《起重机械原理与应用》课件

起重机械原理与应用欢迎参加《起重机械原理与应用》课程，这是《工程机械学》课程系列的重要组成部分本课程将深入探讨起重机械的基本原理、结构设计、运行机制以及在各行业的广泛应用通过本课程的学习，你将掌握起重机械的关键技术参数、设计原则及安全操作规范，为未来在工程项目中合理选用和操作起重设备打下坚实基础本课程由机械工程学院提供，将在年春季学期开设2025课程大纲起重机械基本概念与分类介绍起重机械的定义、功能、发展历史以及主要分类方法，帮助建立对起重机械的整体认识起重机械工作原理探讨起重机械的力学基础、稳定性分析、动力学特性等核心工作原理，理解其运行机制主要结构与设计原理详细介绍金属结构系统、起升机构、变幅机构等关键组成部分的设计原则与技术要点行业应用与案例分析通过实际工程案例，展示起重机械在建筑、制造、港口等不同领域的应用方案与实践经验第一部分基本概念与发展历史古代起重技术现代起重技术早在公元前年，埃及人就利用简易滑轮和斜坡建世纪中期后，液压技术、计算机控制系统的发展推300020造金字塔中国古代也有井字架等简易起重装置动起重机械向大型化、智能化方向发展1234工业革命时期未来发展趋势世纪工业革命带来蒸汽动力起重机，世纪末电力人工智能、物联网、新材料应用将使起重机械更加智能、1819应用使起重机械效率大幅提升环保、高效，无人操作成为新方向起重机械的定义与功能工程定义起重机械是指用于垂直升降和水平搬运重物的机械设备，能够在特定范围内将物料从一处移动到另一处的专用设备主要功能实现重物的垂直提升、水平运输、定向旋转等操作，突破人力搬运的局限，提高工作效率和安全性工业重要性作为现代工业生产和建筑施工的关键装备，起重机械极大地提高了生产效率，是工业化进程中不可或缺的基础设施工作循环典型工作循环包括空钩下降、挂钩装载、负载提升、水平移动、定位卸载、返回原位，循环往复完成物料转移起重机械发展简史古代起重设备公元前年，埃及人利用斜坡、木杠杆和滑轮组建造金字塔3000中世纪技术人力或畜力驱动的木制起重装置用于城堡和大教堂建造工业革命时期蒸汽动力和钢铁结构的应用使起重能力大幅提升现代智能起重机计算机控制、自动化和远程操作技术引领现代起重机械发展中国的起重机械发展始于世纪年代，经历了从引进消化到自主创新的历程目前，中国已成为全球最大的起重机械生产国，在港口机械、履2050带起重机等领域达到国际先进水平起重机械分类体系按结构分类按驱动方式分类桥式起重机、门式起重机、臂式起重机、电动起重机、液压起重机、内燃机驱动缆索式起重机，结构形式决定了适用工起重机，能源形式影响设备性能与使用况和作业特点环境按起重能力分类按使用环境分类轻型、中型、重型室内起重设备、室外起重设备、特殊环≤50t50-100t、超重型起重机境防爆、防尘、高温等专用设备100-400t400t起重机械在全球市场的现状第二部分力学基础与工作原理静力学基础平衡条件、力矩平衡、受力分析是理解起重机械工作原理的基础稳定性分析计算稳定系数、确定安全工作范围、防倾翻设计是保障安全的关键运动学特性研究起升、回转、变幅、运行等基本运动特性及其规律动力学分析研究启停过程中的动载荷、震动与冲击力，为结构设计提供依据起重机械的基础力学原理静力学平衡原理应力分析起重机械在工作过程中必须满足力的平衡和力矩平衡条件所有金属结构受力分析是设计的基础，包括轴向力、剪力、弯矩和扭作用于系统的外力和内力的合力为零，所有力矩的总和为零，才矩的分析桁架结构通常采用节点法和截面法进行内力计算，确能保证系统的静态平衡保各构件强度满足要求对桥式起重机，主要考虑起重量与配重的平衡；对臂架式起重机，在设计中，需考虑静载荷、动载荷、风载荷等多种工况下的应力需考虑吊臂、回转平台、底盘之间的力矩平衡状态，并留有足够的安全系数（一般为）

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2.5起重机械的稳定性分析稳定性安全保障防倾翻装置、吊装工况模拟、实时监测系统动态稳定性分析考虑制动、加速、回转产生的附加力矩静态稳定系数计算抗倾覆力矩与倾覆力矩之比≥

1.25稳定性基本原理重心投影必须落在支撑多边形内起重机械稳定性是安全运行的首要条件静态稳定性通过计算稳定系数来评估，即抗倾覆力矩与倾覆力矩之比，国家标准要求至少为动态稳定性

