QD20 5双梁桥式起重机的分析与故障诊断.docx
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QD205双梁桥式起重机的分析与故障诊断
毕业论文
课题名称
QD20/5双梁桥式起重机的分析与故障诊断
分院/专业
机械工程学院/数控设备应用与维修
班级
数维1013
学号
1001463107
学生姓名
许浩
指导教师：
张婉青
2013年5月22日
摘要
起重机械是一种空间运输设备，主要作用是完成重物的位移。
它可以减轻劳动强度，提高劳动生产率。
起重机械是现代化生产不可缺少的组成部分，它帮助人类在征服自然改造自然的活动中，实现了过去无法实现的大件物件的吊装和移动。
使生产过程实现机械化和自动化
桥式起重机是起重机械的一种。
桥式起重机有大车和小车两部分组成。
小车上装有起升机构和小车运行机构。
起升机构通过电动机、制动器、减速器、卷筒来实现起升动作。
以分别驱动的形式来实现小车的运行机构。
大车部分则是由起重机桥架及司机室所组成。
在大车桥架上装有大车运行机构和小车输电滑线或小车传动电缆及电设备等。
大车运行机构的实现和小车的一样以及桥门式起重机的日常维护与保养和常见的故障与排除。
关键词：
桥式起重机，结构，运行机构，维护与保养，故障与排除
Abstract
Craneisakindofspacetransportationequipment,mainfunctionistocompleteloaddisplacement.Itcanreducelaborintensity,improvelaborproductivity.Craneisanindispensablepartofmodernproduction,ithelpsthehumanintheconquestofnatureactivities,realizethepastcannotachievethelargeobjectliftingandmoving.Theproductionprocessofmechanizationandautomation
Bridgecraneisakindoflifting.Bridgecranetrolleycartandiscomposedoftwoparts.Thetrolleyisprovidedwithaliftingmechanismandatrolleyrunningmechanism.Hoistingmechanismbythemotor,brake,reducer,reeltorealizetheliftingaction.Inordertorespectivelydrivetheformstorealizetheoperationofcarbody.Thecartiscomposedofbridgecraneandthedriverchamber.Thecranebridgecranetravelingmechanismandthetrolleyisprovidedwithatransmissionwireortransmissioncableandelectricalequipment.Cranetravelingmechanismandtherealizationoftrolleyofgantrycraneasandtheroutinemaintenanceandcommonfaultandremoval.
Keywords:
bridgecrane，FormOperationmechanism，Maintenanceandrepair，Faultandremoval
目录
第1章绪论..................................................................错误！
未定义书签。
1.1本课题的背景和意义错误！
未定义书签。
1.2起重机械的基本类型..................................................1
1.3本课题现有技术情况..................................................3
第2章起重机的基本结构组成4
2.1起重机的金属结构4
2.1.1通用桥式起重机的钢结构4
2.1.2轮胎起重机的钢结构5
2.2起重机的机构6
2.2.1起重机的起升机构6
2.2.2起重机的运行机构6
2.2.3起重机的旋转机构错误！
未定义书签。
2.2.4起重机的变幅机构6
2.3起重机的电气控制系统6
2.3.1起重机电气传动7
2.3.2起重机的电源引入装置7
