單梁橋式起重機的特性

2023年12月22日1湖南工學院

1橋式起重機簡介

橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋，所以又稱“天車”或者“行車”。橋式起重機橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和起重運輸中實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化、自動化的重要工具和設(shè)備。所以橋式起重機在室內(nèi)外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉(zhuǎn)等部門和場所均得到廣泛的運用。2023年12月22日湖南工學院21.1起重機械的基本組成

起重機不論結(jié)構(gòu)簡單還是復雜，其共同點都是由三大部分組成，即金屬結(jié)構(gòu)、工作機構(gòu)和電控系統(tǒng)如圖1。

2023年12月22日湖南工學院31.1.1橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)

橋式起重機的金屬結(jié)構(gòu)是指橋式起重機的橋架，如圖1-1所示，橋式起重機的橋架主梁與端梁之間采用焊接或螺栓連接。端梁多采用鋼板組焊成箱形結(jié)構(gòu)。主梁截面結(jié)構(gòu)形式多種多樣，常用的多為箱形截面梁或析架式主梁。 金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架，其作用是承受和傳遞起重機負擔的各種工作載荷、自然載荷以及自然載荷。由于超載或疲勞等原因，導致起重機金屬結(jié)構(gòu)局部或整體受力構(gòu)件出現(xiàn)裂紋和塑性變形，這涉及強度問題；由于超載或沖擊振動等原因，導致起重機金屬結(jié)構(gòu)的主要受力構(gòu)件發(fā)生了過大的彈性變形，或產(chǎn)生劇烈的振動，這涉及剛度問題；由于載荷移到懸臂端發(fā)生超載或變幅加速度過大，導致帶有懸臂的起重機傾翻，這涉及整機傾覆穩(wěn)定性問題，這些都與起重機金屬結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性密切相關(guān)。因此，金屬結(jié)構(gòu)必須具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性，才能保證起重機的正常使用。2023年12月22日湖南工學院4橋式起重機結(jié)構(gòu)圖圖1—11一司機室；2一大車軌道；3一緩沖器；4一大梁；5一電纜；6、7一主、副起升機構(gòu)；8—起重小車；9—小車運行機構(gòu)；10—吊籠；11—走臺欄桿；12—主梁；13—大車運行機構(gòu)起重機橋式起重機2023年12月22日湖南工學院51.1.2橋式起重機工作機構(gòu)

橋式起重機工作機構(gòu)由起身機構(gòu)、運行機構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架3部分組成。(1)起升機構(gòu)

起升機構(gòu)是橋架式起重機的重要組成部分。絕大多數(shù)起重墜物的重大事故，幾乎都與起升機構(gòu)及其主要構(gòu)成零部件的安全狀態(tài)有直接關(guān)系，是安全檢查的重點，在保證工作性能時，必須滿足安全要求。起升機構(gòu)由電動機、減速器和轉(zhuǎn)動軸、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、制動器及安全裝置如圖1-2等組成。卷繞系統(tǒng)一般采用帶螺旋槽的單層纏繞卷筒、雙聯(lián)鋼絲繩滑輪組；最常用的取物裝置是吊鉤；安全裝置包括超載限制器。通常在額定起重量超過10噸的普通橋式起重機上裝有主、副兩套起升機構(gòu)，副鉤的額定起重量一般為主鉤的15～20％。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。2023年12月22日湖南工學院6起身機構(gòu)設(shè)備圖2023年12月22日湖南工學院7橋式起重機起身機構(gòu)傳動簡圖圖1-21—電動機；2、5—聯(lián)軸器；3—制動器；4—減速器；6—卷筒；7—鋼絲繩；8—吊鉤或滑輪組；9—上升極限位置限制器2023年12月22日湖南工學院8起升機構(gòu)的制動器制動器是關(guān)系安全的關(guān)鍵裝置，起升機構(gòu)使用的電動式制動器應(yīng)是常閉式支持制動器，它的制動輪必須裝在與傳動裝置剛性聯(lián)結(jié)的軸上。起升機構(gòu)的每一套獨立驅(qū)動裝置至少裝設(shè)一個制動器，對于吊運熾熱金屬危險品的起升機構(gòu)，每一套獨立的驅(qū)動裝置至少裝設(shè)兩個制動器，每個制動器的安全系數(shù)均不得低于規(guī)定的數(shù)值。起重機橋式起重機2023年12月22日湖南工學院9起重機(2)運行機構(gòu)

