桥门式起重机安全技术 SS.docx

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桥门式起重机安全技术SS

桥门式起重机安全技术

参考

桥门式起重机安全技术

第五章

桥门式起重机安全技术

桥门式类型起重机一般分为桥式起重机和门式

起重机二大类，桥式起重机是横架于车间、仓库及露

天堆场的上方，用来吊运各种物体的机械设备，通常

称为“天车”或“行车”；门式起重机用于露天堆放

物品、搬运。

各类起重机由于取物装置、专用功能的

不同，所以在构造、特点及作用方面也有所不同，各

类型中又包含各自特有种类的起重机。

桥门式起重机

是机械工业、 冶金工业和化学工业中应用最广泛的一

种起重机械。

在现代工业企业中，是实现生产过程机

械化和自动化、减轻繁重的体力劳动，提高生产效率

的重要设备之一。

第一节 桥门式起重机的分类

桥门式类型起重机的分类方法很多，

常见的分类

方法按《特种设备目录》分如图

类形状如图 5-2、 5-3 图

5— 1 所示，部分种

桥门式类型

起重机

- 73 -

桥式起重机

通 电 防 绝 架 电 电 电 防 冶

用 站 爆 缘 桥 动 动 动 爆 金

桥 桥 桥 桥 机 单 单 葫 粱 桥

门式起重机

通 水 轨 万 岸 造 电 装

用 电 道 能 边 船 动 卸

门 站 式 杆 集 门 葫 桥

式 式 式 式

起 起 起 起

重 重 重 重

梁 梁 芦 式 式

起 悬 桥 起 式

重 挂 式 重 起

式 门 集 件 装 式 芦

起 式 装 拼 箱 起 门

重 起 箱 装 起 重 式

图 5—1 桥门式起重机分类

通用桥式起重机

电站桥式起重机

- 74 -

机

架桥机

图 5-1 桥式起重机

通用门式起重机

万能杆件拼装门式起重机

轨道式集装箱门式起重

造船门式起重机

- 75 -

岸边集装箱起重机

图 5—3 门式起重机

第二节 桥门式起重机的金属结构

桥门式起重机的金属结构是起重机的骨架，

所有

机械、电气设备均分布于其上，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。

具有足够的强

度、刚度和稳定性的金属结构，是确保起重机安全运

转的重要因素。

桥门式起重机的金属结构主要由起重机桥架

（门

- 76 -

式起重机称门架）、小车架和司机室等组成。

一、桥式起重机桥架

随着工业的发展， 各种结构形式起重机也在不断

地创新， 应用较广桥式起重机桥架的结构形式有以下

几种：

1、 箱型结构桥架

箱型结构桥架如图 5-4 所示，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

的箱型断面结构，故称为箱型结构。

图 5-4 桥式起重机桥架示意图

1- 端梁 2- 传动走台

3- 传动主梁

4- 导电主梁

5- 导电走台 6- 防护栏杆

桥式起重机箱型主梁由上盖板、下盖板、腹板、

加劲板等组成（如图5-5 ）。

1- 上盖板 2- 下盖板 3- 腹板 4- 长加劲板 5- 短加劲板 6- 水平加劲板（角钢）

图 5-5 箱形结构主梁

2、桁架式桥架

- 77 -

根据主梁横断面形式的不同， 桁架式结构可分为

四桁架式（如图

5-6 （ b））。

5-6 （ a））和三角形桁架式（如图

1- 主桁架 2- 上水平桁架 3- 斜撑桁架 4- 副桁架5- 下水平桁架

