起重机械主要结构与特种设备管理

2023-11-22 理论教育版权反馈

【摘要】：起重机械运行机构形式很多，以达到各自不同的用途。制动器起重机械各机构的制动装置主要用来阻止悬吊重物下落、实现停车，以及某些特殊情况下按工作需要实现降低或调节机构运动速度。它是起重机械的电气操纵装置，主要用途是控制各电动机的起动、停止、正转、反转及安全保护等。凸轮控制器能适应起重机械上安装的绕线转子电动机起动频繁的特性，与其他电器配合能防止机构发生越位事故；同时与总接触器配合使其有零压保护的功能。

起重机械一般由金属结构、运行机构、提升机构、动力装置和电控装置等组成。由于起重机械功能不同，各部分组成情况也有很大区别。

1.起重机械的运行机构

起重机械的运行机构一般由电动机、制动器、减速器、联轴器、传动轴、轴承箱、车轮等组成。起重机械运行机构形式很多，以达到各自不同的用途。桥式类型起重机运行机构的驱动方式有以下三种。

（1）集中低速驱动这种起重机械的电动机和减速器放在桥架走台中间，由低速轴通过联轴器传动大车车轮转动。这种方式仅用于起重量和跨度不大的桥式起重机上。

（2）集中高速驱动这种起重机械的电动机装在桥架走台中间，通过联轴器带动高速传动轴与装在走台两端的减速器相连接，经过减速器的低速轴与车轮轴连接。其优点是传递的转距小，不足之处是需要两只减速器，而且传动轴必须具有较高的加工精度，以减少因偏心误差在高速旋转时所引起的剧烈振动。

（3）分别驱动这种起重机械是在走台的两端各有一套驱动装置，对称布置。每套装置由电动机通过联轴器、减速器与大车车轮连接。分别驱动的优点是省去了很长的传动轴，减轻了自重，安装与维修方便，但要求两套驱动装置的运行必须同步。

2.起重机械的卷扬提升机构

起重机械的卷扬提升机构一般由电动机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳、滑轮和取物装置等组成。现将主要部件作简要介绍。

（1）取物装置取物装置是起重机械上的主要部件，为确保作业安全，取物装置必须工作可靠，操作简便。取物装置用于提升成件货物时，主要有吊钩、夹钳等；用于散装物料时，有料斗、抓斗、起重电磁铁等。下面介绍几种通用取物装置。

1）吊钩：是起重机械安全作业的三个重要构件之一。

2）抓斗：按其操作特点分为单索抓斗、双索抓斗、液压抓斗和电动抓斗四种，其中双索抓斗使用最为广泛。抓斗刃口板磨损严重或有较大变形时，应及时进行修理或更换。抓斗闭合时，两水平刃和垂直刃口的错位差及斗口接触处的间隙≤3mm，最大间隙处的长度≤20mm，抓斗的铰接部位的轴、销、钢丝绳套环等必须经常检查，发现裂纹、松动应及时更换。

3）起重电磁铁：采用起重电磁铁可以大大缩短装卸时间和减轻装卸人员的劳动强度。每班必须检查起重电磁铁电源接线部位和电源线的绝缘状况是否良好，如有破损应立即修复或更换。不准用起重电磁铁吊运温度≥200℃的钢铁物件。

电磁吸盘的吸重能力不得小于额定值，同时要检查保护接地是否完好。

4）吊夹钳：属于专用取物装置，按其夹紧力产生方式不同，可分为杠杆夹钳、偏心夹钳和传动夹钳三类。其裂纹检验可用20倍放大镜对受力部位重点检查。新使用的吊夹具也应进行负荷试验，经检验合格后方可使用。

（2）滑轮滑轮是起重机械中的承载零件，按用途可分为定滑轮和动滑轮。滑轮一般由HT150或QT450-10铸造；对载荷较大的滑轮用ZG230-450、ZG270-500或ZG35Mn等铸造而成。对滑轮来讲首先应检查其转动情况，还要观察是否有侧向摆动；应用20倍放大镜检查滑轮上是否有裂纹，如有裂纹应予更换，不允许焊补后继续使用；滑轮绳槽的径向磨损不得超过绳径的30％；槽壁的磨损不得超过原壁的15％，滑轮轴的磨损不得超过其直径的2％～3％，超过规定应予以更换，滑轮轮槽的不均匀磨损量应≤2mm。

