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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．驱动装置

驱动装置是用来驱动工作机构的动力设备。

几乎所有的有轨起重机、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（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驱动和意外事故状态下的临时动力。

2．工作机构

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。

起重机通过某一机构的单独运动或多机构的组合运动，达到搬运物料的目的。

起升机构是用来进行物料垂直升降的机构，是起重机最主要、最基本的机构。

只要有起升机构，该机构就可以称为起重设备。

运行机构是用来实现水平搬运物料的机构。

有些运行机构仅用来调整起重机的工作位置。

变幅机构是通过改变臂架的长度和仰角来改变作业幅度的机构。

旋转机构可使臂架绕着起重机的垂直轴线作回转运动，使起重机可以在环形空间内运移物料。

变幅机构和旋转机构是臂架起重机特有的工作机构。

3．取物装置

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。

成件的物品常用吊钩、吊环；

例如粮食、矿石、化肥等散料常用抓斗、料斗抓取；

液体物料使用盛筒、料罐等。

对于特殊的物料常采用特种吊具，比如用起重横梁吊运长形物料，用电磁吸盘吊运导磁性物料，用旋转吊钩吊运钢卷以及专为集装箱设计的吊具等。

防止吊物坠落，保证作业人员的安全和吊物不受损伤，是对取物装置的基本安全要求。

4．操纵系统

控制操纵系统包括各种操纵器、显示器及相关元件和线路，是起重机人机安全要求集中体现的界面。

通过电气、液压系统，起重机司机可以控制起重机的运动，保证起重作业任务的顺利进行，防止事故发生。

5．金属结构

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，将起重机各部分组合成一个有机的整体，并形成一定的作业空间，承受作用在起重机上的各种载荷和自重。

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。

起重机与其他一般机器的显著区别是：

起重机具有庞大、可移动的金属结构，多机构进行组合工作。

起重机有周期间歇式作业循环、起重载荷的不均匀性、各机构运动循环的不一致性和机构负载的不等时性等特点，而起重作业必须是多人参与、协调配合，这些都增加了作业的复杂性，即使在正常状态下进行操作时，起重机及其周围区域都有可能形成作业的危险区，成为安全防护的重点和难点。

四、起重事故类型及原因分析

从起重作业过程分析可见，起重机械特殊的结构形式和搬运的运动形式本身就存在着诸多危险因素，危险因素是事故发生的起源。

各种危险有显现的、潜在的，不同形态危险因素往往交织在一起，起重事故主要类型有以下几种：

1.重物坠落的打击伤害

重物坠落原因有多种，常见原因有吊具或吊装容器损坏、物件捆绑不牢而松散或滑落、挂钩不当发生脱钩、电磁吸盘突然失电导致吸吊的物料坠落等。

起升机构的零件发生故障或损坏（特别是制动器失灵、钢丝绳或吊钩断裂等）都可能引发重物坠落的危险。

另外，重物坠落还可能由于吊装的危险物料引发二次伤害。

例如，高温液体金属，易燃易爆、有毒、有腐蚀等危险品，它们都可能因物料的物理、化学特性导致烫伤、粉尘伤害、有毒物伤害等。

2.起重机丧失稳定性

起重机失稳可能有两种情况：

一是由于操作不当（例如超载、臂架变幅或旋转过快等）、支腿未找平或地基沉陷等原因，导致起重机由于力矩不平衡而倾翻；

二是由于坡度或风载荷作用，使起重机沿倾斜路面或轨道滑动，发生不应有的位移、脱轨或翻倒。

3.金属结构的破坏

庞大的金属结构是各类桥架起重机、塔式起重机和门座起重机的重要构成部分，作为整台起重机的骨架，不仅承载起重机的自重和吊重，而且构架了起重作业的立体空间。

由于起重机的金属结构组成不同，金属结构破坏形式往往也不同，例如，桥式起重机和门式起重机的主梁下挠度超标或支腿垮塌，塔式起重机和门座起重机的坠臂、倒塔等。

金属结构的破坏常常会导致严重伤害，甚至群死群伤的恶果。

4.人员高处跌落伤害

起重机的机体高大，一般桥式起重机的主梁高度都在十米以上，塔式起重机和门座起重机甚至高达几十米。

为了获得作业现场清楚的观察视野，司机室往往设在金属结构的高处，很多设备也安装在高处，塔式起重机转移场地时的拆装作业、起重机高处设备的维护和检修，以及安全检查测量，这些需要人员登高的场所和作业环节，都存在着人员从高处跌落伤害的危险。

