第十二章桥式起重机.docx
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第十二章桥式起重机
第十二章KH-20/5t桥式起重机电气技能培训考核装置
一、装置的基本配备
1、HK-JC01电源控制面板（铝质面板）
（1）交流电源（带有漏电保护措施）
通过市电提供三相交流电源（AC3～380V）
（2）人身安全保护体系
电压型漏电保护器：
对线路出现的漏电现象进行保护，使控制屏内的接触器跳闸，切断电源。
电流型漏电保护装置：
控制屏若有漏电现象，漏电流超过一定值，即切断电源。
2、KH-20/5t铝面板
面板上安装有机床的所有主令电器及动作指示灯、机床的所有操作都在这块面板上进行，指示灯可以指示机床的相应动作。
面板上印有20/5t桥式超重机示意图，可以很直观地看出20/5t桥式超重机的外形轮廓。
3、KH-20/5t铁面板
面板上装有断路器、熔断器、接触器、变压器等元器件，这些元器件直接安装在面板表面，可以很直观的看它们的动作情况。
4、电动机
五台380V三相线绕转子异步电动机，分别用作主钩、副钩、小车和大车电动机的摸拟。
5、故障开关箱
设有32个开关，其中K1到K31用于故障设置；K32用作指示灯开关，可以用来设置机床动作指示与不指示。
二、原理图
三、20/5t桥式起重机分析
1、桥式起重机的结构和运动形式
桥式起重机的结构示意图如图12-3所示，主要由桥架，大车、小车、主钩和副钩组成。
大车的轨道敷设在车间两侧的立柱上，主梁横跨架在车间上空，大车可沿轨道移动，在大车的驱动下，整个起重机可在车间内作纵向移动，主梁上有小车的移行导轨，小车可沿导轨作横向移动，主钩、副钩都装在小车上，主钩用来提升重物，副钩用来提升较轻的货物，也可用来协同主钩完成吊运任务。
2、桥式起重机对电力拖动的要求
（1）由于桥式起重机经常在重载下进行频繁启动、制动、反转、变速等操作，要求电动机是有较高的机械强度和较大的过载能力，同时还要求电动机的启动转矩大，启动电流小，因此使用绕线转子异步电动机。
（2）要有合理的升降速度，轻载或空载时速度要快，以提高效率，重载时速度要慢。
（3）要有适当的低速区，在30%额定转速内应分几档，以便提升或下降到预定位置附近时灵活操作。
（4）提升第一级为预备级，用以消除传动间隙和预紧钢丝绳，以避免过大的机械冲击。
（5）当下放货物时，可根据负载大小情况选择电机的运行状态。
（6）有完备的保护环节，零位短路保护，过载保护，限位保护和可靠的制动方式。
3、桥式起重机的电气控制分析
（1）安全保护
图12-4
桥式起重机除了使用熔断器作为短路保护，使用过电流继电器作过载、过流保护之外，还有各种用来保障维修人员安全的安全保护，如驾驶室门上的舱门安全开关SQ1，横梁两侧栏杆门上的安全开关SQ2、SQ3，并设有一个紧急情况开关SA1。
如图12-4所示，SQ1、SQ2、SQ3和SA1常开触头串在接触器KM线圈电路中，只要有一个门没关好，对应的开关触头不会闭合，KM就无法吸合；或紧急开关SA1没合上，KM也无法吸合，起到安全保护的作用。
图12-5
图12-5
（2）主控接触器KM的控制
在起重机启动之前，应将所有凸轮控制器手柄置于“0”位，其各自串在接触器KM线圈通路中的触头闭合（如图12-5所示各开关的状态表），将舱门，横梁栏杆门关好，使安全开关SQ1，SQ2，SQ3触头闭，同时紧急开关SA1也要合上，为启动作好准备。
合上电源开关QS1，按下启动按钮SB，接触器KM吸合通过开关图可以看出此时触头Q1－10、Q1－11、Q2-10、Q2－11、Q3－15、Q3－16均是闭合的，接触器KM可以通过其两副触头KM（1－2）、KM（10－14）进行自锁。
