2.2.1 起重设备的工作特点与组成

起重设备的工作任务就是升降重物，并使重物做短距离水平移动，以满足重物的装卸、移位等作业。起重设备的应用大大改善了重物的搬运劳动强度，提高了搬运效率，将一些人力不可能实现的搬运变为可能。

它的工作程序是：吊挂（或抓取）货物，提升后进行一个或数个动作的运移，将货物放到卸载地点后卸载，然后返程做下一次动作准备。这一过程称作一个工作循环，完成一个工作过程后，再进行下一次的工作循环。因此起重设备是一种间歇动作的设备。

起重设备主要由驱动装置、工作机构、钢架结构及安全保护装置组成。

（1）驱动装置。驱动装置是用来驱动各工作机构动作的动力设备，很大程度上决定着起重设备的工作性能和构造特征。

（2）工作机构。起重设备其升降及运移货物是依靠相应的机构运动来实现的。起重设备的工作机构有起升、运行、变幅和回转四大机构。起升机构是用来升降货物的机构，是起重设备最基本的机构；运行机构是用来实现起重设备或起重小车沿固定轨道或路面行走的机构；变幅机构是依靠臂架俯仰或小车运行的方式使吊具移动而改变幅度的机构；回转机构是使起重设备回转部分在水平面内绕回转中心转动的机构。

（3）钢架结构。钢架结构是起重设备的基体和骨架。它主要用来布置和安装起重设备的驱动装置和机构部分，并承受各种载荷并将这些载荷传递给起重设备的支承基础。起重设备的主要钢架结构有臂架、门架、桥架、转台、人字架、机房等。

（4）安全保护装置。起重设备除了以上三大构造以外，为了使起重设备工作安全可靠，还需要装设一些安全保护装置。例如：为了防止吊重过载而使起重设备破坏，需装有起重量限制器或起重力矩限制器；为了防止起重设备行至终点或两台机械相碰发生剧烈撞击，需要装设行程限位器、缓冲器；为了防止露天工作的起重设备被风吹动滑行，需装设防风抗滑装置等。

2.2.2 起重设备的类型和基本参数

起重设备按其结构特点和用途可分为三大类：

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，使货物作升降运动。在某些场合也可作水平运输（如卷扬机）。属于这一类型的起重设备有千斤顶、滑车、葫芦、卷扬机等。

2.桥式类起重机

桥式类起重机具有桥架结构，并配有起升机构、大车运行机构和小车运行机构等。依靠这些机构配合动作，可在整个长方形场地及其上空作业，适用于车间、仓库、露天堆场等场所。桥式类起重机包括通用桥式起重机、堆垛起重机、龙门式起重机、装卸桥、冶金专用起重机等。

3.臂架类起重机

臂架类起重机具有臂架结构，配有起升机构、旋转机构、变幅机构和运行机构，液压起重机还配有伸缩臂机构。依靠这些机构的配合动作，可在圆柱形场地及上空作业。臂架式起重机可装在车辆上或其他运输（移动）工具上，构成运行臂架式起重机，这种起重机具有良好的机动性，可适用于码头、货场、工场等场所。臂架类起重机包括塔式起重机、门座起重机、汽车起重机、轮胎起重机、履带式起重机、浮式起重机、铁路起重机等。

（一）几种常见起重设备

在装卸作业中应用较为广泛的几种起重设备，如桥式起重机、龙门起重机、轮胎起重机、门座起重机等将作详细介绍，而对其余的起重设备则作简单介绍。

1.固定式起重机

固定式起重机一般是将起重机固定在基础或支承基座上，只能原地工作，其作业范围较小。在内河港口码头应用较多。

图2-2所示为固定起重机。臂架可以俯仰变幅而不能回转的起重机称为固定式动臂起重机；臂架可回转（包括能变幅和不能变幅的）起重机称为固定式回转起重机。

图2-3所示为桅杆起重机。它是臂架下端与桅杆下部铰接，上端通过钢丝绳与桅杆相连，桅杆本身依靠顶部和底部支承、保持直立状态的可回转臂架型起重机。桅杆起重机一般安装在码头、库场或船舶甲板上使用。