动滑轮不应有碎边等损坏，平衡滑轮允许有轻微的碎边，但不得超过两处，轮缘损坏深度应≤5mm，长度应≤10mm；滑轮槽表面对滑轮孔中心径向圆跳动误差应＜1mm，滑轮中心线与轮槽中心线的偏差≤2mm。铸铁滑轮的任何缺陷严禁补焊。

滑轮组应转动灵活，轴向圆跳动误差不得超过滑轮名义直径的1/1000。

（3）卷筒卷筒是用来绕钢丝绳的，可以把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并实现钢丝绳的直线运动。卷筒用HT200或球墨铸铁制造，也有用ZG230-450铸钢制造。钢丝绳的末端应牢固定在卷筒上，保证工作安全可靠，还要求便于检查和更换钢丝绳。作业人员每季度都要检查滑轮和卷筒一次并作好记录：首先要检查是卷筒有无变形和裂纹，若出现裂纹，则应报废；其次应检查卷筒轴，若有裂纹或磨损严重，则应报废；再检查卷筒绳槽磨损情况，若卷筒壁磨损超过原壁厚的13％，也应报废；最后检查固定钢丝绳末端用的压板与压板螺栓是否松动，并用板手扳紧。

卷筒的工作面不允许有气孔和砂眼存在，卷筒不得出现明显的失圆现象。卷筒槽磨损应≤2mm，卷筒轴中心线与小车架支承面要平行，其偏差为在长度方向上≤1mm/m，卷筒安装后两轴端中心线偏差≤0.15mm。卷筒组装后应转动灵活，其径向圆跳动误差≤0.25mm，轴向圆跳动误差≤0.4mm。

（4）制动器起重机械各机构的制动装置主要用来阻止悬吊重物下落、实现停车，以及某些特殊情况下按工作需要实现降低或调节机构运动速度。

（5）减速器减速器是起重机的重要部件，通过选用一定速比的减速器，可使电动机的额定转速和转矩转变为作业需要的机构工作速度和力矩。

起重机械常用的减速器有卧式减速器和立式减速器两类。卧式减速器有两种型号：ZQ型减速器（渐开线齿轮）和ZQH型减速器（圆弧齿轮）。减速器的噪声应≤85dB，密封性要好，不得漏油。减速器的效率≥94％。

（6）钢丝绳钢丝绳是起重机械中应用最广泛的挠性构件，也是起重机械安全生产的三个重要构件（即制动器、钢丝绳和吊钩）之一。钢丝绳的绳芯分麻芯、棉芯、石棉芯、钢丝芯等四种。

3.起重机械的电气装置

（1）电气操纵装置(www.chuimin.cn)

1）凸轮控制器。它是起重机械的电气操纵装置，主要用途是控制各电动机的起动、停止、正转、反转及安全保护等。凸轮控制器线路简单，维护方便，应用广泛，其定子回路和转子回路是可逆对称线路。在控制绕线转子电动机时，转子可串接不对称电阻，以减少转子触头的数量；控制起升机构电动机时，由于是位能负载，下降时电动机处于再生制动状态，下降稳定速度大于同步速度，无法实现稳定低速，如需要准确停车，只能靠点动操纵来实现。

凸轮控制器能适应起重机械上安装的绕线转子电动机起动频繁的特性，与其他电器配合能防止机构发生越位事故；同时与总接触器配合使其有零压保护（即零位保护）的功能。

2）主令控制器与控制柜（屏）。主令控制器与控制柜相配合，用来操纵控制电动机频繁起动、调速、换向和制动。主令控制器能实现多位控制，这对于工作机构多、操作频繁的起重机械是至关重要的。控制柜分为交流起重机控制柜和直流起重机控制柜两类。

