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桥式起重机的电气控制第1节 桥式起重机概述

      一、桥式起重机的主要结构和运动形式

      图8-2为桥式起重机的结构示意图(横截面图),它一般由桥架(又称大车)、大车移行机构、装有提升机构的小车、操纵室、小车导电装置(辅助滑线)、起重机总电源导电装置(主滑线)等部分组成。


      1.桥架
       桥架是桥式起装有往小车电气设备供电的装置,即辅助滑线。在主梁上方铺有导轨,供小车移动。整个桥式起重机在大车移行机构拖动下,沿车间长度方向的导轨移动。

       2.大车移行机构
       大车移行机构由大车拖动电动机、传动轴、联轴节、减速器、车轮及制动器等部件构成。安装方式有集中驱动与分别驱动两种。集中驱动是由一台电动机经减速机构驱动两个主动轮;而分别驱动则由两台电动机分别驱动两个主动轮。后者自重轻,安装调试方便,实践证明使用效果良好。目前我国生产的桥式起重机大多采用分别驱动。
桥式起重机结构图
       3.小车
       小车安放在桥架导轨上,可顺车间宽度方向移动。小车主要由小车架以及其上的小车移行机构和提升机构等组成。
       小车移行机构由小车电动机、制动器、联轴节、减速器及车轮等组成。小车电动机经减速器驱动小车主动轮,拖动小车沿导轨移动,由于小车主动轮相距较近,故由一台电动机驱动。

       4.提升机构
       提升机构由提升电动机、减速器、卷筒、制动器、吊钩等组成。提升电动机经联轴节、制动轮、与减速器联接,减速器的输出轴与缠绕钢丝绳的卷筒相联接,钢丝绳的另一端装有吊钩,当卷筒转动时,吊钩就随钢丝绳在卷筒上的缠绕或放开而上升与下降。图2-2为小车与提升机构示意图。对于起重量在15t及以上的起重机,备有两套提升机构,即主钩与副钩。
小车与提升机构示意图
       5.操纵室
       操纵室是操纵起重机的吊舱,又称驾驶室。操纵室内有大、小车移行机构控制装置、提升机构控制装置以及起重机的保护装置等。操纵室一般固定在主梁的一端,也有少数装在小车下方随小车移动的。操纵室上方开有通向走台的舱口,供检修大车与小车机械及电气设备时人员上下用。

       由上可知,桥式起重机的运动形式有三种:
     (1)起重机由大车电动机驱动沿车间两边的轨道作纵向前后运动;
     (2)小车及提升机构由小车电动机驱动沿桥架上的轨道作横向左右运动;
     (3)在升降重物时由起重电动机驱动作垂直上下运动(见图8-2)。
       这样桥式起重机就可实现重物在垂直、横向、纵向三个方向的运动,把重物移至车间任一位置,完成车间内的起重运输任务。

       二、桥式起重机主要技术参数
       桥式起重机的主要技术参数有:起重量、跨度、起升高度、运行速度、提升速度、工作类别等。       

       1.起重量
       起重量又称额定起重量,是指起重机实际允许起吊的最大负荷量,以吨(t)为单位。国产的桥式起重机系列其起重量有5、10(单钩)、15/3、20/5、30/5、50/10、75/20、100/20、125/20、150/30、200/30、250/30(双钩)等多种。数字的分子为主钩起重量,分母为副钩起重量。
       桥式起重机按照起重量可分为三个等级,即5〜10t为小型,10〜50t为中型,50t以上为重型起重机。

       2.跨度
       起重机主梁两端车轮中心线间的距离,即大车轨道中心线间的距离称为跨度,以米(m)为单位。国产桥式起重机的跨度有10.5、13.5、16.5、19.5、22.5、25.5、28.5、31.5m等,每3m为一个等级。  

       3.提升高度
       起重机吊具或抓取装置的上极限位置与下极限位置之间的距离,称为起重机的提升高度,以m为单位。常用的起升高度有12、16、12/14、12/18、16/18、19/21、20/22、21/23、22/26、24/26m等几种。其中分子为主钩提升高度,分母为副钩提升高度。

       4.运行速度
       运行机构在拖动电动机额定转速下运行的速度,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
       提升机构的提升电动机以额定转速取物上升的速度,以m/min为单位。一般提升速度不超过30m/min,依货物性质、重量、提升要求来决定。

       6.通电持续率
       由于桥式起重机为断续工作,其工作的繁重程度用通电持续率JC%表示。通电持续率为工作时间与周期时间之比,一般一个周期通常定为10min。标准的通电持续率规定为15%、25%、40%、60%四种。     

