橋式起重機(jī)的合理選用

1、橋式起重機(jī)的合理選用時(shí)間：2004-4-10:08:00北京起重運(yùn)輸機(jī)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(kuò)大，物料搬運(yùn)費(fèi)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(jī)，對提高生產(chǎn)率，充分發(fā)揮起重機(jī)的有效功能，滿足使用要求，降低使用成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，確保運(yùn)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(jī)的基本參數(shù)表征起重機(jī)主要性能特征和作業(yè)能力，是起重機(jī)正確選用的基本依據(jù)。橋式起重機(jī)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(jī)正常工作時(shí)允許一次起吊的最大質(zhì)量稱為額定起重量。吊鉤起重機(jī)的額定起重量不包括吊鉤和動(dòng)滑輪組的自重。抓斗和電磁

2、吸盤等取物裝置的質(zhì)量計(jì)入額定起重量內(nèi)。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，橋式起重機(jī)的起重量系列采用的是R10優(yōu)先數(shù)系，從3.2t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(jī)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(shí)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(shí)設(shè)兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)，即主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)，二者起重量之比約為1:4。主起升機(jī)構(gòu)的起重量大，用以起吊重的貨物；副起升機(jī)構(gòu)的起重量小，但速度較快，用以起吊較輕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(jī)可能遇

3、到的最大起吊重物來確定起重量，同時(shí)考慮轉(zhuǎn)載工作的條件或工藝過程的要求。起重機(jī)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(jī)應(yīng)考慮一定的裕量。在某些情況下，偶爾需吊運(yùn)超重物件時(shí)，可用兩臺(tái)起重機(jī)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(jī)基本滿載使用的情況下，可以取消副起升機(jī)構(gòu)，以簡化起重機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低成本。國外的大噸位橋式起重機(jī)也并不是都帶有副起升機(jī)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為下放深度。此時(shí)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

4、和。起升高度的選擇按作業(yè)要求而定。通用橋式起重機(jī)一般將起升高度限制在20m以內(nèi)。因?yàn)槌^20m則要在起升機(jī)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(jī)的界限尺寸。對有裝車作業(yè)要求的起重機(jī)，在確定起升高度時(shí)，還應(yīng)考慮配屬的吊具和車輛的高度，以保證起重機(jī)能將最大高度的物品裝入車內(nèi)。用于船舶裝卸的起重機(jī)應(yīng)考慮潮水漲落的影響。1.3 工作級別橋式起重機(jī)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(jì)合理地使用起重機(jī)，需根據(jù)起重機(jī)的工作條件選擇合適的工作級別。橋式起重機(jī)的工作級別分為A1A8共8級，可根據(jù)起重機(jī)的利用等級和載荷狀態(tài)，即根

5、據(jù)起重機(jī)的使用繁忙程度和滿載程度通過計(jì)算確定。起重機(jī)在有效壽命期間有一定的總工作循環(huán)數(shù)。起重機(jī)作業(yè)的一個(gè)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(gè)作業(yè)過程。工作循環(huán)總數(shù)表征起重機(jī)的利用程度。為便于計(jì)算，將工作循環(huán)總數(shù)在其可能范圍內(nèi)分成10個(gè)利用等級，見表1。載荷狀態(tài)表明起重機(jī)受載的輕重程度。載荷狀態(tài)與兩個(gè)因素有關(guān)：一個(gè)是實(shí)際起升載荷Q與額定載荷Qnax之比，另一個(gè)是實(shí)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(jī)載荷系數(shù)&可按下式計(jì)算：式中m為材料疲勞試驗(yàn)曲線的指數(shù)，此處取m=3表1起重機(jī)的利用等級利用等級工作循環(huán)總數(shù)使用情況U)1.6X104

6、不經(jīng)常使用U一一一43.2X10U2一4一46.3X10U351.25M052.5X10經(jīng)常輕閑使用U55X105經(jīng)常斷續(xù)使用U61X106不經(jīng)常繁忙使用U72X106繁忙使用U84X106U94X106根據(jù)計(jì)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(jī)的利用等級和載荷狀態(tài)以后，可按表3確定起重機(jī)的工作級別。橋式起重機(jī)常用的工作級別也可參照表4選取。表2起重機(jī)名義載荷譜系數(shù)載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)R使用情況Q輕0.125很少起吊額定載荷，一般起吊輕載荷Q中0.25有時(shí)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(jī)工作

7、級別載荷狀態(tài)名義載荷譜系數(shù)K利用等級U)UL2L3LkL5L6L7L8L9Q輕0.125一一A1A2A3A4A5A6A7A8Q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(jī)工作級別選用舉例起重機(jī)用途工作條件工作級別電站、車間用人力驅(qū)動(dòng)起重機(jī)使用輕閑A1電站用起重機(jī)使用輕閑A1-A3維修用起重機(jī)使用少，經(jīng)常輕負(fù)荷使用A1A3車間及倉庫用起重機(jī)經(jīng)常斷續(xù)使用A3車間及倉庫用起重機(jī)繁忙使用A4A5繁重工作車間用起重機(jī)繁重使用A6貨場、料場用起重機(jī)抓斗或電磁吸盤式、繁忙使用A6冶金廠鑄造、夾鉗起重機(jī)

