摘要:橋式起重機(jī)作為重要的起重機(jī)械,是生產(chǎn)生活中不可缺少的。橋式起重機(jī)由橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)及起升機(jī)構(gòu)組成。橋式起重機(jī)的各部分動(dòng)作都是通過電氣進(jìn)行控制的,本次論述通過各機(jī)構(gòu)的工作要求對(duì)橋式起重機(jī)的電氣控制電路進(jìn)行分析,希望能夠?qū)蚴狡鹬貦C(jī)能夠有進(jìn)一步的了解。
關(guān)鍵詞:橋式起重機(jī)、電氣控制、故障
前言:隨著現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的不斷發(fā)展,機(jī)械設(shè)備在工業(yè)企業(yè)中的作用和地位越來越重要。橋式起重機(jī)作為現(xiàn)代化生產(chǎn)不可缺少的機(jī)械設(shè)備,由于作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,工作方式特殊,發(fā)生故障的概率很高,起重機(jī)帶病運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象普遍存在。通過對(duì)橋式起重機(jī)控制電路的分析,能夠?qū)蚴狡鹬貦C(jī)的保養(yǎng)、維修起到積極作用。
一、起重機(jī)電器控制電路
1.1起重機(jī)結(jié)構(gòu)及工作要求
起重機(jī)是一種用來起吊和下放重物,以及在固定范圍內(nèi)裝卸、搬運(yùn)物料的起重機(jī)械。它廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、車站、港口、倉(cāng)庫(kù)、建筑工地等場(chǎng)所,是現(xiàn)代化生產(chǎn)不可缺少的機(jī)械設(shè)備。
1.1.1橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
橋式起重機(jī)主要由橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和裝有起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)的小車及電氣部分組成。橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如同1-1所示
機(jī)架是橋式起重機(jī)的基本構(gòu)件,主要由主梁、端梁和走臺(tái)等部分組成。主梁上鋪設(shè)有供小車運(yùn)行的鋼軌,兩主梁的外側(cè)裝有走臺(tái),裝有駕駛室一側(cè)的走臺(tái)為安裝及檢修大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)而設(shè),另一側(cè)走臺(tái)為安裝小車導(dǎo)電裝置而設(shè)。在主梁一端的下方懸掛著全視野的駕駛室。
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、制動(dòng)器、減速器和車輪等部件組成。常見的驅(qū)動(dòng)方式有集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)兩種,目前我國(guó)生產(chǎn)的橋式起重機(jī)大多采用分別驅(qū)動(dòng)方式。分別驅(qū)動(dòng)方式指的是用一個(gè)控制電路同時(shí)對(duì)兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)、減速裝置和制動(dòng)器實(shí)施控制,分別用來驅(qū)動(dòng)安裝在橋架兩端的大車車輪。
小車由安裝在小車架上的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)組成。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)也由驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、減速機(jī)、制動(dòng)器和車輪組成,在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下,小車可沿橋架主梁上的軌道移動(dòng)。小車起升機(jī)構(gòu)用以吊運(yùn)重物,它有電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器組成。起重量超過10t時(shí),設(shè)兩個(gè)提升機(jī)構(gòu):主鉤和副鉤,一般情況下兩個(gè)鉤不能同時(shí)起吊重物。
