JD01-001@20 T吊钩桥式起重机的设计
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机械毕业设计全套
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JD01-001@20 T吊钩桥式起重机的设计,机械毕业设计全套
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毕 业 设 计 题目： 20 t吊钩桥式起重机的设计 姓名： 邹中权 同组人： 刘海浪 专业： 机械制造及其自动化 指导教师： 谭勇虎 职称： 讲师 nts nts 一、桥式起重机的简介 桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。它通常用来搬运物品，也可用于设备的安装与检修等用途。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶，而起重小车又可沿小车轨道（铺设在起重机的桥架上）横向行驶，吊钩则作升降运动。因此，它的工作范围是其所能行驶地段的长方体空间，正好与一般车间形式相适应。 nts 二、普通桥式起重机的运行方式 桥式起重机是一种循环的、间隙动作的、短程搬运机械。一个工作循环一般包括上料、运送、卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起，由运行机构把物料移位，然后物料在指定地点下放，接着进行相反动作，使取物装置回到原处，以便进行下一次工作循环。在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态之中。 nts 三、普通桥式起重机的主要组成部分 （ 1）大车：由桥架和大车运行机构组成。桥架：桥架为起重机的金属结构，一方面支撑小车，允许小车在它上面横向行驶；另一方面又是起重机行走的车体，可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。在其两侧的走台上，安装有大车运行机构和电器设备，大车运行机构用来驱动大车行走，大车上一般还有驾驶室，用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。桥架主要由主梁和端梁组成。设计时要考虑其强度，刚度和稳定性要求，也应考虑自重和外形尺寸要小，加工制造简单，运输，存放和使用维修方便，成本低等因素。 nts（ 2）小车： 小车由起升机构，小车运行机构，小车架和保护装置等组成。小车架要承受起升载荷和各机构自重，应有足够的强度和刚度，同时又要尽量减轻自重，以降低轮压和桥架受载。小车的电力则由滑线或软电缆引入。设计时要考虑改善零部件的受力情况、减少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平稳、装配维修方便等因素。 （ 3）动力装置和控制系统： 动力装置是驱动起重机运动的动力设备，它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点，桥式起重机的动力装置一般采用电动机。控制系统包括操纵装置和安全装置。各机构的启动、调速、改向、制动和停止，都通过操纵控制系统来实现。 nts四、主要设计内容 起升机构设计、小车运行机构设计、控制系统设计由我完成 起重机主梁、端梁设计，大车运行机构设计由刘海浪同学完成 nts五、起升机构的设计 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。 nts1.起升机构的布局 1.电动机 2.联轴器 3.浮动轴 4.带制动轮联轴器 5.制动器 6.减速器 7.卷筒 8.卷筒支座 nts 2.吊钩组的选择计算 nts1.吊钩形式选择 ：长形吊钩组 普通短吊钩 2.吊钩结构及制造方法的确定 ：梯形断面吊钩，锻造制造 3.吊钩主要尺寸的确定 4.钩身强度计算：进行危险截面强度较核 5.吊钩尾部螺母直径的确定：梯形圆螺纹 6.确定吊钩螺母尺寸 7.选择推力轴承：选择 81124型推力轴承 8.吊钩横梁的计算：简化成简支梁形式进行强度计算。 9.吊钩拉板强度计算：进行拉伸强度和挤压计算 nts 3.滑轮组的设计计算 nts1.滑轮结构形式及相关尺寸得确定采用铸钢滑轮，因为其强度 和冲击韧性好，材料选： 2G230 450 2.滑轮直径的确定 ： D=630mm 3.吊钩组上滑轮轴的计算：简化成简支梁形式进行弯曲较核 4.滑轮轴承的选择计算：由于其受动载荷很小，故只进行静载荷较核 nts 4.卷筒的设计计算 nts1.卷筒类型的初步选择 ：根据滑轮倍率和起升速度，采用双联卷筒，标准槽形，用铸造方式制造，材料为灰铸铁 2.卷筒直径的确定 ： A型卷筒， D=400mm， R=11mm，表面精度为 1级，槽形 JB/T9006.1 1999 3.双联卷筒长度及壁厚的确定：所选卷筒标记为：卷筒 A400X2500 11X22 14X4 左 JB/T9006.2 1999，卷筒壁厚 为 18mm 4.卷筒强度的计算 :因卷筒长度 L=2500mm3D=1200mm 需计算压应力和弯曲应力。 5.卷筒的抗压稳定性验算 nts 小车的传动方式有两种：即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便，但起车时小车车体有左右扭摆现象。在设计中选用减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式 六、小车运行机构的设计计算 nts1.小车运行机构布局图 1.制动器 2.电动机 3.联轴器 4.减速器 5.联轴器 6.联轴器 7.车轮 nts2.梅花弹性联轴器 nts3.