起重机械安装安全技术及维护知识

1、一、机械方面一、机械方面二、电气方面二、电气方面三、日常维护三、日常维护五、起重知识习题五、起重知识习题四、吊装技术及安全录像四、吊装技术及安全录像 起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，动作间歇性和作业循环性是起重机工作的特点。械，动作间歇性和作业循环性是起重机工作的特点。 起重机可按起重机可按主要用途主要用途和和构造特征构造特征分类。分类。 按主要用途分通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、铁路按主要用途分通用起重机、建筑起重机、冶金起重机、铁路起重机、港口起重机、造船起置机、甲板起重机等。按构造特征起重机、港口起重机、造

2、船起置机、甲板起重机等。按构造特征分桥式类型起重机和臂架式类型起重机分桥式类型起重机和臂架式类型起重机; ;旋转式起重机和非旋转式旋转式起重机和非旋转式起重机起重机; ;固定式起重机和运行式起重机。运行式起重机又分轨行式固定式起重机和运行式起重机。运行式起重机又分轨行式( (在固定的钢轨上运行在固定的钢轨上运行) )和无轨式和无轨式( (无固定轨道，由轮胎或履带支承无固定轨道，由轮胎或履带支承运行运行) )。 关于我们如何维护好起重设备，做到安全运行，可以先从工关于我们如何维护好起重设备，做到安全运行，可以先从工作原理来入手。下面我们主要从机械、电气、日常维护三方面谈作原理来入手。下面我们主要

3、从机械、电气、日常维护三方面谈谈起重机的知识。谈起重机的知识。 就坝顶门机来说，门机包含有就坝顶门机来说，门机包含有起升机构、行走机构、机架结起升机构、行走机构、机架结构、抓斗机构和轨道装置构、抓斗机构和轨道装置等，这里我就谈谈最为重要的起升机构：等，这里我就谈谈最为重要的起升机构：1 1、起升机构的组成与工作原理、起升机构的组成与工作原理 起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要、也是最基本的机构。起升机构的安全分，因而是起重机最主要、也是最基本的机构。起升机构的安全状态，是防止起重事故的关键，将直接地

4、关系到起重作业的安全。状态，是防止起重事故的关键，将直接地关系到起重作业的安全。 1.11.1起升机构组成起升机构组成 起升机机构由起升机机构由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、制动器及其他安全装置制动器及其他安全装置等组成，不同种类的起重机需配备不同的等组成，不同种类的起重机需配备不同的取物装置，其驱动装置亦有不同，但布置方式基本上相同。取物装置，其驱动装置亦有不同，但布置方式基本上相同。 一、机械方面一、机械方面 典型起升机构平面布置见下图：典型起升机构平面布置见下图： （1 1）驱动装置。驱动装置。大多数起重机采用电动机驱动。流动式起重机大多

5、数起重机采用电动机驱动。流动式起重机（如汽车起重机、轮胎起重机等）以内燃机为原动力，传动与操（如汽车起重机、轮胎起重机等）以内燃机为原动力，传动与操纵系统比较复杂。纵系统比较复杂。 （2 2）传动装置。传动装置。包括减速器、联轴器和传动轴。减速器常用封包括减速器、联轴器和传动轴。减速器常用封闭式的卧式标准两级或三级圆柱齿轮减速器，起重量较大者有时闭式的卧式标准两级或三级圆柱齿轮减速器，起重量较大者有时增加一对开式齿轮以获得低速大力矩。增加一对开式齿轮以获得低速大力矩。 （3 3）卷绕系统。卷绕系统。它指的是卷筒和钢丝绳滑轮组。它指的是卷筒和钢丝绳滑轮组。 （4 4）取物装置。取物装置。取物装置

6、种类繁多，使用量最大的是吊钩。取物装置种类繁多，使用量最大的是吊钩。 （5 5）制动器及安全装置。制动器及安全装置。制动器既是机构工作的控制装置，制动器既是机构工作的控制装置，又是安全装置，因此是安全检查的重点。一般起重机的起升机构又是安全装置，因此是安全检查的重点。一般起重机的起升机构只装配一个制动器，通常装在高速轴上（也有装在与卷筒相连的只装配一个制动器，通常装在高速轴上（也有装在与卷筒相连的低速轴上）；吊运炽热金属或其他危险品，以及发生事故可能造低速轴上）；吊运炽热金属或其他危险品，以及发生事故可能造成重大危险或损失的起升机构，每套独立的驱动装置都要装设两成重大危险或损失的起升机构，每套

7、独立的驱动装置都要装设两套支持制动器。套支持制动器。 此外，起升机构还配备起重量限制器、上升极限位置限制器、此外，起升机构还配备起重量限制器、上升极限位置限制器、排绳器等安全装置。排绳器等安全装置。 1.21.2起升机构的工作原理起升机构的工作原理 电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向

8、的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；在关电情况下制动，使吊钩连同货物停止时松闸，使机构运转；在关电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极限位升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰而动作，使吊钩停止上升。当置时，

9、上升极限位置限制器被触碰而动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量吊载接近额定起重量 时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信 号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保证安全。证安全。 2 2、起升机构组成部件的认识、起升机构组成部件的认识 2.12.1钢丝绳钢丝绳 2.1.1 2.1.1 钢丝绳的特性钢丝绳的特性 钢丝绳是广泛应用于起重机中的挠性构件。它具有承载能力大钢丝绳是广泛应用于起重机中的挠性构件。它具有承载能力大 、卷绕性好，运动平稳无噪音

