1、 王 秋 衡 湖南工学院安全工程实践教学中心 1、桥式起重机起身机构运动分析实验 2、桥式起重机运行机构运动分析实验一、实验目的1、加强学生对起重与机械安全技术课程知识体系的理解，巩固所学知识；2、了解并掌握桥式起重机起身机构的结构、功能及原理；3、加强学生对桥式起重机起身机构参数测量的理解与认识；4、掌握起身机构的工作原理及安全装置的设计；5、掌握起身机构的操作方法。本实验的特色之处在于：与起重与机械安全技术课程紧密配合，以桥式起重机起身机构为研究对象，将起身机构的结构、功能、原理及检测参数分几个模块，采用模块化教学，在实习工厂进行实践以补充课本理论知识。展示科学先进的起重安全技术以及测试手
2、段与方法，拓展学生视野。桥式起重机起身机构运动分析综合实验由四个部分组成，其模块体系设计见右图。桥式起重机起身机构运动分析实验由四个部分组成：（1）起升机构的结构与组成）起升机构的结构与组成系统系统1）起升机构结构 实验设备见右图，实验设备由以下几大部分组成：电机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳、吊钩或滑轮组、控制器、极限位置限制器等。图图1-1 桥式起重机起身机构桥式起重机起身机构传动简图传动简图 1电动机；2、5联轴器；3制动器；4减速器；6卷筒；7钢丝绳；8吊钩或滑轮组；9上升极限位置限制器 起升机机构由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、制动器及其他安全装置等组成，不同种类的
3、起重机需匹配不同的取物装置，其驱动装置也有不同，但布置方式基本相同。起重量小、超过10t 时，常设两个起升机构；主起升机构（大起重量）与副起升机构（小起重量）。一般情况下两个机构可分别工作，特需情况下也可协同工作。副钩起重量一般取主钩重量的20%30%。驱动装置。起升机构有内燃机驱动、电动机驱动、液压驱动三种驱动方式。大多数起重机采用电动机驱动，布置、安装和检修都很方便。流动式起重机（如汽车起重机、轮胎起重机等）以内燃机为原动力，传动与操纵系统比较复杂。传动装置。包括减速器和传动器。减速器常用封闭式的卧式标准两级或三级圆柱齿轮减速器，起重量较大者有时增加一对开式齿轮以获得低速大力矩。为补偿吊载
4、后小车架的弹性变形给机构工作可靠性带来的影响，通常采用有补偿性能的弹性柱销联轴器或齿轮联轴器，有些起升机构还采用浮动轴（也称补偿轴）来提高补偿能力、方便布置并降低磨损。卷绕系统。它指的是卷筒和钢丝绳滑轮组。单联滑轮组一般用于臂架类型起重机。取物装置。它是根据被吊原料的种类、形态不同，采用不同种类的取物装置。取物装置种类繁多，使用量最大的是吊钩。制动器及安全装置。制动器既是机构工作是控制装置，又是安全装置，因此是安全检查的重点。起升机构的制动器必须是常闭式的。电动机驱动的起重机常用块式制动器，流动式起重机采用带式制动器，近几年采用了盘式制动器。一般起重机的起升机构只装配一个制度器，通常装在高速轴
5、上（也有装在与卷筒相连的低速轴上）；吊运炽热金属或其他危险品，以及发生事故事故可能造成重大危险或孙司的起升机构，每套独立的驱动装置都要装设两套支持制动器。制动器经常利用联轴器的一个半体兼做制动轮，即使联轴器损坏，制动器仍能起安全保护作用。电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同反响向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；
6、在失电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。大拿感滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置制器被触碰而动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额顶起重量时，起重量限制器及时检查出以保证安全。起升机构还配备起重量限制器、上升极限位置限制器、排绳器、重锤式和旋转式双重限位开关等安全装置。（1）上升极限位置限制器和下降极限位置限制器 上升极限位置限制器如图2-1是用于限制取物装置的起升高度。当吊具起升至上极限位置时，为防止吊钩等取物装置继续上升拉断起升钢丝绳，限位器能自动切断电源，使起升机构停止，避免发生重物失落事故。下降极限位置限制器在取物装置下降至最低位置时，能自动切断电源，使起