圖1-1
1.1.2橋式起重機(jī)的工作類型
起重機(jī)的工作類型是表明起重機(jī)繁重程度的參數(shù),所謂繁重程度是指起重機(jī)工作在時(shí)間方面的繁忙程度與受載方面的輕重程度。
a. 輕級(jí):起重機(jī)停歇時(shí)間較大,工作次數(shù)少,很少滿負(fù)載工作,適用于裝配、修理車間等場(chǎng)所。
b. 中級(jí):起重機(jī)經(jīng)常處于不同負(fù)載下工作,工作次數(shù)中等,適用于機(jī)械工廠中金工車間等場(chǎng)所。
c. 重級(jí):起重機(jī)經(jīng)常處于滿負(fù)載情況下工作,工作次數(shù)頻繁,常用于建筑工地等場(chǎng)所。
d. 特重級(jí):起重機(jī)基本上處于滿負(fù)載情況下工作,工作次數(shù)頻繁,環(huán)境 溫度高,常用于冶金生產(chǎn)車間。
橋式起重機(jī)起重量:小型為5—10t,中型為10—50t,重型為50t以上。大車運(yùn)行速度為100—135m/min,小車運(yùn)行速度為40—60m/min,起升機(jī)構(gòu)取物裝置上升大速度為30m/min。
1.2電氣控制要求
1.2.1起升機(jī)構(gòu)的控制要求
(1)空鉤能快速升降,輕載的起升速度應(yīng)大于額定負(fù)載時(shí)的起升速度,以減少輔助工作時(shí)間;
(2)應(yīng)具有一定的調(diào)速范圍,普通起重機(jī)調(diào)速范圍為3:1,要求較高的起重機(jī)調(diào)速范圍可達(dá)5:1—10:1;
(3)具有適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū),一般在30%額定速度內(nèi)應(yīng)分為幾檔,以便靈活操作;
(4)起升檔的作用是為了消除傳動(dòng)間隙,將鋼絲繩張緊,我們稱之為預(yù)備級(jí)。這一檔的電動(dòng)機(jī),起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能過大,以免產(chǎn)生過強(qiáng)的機(jī)械沖擊,一般在額定轉(zhuǎn)矩的一半以下。
(5)在負(fù)載下降時(shí),根據(jù)負(fù)載的大小,起升電動(dòng)機(jī)可以工作在電動(dòng)、倒拉制動(dòng)、回饋制動(dòng)等工作狀態(tài)下,以滿足對(duì)不同下降速度的要求。
(6)為確保設(shè)備和人身安全,起重機(jī)采用斷電制動(dòng)方式的機(jī)械抱閘制動(dòng),以避免因停電造成無制動(dòng)力矩,導(dǎo)致重物自由下落引發(fā)事故。同時(shí)也還要具備電氣制動(dòng)方式,以減小機(jī)械抱閘的磨損。
大車小車的運(yùn)行機(jī)構(gòu),只要求具有一定的調(diào)速范圍和分幾檔控制。起動(dòng)的級(jí)也應(yīng)具有消除傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間隙的作用。為了起動(dòng)平穩(wěn)和準(zhǔn)確停車,要求能實(shí)現(xiàn)恒加速和恒減速控制。停車應(yīng)采用電氣和電磁機(jī)械雙重制動(dòng)。
采用電磁鐵式制動(dòng)器,要求電動(dòng)機(jī)通電時(shí),制動(dòng)電磁鐵也通電,閘靴松開,電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)停止工作時(shí),制動(dòng)電磁鐵同時(shí)失電,閘輪緊抱在制動(dòng)輪上,達(dá)到斷電制動(dòng)的目的。
1.2.2起重機(jī)的供電方式
起重機(jī)工作時(shí)是經(jīng)常移動(dòng)的,故不能采用固定連接的供電方式。常用的供電方式,一種是用軟電纜供電,起重機(jī)移動(dòng)時(shí),軟電纜也隨著伸展與疊卷,此種供電方式僅適用于小型起重機(jī)。另一種供電方式是采用滑線和集電器(電刷)傳送電能?;€一般采用圓鋼、角鋼或輕軌做成。接上車間低壓供電電源、沿車間長(zhǎng)度方向敷設(shè)的滑線為主滑線,通過集電器將主滑線上的電能引入到大車的保護(hù)框內(nèi),為安裝在大車上的電控設(shè)備供電。對(duì)小車和起升機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)及其它電器的用電,則由沿大車敷設(shè)的滑線和小車上裝置的集電器來完成。
二、控制線路圖的原理分析
