自行式起重机应用教材程志.docx

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自行式起重机应用教材程志

浅谈自行式起重机在实践中应用

工程技术开发部程志

自行式起重机包括汽车式起重机、轮胎式起重机和履带式起重机三大类。

在当今现代建筑施工中，为了加快施工进度，提高施工效率，减轻工人劳动强度，在工程上已广泛采用自行式起重机进行施工作业。

自行式起重机良好的机动性能、优越的机械化特点、短时间产生的效益，从而将建筑施工技术推进到一个全新的高水平。

然而，掌握、使用起重机若不当，极容易发生危险。

本章着重介绍自行式起重机规定、特点、安全技术等应用常识及起重机吊装作业中部分疑难课题的解决方法，供读者参考。

1国家标准对起重机的分类及特点

1.1自行式起重机的分类及特点

自行式起重机是各种工程建设广泛应用的起重设备。

它对减轻劳动强度，节省人力，降低建设成本，提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。

自行式起重机主要包括汽车式起重机、轮胎式起重机和履带式起重机，具体分类见表1-1：

表1-1自行式起重机分类

自行式起重机

汽车式起重机

起重工作部分装在通用或专用载重汽车底盘上的起重机

轮胎式起重机

起重作业部分装在轮胎底盘上的起重机

履带式起重机

起重工作部分装在履带底盘上的起重机．

1.2自行式起重机特点：

（1）汽车式起重机具有汽车的行驶通用性能，机动灵活，行驶速度高，可使速转移并投入工作，特别适应流动性大、不固定的作业场所。

（2）轮胎式起重机一般不受底盘的限制，轮距较宽，稳定性好，轴距小，车身短，故转弯半径小，适用场地狭窄的作业场所，可以前后左右四面作业，在乎坦的地面可不用支腿吊重以及慢速行驶。

（3）履带式起重机与轮胎起重机相比，它与地面接触面积大，对地面的平均比压小，约为40.03～245.17kN／m2，可在松软泥泞的地面上作业。

它牵引系数高，约为轮胎式的1.5倍，爬度大，由于履带支承面宽大，故稳定性好，不需要加支腿。

2起重机主要技术参数

2.1外形尺、支腿尺寸及主吊臂下绞点尺寸

起重机的外形尺寸通常是指整机的长度、宽度、高度的最大尺寸。

外形尺寸在一定的程度上反映出起重机经济性和通过性能。

掌握和了解自行式起重机的外形尺寸、支腿尺寸（履带尺寸）、主吊臂下绞点尺寸是合理选用起重机、起重机克服行驶道路上的障碍、布置施工现场起重机站位和吊装作业成功与否的关键所在。

2.2额定起重量

额定起重量是指起重机在各种工作状况下安全作业时所允许的起吊重物的最大重量，常用Q表示，单位为吨（单位也有为公斤的）。

通常起吊重物时，不但要计算重物的重量，还包含起重机吊钩的重量，吊装使用的起重工索具，例如吊索、卸扣以及使用起重专用铁扁担——平衡梁等的重量，这些重量的总和不能大于或超过额定起重量。