7、升机构下降，运转停止，此时应保证钢丝绳在卷筒上缠绕余留的安全圈不少于3圈。1）起身机构安全技术检验。检查各零部件和装置是否齐备、完好、磨损程度，是否需要报废。重点零部件如制动器、吊钩、钢丝绳、滑轮和卷筒、减速器、车轮等的磨损程度；检查各部分的安装、连接、配合和固定是否可靠；检查各机构的运转是否正常、平稳，装置的动作是否灵敏，有无异响和润滑情况。在试车过程中，电机、减速器不应有异常声响，整个起身机构工作正常才能投入正式工作。起升机构上滑轮组轴两端设有负荷式传感器，在司机室内平台前方设有大屏幕显示屏，可显示起吊负荷。当负荷达到0.9Gn时发出报警信号。当负荷超过1.05Gn时自动切断起升电源。空钩
8、试验上升极限位置限制器是否灵敏可靠，然后试验制动器是否正常，特别是起吊较重的载荷时，要保证制动器的可靠性，溜钩距离在规定的范围内。空载试验的目的在于进一步试验工作 构的状态和运转的可靠性，各连接部分的工作性能。空载试运转期间，还应检查润滑和发热情况，运转是否平稳，有无异常的噪音和振动，各连接部分密封性能或紧固性等。若有异常现象，应立即停车检查并加以排除。检查的技术要求及测试方法包括：对起身机构先用手转动无卡塞现象，再通电从慢速到额定速度运行，应无冲击、无振动地平稳运行；试验起身机构各种安全开关，包括上升、下降的极限开关，各机构的联锁开关及紧急开关等。电气部分检查电气元件、电气保护装置的性能和可
9、靠性，接地和接地电阻，绝缘和绝缘电阻，电气照明和信号灯等。安全防护装呈和措施。检查安全防护装置是否齐全，装置的动作是否灵敏、可靠；检查安全标记是否清晰，是否符合标准要求。（1）、工作前严禁饮酒。（2）、不准带无关人员上车。（3）、开车前先检查机械、电气、安全装置是否良好；车上有无可碰、卡、挂现象；确认一切正常，打铃告警后，再送电。（4）、检查试车中发现有第三条规定情况之一时，应立即停车。（5）操作中必须精力集中，与下面密切配合。操作时不准吸烟、吃东西和与他人谈话。超过额定负苛不吊。指挥信号不明；重量不明；光线暗淡不吊。吊索和附件捆绑不牢、不符合安全要求不吊。吊挂重物直接加工时不吊。歪拉斜挂不吊
10、。工件上站人或浮放活动物不吊。易燃易爆物品不吊。带有棱角快口物件未垫好不吊。埋地物品不吊。干部违章指挥不吊。（7）、操作中要始终做到稳起、稳行、稳落。在造近邻车或接近人时必须及时打铃告警（8）、吊运物品坚持三不越过：不从人头上越过；不从汽车、火车头上越过；不从设备上越过；（9）、运行时，任何人发出停车信号均应立即停车。（10）、操作带翻、游翻、兜翻时应在安全地方进行。（11）、起吊重物时，距地面距离不许超过0.5米。（12）、吊运接近额定负荷时，应升至100毫米高度停车检查刹车能力。（13）、吊运过程中，不允许同时操作三个机构（即大车、小车、卷扬不能同时动作）。（14）、正常情况下不准打反车。
11、（15）、严禁使用两台起重量不同的起重机共吊一物。用两台起重能力相等的起重机共吊一物时，应采取使两台起重机均能保持垂直起重措施，其吊物重量加吊具重量之和的不准超过两台起重机起重能力总和的80%。且须总工程师或其指派的专人在场指挥，方能起吊。（16）、上下车时需由梯子平台通过。不准从一台车爬至另一台车。不准沿轨道行走。（17）、车上不准堆放活动物或其他物品，工具应加以固定。（18）、同一跨轨道上有两台以上吊车时，不准相互推车碰撞。（19)、吊钩不载荷运行时，应升至一人以上高度。(20)、露天起重机作业完毕后应加以固定。(21)、在处理故障或离车时，控制器必须放于0位，切断电源。不准悬挂重物离开车
12、。下班时把小车停于驾驶室一端，吊钩升至规定高度。(22)、认真填写交接班记录，特别是不安全因素必须交待清楚。（1）试验鉴定工作必须有专人负责组织，并统一指挥；（2）测量用钢丝应注意不使其与大车滑线撘接，悬挂的钢丝、卡具、重跎不要妨碍大、小车运行；（3）试验用具应放入工具袋内，不得乱放以防落下伤人；（4）采用钢丝测量法时，须在断电后再进行主梁等测定工作，必须联系好，以免发生触电事故；（5）所有参加试验人员均须严格遵守安全操作规程。一、实验目的1、加强学生对起重与机械安全技术课程知识体系的理解，巩固所学知识；2、了解并掌握桥式起重机运行机构的结构、功能及原理；3、加强学生对桥式起重机运行机构参数测
