桥式起重机教程——起重机械概论.ppt

起重机械概论1 1第一节第一节 起重机械的分类起重机械的分类 1 1、简单起重机械、简单起重机械、简单起重机械、简单起重机械 一般只作升降运动或一个直线方向运动，只需要一般只作升降运动或一个直线方向运动，只需要具备一个运动机构，而且大多是手动的，这种单具备一个运动机构，而且大多是手动的，这种单动作起重机械，称为简单起重机械，如各种千斤动作起重机械，称为简单起重机械，如各种千斤顶、绞车、和电葫芦等。顶、绞车、和电葫芦等。2 2绞车绞车千斤顶电葫芦3 3二、通用起重机二、通用起重机二、通用起重机二、通用起重机 除需要一个使物品升降的起升机构外，还有除需要一个使物品升降的起升机构外，还有使物品作水平方向的直线运动或旋转运动机构。使物品作水平方向的直线运动或旋转运动机构。这种起重机是一种多动作的起重机械。这类起重这种起重机是一种多动作的起重机械。这类起重机械一般都是用吊钩工作，间或配合使用各种辅机械一般都是用吊钩工作，间或配合使用各种辅助吊具，用来搬运各种物品（成件、散粒和液状助吊具，用来搬运各种物品（成件、散粒和液状物体）。物体）。“通用通用”的含义不仅指搬运物品的多样性，的含义不仅指搬运物品的多样性，还包括使用场所的广泛性。属于这类起重机械的还包括使用场所的广泛性。属于这类起重机械的有：通用桥式起重机、龙门起重机、固定旋转式有：通用桥式起重机、龙门起重机、固定旋转式起重机和行动旋转式起重机（如汽车起重机）起重机和行动旋转式起重机（如汽车起重机）4 4桥式起重机龙门起重机固定旋转起重机汽车起重机5 5（3）特种起重机 也是具备二个以上机构的多动作起重机械，专用于某些专业性的工作，如各种冶金专用起重机、建筑专用起重机和港口专用起重机6 6冶金专用起重机建筑专用起重机港口专用起重机7 7第二节 起重机的发展趋势 冶金起重机作为冶金行业安全、正常生产必不可少的关键和重要设备，其工作的可靠性、安全性、先进性一直受到人们的高度重视，但受传统冶金工艺的制约，改革开放前的三十年国内冶金起重机基本是在原苏联的模式下做一些小型的改进和发展。随着改革开放的不断深入，大量国外先进技术的引入，现代冶金起重机也发生了较大的变化。本文结合国内冶金企业冶金工艺的改进及最终用户的使用要求，对冶金起重机的发展趋势谈一些看法。8 8 一、起重量大型化，工作速度高速化一、起重量大型化，工作速度高速化一、起重量大型化，工作速度高速化一、起重量大型化，工作速度高速化 现代冶金起重机发展的主要趋势之一，是起重现代冶金起重机发展的主要趋势之一，是起重量大型化，工作速度高速化，随着社会的发展对量大型化，工作速度高速化，随着社会的发展对冶金企业的要求也在逐步提高，这不仅表现在对冶金企业的要求也在逐步提高，这不仅表现在对冶金产品的数量要求上，更重要的是表现在对冶冶金产品的数量要求上，更重要的是表现在对冶金产品的质量和品种方面，由于社会需求的增加金产品的质量和品种方面，由于社会需求的增加推动和促进了冶金企业的技术改造和技术进步，推动和促进了冶金企业的技术改造和技术进步，大型转炉、连铸、连轧技术的应用，对冶金起重大型转炉、连铸、连轧技术的应用，对冶金起重机的大型化和高速度提出了更高的要求。机的大型化和高速度提出了更高的要求。9 9二、二、二、二、起升、运行机构均采用调速系统起升、运行机构均采用调速系统起升、运行机构均采用调速系统起升、运行机构均采用调速系统 早在早在70708080年代，随着交流调速技术的发展年代，随着交流调速技术的发展和成熟，国外各著名起重机制造厂纷纷推出各机和成熟，国外各著名起重机制造厂纷纷推出各机构调速的承诺。调速范围因采用的调速方式不同构调速的承诺。调速范围因采用的调速方式不同而不同。而不同。