1.25则需考虑机械启停、回转、风载荷等因素产生的附加力矩现代起重机普遍配备电子稳定性监控系统，根据支腿展开状态、负载重量和工作半径实时计算稳定系数，并在接近临界状态时自动报警或限制操作起重量与工作半径关系起重机械的运动学分析起升运动通过卷扬机构带动钢丝绳进行垂直提升和下降关键参数包括起升速度、加速度和制动距离标准起升速度通常为米分钟，具体取决于起重量和设备类型3-30/回转运动通过回转机构实现设备上部结构的水平旋转回转速度通常控制在转分钟，以避免因离心力对负载造成摆动回转制动力矩必须满足风载荷下的静态保持要求

0.5-2/变幅运动通过调整臂架与水平面的夹角改变工作半径变幅速度设计需考虑载荷摆动控制，一般为米分钟变幅机构必须能在任意位置可靠锁定，防止爬行20-60/起重机械的动力学特性起重机械在工作过程中的动态载荷通常大于静态载荷起升初期的冲击系数通常为，表示实际动载荷比静载荷高

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1.310%-30%这是由于钢丝绳和结构的弹性变形及初始冲击引起的制动过程中，减速度需控制在安全范围内，通常不超过，以避免过大的惯性载荷现代起重机普遍采用液压缓冲装置、智能减振

0.5g系统和变频调速技术，有效减小启停过程的动态冲击，延长设备使用寿命，提高负载定位精度第三部分主要结构与机械系统金属结构系统起升机构回转机构主梁、支腿、塔身等承重由电机、减速器、卷筒、利用回转支承、减速器和构件，采用高强度钢材，钢丝绳、滑轮组和吊钩组驱动装置，实现上部结构通过焊接或铆接连接，形成，实现重物的垂直提升的水平旋转，扩展工作范成设备的骨架系统与下降围变幅与运行机构调整工作半径和实现水平移动，通过机械传动或液压系统驱动，扩展作业空间金属结构系统主梁结构设计材料与寿命起重机主梁是承受最大载荷的关键部件，通常采用箱形截面或桁结构材料主要采用钢、钢等中高强度低合金结构钢，Q34516Mn架结构箱形截面具有较高的抗扭刚度，适用于桥式起重机；桁重要部位采用特种合金钢，如、等焊接质量控40Cr42CrMo架结构重量轻，空间利用率高，常用于塔式和臂架式起重机制采用超声波、光等无损检测方法，确保焊缝质量X现代起重机金属结构设计寿命通常为年，关键部位考虑25-30主梁设计需满足强度、刚度和稳定性三项基本要求挠度控制在疲劳寿命，采用累积损伤理论进行评估，确保在设计使用年限内跨度的之间，以确保运行精度和使用寿命安全可靠1/700-1/1000起升机构设计卷筒设计钢丝绳选型卷筒直径与钢丝绳直径比不小钢丝绳安全系数不得低于倍，6于，绳槽螺旋线节距为即破断力应为最大工作拉力的20:1钢丝绳直径的倍，倍以上常用×结

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1.166637+FC确保钢丝绳平稳排列卷筒采构，具有良好的柔韧性和抗磨用灰铸铁或焊接结构，表面硬损性钢丝绳直径磨损达度不低于或断丝达到总数的HB22010%10%时必须更换制动装置制动器必须能在断电情况下自动实施制动（常闭式）制动力矩一般为额定力矩的倍，保证满载情况下的安全制动现代起升机构2-

2.5多采用电液式推动器操作的盘式制动器变幅机构原理机械式变幅机构液压式变幅机构通过卷扬机、钢丝绳和滑轮组实现吊臂仰角调整，结构简单，维利用液压缸的伸缩实现吊臂仰角调整，控制精确，动作平稳，过护方便，成本较低适用于中小型起重机，如塔式起重机和部分载保护能力强广泛应用于汽车起重机、履带起重机和随车起重履带起重机缺点是控制精度较低，变幅速度较快时容易引起负机等设备液压变幅机构的变幅力矩计算需考虑吊臂自重、负载载摆动重量、风载荷等因素卷筒式直接卷扬变幅钢丝绳直接式液压缸直接连接臂架••齿轮齿条式通过齿轮传动驱动间接式通过连杆机构传递力••螺旋丝杠式精度高但速度慢复合式多缸协同作业••回转机构设计回转支承选型回转支承是连接上下部结构的关键部件，承受垂直载荷、径向载荷和倾覆力矩常用三排滚柱式或球柱混合式支承，配合齿圈传递回转动力支承直径选择基于最大倾覆力矩，安全系数通常为

