桥式起重机毕业设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 绪论由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性,起重机的出现大大提高了人们的劳动效率，以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置桥式起重机是不

2、可获缺的。桥式起重机作为物料搬运机械在整个国民经济中有着十分重要的地位。经过几十年的发展，我国桥式起重机制造厂和使用部门在设计、制造工艺，设备使用维修、管理方面，不断积累经验，不断改造，推动了桥式起重机的技术进步。本论文主要通过电气系统的设计使5t桥式起重机规定的各种运动要求。现根据起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。1.1起重机的特点和发展趋势现根据起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。1.1.1大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增

3、加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6，500t，最大的履带起重机起重量达3，000t，最大的桥式起重机起重量为1，200t，集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机最大运行速度是240m/min，垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min 。工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断

4、更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上，跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管，与飞机维修平台相连，并可作360度旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位，进行飞机的维护和修理，极为快捷方便。 1.1.2模块化和组合化用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同

5、的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设

6、计费用下降12%，生产成本下降45%，经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机，起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成，起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置，可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，甚至能组成大型自动化物料搬运系统。 1.1.3轻型化和多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很

7、繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新，已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量为1-63吨，工作级别为A1-A7，整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选

8、用变频调速。操纵方式有地面手电筒门自行移动、手电筒门随小车移动、手电筒门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造成本，同时也可减小起重机的运行功率和运行成本。与通用产品相比较，起重量为10t，跨度22.5m，通用双梁桥式起重机自重是24t，起重机轨面以上高度1876mm，起重机宽度5980mm; 德马格起重机的自重只有8.7t，重量轻了176

9、%，起重机轨面以上高度为920mm，降低了104%，起重机宽度为2980mm，外形尺寸减少了100%。 1.1.4自动化和智能化起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程式控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感

10、应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。例如采用激光装置查找起吊物的重心位置，在取物装置上装有超声波传感器引导取物装置自动抓取货物。吊具自动防摇系统能在运行速度200mmin、加速度0.5m2s的情况下很快使起吊物摇摆振幅减至几个毫米。起重机可通过磁场变换器或激光达到高精度定

11、位。起重机上安装近场感应系统，可避免起重机之间的互相碰撞。起重机上还安装了微机自诊断监控系统，该系统能提供大部分常规维护检查内容，如齿轮箱油温、油位，车轮轴承温度，起重机的载荷、应力和振动情况，制动器摩擦衬片的寿命及温度状况等。1.1.5成套化和系统化在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、输出界面，实现信息全部、准确、可

12、靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。  例如生产工程机械的美国卡特皮勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬运系统，用于钢板的喷丸处理、切割和入库的自动装卸搬运作业，比原先采用单机操作工作效率提高了65%。日本东芝浜川崎工厂用全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工在线的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库

13、。这些在空间移动的起重机搬运系统代替了过去通常使用的自动导向搬运车，使车间的地面面积得到充分利用。1.1.6新型化和实用化结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运

14、行机构上。为使中小吨位的起重小车结构尽量简化，同时降低起重机的尺寸高度，减小轮压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采用硬齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大。此外，各机构采用的电动机都向高转速发展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的制动器。在电控方面开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。采用机电仪液一体化技术，提高使用性能和可靠性，

15、增加起重机的功能。今后会更加注重起重机的安全性，研制新型安全保护装置。重视司机的工作条件，应用人体工程学设计司机室，降低司机的劳动强度。德国近年为解决起重机吊钩的防摆控制，开发了模糊逻辑电路的控制技术，用神经信息和模糊技术来寻找开始加速的最佳时刻，将有经验司机防摆实际操作的数据输入系统，实现最优控制。模糊控制方式能确定实施自动工作的控制指令，将人们主观上的模糊量通过模糊集合进行数字化定量，再利用计算机实现像熟练司机一样的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作为新的控制方法已引人注目。1.2桥式起重机简介桥式起重机由一根或两根主梁和两根端梁构成一个桥架.在桥架上装 有起重小车,小车沿桥架