第3章QD20/5双梁桥式起重机的结构组成8
3.1桥式起重机的基本构造8
3.2桥式起重机金属结构8
3.2.1桥式起重机桥架9
3.2.2起重机金属结构主要构件的报废标准9
3.3起升机构10
3.3.1起升机构的构成及其工作原理10
3.4大车运行机构11
3.4.1大车运行机构的传动形式11
3.4.2大车运行机构的构成11
3.4.3大车运行机构的工作原理11
3.5小车运行机构12
3.5.1小车运行机构传动形式12
3.5.2小车运行机构的构成12
3.5.3小车运行的工作原理12
3.6QD20/5型号桥式起重机的主要技术参数13
第4章桥式起重机的电气设备14
4.1电动机14
4.2制动电磁铁14
4.3操作电器14
4.3.1凸轮控制器14
4.3.2电阻器14
4.4保护电器14
第5章桥式起重机的日常维护保养及故障诊断15
5.1桥式起重机的日常维护保养15
5.2桥式起重机常见的故障及措施16
5.2.1电气系统故障及措施.............................................16
5.2.2大车及小车运行机构故障及措施....................................17
5.2.3起升机构故障及措施.............................................18
第6章总结19
谢辞20
参考文献21
第1章绪论
1.1本课题的背景和意义
起重机（Crane）是起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。
一个工作循环包括：
取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。
如固定式回转起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎、履带起重机等。
在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。
又称吊车。
属于物料搬运机械。
起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。
公元前10年，古罗马建筑师维特鲁维斯曾在其建筑手册里描述了一种起重机械。
这种机械有一根桅杆，杆顶装有滑轮，由牵索固定桅杆的位置，用绞盘拉动通过滑轮的缆索，以吊起重物。
有些超重机械可用两根桅杆，构成人字形，把吊起物横向移动，但幅度很小，操作也十分吃力。
到15世纪，意大利发明了转臂式超重机，才解决这个问题。
这种超重机有根倾斜的悬臂，臂顶装有滑轮，既可升降又可旋转。
但直到18世纪，人类所使用的各种超重机械还都是以人力、畜力为动力的，在超重量、使用范围和工作效率上很有限。
18世纪中后期，英国瓦特改进和发明蒸汽机之后，为超重机械提供了动力条件。
1805年，格兰工程师伦尼为伦敦船坞建造了第一批蒸汽超重机。
1846年，英国的阿姆斯特朗把新堡船坞的一台蒸汽超重机改为水力超重机。
20世纪初期，欧洲开始使用塔式超重机。
到1933年，有些超重机已装上了活动式超重臂。
正是有了超重机，才能产生现代的建筑结构和大规模装卸货物。
本课题为QD20/5双粱桥式起重机整车分析，主要包括大车小车、起升、运行等机构及其安全装置的分析和装配图与零部件图的绘制。
将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用、理论联系实际。
培养我们的分析能力及理论联系实际过程中分析问题、解决问题的能力。
桥式起重机在工厂车间起着非常重要的作用，为了保证它能安全、有效运行，科学的进行故障诊断并有针对性地做好日常维护和保养工作十分必要。
我国对桥式起重机使用过程中出现的各种故障做了抽样统计，大致是：
电气系统故障占56.12%，大小车运行机构故障占15.9%，起升结构故障占10.19%，减速器漏油占8.14%，安装缺陷及其他原因造成的故障占8.16%。
据此，我结合起重机的结构及工作原理，归纳出桥式起重机的常见故障及产生的原因，并提出故障的诊断和措施
1.2起重机械的基本类型
起重机形式多样，种类繁多，按标准JB/T8847——1999《起重运输机械产品类组划分与主参数系列》共分13类，42组，216型。
起重机根据结构的不同分类有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、流动起重机、悬架起重机、他是起重机、缆索起重机、船式起重机、运载桥等。
起重机按主要用途和构造特性可分为如图2.1所示的类型。