（3）凸轮操制器的控制
起重机的大车、小车和副钩电机容量都比较小，一般采用凸轮控制器控制。
由于大车两头分别由两台电动机M3、M4拖动，所以Q3比Q1、Q2多5对常开触头，以供切除电动机M4转子电阻用，大车、小车和副钩控制原理基本相同，下面以副钩为例说明。
凸轮控制器Q1共有12对触头11个位置，中间零位，左、右两边各5位，4对触头用在主电路中，用来控制电机反转，以实现控制副钩的上升和下降；5对触头用在转子电路中，以及用来逐级切除转子电阻，改变电机转速，以实现副钩上升，下降的调速；3对用在控制回路中作联锁触头。
在KM吸合后，总电源接通，转动凸轮控制器Q1的手轮到提升的“1”位置，Q1的触头Q1-1、Q1-3闭合，电磁制动器YA1得电吸合，闸互松闸，电动相正转，由于此时Q1的五对常触头（Q1－5、Q1－6、Q1－7、Q1－8、Q1－9）均是断开，M1转子串入全部的外接电阻启动M1以最低的转速带副钩上升，转动Q1的手轮，依次到提升的2、3、4、5档，Q1-5、Q1-6、Q1-7、Q1-8、Q1-9依次闭合，依次短接电阻，电动机M1的转速逐级升高。
断电或将Q1手轮转动“0”位时，电机M1断电，同时YA1也断电抱闸。
（4）主令控制器的控制
主令控制器SA的状态图如图12-5所示。
由于主钩电机容量比较大，一般采用主令控制器配合磁力控制屏进行控制，即主合控制器控制接触器（如图12-6），再由接触器控制电机。
主钩上升与凸轮控制器的工作过程基本相似，区别只在于它是通过接触器来控制。
合上QS1、QS2、QS3接通主电路和控制电路电源，将主令控制器SA手轮转到“0”位，其触头SA-1闭合，继电器KV吸合并通过其触头KV（24-25）自锁，为主钩电动机M5的起动作好准备。
当主令控制器SA操作手轮转到上升位置的第一档时，其触头SA-3、SA-4、SA-6、SA-7闭合，KMU、KMB、KM1得电吸合，制动电磁铁松闸，电动机正转。
由于KM1触点只短接一段电阻，电磁转矩较小，一般不起吊重物，只作预紧钢丝绳和消除齿轮间隙，当手轮依次转到上升的2、3、4、5的时候，控制器触头SA-8~SA-11相继闭合，依次使KM2，KM3，KM4，KM5通电吸合，对应的转子电路逐渐短接各段电阻，提升速度逐渐增加。
主令控制器在提升位置时，触点SA-3始终闭合，限位开关SQU2串入控制回路起到上升限位保护作用。
将主令控制器SA的手轮转到下降位置的“C”档，其触头SA-3，SA-6、SA-7、SA-8闭合，位置开关SQU2串入电路上限位保护，KM1、KMU、KM1、KM2得电吸合，电动机定子正向通电，产生一个提升力矩，但此时KMB未接通，制动器在抱闸，电动起不能转动，用以消除齿轮的间隙，防止下降时过大的机械冲击。
下降第1、2位用于重物低速下降，当操作手轮在下降第1、2位时，SA-4闭合，KMB、YA5通电，制动器松闸，SA-8、SA-7相继断开，KM1、KM2相继释放，电动机转子电阻逐渐加入，使电动机产生的制动力矩减小，使电动机工作在两种不同转速的倒拉反拉制动状态。
下降第3、4、5位为强力下降，当操作手轮在下降第3、4、5位置时，KMD和KMB吸合，电动机定子反向通电，同时制动器松闸，电动机产生的电磁转矩与吊钩负载力矩方向一致，强迫推动吊钩下降，适用于空钩或轻物下降，从第3到第5位，转子电阻相继切除，可获得三种强力下降速度。
四、KH-20/5t桥式起重机安装与操作
1、准备工作
（1）查看各电器元件上的接线是否紧固，各熔断器是否安装良好。
（2）独立安装好接地线，设备下方垫好绝缘垫，将各开关置分断位置。
（3）插上三相电源
2、操作试运行
参看电路原理图，按以下步骤操作