电力液压块式制动器 nts20 桥式起重机小车制图审核邹中权2008.6.5数量共 1 张 第 1 张1 图号比例1 ： 2 0重庆科技学院序号 数量材料备注名 称1起升缓冲器吊钩1 9 8 81 9 9 7制动器1减速器11 9 9 9滑线架电动机联轴器2浮动轴联轴器620022002序号 名 称 数量 材料 备注制动器2卷筒卷筒支座19971999平衡滑轮浮动轴22002联轴器4减速器219992002联轴器3电动机26栏杆车轮组联轴器5钢丝绳动滑轮199220021996撞尺排障板旋转丝杆式起升限位器技术要求：小车装配与试验应符合 8 6 和 8 2 的 规 定 。nts 七、主要安全保护装置 行程限位开关 弹簧缓冲器 nts八、桥式起重机控制系统设计 nts上升下降1 . 起 升 机 构 电 气 原 理 图nts右左2 . 小 车 电 气 原 理 图nts前后3 . 大 车 电 气 原 理 图nts接保护电路电气原理图nts电源大车电动机小车电动机起升电动机 起升电动机定子、转子控制桥式起重机总电气原理图接nts九、 20t吊钩桥式起重机总装配图 ntsG B / T 1 4 4 0 5 - - 9 3AtQ 2 3 5H T 7 5 0J B / T 6 3 9 2 . 2 - -Y B / T 5 0 5 5 - -J B / T 9 0 0 5 . 3 - -G B / T 1 0 0 5 1 . 5 - -Y B / T 5 0 5 5 - -J B / T 8 9 0 5 . 1 - -J B / Z Q 4 3 8 8 - -G B / T 5 2 7 2 - -G B / T 5 2 7 2 - -Y Z R 3 1 5 S - -J B / T 9 0 0 6 . 2 - -H T 2 0 0J B / Z Q 4 3 8 8 - -Y Z R 1 6 0 M 1 - -G B / T 5 2 7 2 - -J B / T 8 9 0 5 . 1 - -Y Z R 1 6 0 L - -G B / T 5 2 7 2 - -J B / Z Q 4 3 8 8 - -G B / T 5 2 7 2 - -J B / T 8 9 0 5 . 1 - -G B / T 5 2 7 2 - -Q 2 3 5J B / T 6 3 9 2 . 2 - -J B / T 8 1 1 0 - -A1ntsnts 毕 业 设 计 题目： 20 T吊钩桥式起重机的设计 姓名： 邹中权 同组人： 刘海浪 专业： 机械制造及其自动化 指导教师： 谭勇虎 职称： 讲师 nts 主要内容 一、前言 二、设计任务及参数 三、吊钩组的选择计算 四、滑轮组的设计计算 五、钢丝绳的选择 六、卷筒的设计计算 七、钢丝绳在卷筒上的固定计算 八、起升机构的设计 九、小车运行机构的设计计算 十、起重机主梁的设计计算 十一、安全装置的选择说明 （一）主要安全装置的说明 （二）小车缓冲器的选择 （三）大车缓冲器的选择 十二、 20t桥式起重机的控制系统设计 （一）控制电路设计分析 （二）起升机构控制电路工作原理 （三）小车运行机构控制电路工作原理 （四）大车运行机构控制电路工作原理 （五）保护电路的工作原理 nts 一、前言 nts 1桥式起重机的简介 桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。它通常用来搬运物品，也可用于设备的安装与检修等用途。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶，而起重小车又可沿小车轨道（铺设在起重机的桥架上）横向行驶，吊钩则作升降运动。因此，它的工作范围是其所能行驶地段的长方体空间，正好与一般车间形式相适应。 nts 2普通桥式起重机的主要组成部分 （ 1）大车：由桥架和大车运行机构组成。桥架：桥架为起重机的金属结构，一方面支撑小车，允许小车在它上面横向行驶；另一方面又是起重机行走的车体，可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。在其两侧的走台上，安装有大车运行机构和电器设备，大车运行机构用来驱动大车行走，大车上一般还有驾驶室，用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。桥架主要由主梁和端梁组成。设计时要考虑其强度，刚度和稳定性要求，也应考虑自重和外形尺寸要小，加工制造简单，运输，存放和使用维修方便，成本低等因素。 nts（ 2）小车： 小车由起升机构，小车运行机构，小车架和保护装置等组成。小车架要承受起升载荷和各机构自重，应有足够的强度和刚度，同时又要尽量减轻自重，以降低轮压和桥架受载。小车的电力则由滑线或软电缆引入。设计时要考虑改善零部件的受力情况、减少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平稳、装配维修方便等因素。 （ 3）动力装置和控制系统： 动力装置是驱动起重机运动的动力设备，它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点，桥式起重机的动力装置一般采用电动机。控制系统包括操纵装置和安全装置。各机构的启动、调速、改向、制动和停止，都通过操纵控制系统来实现。 nts 3普通桥式起重机的运行方式 桥式起重机是一种循环的、间隙动作的、短程搬运机械。一个工作循环一般包括上料、运送、卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起，由运行机构把物料移位，然后物料在指定地点下放，接着进行相反动作，使取物装置回到原处，以便进行下一次工作循环。在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态之中。 