汽车起重机构造一

第一篇 基础知识

第七章 起重机的工作原理与构造

本章要求熟悉汽车式起重机泵驱动装置、支腿、回转、伸缩、变幅、起升机构的构造及其工作原理。熟悉履带式起重机的构造及工作原理。了解起重机的类型，掌握起重机的技术参数。了解起重机上机电路，掌握起重机系统的液压原理。

第一节 起重机的类型及技术参数

一、 起重机类型

按构造类型起重机械可分为轻小型起重设备、起重机和升降机三大类。 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，常见的有千斤顶、电动或手拉葫芦、绞车、滑车等。其特点是轻便，结构紧凑，动作简单。 2、起重机

当起重设备除了具有起升机构以外，还有其他运动机构时，其结构组成必然比单机构的轻小型起重设备复杂得多，我们称这类起重设备为起重机。根据金属结构的类型不同，起重机可分为桥架类型起重机和臂架类型起重机两大类别。其特点是可以使挂在起重吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降和水平运移。即起重机对重物能同时完成垂直升降和水平移动，在工业和民用建筑工程中作为主要施工机械而得到广泛应用。起重机种类繁多，在建筑施工中常用的为流移动式起重机，包括：塔式起重机、汽车式起重机、轮胎式起重机、履带式起重机等。常用起重机的特点和适用范围见表1 - 1。

表1-1 用起重机的特点和适用范围

3、升降机

常见的有垂直升降机、电梯等。升降机类起重设备只有一个升降机构。由于出于安全性考虑，电梯配有完善的安全装置及其他附属装置，其复杂程度是轻小型起重设备不能相比的，所以，列为单独一类。

在所有各类起重机械中，桥架类型起重机和臂架类起重机是使用量最大、功能最强的主体起重设备，现在，我们重点来认识一下起重机械设备中的这一大类别。 (1)桥架类型起重机

桥架类型起重机的最大特点，是以桥形金属结构作为主要承载构件，取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上。桥架类型起重机通过起升机构的升降运动、小车运行机构和大车运行机构的水平运动，在矩形三维空间内完成对物料的搬运作业。桥架类型起重机根据结构形式不同还可以进一步分为桥式起重机（俗称为天车、行车）、门式起重机（被称为带支腿的桥式起重机、包括装卸桥和集装箱门式起重机）和缆索起重机（由于跨度太大，用缆索取代了桥形主梁）等。 (2)臂架类型起重机

臂架类型起重机的结构特点是，都有一个悬伸、可旋转的臂架作为主要受力构件。其工作机构除了起升机构外，通常还有旋转机构和变幅机构，通过起升机构、变幅机构、旋转机构和运行机构等四大机构的组合运动，可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业。例如，汽车起重机、轮胎起重机、履带起重机、塔式起重机、门座起重机等。

除了按构造类型分类外，起重机还可以按行驶性能分为有轨运行起重机和无轨运行起重机。有轨运行起重机装有车轮，可以在铺设的轨道上在有限范围内工作，例如，各种桥架类型起重机、塔式起重机、门座起重机等。无轨运行起重机的运行装置配备橡胶轮胎或履带，常见的各种流动式起重机，它们机动性好，可以在各种路面上长距离行驶，灵活转换作业场地。

大多数起重机是通用式的，广泛应用于车间、仓库、露天堆放场等处。也有许多起重机是专门为特定工作场所或某种工艺服务的。例如，兑铁水起重机、脱锭起重机等冶金起重机，铸造起重机、锻造起重机等服务于热加工的起重机，门座起重机、卸船机等专门用于港口装卸作业的起重机，用于仓储料库的堆垛起重机，还有专门用于海上作业的浮式起重机等。

起重机在许多重要国民经济部门得到广泛使用，成为现代物流和制造业组织生产的基础装备之一。起重机今后发展的方向是进一步增大起重性能，向大型化发展，扩大作业范围；增加科技含量，实现机电一体化，提高计算机技术应用水平；增强安全可靠性和作业的舒适性。