图 5-6 桁架式桥架主梁断面图

3、端梁

端梁与主梁拼焊连接后而构成桥架，

6- 小车轨道。

它也是由钢

板拼焊成的箱形结构， 每根端梁制成可分式的两个半

体，分别与主梁两端刚性焊接成“工”形体，然后两

个“工”形体再用连接板及抗剪螺栓连接起来而构成

框架形的桥架主体。

二、门式起重机门架

门式起重机门架也分为箱形结构（图

5-2 ）和桁

架形结构（图 5-7 ）。

主梁有双梁和单主梁（图

两种。

5-8 ）

- 78 -

图 5-7 桁架结构门式起重机

图 5-8 单主梁门式起重机

按悬臂分为无悬臂 （图 5-9 ）、单悬臂（图 5-10 ）

和双悬臂（图 5-11 ）。

图 5-10

图 5-11

图 5-12

支腿常有“ L”（图 5-12 ）、“ C”（图 5-12 ）

和“ U”（图 5-14 ）字形三种。

- 79 -

图 5-12 “ L”和“ C”字型门式起重机

图 5-13 “U”字型门式起重机

三、司机室

起重机的操纵装置设置在司机室（图

5-14 ）内。

对于桥门式起重机司机室有如下几点要求：

1 、司机室与悬挂或支撑部分的连接必须牢固，

其顶部应能承受 2.5kN/m 的静载荷。

2 、在高温、有尘垢、有毒等环境下工作的起重

机，应采用封闭式司机室； 露天工作起重机的司机室，

应具有防风、防雨、防晒的设施。

- 80 -

3 、桥式起重机司机室应设在无导电滑触线的一

侧，由于条件限制而必须设置在滑触线一侧时，应设

置可靠的防触电的护板。

4、工作环境温度高于 35℃ 的和高温工作的起重

机司机室，如冶金起重机的司机室， 应设置降温装置；

工作温度低于 5℃的司机室，应设置安全可靠的采暖

装置。

5 、司机室应有良好的视野，便于操作和维修。

司机室应保证在事故状态下，司机能安全迅速地撤

出。

司机室底板应铺设绝缘木板或胶皮等绝缘材料。

图 5-14 司机室

四、小车架

小车架 （图 5-15 ）由钢板拼焊而成， 在其上也装

有栏杆。

小车架必须有足够的强度和刚度。

起重机的

起升机构和小车机构均安装在小车架上。

- 81 -

图 5-15 小车架

五、辅助设置

为了保障起重机的运行和人身安全，方便操作、

检修人员的工作， 在桥门式起重机上还设置了走台和

防护栏杆。

1、走台

在两主梁外侧设有走台， 靠近传动梁的走台称为

传动走台，在其上安装有大车运行机构和控制屏、保

护柜、电阻器等电气设备；靠近导电梁的走台称为导

电走台，其上安装有小车滑触线、导电电缆或电缆支

架等。

2、防护栏杆

为了安全， 在端梁和梁走台外侧均安装有防护栏

杆。

防护栏杆高度不少于1000mm，栏杆下部有高度不

低于 0.1m 的踢脚板，在踢脚板与手扶栏杆之间不少

- 82 -

于一根的中间横杆， 它与踢脚板或手扶栏杆的距离不

得大于 0.5m。

六、桥架（门架）的技术要求

对承载后发生较大弹性变形的主梁结构，

则在设

计时应预先采取与弹性变形相反的措施，

一般在桥门

式起重机主梁跨中作出向上的预拱，

门式起重机悬臂

段作出向上的预翘， 且这些预变形由结构构造或结构

件的下料来保证， 要求主梁由两端向跨中逐步拱起而

呈弓形状态。

主梁的刚度要求。

 所谓主梁的刚度就是表征主梁

在载荷作用下抵抗变形的能力。

对没有调速控制系统

或用低速起升也能达到要求、就位精度较低的起重

机，挠度要求不大于

S/500 ；对采用简单的调速控制