運行機構(gòu)包掛大車、小車運行機構(gòu)。其驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的"三合一"驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構(gòu)一般只用4個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過4個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院10一、小車運行機構(gòu)小車運行機構(gòu)為多集中驅(qū)動自行式結(jié)構(gòu)，由電動機、減速機、聯(lián)軸器和轉(zhuǎn)動軸、制動器、車輪組和軌道以及安全裝置等組成。由于運行軌距較小，使用單輪緣車輪，方鋼或扁鋼形狀的鋼軌直接鋪設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)上。采用立式減速機將驅(qū)動部分和行走車輪布置在起重小車上下兩個層面上。小車安全裝置有行程限位開關(guān)、緩沖器和軌道端部止擋，防止小車超行程運行脫軌。橋式起重機橋式起重機2023年12月22日湖南工學院11二、大車運行機構(gòu)大車運行機構(gòu)按轉(zhuǎn)動形式不同分為集中驅(qū)動和分別驅(qū)動兩類。起重機跨度小于16.5m時，可以采用集中驅(qū)動或分別驅(qū)動；跨度大于16.5m時，一律采用分別驅(qū)動。大車運行機構(gòu)采用雙輪緣車輪，驅(qū)動力靠主動車輪輪壓與軌道之間的摩擦產(chǎn)生的附著力，因此，必須要進行主動輪的打滑驗算，以確保足夠的驅(qū)動。大車運行機構(gòu)的安全裝置有行程限位開關(guān)、緩沖器和軌道端部止擋。室外起重機必須配備夾軌器、掃軌板和支承架，以及暴露的活動零部件防護罩。橋式起重機橋式起重機2023年12月22日湖南工學院12橋式起重機運行機構(gòu)圖2023年12月22日湖南工學院13橋式起重機（3）橋式起重機類型分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多，比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(nèi)操縱，也有遠距離控制的。起重量可達500噸，跨度可達60米。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院141.2起重機的原理與方案設(shè)計

起重機主要包括起升機構(gòu)、運行機構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)等。起升機構(gòu)是起重機的基本工作機構(gòu)，大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成，也有通過液壓系統(tǒng)升降重物的。運行機構(gòu)用以縱向水平運移重物或調(diào)整起重機的工作位置，一般是由電動機、減速器、制動器和車輪組成。金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架，主要承載件如橋架、臂架和門架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu)，也可為腹板結(jié)構(gòu)，有的可用型鋼作為支承梁。 橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。

2023年12月22日湖南工學院15 當前橋式起重機的設(shè)計存在“復制有余、創(chuàng)新不足”的現(xiàn)象。這與當前形勢是不適應(yīng)的,與國家科技工作的指導方針是相違背的,為此,必須加強自主創(chuàng)新，設(shè)計出具有我國知識產(chǎn)權(quán)的起重機。起重機涉及到相關(guān)的配套件,有發(fā)動機、電動機、材料、控制元件、液壓元件;在設(shè)計技術(shù)上,涉及到控制技術(shù)、液壓技術(shù);在設(shè)計理論上涉及到設(shè)計原理、固體力學、結(jié)構(gòu)力學、優(yōu)化理論、統(tǒng)計動力學等。起重機總體性能先進與否,既是一個國家工業(yè)水平的體現(xiàn)也是一個國家科學技術(shù)水平發(fā)展過程的體現(xiàn)。起重機的發(fā)展應(yīng)朝著大型化和高精尖方向發(fā)展。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院16橋式起重機1.3雙梁橋式起重機

橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院17雙梁橋式起重機現(xiàn)場布置圖2023年12月22日湖南工學院18