16、运行.桥架运行在厂房内架设的轨道上,也可以运行在露 天的栈桥上.桥式起重机也称为"天车"或"行车"或"桥吊".有些铁路货场都 露天安装桥式起重机,用以装卸长大笨重货物,它就是横架于两排钢筋混凝土栈桥 上.起重机沿栈桥上的轨道作纵向运移.起重机的起重小车在桥架上的小车轨道上 作横向移动,这样,吊钩或抓斗就可在一个长方体 (起升高度,跨度,走行线长) 的空间内任意位置上作升降,搬运物件的运动。桥式起重机结构简图1-1。图11桥式起重机结构图桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁

17、桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥

18、式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。 主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨

19、箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。 偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。 四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。 空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为

20、实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。 简易梁桥式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运

21、行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作,为了扩大副钩的使用范围和更好地为炼钢工艺服务，主、副钩分别布置在各自有独立小车运行机构的主、副小车上，并分别沿各自的轨道运行。常用的结构形式有四梁四轨式和四梁六轨式。 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出

22、放到运锭车上。 脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。 加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。1.2.1桥式起重机的主要技术参数（1）额定起重量：是指起重机实际允许起吊的最大负荷量，以吨(t)为单位。（2）跨度：是指大车轨道中心线间的

23、距离，以米(m)为单位。一般常用的跨度有10.5m、13.5m、16.6m、19.5m、22.5m、25.5m、28.5m和31.5m等规格。（3）提升高度：是指吊具的上极限位置与下极限位置之间的距离，以米(m)为单位。一般常见的提升高度有12m、16m、12/14m、12/18m、19/22m、20/22m、21/23m、22/24m、24/26m等，其中带分数线的分子为主钩起升高度，分母为副钩起升高度。（4）运行速度：运行机构在拖动电机额定转速运行时的速度，以m/min为单位。小车运行速度一般为40 -60m/min，大车运行速度一般为100-135m/min。（5）提升速度：指在电动机额

24、定转速时，重物的最大提升速度。该速度的选择应由货物的性质和重量来决定，一般提升速度不超过30m/min。（6）通电持续率：由于桥式起重机为断续工作，其工作繁重程度用通电持续率JC%表示。通常一个周期定为10min，标准的通电持续率规定为15%、25%、40%、60%四种。起重用电动机铭牌上标有JC%为25%时的额定功率，当电动机工作在JC%值不为25%时，该电动机容量按下式近似计算：式中 （7）工作级别：起重机按其荷载率和工作繁忙程度可分为轻级、中级、重级和特级四种工作类型。 .轻级 工作速度低，实用次数少，满载机会少，通电持续率为15%。 .中级 经常在不同载荷下工作，速度中等，工作不太繁重

25、，通电持续率为25%。 .重级 工作繁重，经常在重载下工作，通电持续率为40%。 .特重级 经常超额定负载，工作特别繁忙，通电持续率为60%。 第二章 桥式起重机电气控制系统2.1提升机构对电力拖动的主要要求2.1.1供电要求由于起重机的工作是经常移动的，因此起重机与电源之间不能采用固定连接方式，对于小型起重机供电方式采用软线供电，随着大车或小车的移动，供电电缆随之伸展和叠卷。对于中小型起重机常用滑线和电刷供电。即将三相交流电源接到沿车间长度方向架设的三根主滑在线，并刷油黄、绿、红三色，再通过电刷引到起重机的电气设备上，首先进入驾驶室中保护盘上的总电源开关，然后再向起重机各电气设备供电。对于小

26、车及其上的提升机构等电气设备，则经位于桥架另一侧的辅助滑线来供电。2.1.2启动要求 提升第一档的作用是为了消除传动间隙，将钢丝绳张紧，称为预备级。这一档的电动机要求启动转矩不能过大，以免产生过强的机械冲击，一般在额定转矩的一半以下。2.1.3调速要求有适当的低速区，在刚开始提升重物或重物下降至接近预定位置时，都应低速运行。因此要求在30%额定速度内分成若干低速挡以供选择。同时要求由高速向低速过度时应逐级减速以保持稳定运行。具有一定的调速范围，普通起重机调速范围为3:1，也有要求为（510）：1的起重机。轻载时，要求能快速升降，即轻载提升速度应大于额定负载的提升速度。2.1.4下降要求根据负载