系统就能达到要求、就位精度中等的起重机，挠度要

求不大于 S/750 ；对需采用较完善的调速控制系统才

能达到要求、就位精度要求高的起重机，挠度要求不

大于 S/1000 。

调速控制系统和就位精度根据该产品设计文件

确定，若设计文件对该要求不明确的，对

A1～ A3 级，

挠度不大于 S/700 ；对 A4～ A6 级，挠度不大于 S/800 ；

对 A7、 A8 级，挠度不大于

L1/350 或者 L2/350 。

S/1000 ；悬臂端不大于

- 83 -

第三节 桥门式起重机的机构

起重机的机构是为实现起重机的不同运动要求

而设置的，一般具有三个机构，即起升机构、大车运

行机构和小车运行机构。

起升机构是用来升降重物

的；大车运行机构是用来移动起重机，使重物作纵向

水平运行的；小车运行机构是用来移动小车，使重物

横向运动的。

 起升机构和小车运行机构安装在小车架

上，大车运行机构安装在桥架走台上。

一、起升机构

（一）起升机构的构成

起升机构安装在小车架上， 它是将吊物提起和落

下的机构，它由传动装置（包括电动机、减速箱、联

轴器） 、钢丝绳卷绕系统 （包括卷筒、 滑轮、 钢丝绳）

以及取物装置（包括吊钩、抓斗等）组成，起升机构

还必须装有超载保护装置和保护装置，

机构如图 5-16 示。

常见的起升机

- 84 -

图 5-16 起升机构示意图

1- 电动机 2- 齿轮联袖器 3- 传动轴 4- 制动轮联轴器5- 减速器 6- 齿盘接手 7- 卷筒组8- 定滑轮组

9- 钢

丝绳 10- 吊钩组 11- 制动器

（二）起升机构的工作原理

电动机 l 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 将转矩传递至减速

器 5 的高速轴，经过齿轮传动减速后，由减速器将转

矩输出， 并经齿盘接手 6，带动卷筒组 7 作定轴转动，

使固定在其上的钢丝绳

9 作绕入或绕出运动， 并将与

钢丝绳所系吊的吊钩组（取物装置）作相应的上升或

下降运动，即可实现吊物的上升或下降运动。

为使吊

物能安全可靠地停于空中任一位置而不坠落，

机构减速器高速轴端安装制动轮及相应的制动器

以便在断电时实现制动。

（三）起升机构的技术安全

在起升

11，

- 85 -

1、起升机构的制动安全。

起升机构必须采用常

闭式制动器，制动安全系数必须符合规定。

对于吊运

炽热金属、易燃易爆物或有毒物品的起重机，其起升

机构必须安装两套制动器， 每套制动器的制动安全系

数不小于 1.25 。

2、上升、下降双向限位器：

（ 1）起升机构必要安装上升限位器，且应能保

证当取物装置最高点处断电停机。

（ 2）根据相关标准要求如设置了下降限位器，

应能保证取物装置下降到最低位置断电停机，

且此时

在卷筒上每端所余钢丝绳圈数不小于

2 圈（不包括压

绳板处的圈数）。

（ 3）应经常检查限位器工作的可靠性，动作是

否灵敏。

失效时，应停机检修，不得带病工作。

3、吊钩必须安装防绳扣脱钩的闭锁装置。

4、桥门式起重机安装超载限制器可参照第三章

第七节的要求。

（四） 吊运熔融金属或吊运融熔非金属物料的特

殊规定：

1. 采用冶金起重专用电动机，当环境温度超过

40℃的场合，应选用 H 级绝缘的电动机；

2. 装设有二套独立作用的制动器（双制动）；

- 86 -

3. 必须装设起重量限制器；

4. 装设有不同形式（一般为重锤式和旋转式并