10、、极少突然断裂、工作可靠等优点。、卷绕性好，运动平稳无噪音、极少突然断裂、工作可靠等优点。 2.1.2 2.1.2 钢丝绳的种类和应用钢丝绳的种类和应用 起重机使用画形截面的钢丝绳，绳股截面也多是圆形。按钢丝起重机使用画形截面的钢丝绳，绳股截面也多是圆形。按钢丝 绳股内相邻层钢丝的接触状态，绳股内相邻层钢丝的接触状态，分点接触、线接触和面接触分点接触、线接触和面接触。在起。在起重机中，凡是绕过滑轮和绕入卷筒的钢丝绳，都应选用线接触钢丝重机中，凡是绕过滑轮和绕入卷筒的钢丝绳，都应选用线接触钢丝绳。面接触的钢丝绳中，双绕钢丝绳是先由钢丝绕成股，再由股绕绳。面接触的钢丝绳中，双绕钢丝绳是先由钢丝绕成

11、股，再由股绕成绳，由于强度高，挠性好，也在起重机上广泛使用。成绳，由于强度高，挠性好，也在起重机上广泛使用。 常用钢丝绳的主要性能和选择都可以从工具书中找到，从而常用钢丝绳的主要性能和选择都可以从工具书中找到，从而根据工作级别来确定钢丝绳的选用。根据工作级别来确定钢丝绳的选用。 2.2 2.2滑轮构造、种类滑轮构造、种类 在吊装作业中在吊装作业中, ,如果只使用定滑轮如果只使用定滑轮, ,则只能改变力的方向则只能改变力的方向, ,不能不能起到省力的作用。只使用动滑轮虽能起到省力作用起到省力的作用。只使用动滑轮虽能起到省力作用, ,但不能改变但不能改变力的方向。通常在起重作业中力的方向。通常在起

12、重作业中, ,不仅需要改变力的方向不仅需要改变力的方向, ,而且还需而且还需要省力这样就必须把定滑轮与动滑轮连接在一起组成滑轮组来满要省力这样就必须把定滑轮与动滑轮连接在一起组成滑轮组来满足起重运输作业的要求。足起重运输作业的要求。 2.2.1 2.2.1滑轮的分类滑轮的分类 按滑轮数多少可分为单门滑轮、双门滑轮、三门滑轮、多门按滑轮数多少可分为单门滑轮、双门滑轮、三门滑轮、多门滑轮等。滑轮等。 按滑轮作用的不同可分为按滑轮作用的不同可分为定滑轮、动滑轮、滑轮组、定滑轮、动滑轮、滑轮组、导向滑轮导向滑轮等。根据制造方法等。根据制造方法, ,分为铸铁滑轮、铸钢滑轮、焊接滑分为铸铁滑轮、铸钢滑轮、

13、焊接滑轮、尼龙滑轮和铝合金滑轮等。轮、尼龙滑轮和铝合金滑轮等。 铸铁滑轮铸铁滑轮：有灰铸铁：有灰铸铁(HT15-33)(HT15-33)滑轮和球墨铸铁滑轮和球墨铸铁(QT40-10)(QT40-10)滑轮滑轮。灰铸铁滑轮工艺性能良好。灰铸铁滑轮工艺性能良好, ,对钢丝绳磨损小对钢丝绳磨损小, ,但易碎但易碎, ,多用于轻级多用于轻级 、中级工作级别中、中级工作级别中; ;球墨铸铁滑轮比灰铸铁滑轮的强度和冲击韧性球墨铸铁滑轮比灰铸铁滑轮的强度和冲击韧性高些高些, ,所以可用于重级工作级别中。所以可用于重级工作级别中。 铸钢滑轮：铸钢滑轮：一般用一般用ZG25HZG25H、ZG35EZG35E制造

14、制造, ,有较高的强度和冲击韧有较高的强度和冲击韧性性, ,但工艺性稍差。由于表面较硬但工艺性稍差。由于表面较硬, ,对钢丝绳磨损严重。多用于重对钢丝绳磨损严重。多用于重级和特重级的工作条件中。级和特重级的工作条件中。 按滑轮组的结构可分为单联滑轮组和双联滑轮组。动臂式起按滑轮组的结构可分为单联滑轮组和双联滑轮组。动臂式起重机多采用单联滑轮组重机多采用单联滑轮组, , 而桥式类型起重机多采用双联滑轮组。而桥式类型起重机多采用双联滑轮组。2.2.22.2.2滑轮组的倍率滑轮组的倍率 若不考虑滑轮中的摩擦和钢丝绳的僵性阻力，则单联滑轮组若不考虑滑轮中的摩擦和钢丝绳的僵性阻力，则单联滑轮组钢丝绳自由

15、端的拉力为钢丝绳自由端的拉力为 S=Q/mS=Q/m式中式中QQ被提升的物品重觉被提升的物品重觉; ; S S钢丝绳自由端拉力钢丝绳自由端拉力; ; m m滑轮组倍率滑轮组倍率 滑轮组倍率滑轮组倍率m m是省力滑轮组的省力倍数。也是增速滑轮组的增是省力滑轮组的省力倍数。也是增速滑轮组的增速倍数速倍数: : m=Q/S =L/H = m=Q/S =L/H = r r0 0/r/r 式中式中 L L钢丝绳自由端移动的距离钢丝绳自由端移动的距离; ; H H物品提升跟离物品提升跟离; ; r r0 0钢丝绳线速度钢丝绳线速度; ; r r物品的提升速度物品的提升速度 单联滑轮组的倍率等于吊起物品钢丝

16、绳的分支数。双联滑轮组单联滑轮组的倍率等于吊起物品钢丝绳的分支数。双联滑轮组可以看成是两个倍率相同、各起吊可以看成是两个倍率相同、各起吊Q/2Q/2的单联滑轮组通过平衡滑轮的单联滑轮组通过平衡滑轮并联而成，因此双联滑轮组的倍率等于吊起物品钢丝绳分支数的并联而成，因此双联滑轮组的倍率等于吊起物品钢丝绳分支数的1/21/2。 门、桥式起重机常用的双联滑轮组倍率都可以从设计手册上查门、桥式起重机常用的双联滑轮组倍率都可以从设计手册上查得到。我们门机所用的如下图所示，的滑轮组得到。我们门机所用的如下图所示，的滑轮组 2.2.3 2.2.3、滑轮安全技术要求、滑轮安全技术要求 (1)(1)起重作业滑轮安

