摘要：起重机在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。又称吊车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载 等动作的相应机构是交替工作的。。在论文中将对起重机做详细介绍。 关键词：起重机；结构；分类；原理
一、起重机
1.1 起重机的发展史
中国古代灌溉农田用的桔 是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始,由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。 1.2 起重机的结构
起重机主要包括起升机构、运行机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，它 们大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。金属结构 是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支梁。 起重机根据结构的不同可以分为：①桥架型起重机。可在 长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。②臂架型起重机。可在圆形场地及其上空作业，多用于露天装卸及安装等工作，有门座起重机、浮游起重机、桅杆起重机、壁行起 重机和甲板起重机等。另外，起重机也可以根据驱动方式、工作类型、机动性和用途等进行 分类。 L 型单梁门式起重机属桥架型的一种， 适用于露天仓库货铁路沿线进行一般的装卸及起重搬运作业。 1.3 起重机械结构组成
起重机械由驱动装置、工作机构、取物装置、操纵控制系统和金属结构组成。 通过对控制系统的操纵，驱动装置将动力能量输入，转变为机械能 （即适宜的力或运动速度）,再传
递给取物装置。 取物装置将被搬运物料与起重机联系起来，通过工作机构单独或组合运动，完成物料搬运任务。可移动的金属结构将各组成部分连接成一个整体，并承载起重机的自重和吊重。
1.4 驱动装置驱动装置
驱动装置驱动装置是用来驱动工作机构的动力设备的。常见的驱动装置有电力驱动、内燃机驱动 和人力驱动等。电能是清洁、经济的能源，电力驱动是现代起重机的主要驱动型式，几乎所 有的在有限范围内运行的有轨起重机、升降机、电梯等都采用电力驱动。对于可以远距离移动的流动式起重机（如汽车起重机、轮胎起重机和履带起重机）多采用内燃机驱动。人力驱动适用于一些轻小起重设备，也用作某些设备的辅助、备用驱动和意外（或事故状态）的临时动力。 1.5 工作机构
工作机构包括：起升机构、运行机构、变幅机构和旋转机构，被称为起重机的四大机构。起升机构，是用来实现物料的垂直升降的机构，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要、最基本的机构。运行机构，是通过起重机或起重小车运行来实现水平搬运物料的机构，有无轨运行 和有轨运行之分，按其驱动方式不同分为自行式和牵引式两种。
变幅机构，是臂架起重机特有的工作机构。变幅机构通过改变臂架的长度和仰角来改变作业幅度。旋转机构，是使臂架绕着起重机的垂直轴线作回转运动，在环形空间运移动物料。起重机通过某一机构的单独运动或多机构的组合运动，来达到搬运物料的目的。
1.6 取物装置取物装置
取物装置取物装置是通过吊、抓、吸、夹、托或其他方式，将物料与起重机联系起来进行物料吊 运的装置。根据被吊物料不同的种类、形态、体积大小，采用不同种类的取物装置。例如，成件的物品常用吊钩、吊环；散料（如粮食、矿石等）常用抓斗、料斗；液体物料使用盛筒、 料罐等。也有针对特殊物料的特种吊具，如吊运长形物料的起重横梁，吊运导磁性物料的起 重电磁吸盘，专门为冶金等部门使用的旋转吊钩，还有螺旋卸料和斗轮卸料等取物装置，以 及集装箱专用吊具等。合适的取物装置可以减轻作业人员的劳动强度，大大提高工作效率。 防止吊物坠落，保证作业人员的安全和吊物不受损伤是对取物装置安全的基本要求。
1.7 金属结构
金属结构;金属结构是以金属材料轧制的型钢（如角钢、槽钢、工字钢、钢管等）和钢板作为基本构件，通过焊接、铆接、螺栓连接等方法，按一定的组成规则连接，承受起重机的自 重和载荷的钢结构。金属结构的重量约占整机重量的 40％～ 70％左右，重型起重机可达 90％；其成本约占整机成本的 30％以上。金属结构按其构造可分为实腹式（由钢板制成， 也称箱型结构）和格构式（一般用型钢制成，常见的有根架和格构柱）两类，组成起重机金 属结构的基本受力构件。这些基本受力构件有柱（轴心受力构件） 、梁（受弯构件）和臂架 （压弯构件），各种构件的不同组合形成功能各异的起重机。受力复杂、自重大、耗材多和整体可移动性是起重机金属结构的工作特点。重机的金属结构是起重机的重要组成部分，它是整台起重机的骨架，将起重机的机械、电气设备连接组合成一个有机的整体，承受和传递 作用在起重机上的各种载荷井形成一定的作业空间，以便使起吊的重物顺利搬运到指定地点。金属结构的垮塌破坏会给起重机带来极其严重甚至灾难性的后果。
1.8 控制操纵系统
控制操纵系统通过电气、液压系统控制操纵起重机各机构及整机的运动，进行各种起重作业。控制操 纵系统包括各种操纵器、显示器及相关元件和线路,是人机对话的接口。安全
人机学的要求 在这里得到集中体现。该系统的状态直接关系到起重作业的质量、效率和安全。起重机与其他一般机器的显著区别是庞大、可移动的金属结构和多机构的组合工作。间 歇式的循环作业、 起重载荷的不均匀性、 各机构运动循环的不一致性、机构负载的不等时性、多人参与的配合作业等特点，又增加了起重机的作业复杂性、安全隐患多、危险范围大。事故易发点多、事故后果严重，因而起重机的安全格外重要。