1010 1 1、现设计大量使用的是定子调压和变频调速系、现设计大量使用的是定子调压和变频调速系统，起升机构以定子调压为多，运行机构以变频统，起升机构以定子调压为多，运行机构以变频为多。为多。机构采用调速以后具有以下明显优点：机构采用调速以后具有以下明显优点：（1 1）机构起、制动平稳机构起、制动平稳 当机构起、制动时仅以当机构起、制动时仅以正常速度的正常速度的1 11010或或1 12020微速起动或制动时，被微速起动或制动时，被吊物体平稳运行，对起吊钢水包的铸造起重机特吊物体平稳运行，对起吊钢水包的铸造起重机特别有利；别有利；（2 2）可有效减少制动器闸块的磨损；）可有效减少制动器闸块的磨损；（3 3）延长使用寿命；）延长使用寿命；（4 4）可有效改善操作工人的工作环境；）可有效改善操作工人的工作环境；（5 5）减少起动对电网的冲击。）减少起动对电网的冲击。1111 2、使用调速系统后也带来如下问题：（1）起重机的造价提高；被吊物体能准确定位；（2）减少对金属结构(桥架或小车架)和传动系统的冲击 （3）对维修电工的技术水平要求较高 3、虽然采用调速系统后会增加设备成本，加大维修难度，但随着技术的进步，调速系统的造价也在逐步降低，而其优越性却越加明显。系统调速以后，其工作情况的改变为其发展奠定了坚实的基础。1212三、监测传感控制技术广泛应用，使用性能和可靠三、监测传感控制技术广泛应用，使用性能和可靠三、监测传感控制技术广泛应用，使用性能和可靠三、监测传感控制技术广泛应用，使用性能和可靠度大大提高度大大提高度大大提高度大大提高 随着科学技术的进步，各种监测、传感控制技随着科学技术的进步，各种监测、传感控制技术在冶金起重机上得到了广泛的应用，从而使起术在冶金起重机上得到了广泛的应用，从而使起重机的使用性能得到很大的提高，使冶金起重机重机的使用性能得到很大的提高，使冶金起重机从以前简单意义上物料搬运工具变成目前的物流、从以前简单意义上物料搬运工具变成目前的物流、信息流综合传送设备。信息流综合传送设备。1313四、控制技术程序化，遥控技术在特殊环境中使用四、控制技术程序化，遥控技术在特殊环境中使用四、控制技术程序化，遥控技术在特殊环境中使用四、控制技术程序化，遥控技术在特殊环境中使用 随着计算机软、硬件技术的发展和日臻完善，随着计算机软、硬件技术的发展和日臻完善，实现程序化控制的起重机也已成为可能，且其控实现程序化控制的起重机也已成为可能，且其控制范围变得日益广泛，控制功能变得日益完善，制范围变得日益广泛，控制功能变得日益完善，各种冶金起重机按照人们事先约定的模式执行一各种冶金起重机按照人们事先约定的模式执行一定的工作任务已成为现实。为了更准确、即时的定的工作任务已成为现实。为了更准确、即时的完成各种工作任务，各种冶金起重机通过有线或完成各种工作任务，各种冶金起重机通过有线或无线与主控设备联动。在主控室控制已成为可能，无线与主控设备联动。在主控室控制已成为可能，遥控冶金起重机和程控冶金起重机已在部分冶金遥控冶金起重机和程控冶金起重机已在部分冶金企业中使用。遥控冶金起重机一般用在一些高粉企业中使用。遥控冶金起重机一般用在一些高粉尘、高污染的危险作业区。如武钢一炼钢出渣跨、尘、高污染的危险作业区。如武钢一炼钢出渣跨、珠江钢厂、八一钢厂等都有遥控起重机在用。珠江钢厂、八一钢厂等都有遥控起重机在用。1414五、五、五、五、安全制动器安全制动器安全制动器安全制动器 1 1、在吊运重要物体，如：核原料、液态金属、在吊运重要物体，如：核原料、液态金属、大水电站的发电机转子等，起重机的主起升机构大水电站的发电机转子等，起重机的主起升机构的卷筒上设置安全制动器。在该卷筒一侧法兰的的卷筒上设置安全制动器。