8、使用頻繁、滿載使用A7冶金廠脫錠、加料起重機(jī)使用頻繁、重載使用A81.4 工作速度橋式起重機(jī)的工作速度包括起升速度、小車運(yùn)行速度和大車運(yùn)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(jī)選用高速以提高生產(chǎn)率，大起重量的起重機(jī)宜選用低速以降低驅(qū)動(dòng)功率，提高運(yùn)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(jī)選用高速；工作級別低、用于調(diào)整性運(yùn)行的工作機(jī)構(gòu)可選用低速;僅用于設(shè)備安裝與維修的起重機(jī)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(jī)的服

9、務(wù)空間大小有關(guān)，運(yùn)行路程長、起升高度大的宜選用高速。當(dāng)起重機(jī)運(yùn)行路程較短時(shí)，就不宜采用高速，以免沒有起動(dòng)完畢就開始制動(dòng)。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(jī)日趨采用高速度，安裝維修用的起重機(jī)大量采用調(diào)速。對一些特殊功能的起重機(jī)，如用于工件淬火作業(yè)的起重機(jī)，應(yīng)有快速下降裝置；大起升高度的起重機(jī)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 跨度橋式起重機(jī)大車運(yùn)行軌道中心線之間的水平距離稱為跨度。起重機(jī)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(jī)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(jī)的常用跨度每隔3m為一

10、級，具體數(shù)值見表5。起重量50t以下的起重機(jī)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80t以上的起重機(jī)，也有50t以下的起重機(jī)時(shí)，起重機(jī)的跨度按80t以上的起重機(jī)選取。當(dāng)同一跨內(nèi)有兩層起重機(jī)時(shí)，表內(nèi)數(shù)值只適用于上層起重機(jī)，下層起重機(jī)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(shí)一般屬于特殊設(shè)計(jì)起重機(jī)。表5橋式起重機(jī)跨度系列廠房跨度9121518212427303336起重機(jī)跨度起重量350t7.510.513.516.519.522.525.528.53H.5一71013161922252831一起重量80250t一一一16192

11、2252831342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(jī)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(jī)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(yùn)行速度要求不高，起重機(jī)不頻繁使用的情況下，一般可選用單梁橋架。這種單梁起重機(jī)通常采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)緊湊，自重輕，價(jià)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(yùn)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

12、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(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)起吊物的升降和沿橋架的運(yùn)行，其性能直接影響到整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。雙梁橋式起重機(jī)一般采用上置式起重小車，承載能力大，運(yùn)行平穩(wěn)，但外形尺寸大。這種起重小車上一般布置有電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒組成的起升機(jī)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(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)。

13、電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)的整機(jī)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(jī)通常采用電動(dòng)葫蘆作為起升和小車運(yùn)行機(jī)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(huì)影響起升、kI、局度。有時(shí)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(dòng)葫蘆單梁起重機(jī)。這種起重機(jī)把電動(dòng)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(jī)需采取特殊措施，對懸掛式電動(dòng)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(huì)給主梁附加一個(gè)扭矩。2.3 操縱方式對于起重量大、工作級別高

14、、運(yùn)行速度快的起重機(jī)，一般都采用司機(jī)室操縱方式，以確保運(yùn)行安全。司機(jī)室通常都固定在橋架的一側(cè)。如果起重機(jī)跨度很大，在起吊作業(yè)復(fù)雜的情況下，可以選用司機(jī)室隨起重小車一起運(yùn)動(dòng)的形式。有時(shí)還可選用司機(jī)室能沿主梁隨意移動(dòng)的形式，操作更便利。在起重機(jī)運(yùn)行速度慢、行程短、工作不繁忙、并要求司機(jī)直接掛、摘鉤的情況；在廠房低矮或地面設(shè)備高，不能安裝司機(jī)室的情況；在廠房上部有有害氣體，不能在起重機(jī)上操縱的情況下，可采用地面操縱。地面操縱起重機(jī)的運(yùn)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(dòng)、手電門隨意移動(dòng)幾種方式，可根據(jù)需要選用。由于采用地面操縱時(shí)有電纜相連，操作者必須跟隨起重機(jī)運(yùn)動(dòng)，

15、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(jī)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(jī)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。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(jī)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(dòng)的取物裝置，它的抓料和卸料動(dòng)作由司機(jī)在司機(jī)室操

16、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(yùn)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(yùn)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(jī)，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。起重小車上有兩套各自獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，分別驅(qū)動(dòng)取物裝置。但兩個(gè)取物裝置不能同時(shí)工作。在吊運(yùn)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(jī)，在吊鉤橋式起重機(jī)的基礎(chǔ)上根據(jù)需要可在吊鉤上套掛電動(dòng)抓斗或電磁吸盤。3運(yùn)行性能的選擇為使橋式起重機(jī)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(jī)的運(yùn)行性能提出特殊要求，包括環(huán)境要求、自

