起重机(Crane)是指用吊钩或其他取物装置吊挂重物,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。[1][10]起重机是以反复短暂的工作循环方式完成货物装卸或设备安装作业的。一个工作循环包括取物、货物上升、水平运动、下降、卸载,然后空吊具返回原地。[11]
公元前10年,古罗马建筑师维特鲁维斯(Vitruvius)曾在其建筑手册里描述了一种起重机械。[12]15世纪,意大利发明了一种既可升降,又可旋转的起重机。一直到18世纪,各种起重机还都是以人力、畜力为动力。1805年,英格兰工程师伦尼(Lenny)为伦敦船坞建造了一批蒸汽起重机。20世纪初期,欧洲开始使用塔式起重机。[13]1957年,北京起重机器厂造出了中国第一台汽车起重机。1963年,鲁南第八兵工厂(徐工集团的前身)制造出新中国第一台荷载5吨的汽车起重机,Q51型。[14][15]20世纪60年代到70年代,全球起重机市场形成美国、日本和德国三足鼎立之势。[16]1986年以来,中国工程机械行业的三大集团——徐工、三一重工、中联重科,开始快速发展。[15]
起重机的主要机构有起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构,分别完成货物升降、起重机平面运动及旋转、改变起重机回转半径的作业动作。其中变幅机构的基本原理是改变起重机臂架的长度和角度,改变作业范围,来吊取一定距离的物品;起升机构的基本原理是由驱动装置、制动装置、传动装置和取物缠绕装置等来实现货物升降运动。回转机构的基本原理是通过回转支承装置和回转驱动机构来实现起重机旋转运动。运行机构的基本原理是通过运行支承装置、行走系统等来实现起重机本身的移动、支承起重机本身质量和起升载荷。[11][17][18]
起重机包括的品种很多,分类的方法也很多,[19]若按起重机的构造可分为桥架型起重机、臂架型起重机、缆索型起重机。[10]起重机的主要性能参数有额定起重量、起升高度、幅度、跨度等。[20][11]起重机广泛应用于冶金、港口、机械制造、物流、电力、采矿、工业、建筑工程和海洋工程等行业中。[5][21]全球主要起重机制造商有中国的徐工集团、[22]三一重工、[23]中联重科、[24]太原重工,[4]美国的特雷克斯(TEREX),[25]德国的利勃海尔(Hans Liebherr)等。[26]
国际发展简史
从公元前8—前5世纪开始,古希腊就出现了原始的起重机。阿基米德将许多滑轮组合起来使用,将人力增大了几十倍。他曾经只靠一人之力用滑轮装置将岸边的船拖到沙滩上。[27]最简单的希腊起重机被称为三滑轮起重机,由臂架(由两根连接在一起的桅杆组成的倾斜支柱,上面挂有绳子)、绞盘(一个可以转动和拉扯绳子的杠杆)和带有三个滑轮的滑轮组组成。在诸如帕特农神庙等许多建筑的施工过程中,起重机都发挥了作用。对于更重的物体,希腊人会使用一种五滑轮组的起重机,或是更复杂的3×5组的起重机。[28]

公元前10年,古罗马建筑师维特鲁维斯(Vitruvius)曾在其建筑手册里描述了一种起重机械。[12]这种机械有一根桅杆,杆顶装有滑轮,由牵索固定桅杆的位置,用绞盘拉动通过滑轮的缆索,以吊起重物。有些起重机械可用两根桅杆,构成人字形,把吊起物横向移动,但幅度很小,操作也十分吃力。[13]

约公元1244年,中世纪(约公元476年~公元1453年)时期的踏轮起重机最早出现在法国,并被用于港口的货物搬运。而后踏轮起重机被大规模引入西欧。中世纪这一时期的起重机的主要构件都是木质结构。[29]
15世纪,意大利发明了转臂式起重机,这种起重机有根倾斜的悬臂,臂顶装有滑轮,既可升降,又可旋转。但直到18世纪,各种起重机械还都是以人力、畜力为动力的,在起重量、使用范围和工作效率上很有限。[13]

1755年-1907年,这一百多年,起重机在西方工业领域有了很好的应用,且伴随着工业化一起成长。[14]18世纪中后期,英国詹姆斯·瓦特(James Watt)改进和发明蒸汽机之后,为起重机械提供了动力条件。1805年,英格兰工程师伦尼(Lenny)为伦敦船坞建造了一批蒸汽起重机。[13]1838年,英国工业家阿姆斯特朗(W. Armstrong)设计了以水为动力的液压起重机。[30]1845年阿姆斯特朗利用制造出的一台液压起重机在码头边从船上卸煤炭。液压起重机的发明使得英格兰东北部得到发展和繁荣,液压起重机在此后世界各地得到了应用。阿姆斯特朗也因此开始负责修改码头上所有剩余的起重机,并获得了建造新起重机的专有权。[31][32]1846年,阿姆斯特朗把新堡船坞的一台蒸汽起重机改为水力起重机。[13]1847年,阿姆斯特朗在泰恩河畔的埃尔斯维克(Elswick-on-Tyne)建立了一家工程工厂,来制造液压起重机。[32]










