框架及簡易單梁起重機

單梁起重機介紹

（一）結(jié)構組成

1. 主梁

   • 主梁是單梁起重機的核心承載部件，一般采用工字鋼或箱型梁結(jié)構。工字鋼主梁具有結(jié)構簡單、成本較低的優(yōu)點，適用于起重量較小的情況；箱型梁主梁則具有更高的強度和剛度，能夠承受更大的載荷，其內(nèi)部為空心結(jié)構，可以通過合理設計減輕自重。例如，在起重量為 10 噸以下的小型車間起重機中，工字鋼主梁應用較為廣泛；而對于起重量較大或跨度較長的場合，箱型梁主梁則更為合適。

   • 主梁的長度根據(jù)起重機的跨度而定，跨度通常在 7 - 35 米左右，它的上面安裝有電動葫蘆運行的軌道，確保電動葫蘆能夠平穩(wěn)地沿著主梁縱向移動。

   
   

2. 端梁

   • 端梁連接在主梁的兩端，其主要作用是支撐主梁，并使起重機能夠在鋪設的軌道上運行。端梁一般采用箱型結(jié)構，內(nèi)部安裝有車輪、驅(qū)動裝置等運行部件。車輪通常采用鑄鋼或鍛鋼制造，具有較高的強度和耐磨性，以適應起重機長期運行的需求。驅(qū)動裝置可以是集中驅(qū)動（由一臺電機通過傳動軸帶動兩端的車輪）或分別驅(qū)動（兩端的車輪分別由獨立的電機驅(qū)動），分別驅(qū)動方式具有更好的運行穩(wěn)定性和同步性。

   
   

3. 電動葫蘆

   • 電動葫蘆是單梁起重機起吊重物的關鍵設備，它主要由電機、減速器、卷筒、鋼絲繩和吊鉤等部分組成。電機提供動力，通過減速器將高速旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)榫硗驳牡退俅笈ぞ匦D(zhuǎn)運動，從而使鋼絲繩纏繞或釋放，實現(xiàn)吊鉤的上升和下降。

   • 電動葫蘆的起重量一般在 0.5 - 32 噸之間，并且具有多種提升速度可供選擇，以滿足不同的工作需求。例如，在吊運較輕的零部件時，可以選擇較高的提升速度，提高工作效率；而在吊運較重的大型設備時，則可以選擇較低的提升速度，確保吊運的安全性。

   
   

4. 運行機構

   • 運行機構包括驅(qū)動電機、制動器、聯(lián)軸器、車輪等部件，主要負責起重機在軌道上的水平移動。驅(qū)動電機提供動力，通過聯(lián)軸器將動力傳遞給車輪，使車輪在軌道上滾動。制動器的作用是在起重機停止運行時，能夠及時制動，防止起重機由于慣性繼續(xù)移動，確保安全。運行機構的運行速度通常在 20 - 60 米 / 分鐘左右，不同的工作場景可以根據(jù)實際需求進行調(diào)整。

   
   

（二）工作原理

1. 起吊過程

   • 當需要起吊重物時，操作人員啟動電動葫蘆的電機，電機通過減速器帶動卷筒旋轉(zhuǎn)。如果是起吊重物，卷筒會收緊鋼絲繩，使吊鉤上升，將重物吊起。在這個過程中，鋼絲繩的張力會逐漸增大，當達到與重物重力平衡時，重物就會離開地面。例如，在一個倉庫中，要吊運一個裝滿貨物的托盤，電動葫蘆的吊鉤鉤住托盤的吊環(huán)，啟動電機后，吊鉤上升，托盤隨之被吊起。

   
   

2. 移動過程

   • 起吊重物后，操作人員啟動運行機構的電機，使車輪在軌道上滾動，從而帶動起重機整體移動。起重機可以在廠房內(nèi)的軌道上沿著縱向或橫向方向移動，將重物搬運到指定的位置。例如，在工廠的生產(chǎn)線之間搬運零部件，起重機將吊起的零部件從一個加工工位移動到下一個加工工位。

   
   

3. 下降過程

   • 當起重機移動到目標位置后，電動葫蘆的電機反轉(zhuǎn)，卷筒釋放鋼絲繩，吊鉤下降，將重物放置在指定的位置。在下降過程中，需要控制下降速度，避免重物因速度過快而產(chǎn)生沖擊。例如，將零部件放置在裝配工位的工作臺上時，要緩慢下降吊鉤，確保零部件平穩(wěn)放置。

   
   

（三）性能特點

1. 高效節(jié)能

   • 單梁起重機的電動葫蘆和運行機構采用先進的電機和傳動技術，具有較高的工作效率。與傳統(tǒng)的起重機相比，在相同的工作量下，單梁起重機能夠節(jié)省一定的能源。例如，新型的電動單梁起重機采用變頻調(diào)速技術，電機可以根據(jù)實際負載和運行速度自動調(diào)整功率，避免了電機在空載或輕載時的能源浪費。

   
   

2. 精度較高

   • 在吊運和放置重物的過程中，單梁起重機能夠?qū)崿F(xiàn)較高的定位精度。這主要得益于電動葫蘆的精確控制和運行機構的穩(wěn)定運行。例如，在一些精密機械加工車間，單梁起重機可以將零部件精確地吊運到加工設備的工作臺上，定位精度可以達到毫米級，滿足了高精度生產(chǎn)的要求。

   
   