27、的大小，提升电动机可以工作在电动、倒拉制动、反馈制动等工作状态下，以满足对不同下降速度的要求。2.1.5制动要求为了安全，起重机要采用断电制动方式的机械抱闸制动，以避免因停电造成无制动力矩，导致重物自由下落引发事故，同时也还要具备电气制动方式，以减小机械抱闸的磨损。2.1.6控制方式桥式起重机常用的控制方式有两种：一种是用凸轮控制器直接控制所有的驱动电动机，这种方式普遍用于小型起重设备；另一种是采用主令控制器配合磁力控制屏控制主卷扬机，而其他电动机采用凸轮控制器，这种方法主要用于中型以上起重机。2.1.7保护要求要求有完备的电气保护与联锁环节，例如：要有短时超载的保护措施，由于过热继电器的热惯

28、性较大，因此起重机电路多采用过流继电器座超载保护；还要有零压保护、行程终端限位保护等等。2.2桥式起重机主要电气设备桥式起重机主要电气设备包括电动机、控制器、接触器、继电器、限位开关和安全开关等。各自工作特点和安全要求如下。2.2.1电动机  电动机是一种将电能转换成机械能并输出机械转矩的动力设备。起重机主要使用笼型和绕线型交流异步电动机。其中笼型只限于中小型容量、启动次数不多、没有调速要求、对启动平滑性要求不高、操纵简单的场合。绕线型号电动机是使用最广泛的一种电动机。起重机上的绕线式电动机工作特点是：周期性断续运行；频繁启动和运转方向改变频繁的电气和机械制动；超负载；下放重物时，还

29、经常出现超速；显著的机械振动和冲击；工作环境多灰尘；环境温度范围大。电动机安全使用要求：转子、定子绕组不应有脱落、短路以及老化现象。转子绝缘电阻不小于0.15M,定子绝缘电阻不小于0.5M；电刷表面不得有异常磨损，电刷压力应调整到（l.471.96）*10(4次方)Pa；电刷与滑环应全面落实接触，在运转中不应出现火花。每当电动机运行至900010000h，应拆卸进行检查保养。2.2.2控制器  控制器包括凸轮控制器和主令控制器等。它是一种具有多种切换线路的控制电器，它用以控制电动机的启动、调速、换向和制动，以及线路的联锁保护，进而使各项操作按规定的顺序进行。 凸轮控制器 凸

30、轮控制器设在操纵室司机位置前方：它的作用是控制电动机启动、制动、换向、调速控制电阻器并通过电阻器来控制电动机的启动电流，防止电动机启动电流过大，并获得适当的启动转矩、凸轮控制器与限位开关联合工作可以限制电动机的运转位置，防止电动机带动的机械运转越位而发生事故；保护零位启动，防止控制器手柄不在零位时，切断电源后重新送电，使电动机运转而发生事故。凸轮控制器一般在 20t 以下的起重机上直接使用。 主令控制器它通过起升控制箱来实现遥控操作，它常与起重机控制屏相配合，组成一个完整的控制系统，用来控制电动机的启动、制动、换向和调速。主令控制器仅适用在下列情况：电动机容量大；擦伤频率高，每小时通断次数接近

31、 600 次或 600次以上；工作繁重，要求电气设备有较高的寿命。控制器各触头的结合面应为线接触，压力应控制在1017N 之间；触头应光滑、清洁，接线端应紧固；机械联锁机构应动作灵敏，各弹簧不应有裂纹和锈蚀；灭弧罩应齐全，灭弧栅应完整有效。控制器应操作灵活，挡位清楚，零位手感明显，工作可靠。控制器操作力尽量减小，不得任意拆除定位组件。通常：10t、20t、32t、50t的起重机采用主令控制器。2.2.3接触器  接触器是一种自动电器，它能进行远距离控制和频繁动作，并能实现自动保护。通过它能用较小的控制功率控制较大功率的主电路。主要控制电动机的启动、制动、加速和减速过程。接触器应动作灵

