第四节 水电站起重机械的基础知识
一、起重机械的分类
起重机械分为轻小型起重设备、起重机、升降机三大类。
（一）轻小型起重设备
主要包括千斤顶、滑车、葫芦、卷扬机、悬挂式单轨系统等。
（二）起重机
起重机包括的品种很多，按起重机的构造分类：桥架型起重机、缆索型起重机、臂架型起重机。按起重机的取物装置和用途分类：吊钩起重机、抓斗起重机、电磁起重机安装起重机等。按起重机的移动方式分类：固定式起重机、运行式起重机、爬升式起重机、便携式起重机等。按起重机工作机构驱动方式分类：手动式起重机、电动起重机、液压起重机、内燃起重机、蒸汽起重机等。按起重机回转能力分类：回转起重机、非回转起重机，回转起重机又有全回转起重机和非全回转起重机两种。按起重机支承方式分类：支承起重机、悬挂起重机。
二、起重机械的结构组成
（一） 轻小型起重设备
1.千斤顶
千斤顶采用刚性顶举件作为工作装置，是通过顶部托座或底部托盘，在小行程内顶升重物的轻小型起重设备。
2.滑车
由定滑轮组、动滑轮组以及依次绕过定滑轮和动滑轮的起重承载件组成的轻小型起重设备绕过定滑轮和动滑轮的承载构件有钢丝绳、环链等。
3.葫芦
这是一种应用非常广泛的轻小型起重设备。它是由汇装在公共吊架上的驱动装置、传动装置、制动装置以及挠性件卷放或夹持装置带动取物装置升降的起重设备。
（1）手拉葫芦。由人力通过曳引链条和链轮驱动，通过传动装置驱动卷筒卷放起重链条，以带动取物装置升降的起重葫芦。
（2）手扳葫芦。包括钢丝绳手扳葫芦和环链手扳葫芦2种。它是由人力通过扳动手柄驱动钢丝绳夹持器或链轮卷放装置，带动取物装置运动的起重设备。
（3）电动葫芦。由电动机驱动，经过卷筒、星轮、或有链轮卷放起重钢丝绳或起重链条，以带动取物装置升降的设备。
4.卷扬机
卷扬机俗称绞车，它是由动力装置驱动卷筒，通过挠性件如钢丝绳、链条来起升或运移重物的起重装置。
5.悬挂式单轨系统
若干台简易的起重小车沿一条悬挂于空中的轨道行走，进行吊运物品的轻小型起重设备。轨道线路可以是环形的单轨系统，也可以是不封闭的简单线路，还可以从一个主线路分别运移到各分支线路的单轨系统。
（二）起重机
1.概述
小型水电站主厂房内为用于机电设备安装与检修，需要安装起重设备。一般小型水电站常用的起重机为单梁或双梁桥式起重机，其特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。桥式起重机包括：起升机构，大、小车运行机构。依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的立方形空间内起升和搬运。桥式起重机、龙门起重机、装卸桥、冶金桥式起重机、缆索起重机等都属此类。
臂架式起重机的特点与桥式起重机基本相同。臂架式起重机包括：起升机构、变幅机构、旋转机构。依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的圆柱形空间内起重和搬运。臂架式起重机多装设在车辆上或其他形式的运输（移动）工具上，这样就构成了运行臂架式旋转起重机。如汽车式起重机、轮胎式起重机、塔式起重机、门座式起重机、浮式起重机、铁路起重机等。
升降机的特点是重物或取物装置只能沿导轨升降。升降机虽只有一个升降机构，但在升降机中，还有许多其他附属装置，所以单独构成一类，它包括电梯、货梯、升船机等。除此以外，起重机还有多种分类方法。例如，按取物装置和用途分类，有吊钩起重机、抓斗起重机、电磁起重机、冶金起重机、堆垛起重机、集装箱起重机和援救起重机等；按运移方式分类，有固定式起重机、运行式起重机、自行式起重机、拖引式起重机、爬升式起重机、便携式起重机、随车起重机等；按驱动方式分类，有支撑起重机、悬挂起重机等；按使用场合分类，有车间起重机、机器房起重机、仓库起重机、储料场起重机、建筑起重机、工程起重机、港口起重机、船厂起重机、坝顶起重机、船上起重机等。
2.单双梁门式起重机操作时的注意事项
（1）需要有专业的、考核合格的技术工作操作、使用。