图2.1起重机类型
1.3本课题现有技术情况
1.3.1国内桥式起重机发展方向
目前国内销售市场对起重机械的需求量正在不断增加，据分析，目前全国的桥式、门式起重机的市场份额每年大约有200多亿。
而其中桥式类型起重机就广泛应用于大型的生产车间、装配车间、以及冶金车间等等，是现代化生产中合理组织生产必不可少的生产设备。
我国起重机应从以下几方面进行起重机的研究与改进：
（1）重点产品大型化，高速化和专用化；
（2）系列产品模块化、组合化和标准化；
（3）通用产品小型化、轻型化和多样化；
（4）产品性能自动化、智能化和数字化
（5）产品组合成套化、集成化和柔性化；
（6）产品构造新型化、美观化和实用化。
1.3.2国外桥式起重机发展方向
目前世界销售市场对起重机械的需量正在不断增加，根据公布的财务统计数据，2007年世界最大的20家起重机制造商一个主要特点就是销售增长超过40%。
随着国际市场竞争的加剧，起重机械的科技含量要求明显提高，从而使国外各种制造起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机械自动化和自动化设备去提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。
有关调查资料表明，65%的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机设备的用户便越来越多。
近年来，国外起重运输机械主要发展趋势如下：
（1）采用新理论、新技术和新手段。
推广采用优化设计、可靠性概率设计、极限状态设计、虚拟样机设计、CAD/CAE设计等现代设计方法。
（2）向自动、智能和信息化，向成套、系统和规模化发展。
（3）向大型、高效和节能化发展。
最大的桥式起重机起重量达1200t。
（4）向模块、通用化，向简易、多样化发展。
（5）重视产品的合理人机关系、外观造型与表面涂装，有利于提高作业效率和操作安全、舒适。
第2章起重机的基本结构组成
2.1起重机的金属结构
不论结构简单还是复杂的起重机，其组成都有一个共同点，起重机有三大部分组成，即起重机金属结构、机构和控制系统。
由金属材料扎制的型钢和钢板作为基本构件，采用铆接、焊接等方法，按照一定的结构组成规则连接起来，能够承受载荷的结构物称为金属结构。
这些金属结构可以根据需要制作粱、柱、桁架等基本受力组件，再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来，构成起重机用的桥架、门架、塔架、臂架等承载结构，这种结构又称为起重机钢结构。
起重机钢结构作为起重机的主要组成部分之一，其主要作用是支承各种载荷，因此本身具有足够的强度、刚度和稳定性。
以下将简要地介绍有关几种典型起重机钢结构的组成和特点。
2.1.1通用桥式起重机的钢结构
通用桥式起重机的钢结构是指桥式起重机的桥架而言。
如图2.1所示
图2.1桥式起重机桥架
桥式起重机的钢结构（桥架）主要有桥梁1、端梁2、栏杆3、走台4、轨道5和司机室6等构件组成。
其中件1和件2为主要受力构件，其他为非受力构件。
主梁和端梁之间采用焊接和螺栓连接。
端梁多采用钢板组焊成箱型结构，主梁断面结构形式多种多样，常用的多为箱体断面梁或桁架式结构主梁。
2.1.2轮胎起重机的钢结构
图2.2示出了轮胎起重机的钢结构，主要甴吊臂、转台和车架三部分组成。
其中吊臂如图2.3所示，吊臂结构型式分为桁架式和伸缩臂式，
伸缩臂式为箱型结构。
桁架式吊臂甴型钢和钢管组焊而成，箱型伸缩臂甴钢板组焊而成。
吊臂是主要受力构件，它直接影响起重机的承载能力、整机稳定性和自重的大小。
图2.2轮胎起重机的刚结构
图2.3轮胎起重机吊臂结构型式
2.2起重机的机构
能使起重机发生某种动作的传动系统，统称为起重机的机构。
因起重运输作业的需要，起重机要做升降、移动、旋转、变幅、爬升及伸缩等动作，而这些动作必然要甴相应的机构来完成。
起重机最基本的机构，是人们早已公认的四大基本机构——起升机构、运行机构、旋转机构和变幅机构。
以下将介绍最基本的四大机构。
起重机每个机构均有四种装置组成，其中必然有驱动装置、制动装置、和传动装置。
另外一种装置是与机构的作用直接相关的专用装置，如起升机构的取物缠绕装置、运行机构的车轮装置、回转机构的旋转支撑装置和变幅机构的变幅装置。
2.2.1起重机的起升机构
起重机的起升机构由驱动装置、制动装置、传动装置和取物缠绕装置组成。
起升机构的驱动装置采用电力驱动时为电动机，其中葫芦起重机多采用鼠笼电动机、其他电动起重机多采用绕线电动机。