（1）将装置左侧的总电源开关合上，按下主控电源板上的启动按钮
（2）合上电源总开关QS1，将两个“横梁安全开关”，“舱门安全开关”置于“关”位置，将紧急开关SA1（SA1只是用来模拟桥式起重机上的紧急开关的功能，而不作为本装置紧急保护之用）置于“闭合”位置，将Q1、Q2、Q3、SA置“0”位，为起动做好准备。
按下启动按钮SB，KM吸接通电源。
（3）副钩的控制
将副钩控制开关Ｑ１顺时针转到１位，电磁铁YA1吸合（模拟电磁制动器吸合松闸），“副钩提升”指示灯亮，副钩电动机低速运转，依次转到2、3、4、5位，电动机转速逐级升高，将Q1扳回“0”位，副钩电机停转，“副钩提升”指示灯灭。
将副钩控制开关Q1逆时针转到“1”位，“副钩”电动机以较低的速度反向转动，YA1吸合，同时“副钩下降”指示灯亮。
依次转到2、3、4、5位，副钩电动机转速逐渐增高，将Q1转回“0”位，副钩电动机停止，YA释放（模拟电磁制动器断电抱闸），副钩下降指示灯灭。
（4）小车的控制
将小车控制开关Ｑ2顺时针转到１位，电磁铁YA2吸合（模拟电磁制动器吸合松闸），“小车向前”指示灯亮，小车电动机低速运转，依次转到2、3、4、5位，电动机转速逐级升高，将Q2扳回“0”位，小车电机停转，“小车向前”指示灯灭。
将小车控制开关Ｑ2逆时针转到“1”位，小车电动机以较低的速度反向转动，YA2吸合，同时“小车向后”指示灯亮。
依次转到2、3、4、5位，小车电动机转速逐渐增高，将Q2转回“0”位，小车电动机停止，YA2释放（模拟电磁制动器断电抱闸），“小车向后”指示灯灭。
（5）大车的控制
将大车控制开关Ｑ3顺时针转到１位，电磁铁YA3吸合（模拟电磁制动器吸合松闸），“大车向左”指示灯亮，大车电动机M3、M4低速运转，依次转到2、3、4、5位，电动机转速逐级升高，将Q3扳回“0”位，大车电机停转，“大车向左”指示灯灭。
将大车控制开关Ｑ3逆时针转到“1”位，大车电动机M3、M4以较低的速度反向转动，YA3、Y4吸合，同时“大车向右”指示灯亮。
依次转到2、3、4、5位，大车电动机转速逐渐增高，将Q2转回“0”位，大车电动机停止，YA3、YA4释放（模拟电磁制动器断电抱闸），“大车向右”指示灯灭。
（6）主钩的控制
将主钩的控制开关SA向右转到上升档的第“1”位置，KMU、KMB、KM1吸合，“主钩提升”指示亮（表示SA处在上升档位），同时主钩电动机M5正转，电磁铁YA5吸合，将SA依次转到2、3、4、5位，KM5相继吸合，主钩电动机M5转速逐渐提高。
将SA转回“0”位，KM5、KM1、KMU、KMB相继断开，电动机M5停止，YA5释放，指示灯灭。
若在电动机运行在上升过程中按下主钩上升限位开关SQU2，则所有权有主钩的控制接触器和电磁铁均释放。
将主钩的控制开关SA向左转到下降档的“C”位置，KMU、KM1、KM2吸合，电动机M5以一个较低的转速正转（在实际起重机中有制动器对电动机抱闸，电动机不能转动，用以消除齿轮的间隙，防止下降时过大的机械冲击；在此YA5只作为制动器动作的模拟，它不能对电机进行制动，所以此时仍会转动），“主钩下降”指示灯亮（表示SA被置在下降档位）。
将SA转到下降档的第1、2位时，SA-4闭合，KMB、YA5通电吸合（表示制动器松闸），SA-8、SA-7相继断开，KM1、KM2相继释放，电动机转子电阻逐渐加入，电动机产生的力矩逐渐减小，使电动机工作在两种不同转速状态。
下降第3、4、5位为强力下降。
将SA1分别转到下降档的、第3、4、5位置时，KMD和KMB吸合，电动机定子反向通电，电动机M5反转，同时YA5吸合，从第3到第5位，转子电阻相继切除，可获得三种强力下降速度。
五、KH-20/5t桥式起重机电气控制线路故障排除实习训练指导