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2.0驱动系统设计回转驱动采用电机减速器小齿轮啮合回转支承大齿圈的传动方式为--避免齿轮侧隙导致的冲击，大型起重机通常采用双电机对称驱动，形成力矩闭环减速比选择基于回转速度要求，通常为1/100-1/150制动与控制系统回转制动采用常闭式盘形制动器，制动力矩为驱动力矩的倍以上

1.5现代回转机构多采用变频控制技术，实现软启动和软制动，降低冲击载荷，提高回转定位精度大型起重机还配备回转缓冲装置，抑制停机后的振荡运行机构设计轮轨系统设计驱动与制动系统轮轨系统是实现起重机水平移动的基础，包括车轮、轨道和导向运行驱动通常采用电机减速器车轮的传动链大型起重机每--装置车轮按材质分为铸钢轮和锻钢轮，按轮缘形式分为单边轮侧设置多个驱动轮，确保足够的摩擦力和爬坡能力传动方式有缘和双边轮缘轨道规格选择基于最大车轮压力，常用规格有中央传动和分布式传动两种，现代设备趋向于采用分布式传动，、、等实现四轮独立驱动P43P50P65轮轨系统设计关键是确保轮压均匀分布，避免局部过载大型起制动系统包括工作制动和停车制动工作制动通过电气反接或能重机采用平衡梁结构，补偿轨道不平引起的载荷偏差车轮直径耗制动实现，停车制动则采用机械闸片制动制动力要求能在满与轨道宽度比例一般控制在之间载情况下，将额定速度运行的起重机在规定距离内安全停止3:1-5:1液压系统在起重机中的应用液压系统基本组成起重机液压系统由动力元件液压泵、电机、执行元件液压缸、液压马达、控制元件阀组、辅助元件油箱、滤油器、蓄能器和液压油组成，形成完整的能量传递系统液压执行元件选型液压缸选型基于最大工作力和速度要求，安全系数不低于液压马达按转矩和转速需求

1.5选择，常用类型有齿轮马达、柱塞马达和摆线马达，各有其适用工况液压控制系统现代起重机采用电液比例控制技术，实现对液压元件的精确控制多路阀体集成设计，减少管路连接，降低泄漏风险压力、流量和方向的精确控制是系统设计的核心故障诊断与维护常见液压故障包括泄漏、异常噪音、动作迟缓和温度过高现代设备配备传感器网络，实时监测系统压力、流量、温度等参数，采用故障诊断专家系统辅助故障排查电气控制系统远程监控定位、远程诊断、数据云存储GPS智能控制、触摸屏、现场总线网络PLC传感与执行传感器、变频器、继电器、接触器电力系统供电、配电、保护装置现代起重机电气控制系统采用层级化架构，分为电源层、控制层和通信层电源层提供设备所需的各种电压，控制层采用可编程控制器实现逻辑控制和PLC安全监控，通信层通过现场总线连接各子系统和传感器网络变频调速技术的应用是现代起重机的重要特点，相比传统的接触器控制，变频控制具有启动电流小、调速范围广、能量回馈等优势起升、回转和运行机构均采用变频控制，实现平稳启停和精确定位远程监控系统通过网络实现设备运行状态的实时监测、故障诊断和维护提醒4G/5G第四部分主要起重机械类型及特点起重机械种类繁多，各具特点，可按应用场景、结构形式和功能特性进行分类桥式起重机适用于车间厂房内的物料搬运；门式起重机常见于露天堆场和港口码头；塔式起重机是建筑施工的标志性设备；汽车式和履带式起重机则以其灵活性著称不同类型的起重机适用于不同的工作环境和起重需求选择合适的起重设备需综合考虑起重量、工作幅度、作业空间、移动需求、安装难度和经济性等多种因素下面我们将详细介绍各类起重机械的特点和应用场景桥式起重机10-35m标准跨度范围适应不同宽度的厂房和车间需求1-450t起重能力范围从轻型厂用到重型冶金起重机65%国内市场份额是工业企业中应用最广泛的起重设备年30平均使用寿命结构坚固耐用，维护成本低桥式起重机是最常见的工业起重设备，由行走在高处轨道上的桥架、运行在桥架上的小车和起升机构组成其主要特点是工作范围覆盖整个矩形区域，起重量大，定位精确，适合在室内车间和厂房内使用按用途分为通用桥式起重机、冶金桥式起重机、铸造桥式起重机和特种桥式起重机主要制造商包括大连重工、太原重工、鞍山起重等现代桥式起重机正向智能化、远程控制和节能环保方向发展，如无人驾驶技术和能量回收系统的应用门式起重机与龙门吊结构特点应用特点门式起重机由门形架、运行机构、起升小车和电气控制系统组成门式起重机广泛应用于港口、货场、水电站和大型户外装配场所相比桥式起重机，其特点是支腿直接支撑在地面轨道上，形成门集装箱码头的轨道式集装箱门式起重机是最典型的应用，其跨度形结构，适合露天作业环境根据门腿结构可分为双主梁全门式、可达米以上，起重量达吨，能够实现高效的装卸作业5040-65单主梁半门式和悬臂门式三种基本形式全门式门腿垂直于地面，两侧有轨道现代门式起重机的智能化特点表现在自动化程度高、定位精确、•操作智能化集装箱码头的自动化龙门吊可实现无人操作，通过半门式一侧门腿垂直地面有轨道，另一侧安装在厂房或结•激光扫描、计算机视觉等技术识别集装箱位置，并自动完成装卸构上作业，大幅提高工作效率和安全性悬臂式主梁两端设有悬臂，扩大工作范围•塔式起重机基础与安装基础设计需满足承载力和抗倾覆要求，通常采用混凝土基础或预埋钢结构件塔机安装采用分段拼装，可通过自升或外部起重设备提升高度与承载塔机高度与起重量呈反比，随着自由高度增加，最大起重量需相应降低标准节设计允许通过增加标准节提高高度，最高可达米以上300风载荷控制塔机最大允许工作风速通常为，停机状态下可承受风速风12-14m/s36-72m/s速传感器在超过限值时自动报警并锁定操作塔式起重机是建筑施工中最常用的垂直运输设备，由塔身、回转机构、变幅机构、起升机构和控制系统组成按结构分为平头式、塔头式和动臂式三种类型平头式特点是平衡臂和工作臂在同一平面，适合多塔作业；塔头式特点是结构紧凑，自重轻；动臂式则适合高层建筑施工中国是全球最大的塔机生产国和使用国，主要制造商包括中联重科、徐工集团和三一重工等现代塔机发展趋势是大型化、智能化和模块化，如超大型吨吨塔机在超高层建筑中的应用，以及远程8-25监控、防碰撞系统等智能技术的普及汽车起重机底盘与上部结构汽车起重机由专用底盘和起重上部结构组成底盘需具备良好的通过性和稳定性，轴数从轴到轴不等，大型汽车吊采用多轴全轮驱动设计上部结构包括回转平台、驾驶室、29动力系统和起重臂架支腿系统支腿是保证汽车吊稳定作业的关键系统，采用型或型布置，通过液压缸实现伸缩支H X腿展开宽度通常为车辆宽度的倍现代汽车吊支腿可实现多种展开模式，适应不

