橋式起重機的合理選用

1、橋式起重機的合理選用時間：2004-4-1 0:08:00北京起重運輸機械研究所須雷隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展和生產(chǎn)規(guī)模的擴大，物料搬運費用在生 產(chǎn)成本中的比例越來越高。因此如何正確合理地選用起重機， 對提高 生產(chǎn)率，充分發(fā)揮起重機的有效功能，滿足使用要求，降低使用成本， 提高經(jīng)濟效益，確保運行安全都具有十分重要的意義。1基本參數(shù)的選擇起重機的基本參數(shù)表征起重機主要性能特征和作業(yè)能力，是起重 機正確選用的基本依據(jù)。橋式起重機的基本參數(shù)包括起重量、起升高 度、工作級別、工作速度和跨度等。1.1 起重量起重機正常工作時允許一次起吊的最大質(zhì)量稱為額定起重量。吊鉤起重機的額定起重量不包括吊鉤和動滑輪組的自

2、重。抓斗和電磁吸盤等取物裝置的質(zhì)量計入額定起重量內(nèi)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，橋式起重機的起重量系列采用的是R10優(yōu)先數(shù)系，從3.2 t開始，按1.25公比遞 增為 4, 5, 6.3, 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 32, 40, 50t 。但 目前國內(nèi)的橋式起重機產(chǎn)品只是根據(jù)多年的生產(chǎn)慣例，從上述數(shù)列中選出一部分組成實際的起重量系列。最為常用的系列是5t,10t,16t, 20t , 32t和50t。通常，當(dāng)起重量超過10t時設(shè)兩個起升機構(gòu)，即主 起升機構(gòu)和副起升機構(gòu)，二者起重量之比約為1: 4。主起升機構(gòu)的起重量大，用以起吊重的貨物；副起升機構(gòu)的起重量小，但速度較快， 用以起吊較輕

3、的貨物或作輔助性工作，以提高工作效率。一般應(yīng)以起重機可能遇到的最大起吊重物來確定起重量，同時考慮轉(zhuǎn)載工作的條件或工藝過程的要求。起重機不允許超載使用，因此 在起吊物經(jīng)常發(fā)生變化的場合，起重機應(yīng)考慮一定的裕量。在某些情 況下，偶爾需吊運超重物件時，可用兩臺起重機協(xié)同作業(yè)。在工藝流 程固定，起吊物重量基本不變，起重機基本滿載使用的情況下，可以取消副起升機構(gòu)，以簡化起重機的結(jié)構(gòu)，降低成本。國外的大噸位橋 式起重機也并不是都帶有副起升機構(gòu)的，而是按需要選裝。1.2 起升高度起升高度是指從地面到取物裝置最高起升位置的鉛垂距離。如果取物裝置需下落到地面以下作業(yè)，從地面至取物裝置最低下放位置間 的鉛垂距離稱

4、為下放深度。此時總起升高度為地面以上的起升高度和 地面以下的下放深度之和。起升高度的選擇按作業(yè)要求而定。通用橋式起重機一般將起升高 度限制在20m以內(nèi)。因為超過20m則要在起升機構(gòu)上采用特殊的鋼絲 繩卷繞方式或增大卷筒尺寸，使起重小車布置出現(xiàn)困難，并增大了起 重機的界限尺寸。對有裝車作業(yè)要求的起重機，在確定起升高度時， 還應(yīng)考慮配屬的吊具和車輛的高度，以保證起重機能將最大高度的物 品裝入車內(nèi)。用于船舶裝卸的起重機應(yīng)考慮潮水漲落的影響。1.3 工作級別橋式起重機安裝的場所和使用的條件差別很大，起重能力的利用程度和工作頻率各不相同。為了經(jīng)濟合理地使用起重機，需根據(jù)起重 機的工作條件選擇合適的工作級