1、实习内容
（1）用通电试验方法发现故障现象，进行故障分析，并在电气原理图中用虚线标出最小故障范围。
（2）按图排除20/5t桥式起重机主电路或控制电路中，人为设置的两个电气自然故障点。
2、电气故障的设置原则
（1）人为设置的故障点，必须是模拟机床在使用过程中，由于受到振动、受潮、高温、异物侵入、电动机负载及线路长期过载运行、启动频繁、安装质量低劣和调整不当等原因造成的“自然”故障。
（2）切忌设置改动线路、换线、更换电器元件等由于人为原因造成的非“自然”的故障点。
（3）故障点的设置，应做到隐蔽且设置方便，除简单控制线路外，两处故障一般不宜设置在单独支路或单一回路中。
（4）对于设置一个以上故障点的线路，其故障现象应尽可能不要相互掩盖。
否则学生在检修时，若检查思路尚清楚，但检修到定额时间的2/3还不能查出一个故障点时，可作适当的提示。
（5）应尽量不设置容易造成人身或设备事故的故障点，如有必要时，教师必须在现场密切注意学生的检修动态，随时作好采取应急措施的准备。
（6）设置的故障点，必须与学生应该具有的修复能力相适应。
3、实习步骤
（1）先熟悉原理，再进行正确的通电试车操作。
（2）熟悉电器元件的安装位置，明确各电器元件作用。
（3）教师示范故障分析检修过程（故障可人为设置）。
（4）教师设置让学生知道的故障点，指导学生如何从故障现象着手进行分
析，逐步引导到采用正确的检查步骤和检修方法。
（5）教师设置人为的自然故障点，由学生检修。
4、实习要求
（1）学生应根据故障现象，先在原理图中正确标出最小故障范围的线段，然后采用正确的检查和排故方法并在定额时间内排除故障。
（2）排除故障时，必须修复故障点，不得采用更换电器元件、借用触点及改动线路的方法，否则，作不能排除故障点扣分。
（3）检修时，严禁扩大故障范围或产生新的故障，并不得损坏电器元件。
5、操作注意事项
（1）设备应在指导教师指导下操作，安全第一。
设备通电后，严禁在电器侧随意扳动电器件。
进行排故训练，尽量采用不带电检修。
若带电检修，则必须有指导教师在现场监护。
（2）必须安装好各电机、支架接地线、设备下方垫好绝缘橡胶垫，厚度不小于8mm，操作前要仔细查看各接线端，有无松动或脱落，以免通电后发生意外或损坏电器。
（3）在操作中若发出不正常声响，应立即断电，查明故障原因待修。
故障噪声主要来自电机缺相运行，接触器、继电器吸合不正常等。
（4）发现熔芯熔断，应找出故障后，方可更换同规格熔芯。
（5）在维修设置故障中不要随便互换线端处号码管。
（6）操作时用力不要过大，速度不宜过快；操作频率不宜过于频繁。
（7）实习结束后，应拔出电源插头，将各开关置分断位。
（8）作好实习记录。
六、教学演示、故障图及设置说明
在学习了机床电气控制课程后，针对某一机床的电气控制线路，首先应说明机床中主要手柄操作与相应开关动作间的关系，而后采取原理分析与实物电气操作相结合的“实践式”现场教学或演示，这样可获得良好的教学效果。
设故排故训练，是一种实践性极强的技能训练，该模拟装置提供了全方位、真实的排故训练方式，既能达到预期效果，又极为经济。
设备可以通过人为设置故障来模仿实际机床的电气故障，采用“触点”绝缘、设置假线、导线头绝缘等方式，形成电气故障。
训练者在通电运行明确故障后，进行分析，在切断电源，无电状态下，使用万用表检测直至排除电气故障，从而掌握电气线路维修基本要领，实际设故形式可以多样，可按教学对象而定。
故障设置一览表
故障开关
故障现象
备注
K1
起重机无法启动
1号线开路,按下启动按钮SB,KM不能吸合，但主钩可以工作。
K2
副钩不能下降
KM触头KM（1-2）到1号线连线开路,副钩打到下降档位时,接触器KM释放,起重机停止.