在该卷筒一侧法兰的轮缘上根据制动力矩的需要可设置一对、二对甚轮缘上根据制动力矩的需要可设置一对、二对甚至三对瓦块，由专设的液压站进行控制。起动时，至三对瓦块，由专设的液压站进行控制。起动时，安全制动器先打开，设在高速轴上的工作制动器安全制动器先打开，设在高速轴上的工作制动器后打开。制动时，工作制动器先制动，安全制动后打开。制动时，工作制动器先制动，安全制动器滞后几秒再制动。安全制动器的作用是保证工器滞后几秒再制动。安全制动器的作用是保证工作制动器与安全制动器之间所有传动链环节中任作制动器与安全制动器之间所有传动链环节中任一传动件损坏或断裂时，被吊物件均可安全。一传动件损坏或断裂时，被吊物件均可安全。2 2、把各种监测、传感技术适当地应用在起重机、把各种监测、传感技术适当地应用在起重机上，实现对冶金起重机的有线或无线控制，既是上，实现对冶金起重机的有线或无线控制，既是现代冶金起重机发展的方向，同时也应成为个设现代冶金起重机发展的方向，同时也应成为个设计工作者应该努力的目标。计工作者应该努力的目标。1515 六、吊车型式普通化、吊具型式专用化六、吊车型式普通化、吊具型式专用化六、吊车型式普通化、吊具型式专用化六、吊车型式普通化、吊具型式专用化 冶金企业铸坯轧制技术的更新，即由传统的铸锭冶金企业铸坯轧制技术的更新，即由传统的铸锭脱锭脱锭钢锭加热钢锭加热初轧初轧热轧，到现在的连铸热轧，到现在的连铸连轧。配合传统工艺时，冶金企业需要有：桥式加连轧。配合传统工艺时，冶金企业需要有：桥式加料起重机、料箱加料起重机、铸造起重机、脱锭起料起重机、料箱加料起重机、铸造起重机、脱锭起重机、均热炉钳式起重机、均热炉揭盖起重机、板重机、均热炉钳式起重机、均热炉揭盖起重机、板坯夹钳起重机、刚性料耙起重机、坯夹钳起重机、刚性料耙起重机、(含磁盘含磁盘)钢卷夹钳钢卷夹钳起重机等多种起重机来完成其工艺过程，而采用连起重机等多种起重机来完成其工艺过程，而采用连铸铸连轧工艺时，冶金厂只要有料箱加料、铸造、连轧工艺时，冶金厂只要有料箱加料、铸造、板坯夹钳、钢卷夹钳等几种起重机即可完成全部工板坯夹钳、钢卷夹钳等几种起重机即可完成全部工艺过程中的物料搬运，使吊车型式得到极大的简化。艺过程中的物料搬运，使吊车型式得到极大的简化。由于冶金产品品种需求的多样性，各种专用吊具也由于冶金产品品种需求的多样性，各种专用吊具也应用而生，如配合精整跨的卧卷吊具、立卷吊具、应用而生，如配合精整跨的卧卷吊具、立卷吊具、自对中立卷吊具、揭盖吊具、自对中立卷吊具、揭盖吊具、L L型钩钢板吊具、型钩钢板吊具、C C型型钩，与可人控旋转的吊钩配合使用，可实现多种操钩，与可人控旋转的吊钩配合使用，可实现多种操作功能。作功能。1616 七、人机工程合理化、操作环境舒适化七、人机工程合理化、操作环境舒适化七、人机工程合理化、操作环境舒适化七、人机工程合理化、操作环境舒适化 随着社会的进步，环保意识和劳动保护意识的随着社会的进步，环保意识和劳动保护意识的提高，冶金起重机设计过程中把人机工程及操作提高，冶金起重机设计过程中把人机工程及操作环境舒适要求提到了较高的要求，如：司机室加环境舒适要求提到了较高的要求，如：司机室加装冷、暖空调、隔热保护、地面无线遥控、车上装冷、暖空调、隔热保护、地面无线遥控、车上有线和无线通讯、航空座椅、司机休息室，上、有线和无线通讯、航空座椅、司机休息室，上、下吊车全部采用斜梯、电气室加装隔热防护和冷下吊车全部采用斜梯、电气室加装隔热防护和冷风机，较窄的人行通道采取防滑措施，经常检修风机，较窄的人行通道采取防滑措施，经常检修部分加装吊笼等都为操作维护人员提供了较好的部分加装吊笼等都为操作维护人员提供了较好的工作环境和条件。特别是双层壁、双层玻璃的司工作环境和条件。