二、起重机的技术参数

起重机的主要性能参数包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作速度等，见表1-2。

1、起重机工作级别

起重机的工作级别的大小高低是由二种能力所决定，。其一是起重机的使用频繁程度，称为起重机利用等级；其二是起重机承受载荷的大小，称为起重机的载荷状态。 1.1起重机的利用等级

起重机在有效寿命期间有一定的工作循环总数。起重机作业的工作循环是从准备起吊物品开始，到下二次起吊物品为止的整个作业过程。工作循环总数表征起重机的利用程度，它是起重机分级的基本参数之一。工作循环总数是起重机在规定使用寿命期间所有工作循环次数的总和。

确定适当的使用寿命时，要考虑经济、技术和环境因素，同时也要涉及设备老化的影响。

工作循环总数与起重机的使用频率有关。为了方便起见，工作循环总数在其可能范围内，分成10个利用等级( U0～ U9)，如表1-3所示。

1.2起重机载荷状态

载荷状态是起重机分级的另一个基本参数，它表明起重机的主要机构——起升机构受载的轻重程度。载荷状态与两个因素有关：一个是实际起升载荷

G与额定载荷Gn之比G/Gn，另一个是实际起升载荷G的作用次数N与工作循环总数N，1之比N/Nn。表示G/以和N/Nn关系的线图称为载荷谱。表1-4列出了起重机载荷状态。

表1-4 起重机载荷状态

1.3起重机工作级别

起重机的工作级别，即起重机的分级是由起重机的利用等级（表1-3）和起重机的载荷状态（表1-4）所决定，起重机的工作级别用符号A表示，其工作级别分为8级，即A1～A8

级。起重机工作级别是表征起重机基本能力的综合参数，用户可根据使用的工艺要求选择适当工作级别的起重机，以达到既经济又适用的目的。起重机工作级别也是识别风险，确定重定监控对象的一个重要参数。

起重机的工作级别如表1-5所示。

表1-5 起重机的工作级别

1.4起重机工作级别举例

为便于广大起重作业人员了解和掌握超重机适用的工作级别，而列举了以下各种起重机的工作级别，如表1—6所示。

表1-6 起重机工作级别举例

2、起重机的特性曲线

自行式起重机的特性曲线规定了起重机在各种工作状态下允许吊装的载荷，反映了起重机在各种工作状态下能够达到的最大起升高度，是正确选择和正确使用起重机的依据。每台

起重机都有其自身的特性曲线，不能换用，即使起重机型号相同也不允许。 2.1特性曲线表

反映自行式起重机的起重能力随臂长、幅度的变化而变化的规律和反映自行式起重机的最大起升高度随臂长、幅度变化而变化的规律的曲线称为起重机的特性曲线。目前一些大型起重机，为了更方便，其特性曲线特别是起重量特性曲线，往往被量化成表格形式，称为特性曲线表，。

规定起重机在各种工作状态下允许吊装的载荷的曲线，称为起重量特性曲线，量化为表格形式后如表1-7所示，它考虑了起重机的整体抗倾覆能力、起重臂的稳定性和各种机构的承载能力等因素。在计算起重机载荷时，应计入吊钩、索和吊具的重量。 2.4起重高度特性曲线

反映起重机在各种工作状态下能够达到的最大起升高度的曲线称为起升高度特性曲线，它考虑了起重机的起重臂的长度、倾角、铰链高度、臂头因承载而下垂的高度、滑轮组的最短极限距离等因素，如图1-1所示(GT550E)。3、流动式起重机的选用 流动式起重机的选用必须依照其特性曲线进行，选择步骤是：