17、全使用注意事项起重作业滑轮安全使用注意事项使用前应查明滑轮的额定起重量使用前应查明滑轮的额定起重量, ,不准超载使用。如滑轮上元铭不准超载使用。如滑轮上元铭牌时牌时, ,可用下式可用下式( (仅为数据估算用仅为数据估算用, ,非规范公式非规范公式) )进行估算进行估算, ,但此类估但此类估算的滑轮只允许在一般吊装作业中使用。算的滑轮只允许在一般吊装作业中使用。 P=nD2/1600P=nD2/1600 式中式中 PP估算滑车的允许荷重估算滑车的允许荷重,kN;,kN; n n滑车轮数滑车轮数; ; D D滑车滑轮直径滑车滑轮直径,mm,mm。使用前必须检查滑轮的使用前必须检查滑轮的轮槽、轮轴、

18、拉板、吊钩轮槽、轮轴、拉板、吊钩等部位等部位 , , 看有看有元裂缝、损伤元裂缝、损伤, ,各部分转动是否灵活各部分转动是否灵活, ,螺钉有无松动现象螺钉有无松动现象, ,不合格的不合格的滑轮不准使用。如发现滑轮和吊钩有变形及裂纹或轴的定位装置滑轮不准使用。如发现滑轮和吊钩有变形及裂纹或轴的定位装置不完善时不完善时, ,严禁使用。严禁使用。滑轮槽面磨损深度超过钢丝绳直径的滑轮槽面磨损深度超过钢丝绳直径的20%,20%,轮轴磨损超过轴径轮轴磨损超过轴径2%,2%,轮轴套磨损超过壁厚轮轴套磨损超过壁厚10%,10%,组成滑轮组的吊钩或吊环的危险断组成滑轮组的吊钩或吊环的危险断面磨损超过厚度的面磨损

19、超过厚度的12%,12%,禁止使用。禁止使用。轮槽直径比钢丝绳一般大轮槽直径比钢丝绳一般大1 12.5mm2.5mm。滑轮配套使用的钢丝绳。滑轮配套使用的钢丝绳的安全系数不应小于的安全系数不应小于5 5。在穿绕滑轮组时在穿绕滑轮组时, ,注意钢丝绳在轮槽中的角度注意钢丝绳在轮槽中的角度, ,该角度一般不该角度一般不超超2020度度, ,最大不得超过最大不得超过6060度度, ,否则会使钢丝绳摩擦槽壁或脱槽。否则会使钢丝绳摩擦槽壁或脱槽。这就要求滑轮组在拉紧状态下这就要求滑轮组在拉紧状态下, ,动、定滑轮的距离应不小于滑轮动、定滑轮的距离应不小于滑轮直径的直径的5 5倍倍。滑轮应定期检修和清除尘

20、粒滑轮应定期检修和清除尘粒, ,每年以每年以1.11.1倍容许工作荷重进行倍容许工作荷重进行1Omin1Omin静力试验。对于新安装或经过大修的滑轮以静力试验。对于新安装或经过大修的滑轮以1.251.25倍容许工倍容许工作荷重进行作荷重进行10min10min的静力试验后的静力试验后, ,再以再以1.11.1倍容许工作荷重进行动倍容许工作荷重进行动力试验。力试验。滑轮在使用过程中滑轮在使用过程中, ,应对转动部分进行定期加油润滑应对转动部分进行定期加油润滑, ,这样既能这样既能在工作时省力在工作时省力, ,又能减少轴承磨损和防止锈蚀。又能减少轴承磨损和防止锈蚀。 (2)(2)金属铸造滑轮的报废

21、标准出现下列情况之一时应予以报废金属铸造滑轮的报废标准出现下列情况之一时应予以报废: :裂纹。裂纹。轮槽均匀磨损达轮槽均匀磨损达3mm3mm。轮槽壁厚磨损达原来壁厚的轮槽壁厚磨损达原来壁厚的20%20%。因磨损使轮槽底部直径减少量达钢丝绳直径的因磨损使轮槽底部直径减少量达钢丝绳直径的50%50%。其他损害钢丝绳的缺陷。其他损害钢丝绳的缺陷。 2.3 2.3 卷筒装置卷筒装置 卷筒组是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。常用卷简卷筒组是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。常用卷简组类型有齿轮联接盘式、周边大齿轮式、短轴式和内装行星齿轮组类型有齿轮联接盘式、周边大齿轮式、短轴式和内装行星齿轮式

22、。周边大齿轮式卷筒组多用于传动速比大、转速低的场合。一式。周边大齿轮式卷筒组多用于传动速比大、转速低的场合。一般为开式传动，卷筒轴只承受弯矩。我们的坝顶门机采用的为周般为开式传动，卷筒轴只承受弯矩。我们的坝顶门机采用的为周边大齿轮式卷筒，如下图所示：边大齿轮式卷筒，如下图所示： 卷筒的单层绕卷简表面通常切出导向螺旋播。绳槽分标准槽与卷筒的单层绕卷简表面通常切出导向螺旋播。绳槽分标准槽与深槽两种形式，一般情况都采用标准槽。钢丝绳绕进或绕出卷简深槽两种形式，一般情况都采用标准槽。钢丝绳绕进或绕出卷简时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于3.53.50 0。