（2）单双梁门式起重机严禁超载、斜拉、重物下站人时作业。
（3）使用单双梁门式起重机之前请确认制动器状况是否可靠，将上、下限位的停止块调整后再起吊物体。
（4）新起重机在磨合期内容易造成零部件（特别是配合表面）的磨损，磨损速度快，应杜绝超负荷作业，否则可能导致零部件损坏，产生早期故障。
（5）起重机要做好定期检测保养，减轻负荷、注意检查、强化润滑。
三、起重机的主要参数
（一）起重量
起重机正常工作时允许一次起升的最大质量称为额定起重量，单位为吨（t）或千克（kg）。起重机的额定起重量不包括吊钩、动滑轮组及不可卸下的起吊横梁等的自重。而抓斗、电磁铁和可卸下的起吊横梁等可从起重机上取下的取物装置的质量要计入额定起重量内。桥架型起重机的额定起重量是定值。臂架型起重机中，有的起重机（如门座起重机、某些塔式起重机）的额定起重量是与幅度无关的定值。有的起重机对应不同的臂架长度和幅度有不同的额定起重量（如轮胎和汽车起重机、履带起重机、铁路起重机）。当额定起重量不止一个时，通常称最大的一个额定起重量为量大起重量，或简称起重量。
（二）起升高度
起升高度是指从地面或轨道顶面至取物装置最高起升位置的铅垂距离（吊钩取钩环中心，抓斗、起重电磁铁取其最低点），单位为米（m）。如果取物装置能下落到地面或轨面以下，从地面或轨面至取物装置最低下放位置间的铅垂距离称为下放深度。此时总起升高度H为轨面以上的起升高度h1和轨面以下的下放深度h2之和，H=h1+h2。
臂架长度可变的轮胎、汽车、铁路、履带起重机的起升高度随臂架仰角和臂长而变，在各种臂长和不同臂架仰角时可得相应的起升高度曲线。浮式起重机的起升高度是指考虑船体倾斜影响后的实际起升高度。
起升高度的选择按作业要求而定。在确定起升高度时，应考虑配属的吊具、路面基准高度和转运车辆高度，保证起重机能将最大高度的物品装入车内。用于船舶装卸的起重机应考虑潮水涨落的影响。
（三）跨度、轨距和轮距
桥架型起重机大车运行轨道中心线之间的水平距离称为跨度（S），小车运行轨道和轨行式臂架型起重机运行轨道中心线之间的水平距离称为轨距（l），轮胎和汽车起重机同一轴（桥）上左右车轮（或轮组）中心滚动面之间的距离称为轮距。
桥式起重机的跨度小于厂房跨度，要考虑在厂房上方的吊车梁上是否留有安全通道。门式起重机的跨度根据所跨的铁道线路股数、汽车通道及货位要求而定。塔式起重机的轨距由抗倾覆稳定性条件确定。
轮胎起重机的轮距决定于起重机的抗倾覆稳定性，并考虑最小转弯半径和铁路运输限界。
（四）幅度
旋转臂架型起重机处于水平位置时，回转中心线与取物装置中心铅垂线之间的水平距离称为幅度（R）。幅度的最小值Rmin和最大值Rmax根据作业要求而定。在水平固定臂架变幅平面内起重机支撑体的最外边至取物装置中心铅垂线之间的距离称为有效幅度。对于轮胎和汽车起重机，有效幅度通常是指使用支腿工作、臂架位于侧向最小幅度时，取物装置中心铅垂线至该侧两支腿中心连线的水平距离，它表示起重机在最小幅度时工作的可能性。有效幅度可为正值或负值，如取物装置中心铅垂线落在支腿中心连线以内有效幅度为负，反之为正。
（五）机构工作速度
起重机机构工作速度根据作业要求而定。额定起升速度是指起升机构电动机在额定转速或油泵输出额定流量时，取物装置满载起升的速度。多层卷绕的起升速度按钢丝绳在卷筒上第一层卷绕时计算。伸缩臂架型起重机以不同臂长作业时需改变起升滑轮组倍率，因此，起升速度常以单绳速度表示。
额定运行速度是指运行机构电动机在额定转速时，或油泵输出额定流量时，起重机或小车的运行速度。运行速度与起重机类型和用途有关。桥架型起重机运行距离较短，运行速度常用米/秒（m/s）表示。轮胎和汽车起重机需作长距离转移，常与汽车结队行驶，运行速度用公里/小时（km/h）表示。浮式起重机的运行速度常以“节”表示（1节=1mile/h=1.85km/h）。浮式起重机的运行速度按空载情况考虑，其他类型起重机按满载确定运行速度。
（六）生产率