用）的上升极限位置的双重限位器（双限位），并应

控制不同的断路装置，起升高度大于

20m的起重机，

还应根据需要装设下降极限位置限位器；

5. 用可控硅定子调压、 涡流制动器、 能耗制动器、

可控硅供电、 直流机组供电调速以及其他由于调速可

能造成超速的起升机构和

20t 以上用于吊运熔融金属

的通用桥式起重机必须具有超速保护；

6. 起升机构应具有正反向接触器故障保护功能，

防止电动机失电而制动器仍然在通电进而导致失速

发生；

7. 所有电气设备的防护等级应满足有关标准的

规定；

8. 长期在高温环境下工作的起重机械，

对其电控

设备需要采取防护措施；

9. 选择适用于高温场合的如石棉芯或钢丝芯钢

丝绳，且具有足够的安全系数；

10. 不得使用铸铁滑轮。

二、大车运行机构

- 87 -

桥式起重机大车运行机构是整台起重机的移运

机构，它包括电动机、控制器、联轴器、传动轴、减

速器、角形轴承箱及大车车轮等。

（一）大车运行机构的驱动方式

大车运行机构的驱动方式分为集中驱动和分别

驱动两种。

1、集中驱动

由一台电动机通过传动轴带动两边的车轮称为

集中驱动。

集中驱动的驱动轴一般采用浮动轴。

这是

因为浮动轴能在一定程度上补偿制造和安装的误差，

保证良好的传动性能。

集中驱动分为低速轴驱动 （如图 5-17（ a）所示），

高速轴驱动 （如图 5-17（ b）所示）和中速轴驱动 （如

图 5-17 （ c ）所示）三种形式。

低速轴驱动的齿轮均安装在齿轮箱内，

工作条件

良好。

但因低速轴长大，且要传递较大的扭矩，因而

轴、轴承、联轴器的尺寸要求放大，使结构笨重，故

只适用于起重量、跨度较小的起重机。

高速轴驱动的优点是两减速器靠近端梁，

传动轴

在中部，结构较轻。

缺点是传动系统需要较高的加工

和安装精度，为了安全必须装置防护罩。

- 88 -

中速轴驱动的特点是有开式齿轮传动，

工作条件

不好，维护困难，故很少使用。

2、分别驱动

由两台电动机 （其规格相同） ，分别通过联轴器、

减速器驱动大车车轮的方式叫分别驱动。

分别驱动相

对于集中驱动，具有分组性好、安装和检修方便、载

荷在两组传动装置中分配均匀、电动机所需总功率小

等优点，故目前广泛采用分别驱动方式。

 但在使用中，

机械和电气装置一旦有问题，而又未及时检修时，容

易产生两端运行不同步， 这是分别驱动方式所存在的

间题。

分别驱动也有三种形式，如图

5-18 示。

图 5-18（a ）所示，电动机与减速器之间有高速浮

动轴，减速轴与车轮通过联轴器连接，减速器距端梁

较近，整体尺寸较小，主梁受扭力小，是目前采用最

广泛的一种驱动形式。

图 5-18（b ）所示驱动方式， 电动机与减速器与车

轮之间直接用联轴器连接，这样，结构较紧凑。

但由

于没有浮动轴，对零件制造和安装精度要求较高。

- 89 -

图 5-17 集中驱动示意图

图 5-18分别驱动方式示意图（一端）

l- 电动机 2- 制动器 3- 传动轴 4- 联轴器 5- 减速器6- 大车车轮

图 5-18 （ c）所示驱动方式，电动机与减速器、

减速器与车轮之间均有浮动轴，即双浮动轴分别驱

- 90 -

动。

它有较好的传动效果，对制造和安装精度要求较

低，但增大了结构尺寸。

近年来， 在桥式起重机上采用了同轴线分别驱动

方式，即电动机、制动器，减速器与车轮布置在同一

轴线上，如图 5-19 所示。

图 5-19 同轴线分别驱动方式示意图（一端）