5、別。橋式起重機的工作級別分為 A1 A8共8級，可根據(jù)起重機的利用等級和載荷狀態(tài)，即根據(jù)起重機的 使用繁忙程度和滿載程度通過計算確定。起重機在有效壽命期間有一定的總工作循環(huán)數(shù)。起重機作業(yè)的一個工作循環(huán)是從準(zhǔn)備起吊物品開始，到下一次起吊物品的整個作業(yè)過 程。工作循環(huán)總數(shù)表征起重機的利用程度。為便于計算，將工作循環(huán) 總數(shù)在其可能范圍內(nèi)分成10個利用等級，見表1。載荷狀態(tài)表明起重機受載的輕重程度。 載荷狀態(tài)與兩個因素有關(guān)：一個是實際起升載荷Q與額定載荷Qnax之比，另一個是實際起升載荷 Q 的作用次數(shù)Ni與工作循環(huán)總數(shù)N之比。名義載荷譜系數(shù)分為4級，見表2,起重機載荷系數(shù) &可按下式計算：式

6、中m為材料疲勞試驗曲線的指數(shù)，此處取m=3表1起重機的利用等級利用等級工作循環(huán)總數(shù)使用情況U01.6 X104不經(jīng)常使用U1一一一 43.2 X10U2一一一 46.3 X10U351.25 M0U452.5 X10經(jīng)常輕閑使用U55X105經(jīng)常斷續(xù)使用U61 X106不經(jīng)常繁忙使用U72X106繁忙使用U84X106U9>4 X106根據(jù)計算所得的可從表2中查得最接近的名義載荷譜系數(shù)。確定了起重機的利用等級和載荷狀態(tài)以后， 可按表3確定起重機 的工作級別。橋式起重機常用的工作級別也可參照表 4選取。表2起重機名義載荷譜系數(shù)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)K使用情況Q輕0.125很少起吊額定載荷，

7、一般起吊輕載荷Q中0.25有時起吊額定載荷，一般起吊中等載荷Q一重0.5經(jīng)常起吊額定載荷，一般起吊較重載荷Q一特重1頻繁起吊額定載荷表3起重機工作級別載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)K利用等級U0U1U2U3U4U5U6U7U8U9Q 輕0.125一一A1A2A3A4A5A6A7A8Q2一中0.25一A1A2A3A4A5A6A7A8一Q一重0.5A1A2A3A4A5A6A7A8一一Q一特重1A2A3A4A5A6A7A8一一一表4橋式起重機工作級別選用舉例起重機用途工作條件工作級別電站、車間用人力驅(qū)動起重機使用輕閑A1電站用起重機使用輕閑A1-A3維修用起重機使用少，經(jīng)常輕負(fù)荷使用A1A3車間及倉庫用起重

8、機經(jīng)常斷續(xù)使用A3車間及倉庫用起重機繁忙使用A4A5繁重工作車間用起重機繁重使用A6貨場、料場用起重機抓斗或電磁吸盤式、繁忙使用A6冶金廠鑄造、夾鉗起重機使用頻繁、滿載使用A7冶金廠脫錠、加料起重機使用頻繁、重載使用A81.4 工作速度橋式起重機的工作速度包括起升速度、小車運行速度和大車運行 速度。工作速度的選擇取決于多種因素。首先與起重量有關(guān)，中、小 起重量的起重機選用高速以提高生產(chǎn)率， 大起重量的起重機宜選用低 速以降低驅(qū)動功率，提高運行的平穩(wěn)性和安全性。工作速度還取決于 工作級別和使用要求，工作級別高、經(jīng)常使用、要求生產(chǎn)率高的起重機選用高速；工作級別低、用于調(diào)整性運行的工作機構(gòu)可選用低速

9、;僅用于設(shè)備安裝與維修的起重機除應(yīng)選用低速外，還可根據(jù)需要，采用雙速（快、慢速）、微速或調(diào)速。采用變頻調(diào)速可使工作速度在1 ： 10 之間任意調(diào)節(jié)。工作速度還與起重機的服務(wù)空間大小有關(guān)，運行路程長、起升高度大的宜選用高速。當(dāng)起重機運行路程較短時，就不宜采 用高速，以免沒有起動完畢就開始制動。但隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，做 大量轉(zhuǎn)載工作的起重機日趨采用高速度， 安裝維修用的起重機大量采 用調(diào)速。對一些特殊功能的起重機，如用于工件淬火作業(yè)的起重機， 應(yīng)有快速下降裝置；大起升高度的起重機除應(yīng)適當(dāng)提高起升速度外， 還可重載采用低速、空載采用高速，或者采取措施獲得更高的下降速 度，以提高生產(chǎn)率。1.5 跨度橋