以上图册资源来源于[14]。
20世纪初期,欧洲开始使用塔式起重机。[13]20世纪60年代到70年代,由于日本、德国起重机工业的迅速发展及RT(越野轮胎起重机)和AT(全地面起重机)的兴起,美国厂商曾在世界市场中占有的主导地位受到削弱, 从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。[16]
20世纪末世界工程起重机行业发生了很大变化,产品的迅速发展,打破了原有产品与市场格局。1980-1989年,日本小松崛起,因其在液压技术和价格上的优势,使美国卡特彼勒(CAT)公司本来的市场变得窘迫,CAT只能选择开辟新的市场。[15]1998年日本工程起重机总产量为25560台,其中,RT产品2087台,汽车起重机820台,履带起重机692台,随车起重机15032台,其他两类机种共7029台。RT产品年总产值达550亿日元,为各机种之首,其次为履带起重机,约400亿日元。[16]
21世纪以来,世界工程起重机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等,世界顶级公司有10多家,世界市场主要集中在北美、日本和欧洲。[16]
中国发展简史
1949年新中国成立以后,大连起重机器厂于1949年造出中国第一台仿苏联的桥式起重机;1953年,北京起重机器厂造出中国第一台苏式悬臂起重机;1954年,天津起重设备厂仿造苏联HK型起重机造出了中国第一台电动单梁起重机;1954年,抚顺重型机械厂仿造东德建筑师Ⅰ型塔机造出了中国第一台塔式起重机。1957年,北京起重机器厂仿造苏联产品,利用解放汽车底盘造出了中国第一台汽车起重机。[33][14]

1963年,鲁南第八兵工厂(徐工集团的前身)制造出新中国第一台荷载5吨的汽车起重机,Q51型。[15][14]

1986年,中国在引进国外技术和吸收技术的过程中,中国工程机械行业的三大集团——徐工、三一重工、中联重科,开始快速发展。[15]
2002-2010年,徐工重型完成了125吨至1200吨级14种大型全地面起重机系列大吨位的开发,已完成鉴定的13种产品均为中国首创,达到国际先进水平,产品中国市场占有率65%以上。[15]
2011年,起重机行业评出的全球十强企业名单中,中国占据了四席,其中全国最大的工程机械企业徐工集团位列第三,中联重科、三一集团、抚挖重工分列第五、第七和第十位,中国起重机行业高端化发展走入世界前列。[34]






2013年,中国各种形式的塔式起重机产品型谱日益完善,塔式起重机产销量持续攀高,并成为世界民用塔式起重机的第一生产大国,也是世界上塔式起重机第一大使用大国。[35]
2021年,世界工程机械排名中,中国的徐工集团、三一重工、中联重科分别占据了第3、4、5名。[14]
基本构造及原理
起重机是以反复短暂的工作循环方式完成货物装卸或设备安装作业的。一个工作循环包括取物、货物上升、水平运动、下降、卸载,然后空吊具返回原地。不论是结构简单还是复杂的起重机,其结构组成有一个共同点,即都是由承受载荷的金属结构、产生运动的机构和控制系统三大部分组成,部分起重机另配有各种安全指示装置。[18][11]
吊取重物
起重机通过变幅机构改变起重机臂架的长度和角度,改变作业范围,来吊取一定距离的物品。[17]
移动重物
起重机一般由电动机经减速器、卷筒、驱动钢丝绳滑轮等设备起吊重物或产生牵引力,实现重物的垂直升降,这也是起重机工作最基础内容;依靠运行机构和小车,使起吊的货物作平面运动,作业的范围是长方形空间。[17][11]
回转
回转机构的传动原理可以由电动机通过减速器、开式直齿轮、开式锥齿轮的传动方式实现,也可以通过蜗轮、蜗杆的传动方式来实现。当回转机构功率较大时,一台起重机可用两套驱动装置,分布在180°方位上。所有驱动装置的输出轴都带有小齿轮,小齿轮与固定在不回转部分的大齿轮(或大针轮)啮合,以实现相对回转运动。[36]
半径变幅
变幅机构的基本原理是通过钢绳滑轮组驱动臂架转动,在变幅过程中,钢绳的静拉力在较大的范围内变化,电动机的功率也按这种变化的外力提供相应的动力。变幅机构的传动可以由绳索滑轮组或刚性连杆来实现。绳索滑轮组的布置是由动滑轮组通过连杆或钢丝绳与臂架前端部连接,滑轮组的定滑轮支承在塔架上。通过卷筒收绳或放绳,可使臂架绕下端转动,从而改变半径幅度。[36]
整体结构
起重机的金属结构是由金属材料轧制的型钢和钢板作为基本构件,采用铆接、焊接等方法,按照一定的结构组成规则连接起来,能够承受载荷的结构物。这些金属结构要根据使用要求设计制造成梁、柱、桁架等基本的受力组件,再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来,构成起重机用的桥架、门架、塔架、臂架等承载结构,这种结构又称为起重机钢结构,作用主要是承载各种载荷,要具有足够的强度、刚度和稳定性。[18][11]例如桁架门式起重机的门架主要由马鞍、主梁、支腿、下横梁和悬臂梁等部分组成。这五部分均为受力构件,为便于生产制作、运输与安装,各构件之间多采用螺栓连接。[18]

再如桥式起重机一般由桥架、小车、大车、提升机构、主滑线和辅助滑线等组成,其整体结构示意图如下图所示。[37]