32、活可靠，铁芯端面应清洁，触头光洁平整，接触紧密；其电磁铁不应有偏斜或卡阻、粘连现象，工作时不应发出过大的声响，工作时接触表面不应有间隙，温升不应超过120 。2.2.4继电器  当某些参数达到预定值时，能自动动作，从而使电路发生变化的电器称为继电器。它是根据一定的信号，如电流、电压、时间、温度和速度等来接通或断开小电流电路和电器的控制组件的。2.2.5电阻器  电阻器是由电阻组件、换接设备及其他零件组合而成的一种电器。它接在桥吊用的绕线型异步电动机的转子电路中，其作用是限制电动机的启动、调速和制动电流的大小桥面吊上的电阻器分启动用电阻器和启动、调速用电阻器两种。2.2.6限

33、位开关和安全开关 限位开关和安全开关限制各机构的运动行程，限位开关动作后，电路切断，机构停止运行，再次接通时，机构只能反方向运动。2.2.7其他设备照明、信号、采暖、降温的电气设备。它包含起重机各部分照明、检修照明，驾驶室、电气室，货物现场间的通信，采暖降温等设施的供电与控制设备等。2.3桥式起重机的负载特性2.3.1平移机构的负载特性大车和小车是平移机构，他们只有正反两个方向的启动和运行。阻力负载时摩擦，属于反抗性阻力矩，而且两个方向是对称的。大车和小车的驱动电动机都要输出电磁转矩，处于电动工作状态，其运行机械特性曲线对称分布在第1、3象限上。平移机构的停车阶段属于惯性负载，对于惯性小的平移

34、机构可直接进行机械制动刹车；对于惯性比较大的平移机构，为了停车的平衡准确及减小机械制动器摩擦片的磨损，应使电动机先进行电气制动，把电动机转速降为10%20%的额定转速时，电力驱动的机械制动器才投入工作。室外的起重机在顺风运行时，由于风力作用，有可能是平移机构的阻抗负载性质转变为动力负载性，此时电动机应处于再生反馈制动状态。2.3.2升降机构的负载特性升降机构的上升与下降的负载性质是不一样的。上升时，负载阻力矩属于反抗性阻力矩，包括负载重力及机械摩擦力，电动机应输出电磁转矩以驱动货物上升时，显然应处于第一象限运行。下降时，可分为两种情况，当负载重力克服不了摩擦阻力矩时，下降属于阻力矩负载，电动机

35、应处于第3象限的反向电动状态工作；当负载重力矩大于摩擦阻力矩时，负载重力矩就变成驱动力矩，为了货物能平稳安全下落，电动机应处于制动状态，当它所产生的制动转矩等于负载重力矩时，升降机够才平稳地一某一转速下降。通常把类似于升降机构的负载称为“位能性负载”，上升时由电动机驱动，把动能变换为位能，存储在机构中；下降则由重物驱动，释放位能并转化为动能。2.4桥式起重机电动机的工作状态2.4.1移行机构电动机的工作状态移行机构电动机的负载转矩为飞轮滚动摩擦力矩与轮轴上的摩擦力矩之和，这种负载力始终是阻碍运动的，所以是主力转矩。当大车或小车需要来回移行时，电动机工作于正，反向电动状态。2.4.2提升机构电动

36、机的工作状态提升机构电动机的负载除一小部分由摩擦产生的力矩外，主要是由重物和吊钩产生的重力矩，这种负载在提升时都是阻力负载，下降时多是动力负载，而在轻载或空钩下降时，可能是阻力负载或是动力负载，要视具体情况而定。所以，提升机构电动机工作时，由于工作状态不同，负载情况也不同。 （1）提升重物时，电动机承受两个阻力转矩：一个是重物自重产生的重力转矩；另一个是传动系统存在的摩擦转矩。当电动机处于电动状态，以提升方向为正向旋转方向，则电动机处于正传电动状态，如图21所示，工作在第一象限，当时，电动机稳定运行在转速下。电动机启动时，为获得较大的启动转矩并减小启动电流，在转子中串接电阻，然后随电动机转速逐