10、式起重機大車運行軌道中心線之間的水平距離稱為跨度。起重機的跨度主要取決于服務(wù)空間的寬度，用于廠房內(nèi)的起重機跨度取決 于建筑物的寬度。為了使跨度參數(shù)系列化，橋式起重機的常用跨度每 隔3 m為一級，具體數(shù)值見表5。起重量50 t以下的起重機對應(yīng)每 種廠房跨度有兩種跨度值，在廠房上方的吊車梁上留有安全通道的情 況下用小值。如在同一軌道上有 80 t以上的起重機，也有50 t以下 的起重機時，起重機的跨度按 80 t以上的起重機選取。當(dāng)同一跨內(nèi) 有兩層起重機時，表內(nèi)數(shù)值只適用于上層起重機，下層起重機的跨度 值應(yīng)為0.5m的整數(shù)倍。當(dāng)跨度不符合表中所列數(shù)值時一般屬于特殊 設(shè)計起重機。表5橋式起重機跨度系

11、列廠房跨度9121518212427303336起重機跨度起重量3 50t7.510.513.516.519.522.525.528.5 3H.5一71013161922252831一起重量80250t一一一161922252831342構(gòu)造形式的選擇選擇合適的橋架、起重小車、操縱方式和取物裝置等，可使橋式 起重機在各種特定安裝尺寸和作業(yè)方式下更好地滿足使用要求。2.1 橋架橋架是金屬結(jié)構(gòu)承載主體。橋式起重機的橋架有單梁橋架和雙梁 橋架兩類，由一根或兩根主梁和位于跨度兩邊的各一根端梁組成。在起重量10t以下，工作級別較低，跨度較小，運行速度要求不高，起 重機不頻繁使用的情況下，一般可選用單梁橋

12、架。這種單梁起重機通 常采用電動葫蘆作為起升機構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)緊湊，自重輕，價格也比較 低。在其他情況下可選擇雙梁橋架，穩(wěn)定性好，受力條件好，運行性 能也較好。為了滿足特定廠房建筑結(jié)構(gòu)的要求，橋架的形式可采取相應(yīng)的變 化。一般情況下，主梁和端梁采取水平連接的方式，制造簡單，調(diào)整 方便，見圖1a。有時廠房建筑結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定，為了滿足起重量和起 升高度要求，在起重小車超高情況下，可采用主梁下凹的形式，見圖 1b。有時為了降低廠房吊車梁的高度，盡量減輕廠房建筑結(jié)構(gòu)重量， 可采用主梁與端梁不等高的連接方式，見圖 1c、圖1d。圖1主梁與端梁的連接方式2.2 起重小車起重小車用來實現(xiàn)起吊物的升降和沿橋架的運行

13、，其性能直接影響到整臺起重機的工作性能。雙梁橋式起重機一般采用上置式起重小 車，承載能力大，運行平穩(wěn)，但外形尺寸大。這種起重小車上一般布 置有電動機、減速器、卷筒組成的起升機構(gòu)。為了降低建筑高度，減 輕自重，簡化結(jié)構(gòu)，可以采用電動葫蘆作為起升機構(gòu)。電動葫蘆橋式 起重機的整機自重要比前者輕 30%fc右，更適合于廠房建筑對高度和 輪壓有限定的情況，目前在國外已大量使用。單梁起重機通常采用電動葫蘆作為起升和小車運行機構(gòu)，且懸掛在單梁的下部。這種結(jié)構(gòu)更輕巧，自重更輕。但葫蘆下置會影響起升 、k I、< 局度。有時在廠房建筑高度低，而又要盡可能增加起升高度的情況下， 可選用低建筑高度電動葫蘆單梁

14、起重機。 這種起重機把電動葫蘆安置 在單梁的側(cè)邊，達(dá)到增加起升高度的目的。這種起重機需采取特殊措 施，對懸掛式電動葫蘆需增加配重以保持平衡，但也增加了自重；另 一種采用小車側(cè)掛式，也可有效利用空間，但小車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，還會給 主梁附加一個扭矩。2.3 操縱方式對于起重量大、工作級別高、運行速度快的起重機，一般都采用 司機室操縱方式，以確保運行安全。司機室通常都固定在橋架的一側(cè)。 如果起重機跨度很大，在起吊作業(yè)復(fù)雜的情況下，可以選用司機室隨 起重小車一起運動的形式。有時還可選用司機室能沿主梁隨意移動的 形式，操作更便利。在起重機運行速度慢、行程短、工作不繁忙、并 要求司機直接掛、摘鉤的情況；在廠房低