3.1根据被吊装设备或构件的就位位置、现场具体情况等确定起重机的站车位置，站车位置一旦确定，其幅度也就确定了。

3.2根据被吊装设备或构件的就位高度、设备尺寸、吊索高度等和站车位置（幅度）， 由起重机的特性曲线，确定其臂长。

3.3根据上述已确定的幅度、臂长，由起重机的特性曲线，确定起重机能够吊装的载荷。 3.4如果起重机能够吊装的载荷大于被吊装设备或构件的重量，则起重机选择合格，否则重选。

4、流动式起重机技术参数应用 4.1载荷处理 ①动载荷

起重机在吊装重物运动的过程中，要产生惯性载荷，习惯上把这个惯性载荷称为动载荷。在起重工程中，以动载系数计入其影响。一般取动载系数K1 =1.1。冲击载荷较大的机械式起重机必须考虑和计入其影响，对动作平缓的液压起重机一般可以不考虑动载荷。 ②不均衡载荷

在多分支（多台起重机、多套滑轮组、多根吊索等）共同抬吊一个重物时，一般按一定比例让它们分担重物的重量。但实际提吊过程中，由于工作不同步的问题，各分支往往不能完全按设定比例承担载荷，这种现象称为不均衡。在起重工程中，以不均衡载荷系数计人其影响。一般取不均衡载荷系数K2 =1.1～1.2。 （注意：对于多台起重机共同抬吊设备，由于存在工作不同步而超载的现象，单纯考虑不均衡载荷系数K2是不够的，除了考虑不均衡载荷系数K2外，还必须根据工艺过程进行具体分析，采取相应措施。） ③风载荷

吊装过程常受风的影响，尤其在北方和沿海，尽管起重安全操作规程规定了只能在一定的风力等级以下进行吊装作业，但对于起升高度较高、重物体积较大的场合，风的影响仍不可忽视。风力对起重机、重物等的影响称为风载荷。风载荷必须根据具体情况进行计算，风

载荷的计算必须考虑：标准风压、迎风面积、风载体型系数、高度修正系数等因素。

4.2起升高度的选择

起升高度的选择。起重机的起升高度必须满足所吊装构件的起升高度的要求。如图1-2所示。其计算公式为： H≥h1+ h2+h3+h4

式中H一起重机的起升高度，从停机地面算起至吊钩中心(m)； h1——安装支座的表面高度，从停机地面算起(m)； h2——安装间隙，视具体情况而定，一般不小于0.3m; h3——绑扎点至构件吊起后底面的距离(m)；

h4——索具高度，自绑扎点至吊钩中心的距离，视具体情况而定(m)。

图1-2起升高度计算简图

4.3地基的处理

吊装前必须对基础进行试验和验收，按规定对基础进行沉降预压试验。在复杂地基上吊装重型设备，应请专业人员对基础进行专门设计，验收时同样要进行沉降预压试验。一定要保证起重机和各对地压力都能得到安全保证。

4.4起重机数量的选择

起重机数量应根据工程量、工期和起重机台班定额产量而定，其计算公式为：

错误！未找到引用源。

式中 N——起重机台数； T——工期（天）； C——每天作业班数； K——时间利用系数，取0.8 ～0.9； Pi——起重机相应的台班产量定额（t/台班）； Qi——每种构件的吊装工作量(t)。

此外，在决定起重机数量时，还应考虑到构件装卸、拼装和就位的作业需要。

4.5起重机经济性的选择

起重机的经济性与其在工地使用的时间有很大关系。使用时间越长，则平均到每个台班的运输和安装费越少，其经济性越好。

各类起重机的经济性比较如图1-3。在同等起重能力下，如使用时间短，则使用汽车或轮胎起重机最经济；如使用时间较长，则履带起重机较为经济；如长期使用，则使用塔式起重机为最经济。