| 1—驾驶室 | 2—辅助滑线架 | 3—交流磁力控制盘 | 4—电阻箱 | 5—起重小车 | 6—大车拖动电动机 | 7—端梁 | 8—主滑线 | 9—主梁 |
大车安装在大车架上,横跨车间在走台上沿着轨道可以做纵向(左或右)运行。小车安装在小车架上,沿着主梁上的轨道可以做横向(前或后)运行。提升结构安装在小车架上,它的提升装置可以做竖直方向(上升或下降)运行。[37]
主要机构
起升机构
起升机构是用于实现货物升降运动的机构,由驱动装置、制动装置、传动装置和取物缠绕装置组成。其中取物缠绕装置通常是省力钢绳滑轮组。驱动装置通过卷筒收放钢绳,钢绳通过导向滑轮、平衡滑轮等与吊钩联系。[18][36]起升机构的传动形式一般是由电动机通过联轴器、齿轮减速器来驱动卷筒。在高速轴上装有机械制动器,以便将货物安全地停止于悬空状态。[36]
运行机构
运行机构是用于起重机本身的移动、支承起重机本身质量和起升载荷的机构。起重机的运行机构分为有轨运行和无轨运行两类。[18][36]
轨行式运行机构:主要由运行支承装置与运行驱动装置两大部分组成。运行支承装置用来承受起重机的自重和外载荷,并将所有这些载荷传递给轨道基础建筑,主要包括均衡装置、车轮与轨道等。轨行式运行机构具有负荷能力大、运行阻力小等特点。例如桥式、门式、塔式、门座起重机的运行机构都是轨行式的。[39]无轨式运行机构:基本由传动系统、行走系统、转向系统和制动系统四部分组成。运行机构可以使机械以所需的速度和牵引力沿规定的方向行驶,运行机构的性能直接影响起重机的使用性能。无轨式运行机构是各种流动起重机械,如汽车式和轮胎式起重机的重要组成部分。[39]
回转机构
回转机构是用于实现起重机回转运动的机构,回转机构包括回转支承装置和回转驱动机构。支承装置是指定柱固定在起重机底座上,起重机回转部分支承在定柱顶部的轴承上,并可绕定柱中心线回转,回转部分的下部由水平滚轮支承在定柱下部圆形滚道上,支撑装置也可以将定柱作为起重机的回转部分。[36]
变幅机构
变幅机构是用于改变臂架式起重机幅度的机构,变幅机构包括臂架系统和变幅传动系统。[40][36]
变幅机构变幅时会引起臂架重心或物品重心的升降。从变幅的原理看,普通臂架变幅是依靠臂架绕其铰接点转动的方法改变起重机的幅度。因而当带着货物从大幅度向小幅度变化时伴随着货物的垂直上升,这就使变幅机构消耗额外的驱动功率。由此可知,这种变幅方法适用于非工作性变幅,在偶尔需要带着货物变幅时也可应用。[36][40]

平衡臂架变幅机构采用各种补偿方法和臂架平衡系统,使变幅过程中物品重心沿水平线或近似水平线移动。从变幅的原理看,平衡变幅是采用起升滑轮组或专门设计的带关节连杆的臂架系统,臂架及其平衡系统的合成重心高度基本不变,从而节省驱动功率,适用于需要经常带货物变幅的起重机中,例如在港口及船厂中广泛应用的门座起重机。[36][40]
控制系统
起重机机构动作的启动、运转、换向和停止等均由电气或液压控制系统来完成。起重机运转动作能平稳、准确、安全可靠离不开有效的电气传动、控制与保护。[18]
动作控制
起重机上电动机的控制线路,一般有两种类型,一种是用凸轮控制器控制的,属于直接控制方式;另一种是用主令控制器和磁力控制盘组成的控制线路,由主令控制器控制接触器通断,再由接触器控制电动机启动、调速、正反转和制动,属于间接控制方式。[37]
凸轮控制器有KT10、KT12、KT14及KT16等系列,起重机上常用的还有KTJ1-50/1、KTJ1-50/5、KTJ1-80/1等型号。[37]

磁力控制盘有PQY系列和PQS系列,PQY系列为控制运行机构的磁力控制盘,PQS系列为控制提升机构的磁力控制盘。[37]
线路保护
起重机有欠压、零位、短路、过载和终端保护等保护线路。[37]通常这些起到线路保护作用的器件会排布在保护箱内,保护箱是起重机电气线路重要的组成部分,发挥多种线路保护功能。例如XQB1型保护箱线路如图所示,其中SA1~SA3均为联动开关。[37]