23、 对于光面卷对于光面卷筒和多层绕卷简，钢丝绳与垂直于卷筒轴的平面的偏角推荐不大筒和多层绕卷简，钢丝绳与垂直于卷筒轴的平面的偏角推荐不大于于2 20 0。布设卷绕系统时，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽的最大偏角。布设卷绕系统时，钢丝绳绕进或绕出滑轮槽的最大偏角推荐不大于推荐不大于5 50 0, ,以避免槽口损坏和钢绳脱槽。以避免槽口损坏和钢绳脱槽。 我们平时吊闸门的时候，会听到钢丝绳互相挤压的摩擦声，我们平时吊闸门的时候，会听到钢丝绳互相挤压的摩擦声，尤其是第一层与第二层钢丝绳分界处滑落瞬间的巨大摩擦，也许尤其是第一层与第二层钢丝绳分界处滑落瞬间的巨大摩擦，也许厂家直接根据设计手册制造卷筒，没有选择更佳

24、的偏角和钢丝绳厂家直接根据设计手册制造卷筒，没有选择更佳的偏角和钢丝绳的配合。在这瞬间钢丝绳会受到几倍的惯性力，因此设备专责在的配合。在这瞬间钢丝绳会受到几倍的惯性力，因此设备专责在平时的检查中要多注意检查平时的检查中要多注意检查分界点分界点的磨损情况，掌握好维护和的磨损情况，掌握好维护和报报废周期废周期。 2.4 2.4 减速机构减速机构 起重机的起升、运行、回转和电动臂架变幅机构中都要使用起重机的起升、运行、回转和电动臂架变幅机构中都要使用减速器。起升机构的传统布置方式要求采用中心高度小、重量减速器。起升机构的传统布置方式要求采用中心高度小、重量轻的卧式平行轴减速器。由于卷简的一端直接支承

25、在减速器输轻的卧式平行轴减速器。由于卷简的一端直接支承在减速器输出轴轴端处，要求输出轴端能承受较大的径向力。出轴轴端处，要求输出轴端能承受较大的径向力。 桥、门式起桥、门式起重机运行机构较多采用立式安装的减速器。重机运行机构较多采用立式安装的减速器。 坝顶门机的采用坝顶门机的采用QJRSQJRS型减速器（二级安装，三级速比），如图型减速器（二级安装，三级速比），如图所示：所示： 减速器的工作条件为：减速器的工作条件为：1 1）. .齿轮圆周速度不大干齿轮圆周速度不大干15 m/s;15 m/s;2 2）. .高速轴转速不大于高速轴转速不大于1 500 r/min;1 500 r/min;3 3

26、）. . 工作环境温度为工作环境温度为-25-254545；4 4）. .可正反两向旋转可正反两向旋转; ;5 5）. .输出轴瞬时最大扭矩允许为额定扭矩的输出轴瞬时最大扭矩允许为额定扭矩的2.72.7倍。倍。2.4.1 2.4.1 减速器内的齿轮受力分析减速器内的齿轮受力分析 因减速器内有直齿齿轮传动，又有斜齿齿轮传动，因此可以把因减速器内有直齿齿轮传动，又有斜齿齿轮传动，因此可以把减速器内力的传动分解为每对啮合齿轮传动。减速器内力的传动分解为每对啮合齿轮传动。2.4.1.12.4.1.1直齿圆柱齿轮直齿圆柱齿轮法向力Fn圆周力Ft：1112dTFt径向力Fr：tan11trFFcos11t

27、nFF忽略Ff，法向力Fn作用于齿宽中点。Cd11FnFtFr1d1FtFnCFr从动轮：从动轮：Ft2=-Ft1Ft2=-Ft1，Fr2=-Fr1Fr2=-Fr1，Fn2=-Fn1Fn2=-Fn1方向：圆周力FtFt1与1反向（阻力）Ft2与2同向（动力）径向力Fr：外齿轮指向各自轮心；内齿轮背离轮心。Ft2Ft1Fr2Fr1 Ft2Ft1n1n2n1n2练习：Fr1Fr22.4.1.22.4.1.2斜齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮 法向力Fn1圆周力1112dTFt径向力costantan111ntttrFFF轴向力tan11taFF主动轮：coscos11ntnFF方向：方向：FtFt、FrFr

28、：与直齿轮相同：与直齿轮相同Ft2Fr2主动Fr1Ft1Fa1nFnFtFaFa2Frt从动FtFa1：用左、右手定则：四指为1方向，拇指为Fa1方向。：左旋用左手，右旋用右手Fa2：与Fa1反向，不能对从动轮运用左右手定则。注意：各力画在作用点齿宽中点从动轮：12aaFF，12aaFF，12rrFF，12nnFF2/11dTFt名义转矩)(1055. 91161mmNnPT名义圆周力 2.4.1.2 2.4.1.2列举减速箱受力情况列举减速箱受力情况 如下图所示双级斜齿圆柱齿轮减速器，已知高速级主动轮如下图所示双级斜齿圆柱齿轮减速器，已知高速级主动轮1 1的的转速，其它各轮受力及转向依据左右

29、手定则就如图所标：转速，其它各轮受力及转向依据左右手定则就如图所标： min/zzninnn21112123iNm323nP9550TT2.52.5制动机构制动机构 制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件。制动装置制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件。制动装置用以防止悬吊的物品或吊臂下落，防止转台或起重机在风力或坡用以防止悬吊的物品或吊臂下落，防止转台或起重机在风力或坡道分力作用下溜动，使起重机机构减速停车，在特殊情况下调节道分力作用下溜动，使起重机机构减速停车，在特殊情况下调节或限制机构的运动速度。或限制机构的运动速度。2.5.12.5.1制动器的组成部件制动器的组成部件 制动器基