nts二、设计任务及技术参数 主要技术参数： (1) 最大起重量： 20吨 (2) 粱跨度： 31.5m (3) 起升速度 : 18 28m/min (4) 起升高度 : 14m (5) 起重机运行速度 : 80 95m/min (6) 起升机构运行速度 : 40 45m/min 起重机有关工作机构的级别 : (1) 起重机工作级别 A6; 其中载荷状态为 Q2(有时起升额定载荷 ,一般起升中等载荷 );利用等级为 T6(不经常繁忙使用 ) (2) 起升机构工作级别 M6;其中利用等级为 T6,载荷状况为 L2 (3) 小车运行机构工作级别 M4;其中利用等级为 T4,载荷状况 L3 (4) 大车运行机构工作级别 M4;其中利用等级为 T4,载荷状况 L2 nts 三、吊钩组的选择计算 nts1.吊钩形式选择 ：长形吊钩组 普通短吊钩 2.吊钩结构及制造方法的确定 ：梯形断面吊钩，锻造制造 3.吊钩主要尺寸的确定 4.钩身强度计算：进行危险截面强度较核 5.吊钩尾部螺母直径的确定：梯形圆螺纹 6.确定吊钩螺母尺寸 7.选择推力轴承：选择 81124型推力轴承 8.吊钩横梁的计算：简化成简支梁形式进行强度计算。 9.吊钩拉板强度计算：进行拉伸强度和挤压计算 nts 四、滑轮组的设计计算 nts1.滑轮结构形式及相关尺寸得确定采用铸钢滑轮，因为其强度 和冲击韧性好，材料选： 2G230450 2.滑轮直径的确定 ： D=630mm 3.吊钩组上滑轮轴的计算：简化成简支梁形式进行弯曲较核 4.滑轮轴承的选择计算：由于其受动载荷很小，故只进行静载荷较核 nts五、钢丝绳的选择 1.钢丝绳的最大静压力 2.钢丝绳的选择 ：初选钢丝绳：查手册选纤维芯钢丝绳，直径 d=20mm,确定其抗拉强度为 1670Mpa.并进行钢丝绳的校核 3.钢丝绳的标记 ：选取钢丝绳为：直径 20mm，光面钢丝，机构形式为 6 x19西鲁式，纤维芯，抗拉强度为 1670，右交互捻，最小破断拉力为 220KN，单位长度重量 147 标记： 20NAT1670ZS220147GB/T89181996 nts 五、卷筒的设计计算 nts1.卷筒类型的初步选择 ：根据滑轮倍率和起升速度，采用双联卷筒，标准槽形，用铸造方式制造，材料为灰铸铁 2.卷筒直径的确定 ： A型卷筒， D=400mm， R=11mm，表面精度为 1级，槽形 JB/T9006.11999 3.双联卷筒长度及壁厚的确定：所选卷筒标记为：卷筒 A400X250011X2214X4左 JB/T9006.21999，卷筒壁厚 为 18mm 4.卷筒强度的计算 :因卷筒长度 L=2500mm3D=1200mm 需计算压应力和弯曲应力。 5.卷筒的抗压稳定性验算 nts七、钢丝绳在卷筒上的固定计算 1.固定方法的选择 ：采用压板固定；因其构造简单，装拆方便，便于观察和检查，并安全可靠。 2.绳尾固定处拉力计算 3.螺栓预紧力计算 4.螺栓强度验算 5.压板的选取 查手册：选取序号为 6的压板，标准槽 标注：压板 6GB/T59751986 nts八、起升机构的设计 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。 nts 1.电动机的选择：选 YZR315S8电机 n=724r/min 2.减速器的选择：选取：减速器： QJR50012.5、III， C、 W、 JB/T8905.11999 其有关参数如下： 3.校验电机的过载和发热 4.制动器的选择：选取 YWZ9500/121型电力液压块式制动器；额定制动转矩 =11202240； 制动轮直径： D=500mm 20.2 mKgJ Z nts 5.联轴器的选择 电机与浮动轴连接处联轴器选用 LM12型梅花弹性联轴器 减速器与浮动轴的连接处联轴器选取 LMZ11I500型带制动轮的梅花型联轴器 6.起动时间验算 （ 1）起重时间计算： t1=1.1s （ 2）起重加速度： a=0.3 7.制动时间验算 （ 1）满载下降制动时间： tz=1.4S （ 2）制动平均减速度 az=0.25 nts8.起升机构的布局 1.电动机 2.联轴器 3.浮动轴 4.带制动轮联轴器 5.制动器 6.减速器 7.卷筒 8.卷筒支座 nts梅花弹性联轴器 nts电力液压块式制动器 nts 小车的传动方式有两种：即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便，但起车时小车车体有左右扭摆现象。在设计中选用减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式 九、小车运行机构的设计计算 nts1.驱动方案初步确定：根据原始参数，采用集中驱动，用四轮支撑，车轮选圆柱双轮缘车轮 2.车轮与轨道的选取 （ 1）车轮轮压计算 小车正常工作时最大轮压（满载时）： Pmax=67.5KN 小车正常工作时最小轮压（空载时）： Pmin=17.5KN 车轮的疲劳计算载荷： Pc=50.84KN （ 2）选车轮与轨道：选车轮直径 D=350mm;轨道型号：P24 ； 轨道凸顶半径 r=300mm；车轮材料： ZG310570；表面淬硬度为 300380HBS nts3.运行阻力计算 （ 1）摩擦阻力 小车满载运行时最大摩擦阻力： FM=3.472KN 满载运行时最小摩擦阻力： FML=2.315KN 空载运行时最小摩擦阻力： FM2=0.9KN 空载运行时最大摩擦阻力： FML2=0.6KN (2)坡道阻力： FP=540N (3)风阻力 因桥式起重机用于车间的吊运，不在露天工作，故风阻力忽略不计 （ 4）特殊运行阻力 主要为惯性阻力： FG=8100N （ 5）总静阻力 工作最大静阻力（小车满载时）： FJ=4.012KN 工作时最小静阻力（小车空载时）： FJL=1.14KN nts4.