图中,QS1为总电源开关;KM为线路接触器;KI1~KI4为起重机各电动机过流继电器,每台电动机各有两相由过流继电器保护;KI为总过流继电器。起重机的短路、过载保护是用过流继电器来实现的。当电动机出现过载或短路故障时,KI动作,使线路接触器KM失电释放,切断电动机电源。欠压保护是当电源电压过低或停电时,接触器KM因电压过低而自动释放,切断电源。零位保护是用来防止电动机自行启动,以免危及设备和人身安全。电源切断后,控制器手柄仍在工作挡位上,当电源恢复送电时,电动机自行启动。[37]
按构造分
起重机包括的品种很多,分类的方法也很多,以按构造分为例:起重机可分为桥架型起重机、臂架型起重机、缆索型起重机。[10][19]
桥架型起重机
桥架型起重机(overhead type crane)是一种以刚性或挠性架空支架为支承,重物吊在小车上升降并在支架上临空运行的机械,刚性支架(桥架)可以在轨道上行走,故机械工作范围是一矩形空间。若桥架在行车梁轨道上运行,就是桥式起重机;若桥架两端装腿架,在地面轨道上运行,就成为龙门起重机。起重小车在单根工字梁上运行,就是梁式起重机。[41][42]
| 名称 | 介绍 | 图片示例 |
|---|---|---|
| 桥式起重机(bridge crane;overhcad travelling crane)[10] | 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机,常见的是通用桥式起重机[1] | ![]() |
| 门式起重机(gantry crane;portal bridge crane)[10] | 门式起重机是桥式类型起重机中的一种,具有门型框架,承载主梁下安装两条支腿,支腿支撑在地面的轨道上或地基上,主梁的两端可以有外伸悬臂梁。由于其外观像一个门框,所以被称为门式起重机,俗称龙门吊。它广泛用于港口露天货场进行货物的装卸、堆存作业以及铁路的维修作业及地铁施工中。在建筑施工中,门式起重机主要用于地铁施工现场或沉井作业现场。[43]门式起重机的类型很多,常见的是按主梁形式分类,可分为单主梁门式起重机和双主梁门式起重机,按主梁结构分类,又有箱形和桁架两种结构[44] | ![]() |
| 梁式起重机 | 起重小车(主要是起重葫芦)在单根工字梁或其他简单组合断面梁上运行的简易桥架型起重机,统称为梁式起重机。梁式起重机由桥梁、起重小车两大部分组成,根据桥架结构不同可分为单梁桥式起重机和双梁桥式起重机两种类型[42] | ![]() |
臂架型起重机
| 名称 | 介绍 | 图片示例 | |
|---|---|---|---|
| 门座起重机(portal slewing crane)[10] | 门座起重机是指可转动的起重装置安装在门形座架上的一种臂架型起重机,因具有能让运输车辆顺利通过的门架结构而得名。门形座架的4条腿构成4个“门洞”,可供铁路车辆和其他车辆通过。门座起重机大多沿地面或建筑物上的起重机轨道运行,进行装卸作业[44] | ![]() | |
| 塔式起重机(tower crane)[10] | 塔式起重机是一种具有竖立塔身、吊臂装在塔身顶部的转臂起重机。由于吊臂装于塔身顶部,形成T型工作空间,因而有较大的工作范围和起升高度,其利用幅度比其他起重机高,一般可达全幅度的80%,而普通轮式和履带式起重机则不超过50%,塔式起重机在房屋建筑施工中,尤其是高层建筑中得到广泛应用,用于物料的垂直和水平运输及建筑构件的安装[45] | ![]() | |
| 铁路起重机(railway crane)[10] | 安装在专用底架上沿铁路轨道运行的起重机。[10]可用于铁路线上机车车辆颠覆、脱轨等事故的救援工作[46] | ![]() | |
| 浮式起重机(floating crane)[10] | 以自航或拖航的专用浮船船体作支承和运行装置的起重机。[10]浮船(式)起重机是以专用浮船作为支承和运行装置,浮在水上作业,可沿水道自航或拖航的水上臂架起重机。它广泛应用于海河港口,可单独完成船—岸间或船—船间的装卸作业。浮船(式)起重机根据其工作装置的工作特性可分为全回转浮式起重机和非回转浮式起重机两种类型[47] | ![]() | |
| 甲板起重机(deck crane)[10] | 安装在船舶甲板上,用于装卸船货的起重机。[10]甲板起重机是电液式重载型油缸变幅起重机,是专门为普通货船和其他运输船有效和安全地装卸货物而设计制造的,如吊装大型件货、船舱盖等。起重机通过其转柱安装在船体的上甲板上,能防风、防雨、防浪[44] | ![]() | |
| 桅杆起重机(derrick crane;mast cranc)[10] | 其臂架铰接在上下两端均有支承的垂直桅杆下部的起重机。[10]桅杆起重机是以桅杆为机身的动臂旋转起重机。由桅杆、动臂、支撑装置和起升、变幅、回转机构组成。桅杆起重机按支撑方式分为斜撑式桅杆起重机和纤缆式桅杆起重机。桅杆起重机按支撑方式分为斜撑式桅杆起重机和纤缆式桅杆起重机。斜撑式桅杆起重机用两根钢性斜撑支持桅杆,动臂比桅杆长,只能在270°以内回转,但起重机占地面积小,纤缆式桅杆起重机用多根缆绳稳定桅杆,即在桅杆底部装上转盘,动臂比桅杆短,能作360°回转[44] | ![]() | |
| 流动式起重机(mobile crane)[10] | 汽车起重机 | 汽车起重机主要由三大部分组成,① 下车行走部分(又称为底盘)。② 回转支承部分。③ 上车回转部分(又称为回转机台)。[48]汽车起重机具有良好的机动性和灵活性,能够迅速地从一个工作地点转移到另一个工作地点。正因为进行转移和投入工作所需要的准备时间很短,可以较充分地提高起重机的利用率。汽车起重机广泛地应用于建筑工地、露天货场、仓库、车站、码头、车间等各个生产部门从事装卸及安装等工作。在水电工程中,也用作浇筑水工建筑物的底层混凝土,还特别适用于工作点分散、货物零星的装卸和安装等作业[48] 汽车起重机在作业时,必须要求有较好的路面条件,在进行吊装作业时,几乎都要将支腿放下,从而就限制了起重机在吊装作业时的活动范围[48] | ![]() |
| 轮胎起重机 | 一般说来轮胎起重机行驶速度比汽车起重机慢,其公路通行性能不及汽车起重机,但它与履带式起重机相比具有优越的转移和在城市道路上通过的性能。[49] 近年来,轮胎起重机行驶速度有显著提高,并且出现了越野型液压伸缩臂式轮胎起重机。它具有较大的牵引力和较高的行驶速度,可达40km/h以上,越野性能好,并可全轮转向,机动灵活,特别适用于狭窄场地上作业[49] | ![]() | |
| 越野轮胎起重机 | 越野起重机是20世纪70年代发展起来的一种起重机,其吊重功能与轮胎起重机相似,也可进行不用支腿吊重及吊重行驶。所不同的是底盘的结构形式及由独特的底盘结构所带来的行驶性能的提高。这种起重机的发动机均装在底盘上,底盘有两根车轴及四个大直径的越野花纹轮胎。四个车轮均为驱动轮及转向轮,当在泥泞不平的工地上转移工位时,四个车轮都传递动力,即四轮驱动,以提高通过泥泞地面及不平路面的能力。当在平坦路面以较快速度行驶时,只用前轴或后轴的两个车轮驱动,以减少能耗。在起重机的随机文件中,用4×4表示四轮驱动,4×2表示4个车轴中有两个车轮是驱动轮。该车型适合狭小的场地作业。可实现连续无级变速,在路面阻力突变的情况下发动机也不会熄火,因而极大地方便了驾驶员的操作。所以越野轮胎起重机是一种性能扩展了的、强力而灵活的轮胎起重机[13] | ![]() | |
| 全地面式起重机 | 全地面式起重机,也叫全路面起重机,是一种兼有汽车起重机和越野起重机特点的高性能产品。它既能像汽车起重机一样快速转移、长距离行驶,又可满足在狭小和崎岖不平或泥泞场地上作业的要求,即行驶速度快、多桥驱动、全轮转向、三种转向方式、离地间隙大、爬坡能力高、可“蟹”形行走,是一种极有发展前途的产品。但价格较高,对使用和维护水平要求较高[1] | ![]() | |
| 履带起重机 | 履带式起重机是在行走的履带底盘上装有起重装置的起重机械,是自行式、全回转的一种起重机。它具有操作灵活、使用方便、在一般平整坚实的场地上可以带负荷行驶和作业的特点,是结构吊装中常用的起重机械[50] | ![]() | |
| 悬臂起重机(cantilever crane)[10] | 取物装置悬挂在刚性固定的悬臂(臂架)上,或悬挂在可沿悬臂(臂架)运行的小车上的臂架起重机[10] | ![]() | |
缆索型起重机
缆索型起重机(cable type crane)是指挂有取物装置的起重小车沿固定在支架上的承载绳索运行的起重机。[10]
| 名称 | 介绍 | 图片示例 |
|---|---|---|
| 缆索起重机(cable crane)[10] | 以固定在支架顶部的承载索作为承载件的起重机[10] | ![]() |
| 门式缆索起重机(portal cable crane)[10] | 承载索作为承载件固定于两支腿上的桥架两端的起重机[10] | —![]() — |
其他分类方法
除按构造分类以外,还有如下其他分类方法。[19]
| 分类标准 | 名称 |
|---|---|
| 按取物装置和用途分 | 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、安装起重机、救援起重机[19] |
| 按移动方式分 | 固定式起重机、运行式起重机、爬升式起重机、便携式起重机、随车式起重机、辐射式起重机[10] |
| 按工作机构驱动方式分 | 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[19] |
| 按使用场合分 | 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、船用起重机[19] |
| 按回转能力分 | 回转起重机、非回转起重机。回转起重机又分为全回转起重机和非全回转起重机两种[10] |
| 按支承方式分 | 支承起重机、悬挂起重机[10] |