图1-3各类起重机经济比较曲线

A-轮胎式起重机；B-汽车式起重机； c-履带式起重机；D-塔式起重机

第二节 泵驱动装置

对于流动式起重机，除了以电动机为动力源的以外，大多以发动机为动力源，而发动机的配置情况又随着起重机的种类和吨位有所不同。对于随车起重机、中小吨位的履带起重机和汽车（全地面）起重机，一般只有一台发动机，既为行驶也为起重作业提供动力。对于大吨位和特大吨位的汽车（全地面）起重机，一般配两台发动机，其中功率较大的为行驶提供动力，称为下车发动机；功率较小的为起重作业提供动力，称为上车发动机。 对于大多数起重机，取力装置接通以后可以在上车操纵室内用起动锁起动发动机，用熄火开关关闭发动机。对于装有两台发动机的起重机与单台发动机的起重机起动大致相同，其操作要点主要有①起重作业时，要先起动下车发动机，再起动上车发动机。②停机时，要先关闭上车发动机，再关闭下车发动机。③在关闭发动机前，要将相应的机构收至行驶状态，各操作手柄和开关等要置于中位。下面重点介绍单发起重机的泵驱动装置。

对于只有一台下车发动机的起重机，发动机的起动与一般车大致相同，但也有一定的技巧。最值得注意之处是接通取力置前，应注意确认上车操纵室内各操纵手柄均应处于中位。液压汽车起重机一般采用从运载车的变速器的副轴上取力，经专用传动轴驱动液压泵。取力器的控制，有的采用杆件于下车驾驶内操作，手动挂档和摘档；多数采用电磁控制，气动挂档，如GT550E的PTO。液压泵驱动后，由上车操作室控制发动机的转速。

一、手动操作的取力器

取力器用螺栓安装在变速箱的取力窗孔上，其构造见图2-1。它是一个三轴齿轮箱，主动齿轮1上的大齿轮与变速箱上副轴的功率输出齿轮经常啮合。动力由齿轮1输入，经中间轴18和主轴6上的齿轮传动，最后由主轴6上的连接凸缘8输出，通过传动轴驱动液压泵。用换档杆拨动变速叉轴16使滑动齿轮5移动完成摘档和挂档。

二、电磁控制的气动换档取力器

1、变速器取力器

图2-1取力箱

1.主动塔齿轮2、19.滚针轴承3.主动齿轮

4.中间齿轮5.滑动塔齿轮6.主轴7、17.圆

锥滚子轴承8.连接凸缘9.油封10.轴承盖

11.调整垫片12.定位钢珠13.锁止弹簧14.

变速叉15.叉轴油封16.变速叉轴18.中间轴

变速器取力器见图2-2。变速器

副轴上的功率输出齿轮驱动取力器空

转齿轮，空转齿轮再带动取力器齿轮

空转，取力器挂档

后，输出轴通过传

动轴驱动液压泵。

输出轴上通过蜗轮、

蜗杆带动计时齿轮，

用计时表记录取力

器工作时间，通过

气动工作缸完成取

力器的摘档或挂档。

图2-2变速器取力器

2、取力器的控制装置

取力器的控制装置见图2-3。当下车发动机运转且气压达5.5×105Pa后，踩下离合器踏板，且将驾驶室仪表盘左侧的取力开关搬到“ON”位置（见图2-4箭头所指），即取力器开关闭合，

此时，电流由蓄电池——取力开关——离合器油压开关——三道磁阀，使压缩空气进入取力器换档气缸和发动机油门控制缸，使指示开关接通，指示灯点亮。继电器通过离合器油压开关使线圈吸合而自保，此时已与离合器踏板踩下或抬起无关。指示灯点亮表示液压泵开始转动。如果上述操作不踩下离合器脚板，取力器电器线路不通，取力器不会输出动力。

进入发动机油门控制缸的压缩空气，将下车发动机油门控制锁住(发动机600～1000r/min)，并接通上车操作室发动机控制装置，所以，下车驾驶室内再不能控制发动机油门。