K3
副钩不能下降
KM触头KM（1-2）到Q1触头Q1-11连线（1号线）开路,副钩打到下降档位时,接触器KM释放,起重机停止.
K4
小车不能向后
Q2-11和SQBW（4-5）之间连线（4号线）开路
K5
大车不能向右
SQR（5-6）和Q3-16之间连线（6号线）开路
K6
副钩不能提升
SQU1到1号线连线开路
K7
副钩不能提升
Q1-11和SQU1之间连线开路
K8
大车不能向左
SQL到5号线连线开路
K9
起重机无法启动
SB到1号线连线开路，按下SB按钮不能启动电源。
K10
起重机无法启动
Q3-11到1号线连线开路，按下SB按钮不能启动电源。
K11
起重机无法启动
KM（10-14）到14号线连线开路，按下SB，KM吸合，松开SB后，KM断开。
K12
起重机无法启动
SQ3到14号线连线开路，按下SB按钮不能启动电源。
K13
起重机无法启动
SA1和KI之间连线（18号线）开路
K14
起重机无法启动
KM线圈到23号线连线开路，按下SB按钮不能启动电源。
K15
主钩不能启动
FU2（102-24）到24号线连线开路
K16
主钩不能启动
SA-1到24号线连线开路
K17
主钩不能启动
KI5触头KI5（25-26）到25号线开路，
K18
不能强力下降
SA-2到25号线连线开路，当SA打到强力下降档时KV断电
K19
主钩电动机不能正转
SQU2到25号线连线开路，主钩不能上升、不能制动下降。
K20
不能强力下降
SA-5到KMU常开触点KMU（29-30）之间的连线开路
K21
制动器（用YA5模拟）不能松开、电阻不能被短接
在操作主钩时，KM1~KM5、KMB、及YA5都不会吸合。
K22
主钩电动机不能正转
KMU线圈到33号线连线开路，主钩不能上升、不能制动下降。
K23
上升和制动下降时制动器（用YA5模拟）不能松开、电阻不能被短接
触头KMU（28-33）到28号线连线开路，上升和制动下降档KMU能吸合，其它（KM1~KM5、KMB）无动作。
K24
电磁制动器不能松闸
KMB线圈到35号线连线开路，KMB不能吸合、电磁制动器（YA5）也不吸合。
K25
主钩调速不正常
KM1线圈到36号线连线开路，KM1总是不能吸合。
K26
主钩调速不正常
KM2线圈到37号线连线开路，KM2总是不能吸合。
K27
主钩调速不正常
KM3线圈到38号线连开路，在主钩上升第三档时，KM3不能吸合；在强力下降档，由于KM3不能吸合，使KM4、KM5也不能吸合。
K28
主钩调速不正常
KM4线圈到40号线连开路，在上升第四档，KM4不能吸合；在强力下降档，由于KM4不能吸合，使KM5也不能吸合
K29
主钩调速不正常
KM5线圈到42号线连开路，在上升第五档，KM5不能吸合；在强力下升档KM5也不能吸合
K30
当操作手柄从强力下降5档往回扳时，使KM5不能自锁
KM5触头KM5（42-43）到42号线连线开路，使KM5不能自锁
K31
大车不能移动（不工作）
Q3到U12、V12连线开路，正常操作Q3，电动机M3、M4不能转动。
七、设备维护
1、操作中，若发出较大噪音，要及时处理，如接触器发出较大嗡声，一般可将该电器拆下，修复后使用或更换新电器。
2、设备在经过一定次数的排故训练使用后，可能出现导线过短，一般可按原理图进行第二次连接，即可重复使用。
3、更换电器配件或新电器时，应按原型号配置。
4、电机在使用一段时间后，需加少量润滑油，作好电机保养工作。
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