性能指标
起重机的主要性能参数有额定起重量、起升高度、幅度、跨度、各机构的工作速度,对于塔式起重机还包括起重力矩和轨距。此外,生产率、外形尺寸和整机质量也是起重机的重要参数。这些参数表明起重机的工作性能和技术经济指标也是设计起重机和选用各种起重机的技术依据。[20][11]
额定起重量(Cp)
额定起重量是指起重机一次允许吊运的最大货物质量和取物装置质量之和,单位为吨()或千克(),起重量用 标记。额定起重量一般不包括吊具的质量,但包括抓斗、电磁吸盘等的质量。而起升载荷是额定起重量的重力,以标记,。[52][11]额定起重量由现行国家标准《起重机械 基本型的最大起重量系列》(GB/T 783-2013)规定。[53]
起升高度(H)
起升高度(lifting height)指的是由地面到取物装置能够达到的最高位置的垂直距离,单位为米(),以H标记。若取物装置能够放到地面以下,则地面以下的高度称为下降深度(),起升高度没有国家标准予以硬性规定。[11][52]
| /t(主钩) | 30~50 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| H | 主钩 | 12 | 16 | 20 | 30 | 20 | 30 | 20 | 30 | 24 | 30 | 19 | 30 | 16 | 30 |
| 副钩 | 14 | 18 | 22 | 32 | 22 | 32 | 22 | 32 | 26 | 32 | 21 | 32 | 18 | 32 | |
表中有范围的起升高度,具体值视使用场合而定。表中所列的起升高度均为最大起升高度,必要时,经供需双方协商,也可超出此限,用户在订货时应提出实际需要的起升高度,实际值应从6 始,每2为一档。[54]
幅度(R)
幅度指的是臂架回转起重机回转中心线与取物装置垂线间的距离,不回转的臂架起重机,一般是指臂架下铰接点到取物装置垂线的距离,单位为米(),通常以标记,也没有国家标准予以硬性规定。[11]