2.流动式起重机

流动式起重机是可配备立柱或塔架，能在带载或空载情况下沿无轨路面运行，依靠自重保持稳定的起重设备。流动式起重机按底盘形式分为小型起重机、随车起重机、汽车起重机、轮胎起重机和履带起重机。

图2-4所示为小型起重机。它是一种安装在底座上，可由人力或借助辅助设备，从一个场地搬移到另一个场地的起重机。该起重机结构简单，制造容易，起重量一般不超过1吨。

图2-5所示为随车起重机。它是固定在载货汽车上的流动式起重机，主要用于装卸车上的货物。

图2-6所示为汽车起重机。它是以通用或专用的汽车底盘为运行底架的流动式起重机。汽车起重机有机械和液压传动两种形式，适用于流动性大的不固定作业场所。为了保证安全操作，使用时必须撑好支腿，并绝不允许吊重行驶。

图2-7所示为履带起重机。它是以履带为运行底架的流动式起重机。由于履带与地面接触面积大，能在松软、泥泞地面上作业，其通过性能好，爬坡能力大，但因制造成本高，底盘笨重，且会破坏行驶的路面，故在港口应用不如轮胎起重机广泛。

3.移动式起重机

移动式起重机是沿地面轨道行走的臂架型起重机，或支承在轨道上的桥架型起重机。移动式起重机包括门座起重机、半门座起重机、铁路起重机、桥式起重机、门式起重机（龙门起重机）和装卸桥。图2-8所示为铁路起重机。

4.缆索起重机

缆索起重机是挂有取物装置的起重小车沿架空承载索运行的起重机，如图2-9所示。其承载索两端的支架可以在两侧平行的轨道上运行，起重小车在四根平行布置的承载索上运行。起升卷筒与起重小车的牵引卷筒均装设在主塔上，另一侧的副塔上装设有调整承载索张力的液压拉伸机。

（二）起重设备的基本参数

起重设备的主要技术参数有起重量、起升高度、跨度、轨距或轮距、幅度、工作速度、生产率和工作级别等。这些主要技术参数是表示起重设备性能特征的指标，也是进行起重设备选型和设计的技术依据。

1.起重量

起重量是衡量起重机起重能力的参数，是指起重机在安全工作情况下所能提升重物的质量。通常用 G 表示，单位为公斤（kg）或吨（t）。

起重量中有额定起重量和最大起重量之分。额定起重量 G _n 是指起重机在规定幅度条件下允许吊起重物、连同吊具（或属具）质量的总和。对于轮式臂架类起重机，其额定起重量是变值，随臂架长度和幅度而变化。最大起重量 G _max 是指起重设备正常工作条件下，允许吊起的最大额定起重量。

对于吊运能力较大的起重设备备有两套起升机构，其中起重量较大者称为主起升机构或主钩，较小者称为副起升机构或副钩，副钩的起升速度较高，以提高轻载时的生产率。主副钩的起重量用一个分式表示，如16/3（t），表示主钩起重量为16吨，副钩起重量为3吨。

有些臂架型起重机，如轮胎起重机、汽车起重机等，还常用起重力矩 M 这个参数衡量起重能力。它是指幅度和相应起吊物品重力的乘积，单位为牛·米（N·m）或千牛·米（kN·m）。在起重力矩一定的前提下，这类起重设备起重量是随幅度变化的，这时最大起重量是指最小幅度时的额定起重量。

2.起升高度

起升高度是指起重机运行轨道面或地面到取物装置上极限位置的高度（吊钩测量到吊钩中心，抓斗测量到最低点），当取物装置可以降到地面或轨道顶面以下时，从地面或轨道顶面下放至下极限位置的距离称为下放深度。起升高度与下放深度之和称为总起升高度，用 H 表示，单位为米（m）。