2.3最大额定起重量

最大额定起重量是指起重机基本臂处于最小幅度（最小作业半径）时所起吊重物的最大重量。

2.4有限幅度

有限幅度是指在使用支腿侧向工作起吊的额定起重量时，吊钩中心垂线到该侧向支腿中心线的水平距离，常用月表示，单位为米。

2.5作业半径

作业半径是指起重机吊钩中心垂线（即被吊重物的中心垂线）到起重机回转中心线的距离，单位为米。

2.6起重机主吊臂下绞点

自行式起重机主吊臂下绞点分为二种：

全液压汽车起重机主吊臂下绞点一般均在起重机回转中心的后上方；

全液压汽车格构式起重机、履带式起重机的主吊臂下绞点均在起重机回转中心的前上方。

2.7自重

自重是指起重机工作状态时的机械总重，有的机型是指在行驶状态下的重量。

掌握起重机自重对在作业前合理布置起重机作业面场地的地基、确保起重机在整个吊装作业过程中达到对地基有效的承压是非常必要的。

2.8起重机曲线

起重机曲线是指起重机吊臂曲线，是表示起重机吊臂在不同吊臂长度和不同作业半径时空间位置的曲线，规定直角坐标的横坐标为幅度（即作业半径），纵坐标为起升高度。

起升高度是表示最大起升高度随幅度改变的曲线。

不难看出，当幅度变小（作业半径变小）起重量增加，起升高度也随之增加，此时的起重机吊臂的仰角也同时增加。

同样，同等的幅度，不同的臂长，起重量也有所不同。

2.9起重机性能表上75％、85％的含义

起重机性能表右上角一般都标明75％或85％是指性能表中的额定起重量与理论计算的整机倾覆载荷的百分比。

实际操作作业过程中应严格参照标明的百分比以内进行作业。

3自行式起重机防止起重机倾翻的主要措施

3.1防止起重机倾翻的主要措施

起重机倾翻不仅给国家财产造成损失，而且有可能造成人身、设备的事故。

所以在吊装作业时，必须采取具体有效的措旅。

（1）起重机的行驶道路，必须坚实可靠。

工作位置不应在斜坡上、松软土层上和高平处，必要时应采用垫枕木、石子或路基箱板等措施。

（2）避免超载吊装，在某些特殊情况下需要超载时，应采取必要措施。

例如：

在起重吊杆上拉缆风绳或在尾部增加平衡配重等，操作时应缓慢进行，卸载或空载时，吊杆必须落低一些（落到与水平夹角60℃以内）。

（3）要禁止斜吊，重物应在起重吊钩正下方，防止斜吊造成超负荷及钢丝绳出槽，甚至造成拉断绳索和砸伤人或碰坏其他物体等事故的发生。

（4）严禁满负荷行驶。

（5）严禁吊重量不明的重大构件或设备。

（6）起重机支腿垫设要牢固可靠，支腿垫设枕木或路基箱板。

（7）指挥人员要使用统一指挥信号，指挥信号要清楚明了，起重机驾驶人员应听从指挥。

（8）禁止在五级及以上风力的情况下进行吊装作业。

4如何掌握选用起重机

4.1用作图法选用起重机

（1）按比例绘出施工现场厂房尺寸、设备基础标高和地平的实际高度。

（2）先由设备基础中心画一垂直线，然后按比例将厂房高度（h4）、设备吊装到位后悬吊时的工作间隙（h3）、设备高度（h1）、吊索垂直高度（h2）、吊钩至吊臂顶轴心距离（d），确定起重机吊臂顶部P1点画出，P1点到设备基础的距离即为设备吊装时的最小有效空间。

（3）根据设备的重量、外形尺寸，初步选定起重机型号，参照起重机额定吊装载荷参数，画出起重机工作半径（回转中心）垂直线，根据吊臂下绞点轴心位置画出与地面的平行线，并与工作半径垂直线相交点O，在下绞点轴心平行线上找出吊臂的下绞点P3的位置。

（4）用比例尺测量出P1至P3点的距离，在暂定起重机参数表中选择略大于该长度的吊臂长度，以P3点为圆心，所定吊臂长度为半径，画弧交设备中心延长线于P4点，连接P3和P4点所得到的斜线长度即为起重机作业时吊臂中心线长度（L），此时吊钩至吊臂顶部轴心距离（d）随着吊臂的增长而变长。

（5）在P3至P4线段上找出厂房接蚀最近点P2，根据吊臂高度的1／2画出与P3至P4的下平行线（也即是吊臂高度的下沿线，各类起重机吊臂的高度均有所不同）。

（6）根据上述步骤要求画图，用比例尺即可复核出起重机作业时的工作半径（R）、吊臂长度（L）、吊钩至吊臂顶部轴心距离（d），并可复核出吊臂作业时P2是否与厂房抗杆。