履带、铁路起重机的起升机构驱动装置为内燃机。
汽车、轮胎起重机的起升机构驱动装置是有原动机带动的液压泵、液压油缸或液压马达组成。
2.2.2起重机的运行机构
起重机的运行机构可分为轨行式运行机构和无轨形式运行机构，轨行式运行机构除了铁路起重机以外，基本都为电动机驱动形式。
为此，起重机的运行机构是由驱动装置——电动机、制动装置——制动器、传动装置——减速器和车轮装置四部分组成。
2.2.3起重机的旋转机构
（1）起重机的旋转机构又称为回转机构。
（2）起重机的回转机构是由驱动装置、制动装置、传动装置和回转支撑装置组成。
（3）回转支撑装置分为柱式和转盘式两大类。
（4）柱式回转支撑装置又分为定柱式回转支撑装置和转轴式回转支撑装置。
2.2.4起重机的变幅机构
起重机变幅机构按工作性质分为非工作性变幅和工作性变幅；按机构运行形式分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅；按臂架变幅性能分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅。
普通臂架变幅机构又分为臂架摆动式和运行小车式。
2.3起重机的电气控制系统
起重机钢结构负责载荷支撑；起重机机构负责动作运转；起重机机构动作的启动、运转、转向和停止等均有电器和液压控制系统来完成，为了起重机运转动作能平稳、准确、有效的传动安全可靠是离不开电气有效的传动器、控制与保护。
2.3.1起重机电气传动
起重机对电气传动的要求有:
调速、平稳或快速起制动、纠偏、保持同步、机构间的动作协调、吊重止摆等。
其中调速常作为重要要求。
起重机调速需采用电气调速。
电气调速分为两大类;直流调速和交流调速。
直流调速有以下三种方案：
固定电压供电的直流串激电动机，改变外串电阻和接法的直流调速；可控电压供电的直流发电机——电动机的直流调速；可控电压供电的晶闸管供电——直流电动机系统的直流调速。
直流调速具有过载能力大、调速比大、启制动性能好、适合频繁的启制动、事故率低等优点。
缺点是系统结构复杂、价格昂贵、需要直流电源等。
交流调速分为三大类;变频、变极、变转差率。
调频技术已大量运用到起重机的无级变速作业中。
变极调速目前主要应用在葫芦式起重机的鼠笼型双绕组变极电动机上。
变转差率调速方式较多，如改变绕线异步电动外串电阻法、转子晶闸管脉冲调速法。
2.3.2起重机的电源引入装置
起重机的电源引入装置分为三类:
硬滑线供电、软电缆供电和滑环集电器。
硬滑线电源引入装置有裸脚钢平面集电器、圆钢滑轮集电器和内藏式滑触线集电器进行电源引。
软电缆供电的电源引入装置是采用带有绝缘护套的多芯软电线制成的，软电缆有圆电缆和扁电缆两种形式，它们通过吊挂的供电跑车进行引入电源。
以上是起重机械的基本知识。
而我们公司主要是研究起重机。
在我们公司起重机分为两种：
轮胎式起重机和桥门是起重机。
因为我是做桥门式起重机工作的。
所以我将重点介绍下桥门式起重机的知识。
第3章QD20/5双梁桥式起重机的结构组成
3.1QD20/5桥式起重机的基本构造
QD20/5桥式起重机有大车和小车两部分组成。
小车上装有起升机构和小车运行机构，整个小车沿装于主梁盖板上的小车轨道运行；大车部分则是由起重机桥架及司机室所组成。
在大车桥架上装有大车运行机构和小车输电滑线或小车传动电缆及电设备等。
司机室内装有起重机控制操纵装置及电气保护柜，照明开关柜等。
按功能划分，QD20/5桥式起重机则是由金属结构、机械传动和电气传动三大部分组成。
QD20/5桥式起重机的金属结构是起重机的骨架，所有机械、电气设备均装于其上，是起重机的承载结构并使起重机构成一个机械设备的整体。
QD20/5桥式起重机的机械传动部分，是起重机动作的执行机构，吊物的升降和移动都是有相应的机械传动机构的运转而实现。
机械传动机构则甴起升机构，小车运行机构和大车运行机构三部分组成
QD20/5起重机的电气传动部分由电气设备和电气线路组成。
电气设备是甴各机构电动机、制动器驱动装置、电气控制装置及电气保护装置等组成；电气线路是由主回路、控制回路和照明信号回路所组成，QD20/5桥式起重机的实物图如图3.1所示。
图3.1QD20/5桥式起重机的实物图
3.2QD20/5桥式起重机金属结构
QD20/5桥式起重机的金属结构是由起重机桥架（又称大车桥架）、小车架和操纵室三部分组成。
它是起重机的承载结构，具有足够的刚度、强度和稳定性，是确保起重机安全运转的重要因素之一。
3.2.1QD20/5桥式起重机桥架
自新中国成立以来，随着我国工业的不断发展，各种不同类型的桥架结构也在不断的创新，计有箱形结构、偏轨箱形结构、偏轨空腹箱形结构、箱形单主梁结构、空腹桥架式结构、四桁架式结构及三角形桁架结构等多种结构型式。