13、量的理解与认识；4、掌握运行机构的工作原理及安全装置的设计；5、掌握运行机构的操作方法。本实验的特色之处在于：与起重与机械安全技术课程紧密配合，以桥式起重机运行机构为研究对象，将运行机构的结构、功能、原理及检测参数分几个模块，采用模块化教学，在实习工厂进行实践以补充课本理论知识。展示科学先进的起重安全技术以及测试手段与方法，拓展学生视野。桥式起重机运行机构运动分析综合实验由四个部分组成，其模块体系设计见右图。桥式起重机运行机构运动分析实验由四个部分组成：（1）运行机构的结构与组成系统1）起重机运行机构的结构。实验设备见右图 运行机构包刮大车运行机构包刮大车、小车运行机构。其小车运行机构。其驱动
14、方式可驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的三三合一合一驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用构一般
15、只用 4个主动和从动车轮，如果起重量很大，常个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过4 4个时，必个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。在各车轮上。小车运行机构为多集中驱动自行式结构，由电动机、减速机、联轴器和转动轴、制动器、车轮组和轨道，以及安全装置等组成。由于运行轨距较小，使用单轮缘车轮，方钢或扁钢形状的钢轨直接铺设在金属结构上。采用立式减速机将驱动部分和行走车轮布置在起重小车上下两个层面上。小车安全装置有行程限位开关、缓冲器和轨道端部止挡，
16、防止小车超行程运行脱轨。大车运行机构的传动形式可分为两大类:一类为分别驱动形式(下图a)，另一类为集中驱动形式（下图b）。起重机跨度小于16.5m时，可以采用集中驱动或分别驱动；跨度大于16.5m时，一律采用分别驱动。大车运行机构采用双轮缘车轮，驱动力靠主动车轮轮压与轨道之间的摩擦产生的附着力，因此，必须要进行主动轮的打滑验算，以确保足够的驱动。分别驱动形式与集中驱动形式相比，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的影响，故目前在桥式起重机上获得广泛采用。集中驱动形式只用于小起重量和小跨度的桥式起重机。（1）小车运行的问题 小车运行常见问题是过轨道接头时的冲击，小车“
17、三条脚”现象，运行偏斜造成夹轨或车轮与轨道不安全接触，严重时发生脱轨。小车“三条脚”现象是指在运行过程中，小车的四个车轮不能同时与轨道接触，形成只有三个车轮与轨道接触的现象。其主要原因是两个轨道的平行度和平面度，轨道的垂直下挠和水平弯曲，以用轨道接头的高度差超过标准要求，这些与起重机金属结购直接有关，小车车轮的制造与安装误差与磨损与是重要原因。大车运行的主要问题是“啃道”，“啃道”是指在运行过程中，在水平侧向力作用下，车轮轮缘与轨道头部侧面摩擦，造成接触面磨损的现象，多发生在大跨度、重型、冶金起重机上。“啃道”会增加运行阻力，使车轮或轨道降低使用寿命而加速报废，破坏轨道与基础的联系，并对基础强
18、度产生不良影响，严重时会造成起重机脱轨。“啃道”原因是多方面的，概括起来有轨道在安装或使用中产生的缺陷，轨道基础的破坏，下沉或变形，车轮尺寸或装配偏斜超差，桥架变形等。这应通过安全检查，及时发现问题，针对具体原因采取相应对策解决。电动机的原动力通过联轴器和传动轴传递给减速器，经过减速器的减速增力作用，带动车轮转动，驱动力靠主动车轮轮压与轨道之间的摩擦产生的附着力，因此，必须要验算主动轮的最小轮压，以确保足够的驱动力。运行机构的制动器使处于不利情况下的起重机或小车，在限定的时间内停止运行。在桥式起重机里，小车承担主要任务。因此小车的设计决定整个起重机的好坏，为了起吊一定的载荷，小车必须利用许多机
19、械部件承受起重机起升额定载荷时所需的各种作用力。小车以小车架为基础其上有起升电动机、起升减速机、卷筒、小车运行机构的运行电动机、运行减速机等。小车利用小车架下面的小车轮在起重机桥架上的轨道上运行。运行机构的安全装置有行程限位开关，防风抗滑装置，缓冲器和轨道端部止挡，以防止起重机或小车超行程运行脱轨，防止室外起重机被强风刮跑造成倾覆。1）运行机构的安全技术 小车、大车运行机构都必须安装制动器且应调整得当，以便在起重机断电后使其在允许制动行程范围内安全停车，其允许制动行程(又称制动距离)S制均可按下面经验公式确定:式中v大车大车额定运行速度，m/min。限制大车的最小制动行程，即制动器不能调得太紧
