桥式起重机疲劳分析优化设计论文（精选10篇）
桥式起重机作为工厂、铁路、港口等跨间距固定的货场的主要搬运设备，可以完成大重量货物的垂直提升和水平移动，其中，主梁是桥式起重机最重要的承载构件之一。在桥式起重机频繁起吊的过程中，主梁将承受动载荷和交变载荷的反复作用，容易下挠，并且主梁是一种典型的焊接钢结构，其母材与焊缝间通常会存在一定的焊接缺陷，因此，在使用过程中，主梁结构上容易发生疲劳破坏。同时，由于疲劳破坏属于脆性断裂，断裂前不会出现明显的宏观塑性变形，这就使得疲劳破坏可能在瞬间发生，从而导致灾难性事故。因此，非常有必要对桥式起重机主梁结构的疲劳破坏现象进行分析，对易发生疲劳破坏的危险截面进行疲劳寿命估算，并采取补强措施，从而尽可能减小疲劳断裂事故的发生几率。
１桥式起重机疲劳破坏分析
对于桥式起重机，其发生疲劳破坏的结构和部位主要是焊接处，此处存在的应力集中、焊接残余应力和焊接缺陷等会造成焊缝处产生疲劳裂纹，进而发生构件断裂。有统计表明，约４９％的疲劳破坏都发生在起重机主梁下部翼缘和腹板焊接处。
１．１应力分析
１．１．１起重机承载应力测试由于桥式起重机在起吊过程中承载的是交变载荷，因此采用静态应变仪和动态应变仪测试起重机易发生疲劳破坏部位（如主梁上下翼缘板、主梁端部主腹板等）的应力情况，可以判断其金属结构是否可以满足静强度和动强度的要求。以一台５０ｔ×３０ｍ桥式起重机的桥架为例，起吊重量为３５．５ｔ。在静态测试条件下，当重载小车在主梁跨中部位时，主梁上下翼缘板承载的应力最大（约２２～３０ＭＰａ），其中上翼缘板为压应力，下翼缘板为拉应力，而拉应力是影响疲劳破坏的主要因素；对于主梁端部主腹板，其主应力和剪切应力接近，但是通常材料的抗拉能力明显强于其抗剪切能力，因此影响疲劳破坏的主要应力是剪切应力，并且在重载小车位于固定梁端时，固定梁端主腹板的剪切应力最大（约１０ＭＰａ）。对于静态测试下应力较大的关键测点，在起重机起吊和移动过程中，进行动态应力测试，以司机室侧主梁下翼缘板和主腹板为例，下翼缘板处的拉应力在１１０ｓ内经历了小—大—小的循环过程，最大拉应力为２６．３３ＭＰａ；类似地，主腹板处经历了剪切应力循环变化，最大剪切应力达７．６７ＭＰａ。这种结构应力的循环特征，会促进疲劳裂纹的形成和扩展，因而与金属结构的疲劳有密切关系。
１．１．２焊接残余应力分析起重机主梁的上、下翼缘板和主腹板一般通过焊接工艺与主梁进行连接。在焊接过程中，焊缝处经历了不均匀的热循环变化，从而在焊缝处产生残余应力，而这种残余应力对焊接质量的影响非常突出，容易引发裂纹，导致焊缝强度和韧性下降。焊接残余应力的主要产生原因主要包括以下几个方面：
（１）热应力：焊接部位局部急速加热到高温，焊接接收后快速冷却，形成了温度梯度，极易产生残余应力。
（２）塑性变形应力：母材焊接前的轧制或拉拔等塑性变形加工，也会产生残余应力，并且可以与焊接的热应力进行叠加。
（３）相变应力：焊接过程中，焊缝处局部高温，会引起母材和焊料的组织发生相变，导致组织比容变化，从而产生应力。
１．２疲劳裂纹的形成起重机主梁的损坏大部分是承载焊缝的疲劳失效引起，通常是从受力最大部位的缺陷处开始。一般在焊缝缺陷处（如气孔、位错等）存在局部应力集中，加上焊接残余应力的叠加作用，容易发生位错滑移和聚集，引发裂纹萌生，在循环应力作用下，裂纹不断扩展，一旦超过临界尺寸就会发生脆性断裂破坏。即使焊缝不存在缺陷，在焊缝的焊趾处也会存在较明显的应力集中，从而容易在该处引发疲劳破坏。焊缝热影响区内的焊趾处发生开裂，沿焊缝的焊根边缘发生开裂。这说明裂纹在焊缝或母材上的热影响区内萌生，在交变应力作用下，都能扩展进入焊缝或母材，引发焊缝处断裂。