1.8-

2.2同工况需求主要技术参数额定起重量范围从吨至吨，最大起重量通常在米工作半径处实现主臂长度816003-4从三节米到九节超过米不等，最大工作半径可达米以上主流汽车吊采用全液2010090压伸缩臂，操作方便，变幅范围广安全系统现代汽车吊配备完善的安全系统，包括力矩限制器、支腿压力监测、角度传感器和防两档装置操作人员需持特种设备操作证，并严格遵守起吊前的安全检查程序履带式起重机随车起重机结构特点集运输和起重功能于一体的高效设备技术特点全液压系统控制，折叠式臂架设计应用优势3灵活机动，适合分散、频繁的小型起重作业随车起重机是安装在卡车或特种车辆底盘上的轻型起重设备，兼具运输和起重功能其主要特点是机动性好、操作简便、起重范围广，特别适合城市建设、市政工程和应急救援等领域的分散式作业随车吊的核心是全液压折叠臂系统，采用多节伸缩臂设计，收起状态紧凑，展开后工作范围大额定起重量通常在吨之间，最大工作半2-16径可达米左右现代随车吊配备电子稳定控制系统，根据支腿展开状态自动调整额定起重量，确保安全作业常见的故障是液压系统泄漏和20电气控制故障，定期维护和检查对保证设备安全至关重要港口集装箱起重机岸边集装箱起重机简称岸桥，是集装箱码头的主要装卸设备，用于船舶与码头间的集装箱装卸典型参数包括起重量吨、外伸距离米、吊具类型单箱吊具或双箱吊具现代岸桥作业效率可达40-6550-7030-40箱小时，大型自动化岸桥已实现远程操控/轮胎式集装箱龙门起重机简称轮胎吊，用于堆场内集装箱搬运和堆垛优点是灵活性高，可在不同作业区间移动，不受轨道限制缺点是轮胎磨损快，地面要求高现代轮胎吊多采用柴油电力混合驱动方式，降低能耗和排-放轨道式集装箱龙门起重机简称轨道吊，固定在轨道上运行，稳定性好，效率高，适合大型集装箱码头跨度通常为23-30米，可跨越列集装箱现代轨道吊多采用全电动驱动，配备能量回收系统，运行成本低6-8自动化码头设备代表着港口起重设备的发展方向，集成激光导航、计算机视觉和自动控制技术，实现无人操作自动化集装箱码头可减少人工以上，小时连续作业，大幅提高效率和安全性80%24特种起重设备冶金起重机核电站专用起重设备风电安装专用起重机用于钢铁冶炼过程中搬运高温金属液体的用于核电站建设和维护的高精度、高可靠用于风力发电设备安装的特种起重设备，专用设备，具备高温防护、防爆和高可靠性起重设备，需满足抗震和辐射防护要求包括陆上风电安装起重机和海上风电安装性特点典型设备包括铸造起重机、电磁典型设备包括极座起重机、燃料装卸机和船能够在高空和复杂气象条件下精确安吸盘起重机和冶金夹钳起重机，工作温度乏燃料吊具设计使用寿命要求达年，装大型风机部件，起重高度可达米以60160可达℃以上，需采用特殊耐热材料所有关键部件需无损检测，故障率上，需配备精确的防风和定位系统1600100%和防护措施控制在极低水平第五部分现代起重机械技术发展智能控制安全监控精确定位、防摇摆控制、自适应控制系统实时监测与预警、黑匣子记录、防碰撞系统远程操作节能环保远程控制、计算机视觉、无人驾驶技术能量回收、变频驱动、混合动力技术5G现代起重机械技术正经历从机械化向智能化的转变，数字技术、人工智能和物联网的融合使起重设备具备了前所未有的智能水平这些新技术不仅提高了设备的工作效率和精度，还显著改善了安全性和环保性能中国在起重机械技术创新方面取得了显著进步，部分领域已达到国际领先水平随着互联网和工业战略的推进，智能制造将推动起重机械+