普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院191.4單梁橋式起重機電動單梁橋式起重機與電動葫蘆配套使用，成為一種有軌運行的輕小型起重機。為一般用途的起重機，如帶有馬達抓斗作吊具，則可裝卸和搬運散粒物品。適用起重量1、2、3、5、10噸，跨度7．5-22．5米。設(shè)有地面和操作室兩種操作形式。操縱室有開式、閉式兩種，可根據(jù)實際情況分為左或右面安裝兩種形式，入門方向有側(cè)面及端面兩種，以滿足用戶在各種不同需要的情況下進行選擇。不宜在易燃、易爆的介質(zhì)中或具有很大濕度與酸、堿類氣體的場所工作，也不適用于吊運熔化的金屬、有毒物和易燃物的工作。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院20單梁橋式起重機的特性電動單梁橋式起重機整機結(jié)構(gòu)新穎、工藝性好，操作靈活平穩(wěn)，安全可靠。整機與電動葫蘆配套使用，是一種輕小型的起重機機械。其起重量為1t-10t。跨度為7.5-22.5m，工作級別為A3-A5，工作環(huán)境溫度為-25-40oC。廣泛用于工廠、倉庫、料場等不同場合吊運貨物，禁止在易燃、易爆腐蝕性介質(zhì)等環(huán)境下使用。2023年12月22日湖南工學院21單梁橋式起重機現(xiàn)場布置圖2023年12月22日湖南工學院222通用橋式起重機操作規(guī)程2.1一般通用橋式起重機安全操作規(guī)程

（1）、工作前嚴禁飲酒。（2）、不準帶無關(guān)人員上車。（3）、開車前先檢查機械、電氣、安全裝置是否良好；車上有無可碰、卡、掛現(xiàn)象；確認一切正常，打鈴告警后，再送電試車。（4）、檢查試車中發(fā)現(xiàn)有第三條規(guī)定情況之一時，應(yīng)立即停車。（5）操作中必須精力集中，與下面密切配合。操作時不準吸煙、吃東西和與他人談話。

橋式起重機2023年12月22日湖南工學院23（6）、操作中嚴格執(zhí)行"十不吊"：

①超過額定負苛不吊。②指揮信號不明；重量不明；光線暗淡不吊。③吊索和附件捆綁不牢、不符合安全要求不吊。④吊掛重物直接加工時不吊。⑤歪拉斜掛不吊。⑥工件上站人或浮放活動物不吊。⑦易燃易爆物品不吊。⑧帶有棱角快口物件未墊好不吊。⑨埋地物品不吊。⑩干部違章指揮不吊。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院24（7）、操作中要始終做到穩(wěn)起、穩(wěn)行、穩(wěn)落。在造近鄰車或接近人時必須及時打鈴告警（8）、吊運物品堅持"三不越過"：①不從人頭上越過；②不從汽車、火車頭上越過；③不從設(shè)備上越過；（9）、運行時，任何人發(fā)出停車信號均應(yīng)立即停車。（10）、操作帶翻、游翻、兜翻時應(yīng)在安全地方進行。（11）、起吊重物時，距地面距離不許超過0.5米。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院25（12）、吊運接近額定負荷時，應(yīng)升至100毫米高度停車檢查剎車能力。（13）、吊運過程中，不允許同時操作三個機構(gòu)（即大車、小車、卷揚不能同時動作）。（14）、正常情況下不準打反車。（15）、嚴禁使用兩臺起重量不同的起重機共吊一物。用兩臺起重能力相等的起重機共吊一物時，應(yīng)采取使兩臺起重機均能保持垂直起重措施，其吊物重量加吊具重量之和的不準超過兩臺起重機起重能力總和的80%。且須總工程師或其指派的專人在場指揮，方能起吊。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院26（16）、上下車時需由梯子平臺通過。不準從一臺車爬至另一臺車。不準沿軌道行走。（17）、車上不準堆放活動物或其他物品，工具應(yīng)加以固定。（18）、同一跨軌道上有兩臺以上吊車時，不準相互推車碰撞。（19)、吊鉤不載荷運行時，應(yīng)升至一人以上高度。(20)、露天起重機作業(yè)完畢后應(yīng)加以固定。(21)、在處理故障或離車時，控制器必須放于"0"位，切斷電源。不準懸掛重物離開車。下班時把小車停于駕駛室一端，吊鉤升至規(guī)定高度。(22)、認真填寫交接班記錄，特別是不安全因素必須交待清楚。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院273.橋式起重機技術(shù)設(shè)計3.1大車設(shè)計的基本原則和要求

大車運行機構(gòu)的設(shè)計通常和橋架的設(shè)計一起考慮，兩者的設(shè)計工作要交叉進行，一般的設(shè)計步驟：（1）.確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳動方式（2）.布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸（3）.安排大車運行機構(gòu)的具體位置和尺寸（4）.綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設(shè)計橋式起重機2023年12月22日湖南工學院28

大車運行機構(gòu)設(shè)計的基本要求：1.機構(gòu)要緊湊，重量要輕。2.和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機構(gòu)好布置。3.盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度 4.維修檢修方便，布置合理。橋式起重機2023年12月22日湖南工學院293.2.1運行阻力計算