30、本都由以下部件组成制动器基本都由以下部件组成(1)(1)制动器基架或壳体制动器基架或壳体(2)(2)上闸装置上闸装置，如踏板、杠杆、弹簧、重块、液压或气压袭置，如踏板、杠杆、弹簧、重块、液压或气压袭置; ;(3)(3)松闸装置松闸装置或称驱动装置，如踏板、杠杆、弹簧、电磁铁、电力或称驱动装置，如踏板、杠杆、弹簧、电磁铁、电力液压推动器、电磁液压推动器、液压或气压装置液压推动器、电磁液压推动器、液压或气压装置; ;(4) (4) 摩擦副摩擦副，即制动轮，即制动轮( (盘盘),),制动瓦块制动瓦块( (带带) )和摩擦衬垫。和摩擦衬垫。2.5.2 2.5.2 制动器的类型制动器的类型（1 1）制动

31、器按构造形式分为）制动器按构造形式分为块式、蹄式、带式、盘式、锥式块式、蹄式、带式、盘式、锥式等。等。块式、蹄式和带式属径向作用式制动器，盘式和锥式属轴向作用块式、蹄式和带式属径向作用式制动器，盘式和锥式属轴向作用式制动器。式制动器。（2 2）制动器按用途分为）制动器按用途分为停止式停止式和和限速式限速式。停止式制动器在机构运。停止式制动器在机构运动行将终了时动作，使机构减速止动或支持悬吊的物品。限速式动行将终了时动作，使机构减速止动或支持悬吊的物品。限速式制动器在机构运动过程中动作，在一定范围内限制机构的运动速制动器在机构运动过程中动作，在一定范围内限制机构的运动速度。度。（3 3）制动器按

32、工作状态分为常）制动器按工作状态分为常闭式闭式和和常开常开式。式。（4 4）制动器按动作方式分为）制动器按动作方式分为自动作用式、操纵式自动作用式、操纵式。 我们所用的大负荷起重设备所用都是我们所用的大负荷起重设备所用都是YWZ5YWZ5型电力液压块式制型电力液压块式制动器，如图所示：动器，如图所示： 在日常的维护当中，要检查制动间隙及制动动作情况，根据在日常的维护当中，要检查制动间隙及制动动作情况，根据制动轮摩擦情况调整弹簧制动力。熟悉弹簧使用周期，闸瓦报废制动轮摩擦情况调整弹簧制动力。熟悉弹簧使用周期，闸瓦报废程度，只有保证了这两样的前提下，即使是突发故障也能起到制程度，只有保证了这两样的

33、前提下，即使是突发故障也能起到制动作用，防止事故发生。动作用，防止事故发生。 二、电气方面二、电气方面 起重机电气包含有起重机电气包含有电源与供电、电气保护、控制系统电源与供电、电气保护、控制系统，这里我，这里我们主要谈谈吊物时起升、下降和调速原理。们主要谈谈吊物时起升、下降和调速原理。 1 1、电机原理、电机原理 首先我们先回顾一下电机旋转的原理：首先我们先回顾一下电机旋转的原理： 当电动机的三项定子绕组（各相差当电动机的三项定子绕组（各相差120120度电角度），通入三度电角度），通入三项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转

34、子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。磁场方向相同。 旋转磁场旋转磁场 三相定子绕组在空间上对称分布和三相对称电流的走向三相定子绕组在空间上对称分布和三相对称电流的走向三相定子绕组在空间上对称分布；三相对称电流NS 旋转磁场的转速旋转磁场的转速 ：pfn1060转差率：转差率：

35、%10000nnns额的转矩：额的转矩：NNNNnPnPM9550602N 转子电路中感应电动势：转子电路中感应电动势：ES=4.44fNkmES=4.44fNkm 1.1 1.1电机起动电机起动起动电流大的原因起动电流大的原因 起动时起动时, n=0,s=1 , n=0,s=1 ,转子感应电动势大转子感应电动势大, ,使转子电流大使转子电流大, ,根据根据磁动势平衡关系磁动势平衡关系, ,定子电流必然增大定子电流必然增大. .起动转矩不大的原因起动转矩不大的原因 从下述公式分析从下述公式分析: : 起动时起动时, , ,远大于运行时的远大于运行时的 , ,转子漏抗转子漏抗 很大很大, , 很

36、低很低, ,尽管尽管 很大很大, ,但但 并不大。并不大。1ss22sXXs2cos2I22cosI 由于起动电流大由于起动电流大, ,定子漏阻抗压降大定子漏阻抗压降大, ,使定子感应电动势减小使定子感应电动势减小, ,对应的气隙磁通减小。对应的气隙磁通减小。 由上述两个原因使得起动转矩不大由上述两个原因使得起动转矩不大. .022stemTTTCI cos 1.1.1 1.1.1三相笼型异步电动机的起动三相笼型异步电动机的起动 三相笼型异步电动机的起动有三种形式三相笼型异步电动机的起动有三种形式 （1 1）直接起动）直接起动)()341kWkVAkI电动机容量电源容量（ 可以直接起动的条件：

37、起动电流倍数可以直接起动的条件：起动电流倍数 （2 2）、降压起动）、降压起动.Y-.Y- 降压起动降压起动适用于正常运行时定子绕组为三角适用于正常运行时定子绕组为三角形接线的电动机。起动时形接线的电动机。起动时 Y Y接；运接；运行时行时接。接。 起动电流关系起动电流关系: : 起动转矩关系起动转矩关系: :13s t Ys tII 13s t Ys tTT . .自耦变压器降压起动自耦变压器降压起动21ststTTk 起动转矩减小的倍数：起动转矩减小的倍数：21ststIIk 电网提供的起动电流减电网提供的起动电流减小倍数：小倍数： 1.1.2 1.1.2 三相绕线型异步电动机的起动三相绕