电动机的选择：根据 P=5.12KW， JC=25%， CZ=600，查手册，选用 YZR160M16型电动机； 5.减速器选择：根据 i=25， P=15.4KW，电查手册，选用QJR23625 VI ， P ， L， JB/T8905.11999 6.联轴器的选择 （ 1）高速轴联轴器 电机与浮动轴连接处联轴器选择：选 LM8联轴器 浮动轴与减速器连接处联轴器选择： 选 LM7型梅花弹性联轴器 （ 2）低速轴联轴器选择 A.减速器输出端与浮动轴联轴器选用： 选取两个 LM10型梅花弹性联轴器 B.浮动轴与车轮轴的联轴器选用： 选取 LM9型梅花弹性联轴器 nts7.制动器的选择选用 YWZ100/18型电力液压制动器；其制动转矩： ；制动轮直径 D=100mm; 转动惯量： 8.电机过载校验 9.起动时间与起动平均加速度的校验 （ 1）满载上坡时的起动时间： t=2.02S （ 2）起动平均加速度： a=0.33 10.运行打滑验算：小车运行打滑按空载运行工况验算 （ 1）起动时不打滑验算校验不通过；这样会增加车轮磨损，实际起动时间延长；对于不经常使用的起重机，这种短暂的打滑是允许的。 （ 2）制动时不打滑验算：制动打滑验算通过 nts11.小车运行机构布局图 1.制动器 2.电动机 3.联轴器 4.减速器 5.联轴器 6.联轴器 7.车轮 nts十、起重机主梁的设计计算 桥式起重机主梁的设计计算主要涉及以下内容： 1.主梁材料的选择：选用 Q235，其力学性能好。 2.桥式起重机主梁结构形式及截面尺寸的确定：根据标准选用后，验算是否符合要求。本设计选用箱形结构主梁，其组成由上下盖板及左右腹板焊接而成，断面为封闭的箱形，小车轨道安装在上盖板上。本设计选用了轨道安装在主梁的正中形式。为了防止上盖板变形，在箱形主梁内部，每隔一定间隔加焊了“长加劲板”和“短加劲板”。桥架的刚度由两主梁保证，两主梁外侧，一侧走台上安放大车运行机构，另一侧安放电气设备，走台增加了桥架的整体刚度，便于起重机的维修，但也增大了桥架的自重和对主梁的附加扭矩。在设计中应尽量减少走台的宽度。从主梁受力来考虑，主梁纵向外形以抛物线为优，但制造费时，故一般将两端做成斜线段式。 nts 3.主梁桥架载荷的组合情况：由于起重机桥架受力情况复杂，在分析计算过程中，应合理处理。 4.主梁强度的计算：主要验证危险截面的强度是否满足要求。 5.端梁的计算：端梁采用压制成型，再焊接成箱形结构，有焊缝和加工工时少，端梁变形小，重量轻，外形美观等优点。选用后进行强度较核。 6.主梁与端梁的连接形式的选择：采用加连接扳用焊接的形式连接，桥架的运输分割位置在端梁的中间区段，接头处的下盖板用连接板螺栓联接，侧面与顶面用角钢法兰联接。有制造简单、装拆方便、成本低等优点。 7.司机室的选用 nts十一、安全装置的选择说明 （一）、主要安全装置的说明 电动双梁桥式起重机有相应的电气保护装置以外，还有其他保护装置。 1.走台和栏杆：走台与作业平台的铺设采用具有防滑性能的钢板制成，设置牢固的栏杆，栏杆离铺板的垂直高度不低于 1000mm,离铺板约 450mm处应有中间夹栏，底部有不低于 70mm的挡板。 2.排障板：装在大车和小车的车轮前，用来推开轨道上可能有的障碍物，以利于大车和小车的顺利运行。 3.小车行程限位开关：安装在小车一根轨道两端外侧的主梁盖板上，小车架相应的端梁外侧，固定一根用角钢弯折的撞尺，当小车行至极限位置时，撞尺压迫限位开关的摇杆，使其转动，从而切断小车运行机构电动机的电源，由于接线关系电动机只能做反向运动。因而小车行程限位开关的位置要安装适当，及因考虑到小车撞尺与限位开关接触时，使电动机断电以后，小车由于惯性还要向前走一段距离。 nts4.起升高度限位开关：采用丝杆传动起升高度限位开关，其工作零件是螺杆和滑块。螺杆两端分别支承在壳体上的轴承中，一端通过十字联轴器与卷筒轴相连，卷筒转动，滑块沿螺杆移动，当吊钩上升到极限位置时，滑块移动到右端极限位置，螺栓压迫开关，切断电源，使起升机构停止运动，从而控制吊钩高度。安装时应注意，吊钩装置上升到极限位置时，应该与卷筒或定滑轮之间保持一定距离；机构设计上保证螺杆不能横向窜动，否则要出事故。 nts5.大车行程限位开关：由于大车运行速度大于 80m/min，采用杠杆式限位开关不能提供可靠的保证，故采用无触点运行限位系统：光电装置来保证。 6.缓冲器与挡铁：为了阻止起重机和小车越轨，在起重机和小车轨道两极端位置装挡铁。为了吸收起重机和小车与挡铁相撞的能量，保证设备部受损坏，应采用缓冲器。由于本起重机的速度较大。选用弹簧缓冲器，它有吸收动能大，寿命长的优点，但是其自重大、成本高、工作时有硬性碰撞的缺点。 nts （二）、小车缓冲器选择计算 1.缓冲器的选择：选取 HT163型弹簧缓冲器 2.缓冲器数目的确定：选取 n=2个 3.实际缓冲行程： S=90mm 4.最大缓冲力： FMAX=17.108KN 5.最大减速度： aj=2.4 （三）、大车缓冲器的选择计算 1.缓冲器的选择：选取 HT163型弹簧缓冲器 2.缓冲器数目的确定：选取 n=2个 3.实际缓冲行程： S=126.4mm 4.最大缓冲力： FMAX=197.8KN 5.最大减速度 aj=5.988 nts 行程限位开关 弹簧缓冲器 nts十二、 20吨桥式起重机的控制系统设计 1.控制对象分析及控制元件的确定 桥式起重机的动力源为三相绕线转子电动机，制动装置为电力液压制动器，其驱动装置也是电动机。因而整个控制系统的控制对象为电动机；从前面主要结构的设计中可以知道，整个结构有 4个电动机驱动，一个用于起升机构，一个用于小车运行机构，两个用于大车运行机构，其具体型号： 起升电机 M， YZR315S 8， P=85KW， n=724r/min 小车运行电机 M3， YZR160M1 6， P=6.3KW， n=921r/min； 大车运行电机 M2， YZR160L 6， P=13KW， n=942r/min；由于起升机构电机功率大，不能采用凸轮控制器，而用主令控制器和磁力控制屏，通过继电器触头控制；大、小车运行电机用凸轮控制器直接控制 。 