本节主要以应用十分广泛的箱行结构形式为例略加阐述。
箱形结构桥架的构成如图3.2所示，它是由主梁、端梁、走台和防护栏杆等组成。
主梁和端梁均是由钢板拼焊成的箱形断面结构，故称为箱形结构。
图3.2QD20/5桥式起重机桥架示意图
1-主梁；2-端梁；3-栏杆；4-走台；5-轨道；6-司机室
箱体结构主梁（如图3.3）是由上盖板1、小车轨道2、腹板4、下盖板5和大小筋板6、7即纵向拉筋3等组成。
图3.3箱体主梁构造示意图
1-上盖板；2-小车轨道；3-纵向拉筋；
4-腹板；5-下盖板；6-小筋板；7-大筋板
3.2.2起重机金属结构主要构件的报废标准
1.主要受力构件，如主梁，端梁等构件失去整体稳定时应报废
2.主要受力构件发生锈蚀时，应对其进行检查和测量鉴定，当承载能力降低至原设计的87%以下时，如不能修复则应报废。
3.当主要构件发生裂纹时，应立即采取阻止裂纹继续扩张及改变应力的措施，如不能修复则应报废。
4.当主要受力构件因产生塑性变形，使工作机构部能正常安全工作时如不能修复，则应报废。
5.主要受力构件因产生塑性变形，使工作机构不能正常安全工作时，如不能修复，则应报废。
3.3QD20/5桥式起重机起升机构
3.3.1起升机构的构成及其工作原理
1.起升机构的构成如图3.4
图3.4起升机构构成示意图
1-电动机；2-齿轮联轴器；3-传动轴；4-制动轮联轴器；
5-减速器；6-齿盘接手及内齿圈；7-卷筒组；8-定滑轮组；
9-钢丝绳；10-吊钩组；11-制动器
2.起升机构的工作原理
如图所示，电动机1通电后（制动器11打开）产生电磁转矩，通过齿轮联轴器2、传动轴3及制动轮联轴器4将转矩传递至减速器5的高速轴，经齿轮传动减速后再由减速器将转矩输出，并经齿盘接手及内齿圈6，带动卷筒组7做定轴转动，使绳端紧固在卷筒上的钢丝绳9做绕入绕出运动，遂使系吊于钢丝绳的吊钩组10做相应的上升或下降运动。
为使吊物能安全可靠的停到空中任一位置而不掉落，在起升机构减速器高速轴端安装制动轮及相应的常闭式制动器11，以便在断电时实现制动。
3.4QD20/5桥式起重机大车运行机构
3.4.1大车运行机构的传动形式
大车运行机构的传动形式分为两大类：
一种为分别驱动形式（如图3.5a所示），另一种为集中驱动形式（如图3.5b所示）。
分别驱动形式和集中驱动形式相比，其自重较轻，通用性好，便于安装和维修，运行性能不受吊重时桥架变形影响故目前在桥式起重机上获得广泛采用。
中小型起重机运行机构均采用集中驱动形式，而我们的起重机采用的前者。
a分别驱动形式
集中驱动行式
图3.5大车运行机构的传动示意图
3.4.2大车运行机构的构成
如图3.5所示，是由电动机1，齿轮联轴器2、5、传动轴6、减速器3、车轮组4及制动器等构成。
由电动机经减速器传动所带动的车轮组称为主动车轮组，无电动机带动只起支撑作用的独立车轮组称为被动或从动车轮组。
3.4.3大车运行机构的工作原理
如图3.5所示，当电动机1通电时产生电磁转矩（常闭制动器打开）,通过制动轮联轴器2、传动轴6、齿轮联轴器将转矩传入减速器3内，经齿轮传动减速后传递给低速轴齿轮联轴器5并带动车轮组4中的车轮转动，在大车轮与轨道订面间产生的附着力作用下，使大车主动轮沿大车轨道顶面滚动，进而带动整台起重机运行。
3.5QD20/5桥式起重机小车运行机构
3.5.1小车运行机构传动形式
中小型起重机运行机构均采用集中驱动形式（如图3.6a所示），大起重量起重机的小车运行机构则通常采用分别驱动形式（如图3.6b所示）。
图3.6（a）集中驱动形式
图3.6（b）分别驱动形式
3.5.2小车运行机构的构成
小车运行机构是由电动机2、高速轴联轴器3、立式减速器4、低速轴联轴器5、传动轴6及车轮组7组成，在电动机轴上安装制动轮及相应的制动器1。
（如图3.6b所示）
3.5.3小车运行的工作原理
小车运行的工作原理与其大车运行机构的工作原理相同。
3.6QD20/5型号桥式起重机的主要技术参数
QD20/5桥式起重机对主要技术参数有严格的要求，下面列出几个在制造与使用中都必须严格遵守的重要的技术参数，如表3.1所示
表3.1QD20/5桥式起重机的主要技术参数
项目
数据
主钩起重量（t）
20
跨度（m）
10.5-31.5
主钩起升高度（m）
12
副钩起升高度（m）
11
主钩起升速度（m/min）
7.2
小车行走速度（m/min）
44.6
副钩起重量（t）
5
副钩起升速度（m/min）
12.7
大车行走速度（m/min）
84.7
功率（km）
约10
升级会员 