２桥式起重机应对疲劳破坏的措施
２．１焊缝截面的优化
在桥式起重机主梁主腹板和上盖板焊接时，应根据具体情况采用Ｋ形坡口或Ｖ形坡口焊接。对于大吨位桥式起重机，其主梁的主腹板厚度达１６ｍｍ，Ｖ形坡口难以熔透板厚，会导致焊接强度下降，宜采用Ｋ形坡口；而对于轻量化桥式起重机，主腹板厚度减小，宜采用Ｖ形坡口进行内部施焊。另外，坡口角度过大，会造成焊缝缺陷增多，导致焊缝疲劳寿命小于母材，因此主腹板坡口角度一般不超过５０°。焊缝的表面有内凹和外凸两种，会影响焊缝应力流的传递，有研究表明，内凹形焊缝应力较低、疲劳寿命较长，因此在焊接后需对主要承载焊缝进行表面处理，使其表面呈内凹形。
２．２应力集中结构的改造
在主梁主腹板和下盖板连接处和端梁的变截面弯角处存在局部应力集中，是主要裂纹源之一。在焊接时，不应将下盖板与主腹板对接焊接，可将下盖板向箱梁内延伸一段后进行焊接，这样可以降低焊接处的挤压应力，缓解应力集中。对于变截面弯角处，应设置过渡圆弧，且圆弧半径不宜太小，同时，在弯角处加焊肋板，以缓解应力集中对主腹板的影响。
２．３主腹板的改造
将桥式起重机的平直主腹板沿纵向进行形状改造，形成波形腹板，使其沿桥架纵向形成一定规律的波形变化，从而显著增加腹板的承载面积和垂直方向的稳定性，有研究表明，波形腹板梁的应力要比平直腹板梁小３８％左右。不过，仅使用波形腹板，其抗扭刚度和水平刚度较弱，在水平冲击力下，容易导致主梁沿水平方向发生较大变形。因此，需将波形腹板和平直腹板配合使用，结合平直腹板在水平方向的刚度和波形腹板在垂直方向的刚度特点，提高主梁的稳定性。
３结语
桥式起重机作为工厂、铁路、港口等跨间距固定的货场的主要搬运设备, 可以完成大重量货物的垂直提升和水平移动, 其中, 主梁是桥式起重机最重要的承载构件之一。在桥式起重机频繁起吊的过程中, 主梁将承受动载荷和交变载荷的反复作用, 容易下挠, 并且主梁是一种典型的焊接钢结构, 其母材与焊缝间通常会存在一定的焊接缺陷, 因此, 在使用过程中, 主梁结构上容易发生疲劳破坏。同时, 由于疲劳破坏属于脆性断裂, 断裂前不会出现明显的宏观塑性变形, 这就使得疲劳破坏可能在瞬间发生, 从而导致灾难性事故。因此, 非常有必要对桥式起重机主梁结构的疲劳破坏现象进行分析, 对易发生疲劳破坏的危险截面进行疲劳寿命估算, 并采取补强措施, 从而尽可能减小疲劳断裂事故的发生几率。
1 桥式起重机疲劳破坏分析
对于桥式起重机, 其发生疲劳破坏的结构和部位主要是焊接处, 此处存在的应力集中、焊接残余应力和焊接缺陷等会造成焊缝处产生疲劳裂纹, 进而发生构件断裂。有统计表明, 约49%的疲劳破坏都发生在起重机主梁下部翼缘和腹板焊接处。
1.1 应力分析
1.1.1 起重机承载应力测试