38、线型异步电动机的起动（1 1）转子回路串电阻起动）转子回路串电阻起动 在转子回路中串联适当的电阻在转子回路中串联适当的电阻, ,既能限制起动电流，又能增大既能限制起动电流，又能增大起动转矩。为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子起动转矩。为了有较大的起动转矩、使起动过程平滑，应在转子回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电回路中串入多级对称电阻，并随着转速的升高，逐渐切除起动电阻。阻。转子回路串转子回路串电阻起动：电阻起动： （2 2）转子串频敏变阻器起动）转子串频敏变阻器起动 频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器频敏变阻器是一铁损很大的三相电抗器 起动时，起动时，S2S

39、2断开，转子串入频敏变阻器断开，转子串入频敏变阻器,S1,S1闭合，电机通电开闭合，电机通电开始起动。始起动。 起动时起动时,f,f2 2=f=f1 1, ,频敏变阻器铁频敏变阻器铁损大损大, ,反映铁损耗的等效电阻反映铁损耗的等效电阻RmRm大大, ,相当于转子回路串入一个较大电相当于转子回路串入一个较大电阻。随着阻。随着n n上升上升,f2,f2减小减小, ,铁损减少铁损减少, ,等效电阻减小等效电阻减小, ,相当于逐渐切除相当于逐渐切除Rm,Rm,起动结束起动结束,S2,S2闭合，切除频敏闭合，切除频敏变阻器，转子电路直接短路。变阻器，转子电路直接短路。 以上为我们常见的起动方式。以上为

40、我们常见的起动方式。 1.1.3 1.1.3 起重机起升时的工作状态分析：起重机起升时的工作状态分析： 1.2 1.2 电机的制动电机的制动制动的含义：制动的含义： 在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（在负载转矩为位能性负载转矩的机械设备中（例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时例如起重机下放重物时，运输工具在下坡运行时）使设备保持一定的运行速度。）使设备保持一定的运行速度。 图一图一 起吊物品时的工作状态起吊物品时的工作状态 提升物品时，电动机负载提升物品时，电动机负载转矩转矩T TL L由重力转矩由重力转矩T TW W 及提升机及提升机构摩擦阻转矩构摩擦阻转矩T Tf f两部分组成

41、，两部分组成，当电动机电磁转矩当电动机电磁转矩T T克服克服T TL L时，时，重物被提升；当重物被提升；当T= TT= TL L时，重物时，重物以恒定速度提升。由此出发，以恒定速度提升。由此出发，可作出如图一所示特性，此时可作出如图一所示特性，此时电动机处于正向电动状态。电动机处于正向电动状态。 在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。在机械设备需要减速或停止时，电动机能实现减速和停止。制动的方法制动的方法 机械制动机械制动利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。最常见的是电利用机械装置使电动机从电源切断后能迅速停转。最常见的是电磁抱闸。磁抱闸。 电气制动电气制动 使异步电动

42、机所产生的电磁转矩使异步电动机所产生的电磁转矩T T和电动机转子的转速和电动机转子的转速n n的方向相的方向相反。反。 电气制动分为：电气制动分为：(1)(1)能耗制动。能耗制动。(2)(2)反接制动。反接制动。(3)(3)回馈制动回馈制动 1.2.1 1.2.1能耗制动能耗制动 当定子绕组通入直流电源，将在电机中将产生一个恒定磁场。当定子绕组通入直流电源，将在电机中将产生一个恒定磁场。当转子因机械惯性按原转速方向继续旋转时，转子导体会切割这一当转子因机械惯性按原转速方向继续旋转时，转子导体会切割这一恒定磁场，从而在转子绕组中产生感应电势和电流。转子电流又和恒定磁场，从而在转子绕组中产生感应电

43、势和电流。转子电流又和 恒定磁场相互作用产生电磁转矩恒定磁场相互作用产生电磁转矩T T，根据右手定则可以判断电，根据右手定则可以判断电磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则磁转矩的方向与转子转动的方向相反，则T T为一制动转矩。在制动为一制动转矩。在制动转矩作用下，转子转速将迅速下降，当转矩作用下，转子转速将迅速下降，当n = 0n = 0时，时，T = 0T = 0，制动过，制动过程结束。转子的动能变为电能，消耗在转子回路电阻上。程结束。转子的动能变为电能，消耗在转子回路电阻上。能耗制动接线图能耗制动接线图 1.2.2 1.2.2 反接制动反接制动 反接制动：电源反接制动和倒拉反接制动。反接制

44、动：电源反接制动和倒拉反接制动。（1 1）电源反接制动）电源反接制动 方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序。方法：改变电动机定子绕组与电源的联接相序。 原理：原理： 当电源的相序发生变化，当电源的相序发生变化，旋转磁场旋转磁场n1n1立即反转，从而使立即反转，从而使转子绕组中的感应电势、电流转子绕组中的感应电势、电流和电磁转矩都改变方向。因机和电磁转矩都改变方向。因机械惯性，转子转向未发生变化，械惯性，转子转向未发生变化，则电磁转矩则电磁转矩T T与转子的转速与转子的转速n n方方向相反，电机进入制动状态，向相反，电机进入制动状态，这个制动过程我们称为电源反这个制动过程我们称为电源反接制动

45、。接制动。 （2 2）倒拉反接制动）倒拉反接制动 方法：方法： 当绕线式异步电动机拖当绕线式异步电动机拖动位能性负载时，在其转子回路中动位能性负载时，在其转子回路中串入很大的电阻。串入很大的电阻。 原理：原理： 在转子回路串入很大的在转子回路串入很大的电阻，机械特性变为斜率很大的曲电阻，机械特性变为斜率很大的曲线，因机械惯性，工作点向下移。线，因机械惯性，工作点向下移。此时电磁转矩小于负载转矩，转速此时电磁转矩小于负载转矩，转速下降。当电机减速至下降。当电机减速至n = 0n = 0，电磁，电磁转矩仍小于负载转矩，在位能负载转矩仍小于负载转矩，在位能负载的作用下，电动机反转，工作点继的作用下，