37、渐升高依次切除，达到要求的提升速度为止。 图21提升时电动机的工作状态（2）下降时电动机的工作状态重载下降时，由于负载较重，重物将快速下降。为获得较低的下降速度，需将电动机按正传提升方向运行，此时电动机的电磁转矩与重力转矩方向相反，电磁转矩称为阻碍下降的制动转矩。当时，电动机稳定运行在转速下，电动机处于倒拉反接制动状态；如图22所示，工作在第二象限。此时绕线电动机的转子应串接大的电阻轻载下降时，可能有两种情况：一种情况摩擦转矩大于重力转矩；另一种情况重力转矩虽然很小，但仍然大于摩擦转矩。 图22倒拉反接状态当时，由于负载的重力转矩小雨摩擦转矩，所以依靠负载自身重量不能下降，电动机产生的电磁转矩

38、必须与重力转矩方向相同，以克服摩擦转矩，强迫负载（或空钩）下降，电动机处于反转电动状态；在时，电动机稳定运行在转速下，如图23所示，工作在第三象限，也称强力（或加力）下降。 图23反转电动状态当时，虽然负载很小，但重力转矩仍大于摩擦转矩，当电动机按反转接线时，则电动机的电磁转矩与重力转矩相同，在的共同作用下，使电动机加速下降，当时，电磁转矩为零；但在重力转矩作用下，电动机仍加速，使，电动机处于反向再生发电制动状态，在时，电动机稳定运行在转速下，如图24所示，工作在第四象限，此时，要求电动机的机械特性硬些，以免下降速度过高。因此，再生发电制动状态时，电动机转子回路不允许串接电阻。 图24再生发电

39、制动状态2.5凸轮控制器原理 2.5.1凸轮控制器结构凸轮控制器是一种大型手动控制电器，是起重机上重要的电气操作设备，用以直接操作与控制电动机的正反转、调速启动与停止。应用凸轮控制器的控制电路简单，维修方便，广泛应用于中小型起重机的平移机构和小型起重机提升机构的控制中。凸轮控制器从外部看，由机械、电气、防护等三部分结构组成。其中手柄、转轴、凸轮、杠杆、弹簧、定位棘轮为机械结构。触头、接线柱和联板等为电气结构。而上下盖板、外罩及灭弧罩等为防护结构。图25为凸轮控制器工作原理图。当转轴在手柄扳动下转动时，固定在轴上的凸轮同时转动，当凸轮的凸起部位顶住辊子时，由于杠杆作用，使动触点与静触点分开；当凸

40、轮凹处与磙子相对时，动触点在弹簧作用下，使动静触点闭合接触，实现触电接通与断开的目的。在方轴上可以叠装不同形状的凸轮快，以使一系列的触点按预先安排的顺序接通与断开。将这些触点接于电动机电路中，便可以实现控制电动机的目的。 图25凸轮控制器工作原理图2.5.2凸轮控制器控制电路（1）用凸轮控制器控制的小车移行机构控制线路图26为凸轮控制器控制小车移行机构控制线路原理图。点划线框内为凸轮控制器SA。 图26凸轮控制器控制原理图 凸轮控制器在线路原理图上是以圆柱表面的展开图来表示的，其表示方法与主令控制器类似。竖线为工作位置，横线为触点位置，在横竖两条虚线的交点处若用黑圆点标注，则表明控制器在该位置

41、这一触点是闭合接通的，若无黑圆点标注，则表明该点在这一位置是断开的。 线路特点：可逆对称线路。凸轮控制器左右各有5个人位置，采用对称接法，即凸轮控制器的手柄处在正传和反转位置时，电动机的工作情况完全相同。 采用凸轮控制器控制绕线电动机转子电路的电阻切换，为了减小控制器触点和电阻的数量，转子电路串接不对称电阻。 控制线路分析：又图26可见，凸轮控制器共有12对触点，在零位时有3对触点，其中1对触点用来保证零位启动，另外2对为配合两个运动方向行程开关SQ1,SQ2实现限位保护。在电动机回路中供用了9对触点，其中4对触点用于定子电路中，控制电动机的正传与反转运行；5对触点用于切换转子电路电阻，限制电