轨距或跨度(S)
起重机跨度(crane span)是指桥式类型起重机两侧运行车轮踏面中线间的距离,即横向工作范围,单位为米()按照现行国家标准GB/T 790-1995,起重机跨度以标记,起重机跨度是根据装设起重机的厂房跨度确定的,桥式起重机的跨度一般要比厂房的跨度小1.5~2.0。回转起重机运行车轮踏面中线间的距离,习惯上称为轨距。[11][20][54]
| 额定起重量(吨) | 厂房跨度L | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 9 | 12 | 15 | 18 | 21 | 24 | 27 | 30 | 33 | 36 | ||
| 起重机跨度S | |||||||||||
| ≤50 | 无通道 | 7.5 | 10.5 | 13.5 | 16.5 | 19.5 | 22.5 | 25.5 | 28.5 | 31.5 | 34.5 |
| 有通道 | 7 | 10 | 13 | 16 | 19 | 22 | 25 | 28 | 31 | 34 | |
| 63~125 | —— | —— | —— | 16 | 19 | 22 | 25 | 28 | 31 | 34 | |
| 160~250 | —— | —— | —— | 15.5 | 18.5 | 21.5 | 24.5 | 27.5 | 30.5 | 33.5 | |
在同一轨道上同时装设额定起重量为50以下和63以上的两种起重机时,起重机的跨度值应按63以上的起重机选取。[54]同一跨间内装设两层起重机时,表内的起重机跨度值只适用于上层起重机。[54]沿起重机轨道的两侧必须设有通道时,起重机跨度允许按0.5的倍数减少。[54]
工作速度(v)
起重机工作速度包括起升速度、变幅速度、回转速度和行走速度,对于伸缩臂轮式起重机,还包括吊臂伸缩速度和支腿放收速度。[20]
起升速度是指吊钩或取物装置的上升速度,单位为;变幅速度是指吊钩或取物装置从大幅度移到最小幅度的平均线速度,单位为;回转速度是指转台每分钟转数,单位为;行走速度是整机的移动速度,单位为或。此外,吊臂伸缩和支腿放收,通常以所需时间()来计算。[20]
起重力矩(M)
起重量的重力与相应于该起重量时的工作幅度R的乘积为起重力矩,单位,它是一个综合参数,能够比较全面和确切地反映起重机的起重能力。尤其是塔式起重机,它的起重能力一般以起重力矩的值来表示。[52]
自重(G)
起重机自重是指起重机在工作状态时机械本身的全部质量,单位为吨(),是一项评价起重机优劣的综合性能指标。为考核起重机自重指标,通常用机重利用系数来衡量,此系数是指起重机在单位自重下有多大的起重能力,显然值越大,自重指标越先进。[20]
| 项目 | 起重机参数 | |
|---|---|---|
| 最大起重力矩() | 300000 | |
| 最大起重量() | 6000 | |
| 整机总重() | 2800 | |
| 臂长 | 主臂() | 80- 140 |
| 副臂() | 40- 80 | |
| 起升/变幅机构形式 | 卷扬钢丝绳 | |
| 最大起升速度() | 5 | |
| 回转形式 | 车轮回转 | |
| 最大回转速度() | 0.04 | |
| 接地比压() | 20 | |
| 接地比压() | 30/40 | |
| 设计风速 | 最大作业风速() | 17.8 |
| 最大非作业风速() | 42 | |
超起技术
超起技术的应用,使起重机吊重性能大幅度提升。超起装置主要是提高臂架的纵向稳定性和横向稳定性,大幅改善臂架系统的受力。加装超起装置后,相当于通过钢丝绳在起重臂端部施加了一个有利于起重臂作业的作用力。在变幅平面内这个作用力有利于减小起重臂挠度,改善起重臂受力状况,增加起重臂的整体稳定性。[56]
金属材料技术
因为起重机的工作内容繁重、工作环境脏乱,这就要求制造起重机的金属材料强度高,塑性好,韧性强,耐冲击,焊接性好。制造起重机的钢材材料在出厂时要提供抗拉强度、屈服点、伸长率、冷弯试验、常温或低温下的冲击试验和碳、硫、磷的质量分数等六方面的关键技术性能保证。且在选用钢材时,应选择合理的焊接工艺并进行相应试验,以减少其制造内应力,防止焊缝开裂及控制高强度钢材结构的变形。起重机金属结构构件多采用普通碳素结构钢、优质碳素结构钢、低合金钢和铸钢等钢材,主要承载结构一般常用普通碳素结构钢如Q235 钢。当起重量超过400时且工作级别较低时,宜采用 Q345、Q390、Q420 等低合金高强度钢。[57]
应用领域
起重机是现代工业生产、城市发展、人民生活必不可少的基础设施,广泛应用于冶金、港口、机械制造、物流、电力、采矿、工业、建筑工程和海洋工程等国民经济各行业中。[5][21]
建筑工程
建筑工程的施工过程中离不开起重机的辅助,塔式起重机以其独有的升高高度高、工作强度大、工作能力强等一系列特点,深得工业和民用建筑施工工程的青睐,在建筑工程的发展、施工过程中得到广泛的应用,并且发挥着越来越重要的作用。在全面保证建筑工程施工安全的前提下,充分发挥塔式起重机便可以加快施工进度、缩短工期、降低工程造价等,是建筑工程顺利进行的一种保证。[58]

物流
在现代生产中,起重机在物料运输领域起着重要作用,广泛用于输送、装卸和仓储等作业。桥架型起重机可以完成对物料的搬运工作,多用于车间、仓库、露天堆场等场合的物品装卸。其中门式起重机能够在港口、码头及露天货场等场所沿着地面运行,实现货物装卸搬运工作的机械化。门座式起重机多用于造船厂、码头装卸等场所,是码头最常用的主要机械。[47]

