起重機的故障診斷及維護機電一體化畢業(yè)

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畢業(yè)論文

課題名稱：

起重機的故障診斷及維護

唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電系畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書專業(yè)同組學(xué)生姓名課題名稱機電一體化班級起重機的故障診斷及維護內(nèi)容：橋式起重機在工廠車間里起著十分重要的作用，為了保證它能安全、有效運行，科學(xué)地進行故障分析并有針對性地做好日常維護和保養(yǎng)工作十分必要。要求：綜述簡練完整，有見解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴謹合理；試驗正確，分析處理科學(xué)；文字通順，技術(shù)用語確鑿，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整齊、正確；論文結(jié)果有應(yīng)用價值?；竟ぷ髁恳笃鹬箷r間3月1日-3月10日3月11日-3月15日3月16日-3月30日4月1日-4月20日，4月21日-4月23日4月24日-5月12日5月13日—5月15日5月16日—5月22日5月23日—5月30日正文5000字以上論文一篇工作內(nèi)容畢業(yè)實習(xí)、收集資料；報課題；寫開題報告；撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）；畢業(yè)設(shè)計中期檢查；撰寫畢業(yè)論文（設(shè)計）畢業(yè)設(shè)計末期檢查；結(jié)題驗收、修改論文；辯論。姓名設(shè)計內(nèi)容及要求進度計劃[1]王慶春主編.《冶金通用機械與冶煉設(shè)備》，冶金工業(yè)出版社,2023唐山科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文

引言

橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。見圖1-1。

圖1-1

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1.起重機的分類及結(jié)構(gòu)

1.1起重機的分類

起重機根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分類有梁式起重機、橋式起重機、龍門起重機、滾動起重機、懸臂起重機、塔式起重機、纜索起重機、船式起重機、運載橋等。

橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。

1.2起重機的結(jié)構(gòu)

普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。如圖1-2

圖1-2

1起重小車2橋架運行機構(gòu)3橋架金屬結(jié)構(gòu)4電氣控制設(shè)備

起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，尋常為焊接結(jié)構(gòu)。

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起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一〞驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝臵常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，假使起重量很大，常用增加車輪的方法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必需采用鉸接均衡車架裝臵，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。

橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成。雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布臵在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造便利，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布臵在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加筋板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較繁雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較繁雜，疲乏強度較低，已較少生產(chǎn)?？崭硅旒芙Y(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上依照設(shè)計要求切割成大量窗

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口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在國內(nèi)是較為廣泛采用的一種型式。如圖1-3

圖1-3空腹桁架式橋架

1端梁2橫向框架3主梁4空腹輔助桁架

普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(nèi)操縱，也有遠距離控制的。起重量可達五百噸，跨度可達60米。

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2．橋式起重機主要的零部件結(jié)構(gòu)、檢查及日常維護

2.1起重機的零部件

起重機的主要零部件包括：吊具、鋼絲繩、滑輪、卷筒、減速、聯(lián)軸器、制動器及車輪等。2.1.1吊鉤

吊鉤是起重機用得最多的取物裝臵，是起重機的重要零件之一。一旦折斷將造成重大事故，所以必需經(jīng)常對其進行安全檢查。還應(yīng)由專門的安全技術(shù)檢驗部門進行定期檢驗。吊鉤出現(xiàn)下述狀況之一時應(yīng)報廢：

1）裂紋。

2）危險斷面磨損達原尺寸的10%。3）開口度比原尺寸增加15％。4）扭轉(zhuǎn)變形超過10°。

5）危險斷面或吊鉤頸部產(chǎn)生塑性變形。

6）板鉤襯套磨損達原尺寸的50％時，應(yīng)報廢襯套。7）板鉤心軸磨損達原尺寸的5％時，應(yīng)報廢心軸。2.1.2滑輪與滑輪組

滑輪是用來改變鋼絲繩方向的，有定滑輪和動滑輪兩種。定滑輪只改變力的方向，動滑輪可以省力。由鋼絲繩、定滑輪與動滑輪組成的滑輪組是起重機起升機構(gòu)的重要組成部分。用來改變鋼絲繩方向的滑輪，可作為導(dǎo)向滑輪；用來均衡兩支鋼絲繩張力的滑輪，可作為均衡滑輪。

滑輪組由一定數(shù)量的定滑輪、動滑輪和鋼絲繩組成。根據(jù)滑輪組的作用分為省力滑輪組和增速滑輪組兩種。起重機起升機構(gòu)都采用省

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力滑輪組，通過它可以用較小的繩索拉力吊起較重的物件，但這時物件的升降速度有所降低。增速滑輪組常用于液壓和氣動的起升機構(gòu)。