取力器开关扳到“OFF”位置，取力挂档装置断电而排气，而摘档电磁阀通电使压缩空气进入气缸而摘档。解除动力输出，下车油门控制装置恢复正常工作，动力输出指示灯熄灭。

图2-3变速器取力器控制系统

它是从变速箱取出驱动吊机和支腿动力的取力器开关。

操作时必须踩入离合器踏板。此时会点亮指示灯。

注意：开关置于“ON”后就不能从驾驶室控制发动机

图2-4变速箱取力器开关

3、发动机转速控制装置

(1)双速功率变换器。汽车起重机发动机的控制与普通汽车不同，由于吊机作业时，需要于上车操作室控制发动机的转速，而吊车在行驶期间，又需要在下车驾驶室控制发动机，为此，吊车上采用双速输出功率变换器来控制柴油机喷油泵的调速器。当吊车行驶期间，调速器控制最低和最高转速，即为两级调速；而在吊机作业期间，则转变成全速调速器。实际上，双速输出功率变换器在吊车正常行驶时，调速器的速度控制杆固定在控制起动的高速位置上，用加速踏板控制负荷控制杆；当吊机作业时，将速度控制杆放开，而将调速器的负荷 双速变换器控制系统（见图2-5，并参考图2-3）与取力开关同时动作，通电后由三通电磁阀控制压缩空气进入控制缸。断电后排除控制缸中的压缩空气，活塞靠弹簧复位。 吊车在行驶期间，控制缸未进压缩空气，

固定速度控制杆，由加速踏板控制负荷控制杆

与普通双级调速器相同（见图2-6）。即调速器

仅控制最低和最高转速，中间转速由油门踏板

即负荷控制杆控制。

当吊机作业时，油门控制缸接通压缩空

气，控制缸活塞杆将负荷控制杆固定在全负荷

位置，同时将速度控制杆放开，并用软索控制

速度控制杆（见图2-7）。当吊机工作完毕，取

力开关扳回“OFF”位置，动力停止输出，同时

油门控制缸排气，调速器又恢复到车辆行驶状

态。

(2)上车控制发动机转速装置。汽车起重

机在行驶期间，仍然由驾驶室内的油门踏板控 图2-5双速变换器的控制系统

控制杆固定在全负荷位置，操纵速度控制杆，来选择要求发动机所达到的转速

制发动机的转速；当进行吊装作业时，由上车操纵另一套装置来控制发动机调速器的速度。

图2-6车辆行驶期间调速器的工作状态

控制杆(见图2-8)。安装在上车操纵室内的油门踏板6经连杆1带动液压主缸10的推杆。踩下油门踏板，从主缸压出的液压油，经油管、回转密封到下车的动力缸（见图2-9），再经“U”形架11、9带动软索，拉动调速器的速度控制杆，使发动机改变转速。

手油门线5(见图2-8可改变油门踏板6的倾斜角度，用以调整发动机的怠速。

上车的液压总泵（见图2-10），主要由泵体1、活塞总成2、推杆总成15、回位簧10、进油管接头19、放气塞21和限位螺杆11等组成。限位螺杆横穿活塞轴向长槽，当踩下推杆15后，活塞2前行，阀杆2-4离开限位螺杆11而使阀门关闭，输出压力油；松开推杆后活塞复位，限位螺杆阻挡阀杆右行而打开阀门，使压力油返回储油箱。

图2-7汽车吊车工作时调速器

图2-8上车发动机加速装置

1.连杆2.转轴4.软管5.手油门线6.踏板7.卡簧8.销轴9.底座10.液压主缸11.滑块12.储液箱13.管卡子14.轴套

图2-9 下车加速装置

1、2、4．支架3．拉线5．限支器6．垫7．底座9．“U”型卡10.弹簧11.“U”型卡12.推杆13.滑块14、

15．卡子28.销

油门工作缸见图2-11。主缸来的压力油经接头10进入油缸1，推动活塞2再带动推杆和杠杆装置，驱动油门拉线。