风电风机吊装
结合风电、核电、石化等行业发展变化,工程起重机已应用于风机吊装、检修领域。如中国太原重工公司已实现了在风机整机和吊装设备的研制、风场EPC总承包工程的全产业链服务能力。[4]
设计和制造标准
起重机属于有危险性作业的设备,它发生事故造成的损失将是巨大的。所以,起重机设计和制造一定要严格按照国家标准和有关规定进行。[11]
| 标准名称 | 标准号 | 发布时间 | 实施日期 | 发布单位/类别 |
|---|---|---|---|---|
| 《起重机设计规范》[59] | GB/T 3811-2008 | 2008-04-30 | 2009-06-01 | 中国-国家标准(CN-GB) |
| 《塔式起重机设计规范》[60] | GB/T 13752-2017 | 2017-02-28 | 2017-09-01 | 中国-国家标准(CN-GB) |
| 《起重机 抗震设计通则》[61] | GB/T 41680-2022 | 2022-10-12 | 2022-10-12 | 中国-国家标准(CN-GB) |
| Cranes — Monitoring for crane design working period[62] | ISO 12482:2014 | 2014-08-21 | —— | 国际组织-国际标准化组织(IX-ISO) |
| Cranes — Design principles for loads and load combinations — Part 1: General[63] | ISO 8686-1:2012 | 2012-12-12 | —— | 国际组织-国际标准化组织(IX-ISO) |
| Cranes; principles relating to steel structures; design of cranes on vehicles[64] | DIN 15018-3 | 1984-11-01 | —— | 德国-德国标准化学会(DE-DIN) |
| Cranes -- Principles for seismically resistant design[65] | JIS B 8842:2020 | 2020-01-01 | —— | 日本-日本工业标准调查会(JP-JSA) |
| 标准名称 | 标准号 | 发布时间 | 实施日期 | 发布单位/类别 |
|---|---|---|---|---|
| 《船舶与海洋技术 船用起重机 制造要求》[66] | GB/T 42689-2023 | 2023-05-23 | 2023-12-01 | 中国-国家标准(CN-GB) |
| 《塔式起重机 钢结构制造与检验》[67] | JB/T 11157-2011 | 2011-08-15 | 2011-11-01 | 中国-行业标准-机械(CN-JB) |
| 《8级钢制锻造起重部件》[68] | GB/T 25852-2017 | 2017-02-28 | 2017-09-01 | 中国-国家标准(CN-GB) |
| Cranes — Jib cranes — International Standards for design, manufacturing, use and maintenance requirements and recommendations[69] | ISO/TR 25599:2005 | 2005-10-31 | —— | 国际组织-国际标准化组织(IX-ISO) |
其他规范
关于起重机的一些术语及命名规范有《起重机 术语》GB/T 6974系列;[70]《Cranes — Vocabulary》ISO 4306系列等。[71]
关于起重机的操作规范有《起重机 起重机操作手册》GB/T 17909系列;[72]《Cranes — Crane operating manual》ISO 9928系列等。[73]
关于起重机的安全规范有《起重机 安全使用》GB/T 23723系列;[74]《起重机 通道及安全防护设施》GB/T 24818系列;[75]《Cranes — Safety — Load lifting attachments》(ISO 17096:2015);[76]《Cranes - Safety - Tower cranes》(EN 14439:2006+A2:2009)等。[77]
徐工集团
徐工集团前身是1943年创建的八路军鲁南第八兵工厂,是中国工程机械产业奠基者和开创者。据该集团官网产品中心可查,截止2023年,徐工集团现有起重机产品分为汽车起重机、全地面起重机、履带式起重机、随车起重机、塔式起重机、越野轮胎起重机、伸缩臂履带起重机等,各类产品型号丰富。[22]




三一重工
三一集团有限公司始创于1989年。三一重工于2003年7月3日上市,是中国股权分置改革首家成功并实现全流通的企业。[78]2020年,三一推出中国最大吨位4000吨履带起重机,最大起重力矩90000吨/米。2021年,三一推出4500吨SCC98000TM履带起重机,第三次刷新全球最大吨位起重机纪录。[23]三一重工起重机产品有汽车起重机、全地面起重机 、桁架臂履帶起重机、伸缩臂履带起重机 、多功能履带起重机、塔式起重机等。[79]




中联重科
中联重科创立于1992年,主要从事工程机械、农业机械等高新技术装备的研发制造。[80]中联重科是国内汽车起重机上车、底盘综合开发制造能力的高端装备制造商。中联重科已发展成为国内工程起重机械龙头制造企业,工程起重产品涵盖汽车起重机、履带式起重机、全地面起重机、越野轮胎起重机、随车起重机五大系列,广泛应用于基础建设、高铁、油田、大型港口、核电、风电等施工建设领域。[24]



太原重工
太原重工(简称太重)始建于1950年,被誉为“国民经济的开路先锋”。从20世纪80年代开始,太重先后制造了cc600/140t、cc1000/200t、cc2000/300t系列履带式起重机,是当时国产大型履带式起重机。2012年,太重又成功研制了6400t液压复式起重机,树立了国内工程起重机领域的又一座丰碑。目前已形成了全地面与履带式两大系列大型工程起重机产品。液压复式起重机、大型环轨起重机的研发制造能力引领行业先进水平。[4]
太重先后生产制造了适应风电机组吊装的TZM260、TZM500、TZM1200地面起重机,TZC500、TZC750履带起重机,TZT1200履带伸缩臂起重机,TZL750全地面桁架臂起重机及风电辅助吊,对标165m中心高风机吊装的TZK180移动式伸缩臂起重机、4000t海上风电施工船。太重成为风机吊装起重机研制企业的排头兵,实现了由平原到山地、陆地到海洋风机吊装起重机的全覆盖。[4]

特雷克斯(TEREX)
美国的特雷克斯(TEREX)公司是一家全球性多元化的设备制造商,专注于为建筑、基础设施、挖掘、采矿、航运、运输、能源、精炼、公共设施行业提供可靠、以顾客为中心的解决方案。特雷克斯分五个部门运作:高空作业平台、工程机械、起重机、物料搬运及港口设备以及物料处理设备。[25]