20、，制动力矩不得过大，以防停车时产生过大的制动惯性而影响大车的运行性能、吊物的大幅游摆及对传动机构的冲击影响。限制大车的最大制动行程，即制动器不能调得太松，制动力矩不得过小而使起重机滑行距离太长，以确保起重机能在规定的距离内安全停车，防止发生碰撞事故，起到保护起重机桥架和建筑物免遭冲击的作用。制动器每23天应检查并调整一次，分别驱动的运行机构，两端制动器应调整协调一致，以防止制动时发生起重机扭斜和啃道现象，使运行时两端制动器完全打开而无附加摩擦阻力，确保起重机正常运行。起重机端梁上应安装行程限位器，并相应在大车行程的两端安装安全尺，以确保在大车行至轨道末端前触碰限位器转臂，并打开限位器的常闭触头
21、而断电停车;同一轨道上每两台起重机间也应安装限位尺，当两车靠近并碰撞前，触碰对方限位器转臂而断电停车，或安装防碰撞的互感器，以防止两台起重机带电硬性碰撞事故的发生。桥式起重机每端梁的端部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承轨梁上安装止挡体(俗称车挡)，既能防止起重机脱轨掉道，又可吸收起重机运动的动能，起到缓冲减震并保护起重机和建筑物不受损害的作用。车挡严禁安装或焊在轨道上。扫轨板大车车轮前方应安装扫轨板，扫轨板之下边缘与轨顶面的间隙为10mm，用来清除轨道上的杂物，以确保起重机运行安全。运行机构必须认真进行安全技术检验。1）工作机构检查各零部件和装置是否齐备、完好、磨损程度，
22、是否需要报废。重点零部件如制动器、联轴器、减速器、车轮、轨道等的磨损程度；检查各部分的安装、连接、配合和固定是否可靠；检查各机构的运转是否正常、平稳，装置的动作是否灵敏，有无异响和润滑情况。2）电气部分检查电气元件、电气保护装置的性能和可靠性，接地和接地电阻，绝缘和绝缘电阻，电气照明和信号灯等。3）安全防护装呈和措施检查安全防护装置是否齐全，装置的动作是否灵敏、可靠；检查安全标记是否清晰，是否符合标准要求。（1）空载试验 空载试验的目的在于进一步试验工作机构的状态和运转的可靠性，各连接部分的工作性能。空载试运转期间，还应检查润滑和发热情况，运转是否平稳，有无异常的噪音和振动，各连接部分密封性能
23、或紧固性等。若有异常现象，应立即停车检查并加以排除。检查的技术要求及测试方法包括：对各运行机构先用手转动无卡塞现象，再通电从慢速到额定速度运行，应无冲击、无振动地平稳运行；大车和小车沿全行程往返三次，检查其运行机构情况。不得有卡轨现象，主动轮应在轨道全长上接触；试验各种安全开关，包括上升、下降、运行机构的极限开关，各机构的联锁开关及紧急开关等。静载试验的目的是检验起重机金属结构的承载能力和工作性能指标，检查变形情况。检查的技术要求及测试方法包括：超载试验测量主梁永久变形。在跨中起升1.25倍的额定载荷，离地面100200mm，停悬10 min后卸载，如此重复三次，主梁不应产生永久变形。各部分不
24、得有裂纹和连接松动等缺陷；空载测量主梁实际上拱值。经超载试验无永久变形后，将空载小车开至跨端，检查实际上拱值；测量主梁静刚度（跨中下挠度）。小车在跨中负荷额定载荷，检查主梁跨中的下挠度。对于一般桥架类型起重机，当小车处于跨中起升额定载荷，主梁跨中的下挠度值在水平线下达到跨度的1/700时，如不能修复，则应报废。1）运行机构操作时的要求为防止启动时因惯性力而产生的吊物游摆对地面作业人员及设备的危害事故发生，要求在开动大车后先回零位一次，然后在吊物向前游摆时再顺势快速跟车一次，以消除吊物的游摆。对于重载，采用此法效果极为显著，使起车稳和行车稳。为防止停车时的吊物游摆，要求司机应掌握大车的运行特性、制动行程距离，应在预停位置前合适距离回零断电，使车在制动滑行后停车如操作得当，会做到既平稳又准确。除遇到紧急情况(如碰人或设备)以外，严禁开反车制动停车。（1）试验鉴定工作必须有专人负责组织，并统一指挥；（2）测量用钢丝应注意不使其与大车滑线撘接，悬挂的钢丝、卡具、重跎不要妨碍大、小车运行；（3）试验用具应放入工具袋内，不得乱放以防落下伤人；（4）采用钢丝测量法时，须在断电后再进行主梁等测定工作，必须联系好，以免发生触电事故；（5）所有参加试验人员均须严格遵守安全操作规程。