4.0行业继续向更高层次发展，为用户提供更安全、高效、环保的产品和服务智能控制技术应用5mm定位精度高精度传感器与控制算法协同工作80%减摇效率与传统控制方式相比效率提升40%时间节约智能控制显著缩短作业周期95%故障预测准确率技术提高设备故障预测精度AI精确定位系统是现代起重机智能控制的核心技术，通过激光测距、视觉识别和等技术，实现误差小于毫米的高精度定位这一技术在集装箱装GPS5卸、大型设备安装等领域发挥关键作用，大幅提高作业效率防摇摆控制技术通过预测负载运动轨迹并进行主动补偿，有效抑制起重过程中的摆动负载识别与自适应控制系统能够根据负载特性自动调整控制参数，优化起升和制动过程人工智能技术的引入使设备具备自学习能力，通过分析历史数据不断优化控制策略，提高作业效率和安全性安全监控技术超载保护系统防碰撞系统实时监测与预警黑匣子记录系统实时监测起重负载与力矩，基于雷达、激光或超声波通过传感器网络监测设备记录设备操作数据、载荷当接近限值时发出警告，技术，监测设备周围环境，关键部件的工作状态，包信息和状态参数，支持事达到限值时自动切断危险防止与障碍物或其他设备括温度、压力、振动、变后分析和事故调查数据动作系统采用冗余设计，碰撞多塔作业区通常采形等参数数据通过物联保存周期通常为个月，3-6确保可靠性法规要求所用塔机群组管理系统，建网技术实时传输，在异常部分关键参数可永久存档，有额定载荷超过吨的起立碰撞预警区域，实现智情况下触发预警，防止事作为设备使用历史的重要1重机必须安装此系统能防碰撞控制故发生依据节能与环保技术能量回收系统混合动力与新能源技术现代起重机普遍采用能量回收技术，将起重机下降和制动过程中混合动力起重机结合了内燃机和电力驱动的优点，配备大容量电产生的势能和动能转换为电能回馈至电网或储存在电容器电池池或超级电容器，可在不同工况下自动切换能源模式与传统内/中这一技术可回收的能量，显著降低能耗燃机起重机相比，油耗可降低，排放减少以上25-40%30-50%40%典型的能量回收系统由双向变频器、制动电阻和能量存储装置组成当电机处于发电状态时，电能首先用于驱动同一台起重机的新能源技术的应用正在起重机械领域推广，如纯电动移动式起重其他机构，多余的能量再回馈至电网或存储起来机、氢燃料电池驱动的港口设备等这些技术不仅减少碳排放，还显著降低噪声，改善作业环境，符合日益严格的环保要求远程操作与无人驾驶技术远程操控系统架构远程操控系统由现场设备层、网络传输层和控制中心层组成现场设备层包括高清摄像头、传感器网络和执行机构；网络传输层采用、光纤等技术保证5G数据实时传输；控制中心层则通过高保真模拟器和人机界面实现远程操作视觉系统与环境感知视觉系统是远程操作的核心，通常采用多路高清摄像头结合建模技术，3D为操作者提供全方位视图先进的系统还融合激光雷达、毫米波雷达等多传感器数据，生成增强现实界面，提高操作的沉浸感和精确度自动化与无人驾驶技术全自动化起重机能够通过计算机视觉识别目标物体，规划最佳路径，精确完成起重任务典型案例如上海洋山港四期全自动化码头，实现了从岸桥到堆场的全流程无人化操作，效率提高，劳动力需求减少30%，代表了行业未来发展方向70%第六部分应用领域与实践案例建筑工程应用从普通住宅到超高层建筑，起重机是建筑施工的核心设备，负责垂直和水平物料运输，决定施工效率和质量制造业应用在各类制造车间中，起重机承担物料搬运、设备安装和产品装配等任务，是生产线的重要组成部分港口与物流应用港口码头是起重机械密度最高的场所之一，各类集装箱起重机和散货装卸设备形成完整的装卸系统能源与电力应用在电站建设和维护中，特种起重设备用于重型设备安装和检修，对安全性和精确度要求极高各行业对起重机械的需求各不相同，了解典型应用案例有助于理解如何选择合适的设备并制定最佳解决方案下面我们将详细分析各领域的应用特点和经典案例建筑工程中的应用起重机械规划建筑工程前期需进行起重机械总体规划，确定设备类型、数量和布置位置，考虑覆盖范围、吊装能力和安全间距高层建筑应用高层建筑常用外爬式塔机，随建筑高度增加逐步提升超过米的建筑可采用250内爬式塔机，避免大风影响，提高安全性超高层方案超高层建筑采用多塔协同作业，核心筒内设置强力井架吊，外围设置大型塔机，结合各类专用提升设备形成立体运输网络上海中心大厦施工案例展示了超高层建筑的起重方案采用台塔式起重机和台施工电梯协同作42业，其中台内爬式塔机安装在核心筒内，最大起重量吨；台外爬式塔机安装在建筑外围，2122最大起重量为吨，起升高度随工程进度逐步提高到米25632该项目创新性地采用了空中换塔技术，在米高度完成塔机的拆除和更换，以适应超高层施420工需求塔机群组管理系统通过网络连接所有塔机，实时监控运行状态，自动防止相互碰撞，确保施工安全制造业中的应用汽车制造生产线是起重机械应用的典型场景，从冲压车间到总装车间，各类起重设备与生产线