nts 2.控制系统的基本要求 （ 1）提升机构电力拖动的要求：主钩能快速升降，轻载提升速度应大于额定负载的提升速度；具有一定的调速范围；具有适当的低速区，一般在 30%额定速度内分几挡，以便选择；提升第一挡的作用是为了消除传动间隙，将钢丝绳张紧，称为预备级，这一挡的电动机的起动转矩不能过大，以免过强的机械冲击，一般在额定转矩一半以下；在负载下降时，根据负载的大小，提升电动机可以工作在电动、倒拉制动、回馈制动等工作状态，以满足对不同下降速度的要求；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，同时也应具备电气制动方式，以减少机械抱闸的磨损；桥式起重机的电气控制还应具有完善的保护和联锁环节。 nts（ 2）大小车移行机构电力拖动的要求：大车移行机构和小车移行机构对电力拖动简单，只要有一定的调速范围，分几挡即可。起动第一挡作预备挡，以消除起动时的机械冲击，所以，起动转矩也限制在额定转矩的一半以下，为实现准确停车，增加了电气制动，同时可以减轻机械抱闸负担，减少机械抱闸的磨损，提高制动可靠性。 nts 3. 电动机的工作状态分析 （ 1）移行机构电动机的工作状态：移行机构电动机的负载转矩为飞轮滚动摩擦力矩与轮轴上的摩擦力矩之和，这种负载力矩始终是阻碍运动的，为阻力矩；当大车和小车需要来回移动时，电动机工作于正反转状态。 （ 2） .提升机构电动机工作状态：提升机构电动机的负载除一小部分是由摩擦产生的力矩以外，主要是由重物和吊钩产生的重力矩，这种负载当提升时都是阻力矩，下降时都是动力矩，而轻载或空钩下降时，是阻力负载还是动力负载视具体情况而定。 ntsA.提升时电动机的工作状态：提升重物时，电动机承受两个阻力转矩，一个是重物的自重产生的重力转矩 Tg，另一个是在提升过程中传动系统存在的摩擦转矩 Tf，当电动机产生的电磁转矩克服阻力转矩时，重物被提升，电动机处于电动状态，以提升方向为正向旋转方向，则电动机处于正转电动状态，其如下图示，工作在第一象限， 当 Te= Tg +Tf时，电动机稳定运行在 na转速下 ntsB.下降时电动机的工作状态： a. 重物下降：当下放重物时，负载较重， Tg Tf时，为了获得较低的下降速度，需将电动机按正转提升方向接线，则电动机的电磁转矩 Te与重力转矩 Tg方向相反，电磁转矩成为阻碍下降的制动转矩，当 Tg = Tf + Te时，电动机稳定运行在 - na转速下，电动机处于倒拉反接制动状态，如下图示，工作在第四象限，此时，交流绕线转子电动机的转子应串联较大的电阻。 ntsb.轻载下降：当 Tg Tf 时，虽然负载转矩很小，但重力转矩仍大于摩擦转矩，当电动机按反转接线时，电动机的电磁转矩与重力转矩方向相同，在Te与 Tg的共同作用下，电动机仍加速，使 nn0，电动机处于反向再生发电制动状态，在 Tg = Te + Tf时，电动机稳定在 -nc转速下运行，如下图示，工作在第四象限， nc n0，此时，要求电动机机械特性硬，以免下降速度过高，因此，再生发电制动时，电动机转子回路不允许串电阻。 nts4.起重机的供电：桥式起重机的大车与厂房之间，小车与大车之间都有相对运动，因此电源不能像一般固定的电气设备一样采用固定连接，而必须适应其工作经常移动的特点，对于大中型起重机一般采用滑线和电刷供电。三相交流电源接到沿车间长度架设的三根主滑线上，再通过大车上的电刷引入到操纵室中保护箱的总电源刀开关 QS上，由保护箱再经穿管导线送到大车电动机，大车制动器电机及交流控制站，送到大车一侧的辅助滑线，对于上升电动机，小车运行电动机，制动器电动机和提升限位的供电和转子电阻的连接，则由架设再大车侧面的辅助滑线和电刷来实现。 nts（二）、起升机构控制电路工作原理 A.主电路由刀开关 QS和三个过流 KA1、 KA2、 KA3；电力液压制动器电机由接触器 KM3主触头控制； KM1、 KM2控制电动机定子电路，使电动机正反转； KM4、 KM5为反接制动接触器，控制反接电阻 R1、 R2； KM6、 KM7、 KM8、 KM9起动加速接触器，用来控制电动机转子电阻的切断和串入，使电动机速度调节；电动机转子电路串有 7段三相对称电阻，其中 R1、 R2为反接制动限流电阻， R3R6为起动加速电阻，R7为常接电阻，用来软化机械特性， SQ5、 SQ6为上升与下降极限限位开关。 ntsB.控制电路由主令控制器 SA和 PQR10型磁力控制屏组成，上升和下降 1.起升机构电路的特点 各分为 6挡。上升 6挡中，从“ 1” 、“ 2” 、“ 3” 、“ 4” 、“ 5” 、“ 6” 挡依次短接电动机转子电路中的电阻，使电动机加速运行，而定子电路的接法保持不变。下降 6挡中，前 3挡（ C、 1、 2），电动机相序接法与上升时相同，但转子中串入了较大的电阻，在一定位能转矩负载下电动机运行在速度反向的倒拉反接制动状态，从而得到较小的下降速度，适于重负载下降。在后 3挡（ 3、 4、 5），电动机按下降方向运转，得到强力下放，适于轻载（空钩）下降。主令控制器 SA共 12对触点，通过控制继电器来控制电动机定子电路，使其正反转，控制转子电路上的电阻的切断来调节电动机的转速。由于是通过继电器来控制的，可以采用对称控制电阻的切断。 nts2.起升机构电路的保护与联锁 （ 1）下放重物时，为了避免高速下降而造成事故，应将主令控制器的手柄置于下降“ 1” 、“ 2” 两挡。若司机对负载重量估计失误，下降重物时手柄扳到了下降“ 5” 挡，此时，重物高速下降，为了低速下降，手柄应从下降“ 5” 换成下降“ 2” 、“ 1” 挡，手柄转换中要经过下降“ 3” 、“ 4” 两挡，分析可知，下降“ 4” 、“ 3”挡的下降速度比下降“ 5” 挡要快，为了避免经过下降“ 3” 、“ 4”挡时造成更危险的高速。