46、电动机反转，工作点继续下移。此时因续下移。此时因n0n0，电机进入制，电机进入制动状态，直至电磁转矩等于负载转动状态，直至电磁转矩等于负载转矩，电机才稳定运行。矩，电机才稳定运行。n nT Ta aT TL L1 10 0b b2 2c cn n1 1 倒拉反接制动机械特性倒拉反接制动机械特性1.2.31.2.3、回馈制动、回馈制动 方法：电动机在外力（如起重机下放重物）作用下，使电动机方法：电动机在外力（如起重机下放重物）作用下，使电动机的转速超过旋转磁场的同步转速。的转速超过旋转磁场的同步转速。 原理：起重机下放重物。在下放开始时，原理：起重机下放重物。在下放开始时，nn1nn1，电动机处

47、于电，电动机处于电动状态。在位能转矩的作用下，电动机的转速大于同步转速时，动状态。在位能转矩的作用下，电动机的转速大于同步转速时，转子中感应电势、电流转子中感应电势、电流和转矩的方向都发生和转矩的方向都发生了变化，电磁转矩方了变化，电磁转矩方向与转子转向相反，向与转子转向相反，成为制动转矩。此时成为制动转矩。此时电动机将机械能电动机将机械能转变为电能馈送转变为电能馈送电网，所以称回电网，所以称回馈制动。馈制动。 N NS Sn n1 1T Tn nN NS Sn n1 1n nT T (a)n(a)nnnn1 1 回馈制动回馈制动 回馈制动原理图回馈制动原理图图二图二 空钩或轻载时工作状态空钩

48、或轻载时工作状态 1.2.4 1.2.4 下降物品时电动机的工作状态有三种情况：下降物品时电动机的工作状态有三种情况： 反转电动状态反转电动状态 当空钩或轻载下放时，由于负当空钩或轻载下放时，由于负载重力转矩小于提升机构摩擦阻载重力转矩小于提升机构摩擦阻转矩，此时依靠重物自身重量不转矩，此时依靠重物自身重量不能下降。为此，电动机必须向着能下降。为此，电动机必须向着重物下降方向产生电磁转矩，并重物下降方向产生电磁转矩，并与重力转矩一起共同克服摩擦阻与重力转矩一起共同克服摩擦阻转矩，强使空钩或轻载下放，这转矩，强使空钩或轻载下放，这在起重机中常叫做强力下降。电在起重机中常叫做强力下降。电动机运行在

49、动机运行在-n-na a下，以下，以n na a速度下放速度下放重物。重物。 图三图三 中载或中载或重载下降时工作状态重载下降时工作状态 再生制动状态再生制动状态 在中载或重载长距离下降重物在中载或重载长距离下降重物时，可将提升电动机按反转相序时，可将提升电动机按反转相序接线，产生下降方向的电磁转矩接线，产生下降方向的电磁转矩T T，使电动机很快加速并超过，使电动机很快加速并超过电动机的同步转速。此时，转子电动机的同步转速。此时，转子绕组内感应电动势和电流均改变绕组内感应电动势和电流均改变方向，产生阻止重物下降的电磁方向，产生阻止重物下降的电磁转矩。当转矩。当T=TT=TW W -T -Tf

50、f时，电动机以时，电动机以高于同步转速的速度稳定运行，高于同步转速的速度稳定运行，所以可称为超同步制动。所以可称为超同步制动。 倒拉反接制动状态倒拉反接制动状态 在下放重型载荷时，电动机定在下放重型载荷时，电动机定子仍按正转提升相序接线，但在转子仍按正转提升相序接线，但在转子电路中串接较大电阻，这时电动子电路中串接较大电阻，这时电动机起动转矩小于负载转矩机起动转矩小于负载转矩TL TL ，因，因此电动机就被载荷拖动，迫使电动此电动机就被载荷拖动，迫使电动机反转，反转以后电动机的转差率机反转，反转以后电动机的转差率增大，转子的电动势和电流都加大，增大，转子的电动势和电流都加大，转矩也随之加大，直

51、至转矩也随之加大，直至T=TL T=TL ，在，在ncnc稳定运行。此时若处于轻载下放稳定运行。此时若处于轻载下放TWTW时，将会出现不但不下降反时，将会出现不但不下降反而上升之后果，如图中而上升之后果，如图中d d点工作，点工作，以以ndnd上升。上升。 1.3 1.3 三相异步电动机的调速三相异步电动机的调速 由异步电动机的转速公式由异步电动机的转速公式可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：可知，异步电动机有下列三种基本调速方法：（1 1）改变定子极对数）改变定子极对数 P P 调速。变极调速只用于笼型电动机。调速。变极调速只用于笼型电动机。（2 2）改变电源频率）改变电源频率 f1 f

52、1 调速。调速。（3 3）改变转差率）改变转差率S S调速。调速。 我们的起重设备多用于变频调速，因为改变定子电源频率我们的起重设备多用于变频调速，因为改变定子电源频率f,f,其其调速属于改变同步转速调速属于改变同步转速n n调速，由于没有人为的改变调速，由于没有人为的改变s,s,转子中不产转子中不产生附加的转差功率损耗，所以变频调速一方面可以实现节能，另生附加的转差功率损耗，所以变频调速一方面可以实现节能，另一方面可以较好的保持机械特性负载能力。我们这里主要谈谈变一方面可以较好的保持机械特性负载能力。我们这里主要谈谈变频调速。频调速。 1.3.1 1.3.1、恒转矩与恒功率变频率调速、恒转矩