3.跨度、轨距、轮距、幅度

跨度是指桥式类起重机大车运行两轨道中心线之间的距离，用 L 表示，单位为米（m）。轨距是指臂架类起重机运行轨道中心线之间的距离，用 S 表示，单位为米（m）。

轮距是指轮胎起重机左右两侧轮胎踏面中心线之间的距离。

幅度是指臂架类起重机的旋转中心线至取物装置中心线之间的水平距离，用 R 表示，单位为米（m）。有最大幅度 R _max 和最小幅度 R _min 之分。

跨度和幅度是表示起重机工作范围大小的参数。

4.工作速度

起重设备的工作速度包括起升、运行、变幅和回转四个机构的工作速度。

起升速度是指起升机构稳定运动状态下，额定载荷的垂直位移速度，用 v _n 表示，单位为米/秒（m/s）或米/分（m/min）。

运行速度是指运行机构稳定运动状态下的起重机运行的速度。运行速度又分为大车运行速度，用 V _k 表示；小车运行速度，用 V _t 表示，单位为米/秒（m/s）或米/分（m/min）。

变幅速度是指变幅机构稳定运动状态下，额定载荷在变幅平面内水平位移的平均速度，用 V _T 表示，单位为米/秒（m/s）或米/分（m/min）。

回转速度是指回转机构稳定运动状态下起重机回转部分的回转角速度，用 ω 表示，单位为转/分（r/min）。

起重设备工作速度选择的合理与否，对起重设备的性能有很大影响。在一定的起重量下，若提高工作速度，就可相应提高起重设备的生产率。但速度的提高也会带来一系列不利因素，如动载荷的增大，驱动功率的提高等。因此，应根据起重设备的工作性质、使用场合、起重量、工作行程等因素来综合考虑。

5.生产率

生产率是指起重设备在规定的工作条件下连续作业时，单位时间内装卸货物的质量，用 Q _S 表示，单位为吨/时（t/h）。它是表示起重设备装卸能力的综合指标，也是测算装卸作业能力的主要依据。

生产率不仅取决于起重设备本身的性能（起重量、工作速度、工作行程等），还与货物的种类、工作条件、生产组织以及司机的操作熟练程度等多种因素有关。理论上生产率可用下式计算：

式中： G _P ——有效起升质量（t）

n ——起重设备每小时工作循环次数。

6.工作级别

起重机的载荷是起重机工作时受到的各种力的作用，它包括起吊物品及吊具索具的重量、起重机的自重、起重和制动时的运动惯性力、缓冲器的碰撞力、风力等的合力作用。起重机受到的不是恒定不变的静载荷，而是变化着的动载荷。起重机是一种周期性间歇运动的机械，以重复短时的工作循环来升降和运移货物，每一工作循环中，有关机构要作一次正向和反向运动，并且频繁地起动和制动。

由于起重机具有以上载荷和运动特点，在交变载荷作用下使构件材料产生交变应力，这样即使最大工作应力低于材料的强度极限也会发生疲劳破坏现象。因此，影响起重机使用寿命的因素不但与载荷大小（即实际载荷与额定载荷之比）有关，而且与工作忙闲程度（即工作时间的长短）及使用频繁程度（即工作循环次数多少）有关。

根据起重机国家标准规定：（1）按起重机工作的利用等级和载荷状态将起重机分为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8共8种工作级别；（2）按起重机各机构的利用等级和载荷状态将起重机机构分为M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8共8种工作级别。起重机及其构件的设计和安全标准都与工作级别有关（分级方法详见GB 3811—83《起重设备设计规范》）。起重设备工作级别举例见表2-3。

2.2.3 轻小型起重设备

轻小型起重设备主要有千斤顶、滑车及滑车组、葫芦、卷扬机等，它们具有结构简单，使用方便的特点，适用于流动性和临时性的作业场合。手动的轻小型起重设备尤其适用于无电源的场合。