15、矮或地面設(shè)備高，不能安裝 司機室的情況；在廠房上部有有害氣體，不能在起重機上操縱的情況 下，可采用地面操縱。地面操縱起重機的運行速度一般不超過45m/min。地面操縱有手電門固定、手電門隨小車移動、手電門隨意移 動幾種方式，可根據(jù)需要選用。由于采用地面操縱時有電纜相連，操 作者必須跟隨起重機運動，因此還可采用無線遙控操縱方式， 包括紅 外光或無線電遙控，使起重機的操縱更加靈活便利。 這種操縱方式在 國外已得到廣泛采用。2.4 取物裝置選擇合適的取物裝置，對安全生產(chǎn)和提高生產(chǎn)效率具有重要意 義。由于橋式起重機裝卸物品的對象種類繁多，有成件的、散粒的和 液態(tài)的等等，它們的物理性能和幾何形狀各具特色

16、。 為了適應(yīng)各類物 品的裝卸工作，常用的取物裝置有吊鉤、抓斗、電磁吸盤、吊環(huán)、扎 具、夾鉗、真空吸盤、料斗、盛桶和承重梁等，此外還有集裝箱專用 吊具和其他專用工具。吊鉤是橋式起重機應(yīng)用最廣泛的取物裝置。 抓斗主要用來裝卸大 量的散粒物料，也有用來抓取圓木的抓斗。抓斗是一種自動的取物裝 置，它的抓料和卸料動作由司機在司機室操縱， 不需要輔助人員協(xié)助， 大大提高了裝卸生產(chǎn)率。電磁吸盤適用于吊運具有導(dǎo)磁性的金屬物 料，一般只用于吸取500c以下的黑色金屬。在吊運物料經(jīng)常變化，且生產(chǎn)率要求較高的場合，可選擇兩用橋 式起重機，取物裝置是抓斗和電磁吸盤，或是抓斗和吊鉤，或是電磁 吸盤和吊鉤。起重小車上有兩

17、套各自獨立的起升機構(gòu)， 分別驅(qū)動取物 裝置。但兩個取物裝置不能同時工作。在吊運物料經(jīng)常變化，但生產(chǎn)率要求不很高的特殊場合， 可選擇 三用橋式起重機，在吊鉤橋式起重機的基礎(chǔ)上根據(jù)需要可在吊鉤上套 掛電動抓斗或電磁吸盤。3運行性能的選擇為使橋式起重機在特殊的環(huán)境條件下或在特定的工況下滿足使 用要求，可對起重機的運行性能提出特殊要求，包括環(huán)境要求、自動 控制和安全保護要求等。3.1 環(huán)境要求橋式起重機一般在-25+40C溫度范圍內(nèi)能夠正常作業(yè)，當(dāng)超出 上述范圍時需采取特殊措施，在選購起重機時要提出特殊要求。 在低 溫環(huán)境下使用的起重機需選擇保溫司機室， 金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)由低溫敏感性 低、沖擊韌性較高的材料

18、制造。在高溫情況，并搬運赤熱或融熔金屬 的起重機，為避免對主梁的高溫輻射，主梁下蓋板甚至腹板處應(yīng)裝設(shè) 隔熱層，對電氣裝置應(yīng)有適當(dāng)降溫措施。在室外使用的橋式起重機應(yīng)有防雨措施。起重小車、大車運行機 構(gòu)、電氣裝置應(yīng)加裝防雨罩。在多粉塵情況下使用的起重機，應(yīng)選擇具有密封性的電氣室，電器裝置應(yīng)有防塵性能。在具有易燃易爆混合氣體環(huán)境中使用的起重機應(yīng)選擇防爆型的。根據(jù)防爆類型、使用環(huán)境、爆炸性氣體混合物特性和最高表面溫度可 分為不同的防爆等級。起重機的電動機和電控裝置都需采用隔爆型 的，各機構(gòu)傳動中可能會因摩擦發(fā)熱產(chǎn)生火花的地方也要采取相應(yīng)的 預(yù)防措施，起重機的工作速度也要相應(yīng)降低，以確保使用安全。在鋁、