特别是双层壁、双层玻璃的司机室与可躺式航空座椅、冷暖空调、有线、无线机室与可躺式航空座椅、冷暖空调、有线、无线通讯配合使用。为改善司机的工作条件、提高工通讯配合使用。为改善司机的工作条件、提高工作效率、减少工作失误起到了很好的作用。人机作效率、减少工作失误起到了很好的作用。人机工程合理化正逐步成为现代冶金起重机发展的主工程合理化正逐步成为现代冶金起重机发展的主要趋势之一，越来越引起人们的重视要趋势之一，越来越引起人们的重视 1717第二节 起重机典型结构和传动型式一、铸造起重机主起升机构的发展趋势一、铸造起重机主起升机构的发展趋势一、铸造起重机主起升机构的发展趋势一、铸造起重机主起升机构的发展趋势 1 1、铸造起重机主传动采用星形减速机应成为现、铸造起重机主传动采用星形减速机应成为现代铸造起重机发展的趋势。现在在用的铸造起重代铸造起重机发展的趋势。现在在用的铸造起重机大部分是采用棘轮棘爪传动，之所以采用棘轮机大部分是采用棘轮棘爪传动，之所以采用棘轮棘爪的传动有两个原因，一是棘轮棘爪对保证铸棘爪的传动有两个原因，一是棘轮棘爪对保证铸造起重机的安全运行确有其优点。二是星形减速造起重机的安全运行确有其优点。二是星形减速机最初在铸造起重机上使用时连续出过几次问题，机最初在铸造起重机上使用时连续出过几次问题，冶金部专门下文对星形传动予以停用。经过几十冶金部专门下文对星形传动予以停用。经过几十年的反思，以及星形减速机在进口铸造起重机上年的反思，以及星形减速机在进口铸造起重机上使用验证的良好业绩和控制监测技术的发展。使用验证的良好业绩和控制监测技术的发展。1818 2 2、我们认为星形传动在铸造起重机上的应用将、我们认为星形传动在铸造起重机上的应用将逐步扩大，原因有二，其一星形传动基本具备逐步扩大，原因有二，其一星形传动基本具备原棘轮棘爪传动的优点，还可实现单电机长时原棘轮棘爪传动的优点，还可实现单电机长时间连续安全运行；其二对以前星形传动造成事间连续安全运行；其二对以前星形传动造成事故的原因的认识逐步趋于一致，即结构性问题故的原因的认识逐步趋于一致，即结构性问题而非原理性问题，只要通过改进和完善设计就而非原理性问题，只要通过改进和完善设计就可以避免，加之电气控制监测技术的进步，星可以避免，加之电气控制监测技术的进步，星形传动的安全运行已经可以得到有效的保证。形传动的安全运行已经可以得到有效的保证。1919 二、板坯夹钳起重机的夹钳装置二、板坯夹钳起重机的夹钳装置二、板坯夹钳起重机的夹钳装置二、板坯夹钳起重机的夹钳装置 重力夹钳、电动开闭的重力夹钳、动力夹钳三种重力夹钳、电动开闭的重力夹钳、动力夹钳三种夹钳装置中，动力夹钳因其成本较高，扩大推广受夹钳装置中，动力夹钳因其成本较高，扩大推广受到一定的影响，但由于其优越的工作性能，特别是到一定的影响，但由于其优越的工作性能，特别是钳口可实现准确的三维跟踪、可靠夹起梯形坯、较钳口可实现准确的三维跟踪、可靠夹起梯形坯、较高的工作效率和不损失起升高度，为实现冶金企业高的工作效率和不损失起升高度，为实现冶金企业的自动化具有无可比拟的优点。因而我们认为动力的自动化具有无可比拟的优点。因而我们认为动力式板坯夹钳起重机在现代冶金起重机发展上将占越式板坯夹钳起重机在现代冶金起重机发展上将占越来越重要的作用。来越重要的作用。2020 三、桥架、小车架整体加工三、桥架、小车架整体加工三、桥架、小车架整体加工三、桥架、小车架整体加工 桥架、小车架包括一些大型结构件整体加工是桥架、小车架包括一些大型结构件整体加工是保证冶金起重机产品质量的一项重要措施和有效保证冶金起重机产品质量的一项重要措施和有效途径。由于冶金起重机工作的特殊性，对质量提途径。