1.千斤顶

千斤顶是一种用钢制顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在伸缩过程中顶升重物的轻小起重设备，是一般机械故障维修时常用的轻便工具。千斤顶的顶升高度一般为100~400mm，最大起重量可达500t，自重大约10~500kg。主要用于电力、建筑、机械制造、矿山、铁路桥梁、车辆维修、造船等多种行业设备安装起顶及拆卸作业。

千斤顶按其构造和工作原理不同，可分为齿条式、螺旋式和液压式三种（图2-10~2-12）。

由于千斤顶具有顶升重物而不需要辅助设备，且顶升缓慢、均匀、稳定，又适用于校正设备安装偏差和构件变形等，因而被广泛应用于安装施工，但由于千斤顶与顶升重物接触点较小，又依赖底座的平整、坚实，而且要求与重物接触良好，所以使用时要特别注意。

2.链条葫芦

链条葫芦（又称倒链）是一种不需要底部铺垫固定，且可将重物升在空中任何一个需要的位置上的一种小型起重工具，具有使用携带方便、结构紧凑、手拉力小等特点。它适用于小型设备和货物的短距离吊运，起重量一般不超过10t。

链条葫芦选用时考虑的主要因素有起重量、工作级别、起升高度、起升速度、运行速度。

（1）手拉葫芦：手拉葫芦是以焊接环链作为挠性承载件，使用人力拉动链条的起重工具，它可与手动单轨小车配套组成起重小车，用于手动梁式起重机或者架空单轨输送系统。

手拉葫芦适合于工厂、矿山、建筑工地、农业生产以及码头、船坞、仓库等用作安装机器、起吊货物和装卸车辆，尤其对于露天及无电源作业安装机器、起吊货物和装卸车辆，选用时考虑的主要因素有起重量、起升高度、两钩间的最小距离、主要尺寸、重量等。手拉葫芦如图2-13所示。

（2）手扳葫芦：手扳葫芦是由人力通过手柄扳动钢丝绳或链条等运动机构来带动取物装置运动的起重葫芦。如图2-14所示。

手扳葫芦广泛应用于造船、电力、运输、建筑、矿山、邮电等部门的设备安装、物品起吊、机件牵引等，尤其在狭小的工作场所、野外、高空作业和对各种不同角度的牵引力，更具有独特的优越性。

选用时考虑的主要因素有起重量、起升高度、两钩间的最小距离、满载时的手扳力、重量、手柄长度等。

（3）电动葫芦：电动葫芦是以电动机为动力源，以钢丝绳为承载的葫芦，具有结构紧凑、自身轻、效率高、操作简便等特点。如图2-15所示。

电动葫芦主要用于悬挂式起重机和配备在运行小车作为各类梁式、桥式起重机的起升机构。在工厂、矿山、铁路、码头、仓库、货场及服务性行业等场所中得到极其广泛的应用。

电动葫芦主要类型有固定式、单轨小车式、双梁葫芦小车式、单主梁葫芦小车式。

3.起重滑车

起重滑车（如图2-16所示），能以较小的力提升较重物品的轻小型起重设备。滑车的规格范围在0.03~320t，轮数从单轮至十轮，吊具有吊钩、链环、吊环、吊梁四种。起重滑车由定滑轮和动滑轮组成，并带有吊挂件。定滑轮位置固定不变，用以改变力的方向；动滑轮与重物一起升降，用以减小拉力。起重滑车可单独使用，也可与绞车等配合使用，是许多起重机械起升机构的基本组成部分。由于使用、携带方便，在起重安装作业中广泛应用。

起重滑车按其吨位可分为吊钩滑车、吊环滑车、吊架滑车；按轮数的多少可分为单轮滑车、双轮滑车和多轮滑车；按滑车与吊物的连接方式可分为吊钩式滑车、链环式滑车、吊环式滑车和吊架式滑车四种。