滑輪出現(xiàn)以下狀況之一時應(yīng)報廢：1）裂紋。

2）輪槽壁厚磨損達原壁厚的20％3）輪槽不均勻磨損達3％。

4）因磨損使輪槽底部直徑減少量達鋼絲繩直徑的50％。5）其他損害鋼絲繩的缺陷。2.1.3鋼絲繩

鋼絲繩用于起升機構(gòu)和捆扎吊運物件，故要求其有較高的強度和撓性。鋼絲繩由大量很細的鋼絲捻成，易于彎曲（即有撓性）。鋼絲由含碳量為0.5％--0.8％的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼制成，其抗拉強度可達1400一2000MPa（而Q235A鋼的抗拉強度為375一460MPa）。鋼絲有光面和鍍鋅兩種。鍍鋅鋼絲多用于易腐蝕環(huán)境。

為了延長鋼絲繩的使用壽命，應(yīng)對鋼絲繩經(jīng)常進行維護保養(yǎng)，定期潤滑。

1）鋼絲繩的維護：

①對鋼絲繩應(yīng)防止損傷、腐蝕、或其他物理條件、化學(xué)條件所造成的性能降低。

②鋼絲繩開卷時，應(yīng)防止打結(jié)或扭曲。③鋼絲繩切斷時，應(yīng)有防止繩股散開的措施。

④安裝鋼絲繩時，不應(yīng)在不清白的地方拖線，也不應(yīng)繞在其他物體上，應(yīng)防止劃、磨、碾壓和過度彎曲。

⑤鋼絲繩應(yīng)保持良好的潤滑狀態(tài)。所用潤滑劑應(yīng)符合該繩的要求，并且不影響外觀檢查。潤滑時應(yīng)特別注意不易看到和不易接近的

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部位，如平衡輪處的鋼絲繩。

⑥領(lǐng)取鋼絲繩時，必需檢查該鋼絲繩的合格證，以保證力學(xué)性能規(guī)格符合設(shè)計要求。

⑦對口常使用的鋼絲繩每天都應(yīng)進行檢查，包括對端部的固定連接、平衡輪處的檢查，并作出安全性的判斷。

2）鋼絲繩潤滑

潤滑前要用煤油清洗鋼絲繩，然后再涂抹潤滑油或?qū)櫥图訜岬?0°C以上，使油簡單滲到鋼絲繩的內(nèi)部。鋼絲繩的潤滑應(yīng)采用不含酸、堿的潤滑油，如石墨和凡士林油的混合物。

3）鋼絲繩的安全使用

鋼絲繩在使用一段時間之后，外層鋼絲由于磨損和疲乏，而逐漸產(chǎn)生斷絲。隨著斷絲數(shù)的增多斷絲速度加快。當斷絲數(shù)達到一定限度后，假使繼續(xù)使用會引起整根鋼絲繩破斷為了安全起見，當斷絲達到規(guī)定數(shù)值時就應(yīng)報廢，換用新的鋼絲繩。2.1.4卷筒

卷筒的作用是卷繞鋼絲繩，傳遞動力，把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成直線運動。

卷筒的安全檢查：

1）卷筒是承載及轉(zhuǎn)動部件，其軸承要經(jīng)常潤滑，并定期檢修。2）鋼絲繩受力后，卷繞在卷筒上使卷筒壁產(chǎn)生壓力。因此應(yīng)注意檢查卷簡有無裂紋，如發(fā)現(xiàn)卷簡有裂紋，應(yīng)及時更換。

3）檢查卷筒的磨損狀況。卷筒軸磨損達公稱直徑的3%-5%時要更換，卷筒壁磨損達原厚的15％-20％時應(yīng)更換。

4）檢查鋼絲繩在卷簡上的固定壓板螺栓是否穩(wěn)固，卷筒軸是否運轉(zhuǎn)正常。

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5）鋼絲繩在卷筒上脫槽跑偏，主要原因是鋼絲繩相對繩槽斜角過大，會造成鋼絲繩猛烈磨損以致脫槽。偏斜角過大是由吊裝方法不正確，歪拉斜吊造成的。2.1.5減速器與聯(lián)軸器