由于桥式起重机在起吊过程中承载的是交变载荷, 因此采用静态应变仪和动态应变仪测试起重机易发生疲劳破坏部位 (如主梁上下翼缘板、主梁端部主腹板等) 的应力情况, 可以判断其金属结构是否可以满足静强度和动强度的要求。以一台50t×30m桥式起重机的桥架为例, 起吊重量为35.5t。在静态测试条件下, 如表1所示, 当重载小车在主梁跨中部位时, 主梁上下翼缘板承载的应力最大 (约22~30 MPa) , 其中上翼缘板为压应力, 下翼缘板为拉应力, 而拉应力是影响疲劳破坏的主要因素;对于主梁端部主腹板, 其主应力和剪切应力接近, 但是通常材料的抗拉能力明显强于其抗剪切能力, 因此影响疲劳破坏的主要应力是剪切应力, 并且在重载小车位于固定梁端时, 固定梁端主腹板的剪切应力最大 (约10MPa) 。
对于静态测试下应力较大的关键测点, 在起重机起吊和移动过程中, 进行动态应力测试, 以司机室侧主梁下翼缘板和主腹板为例 (图1) 。如图1 (a) 所示, 下翼缘板处的拉应力在110s内经历了小—大—小的循环过程, 最大拉应力为26.33 MPa;类似地, 主腹板处[图1 (b) ]经历了剪切应力循环变化, 最大剪切应力达7.67 MPa。这种结构应力的循环特征, 会促进疲劳裂纹的形成和扩展, 因而与金属结构的疲劳有密切关系。
注:“+”为拉应力, “-”为压应力。
1.1.2 焊接残余应力分析
起重机主梁的上、下翼缘板和主腹板一般通过焊接工艺与主梁进行连接。在焊接过程中, 焊缝处经历了不均匀的热循环变化, 从而在焊缝处产生残余应力, 而这种残余应力对焊接质量的影响非常突出, 容易引发裂纹, 导致焊缝强度和韧性下降。焊接残余应力的主要产生原因主要包括以下几个方面:
(1) 热应力:焊接部位局部急速加热到高温, 焊接接收后快速冷却, 形成了温度梯度, 极易产生残余应力。
(2) 塑性变形应力:母材焊接前的轧制或拉拔等塑性变形加工, 也会产生残余应力, 并且可以与焊接的热应力进行叠加。
(3) 相变应力:焊接过程中, 焊缝处局部高温, 会引起母材和焊料的组织发生相变, 导致组织比容变化, 从而产生应力。
1.2 疲劳裂纹的形成
起重机主梁的损坏大部分是承载焊缝的疲劳失效引起, 通常是从受力最大部位的缺陷处开始。一般在焊缝缺陷处 (如气孔、位错等) 存在局部应力集中, 加上焊接残余应力的叠加作用, 容易发生位错滑移和聚集, 引发裂纹萌生, 在循环应力作用下, 裂纹不断扩展, 一旦超过临界尺寸就会发生脆性断裂破坏。即使焊缝不存在缺陷, 在焊缝的焊趾处也会存在较明显的应力集中, 从而容易在该处引发疲劳破坏。如图2所示, 在图2 (a) 中焊缝热影响区内的焊趾处发生开裂, 在图2 (b) 和图2 (c) 中沿焊缝的焊根边缘发生开裂。这说明裂纹在焊缝或母材上的热影响区内萌生, 在交变应力作用下, 都能扩展进入焊缝或母材, 引发焊缝处断裂。
2 桥式起重机应对疲劳破坏的措施
2.1 焊缝截面的优化
在桥式起重机主梁主腹板和上盖板焊接时, 应根据具体情况采用K形坡口或V形坡口焊接。对于大吨位桥式起重机, 其主梁的主腹板厚度达16 mm, V形坡口难以熔透板厚, 会导致焊接强度下降, 宜采用K形坡口;而对于轻量化桥式起重机, 主腹板厚度减小, 宜采用V形坡口进行内部施焊。另外, 坡口角度过大, 会造成焊缝缺陷增多, 导致焊缝疲劳寿命小于母材, 因此主腹板坡口角度一般不超过50°。焊缝的表面有内凹和外凸两种, 会影响焊缝应力流的传递, 有研究表明, 内凹形焊缝应力较低、疲劳寿命较长, 因此在焊接后需对主要承载焊缝进行表面处理, 使其表面呈内凹形。
2.2 应力集中结构的改造