形成有机整体冲压车间需要高精度桥式起重机配合自动化模具更换系统；焊装车间采用轻型悬挂式起重机辅助机器人作业；总装车间则需要多台桥式起重机协同运行，支持整车装配钢铁厂特种起重设备包括铸造起重机、冶金吊和电磁吸盘起重机等，工作环境恶劣，温度高，要求设备具有极高的可靠性和耐热性宝钢湛江基地的起重系统由多台各类起重设备组成，总起重能力超过吨，实现了原料到成品的全流程自动化处理，代表了现代钢16010000铁企业起重系统的最高水平港口与物流领域应用智能调度自动规划最佳路径和作业序列1远程控制一人同时操控多台设备无人驾驶激光导航和计算机视觉技术绿色能源全电动驱动和能量回收系统现代集装箱码头的起重系统通常由岸边集装箱起重机、堆场集装箱龙门起重机和水平运输设备组成系统规划需综合考虑吞吐量、停靠船型、堆场面积和自动化程度等因素，形成最优配置方案大型码头通常配置台岸桥和台堆场起重设备，总投资可达数十亿元10-2030-60上海洋山深水港四期自动化码头是亚洲首个也是全球最大的自动化集装箱码头，采用最先进的自动化起重设备码头配置了台自动化岸桥和台自动化轨道吊，26130实现了从船舶到堆场的全流程无人操作系统采用北斗导航、激光雷达和智能识别等技术，定位精度达到厘米级，装卸效率比传统码头提高以上，人工需求减AI30%少，创造了集装箱码头自动化的新标准70%电力与能源行业应用水电站起重设备水电站厂房内的桥式起重机是安装和维修水轮发电机组的关键设备，通常为双主梁桥式起重机，起重量根据机组容量确定，大型水电站可达吨白鹤滩水电站安装了两台吨级桥式起重机，用于400-1000800安装世界最大的单机容量水轮发电机组火电厂起重机械火电厂主厂房起重机用于汽轮机和发电机的安装与检修，通常为双主梁桥式起重机，起重量为200-600吨锅炉厂房采用双梁或单梁桥式起重机进行设备安装与检修，起重量为吨现代火电厂起重50-150机多采用变频调速技术，实现平稳启动和精确定位核电站特种起重机核电站极座起重机是核岛最重要的起重设备，用于安装和检修反应堆压力容器和蒸汽发生器等关键设备起重量为吨，设计使用寿命为年，须满足严格的抗震和辐射防护要求田湾核电站采用300-150060的吨级极座起重机是中国自主设计制造的最大核电起重设备1000风电场起重机械应用风电场建设需要大型履带起重机和专用风电安装设备陆上风电一般采用吨级履带起重机；600-1200海上风电则需要专用安装船，吊装高度米以上，最大起重量达吨随着风机大型化趋1502000-3000势，专用风电安装设备也在不断发展，如可提升式塔架起重机和自爬升安装系统矿山与采掘业应用露天矿起重运输设备井下提升设备矿山维修起重设备露天矿常用特大型履带式挖掘机、拖斗挖掘机井下矿山的提升系统是连接地下与地表的生命矿山机械维修车间需要配备大型桥式起重机，和矿用自卸车组成开采运输系统其中，拖斗线，主要包括提升机、钢丝绳和罐笼箕斗用于维修大型采掘和运输设备这类起重机通/挖掘机是世界上最大的移动式起重设备之一，多绳摩擦式提升机是现代矿山的主要提升设备，常为双主梁结构，起重量为吨，跨50-300工作重量可达吨，斗容达提升能力可达每小时吨，提升深度超过度可达米以上，配备辅助小车以提高操作7000-800080-300030立方米，工作半径超过米中国神米鄂尔多斯煤矿采用的四绳摩擦式提灵活性现代矿山维修起重机采用变频调速和1001002000华集团采用的型拖斗挖掘机，年工作升机，单次提升能力吨，年提升能力无线遥控技术，提高维修效率和安全性WK-3540600量达万立方米万吨，是亚洲最大的煤矿提升系统之一1200第七部分安全操作与维护管理事故分析安全操作规程常见事故类型、案例教训、预防措施操作前检查、标准操作流程、应急处置程序日常维护润滑保养、检查项目、更换标准故障诊断检验管理常见故障、排查方法、预测性维护法规要求、检验内容、报告管理起重机械安全操作和维护管理是确保设备长期安全可靠运行的关键由于起重机械涉及重物提升和悬挂作业，其安全风险高于一般设备，因此需要建立完善的安全管理体系和维护保养制度根据《特种设备安全法》和《起重机械安全规程》等法规要求，起重机械操作人员必须持证上岗，设备必须定期检验，企业必须建立安全管理制度和应急预案下面将详细介绍起重机械安全操作和维护的关键内容起重机械安全操作规程操作前安全检查检查钢丝绳有无断丝、磨损或变形；检查制动器功能是否正常；检查各限位装置和安全保护装置的可靠性；检查电气系统绝缘和接地是否良好；确认工作区域内无障碍物和无关人员标准操作流程启动前发出声光信号提醒周围人员；起吊前先试吊，离地厘米停止，检查制动和稳定10-30性；严禁起吊超过额定起重量的负载；负载移动过程中必须平稳，禁止急起、急停和斜拉；作业结束后，将吊钩升至安全高度，切断电源特殊工况要求大风天气（风速超过）禁止室外起重作业；雷雨天气必须停止户外作业并采取接地