2.龙门起重机
水平桥架设置在两条支腿上构成门架形状的一种桥架型起重机。这种起重机在地面轨道上运行，主要用在露天贮料场、船坞、电站、港口和铁路货站等地进行搬运和安装作业。龙门起重机的起升机构、小车运行机构和桥架结构，与桥式起重机基本相同。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚至发生事故。龙门起重机的起重小车在桥架上运行，有的起重小车就是一台臂架型起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过30米时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为防止在
强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。如图：
2.1龙门起重机的分类及特点
⑴普通龙门起重机：这种起重机用途最广泛，可以搬运各种成件物品和散状物料，起重量在100吨以下，跨度为4～35米。用抓斗的普通门式起重机工作级别较高。
⑵水电站龙门起重机：主要用来吊运和启闭闸门，也可进行安装作业。起重量达80～500吨,跨度较小，为8～16米；起升速度较低,为1～5米/分。这种起重机虽然不是经常吊运，但一旦使用工作却十分繁重，因此要适当提高工作级别。
⑶造船龙门起重机：用于船台拼装船体，常备有两台起重小车：一台有两个主钩，在桥架上翼缘的轨道上运行；另一台有一个主钩和一个副钩，在桥架下翼缘的轨道上运行，以便翻转和吊装大型的船体分段。起重量一般为100～1500吨；跨度达185米；起升速度为2～15米/分，还有0.1～0.5米/分的微动速度。
⑷集装箱龙门起重机：用于集装箱码头。拖挂车将岸壁集装箱运载桥从船上卸下的集装箱运到堆场或后方后，由集装箱龙门起重机堆码起来或直接装车运走,可加快集装箱运载桥或其他起重机的周转。可堆放高3～4层、宽6排的集装箱的堆场，一般用轮胎式，也有用有轨式的。集装箱龙门起重机与集装箱跨车相比，其跨度和门架两侧的高度都较大。为适应港口码头的运输需要，这种起重机的工作级别较高。起升速度为8～10米/分；跨度根据需要跨越的集装箱排数来决定,最大为60米左右相应于20英尺、30英尺、40英尺长集装箱的起重量分别约为20吨、25吨和30吨。
⑸运载桥
由龙门起重机加大跨度发展而成的一种桥架型起重机，又称装卸桥。用于露天贮料场、港口和铁路货站等处。普通运载桥与大型门式起重机的结构相似。
2.2龙门起重机结构
龙门起重机的起升机构、小车运行机构和桥架结构，与桥式起重机基本相同。由于跨度大，起重机运行机构大多采用分别驱动方式，以防止起重机产生歪斜运行而增加阻力，甚
至发生事故。龙门起重机的起重小车在桥架上运行，有的起重小车就是一台臂架型起重机。桥架两侧的支腿一般都是刚性支腿；跨度超过30米时，常是一侧为刚性支腿，而另一侧通过球铰和桥架连接的柔性支腿，使门架成为静定系统，这样可以避免在外载荷作用下由于侧向推力而引起附加应力，也可补偿桥架纵向的温度变形龙门起重机的受风面积大,为防止在强风作用下滑行或翻倒，装有测风仪和与运行机构联锁的起重机夹轨器。桥架可以是两端无悬臂的；也可以是一端有悬臂或两端都有悬臂的，以扩大作业范围。半龙门起重机桥架一端有支腿，另一端无支腿，直接在高台架上运行。
2.3龙门起重机卷线电缆装置组成及工作原理
卷线电缆装置主要由卷线拨线、碳刷滑环、张紧调节4个部分组成。其基本原理和工作情况是：由被动轴链轮带动卷线链轮，使卷线轮做圆周运动，实现卷线与放线工作；拨线动作是由过桥链轮供给动力，通过齿轮轴与圆柱齿轮变速，再经过锥齿轮轴与圆锥齿轮的换向，带动小链轮，使四分之三套筒滚子链作圆周往复运动，利用装在链条上的拨爪使拨线架做直线往复运动，然后将电缆线均匀地摆布缠绕在卷线轮上；碳刷滑环的作用是将转动的电缆电源可靠地送往龙门起重机顶端的操作台。为了调节卷线轮上电缆线各层之间圆周
长之差，消除被动轮因有时丢转而使电缆线出现过松或过紧现象，在卷线链轮轮毂处，增设了超越离合器，利用其特性来配合装在照明灯塔内的张紧结构，调节电缆的松紧，这样就避免了因电缆过松而产生压线、过紧则拉断电缆，影响生产并造成经济损失等问题。卷线电缆装置安装后，经多次反复试验，各部分动作符合设计要求，正式投产使用后其效果良好。
2.4 900 吨龙门起重机
随着我国造船业和港口装卸向着高、特、大、尖的快速发展，特大型龙门起
重机的需求量越来越多，龙门起重机的起重量也越来越重，提升高度和跨度也越来越大，技术难度越来越高，因此要想实现大型龙门起重机的安装进度、安装质量、施工安全及降低安装成本，是施工单位需要面对的首要问题，而解决安装施工全过程中的技术难点，又是考验施工单位技术装备和技术实力的具体体现。在广泛吸收国内大型龙门起重机安装吊装的教训和总结我单位数拾台特大型龙门起重机整体提升安装施工经验的基础上，我集团公司开发编写完成了“900 吨龙门起重机整体提升施工工法”。
当前，国内最大的 900t 龙门起重机，长度约 208～230m左右；宽度63～70m左右；高度100～110m左右；整体提升的重量大约为5500～6500t左右。该工法通过精细的综合力学计算及塔架、缆风、提升设备等诸多方面的革新和改进，开发并创新新颖施工工艺和安装方法，使900t龙门起重机整体提升施工过程中的受力系统更趋科学、合理、安全，这种创新的整体提升施工技术，提高了劳动生产率，降低了施工成本，受到广泛重视。