如果所作图超出起重机额定吊装能力，或吊臂抗杆，即另行调换起重机，直至满足吊装要求为止。

4.2计算起重机回转半径与起升高度

⑴全液压汽车起重机

已知TL-300E全液压汽车起重机的主吊臂下绞点A距离地面高度为2.23m，A点至起重机的回转中心O点的距离为1.27m，主吊臂长度为17.3m。

求主吊臂仰角为550时，起重机的回转半径及和主吊臂杆顶至地面的距离H？

（见图1-2）

根据三角函数：

∴

∴

∵　

∴

主吊臂杆顶至地面距离：

回转半径：

（注：

实际的起升高度中应包括起重机滑车组的有效距离及起重机吊钩、吊索等）。

⑵履带式起重机

已知W2002型履带式起重机吊杆下绞点A距离地面高度为2.2m，A点至起重机回转中心O点的距离为1.5m，吊杆长度为20m。

求吊杆仰角为450时，起重机的回转半径及和吊杆顶至地面的距离H？

（见图1-3）

根据三角函数：

吊杆顶至地面距离

回转半径

4.3起重机臂杆接长与缩短对起重量的变化

在选择起重机时不能单独看起重机的最大起重量，还需要看完成吊装任务时需要多大的回转半径（根据结构尺寸和地形条件确定）和多长的臂杆（根据设备的外形尺寸和安装位置等条件确定），根据需要的回转半径和臂杆长度选择起重机。

（1）臂杆接长后，由于接长臂杆的重量，增加起重机倾覆力矩。

例如：

某起重机臂杆长18m，回转半径4.5m时可吊15t，此时倾覆力矩约为810kN·m（包括臂杆、吊钩和15t构件设备重产生的倾覆力矩），但当臂杆接长到37m，回转半径为8.5m（相当于臂杆仰角α为780）时，由于接长臂杆和吊钩产生的倾覆力矩就达310kN·m。

如果此时总的倾覆力矩与18m臂杆时相同，则起吊构件产生的倾覆力矩就不能超过：

810-310=500kN·m

仅从这一点考虑，当该起重机臂杆接长至37m后，最大起重量就降为：

500÷8.5≈604N（6t）

（2）机构操作规程规定，为了防止起重机臂杆发生后仰折断事故，履带式起重机臂杆仰角一般不得超过780。

因此臂杆接长后，其最小回转半径就要增大。

例如：

QUL-100型起重机，当臂杆长13m，最小回转半径为4.5m，此时臂杆仰角75010’，而当臀杆接长至30m，仰角为75010’时，回转半径就为8.98m，即使仰角增加到780，回转半径也为7.54m，由于最小回转半径的增大，朝使臂杆、吊钩自重产生的倾覆力矩也增大，因而起重量就要降低。

（3）臂杆接长后，其长细比增大了，也就是臂杆变柔了，37m长的臂杆要比同样截面的13m臂杆柔得多，臂杆因接长而变柔，它的承载能力就要降低。

如果用37m长臂杆去吊13m臂杆6＜允许起重量，即使起重机不倾翻（例如加配重去增加稳定力矩，以保持起重机平衡）臂杆也要压弯，甚至造成损坏。

因此，臂杆接长后，起重量就要降低。

4.4设备在起吊前、后起重机的变化

（1）起重机在起吊设备或重物前、吊钩中心线一定要保持铅垂，并从横向、纵向两个方向查看吊钩、吊索的中心线是否铅垂。

严禁斜吊。

（2）根据设备外形尺寸、重量所选用的起重机，应严格参照起重机选用的吊臂长度、作业半径允许的起吊范围内进行作业，一般尽量避免选用的起重机在额定吊装载荷的极限上进行作业，更不允许超范围使用。

如在施工条件极困难的情况下起重机在额定吊装载荷的极限上进行作业时，也一定要采取相应安全有效的措施方可进行作业，否则，就会发生设备起吊离地后，由于重心受力的变化，使其工作半径变大（变远），从而发生起重机倾翻事故，尤其是高空作业更要注意防范。

4.5起重机作业时吊臂最佳位置选择

全液压汽车起重机在施工作业过程中，均使四条支腿将起重机整体支撑成水平状后开始作业。

起重机吊臂随着在作业时回转的变化，产生了三个作业区域：

前方区域、两侧区域及后方区域。

（见图1-4）

图1-4

经过改进，现已有部分全液压汽车起重机在驾驶室下方安装了一条支腿，安装这条支腿的目的是为了保证作业时全车的稳定性，伺时也增大了起重机在前方区域的吊装载荷和起重机在3600的吊装能力。