5.夹挤和碾轧伤害

有些桥式起重机轨道两侧缺乏良好的安全通道，塔式起重机或汽车起重机的起重臂架作业回转半径与邻近的建筑结构之间的距离过小，使起重机在运行或回转作业期间，对尚滞留在其间的其他人员造成夹挤伤害。

由于起重机整机的移动性，运行机构的操作失误或制动器失灵引起溜车可能对人员造成碰撞或碾轧伤害，在道路上行驶的流动起重机还可能发生交通事故。

6.触电伤害

大多数起重机都是电力驱动，或通过电缆，或采用固定裸线将电力输入，起重机的任何组成部分或吊物，与带电体距离过近或触碰带电物体时，都可以引发触电伤害。

即使是流动式起重机，在输电线附近作业时，触碰高压线的事故也时有发生。

直接触电或由于跨步电压会造成电伤、电击事故。

7.其他机械伤害

人体某部位与运动零部件接触引起的绞、碾、戳等伤害，液压元件或管路破坏造成高压液体的喷射伤害，运转零件破坏飞出物的打击伤害，抽拉吊索引起的弹射伤害等等，这些在一般机械上发生的伤害形式，在起重机作业中都有可能发生。

五、起重作业安全风险分析

起重作业的安全风险，是指在利用起重机进行物料搬运或其他作业过程中，发生对人员伤害事故的可能性（概率）和可能造成伤害的严重性（程度）这两个要素的综合指标。

起重作业的安全风险由于涉及多种因素，定量分析需要大量的统计数据做基础，而目前我国在这方面存在很大的资料缺口，进行定量分析有困难，因此，常常采取定性估计的方法来分析。