42、动机电流和调节电动机转速。控制电路中设有三个过电流继电器KA1KA3实现过电流保护，通过紧急事故开关QS1实现紧急事故保护，通过敞口开关SQ3实现大车顶山无人且敞口关好后才能开车的安全保护。此外还有三相电磁抱闸YB对电动机进行机械抱闸制动，实现准确停车；YB通电时，电磁铁吸动抱闸使之松开。只有当凸轮控制器手柄在“0”位时，合上电源开关QS，按下启动按钮SB后，接触器KM才能接通并自锁，做好启动准备。2.6主令控制器工作原理 图27主令控制器结构图 图中1与7为固定于方轴上的凸轮块；3是静触头；4是动触头，固定于绕轴6转动的支杆5上。当转动方轴时，凸轮块随之转动，当凸轮块的凸起部分转到与小轮8接

43、触时，推动支杆5向外张开，使动触头4离开静触头3，将被控回路断开。当凸轮的凹陷部分与小轮8接触时，支杆5在反力弹簧作用下复位，使动、静触头闭合，从而接通被控回路。这样安装一串不同形状的凸轮，可使触头按一定顺序闭合与断开。 第3章 5t桥式起重机电气系统设计3.1控制方式选择 5t桥式起重机为交流绕线电机拖动，主钩等起升电动机由于功率不是很大，故与其他电动机一样采取凸轮控制器直接控制。 桥架的移动是由两台特性一致的交流绕线转子电动机拖动，分别安装在桥架的两端。小车的移动采用一台交流绕线转子电动机拖动。3.2电气控制主电路原理图设计（1）主电路原理图 图31桥式起重机主原理图本设备共需要四台电动机

44、拖动，而且每台电动机都要正反转运动。M1为主提升电动机，M2为小车电动机，M3、M4为桥架电动机，是特性一致的交流绕线转子电动机，分别安装桥架两端。由凸轮控制器控制主提升电动机M1、小车电动机M2和桥架电动机M3、M4的电路。由图可见，各凸轮控制器左、右各5档位置，分别控制电动机的正反转、启动及调速，中间为零位停车位置。图中YB为电力液压驱动式机械抱闸制动器，在起重机接通电源的同时，液压泵电动机通电，通过液压油缸使机械抱闸放松。当电动机切断电源时，液压泵电动机失电，机械抱闸制动，从而避免了吊钩上的重物自由下降、大车因货物摇动而移动等造成的不安全事故。 （2）电路原理分析 图中各电动机采用转子回

45、路串接电阻来调速，且直接由凸轮控制器来控制，各台电动机的调速方法都差不多。我们以吊钩驱动电动机M1和小车驱动电动机M2为例来分析其工作过程。 吊钩驱动电动机工作过程分析M1的正反转控制采用凸轮控制的和来实现，当扳到提升方向时，闭合，使电动机M1正传，反之则闭合，电动机反转。 图32电动机转子回路串电阻的机械特性曲线图32为吊钩电动机转子回路串电阻的机械特性曲线示意图。扳动控制器于上升第一档位置，电动机的转子全电阻串入，进行正方向启动。由于转子电阻大，其值大于时转子的电阻值；而起动力矩比较小，可用来收紧钢绳，在轻载时也可提升负载。如果负载阻力矩等于或大于，电动机就会堵转，这时扳动手柄于上升第二档