1- 电动机 2- 减速器3- 角形轴承箱

4- 大车车轮

同轴线分别驱动装置采用带制动器的电动机。

电

动机的出轴用花键与减速器连接，

车轮轴与减速器的

出轴也用花键套装， 省去了联轴器。

 这种装置体积小，

重量轻，走台宽度小， 而且它与角形轴承箱直接连接，

与走台脱离了联系，桥架不受大车传动的扭力载荷，

所以，同轴线分别驱动方式得到愈来愈广泛的应用。

同轴线分别驱动结构中的减速器可采用二级返

回式齿轮、摆线针轮和少齿差行星轮三种形式。

（二）大车运行机构的技术要求

1. 大车运行机构必须安装制动器，以便使大车断

电后在允许制动的行程范围内安全停车。

运行断电后的滑行距离超过规定值时，

当大车正常

应立即调整制

- 91 -

动器，以使其制动行程符合要求。

严禁开反车制动停

车。

2. 制动器应每 2～ 3 天检查并调整一次。

分别驱

动的运行机构，两端制动器应调整协调一致，防止制

动时发生大车扭斜啃道现象， 使运行时两端制动器完

全松开而无附加摩擦阻力，确保起重机正常运行。

3. 大车应安装终端行程限位器， 并相应在大车行

程两终端安装限位安全尺， 以确保在大车行至轨道末

端前触碰限位器转臂并打开常闭触头而断电停车；

一轨道上两台起重机间也应安装相应限位安全尺，

两车靠近时触碰对方限位器转臂而打开触头断电，

同

当

以

防止两大车带电碰撞。

4. 桥式起重机桥架四角端部都必须装有弹簧式

或液压式缓冲器， 并于起重机每条轨道末端设置装有

硬木或胶垫的金属构架式的止挡体（俗称车挡），既

能防止起重机脱轨，又可吸收起重机运动动能，起缓

冲减振并保护起重机和建筑物不受损害的作用。

5. 带有锥形踏面的大车车轮， 通常用于分别驱动

的场合且应配用顶面呈弧形的轨道，

跨中的方向安装，不得装反。

锥度的大端应靠

- 92 -

6. 大车车轮前方应安装扫轨板， 扫轨板的下边缘

与轨顶面的间隙为 10mm，用来消除轨道上的杂物，

以确保起重机运行安全。

三、小车运行机构

（一）小车运行机构传动形式

中、小型起重机的小车运行机构均采用集中驱动

形式，如图 5-20 （ a）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的形式， 见图 5-20（b ）。

（二）小车运行机构的组成

如图 5-20 所示，小车运行机构由电动机

2、联轴

器 3、立式减速器 4、传动轴 6 及车轮组 7 组成，在

电动机轴上安装制动轮及其相应的制动器

1。

图 5-20 小车运行机构示意图

1- 制动器2- 电动机 3- 联轴器 4- 立式减速器 5- 联轴器 6- 传动轴 7- 车轮组。

（三）小车运行机构的技术要求

1. 小车运行机构必须安装制动器，以使断电后在

允许制动行程范围内安全停车。

2. 制动器每 2～ 3 天检查调整一次。

- 93 -

3. 小车行程的两端必须安装限位器，

相应在小车

架梁端装有限位安全尺， 以确保在小车行至终端时碰

撞限位器转臂而打开触点断电停车。

4. 小车架底部必须装有缓冲器， 并在主梁两端腹

板相应部位焊有挡板， 使之与缓冲器的碰头对中相碰

撞，以阻挡车体继续运行并起缓冲作用。

5. 在主梁端部之上盖板处应焊有止挡体，

小车不脱轨掉道。

以确保

6. 小车运行时各车轮踏面应同时与轨道接触，

主

动车轮踏面与轨顶面间隙不大于

0.1mm；从动车轮踏

面与轨道顶间隙不大于

0.5mm，小车出现“三条腿”