起重机在一定作业条件下，单位时间内完成的物品作业量叫生产率。生产率可用小时、工班、天、月、年或用起重机整个使用寿命期间累计完成的物品作业量来表示(质量、体积、件数等)。
生产率分计算生产率（理论生产率）和技术生产率（实际生产率）。按额定起重量、额定工作速度和规范化作业周期算出的生产率为计算生产率。起重机作业时实际达到的生产率叫技术生产率。影响技术生产率的因素很多，一般只能由统计方法得到。
（七）起重力矩
起重力矩是臂架型起重机主要技术参数之一，它等于额定起重量(G)和与其相应的工作幅度(R)的乘积，即M=GR。起重力矩一般用kN·m或t·m为单位。起重力矩比起重量能更全面说明臂架型起重机的工作能力。额定起重量随幅度而变的臂架型起重机，在一般情况下，最大起重力矩由最大起重量和与其对应的工作幅度决定。某些起重机(如铁路救援起重机)基于作业要求，在某一中间幅度和与此幅度对应的额定起重量产生最大起重力矩。额定起重量为定值、与幅度无关的起重机，在最大幅度起吊额定起重量物品时产生最大起重力矩。
（八）最大爬坡度
最大爬坡度是汽车、轮胎、履带、铁路等起重机在取物装置无载、运行机构电动机或液压马达输出最大扭矩时，在正常路面或线路上能爬越的最大坡度，以‰或度表示。它是表征起重机行驶能力的参数。决定爬坡度的主要因素是粘着重量、粘着系数和轮周牵引力。
四、电动葫芦
（一）电动葫芦概述
电动葫芦是一种轻小型起重设备，具有体积小，自重轻，操作简单，使用方便等特点，用于工矿企业，仓储码头等场所。起重量一般为 0.1～80t，起升高度为3～30m。它由电动机、传动机构和卷筒或链轮组成，分为钢丝绳电动葫芦和环链电动葫芦两种。环链电动葫芦分为进口和国产两种；钢丝绳电动葫芦分CD1型、MD1型；微型电动葫芦、卷扬机、多功能提升机。
（二）电动葫芦的使用要求与注意事项
1.电动葫芦的使用要求
（1）每次起吊前，应空载是试吊，检查机械运转是否正常，如有异常必须查明原因，待修复后启用。
（2）使用前认真查看钢丝绳、吊钩、吊攀等部件是否完好。
（3）作业时吊钩底下严禁站人，操作者应主动避让并制止无关人员进入工作区。
（4）操作者必须集中思想与搭档人员密切配合，在确保安全状况下起吊，作业时严禁谈笑嬉闹。
（5）对电动葫芦要定期检查、维修、保养，使设备随时处于良好状态，严禁带病作业。
（6）操作由专人操作，严禁无关人员随便开车起吊。每次使用完毕及时切断电源。
2.电动葫芦的使用注意事项
（1）新安装或经拆检后安装的电动葫芦，首先应进行空车试运转数次。但未安装完毕前，切忌通电试转。
（2）正常使用前应进行以额定负荷125%，起升离地面约100mm，10min的静负荷试验，检查是否正常。
（3）动负荷试验是以额定负荷重量，做反复升降与左右移动试验，试验后检查其机械传动部分，电器部分和连接部分是否正常可靠。
（4）在使用中，绝对禁止在不允许的环境下，及超过额定负荷和每小时额定合闸次数（120次）情况下使用。
（5）安装调试和维护时，必须严格检查限位装置是否灵活可靠，当吊钩升至上极限位置时，吊钩外壳到卷筒外壳之距离必须大于50mm（10t、16t、20t必须大于120mm）。当吊钩降至下极限位置时，应保证卷筒上钢丝绳安全圈，有效安全圈必须在2圈以上。
（6）不允许同时按下两个使电动葫芦按相反方向运动的手电门按钮。
（7）工作完毕后必须把电源的总闸拉开，切断电源。
（8）电动葫芦应由专人操纵，操纵者应充分掌握安全操作规程，严禁歪拉斜吊。
（9）在使用中必须由专门人员定期对电动葫芦进行检查，发现故障及时采取措施，并仔细加以记录。
（10）调整电动葫芦制动下滑量时，应保证额定载荷下，制动下滑量S≤V/100（V为负载下1min内稳定起升的距离）。
（11）电动葫芦使用中必须保持足够的润滑油，并保持润滑油的干净，不应含有杂质和污垢。
（12）钢丝绳上油时应该使用硬毛刷或木质小片，严禁直接用手给正在工作的钢丝绳上油。
（13）电动葫芦不工作时，不允许把重物悬于空中，防止零件产生永久变形。
（14）在使用过程中，如果发现故障，应立即切断主电源。
（15）使用中应特别注意易损件情况。