46、位置，闭合，转子电阻被短接一部分。这时电动机的起动转矩,电动机就起动加速，当转速达到时，电动机的驱动力矩等于负载力矩，电动机就在平衡点稳定运行。这时再扳动手柄到第三档，则闭合，又短接了一部分电阻，其电磁转矩大于负载转矩，使电动机加速。当转速达到时，又使电动机转矩等于负载转矩，达到新的平衡点，电动机又稳定运行。以此类推，当扳到第四档时，电动机以转速运行；当扳到第五档是，电动机又以转速运行。吊钩或重物下降过程有三种情况：当负载比较轻或空钩时，提升机的负载主要是摩擦转矩（反抗转矩），可将扳在下降位子15档，电动机工作在反向电动状态，空钩或轻物被迫下降。当货物较重时，又将扳到上升1档，使电动机正传，由

47、于这时货物负载转矩,使电动机倒拉反接制动，以转速下落。当货物很重时，将手柄零位迅速通过下降14档至5档，此时电动机转子电阻全部被短接，电动机工作于再生反馈制动状态，其转速高于同步转速。如果将手柄留在14档，则转子电阻位能全部被短接，电动机转速很高，导致物体下降过快，可能危及电动机、现场操作人员和货物安全。如需低速点动下降货物，可采用类似正向点动提升重物的方法来操作，特别是对于具有位能超高的设备，在下降时应严格按照操作规程来执行。小车电动机工作分析当凸轮控制器手柄转动在“1”位时，转子电路外接电阻全部接入，电动机处于最低速运行。手柄转到“2”、“3”、“4”、“5”各位时，依次短接（即切除）不对

48、称电阻，电动机转速逐步升高，因此通过控制凸轮控制器手柄在不同位置，可调节电动机转速。取第一档启动的转矩为切换转矩。凸轮控制器分别转动到“1”、“2”、“3”、“4”、“5”位置，手柄在“5”位置时，转子电路外接电阻全部切掉，电动机运行在固有的机械特性曲线上。在小车运行至两端时将限位开关撞开，切断线路接触器KM的控制电路，KM失电，电动机电源切除，同时电磁抱闸YB断电，制动器将电动机制动抱住，达到准确停车，防止越位而发生事故，从而起到限位保护作用。大车运行机构要求以105135m/min的速度沿车间长度方向轨道做往返运动。大车采用两台电动机及减速和制动机构进行分别驱动，凸轮控制器同时采用两组各5

49、对触点分别控制电动机转子个5级电阻的短接与投入。其他与提升电动机的控制器类似。 (3)桥式起重机控制与保护电路设计 桥式起重机控制与保护电路如图33所示。 图33 桥式起重机控制与保护电路 图中HL为电源信号灯，是手动操作急停按钮，正常时闭合，急停时按动(分段）。为舱门开关，SQA1、SQA2为栏杆门开关，各门在关闭位置时，其常开触点闭合，起重机可以启动运行。KA1KA9为各电动机的过流保护继电器，无过流现象时，其常闭触点闭合。凸轮控制器Q1、Q2、Q3均在零位时，按动启动按钮SB1，交流接触器KM线圈通电且自锁，各电动机主回路上电，起重机可以开始工作。交流接触器KM线圈通电的自锁回路是由大车

50、移行凸轮控制器的触点、大车左右移行极限位置保护开关、提升机构凸轮控制器的触点与主钩下放或上升极限位置保护开关构成的并、串联电路组成。例如大车移行凸轮控制器Q3的触点Q3A与左极限行程开关SQ1串联，Q39与右极限行程开关SQ2串联，然后两条支路并联。大车左行时，过Q3A、SQ1串联支路使KM线圈通电自锁，达到左极限位置时，压下SQ1,KM线圈断电，大车停止运行。将Q3转至原位，重按SB1，过Q39、SQ2支路使KM线圈通电自锁。Q3转到右行操作位置，Q39仍闭合，大车离开左极限位置（SQ1复位）向右行驶，Q3转回零位时，大车停车。同理可以分析SQ2的右极限保护功能。行程开关SQ3、SQ4为小车