19、鎂等電解冶煉車間使用的橋式起重機，由于在完成加料、 更換電極及吊運電解液時，吊具在有強大電流的電解池中工作， 要求 起重機的有關(guān)部位必須絕緣，確保人身與設(shè)備的安全。因此應(yīng)選擇設(shè) 置有三級絕緣措施的起重機，即吊鉤與鋼絲繩之間絕緣；起升機構(gòu)與 小車架之間絕緣；小車與折架之間絕緣。每級絕緣電阻必須大于1MQ。有時在冶金、石油、化工、港口及熱處理車間使用的起重機，由 于工作在具有腐蝕介質(zhì)的環(huán)境中，會對起重機的金屬結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐 蝕，危及起重機的安全。因此應(yīng)選用具有防腐能力的起重機，其金屬 材料可選擇耐蝕鋼，或采用有效的防腐涂層。在結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計 時應(yīng)考慮腐蝕的影響，還可采用犧牲陽極保護法來達(dá)到防腐

20、目的。3.2 自動控制隨著生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，橋式起重機由于能充分利用空 間，已被用作在空間移動的搬運機器人， 成為物料搬運自動化的關(guān)鍵 設(shè)備之一。起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于自動控制與電 氣傳動的改進。國外的專家估計，今后20%-30%勺橋式起重機需要安裝自動化系統(tǒng)。對具有自動抓取貨物功能的橋式起重機，為了能精確地搬運貨物， 提高生產(chǎn)效率，防止吊具晃動而不能有效定位，一般應(yīng)選擇有防搖功 能的吊具。吊具防搖有機械式、液壓式、電子式、剛性導(dǎo)桿式等多種 形式，國外還開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，達(dá)到最佳的防搖控制。在某些特殊場合，如吊運核燃料，安裝精密機件等，要求橋式起 重機能精確

21、定位。在選擇這類起重機時，應(yīng)提出定位精度要求。根據(jù) 需要，還可在司機室內(nèi)安裝計算機，屏幕自動顯示坐標(biāo)點，并進行各 種搬運作業(yè)的自動化過程控制。對一些重要使用場合的橋式起重機，為確保起重機的使用安全， 可選裝運行狀態(tài)及故障自診斷監(jiān)控系統(tǒng)。 該系統(tǒng)能在計算機上自動顯 示大部分常規(guī)維護檢查內(nèi)容，如起重機的載荷、應(yīng)力和振動情況，重 要電氣元件的工作狀況，電動機的溫開，制動器摩擦襯片的磨損狀況， 鋼絲繩、卷筒、滑輪的工作狀況等。3.3 安全保護為了保證起重機運行更加安全可靠，應(yīng)根據(jù)不同的情況選擇一些 安全保護裝置。例如對容易發(fā)生超載的起重機增加超負(fù)荷限制器；同一跨內(nèi)或上下兩層有多臺頻繁作業(yè)的起重機應(yīng)裝設(shè)

22、防碰撞裝置，室外使用的起重機應(yīng)增設(shè)防風(fēng)抗滑裝置；對重載和頻繁使用的起重機為防 止車輪和鋼絲繩過度磨損，可增設(shè)自動涂油裝置；對大跨度起重機可 增設(shè)防跑偏裝置等。一些重要場合用以吊運危險物品的起重機， 如核電站的環(huán)形起重 機等，其起升機構(gòu)可采用單項故障保護，即起升機構(gòu)有兩套裝置，當(dāng) 其中一個出現(xiàn)故障時，另一個能自動承擔(dān)全部工作，平穩(wěn)地吊住危險 載荷。這類起重機根據(jù)需要還可選擇一些特殊安全裝置， 如減速限位、 事故限位、超行程限位、斷火限位、防鋼絲繩疊繞限位、平衡梁傾斜 限位、超速保護、應(yīng)急手動操作裝置、防地震裝置等。為使起重機在整個使用期內(nèi)能定量保證功能的有效性，少出故 障，確保起重機絕大多數(shù)時間都處于正常運轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，在采購起重機時，應(yīng)提出可靠性要求。目前常用的可靠性指標(biāo)有：平均首次無故 障工作時間；當(dāng)量平均無故障工作時間；平均修復(fù)時間；使用可用度 等。4其他方面的選擇在選用橋式起重機時，除上述外，還有一些因素也是必不可少的， 例如司機室的要求、色彩的要求、自重和價格等。4.1司機室為了提高司機的工作效率，滿足