一）、起重事故发生的可能性

1．事故发生的时间特点

起重机“寿命”期间各个阶段都可能发生事故，如起重机在执行其搬运功能，以及在运输、安装、调整、维修、拆卸，以及安全检查检验的各个环节的各种操作模式下，都可能发生。

其中，起重搬运作业和起重机的拆装过程中发生的事故最多。

事故不仅在起重机的非正常工作状态可能发生，即使是正常工作状态下也有可能发生。

2．人员面临的危险

起重作业波及范围内的现场人员置身于庞大金属结构移动区域里，地面人员始终处于可能发生重物坠落的危险区内。

起重司机正常操作、高处设备的维护检修、起重机的拆装，以及安全检查等都需要人员面临高处作业的危险。

3．危险事件的突发性

起重事故，特别是重物坠落和金属结构倾翻垮塌，多数没有先兆，无法像一般机械可以通过急停装置使危险事件抑制，在某些情况下根本没有避让空间或逃离通道。

4，高发事故的人员特征

统计数据说明，受伤害的人员可以是司机、司索工、甚至许多与起重作业无关的人员。

其中，司索工的伤害比例最高，尤其是非正规就业的、相对文化素质较低的民工群体是事故的高发人群。

二）、起重事故后果的严重程度

1．事故群体化

起重搬运作业与一人一机在较小范围内的固定作业方式有很大区别。

起重作业需要多人参与、协同配合，有些建筑工地或水利工地场所，在起重作业区域内集聚着大量施工人员，一旦发生事故往往涉及许多人。

2．事故后果严重

起重事故不仅可能导致人员伤害，还往往伴随着大面积设备设施的损坏。

尤其是重物坠落和金属结构垮塌失稳，往往造成恶性事故。

起重机作业范围越大、起重吨位越高，可能造成事故后果的程度就越严重。

3．事故类型集中

机械伤害事故是起重作业的主要事故类型，如重物坠落、平挤碾压、物体打击、起重机倾翻事故等。

此外，还可能发生触电或由物料造成的其他伤害。

在一台设备上可能发生的事故类型如此之多且集中，这在其他任何机械中都是罕见的。

六、起重机主要技术参数

　起重机主参数是表示起重机主要技术性能指标的参数。

是起重机设计的依据，也是起重机安全技术要求的重要依据。

下面我们仅就与安全关系较大的起重机主参数介绍如下：

额定起重量Gn是指起重机能安全吊起的物料连同可分吊具或属具质量的总和。

对于吊钩起重机其额定起重量就是其安全起吊物料的质量。

但对带可分吊具（如抓斗、电磁吸盘、平衡梁等）的起重机，其吊具和物料质量的总和是额定起重量，允许起升物料的质量是有效起重量。

起重机标牌上标定的起重量，通常都是指起重机的额定起重量。

起重量标牌应醒目显示在起重机结构的明显位置上（这是起重机安全检查的内容之一），以提示操作者避免超载。

需要说明的是，对于臂架类型起重机来说，其额定起重量是随幅度增大而变小的。

这类起重机的起重特性指标是用起重力矩来表示，标牌上标定的值是专指在臂架处于最小幅度时的最大起重量。

明确这一点对安全操作起重机是非常重要的。

起升高度H是指起重机运行轨道顶面，或地面到取物装置上极限位置的垂直距离。

有些起重机的取物装置允许下放到地面或轨道顶面以下，其下放的距离称为下降深度。

这时，起重机的起升范围即是起升高度和下降深度之和，即吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离。

在起重机实际作业中，不得超过起升高度允许值。

因为超限度会使卷绕在起升机构卷筒上的钢丝绳绳尾固定措施超载失效，将导致重物坠落事故发生。

　　跨度S是指桥式类型起重机运行轨道中心线之间的水平距离。

桥式类型起重机的小车运行轨道中心线之间的距离，地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离，都称为轨距。