17、動(dòng)控制和安全保護(hù)要求等。3.1 環(huán)境要求橋式起重機(jī)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(shí)需采取特殊措施，在選購起重機(jī)時(shí)要提出特殊要求。在低溫環(huán)境下使用的起重機(jī)需選擇保溫司機(jī)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制造。在高溫情況，并搬運(yùn)赤熱或融熔金屬的起重機(jī)，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(jī)應(yīng)有防雨措施。起重小車、大車運(yùn)行機(jī)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(jī)，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(jī)應(yīng)選擇防爆型的。根據(jù)防爆類

18、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(jī)的電動(dòng)機(jī)和電控裝置都需采用隔爆型的，各機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中可能會(huì)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(jī)的工作速度也要相應(yīng)降低，以確保使用安全。在鋁、鎂等電解冶煉車間使用的橋式起重機(jī)，由于在完成加料、更換電極及吊運(yùn)電解液時(shí)，吊具在有強(qiáng)大電流的電解池中工作，要求起重機(jī)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(jī)，即吊鉤與鋼絲繩之間絕緣；起升機(jī)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(shí)在冶金、石油、化工、港口及熱處理車間使用的起重機(jī)，由于工作在具有腐蝕介質(zhì)

19、的環(huán)境中，會(huì)對起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重腐蝕，危及起重機(jī)的安全。因此應(yīng)選用具有防腐能力的起重機(jī)，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(jì)和工藝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮腐蝕的影響，還可采用犧牲陽極保護(hù)法來達(dá)到防腐目的。3.2 自動(dòng)控制隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的不斷提高，橋式起重機(jī)由于能充分利用空間，已被用作在空間移動(dòng)的搬運(yùn)機(jī)器人，成為物料搬運(yùn)自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備之一。起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于自動(dòng)控制與電氣傳動(dòng)的改進(jìn)。國外的專家估計(jì)，今后20%-30%勺橋式起重機(jī)需要安裝自動(dòng)化系統(tǒng)。對具有自動(dòng)抓取貨物功能的橋式起重機(jī)，為了能精確地搬運(yùn)貨物，提高生產(chǎn)效率，防止吊具晃動(dòng)而不能有效定位，一般應(yīng)選擇

20、有防搖功能的吊具。吊具防搖有機(jī)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(yùn)核燃料，安裝精密機(jī)件等，要求橋式起重機(jī)能精確定位。在選擇這類起重機(jī)時(shí)，應(yīng)提出定位精度要求。根據(jù)需要，還可在司機(jī)室內(nèi)安裝計(jì)算機(jī)，屏幕自動(dòng)顯示坐標(biāo)點(diǎn)，并進(jìn)行各種搬運(yùn)作業(yè)的自動(dòng)化過程控制。對一些重要使用場合的橋式起重機(jī)，為確保起重機(jī)的使用安全，可選裝運(yùn)行狀態(tài)及故障自診斷監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)能在計(jì)算機(jī)上自動(dòng)顯示大部分常規(guī)維護(hù)檢查內(nèi)容，如起重機(jī)的載荷、應(yīng)力和振動(dòng)情況，重要電氣元件的工作狀況，電動(dòng)機(jī)的溫開，制動(dòng)器摩擦襯片的磨損狀況，鋼絲繩、卷筒、滑輪的工作狀況

21、等。3.3 安全保護(hù)為了保證起重機(jī)運(yùn)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(hù)裝置。例如對容易發(fā)生超載的起重機(jī)增加超負(fù)荷限制器；同一跨內(nèi)或上下兩層有多臺(tái)頻繁作業(yè)的起重機(jī)應(yīng)裝設(shè)防碰撞裝置，室外使用的起重機(jī)應(yīng)增設(shè)防風(fēng)抗滑裝置；對重載和頻繁使用的起重機(jī)為防止車輪和鋼絲繩過度磨損，可增設(shè)自動(dòng)涂油裝置；對大跨度起重機(jī)可增設(shè)防跑偏裝置等。一些重要場合用以吊運(yùn)危險(xiǎn)物品的起重機(jī)，如核電站的環(huán)形起重機(jī)等，其起升機(jī)構(gòu)可采用單項(xiàng)故障保護(hù)，即起升機(jī)構(gòu)有兩套裝置，當(dāng)其中一個(gè)出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)能自動(dòng)承擔(dān)全部工作，平穩(wěn)地吊住危險(xiǎn)載荷。這類起重機(jī)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(hù)、應(yīng)急手動(dòng)操作裝置、防地震裝置等。為使起重機(jī)在整個(gè)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(jī)絕大多數(shù)時(shí)間都處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作狀態(tài)，在采購起重機(jī)時(shí)，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(shí)間；當(dāng)量平均無故障工作時(shí)間；平均修復(fù)時(shí)間；使用可用度等。4其他方面的選擇在選用橋式起重機(jī)時(shí)，除上述外，還有一些因素也是必不可少的，例如司機(jī)室的要求、色彩的要求、自重和價(jià)格等。4.1司機(jī)室為了提高司機(jī)的工作效率，滿足勞動(dòng)保護(hù)要求，