线路中采用了接触器 KM9辅助常开触点与接触器 KM2的常开触点串接后，接于主令控制器触点 K8与 KM9线圈之间。手柄置于下降“ 5” 挡时， KM2、 KM5线圈通电吸合，利用这两个触点自锁使 KM9线圈通电。当手柄从下降“ 5” 挡扳动，经过下降“ 4” 、“ 3” 挡时，由于主令控制器的 K5和 K8触点始终接通， KM2、KM5线圈仍吸合，从而保证了 KM9线圈始终通电，转子电路只接入电阻 R7，电动机始终运行在下降机械特性曲线 5上，而不会使转速再升高，实现了由强迫下降到制动下降时，出现高速下降的保护。在KM9自锁电路中串入 KM2辅助常开触点的目的是为了在电动机正向运行时， KM2是断电，此电路不起作用，从而不会影响提升时的调速。 nts（ 2）保证反接制动电阻串入的条件下才进入制动下降的联锁，主令控制器的手柄由下降“ 3”挡转到下降“ 2”挡时，主令控制器触点 K5断开， K6闭合，反向接触器 KM2断电释放，正向接触器 KM1通电吸合，电动机处于反接制动状态，为防止制动过程中产生过大的冲击电流，在 KM2断电后，应使 KM9立即断电释放，电动机转子电阻全部串入， KM1再通电吸合。一方面在主令控制器触点闭合顺序上保证了 K8断开后 K6才能闭合；另一方面还设计了用 KM2和 KM9与 KM1构成互锁环节。保证了只有 KM9断电释放后， KM1才能接通并自锁工作。 nts （ 3）当主令控制器的手柄在下降“ 2”挡与下降“ 3”挡之间转换，控制正反接触器 KM1与 KM2进行换接时，由于二者之间采用了电气和机械联锁，必存在一个瞬间，一个已释放，另一个还未吸合的现象，电路中 KM1， KM2触点均断开，容易造成 KM3断电，使电动机高速下进行机械制动，引起不允许的震动。为此引入 KM3自锁触点与 KM1、 KM2辅助常开触点并联，以确保在 KM1、 KM2换接的瞬间使 KM3始终保持通电状态。 （ 4）加速接触（器 KM6KM8的辅助常开触点串接下一级加速接触器 KM7KM9电路中，实现短接转子电阻的顺序联锁作用。 （ 5）起升机构的零位保护通过过电压继电器 KV与主令控制器 SA实现；线路的过电流保护是通过主电路中的三个过电流继电器 KA1、KA2、 KA3实现的；重物上升、下降限位保护通过限位开关 SQ5、SQ6实现。 nts3. 起升机构电气工作控制原理 A.电机起动前的准备：合上闸刀开关 QS1、 QS2，将主令控制器 SA手柄置于“ 0”位， K1触点接通，零电压继电器 KV线圈得电并自锁，接通控制电路电源。 B.提升时电路的工作状况 a.提升“ 1”挡：主令控制器手柄扳到提升“ 1”挡，主令控制器中的K3、 K6、 K4、 K7触点接通，提升极限开关 SQ5串接在控制电路中，当上升极限开关 SQ5无动作，则 KM1、 KM3、 KM4接触器线圈得电吸合，电动机正向起动，电动机运行在如下图示的机械特性曲线 1上，电力液压制动器的电机也起动，松开制动闸。起升电动机转子电路中第一段电阻 R1被切除。 b.提升“ 2”挡：主令控制器手柄扳到提升“ 2”挡，主令控制器中的K3、 K6、 K4、 K7、 K8触点接通， KM5接触器线圈得电吸合，短接电阻 R2，电动机加速运行，电动机运行在如下图示的机械特性曲线2上。 c.提升“ 3”挡：主令控制器手柄扳到提升“ 3”挡，除上述两挡已闭合的触头接通外， K9触点也接通， KM6接触器线圈得电吸合，短接电阻 R3，电机加速运行，电动机运行在如下图示的机械特性曲线 3上。 ntsd.提升“ 4”挡：主令控制器手柄扳到提升“ 4”挡，除上述三挡已闭合的触头接通外， K10触点也接通， KM7接触器线圈得电吸合，短接电阻 R4，电机加速运行，电动机运行在如下图示的机械特性曲线 4上。 e.提升“ 5”挡：主令控制器手柄扳到提升“ 5”挡，除上述四挡已闭合的触头接通外， K11触点也接通， KM8接触器线圈得电吸合，短接电阻 R5，电机加速运行，电动机运行在如下图示的机械特性曲线 5上。 f.提升“ 6”挡：主令控制器手柄扳到提升“ 6”挡，除上述五挡已闭合的触头接通外， K12触点也接通， KM9接触器线圈得电吸合，短接电阻 R6，此时，电动机除还有一段为增加其机械性能的电阻外，其它电阻均已切除，电动机以最高转速运行，电动机运行在如下图示的机械特性曲线 6上。 ntsC.下降时电路的工作状况 a.下降“ C”挡：主令控制器手柄扳到下降“ C”挡， K1触点断开，但 KA通过自锁触头保持闭合，提升极限开关 SQ5串接在控制电路中， K3触点接通控制电源， K6触点闭合，使 KM1接触器线圈得电吸合，电机正向运行， K7、 K8触点接通，接触器 KM4、 KM5线圈通电吸合，短接电阻 R1、R2，其中情形与上升“ 2”挡相同。但 KM3线圈不通电，制动器电机不起动，制动闸闭合。电动机只能向提升方向产生转矩而不能运转，这一挡是为下降作好准备，由于受制动器的限制，操作时，停留时间不应过长，电动机运行在机械特性下降曲线 C上（为上升 2挡曲线在第四象限的延长线），由于电机转速为零，故用虚线表示。 ntsb.下降“ 1”挡：主令控制器手柄扳到下降“ 1”挡， K3触点接通，接通控制电源， K6触点接通， KM1接触器得电吸合， K4触点接通， KM3接触器得电吸合，制动器电机起动，制动闸松开，K7触点接通， KM4接触器得电，短接电阻 R1，电动机转子电阻串入情况与上升“ 1”挡相同，电动机运行在提升曲线 1在第四象限的延长线上，见起升机构电机机械特性图。由于增加了转子串入电阻，使电动机电磁转矩减小，当负载重力矩大于电磁转矩时，电动机处于倒拉反接制动状态，负载可以获得较低速下放，但当负载重力矩小于电磁转矩时，负载不降反而上升，这时必须迅速将其控制器手柄推到下降“ 2”挡。 ntsc.