10.8m/s保护措施；低温条件下，设备启动前需预热；在有爆炸危险的环境中，必须使用防爆型起重设备紧急情况处理断电情况下的负载安全放置程序；火灾情况下的应急处置和疏散路线；设备故障时的安全保护措施；人员伤害时的救援和医疗处置流程所有紧急情况处理程序必须定期演练起重机械安全事故分析起重机械日常维护维护项目检查内容维护周期钢丝绳检查断丝、磨损、变形、腐蚀每班每周/制动器检查闸片磨损、间隙、制动力矩每周每月/润滑系统维护油位、油质、油路畅通每周每月/电气系统检查接触器、线路、绝缘、接地每月结构件检查焊缝、连接件、变形、裂纹每季度液压系统维护液压油更换、滤芯清洗、密封半年全年/检查日常维护是保障起重机械长期可靠运行的基础钢丝绳是关键检查项目，当断丝数量达到一个捻距内钢丝总数的或直径磨损达原直径的时，必须及时更换制动器调整应保证在额定载荷下能可靠制动，10%10%闸间隙一般控制在毫米1-2润滑是预防机械磨损的有效措施，应按照设备技术文件的要求选用合适的润滑油脂，并严格执行润滑周期现代起重设备多采用集中润滑系统，但仍有部分润滑点需手动添加维护记录必须完整准确，作为设备管理的重要依据，也是事故分析和责任追究的关键证据起重机械定期检验首次检验新安装设备投入使用前必须进行全面检验，包括资料审查、外观检查、性能测试和安全装置验证，合格后方可投入使用定期检验根据《特种设备安全监察条例》，起重机械定期检验周期为年轻型1-2起重机每年一次，中型每年一次，大型和特种起重机每年一次，高风险21设备可适当缩短周期检验内容检验内容包括金属结构无损探伤、安全装置功能测试、制动系统性能测试、起重性能试验、动载试验和超载试验（额定载荷的）等项目125%报告管理检验机构必须出具规范的检验报告，报告有效期为下次检验到期日企业必须保存完整的检验资料，作为设备管理和决策的依据起重机械故障诊断与排除机械系统故障电气与液压故障起重机械常见机械故障包括钢丝绳磨损或断裂、制动器失效、传电气系统常见故障包括接触器故障、线路短路或断路、变频器异动链异常和结构件裂纹等钢丝绳故障通常表现为断丝、磨损、常和限位开关失效等现代设备配备自诊断系统，可通过故障代变形或腐蚀，需定期检查并及时更换；制动器故障可能由闸片磨码快速定位问题液压系统故障主要包括泄漏、污染、密封老化损、油污污染或调整不当引起，应检查间隙并确保制动面干净；和阀体卡滞等，通常表现为动作缓慢、压力不稳或发热严重传动系统异常多由齿轮磨损、轴承损坏或润滑不良导致，现场可通过听诊和振动测量快速诊断预测性维护技术是现代设备管理的发展方向，通过振动分析、油液分析、红外热成像和电机电流分析等手段，预测潜在故障并在问题严重前采取措施，大幅降低非计划停机时间，提高设备可靠性第八部分行业趋势与发展前景智能化与自动化无人驾驶、远程控制成为发展主流绿色环保新能源应用、排放降低与能源利用效率提升大型化与专业化超大型起重设备与专用定制化解决方案并行发展起重机械行业正经历深刻变革，数字化、网络化、智能化技术深度融合，推动行业向高端化、绿色化方向发展中国已成为全球最大的起重机械生产国和消费国，行业集中度不断提高，领先企业在全球市场的地位日益稳固未来五年，全球起重机械市场将保持年均的增长率，到年市场规模预计将超过亿美元一带一路倡议和全球基础设施

