桥式起重机毕业设计文档格式.docx

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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%，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200m／min、加速度0.5m2／s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。

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，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"

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1—1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。

①.轻级工作速度低，实用次数少，满载机会少，通电持续率为15%。

②.中级经常在不同载荷下工作，速度中等，工作不太繁重，通电持续率为25%。

③.重级工作繁重，经常在重载下工作，通电持续率为40%。

④.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

①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。

②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（5—10）：

1的起重机。

③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0.15MΩ,定子绝缘电阻不小于0.5MΩ；

电刷表面不得有异常磨损，电刷压力应调整到（l.47~1.96）*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9000~10000h，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。

①凸轮控制器 

凸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。

②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10~17N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