保持起重机的大车运行轨道的跨度和小车运行轨道的轨距平行，是起重机安全检查的内容之一。

　　幅度L旋转臂架式起重机的幅度，是指旋转中心线与取物装置铅垂线之间的水平距离，单位是米。

非旋转类型的臂架起重机的幅度，是指吊具中心线至臂架后轴或其他典型轴线的水平距离。

当臂架倾角最小，或小车位置与起重机回转中心距离最大时的幅度为最大幅度，反之为最小幅度。

对于臂架类型起重机来说，不同幅度对应的安全起重量是不同的。

　　工作速度V起重机工作机构在额定载荷下稳定运行的速度。

包括起升速度Vq、大车运行速度Vk、小车运行速度Vt、变幅速度Vl和旋转速度ω。

对于流动式起重机在道路行驶状态下的工作速度，是用行走速度Vo 

来描述。

当起重机的某一工作机构可以多挡位操作时，一般情况下，载荷越大，工作速度越低。

对于臂架式起重机，应控制其旋转速度，防止由于旋转速度太大，吊载产生的离心力导致起重机倾翻。

七、起重机工作级别

　　工作级别是表征起重机工作特性的一个重要概念。

其划分原则是以起重机的寿命为标准，在荷载不同、作用频次不同的情况下，具有相同寿命的起重机划分在同一级别。

划分工作级别的目的是为设计、制造和用户的选用之间提供合理、统一的技术基础和参考标准，进而取得较好的安全和经济效果，使起重机的工作状态得到比较准确的反映。

起重机工作级别又是关系起重机安全的一个重要依据，是安全检查、事故分析计算和确定零部件报废标准的依据。

一般来说，工作级别不同，安全系数就不同，报废标准也不同。

起重机的工作级别、起重机金属结构工作级别和起重机机构的工作级别是有区别的，我们下面将分别予以讨论。

1.起重机工作级别

起重机的利用等级是表征起重机在整个设计寿命期间的使用频繁程度，按设计寿命期内总的工作循环次数分为U0～U9共10级；

起重机的载荷状态是表明起重机受载的轻重程度的指标，按名义载荷谱系数分为轻、中、重和特重四级。

综合考虑利用等级和载荷状态，按对角线原则，起重机工作级别分为A1～A8共8级（参见表1）。

表1：

起重机工作级别的划分

载荷状态

名义载荷谱

起重机利用等级

系数Kp

U0

U1

U2

U3

U4

U5

U6

U7

U8

U9

Q1—轻

0.125

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

A8

Q2—中

0.25

Q3—重

0.5

Q4—特重

1.0

2.起重机金属结构工作级别

起重机金属结构工作级别按结构件中的应力状态的应力循环次数分为A1～A8级（参考表1）。

划分方式与起重机工作级别的划分方式相同。

3.起重机机构工作级别

利用等级即机构工作的繁忙程度，按各个机构设计总使用寿命期内处于运转状态的总小时数分为T0～T9共10级。

载荷状态表明机构受载程度分为轻、中、重和特重四级。

工作级别根据利用等级和载荷状态，按对角线原则，分为M1～M8共8级（参见表2）。

表2：

机构工作级别的划分

工作机构利用等级

系数km

T0

T1

T2

T3

T4

T5

T6

T7

T8

T9

L1—轻

M1

M2

M3

M4

M5

M6

M7

M8

L2—中

L3—重

L4—特重

这里，首先需要指出，起重机工作级别与起重机的起重量是两个不同的概念。

起重量是指一次被起升物料的质量，工作级别是起重机综合工作特性参数。

起重量大，工作级别未必高；

起重量小，工作级别未必低。

即使起重量相同的同类型起重机，只要工作级别不同，则零部件的安全系数就不相同。

如果仅仅看起重吨位而忽略工作级别，把工作级别低的起重机频繁、满负荷使用，那么就会加速易损零部件报废，使故障频发，甚至引起事故。

　　另外需要说明，起重机和金属结构的工作级别与机构工作级别是不同的。

对于同一台起重机，由于各个工作机构受载的不一致性和工作的不等时性，即使是同一台起重机，不同机构的工作级别与起重机的工作级别往往是不一致的，这在不同机构的零部件报废和更新时要特别注意。

八、起重机的载荷

　　起重机在作业过程中，承受载荷种类复杂、载荷作用方向不同，这不仅表现在运行过程中起重机要受到包括静载荷、动载荷、交变载荷等各种载荷的作用，而且随着起重机作业的工况改变，即使是同类载荷也表现出多变的特征。

受到载荷作用的起重机械各承载零件和结构件会产生相应的应力和变形，当应力和变形超过一定的限度，就会使零、构件丧失功能，甚至破坏，造成危险。

　　起重机的载荷计算是起重机及其组成零、部、构件受力分析的原始依据，也是报废或事故原因判断分析的重要依据。

载荷状态判断得准确与否，将直接影响计算结果和事故结论的正确与否。

因此，我们需要了解起重机上的载荷种类、各种载荷的作用方向以及在不同工况下的载荷作用方式。

　　1.重力载荷

起重机的重力载荷包括自重载荷和起升载荷两大部分。

自重载荷包括起重机的金属结构、机械设备、电气设备等（不包括起升载荷）的重力载荷。

载荷的作用方式及简化的力学模型可以分别考虑，一般情况下，起重机的机械设备和电气设备可视为集中载荷作用在设备安装的位置中心，桁架的自重视为作用在结构节点上的集中载荷，箱型结构的自重作为均布载荷处理。

自重载荷通常都比它的工作对象的重量大得多。

起升载荷指所有起升质量的重力，包括允许起升的最大有效物品、取物装置（包括下滑轮组吊钩、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等）、悬挂挠性件以及其他在升降中的设备的重力。

当起升高度小于50米时，起升钢丝绳的重量可以不计。

当起重机处于非运动的静止状态，即起重机不工作，或吊载停止升降运动悬吊在空中的状态，或起重机处于稳定匀速运动状态时，起重机的自重载荷和起升载荷可作为静载荷处理。

对于桥架类型的起重机，物料通过载重小车沿主梁水平运动时，小车自重及起升载荷则组成了移动载荷。

　　2.动力载荷

　　动力载荷使起重机在运动状态改变时产生动载效应，动载效应使原有静力载荷值增加。

动力载荷包括在变速运动中，结构自重和起升载荷产生的惯性载荷；

由于车轮经过不平整轨道接头，或起重机的运动部分撞击缓冲器产生的冲击载荷；

在惯性载荷和冲击载荷作用下，金属结构和工作机构的弹性系统产生振动的振动载荷等。

动力载荷与工作速度（加速度）有关，与运动方向有关，与结构的形式和性质（诸如系统的质量分布、系统的刚度和阻尼等）有关，与起重机的使用条件和司机操作方法、操作技能的熟练程度等多种因素有关。