3.2大車運行機構(gòu)的計算橋式起重機2023年12月22日湖南工學院30

3.2.1運行阻力計算橋式起重機2023年12月22日湖南工學院314起重機安全裝置

為了保護起重設(shè)備和防止發(fā)生人身事故，起重設(shè)備必須安裝安全裝置，主要有各類限位器、起重量限制器、起重力矩限制器、防沖撞裝置、緩沖器和夾軌器等。起重機裝有較完善的安全裝置，以便在意外的情況下，起到保護機件或提醒操作人員注意，從而起到安全保護作用。2023年12月22日湖南工學院324.1極限位置限位器 （1）起升高度限位器。用來限止重物起升高度。當取物裝置起升到上極限位置時，限位器發(fā)生作用使用重物停止上升，防止機構(gòu)損壞。起升高度限位器主要有重錘式、蝸輪蝸桿式和螺桿式。 重錘式起升限位器使用方便，但因鋼絲繩有時會與重錘發(fā)生磨擦，使用時要注意。螺桿式限位器不但可以限制起升高度，還可以限制下降深度。吊運灼熱的金屬液體的起重機應(yīng)分別設(shè)置兩套不同形式的起升高度限位器，并分別斷開不同的斷路器。2023年12月22日湖南工學院33（2）行程限位器。它由頂桿和限位開關(guān)組成。用于限制運行、回轉(zhuǎn)和變幅等終端極限位置，當頂桿觸動限位開關(guān)轉(zhuǎn)柄時，即可以切斷電源，使機構(gòu)停止工作。（3）緩沖器。為了防止因行程限位器失靈和當操作人員疏忽，致使起重機的運行機構(gòu)或臂架式起重機的變幅機構(gòu)與設(shè)在終端的擋板相撞，應(yīng)裝有緩沖器吸收碰撞能量，以保證起重機運行機構(gòu)能平穩(wěn)地停住。常用的有橡膠緩沖器、彈簧緩沖器和液壓緩沖器。2023年12月22日湖南工學院34（4）偏斜調(diào)整和顯示裝置

為確保起重設(shè)備的安全穩(wěn)定運行，避免偏斜過大造成起重機金屬結(jié)構(gòu)損壞或使起重機產(chǎn)生啃軌，對跨度≥40m的門式起重機和裝卸橋等，應(yīng)裝偏斜調(diào)整和顯示裝置。2023年12月22日湖南工學院354.2起重量限制器起重量限制器主要用來防止起重量超過起重機的負載能力，以免鋼絲繩斷裂和起重設(shè)備損壞。電機過流保護裝置并不能保護起重機過載．因此，GB6067-85《起重機械安全規(guī)程》規(guī)定：>20t的橋式起重機和＞10t的門式起重機應(yīng)裝超越限制器，其他噸位的橋式起重機以及電動葫蘆視情況安裝超載限制器。 起重量限制器的類型較多，常用的有杠桿式起重量限制器、彈簧式起重量限制器和電子超載限制器。電子超載限制器一般由電阻應(yīng)變式傳感器和電氣控制裝置兩部分組成，主要用于起重設(shè)備的超載保護，它可事先把報警起重量調(diào)節(jié)為90％額定起重量，而把自動切斷電源的起重量調(diào)節(jié)為110％額定起重量。電子超載限制器由載荷傳感器、電子儀表、控制元件以及顯示裝置等組成，通用性較好，精度高，結(jié)構(gòu)緊密，工作穩(wěn)定，有顯示功能，應(yīng)用廣泛。2023年12月22日湖南工學院364.3起重力矩限制器對于臂架式起重機來講，起重力矩是一個重要參數(shù)。如果起重量不變，工作幅度愈大時起重力矩就愈大；如果起重力矩不變，工作幅度減小時則起重量可以增加。為此在設(shè)計起重機時得出一條起重機特性曲線，即是起重量與工作幅度之間的關(guān)系曲線，并以此為依據(jù)來設(shè)計、制造重量力矩限制器。常用的起重力矩限制器，有機械式起重力矩限制器和電子式起重力矩限制器。電子起重力矩限制器由起重量檢測器、起重臂仰角檢測器和起重臂長度檢測器來測出有關(guān)數(shù)值，并顯示在儀表盤上，