利勃海尔(Hans Liebherr)
1949年,德国人汉斯·利勃海尔(Hans Liebherr)与设计工程师和商人一起开发了第一台移动式塔式起重机,为利勃海尔集团(德国)的成立奠定了基础。利勃海尔是世界上最大的工程机械制造商之一,有近5万名员工,在各大洲建立起 100 余家公司。[26]

中国
中国工程机械行业制造技术、工艺和装备水平不断提升,工程机械中国国内市场满足率从2012年的不到90%提高到2022年的96%以上,挖掘机、起重机、装载机等主要产品产量居全球第一。[81]中国是最大的建筑设备制造商和消费者之一,在建筑市场,起重机占据了很大的市场份额,使中国成为亚太地区最大的起重机市场。[21]中国起重机行业的市场规模不断扩大,产业链结构也逐渐完善。2019年时中国起重机市场规模已达到约280亿元,预计到2025年将达到400亿元左右。随着中国制造业的转型升级和技术进步,中国起重机企业逐渐具备了自主研发和制造的能力,产品质量和技术水平也有了明显提高。中国起重机企业开始逐渐向高端市场进军,同时积极开拓海外市场。此外,一些新兴企业也开始崭露头角,如智能化起重机企业等。这些企业通过技术创新和产品升级,逐渐打破了传统起重机企业的市场垄断地位。起重机行业具有广阔的市场前景和良好的发展潜力。[82]据中国工程机械工业协会对汽车起重机主要制造企业统计,2023年4月销售各类汽车起重机2716台,同比增长14.9%;2023年4月销售各类履带起重机349台,同比增长24.2%。[83]
国际
2021年全球起重机市场价值355.4亿美元,预计到 2027 年将达到516.2亿美元,在2022-2027年的预测期内复合年增长率超过 6.3%。由于COVID-19的爆发,世界上大多数政府都实施了严格的限制,也扰乱了全球供应链,影响了能源、制造、建筑和汽车等行业,也因此减缓了全球起重机市场的增长。然而,在2023年,新冠大流行过去之后,随着全球经济活动和制造业活动的恢复,市场可能会恢复速度。而且全地面起重机有望成为主导市场,因为全地面起重机可以在各种天气情况下工作,建筑和其他工程将严重依赖全地面起重机,传统的起重和施工设备正在被全地面起重机取代。[21]
亚太地区预计将成为增长最快的地区,公共基础设施和住房单元的增长预计将推动亚太地区的起重机市场。印度在2021年10月启动了一项100万亿印度卢比(1.3万亿美元)的综合基础设施发展计划,预计将增加起重机的采用率,来有效地进行建筑活动,另外还有日本的建筑行业也在经历规模化发展,这将对亚太起重机市场的整体市场增长产生积极影响,也将对全球起重机市场产生积极影响。[21]

超大型化
随着工程施工不断发展,超大超重型设备模块越来越多,一台设备模块小则几百吨,大则数千吨,为满足巨型化设备模块吊装需求和对大型工程的建设,就需要大型起重机。大吨位起重机主要分履带式起重机、液压提升/顶升系统以及环轨式起重机三种类型,且各类起重机起重能力均已达到 3000t 级以上。其中大型履带式起重例如超大环轨起重机,它的起重量达到了8000~10000吨,它的作业起重力矩达到了 50万吨米。[14][55]
机器人化
随着互联网、大数据和人工智能等技术的不断发展和应用,智能技术已经逐渐进入重型机械领域。未来的起重机为了提高性能,就要向智能化、机器人化的方向发展,在精准操控、人机交互、故障自诊断、协同作业、环境自识别这五个方面进行技术提升。[84][14]

常见安全事故
起重作业中常见的伤害事故有脱钩砸人、钢丝绳断裂抽人、移动吊物撞人、滑车砸人以及倾翻事故、坠落事故、提升设备卷扬事故、起重设备误触高压线或感应带电体触电等。这些事故的原因有多方面,但主要因素有操作因素和设备因素。[47]
注意事项
为防止起重机挤压事故,应选择适合于所吊货物的吊具和索具,合理的捆绑与吊挂,避免货物在空中旋转或脱落,起重机作业时禁止有人通过。[47][85]在进行起重机的操纵、检查和维修工作时,都必须按规定在操作地点装设护圈、栏杆的平台,防止人员高空坠落;起重机的制动器和承重构件必须符合安全要求,电器设备要有保险装置,并要定期检查。[47]作业前要检查钢丝绳的状况,观察是否有磨损、断丝,有无显著变形,扭结、弯折等,不符合的要及时更换。[47]遇到恶劣天气时,应停止起重作业。[47]
参考资料 85
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
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- 参考 12
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 起重机是如何工作的? — 新华网
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 起重机市场 - 增长、趋势、COVID-19 影响和预测 (2023 - 2028) — Mordor Intelligence
- 起重机械 — XCMG徐工集团
- 研发创新 — SANY三一
- 工程起重机械 — 中联重科
- Terex works for you — TEREX
- 关于利勃海尔 — 利勃海尔
- 参考 27
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- 起重机:构建现代世界的巨人 — 科学网
- 参考 30
- William George Armstrong — Newcastle University
- William George Armstrong, Baron Armstrong — Britannica
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- ISO 9928-2:2014 【现行】 — 中国标准服务网
- GB/T 23723.4-2010 【现行】 — 中国标准服务网
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- 关于三一 — 三一集团
- 三一全地面起重机型号大全 — SANY三一
- 中联简介 — 中联重科
- 工程机械国内市场满足率超96%——中国挖掘机起重机产量全球第一 — 中国政府网
- 2023起重机行业调研报告:中国起重机市场规模已达到约280亿元 — LP INFORMATION
- 2023年4月工程机械行业主要产品销售快报二 — 机经网
- 参考 84
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