现象时，必须予以修理，不可带病工作。

7. 小车车轮为单轮缘时， 轮缘应靠近轨道外侧方

向安装，不得装反。

8. 同大车一样，小车轮前方应安装挡轨板，挡轨

板底边缘与轮顶间隙为

10mm。

四、造船门式起重机

目前，国内造船愈来禽趋向于大分段建造方式，

目的是为了缩短船台 （ 坞 ） 的使用周期， 提高船台 （ 坞 ）

的利用率，即分段在船体车间预制， 通过平移设备 （ 如

平板车等 ） 移至分段堆场，然后再利用起重设备将预

制分段吊运至船台 （ 坞 ） ，进行船体拼装焊接。

能胜任

- 94 -

吊运工作的起重设备—般是门座起重机或大型造船

门式起重机。

与门座起重机相比较，大型造船门式起

重机对于大型分段的安装和运输具有明显的优点，

它

横跨船台 （ 坞 ） ，并为大型分段的装配现场服务。

此类

起重机不仅具有升降、 吊运功能而且可以实现船体分

段的空中翻身作业， 把分段调节到所需的最佳焊接位

置。

大型造船门式起重机是通过具有两套起升机构

的上小车和一套起升机构的下小车来实现分段的翻

身作业。

 首先通过吊钩的升降调整使整个分段都由上

小车来承受 （ 见图 5-21 （ a） ） ；卸了载的下小车从上

小车下穿过，吊钩则重新系在分段的另一侧

（ 见图

5-21 （ b）） ；这时上小车放下吊钩，同时上，下小车

继续相背而驶， 从而实现分段翻身 （ 见图 5-21（ c）） 。

（ a ）

（ b ）

（ c）

图 5-21 船体翻身示意图

- 95 -

对于跨度较大的造船门式起重机，

为了补偿温差

造成的结构变形， 以及因为大车行走的不同步引起起

重机两腿间偏差过大，导致门架的扭转，这时需要设

置柔性腿（如图

整两腿间偏差。

5-22 所示），同时配合纠偏装置调

图 5-22 造船门式起重机

第四节 桥门式起重机的电气安全

一、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。

 电动机可分为交流电动机和直流电

动机两大类。

 在交流电动机中又有异步电动机和同步

- 96 -

电动机之分。

交流异步电动机又分笼型和绕线型两

种。

绕线型异步电动机是起重机上使用最广泛的一种

电动机，而笼型电动机只限用于中小容量、起动次数

不多、没有调速要求，对起动平滑性要求不高、操纵

简单的场合。

（一）电动机的结构

三相绕线型异步电动机的结构 （如图 5-23 所示），

它主要由定子和转子两个基本部分组成；

1、定子

定于是电动机静止不动的部分，定子包括机座、

定子铁心、 定子绕组和端盖等。

 定子铁心由 0.5mm 的

硅钢片叠成，是电动机的磁路部分，定子绕组嵌放在

定子铁心槽内，是电动机的电路部分。

图 5-23

电动机的结构图

1- 排尘孔盖

2- 集电环

3-接线盒座

4-转子

5-吊环

6-机座

7-定子

8-风扇

2、转子

转子是电动机的转动部分，它由转子铁心、转子

- 97 -

绕组和转轴等组成，其作用是输出机械转矩。

转子铁

心与定子铁心一样，也是由

是电动机的磁路部分。

二、控制器

0.5mm 的硅钢片叠成的，

控制器是一种具有多种切换线路的控制电器，

它

用以控制电动机的起动、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。

控制器的分类方法很多， 如按其控制方法的不同

可分为：

直按控制、半直接控制和间接控制三种。

按

控制器触点的不同可分为：

 平面控制器、 鼓形控制器、

凸轮控制器和主令控制器。

 起重机上一般采用后二种

的的控制器。

（一）凸轮控制器

1、凸轮控制器的结构

凸轮控制器是由机械、 电器、防护三部分组成的，

其结构（如图 5-24 ）所示，其中机械部分有手轮、转

轴、凸轮等；电器部分有动触点、静触点、联板等：

防护部分有外罩及防止弧光短路的灭弧罩等：

- 98 -

图 5-24 交流凸轮控制器

1- 联板 2- 手轮 3- 转轴 4 、7- 灭弧罩

1-

图 5-25 LK1 系列主令控制器结构图

静触点 2- 动触点 3- 滚轮 4- 杠杆

5- 动触点 6- 静触点 8- 触点

5-

凸轮 6- 凸轮心轴 7- 手柄 8- 定位滚轮

2、凸轮控制器的作用

它的作用是控制电动机起动、 制动，换向、调速，

控制电阻器并通过电阻器来控制电动机的起动电流，

防止电动机起动电流过大，并获得适当的起动转矩，

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：

保护零位起动，防止控制器手柄不在零位时，切

断电源以后重新送电，使电动机运转而发生事故。

3、凸轮控制器的特点

（l）

控制绕线型电动机时， 转子串接不对称电阻，

以减少凸轮控制器触点的数量

（2） 一般为可逆对称电路，平移机构正、反方向

档位数相同，具有相同的速度，从

1 档至 5 档速度逐

级增加，在下降时，电动机处于回馈制动状态，稳定

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速度大于同