53、与恒功率变频率调速 从转速公式中可以看出，当异步电动机的磁极对数从转速公式中可以看出，当异步电动机的磁极对数P P一定，转一定，转差率差率s s一定时，改变定子绕组的供电频率一定时，改变定子绕组的供电频率f1f1可以达到调速目的，电可以达到调速目的，电动动机转速机转速n n基本上与电源的频率基本上与电源的频率f1f1成正比，因此，平滑地调节供电电成正比，因此，平滑地调节供电电源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速源的频率，就能平滑，无级地调节异步电动机的转速。变频调速调速范围大，低速特性较硬，基频调速范围大，低速特性较硬，基频f=50Hzf=50Hz以下，属于恒转矩调速以下，

54、属于恒转矩调速方式，在基频以上，属于恒功率调速方式。且采用变频起动更能方式，在基频以上，属于恒功率调速方式。且采用变频起动更能显著改善交流电动机的起动性能，大幅度降低电机的起动电流，显著改善交流电动机的起动性能，大幅度降低电机的起动电流，增加起动转矩。增加起动转矩。（1 1）恒转矩变频率调速）恒转矩变频率调速对恒转矩负载对恒转矩负载常数1111ffUU此条件下变频调速，电机的主磁通和过载能力不变。此条件下变频调速，电机的主磁通和过载能力不变。（2 2）恒功率变频率调速）恒功率变频率调速对恒功率负载对恒功率负载1195509550ffnnTTnTnTPNNNNNNNNN常数常数1111fUfU得

55、得 此条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通发生变化。此条件下变频调速，电机的过载能力不变，但主磁通发生变化。 1.3.2 1.3.2 频率调速时电动机的机械特性频率调速时电动机的机械特性变频调速时电动机的机械特性可用下列各式表示变频调速时电动机的机械特性可用下列各式表示21121218mm pUT()( LL )f 最大转矩最大转矩起动转矩起动转矩212122121118stm pRUT()( LL )ff 临界点转速降临界点转速降21211121260302mRfRnsnf ( LL )pp( LL ) 在基频以下调速时在基频以下调速时, ,保持保持U U1 1/f/f1 1= =常

56、数常数, ,即恒转矩调速。即恒转矩调速。 在基频以上调速时在基频以上调速时, ,电压只能电压只能 U U1 1=U=U1 1N ，迫使主磁通与频率成反，迫使主磁通与频率成反比降低，近似为恒功率调速。比降低，近似为恒功率调速。 起重机起升和下降时电动机变频调速的机械特性分析：起重机起升和下降时电动机变频调速的机械特性分析： （1 1）重物起吊上升时，其旋转方向与电枢电流产生的转矩方向）重物起吊上升时，其旋转方向与电枢电流产生的转矩方向相同，即电动机受正向转矩作用。其机械特性在第一象限，如图相同，即电动机受正向转矩作用。其机械特性在第一象限，如图一中之曲线一中之曲线所示，工作点为所示，工作点为A

57、A，转速为，转速为n 1n 1 。图一图一 起吊重物时的工作状态起吊重物时的工作状态 当通过降低频率而减速时。在频率刚下降的瞬间，机械特性当通过降低频率而减速时。在频率刚下降的瞬间，机械特性已经切换到曲线已经切换到曲线了了, ,工作点由工作点由AA 跳变至跳变至A,A,进入第二象限进入第二象限, ,其其转矩变为反向的制动转矩转矩变为反向的制动转矩, ,使转速短时下降使转速短时下降, ,并重新进入第一象并重新进入第一象限限, ,至至B B点时点时, ,又处于稳定运行状态又处于稳定运行状态,B,B点便是频率降低后的新的工点便是频率降低后的新的工作点作点, ,这时这时, ,转速已降为转速已降为n n

58、2 2。 （2 2）空钩（包括轻载）下降时，吊钩自身是不能下降的，）空钩（包括轻载）下降时，吊钩自身是不能下降的，必须由电动机反向运行来实现。此时电动机的转矩和转速都是必须由电动机反向运行来实现。此时电动机的转矩和转速都是负的，故机械特性曲线在第三象限，如图二中之曲线负的，故机械特性曲线在第三象限，如图二中之曲线，工作，工作点为点为C C点，转速为点，转速为n3n3 。图二图二 空钩或轻载时工作状态空钩或轻载时工作状态 当通过降低频率而减速时，在当通过降低频率而减速时，在频率刚下降的瞬间，机械特性已频率刚下降的瞬间，机械特性已经切换至曲线经切换至曲线、工作点由、工作点由C C点点跳变至跳变至C

59、C点，进入第四象限，点，进入第四象限，其转矩变为正方向，以阻止吊钩其转矩变为正方向，以阻止吊钩下降，所以也是制动转矩，使下下降，所以也是制动转矩，使下降的速度减慢，并重新进入第三降的速度减慢，并重新进入第三象限，至象限，至D D点时，又处于稳定运点时，又处于稳定运行状态，行状态，DD 点便是频率降低后的点便是频率降低后的新的工作点，这时，转速为新的工作点，这时，转速为n4n4。（3 3）重载下降时，重物将因自身的重力而下降，电动机的旋转）重载下降时，重物将因自身的重力而下降，电动机的旋转方向是反转（下降）的，但其转矩的方向却与旋转方向相反是方向是反转（下降）的，但其转矩的方向却与旋转方向相反是

60、正方向的，其机械特性如图三的曲线正方向的，其机械特性如图三的曲线所示所示, ,工作点为工作点为EE 点，转点，转速为速为n5n5。这时电动机的作用是防止重物由于重力加速度的原因。这时电动机的作用是防止重物由于重力加速度的原因而不断加速，达到使重物匀速下降的目的。而不断加速，达到使重物匀速下降的目的。 图三图三 重载下降时工作状态重载下降时工作状态 1.3.31.3.3变频器及其操作方式变频器及其操作方式 起重机的运行具有大惯性、四象限的特点，与其它传动机械起重机的运行具有大惯性、四象限的特点，与其它传动机械相比对变频器有着更为苛刻的安全和性能上的要求。一般来说电相比对变频器有着更为苛刻的安全和