4.卷扬机

卷扬机（如图2-17所示）又叫绞车，是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置，是垂直提升、水平或倾斜牵引重物的简单起重机械，分手动和电动两种。目前卷扬机的吨位为1~32t。电动卷扬机由电动机、联轴节、制动器、齿轮箱和卷筒组成，共同安装在机架上。电动机为动力来源，经弹性联轴节、三级封闭式齿轮减速箱、牙嵌式联轴节驱动卷筒，采用电磁制动。在起升高度和装卸量大、工作繁忙的情况下，要求调速性能好，特别是空钩时能快速下降。对安装就位或敏感的物料，要以微动速度下降。

卷扬机按用途不同可分为电动卷扬机、手动卷扬机、建筑卷扬机、变频卷扬机、调速卷扬机、非标卷扬机等；按速度快慢可分为快速卷扬机和慢速卷扬机。

卷扬机的特点是通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作为现代化电控自动作业线的配套设备。

值得注意的是，电葫芦其实也可以看作是卷扬机所配置的一种设备，它里边有卷扬机有的部分，但也有其他很多卷扬机没有的部分。

2.2.4 通用起重机械

（一）桥式类起重机

桥式起重机又称桥吊、行车。桥式起重机是桥架支撑在建筑物两边高架轨道上并能沿轨道行走的一种桥架型移动式起重机。在桥架上设有可沿桥架上的轨道行走的起重小车（或电动葫芦）。它是依靠桥架沿厂房轨道的纵向移动、起重小车的横向移动以及吊钩装置的升降运动来进行工作的。它具有重量大、构造简单、操作灵活、维修方便、占地面积小，且运行时不妨碍作业场地的其他工作的特点。常用于仓库的装卸作业和车间的起重作业。

桥式起重机一般由桥架、起重小车、大车运行机构、司机室四大部分组成。桥式起重机的机构部分由起升、小车运行和大车运行三个机构组成，各机构有单独的电动机进行驱动。

桥式起重机用吊钩、抓斗或电磁盘来吊取货物并进行装卸，吊运方式由大车的纵向运动、小车的横向运动以及起升机构的升降运动所组成。这些运动构成了一个长方形、大范围的作业空间。

根据起重机的取物装置和用途的不同，通用桥式起重机可以分为各种不同的类型，不同类型的起重机具有各自的特点和应用场合，如表2-4所示。

吊钩桥式起重机取物装置是吊钩或吊环，起升机构与运行机构的工作速度根据需要可用机械或电气方法调整。适用于机械加工、修理、装配车间或仓库、料场的一般装卸吊运工作。可调速的吊钩桥式起重机用于机修、装配车间（如图2-18所示）。

抓斗桥式起重机取物装置是抓斗。小车上有两套卷扬装置，实现抓斗的升降与开闭，可在任意高度上打开。适合于仓库、料场、车间等对矿石、煤炭、沙等散粒物料的装卸吊运工作（如图2-19所示）。

电磁桥式起重机取物装置是电磁盘。吊运的能力受物品的性质、形状、大小等的影响。适合于吊运有导磁性的金属及制品（如图2-20所示）。

1.通用桥式起重机

通用桥式起重机分单梁和双梁桥式起重机。

单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢板的组合截面。电动葫芦或手动单轨小车沿主梁的工字钢下翼缘运行，跨度小时直接用工字钢做主梁，跨度大时，可在主梁工字钢的上面再作水平加强，形成组合断面的主梁，进行物料搬运作业。通常用于工厂车间、仓库等货物起吊量不大、作业不是很频繁的场所（如图2-21所示）。

单梁桥式起重机按驱动方式分手动、电动两种。手动单梁桥式起重机采用手动单轨小车作为运行小车，用手拉葫芦作为起升机构。手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较低，起重量也较小（通常为0.5~10t）。但其结构紧凑、操作灵活、质量小、成本低，既可于地面操作，也可于司机室操作，还可进行遥控操作，便于组织生产，适合用于无电源或搬运量不大，对速度与生产率要求不高的场合。电动单梁桥式起重机的工作速度、生产率较手动的高，起重量也较大。电动单梁桥式起重机由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成。

