的力/N行程行程/mm一般宜采用值手控100400脚踏120250最大值手控200600脚踏300300表611人力控制制动器的控制力与行程 852制动器的报废 制动器的零件出现下述情况之一时，应报废、更换或修整：（1）裂纹；（2）制动带或制动瓦块摩擦垫片厚度磨损达原厚度的 5 0%；（3）弹簧出现塑性变形；（4）铰接小轴或轴孔直径磨损达原直径的5%；（5）制动轮出现下述情况之一
49、时，应报废：裂纹；起升、变幅机构的制动轮，轮缘厚度磨损达原厚度的40%；其他机构的制动轮，轮缘厚度磨损达原厚度的50%；轮面凹凸不平度达1.5mm时，如能修理，在修复后轮缘厚度应符合本条中第、项的要求。86本章小结本章小结 吊钩按制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩。片式吊钩比锻造吊钩安全,因为吊钩板片不可能同时断裂，个别板片损坏还。吊钩按钩身(弯曲部分)的断面形状可分为：圆形、矩形、梯形、和T字形断面吊钩。抓斗根据抓取物料块粒的大小、松散程度、容重以及粘度大小等，可分成五种类型。抓斗应每天检查一次,特别是工作繁重的抓斗,更应进行认真检查。电磁吸盘用来吊运具有导磁性的黑色金属材料及其制品的吊具。电
50、磁吸盘由铸钢壳体和置于其中的线圈构成。用电缆将直流电送入线圈绕组。集装箱吊具是集装箱起重机的专用吊具,由于集装箱的尺寸和重量不同,集装箱的吊具也不同,可分为整体式（固定式）、换装式、子母式、伸缩式等型式。87 钢丝绳强度高、自重轻、柔韧性好、耐冲击，安全可靠。在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断，但可能会因为承受的载荷超过其极限破断力而破坏。钢丝绳的破坏是有前兆的，总是从断丝开始，极少发生整条绳的突然断裂。钢丝绳广泛应用在起重机上。钢丝绳的破坏会导致严重的后果，所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。钢丝绳的使用寿命总是随着配套使用的滑轮和卷筒的卷绕直径的减小