3）保护配电柜。为了保护起重机械上的电气装置，应设置保护配电柜，用于起重机械短路保护、零压保护、隔离保护和总过电流保护。

保护配电柜的电气元件包括三相刀开关、交流线路主接触器、熔断器、过电流继电器、按钮和信号指示灯等。

（2）电动机起重机械上的电动机要求具有较高的机械强度和过载能力，要能承受经常的机械冲击和振动，转动惯量要小，适应于频繁快速起动、制动和逆转等。

起重机械主要采用交流传动，电动机可选用YZR、YZ等系列，见表6-8。因此，起重电动机与一般工业电动机有着明显差异。在安装电动机时必须按铭牌规定的额定电压、额定功率和运行方式接线和运动，确保电动机使用合理。

表6-8 起重机械专用的交流三相异步电动机系列

（3）制动电磁铁制动电磁铁与制动器联合使用，目的是使电动机带动的运行机构和提升机构能准确停车。这是因为电磁铁与电动机实行电气联锁，它随着电动机停电而停止工作，随着电动机供电而开动工作。

在起重设备上常用的电磁铁制动器有单相制动电磁铁和三相制动电磁铁，还有直流电磁制动器、液压推杆式制动器和交流直推式制动电磁铁。

ZDZ型单相交流直推式制动电磁铁是MZD、MZS型单相、三相制动电磁铁及YT型液压推杆式制动器的理想替代产品。该产品能方便地与各种上置弹簧式制动器相配套，无需更换制动器架。该产品耗电少，使用寿命长，维护工作量少，操作灵繁度高，操作频率可达1500～1800次/h，其型号见表6-9。

表6-9 ZDZ型单相交流直推式制动电磁铁产品型号

三相电磁铁的线圈应按铭牌所示的电压及接线方式接在电路上。

（4）总受电箱采用主令控制器操纵的大型起重机械和冶金起重机械上广泛使用总受电箱对起重机械进行保护和控制。总受电箱由总低压断路器和总接能器组成，总低压断路器作为隔离开关、短路保护和紧急开关之用，一般情况下分合总电源由总接触器完成。

（5）移动供电装置

1）起重机械使用的电线、电缆宜选用橡胶绝缘导线、电缆和塑料绝缘导线，小截面的导线可用塑料绝缘导线，港口起重机械宜选用船用电缆。考虑到起重机械使用的特点，为保证其机械强度，一般只采用铜芯多股电线电缆，且必须采用截面面积≥1.5mm²的多股单芯导线，以及截面面积≥1mm²的多股多芯导线。起重设备上的电线和一部分电缆应用电线槽或钢管加以保护。电缆固定敷设弯曲半径应≥5倍电缆外径，移动敷设电缆的弯曲半径≥8倍电缆外径。

2）对通用桥式和门式起重机的小车运行机构宜用悬挂式软电缆供电，其导线截面面积≤16mm²时推荐用扁电缆；其大车运行机构宜用钢质滑线供电。近年来推广使用安全滑接输电装置，它具有安全、可靠、节能、电压损失小等特点。电动葫芦的电源引入器有软电缆式和滑块式。对于塔式、门式、门座式起重机，常用卷筒式软电缆供电。卷筒式供电有摩擦片型和液力偶合型等。

（6）起重机械的自动控制起重机械的电气控制，已逐步采用程控、数控、遥控、群控、自动称量及计算机管理等新技术，提高了起重机械的操作性能和管理水平。起重机械电气控制采用继电器逻辑控制系统、无触点逻辑控制系统、顺序控制系统、微机控制系统、可编程序逻辑控制（PLC）系统。PLC系统主要用于大型起重机械和堆垛起重机械及部分低速电梯等。PLC系统的特点有：

1）能在工业环境条件较差的情况下可靠地运行，降低了故障率，同时编程简单，调试容易，使用方便。

2）当生产工艺发生变化时，仅需改变软件设计而不必更动硬件，即能达到新的要求。

3）与继电器逻辑控制系统相比有很多新的功能，如有存储器、断电记忆功能等。

4）有自诊断能力，能判断CPU通信等故障，并有故障信号显示等。

起重机械主要结构与特种设备管理

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