单梁桥式起重机按桥架支撑形式不同，分为支撑式和悬挂式两种。前者的桥架沿车梁上的起重机轨道运行，后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机轨道运行。

双梁桥式起重机由直轨、主梁、电动环链葫芦和起重机小车组成，特别适合于大跨度和大起重量在平面范围内的物料运送（如图2-22所示）。

2.门式起重机

门式起重机，又称龙门式起重机，是桥式类起重机的一种机型，主要用于室外的货场、料场散货的装卸作业。金属结构像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面的轨道上行走。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，在港口货场得到广泛使用。

门式起重机按门架结构形式可分为全门式起重机、半门式起重机（如图2-25所示）、双悬臂门式起重机和单悬臂门式起重机。全门式起重机主梁无悬挂，小车在主跨度内运行；半门式起重机支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定；双悬臂门式起重机是最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。

门式起重机按主梁结构形式分为单主梁门式起重机和双主梁门式起重机（如图2-23和图2-24所示）。单主梁门式起重机支腿有L型和C型两种形式。

单主梁门式起重机结构简单、制造安装方便，自身质量小，主梁多为偏轨箱形架结构。与双主梁门式起重机相比较，整体刚度要弱一些。因此，当起重量 Q ≤50t，跨度 L ≤35m时，可采用这种形式。L型单主梁门式起重机的制造安装方便，受力情况好，自身质量较小，但是吊运货物通过支腿处的空间相对小一些。C型单主梁门式起重机的支脚倾斜或弯曲成C型，目的在于有较大的横向空间，以便货物顺利通过支脚。

双主梁式起重机承载能力强、跨度大、整体稳定性好、品种多，但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大，造价也较高。根据主梁结构不同，又可分为箱形梁和构架梁两种形式，目前一般多采用箱形梁结构。

（二）臂架类起重机

臂架类起重机在构造上具有臂架结构，是利用臂架的变幅（或俯仰），上部结构相对于下部结构的旋转运动而实现货物装卸任务的起重机。

臂架类起重机由行走、起升、变幅、旋转四个机构组成。通过这些机构的配合动作可使起重机在一个圆柱形空间范围内起重和搬运货物。

臂架类起重机可分为固定式、移动式和浮式三种类型。固定式臂架起重机直接安装在码头或库场的墩座上，只能原地工作，其中有的臂架只俯仰不能回转，而有的臂架既可俯仰又可回转；移动式起重机可沿着轨道或在地面上运行，主要有轮胎起重机、门座起重机、汽车起重机和履带起重机等；浮式起重机是安装在专用平底船上的臂架起重机，广泛应用于海、河港口的装卸作业。

臂架类起重机种类繁多，下面简单介绍常用的门座起重机。门座起重机又称门机，是有轨运行的臂架类移动式起重机。它和其他移动式起重机的主要区别在于起重机的回转部分安装在一个高大的门架上，门架可以沿地面的轨道运行。门架又是整个起重机的承载部分，起重机工作时的全部载荷，均由门架传到地面轨道上。

门座起重机的门架大多采用箱形结构，刚度大，如图2-26所示。由于门架底部能通行火车或其他车辆，因此门架轨距有三种规格：能通行一列铁路车辆的轨距为6m，称单线门架；能通行两列铁路车辆的轨距为10.5m，称双线门架；能并列通行三列铁路车辆的轨距为15.3m，称三线门架。港口码头前沿的门座起重机的门架大多属于双线门架。

门座起重机的结构是立体的，不多占用码头的面积，且有高大的门架和较长的臂架，因而具有较大的起升高度和工作幅度，适宜于工作范围较大的万吨级海轮的装卸、过驳，并且是水陆联运码头车、船转运的重要装卸机械。但门座起重机也有它的不足，如造价高，需要钢材多，需要较大的电力供给；轮压较大，需要坚固的地基；附属设备也较多，如变电所、电缆、地道等。