減速器是天車運行機構(gòu)的主要部件之一，它的作用是傳遞轉(zhuǎn)矩，減少傳動機構(gòu)的轉(zhuǎn)速。

減速器的使用和維護：

1）要經(jīng)常檢查地腳螺栓，不得有松動。

2）新減速器每季換一次油，使用一年后每半年至一年次油。3）減速器內(nèi)油溫不應(yīng)超過65°C。

4）要經(jīng)常監(jiān)聽齒輪的嚙合聲，正常時應(yīng)均勻輕快，不得有噪聲及撞擊聲。

5）傳動齒輪出現(xiàn)下述狀況之一時，應(yīng)報廢：①裂紋。②斷齒。

③齒面點蝕損壞達嚙合面的30％，且深度達原齒厚的10%。④齒厚的磨損量達表2-1所列數(shù)值時比較的基準傳動級用途磨損量起升結(jié)構(gòu)閉式其他結(jié)構(gòu)開式齒輪傳動1530251020第一級嚙合其他級嚙合齒厚磨損達原齒厚的百分比⑤吊運熾烈金屬或易燃、易爆等危險品的起升機構(gòu)，其傳齒輪

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的磨損限度，達③、④項中數(shù)值的50％時。2.1.6聯(lián)軸器

聯(lián)軸器是軸與軸之間的聯(lián)接件，在天車上用來聯(lián)接電動機與減速器高速軸以及減速器低速軸與工作機構(gòu)等。天車廣泛采用補償式聯(lián)軸器常用的補償式聯(lián)軸器。常用的補償式聯(lián)軸器有齒輪聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器、彈性圈聯(lián)軸器和尼龍柱銷聯(lián)軸器等。常用的齒輪聯(lián)軸器有三種形式：全齒輪聯(lián)軸器（見圖2-1)半齒輪聯(lián)軸器（見圖2-2）和制動輪齒輪聯(lián)軸器（見圖2-3)

圖2-1全齒輪聯(lián)軸器1、7外齒套4、5內(nèi)齒圈2橡膠密圈8聯(lián)軸器3、6密封蓋

圖2-2半齒輪聯(lián)軸器

1外齒套5--內(nèi)齒圈2壓蓋6半聯(lián)軸器3密封蓋7-聯(lián)接螺栓4橡膠密封圈

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圖2-3制動輪聯(lián)軸器

1聯(lián)接螺栓2外齒輪3橡膠密封圈4密封蓋5內(nèi)齒圈6制動輪

齒輪聯(lián)軸器在便用中的主要問題是齒的磨損。磨損的原因有潤滑不良、安裝精度不高、相鄰部件支座剛度不夠、地腳螺栓及橋架變形等多種。當聯(lián)軸器出現(xiàn)裂紋、斷齒或齒厚磨損達到原齒厚的15％以上時，應(yīng)予報廢。2.1.7制動器

天車在工作中需要經(jīng)常地起動和制動，因而廣泛應(yīng)用各種類

型的制動器。制動器的用途是：起升機構(gòu)中的制動器保證吊運的重物能隨時停在空中；運行機構(gòu)中的制動器使其在一定時間內(nèi)或一定的行程內(nèi)停下來；露天工作或在斜坡上運行的天車上的制動器還有防止風(fēng)力吹動或下滑的作用。制動器是依靠摩擦而產(chǎn)生制動作用的，為了能用較小的制動器達到較好的制動效果。尋常將制動器裝在傳動機構(gòu)的高速軸上，即設(shè)在電動機軸或減速器的輸入軸上。某些安全制功器則裝在低速軸或卷筒軸上，以防傳動系統(tǒng)斷軸時物品墜落。

1）制動器的安全檢查

制動器必需每班檢查一次，檢查其運轉(zhuǎn)是否正常有無卡塞現(xiàn)象，制動輪表面是否良好，調(diào)整螺母是否緊固，每周應(yīng)潤滑一次。

每次起吊時，要先將重物吊起離地面150-200mm。檢查制動器是否正常，然后再起吊。2）對制動器的檢查要求如下;

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①閘瓦襯墊厚度磨損達2mm及閘帶襯墊磨損達4mm時應(yīng)更換之。

②制動輪表面的硬度為400-450HBS,表面淬火層的深度為2-3mm，所以磨損達1.5-2mm時，必需重新車制并進行表面淬火。制動輪車制后，壁厚若較原厚小50％，則應(yīng)更新。制動輪出現(xiàn)裂紋應(yīng)報廢。