随着施工作业对起重机技术、性能要求增大和起重机作业时难度的需要，极少部分起重机已开始在起重机尾部（正后方区域）又临时增加了一条支腿，从而保证了起重机在后方区域的吊装作业能力。

（见图1-5）

图1-5

什么位置是起重机吊臂在作业时的最佳位置呢？

当起重机吊臂与后支腿在同一轴线上时为最佳吊装作业位置。

根据杠杆原理和起重机的特殊性能，当支点距力点的距离越大（越远）时，倾覆力矩就小、稳定性就越好。

另：

由于一则起重机后支腿点距回转中心最远；二则因有起重机驾驶室部分作为配重，故此时起重机吊臂的力量不但大，而且起重机整体的稳定性能也最好。

（见图1-6）

但是，当起重机吊臂根据性能表在最佳位置上吊装作业达到极限（满负荷）时，起重机将重物吊离地面准备向任意一方回转前，必须先进行变幅（起杆），再缩短作业半径距离（有后支腿不在此范围内），尔后方可进行回转作业。

否则，当起重机吊臂回转一旦离开这个支点时，就会因为支点的变化，而使起重机倾覆力矩增大，造成翻车等重大事故。

根据上述原理，履带式起重机在作业时吊臂的最佳位置应该是履带正前方履带最前点与吊臂在同一轴线位置上，因为，此时履带式起重机的反倾覆力矩最大。

（见图1-7）

图1-6

图1-7

4.6双吊机抬吊时注意事项

当使用一台起重机吊装时，这台起重机的负荷量是明确的。

例如：

单台起重机吊起一个10t重的设备，起重机的负荷量就是10t。

而二台或二台以上的起重机抬吊一个设备，情况比较复杂，虽然，我们做施工准备时可根据各台起重机的额定起重量进行负荷分配，但起吊时，各台起重机的实际负荷量总比理论计算所分配的负荷量不同。

因为：

第一：

由于二台起重机的吊钩起升和下降速度很难达到相同，吊钩起升较快的起重机负荷比较重，吊钩起升较慢的起重机负荷比较轻。

吊钩下降时相反，下降快的负荷轻，下降慢的负荷重。

例如：

甲、乙二台起重机抬吊一设备，见图1-8所示，当二台起重机起升或下降的速度一致时，设备保持竖直。

此时，作用于设备的二台起重机P1、P2和重力Q的距离相等，都等于α，二台起重机负荷相等，P1=P2，但如果起重机甲起升较快，显然，设备将发生倾斜，如图中虚线所示，此时，物体重心向起重机甲移近，即起重机甲的起升力P1至Q的距离小于a，而起重机乙的提升力P2至Q的距离大于a，吊索被拉斜，由杠杆原理可知P1＞P2。

图1-8

第二，使用一台起重机将设备吊离地面后，由于设备在水平方向没有任何约束，所以起升滑车组总是保持垂直状态。

但是二台起重机抬吊设备，就可能发生“斜吊”，使起重机倾覆力矩增大，而稳定性降低。

根据以上二点，为了保证安全吊装，在双机抬吊时，每台起重机的负荷量，应使其不超过单机吊装时额定起重量的80％，并应采取如下措施：

（1）起重机作业场地或行驶道路必须坚实平整；

（2）使用同类起重机，并严格要求起重机驾驶员严格听从指挥，操作并密切配合。

（3）双机正式抬吊前，一定要经过3次试吊，每次试吊都要详细做好记录，使指挥、驾驶操作人员经过试吊后，能熟练掌握各自起重机在抬吊过程中的配合程序。

（4）起重指挥人员要随时注意观察二台起重机的吊钩滑车组、吊索是否倾斜，如发现倾斜要及时调整。

（5）双机抬吊时，每台起重机应设置一名副指挥，其主要目的是监视、观察各自起重机，起重机支腿在作业过程中是否有异常情况，必要时迅速报告给现场总指挥处理。