由于冶金起重机工作的特殊性，对质量提出了较高的要求，小车架整体加工指焊在小车架出了较高的要求，小车架整体加工指焊在小车架上的电动机底座，制动器底座，减速器支承座，上的电动机底座，制动器底座，减速器支承座，卷筒支承座，和小车车轮支承座等机座一次性地卷筒支承座，和小车车轮支承座等机座一次性地划线加工而成，相互间的形位、尺寸公差由机床划线加工而成，相互间的形位、尺寸公差由机床保证，因此装配工作变得特别简单。只要把电动保证，因此装配工作变得特别简单。只要把电动机、制动器、减速器、卷筒、车轮就位即可，不机、制动器、减速器、卷筒、车轮就位即可，不像旧的办法，它们间的形位、尺寸误差靠塞垫片像旧的办法，它们间的形位、尺寸误差靠塞垫片来调节。来调节。2121 四、基础传动与控制四、基础传动与控制四、基础传动与控制四、基础传动与控制 随着冶金工业的连续化生产，要求冶金起重机随着冶金工业的连续化生产，要求冶金起重机具有可靠性高，调试及定位性能好，具有故障自具有可靠性高，调试及定位性能好，具有故障自诊断，操作平稳舒适等功能，其控制结构为：工诊断，操作平稳舒适等功能，其控制结构为：工业业PCPC机机+PLC+PLC+基础传动。基础传动采用变频调速。基础传动。基础传动采用变频调速。运行过程由传统的人为速度控制将逐步过度到准运行过程由传统的人为速度控制将逐步过度到准确的确的PLCPLC位置控制，工作信息将自动传给上位机位置控制，工作信息将自动传给上位机(工业工业PC)PC)，最终与整个工厂的管理和控制系统相，最终与整个工厂的管理和控制系统相联是冶金起重机基础传动与控制发展的主要趋势。联是冶金起重机基础传动与控制发展的主要趋势。22221 1、基础传动、基础传动 基础传动将以全数字式可控硅定子调压调速，基础传动将以全数字式可控硅定子调压调速，变频调速为主导。起升机构将采用调压调速或无变频调速为主导。起升机构将采用调压调速或无逆变失败的可逆变式变频调速逆变失败的可逆变式变频调速(例如西门子例如西门子AFE)AFE)，运行将以变频调速为主。，运行将以变频调速为主。2 2、自动控制：、自动控制：PLCPLC将完成所有自动控制的功能，通过现场总线将完成所有自动控制的功能，通过现场总线(如如PROFIBUS)PROFIBUS)实现对各机构调速装置的速度及实现对各机构调速装置的速度及定位控制，该方式通讯信息量大，连线简单，可定位控制，该方式通讯信息量大，连线简单，可靠性高。对于板坯连铸使用的板坯夹钳连续自动靠性高。对于板坯连铸使用的板坯夹钳连续自动堆垛，连轧后的钢卷连续自动堆垛，堆垛，连轧后的钢卷连续自动堆垛，PLCPLC将根据将根据设定，自动完成定时、定位自动夹坯，自动定位设定，自动完成定时、定位自动夹坯，自动定位堆垛，整个过程将自动完成，重复循环，系统将堆垛，整个过程将自动完成，重复循环，系统将具有自诊断功能，以确保运行可靠性。故障时，具有自诊断功能，以确保运行可靠性。故障时，可切换到司机人工操作，并随时从任一工艺流程可切换到司机人工操作，并随时从任一工艺流程点切入自动过程，这将使效率更高，设备运行更点切入自动过程，这将使效率更高，设备运行更合理。合理。2323 3 3、故障监测与控制；故障监测与控制；装在司机室的装在司机室的 PCPC机或触摸屏人机界面，将能机或触摸屏人机界面，将能够显示各机构运行状态故障信息，并可在够显示各机构运行状态故障信息，并可在PCPC机上机上设置工艺要求指令，下载至设置工艺要求指令，下载至PLCPLC。启动自动控制功。启动自动控制功能，实现工艺要求的自动控制过程。工业能，实现工艺要求的自动控制过程。工业PCPC机还机还可通过通讯实现与工厂管理网的联网，从而实现可通过通讯实现与工厂管理网的联网，从而实现生产管理自动化。生产管理自动化。2424