       7.工作类型
       起重机按其载荷率和工作繁忙程度可分为轻级、中级、重级和特重级四种工作类型。
     (1)轻级:工作速度低,使用次数少,满载机会少,通电持续率为15%。用于不需紧张及繁重工作的场所,如在水电站、发电厂中用作安装检修用的起重机。
     (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%,如一般机械加工车间和装配车间用的起重机。
     (3)重级:工作繁重,经常在重载荷下工作,通电持续率为40%,如冶金和铸造车间内使用的起重机。
     (4)特重级:经常起吊额定负荷,工作特别繁忙,通电持续率为60%,如冶金专用的桥式起重机。起重量、运行速度和工作类型是桥式起重机最重要的三个参数。


       三、桥式起重机对电力拖动的要求
       桥式起重机的工作条件比较差,由于安装在车门(仓库、码头、货场)的上部,有的还是露天安装,因此往往处在高温、高湿度、易受风雨侵蚀或多粉尘的环境;同时,还经常处于频繁的起动、制动、反转状态,要承受较大的过载和机械冲击。囚此,对桥式起重机的电力拖动和电气控制有以下特殊的要求:

       1、对起重电动机的要求
       (1)起重电动机为重复短时工作制。所谓“重复短时工作制”,即FC介于25%~40%。重复短时工作制的特点是电动机较频繁地通、断电,经常处于起动、制动和反转状态,而且负载不规律,时轻时重,因此受过载和机械冲击较大;同时,由于工作时间较短,其温升要比长期工作制的电动机低(在同样的功率下),允许过载运行。因此,要求电动机有较强的过载能力。
       (2)有较大的起动转矩。起重电动机往往是带负载起动,因此要求有较好的起动性能,即起动转矩大,起动电流小。
       (3)能进行电气调速。由于起重机对重物停放的准确性要求较高,在起吊和下降重物时要进行调速,但是起重机的调速大多数是在运行过程中进行,而且变换次数较多,所以不宜采用机械调速,而应采用电气调速。因此,起重电动机多采用绕线转子异步电动机,且采用转子电路串电阻的方法起动和调速。
      (4)为适应较恶劣的工作环境和机械冲击,电动机采用封闭式,要求有坚固的机械结构,采用较高的耐热绝缘等级。
       根据以上要求,专门设计了起重用的交流异步电动机,型号为YZR(绕线型)和YZ(笼型)系列,这类电动机具有过载能力强、起动性能好、机械强度大和机械特性较软的特点,能够适应起重机工作的要求。起重电动机在铭牌上标出的功率均为JC=25%时的输出功率。

       2.电力拖动系统的构成及电气控制要求
       桥式起重机的电力拖动系统由三至五台电动机所组成:
       (1)小车驱动电动机一台。
       (2)大车驱动电动机一至两台:大车如果采用集中驱动,则只有一台大车电动机;如果采用分别驱动,则由两台相同的电动机分别驱动左、右两边的主动轮。
       (3)起重电动机一至两台:单钩的小型起重机只有一台起重电动机;对于15t以上的中型和重型起重机,则有两台(主钩和副钩)起重电动机。

       桥式起重机电力拖动及其控制的主要要求是:
       (1)空钩能够快速升降,以减少辅助工时;轻载时的提升速度应大于额定负载时的提升速度。
       (2)有一定的调速范围,普通的起重机调速范围(高低速之比)一般为3∶1,要求较高的则要达到(5~10)∶1。
       (3)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渡时应逐级减速以保持稳定运行。
       (4)提升的第一挡为预备挡,用以消除传动系统中的齿轮间隙,并将钢丝绳张紧,以避免过大的机械冲击。预备级的起动转矩一般限制在额定转矩的50%以下。
     (5)起重电动机负载的特点是位能性反抗力矩(即负载转距的方向并不随电动机的转向而改变),因此要求在下放重物时起重电动机可工作在电动机状态、反接制动或再生发电制动状态,以满足对不同下降速度的要求(详见后面对起重机控制电路的分析)。
      (6)为确保安全,要求采用电气和机械双重制动,既可减轻机械抱闸的负担,又可防止因突然断电而使重物自由下落造成事故。
      (7)要求有完备的电气保护与联锁环节,例如:要有短时过载的保护措施,由于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作过载保护;要有零压保护;行程终端限位保护等等。


    以上要求都集中反映在对提升机构的拖动及其控制上,桥式起重机对大车、小车驱动电动机一般没有特殊的要求,只是要求有一定的调速范围、采用制动停车,并有适当的保护。


    桥式起重机的控制设备已经系列化和标准化,已有定型产品。下面将介绍桥式起重机的控制设备和控制电路原理。

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