51、运行前、后极限保护开关，SQ5、SQ6为卷扬机下放、提升极限保护开关，原理与大车保护原理相同。凸轮控制器Q1的触点Q1A左侧理论上可以接在KM自锁触点下方，而实际接线在电动机M1定子端线号L22上，既方便，也不影响自锁电路的正常工作。该电路设有过流、门栏保护，任何过流继电器动作，各门未关好或按下紧急停车按钮SB1时，都会使交流接触器KM线圈失电，切断起重机电源。（3）照明及信号回路电路设计图34为起重机照明及信号回路原理图 图34 起重机照明及信号电路图图中QS2为操纵室总开关，S2为大车向下照明开关，S1为操纵室照明灯EL1开关，SB3为电铃HA的按钮。EL2、EL3、EL4为大车向下照明灯

52、，XS1、XS2、XS3为用于手提检修灯和电风扇的插座。除大车向下照明为220V外，其余均由安全电压36V供电。3.3 系统设备的选用 3.3.1 电机的选择 起重机提升和运行机构的调速比一般不大于1:20，且为断续工作制，通常接电持续在60%以上，负载多为大惯量系统。严格意义上的变频电机，转动惯量较小，回应速度较快，可工作在比额定转速高出很多的工况条件下，这些特性均非起重机的特定要求。普通电机与变频电机在不连续工作状态下特性基本一致；在连续工作时考虑到冷却效果限制了普通电机转矩应用值，普通电机仅在连续工作时的变频驱动特性比变频电机稍差。普通变频器在调度比为1:20的范围内确保起重机上普通电机

53、有150的超载力矩值。此外起重机电机多用于大惯量短时工作制，通常不工作时间大于或略小于工作时间。电机在起动过程中可承受2.5倍额定电流值，因此高频引起的1.1倍电流值可不予考虑。但若电机要求在整个工作周期内在大于1:4的速比下持续运行则必须采用风冷式电机。作为提升机构的电机选用适合频繁起动、转动惯量小、起动转矩大的变频用电机。目前，国外以四极电机作变频电机首选极数。电机功率为：     式中 P功率，kw； W额定起重量(最小幅度时)吊钓重量钢丝绳重量，n；   V提升速度，m/s；    机械效率。本设

54、计以知道电动机的功率，故此处不再进行电动机功率的计算。此桥式起重机设计的主钩提升电动机功率为15KW，小车移行电动机功率为2.5KW，大车移行机构为两台5.5KW电动机驱动。查起重机械安全技术手册可选择提升电动机型号为YZR180L6/15交流绕线电动机，小车移行机构选择YZR1326/2.5交流绕线电动机，大车移行机构选择两台YZR1606/5.5*2交流绕线电动机。小车移动速度为43m/min，大车移动速度为94m/min，工作级别为。桥式起重机的使用工况较接近。在、CZ=150、JC=25%时，起允许输出功率为13.96KW。3.3.2验算电动机各电动机的验算过程均相同，此处以提升机构电

55、动机为例验算。(1)电动机的发热验算。电动机在工作时，一方面将电能转变为机械能而作功，另一方面由于电动机绕组本身的阻抗要消耗一部分电能转变成热能，使电动机的温度升高。电动机由于受体积结构等的限制，内部绝缘材料的耐热能力很差，极易造成老化。当温度超过电动机所允许的限度时，绝缘能力被破坏，电动机将烧毁。电动机铭牌上都规定有电动机的温升，它指的是电动机在额定负载下运行时，定子发热后的允许温升与周围环境温度之差。，验算通过。电动机的发热利用率12.4/13.96=89%。（2）超载验算起升机构要求电动机在有电压损失（交流电动机15%，直流电动机不考虑）、最大力矩有允差（绕线型异步电动机10%，笼型异步电动机15%，直流电动机不考虑）时，以额定起升速度起吊最大起升载荷（1.25倍的额定起重量）进行超载验算。，验算通过。电动机超载利用率11.07/13=85%。电动机因超载而发生温升需要有一段时间，从发热方面来说，容许有短时的超载。但就超载能力而言，即使在很短时间内也是允许的。所以发热和超载能力必须同时考虑。桥式起重机的电气传动系统有大车电动机两台、小车动机一台、5吨大钩提升电动机一台。根据分析计算后电机的基本选型见图35。名称型号额定功率转速额定电压数量吊钩电动机YZR18