　　3.自然载荷

　　自然载荷专指风、冰、雪、地震和温度变化等自然因素所造成的载荷。

在室外工作的起重机，风载荷对起重作业的影响应该给予足够的重视。

其他自然载荷在需要考虑时，可按有关规范确定或由用户提供有关资料进行计算。

　　4.其他载荷

　　桥架式类型起重机在大车运行过程中出现偏斜时，产生垂直作用于车轮轮缘或水平导向轮上的水平侧向力；

轨道式起重机由于轨道安装误差或流动式起重机由于行驶道路的坡度引起的坡度载荷；

考虑起重机在运输、安装过程中由于生产工艺的需要而产生的载荷，其形式和大小将由实际情况具体决定；

起重机在投人使用前，或对使用期间的起重机做安全监测时，进行的超载动态试验及静态试验产生的试验载荷等。

动载荷产生在起重机的运动状态改变时，动载效应使起重机受地球引力作用的重力载荷（包括自重载荷和起升载荷）的静载荷值增加。

在进行起重机零、部、构件的设计、安全检验、安全防护装置的选择和起重事故的分析计算时，必须考虑动载荷的作用方向。

1.垂直载荷

为了计算方便，垂直方向的动载效应通常用不同的动力系数φi表示，对于不同工况产生的动载荷是通过动力系数与相应的静载荷的乘积计算获得。

动力系数一般查阅起重机设计规范或有关手册给定的范围，根据实际工况来选用确定，常用的动力系数和适用工况介绍如下：

（1）起升冲击系数φ1

　　在起升质量突然离地起升或下降制动时，起重机的自重载荷将产生沿其加速度相反方向的冲击作用。

φ1是考虑了这种工况下的自重冲击系数，在进行载荷计算时，它仅与起重机自重载荷相乘。

（2）起升载荷动载系数φ2

在起升机构工作时，起升质量突然离地起升或下降制动的情况下，被吊物品重力载荷将产生动态增大效应。

φ2是考虑了这种工况下起升载荷的增大系数，在进行载荷计算时，它应与起升载荷相乘。

φ2值的大小与起升速度、系统刚度及操作情况有关，一般起升速度越大，系统刚度越大，操作越猛烈，φ2值也越大。

（3）突然卸荷冲击系数φ3

当抓斗起重机和电磁吸盘起重机在卸货时，或当吊钩、钢丝绳意外断裂吊载坠落的起重事故发生时，会导致起升质量部分或全部突然卸载，这将对结构产生动态减载作用。

φ3是考虑了这种工况下的卸荷冲击系数。

在进行金属结构和起重机抗倾覆的稳定性计算时，应考虑这种动态减载作用的影响。

（4）运行冲击系数φ4

当起重机或起重小车通过不平道路或轨道接缝时，沿着垂直方向会产生运行冲击载荷，φ4是考虑这种效应的运行冲击系数。

运行冲击系数与起重机或小车的运行速度、轨道或道路状况有关。

2.水平载荷

水平载荷包括运行、回转和变幅机构在驱动力或制动力的变速作用下，起重机自身质量和起升质量产生惯性载荷，这个载荷仅涉及由刚体动力学求得的惯性力，没有考虑弹性振动因素。

水平载荷还包括轨道起重机沿轨道运行偏斜时产生水平侧向载荷和运行超行程的碰撞载荷等。

由于各种水平载荷发生的机理不同，计算方法也各不相同。

（1）运行水平惯性力

运行机构变速时的惯性力，按产生水平运行惯性力的相应的质量与加速度乘积的1.5倍计算，1.5是考虑驱动力对起重机金属结构产生的动力效应的系数。

运行惯性力的计算结果应按不大于主动车轮与钢轨间的粘着力取值。

（2）回转和变幅运动的水平力

臂架式起重机回转和变幅机构运动时，起升质量产生的水平力，由于受到变幅和回转起制动时产生的惯性力、回转运动时的离心力，以及受司机操作