③小軸及心軸要進行表面淬火，其磨損量超過原直徑5%和圓度超過0.5時應(yīng)更新，發(fā)現(xiàn)杠桿及彈簧上有裂紋時要更換。④引通往電磁鐵杠桿系統(tǒng)的“空行程不應(yīng)超過電磁鐵沖程的10%。

⑤制動輪與襯墊的間隙要均勻一致。閘瓦開度不應(yīng)超過1mm，閘帶開度不應(yīng)超過1.5mm。

⑥電磁鐵鐵心的起始行程要超過額定行程的1/2，以備由于磨損而調(diào)整用。

在起吊中發(fā)現(xiàn)制動器失靈，切不可驚慌。在條件允許的狀況可將吊鉤起升，同時開動大、小車，將車開到適合落物的地方，再漸漸地把重物放在安全的地方。2.1.8車輪與軌道

1）車輪也叫走輪，是天車大、小車運行機構(gòu)中的主要部件之

一，它承受大、小車重量及載荷，并將其傳遞到軌道上。車輪依照輪緣數(shù)口可分為雙輪緣、單輪緣和無輪緣三種（見圖2-4），輪緣的作用是導(dǎo)向和防止脫軌。尋常狀況下，大車車輪采用雙輪緣，小車車輪采用單輪緣，輪緣放在軌道外側(cè)。

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圖2-4a)雙輪緣b)單輪緣c)無輪緣

車輪應(yīng)經(jīng)常進行以下項目的檢驗：

①圓柱形踏面的兩主動輪車輪直徑在250mm-500mm范圍，當兩輪直徑偏差大于0.125～0.25mm時；車輪直徑在500-900mm范圍內(nèi)，當兩輪直徑偏差大于0.25一0.45mm時，應(yīng)進行修理。

②圓柱形踏面的兩被動輪，車輪直徑在250–500mm范圍內(nèi)，當兩輪偏差大于0.6-0.76mm時；車輪直徑在500-900mm范圍內(nèi)，當兩輪直徑偏差大于0.76-1.10mm時，應(yīng)進行修理。

③圓錐形踏面兩主動輪直徑偏差大于名義直徑的1/1000時應(yīng)重新加工修理。

④踏面剝離面積大于2cm2，深度大于3mm時，應(yīng)重新加工修理。

⑤輪緣斷裂破損或其他缺陷的面積不應(yīng)超過3cm2，深度不得超過壁厚的30％，且同一加工面上的缺陷不應(yīng)超過三處。

⑥車輪裝配后基準斷面的擺幅不得大于0.1mm，徑向跳動應(yīng)在車輪直徑的公差范圍內(nèi)。裝配好的車輪組，用手轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活無阻滯。當采用圓錐滾子軸承時，不允許有軸向間隙。

⑦當車輪出現(xiàn)以下狀況之一時應(yīng)報廢：

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a.有裂紋

b.輪緣厚度磨損達原厚度的50%。c.踏面厚度磨損達原厚度的15%

d.當運行速度低于50m/min,圓度達1mm,或當運行速度高于50m/min，圓度達0.5mm

e.踏面出現(xiàn)麻點，當車輪直徑小于500mm，麻點直徑大于1mm；或車輪直徑大于500mm,麻點直徑大于1.5mm，且深度大于3mm，數(shù)量多于5處。

2）軌道

天車軌道大量采用鐵路鋼軌，軌頂是凸的，其斷面形狀如圖（2-5a)所示重型天車的大小車軌道，承受輪壓較大時，常采用天車專用軌道。軌頂也是凸的但曲率半徑較鐵路鋼軌大，其斷面形狀如圖（2-5b)所示

圖2-5b天車用軌道

鋼軌檢驗：檢查鋼軌、螺栓、夾板有無裂紋、松脫和腐蝕。假使發(fā)現(xiàn)裂紋應(yīng)及時更換，或有其他缺陷應(yīng)及時修理；鋼軌頂面有較小疤痕或損傷時，可用焊接補平，再用砂輪打光；軌道頂面和側(cè)面磨損不應(yīng)超過3mm2.1.9抓斗

天車的取物裝臵除吊鉤以外，還有抓斗和電磁吸盤等。抓斗是一種抓取散粒物料和自行取物的裝臵，常用的抓斗有雙繩抓斗（也稱四繩抓斗）、單繩抓斗、電動抓斗和耙集抓斗等。圖2-6

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為雙繩抓斗的構(gòu)造及工作過程。

圖2-6

a)降斗ｂ）下橫梁ｃ）升斗ｄ）開斗1顎板4上橫梁7起升卷筒2下橫梁5起升