這里以20/5t橋式起重電氣控制電路為例進(jìn)行分析。該起重機(jī)有兩個(gè)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu),主鉤起重量為20t,副鉤起重量為5t。電路由兩大部分組成:凸輪控制器控制大車、小車、主副鉤等五臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電路;用GQR-GECDD型保護(hù)柜保護(hù)五臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常工作的保護(hù)控制電路。
20/5t橋式起重機(jī)的電路原理和元器件明細(xì)表分別見圖2-1和表2-1所示。
表2-1
代號(hào) | 元件名稱 | 型號(hào) | 規(guī)格 | 數(shù)量 |
M1 | 副鉤電動(dòng)機(jī) | YZR-200L-8 | 15KW | 1 |
M2 | 小車電動(dòng)機(jī) | YZR-132MB-6 | 3.7KW | 1 |
M3,M4 | 大車電動(dòng)機(jī) | YZR-160MB-6 | 7.5KW | 2 |
M5 | 主鉤電動(dòng)機(jī) | YZR-315M-10 | 75KW | 1 |
AC1 | 副鉤凸輪控制器 | KTJ1-50/1 | 1 | |
AC2 | 小車凸輪控制器 | KTJ1-50/1 | 1 | |
AC3 | 大車凸輪控制器 | KTJI-50/5 | 1 | |
AC4 | 主鉤主令控制器 | LK1-12/90 | 1 | |
YB1 | 副鉤電磁抱閘制動(dòng)器 | MZD1-300 | 單相 AC,380V | 1 |
YB2 | 小車電磁抱閘制動(dòng)器 | MZD1-100 | 單相 AC,380V | 1 |
YB3,YB4 | 大車電磁抱閘制動(dòng)器 | MZD1-200 | 單相 AC,380V | 2 |
YB5,YB6 | 主鉤電磁抱閘制動(dòng)器 | MZS1-45H | 三相 AC,380V | 2 |
1R | 副鉤電阻器 | 2K1-41-8/2 | 1 | |
2R | 小車電阻器 | 2K1-12-6/1 | 1 | |
3R,4R | 大車電阻器 | 4K1-22-6/1 | 2 | |
5R | 主鉤電阻器 | 4P5-63-10/9 | 1 | |
QS1 | 電源總開關(guān) | HD9-400/3 | 1 | |
QS2 | 主鉤電源開關(guān) | HD11-200/2 | 1 | |
QS3 | 主鉤控制電源開關(guān) | DZ5-50 | 1 | |
QS4 | 緊急開關(guān) | A-3161 | 1 | |
SB | 啟動(dòng)按鈕 | LA19-11 | 1 | |
KM | 主交流接觸器 | CJ20-300/3 | 300A,線圈電壓380v | 1 |
KA0 | 總過電流繼電器 | JL4-150/1 | 1 | |
KA1 | 副鉤過電流繼電器 | JL4-40 | 1 | |
KA2-KA4 | 大車、小車過電流繼電器 | JL4-15 | 1 | |
KA5 | 主鉤過電流繼電器 | JL4-150 | 1 | |
KM1,KM2 | 主鉤正反轉(zhuǎn)交流接觸器 | CJ20-250/3 | 250A, 線圈電壓380v | 2 |
KM3 | 主鉤抱閘接觸器 | CJ20-75/2 | 45A, 線圈電壓380v | 1 |
KM4,KM5 | 反接電阻切除接觸器 | CJ20-75/3 | 75A, 線圈電壓380v | 2 |
KM6-KM9 | 調(diào)速電阻切除接觸器 | CJ20-75/3 | 75A, 線圈電壓380v | 4 |
KV | 欠電壓繼電器 | JT4-10P | 1 | |
代號(hào) | 元件名稱 | 型號(hào) | 規(guī)格 | 數(shù)量 |
FU1 | 電源控制電路熔斷器 | RL1-15/5 | 15A,熔體5A | 2 |
FU2 | 主鉤控制電路熔斷器 | RL1-15/10 | 15A,熔體10A | 2 |
SQ1-SQ4 | 大、小車限位開關(guān) | LK4-11 | 4 | |
SQ5 | 主鉤上升限位開關(guān) | LK4-31 | 1 | |
SQ6 | 副鉤上升限位開關(guān) | LK4-31 | 1 | |
SQ7 | 艙門安全開關(guān) | LX2-11H | 1 | |
SQ8,SQ9 | 橫梁欄桿門安全開關(guān) | LX2-111 | 2 |
2.1 20/5t橋式起重機(jī)電氣設(shè)備及保護(hù)裝置