下降“ 2”挡：主令控制器手柄扳到下降“ 2”挡， K3触点接通，接通控制电源， K6触点接通， KM1接触器得电吸合，K4触点接通， KM3接触器得电吸合，制动器电机起动，制动闸松开， K7触点断开，转子外接电阻全部接入，使电动机电磁转矩进一步减小。电动机运行在如下图示的机械特性曲线下降 2上。此时，当负载重力矩大于电磁转矩时，负载可以获得较低速下放。如果负载轻或轻钩，负载重力矩小于电磁转矩时，负载不降反而上升，这时必须迅速将其控制器手柄推到下降“ 3”挡 ntsd.下降“ 3”挡：主令控制器手柄扳到下降“ 3”挡，下降极限开关 SQ6串接在控制电路中， K2触点接通，接通控制电源， K5触点接通， KM2接触器得电吸合，起升电动机定子相序改变，电动机反向运转， K4触点接通， KM3接触器得电吸合，制动器电机起动，制动闸松开， K7、 K8触点接通， KM4、 KM5接触器得电，短接电阻 R1、 R2，电动机转子电阻串入情况与上升“ 2”挡相同。电动机运行在如下图示的机械特性曲线下降 3上。控制器手柄在此位置为强迫下放，故下放速度与重力负载大小有关，负载较轻或空钩，电机处于反转电动状态，负载较重，下降速度将超过电动机的同步转速，而进入再生发电制动状态，电动机工作在机械特性曲线下降 3在第四象限的延长线上，此为高速下放状态，且重物愈重，下降速度愈快，这时必须迅速将其控制器手柄推到下降“ 4”挡 nts e.下降 “ 4”挡：主令控制器手柄扳到下降 “ 4”挡，下降极限开关 SQ6串接在控制电路中， K2触点接通，接通控制电源， K5触点接通， KM2接触器得电吸合，起升电动机反向运转。 K4触点接通， KM3接触器得电吸合，制动器电机起动，制动闸松开， K7、 K8、 K9触点接通， KM4、 KM5、KM6接触器得电，短接电阻 R1、 R2、 R3，电动机转子电阻串入情况与上升 “ 3”挡相同，电动机运行在如下图示的机械特性曲线下降 4上。重物较轻，电机处于反转电动状态，获得低速下放，重物较重，进入再生发电制动状态，下降速度将超过电动机的同步转速，电动机工作在机械特性曲线下降 4在第四象限的延长线上，且重物愈重，下降速度愈快，但速度比上一挡要小，这时必须迅速将其控制器手柄推到下降 “ 5”挡 ntsf.下降“ 5”挡：主令控制器手柄扳到下降“ 5”挡， K2触点接通，接通控制电源，下降极限开关 SQ6串接在控制电路中， K5触点接通， KM2接触器得电吸合，起升电动机反向运转。 K4触点接通， KM3接触器得电吸合，制动器电机起动，制动闸松开， K7、 K8、 K9、 K10、 K11、 K12触点接通， KM4、 KM5、KM6、 KM7、 KM8、 KM9接触器得电，依次短接电阻 R1、R2、 R3、 R4、 R5、 R6，电动机只剩下一段常串电阻 R7。电动机运行在如下图示的机械特性曲线下降 5上，此时，重物较轻或空钩下放，电机处于反转电动状态，获得低速下放，但下降速度比下降“ 3”、下降“ 4”挡要高，负载较重，进入再生发电制动状态，下降速度将超过电动机的同步转速，电动机工作在机械特性曲线下降 5在第四象限的延长线上，且重物愈重，下降速度愈快，但速度比前两挡要小。 nts提升下2 下1下3下4下5制动下降强迫下降提升机构电动机机械特性ntsD 总结 重载下降时，若主令控制器手柄置于下降“ C”、“ 1”、“ 2”挡时，其中“ C”挡为准备挡，“ 1”、“ 2”两挡可获得重载低速下降，电动机处于倒拉反接制动状态，但“ 2”挡下降速度比“ 1”挡要快。若主令控制器手柄置于下降“ 3”、“ 4”、“ 5”挡时，可获得超过电动机同步转速的高速下降，且“ 3”挡速度最快，“ 4”挡次之，“ 5”挡最小，下降重物愈重，下降速度最快，这时“ 3”、“ 4”两挡下降速度太快，不安全，只能选在“ 5”挡工作，此时，电动机处于再生发电状态。 轻载或空钩下降，主令控制器手柄置于下降“ 1”、“ 2”挡时，由于重力转矩太小，比电动机电磁转矩还要小，重物不能下降反而上升，电动机工作在正转电动状态，此时，应将手柄推过下降“ 1”、“ 2”挡位。在主令控制器手柄置于下降后 3个挡位时，重物将强迫下降，电动机工作在反转电动状态，且最后一挡下降速度比前一挡要高。 nts（三）、小车运行机构电路工作原理 1.小车运行机构电路工作特点 采用可逆对称线路，凸轮控制器左右各有 5个位置，用对称接法连接电路，由于用凸轮控制器控制绕线转子电动机的转子电路电阻的切换，为了减少控制转子电阻的触点数量，转子电路串接不对称电阻。 采用 KT1060J/2凸轮控制器，共有 12对触点，零位有 3对触点，其中 1对触点用来保证零位起动，另外 2对除了保证零位起动以外，还配合两个运动方向行程开关 SQ3、 SQ4来实现限位保护。主电路中用了三个过电流继电器 KA4、 KA5、 KA6实现电动机的过载保护。电动机定子和转子回路中用了 9对触点， 4对用于定子回路中，控制电动机的正反转， 5对用于切换转子电路电阻，限制电动机的电流和调节转速 . 在正常工作时，若发生停电事故，接触器 KM断电，电动机停止转动，一旦重新恢复供电，电动机不会自行起动，而必须将凸轮控制器手柄返回到“ 0”位，再次按下起动按钮 SB，再将手柄转动到所需位置时，电动机才能再次起动工作。从而防止了电动机在转子回路外接电阻切除情况下自行起动产生很大的冲击电流或发生事故，这是零位触点的零位保护。 nts2.小车运行机构的电气控制原理 合上闸刀开关 QS，紧急事故开关 QS1，舱口开关 SQ3，按下起动按钮SB。 （ 1）凸轮控制器“ 0”位挡：凸轮控制器手柄置于“ 0”位， K3触点接通，SB启动按钮按下，接通 KM接触器线圈， KM常开触点闭合，凸轮控制器 K1、 K2触点接通，行程开关 SQ3、 SQ4串接入控制电路中，使 KM接触器自锁，为电动机起动做准备。 （ 2）右移“ 1”挡：凸轮控制器 K1触点接通， K2触点断开，限位保护开关 SQ3串接入控制电路中起限位保护作用， KM接触器通电，线圈吸合并自锁，凸轮控制器 K4触点接通， V3与 W相连接， K6触点接通， W3与 V相连接。凸轮控制器 K8、 K9、 K10、 K11、 K12触点断开，转子电阻全部接入，电动机平稳起动，电力液压制动器电机起动，制动闸松开，电动机运行在下图示机械特性曲线右移 1上。 （ 3）右移“ 2”挡：凸轮控制器 K1、 K4、 K6触点连接与右移“ 1”挡相同，K8触点接通，转子串入电阻 R1上切除一段，电动机加速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线右移 2上。 （ 4）右移“ 3”挡：凸轮控制器 K1、 K4、 K6、 K8触点连接与右移“ 2”挡相同， K9触点接通，转子串入电阻 R2上切除一段，电动机继续加速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线右移 3上。 nts（ 5）右移“ 4”挡：凸轮控制器 K1、 K4、 K6、 K8、 K9触点连接与右移“ 3”挡相同， K10触点接通，转子串入电阻R3全部切除，电动机继续加速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线右移 4上。 （ 6）右移“ 5”挡：凸轮控制器 K1、 K4、 K6、 K8、 K9、K10触点连接与右移“ 4”挡相同， K11、 K12触点接通，转子串入电阻 R1、 R2、 R3全部切除，电动机以最高转速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线右移 5上。 小车在右移过程中，若限位开关 SQ3动作，则 KM接触器失电，电动机停止转动，此时必须将凸轮控制器重新返回“ 0”位才能继续起动。 nts（ 7）小车左移过程与右移过程相似，只是在左移“ 1”挡，凸轮控制器的 K2触点接通，小车行程限位开关 SQ4串接入控制电路中并自锁， KM接触器线圈得电， K5触点接通，V3与 V相连接， K7触点接通， W3与 W相连接，电动机反转，在左移“ 2”、“ 3”、“ 4”、“ 5”挡时，保持 K2、 K5、 K7触点接通不变，使电动机的定子电路接通方式不变。当左限位 SQ4动作时，电机停止转动，转子回路电阻的切入与右移档位相对应，电动机运行在下图示机械特性曲线左移 2、3、 4、 5上。 小车运行机构电动机机械特性左移右移nts（四）、大车运行机构电路工作原理 1.大车运行机构电路的工作特点 大车控制电路特点与小车相似，只是由于大车由两电动机分别驱动，其凸轮控制器比小车的要多 5触点，采用KT1460J/2，有 17个触点， 3个进行零位保护， 4个触点用于电动机定子电路的控制，使电动机正反转， 10个触点用于两电动机的转子电路的电阻切入，以调节电动机的转速。主电路中用过流继电器 KA7、 KA8、 KA9、KA7、 KA8、 KA9来实现电动机过流保护。 2.大车运行机构的电气控制原理 闭合闸刀开关 QS，紧急停止按钮 QS1，驾驶室门开关SQ3，舱门开关 SQ4。 nts（ 1） “ 0”位挡：凸轮手柄置于 “ 0”位挡，按下启动按钮 SB1，凸轮控制器 K1触点接通，接触器 KM线圈得电， KM常开触点闭合，K2、 K3触点连接，使限位开关 SQ1（ SQ2）串接入控制电路中。若限位开关 SQ1、 SQ2不动作，则 KM自锁，为电机起动做准备。 （ 2）前进 “ 1”挡：凸轮控制器 K2触点接通，限位保护开关 SQ1串入控制电路中起限位保护作用， KM接触器通电，线圈吸合并自锁，凸轮控制器 K4触点接通， V3与 W相连接， K6触点接通，W3与 V相连接。凸轮控制器 K8K17触点断开，转子电阻全部接入，电动机平稳起动，电力液压制动器电机起动，制动闸松开，电动机运行在下图示机械特性曲线前移 1上。 （ 3）前进 “ 2”挡：凸轮控制器 K2、 K4、 K6触点连接与前进 “ 1”挡相同， K8、 K13触点接通，转子串入电阻 R1上切除一段，电动机加速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线前移 2上。 nts（ 4）前进“ 3”挡：凸轮控制器 K2、 K4、 K6、 K8、 K13触点连接与前进“ 2”挡相同， K9、 K14触点接通，转子串入电阻 R2上切除一段，电动机继续加速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线前移 3上。 （ 5）前进“ 4”挡：凸轮控制器 K2、 K4、 K6、 K8、 K13、 K9、 K14触点连接与前进“ 3”挡相同， K10、 K15触点接通，转子串入电阻 R3全部切除，电动机继续加速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线前移 4上。 （ 6）前进“ 5”挡：凸轮控制器 K2、 K4、 K6、 K8、 K13、 K9、 K14、K10、 K15触点连接与前进“ 4”挡相同， K11、 K12、 K16、 K17触点接通，转子串入电阻 R1、 R2、 R3全部切除，电动机以最高转速运行，制动器松开，电动机运行在下图示机械特性曲线前移 5上。 大车在前进过程中，若限位开关 SQ1动作，则 KM接触器失电，电动机停止转动，此时必须将凸轮控制器重新返回“ 0”位才能继续起动。 nts（ 7）大车后退过程与前进过程相似，只是在后退“ 1”挡，凸轮控制器的 K3触点接通，限位开关 SQ2串接入控制电路中， KM接触器线圈得电并自锁。 K5触点接通， V3与 V相连接， K7触点接通， W3与 W相连接，电动
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