3. 安全可靠

   • 單梁起重機配備了多種安全裝置，如起升高度限位器、行程限位器、超載限制器等。起升高度限位器可以防止吊鉤上升超過極限位置，避免鋼絲繩斷裂或電動葫蘆損壞；行程限位器能夠限制起重機在軌道上的運行范圍，防止起重機脫軌；超載限制器可以監(jiān)測起重量，當起重量超過額定值時，會發(fā)出警報并停止起吊動作，確保吊運過程的安全。

   
   

二、鋼構框架介紹

（一）結(jié)構組成

1. 柱

   • 鋼構框架中的柱是主要的豎向承重構件，通常采用 H 型鋼、方鋼管或圓鋼管等截面形式。H 型鋼柱具有截面特性好、承載能力高的優(yōu)點，在工業(yè)廠房和大型建筑中應用廣泛；方鋼管和圓鋼管柱則具有較好的外觀效果，適用于一些對建筑外觀要求較高的場合。

   • 柱的高度根據(jù)建筑的層數(shù)和層高而定，在工業(yè)廠房中，柱高一般在 6 - 30 米左右。柱的底部通過地腳螺栓與基礎相連，將上部結(jié)構的荷載傳遞到基礎。在設計柱時，需要考慮軸向力、彎矩和剪力等多種內(nèi)力的作用，通過合理的截面尺寸和鋼材強度等級來滿足承載能力和穩(wěn)定性要求。

   
   

2. 梁

   • 梁是鋼構框架中承擔樓面或屋面荷載的構件，主要有型鋼梁（如工字鋼梁、槽鋼梁）和組合梁（如焊接 H 型鋼梁、蜂窩梁等）。型鋼梁結(jié)構簡單、加工方便，適用于跨度較小、荷載較輕的情況；組合梁則可以根據(jù)具體的荷載和跨度要求進行優(yōu)化設計，具有更高的承載能力和更好的經(jīng)濟性。

   • 梁的跨度根據(jù)建筑的功能和空間布局而定，一般在 6 - 36 米左右。梁與柱之間通過焊接、螺栓連接或高強螺栓連接等方式進行連接，形成穩(wěn)定的框架結(jié)構。在連接部位，需要考慮節(jié)點的強度和剛度，確保力的有效傳遞。

   
   

3. 支撐系統(tǒng)

   • 支撐系統(tǒng)包括水平支撐和垂直支撐。水平支撐主要有屋面水平支撐和樓面水平支撐，其作用是增強結(jié)構的水平剛度，傳遞水平荷載（如風荷載、地震力等）。垂直支撐則用于保證框架的豎向穩(wěn)定性，防止柱子在受壓時發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。

   • 支撐系統(tǒng)一般采用角鋼、圓鋼或鋼管等材料制作，通過焊接或螺栓連接的方式與柱和梁相連。例如，在工業(yè)廠房的屋面系統(tǒng)中，屋面水平支撐可以采用角鋼制作，呈交叉狀布置在屋面梁之間，有效地提高了屋面結(jié)構的整體穩(wěn)定性。

   
   

（二）工作原理

1. 豎向荷載傳遞

   • 當樓面或屋面有荷載作用時（如人員、設備、貨物等重量），荷載首先傳遞到梁上。梁將荷載以剪力和彎矩的形式傳遞給與之相連的柱。柱再將這些荷載傳遞到基礎，基礎將荷載擴散到地基中。例如，在一個多層鋼構框架辦公樓中，樓面的人員和辦公設備重量通過樓板傳遞到梁，梁將荷載傳遞給周邊的柱，柱將荷載傳遞到基礎，最終由基礎傳遞到地基。

   
   

2. 水平荷載傳遞

   • 當建筑受到水平荷載（如風荷載、地震力等）作用時，水平荷載首先作用在結(jié)構的外表面。屋面水平支撐和樓面水平支撐將水平荷載收集起來，傳遞給柱和梁組成的框架結(jié)構。框架結(jié)構通過自身的抗彎和抗剪能力來抵抗水平荷載。同時，垂直支撐也會參與工作，增強柱子的穩(wěn)定性，防止柱子在水平力作用下發(fā)生彎曲變形或失穩(wěn)。例如，在沿海地區(qū)的工業(yè)廠房，當受到臺風作用時，風荷載通過屋面和墻面?zhèn)鬟f到支撐系統(tǒng)和框架結(jié)構，框架結(jié)構通過自身的抵抗能力來保證廠房的安全。

   
   

（三）性能特點

1. 適應性強

   • 鋼構框架結(jié)構可以根據(jù)不同的建筑功能和空間要求進行靈活設計。無論是大跨度的工業(yè)廠房、高聳的商業(yè)建筑還是多層的住宅建筑，鋼構框架都能夠通過合理的布局和構件選型來滿足需求。例如，在一個大型物流倉庫中，為了方便貨物的存儲和搬運，可以設計大跨度、無柱的鋼構框架，提高倉庫的空間利用率。

   
   

2. 自重輕

   • 相比于混凝土結(jié)構，鋼構框架的自重較輕。鋼材的強度高，在滿足相同承載能力的情況下，鋼材的用量相對較少，從而減輕了結(jié)構的自重。這對于基礎的要求相對較低，在一些地基條件較差的地區(qū)，可以降低基礎的造價。例如，在軟土地基上建造建筑，鋼構框架較輕的自重可以減少地基處理的費用。

   
   

3. 工業(yè)化程度高

   • 鋼構框架的構件可以在工廠進行預制加工，加工精度高，質(zhì)量有保證。然后將預制好的構件運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場進行組裝，大大縮短了施工周期。例如，在大型建筑項目中，鋼構框架的預制構件可以在工廠進行流水線生產(chǎn)，現(xiàn)場只需要進行簡單的安裝，就像搭建積木一樣，提高了施工效率。