橋式起重機(jī)的大車橋架跨度較大,兩側(cè)裝置兩個(gè)主動(dòng)輪,分別由兩臺(tái)同型號(hào)、同規(guī)格的電動(dòng)機(jī)M3和M4驅(qū)動(dòng),兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的定子并聯(lián)在同一電源上,由凸輪控制器AC3控制,沿大車軌道縱向兩個(gè)方向同速運(yùn)動(dòng)。限位開關(guān)SQ3和SQ4作為大車前后兩個(gè)方向的終端限位保護(hù),安裝在大車端梁的兩側(cè)。YB3和YB4分別為大車兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的電磁抱閘制動(dòng)器,當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí),電磁抱閘制動(dòng)器的線圈得電,使閘瓦與閘輪分開,電動(dòng)機(jī)可以自由旋轉(zhuǎn);當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí),電磁抱閘制動(dòng)器失電,閘瓦抱住閘輪使電動(dòng)機(jī)被制動(dòng)停轉(zhuǎn)。
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電機(jī)M2驅(qū)動(dòng),由凸輪控制器AC2控制,沿固定在大車橋架上的小車軌道橫向兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。YB2為小車電磁抱閘制動(dòng)器,限位開關(guān)SQ1、SQ2為小車終端限位提供保護(hù),安裝在小車一軌道的兩端。
副鉤升降由電動(dòng)機(jī)M1驅(qū)動(dòng),由凸輪控制器AC1控制,YB1為副鉤電磁抱閘制動(dòng)器,SQ6為副鉤提供上升限位保護(hù)。
主鉤升降由電動(dòng)機(jī)M5驅(qū)動(dòng),由主令控制器AC4配合交流電磁控制柜(PQR)控制。YB5、YB6為主鉤電磁抱閘制動(dòng)器,限位開關(guān)SQ5為主鉤提供上升限位保護(hù)。
起重機(jī)的保護(hù)環(huán)節(jié)由交流保護(hù)控制柜和交流電磁控制柜來實(shí)現(xiàn),各控制電路用FU1、FU2作為短路保護(hù)。總電源及各臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別采用過電流繼電器KA0-KA5實(shí)現(xiàn)過載和過流保護(hù)(過電流繼電器的整定值一般為被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)額定電流的2.25至2.5倍)。
操作室艙門蓋上裝有艙門安全開關(guān)SQ7,在橫梁兩側(cè)欄桿門上分別裝有橫梁欄桿門安全開關(guān)SQ8、SQ9,為了發(fā)生緊急情況時(shí)能立即切斷電源,在保護(hù)控制柜上裝有緊急開關(guān)QS4。以上各開關(guān)在電路中均使用常開觸頭與副鉤小車、大車的過流繼電器及總過流繼電器的常閉
圖2-1 20/5t橋式起重機(jī)的電路原理
觸頭相串聯(lián)。當(dāng)操作室艙門或橫梁欄桿門開啟時(shí),主交流接觸器KM將不能獲電運(yùn)行。
2.2 主交流接觸器KM的控制
將副鉤、小大車凸輪控制器的手柄置于“0”位,聯(lián)鎖觸頭AC1-7、AC2-7、AC3-7(9區(qū))處于閉合狀態(tài),關(guān)好橫梁欄桿門(SQ8、SQ9閉合)及駕駛艙門(SQ7閉合),合上緊急開關(guān)QS4,按下啟動(dòng)按鈕SB,交流接觸器KM線圈得電,主觸點(diǎn)閉合,兩副常開輔助觸點(diǎn)閉合自鎖。
KM線圈得電路徑:
KM吸合將兩相電源(U12、V12)引入各凸輪控制器,另一相電源經(jīng)總過電流繼電器KA0后(W13)直接引入各電動(dòng)機(jī)定子接線端。此時(shí)由于各凸輪控制器手柄均在零位,電動(dòng)機(jī)不會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.3 主鉤控制電路
主鉤電動(dòng)機(jī)采用主令控制器配合電磁控制柜進(jìn)行控制,主令控制器類似凸輪控制器,其觸頭開表如圖2-1(d)。
2.3.1 主鉤啟動(dòng)準(zhǔn)備
將主令控制器AC4手柄置于零位,觸頭S1(18區(qū))處于閉合狀態(tài),合上電源開關(guān)QS1(1區(qū))、QS2(12區(qū))、QS3(16區(qū)),接通主電器好玩控制器電源。此時(shí)欠電壓繼電器KV線圈(18區(qū))得電吸氣,其常開觸頭(19區(qū))閉合自鎖,為主鉤電動(dòng)機(jī)M5啟動(dòng)控制做好準(zhǔn)備。(KV為電路和提供失壓與欠壓保護(hù)以及主令控制器的零位保護(hù))
2.3.2 主鉤上升控制
它由主令控制器AC4通過接觸器控制,控制流程如下:
若將AC4手柄逐級(jí)扳向“2”、“3”、“4