4.5%20305000建设需求将为行业带来持续动力，同时行业将面临更高的技术标准和环保要求，倒逼企业加快创新步伐，提高产品附加值起重机械技术发展趋势智能化与自动化绿色环保与节能减排新材料与新工艺人工智能和大数据技术的应用使起电动化、混合动力和氢燃料电池技高强度复合材料在非承重结构件上重机械具备了自主决策能力，通过术在起重机械上的应用将大幅减少的应用将减轻设备重量；纳米技术物联网和技术实现设备互联和远碳排放能量回收系统的效率将从改良的润滑剂和涂层将延长部件寿5G程操控无人驾驶技术在港口、物目前的提高到以上新型命；打印技术将用于复杂结构件40%60%3D流和制造业起重设备上的应用正快轻量化材料和优化设计将减轻设备和快速备件制造；新型焊接和无损速普及，预计到年全球自重，降低能耗低噪音和低振动检测技术将提高制造质量和可靠性203015%的新增起重设备将支持完全无人操设计将进一步改善作业环境作产业链优化与全球化起重机械产业将形成更完善的全球供应链网络，核心技术和关键部件本地化生产能力将加强服务型制造模式将得到推广，设备生命周期管理和远程服务将成为新的利润增长点行业标准国际化和互认将促进全球市场深度融合总结与展望课程回顾职业发展前景本课程系统介绍了起重机械的基本概念、工作原理、主要结构与起重机械行业为工程技术人员提供了广阔的职业发展空间，包括类型，分析了现代起重机械的技术特点和应用领域，讨论了安全设计研发、制造工艺、安装调试、运行维护、安全管理和技术服操作与维护管理的关键内容，展望了行业未来发展趋势务等多个方向随着行业智能化升级，数字技术人才需求将大幅增加通过学习，你应掌握起重机械的力学基础、结构设计原理和控制系统特点，能够根据工程需求合理选择起重设备，并了解安全操建议感兴趣的同学进一步学习《起重机械设计》、《工程项目管作和维护的基本要求理》等专业课程，积极参与实践项目，考取特种设备相关资格证书，为未来职业发展打下坚实基础。