在主梁主腹板和下盖板连接处和端梁的变截面弯角处存在局部应力集中, 是主要裂纹源之一。在焊接时, 不应将下盖板与主腹板对接焊接, 可将下盖板向箱梁内延伸一段后进行焊接, 这样可以降低焊接处的挤压应力, 缓解应力集中。对于变截面弯角处, 应设置过渡圆弧, 且圆弧半径不宜太小, 同时, 在弯角处加焊肋板, 以缓解应力集中对主腹板的影响。
2.3 主腹板的改造
将桥式起重机的平直主腹板沿纵向进行形状改造, 形成波形腹板, 使其沿桥架纵向形成一定规律的波形变化, 从而显著增加腹板的承载面积和垂直方向的稳定性, 有研究表明, 波形腹板梁的应力要比平直腹板梁小38%左右。不过, 仅使用波形腹板, 其抗扭刚度和水平刚度较弱, 在水平冲击力下, 容易导致主梁沿水平方向发生较大变形。因此, 需将波形腹板和平直腹板配合使用, 结合平直腹板在水平方向的刚度和波形腹板在垂直方向的刚度特点, 提高主梁的稳定性。
3 结语
本文结合断裂力学和疲劳损伤分析, 对桥式起重机主梁结构进行技术改进, 对延长主梁疲劳寿命和减少疲劳断裂事故具有重要的意义。同时, 还应该应用先进的检测技术, 如磁粉探伤检测技术对起重机主梁进行检测和评估, 以及时发现存在的缺陷, 并进行修复, 做到防患于未然。
摘要：从应力分布和裂纹形成两个方面分析了桥式起重机产生疲劳破坏的原因, 并提出了减少桥式起重机主梁疲劳断裂的应对措施。
关键词：桥式起重机,疲劳,措施
参考文献
[1]杨先勇.桥式起重机主梁疲劳寿命研究[D].武汉:武汉科技大学, 2005.
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[3]王春华, 张博宁.桥式起重机箱形梁疲劳裂纹及其剩余寿命[J].机械设计与研究, 2014 (4) :144-147.
2007-09-01 18:27
一、工程概况
兹有受业主委托，定于年月日起对起重机械厂生产的如下型号规格的起重机械设备进行安装与调试，安装地点为。附：待安装起重机械设备一览表
序号 起重机械名称 型号规格 起升高度 单台自重 数量
二、工程内容
1.起重机轨道安装
2.桥架装置安装
3.电器装置安装
4.辅助设备安装
5.起重机调试
6.安装验收
三、劳动力组织(人员分工)
序号 工种 姓名 操作证号 主要职责起重机安装T-Q2575 现场负责起重机安装T-Q2572 安装工兼检验员起重机安装T-Q2571 安装工兼安全员起重机安装T-Q2331 安装工地面司索T-Q2584 地面司索
6四、施工机其设备和测试器具
主要施工设备 主要检测仪器
序号 设备名称 数量 序号 仪器名称 数量
1t汽车吊 1台 1 DS3水准仪 1台5t卷扬机 1台 2 500V兆欧表 1台2t手拉葫芦 2台 3 万用电表 1台O．5t单片滑轮 1只 4 50m钢卷尺 1把20t千斤顶 2只 5 1m钢直尺 1把交流电焊机 2台 6 100mm塞尺 1把气割设备 2套 7 框式水平仪 1台砂轮切割机 1台 8 0-200游标卡尺 1把角向磨光机 2台 9 0-200N弹簧秤 1把安全带 4副 10 手虎钳 1把
五、工艺流程
设备开箱检查一建筑构件部分的检查一安装轨道一滑触线安装一
吊装一组装通用桥式起重机一起重机电气及附件安装起重机试运转
一自检一竣工交检
六、工艺步序
(一)设备开箱检查
由安装单位和设备使用单位共同成立开箱验收小组，根据装箱清单逐一清点货物，并认真填写开箱验收记录。
1.根据随机文件目录查对《使用说明书》、电气原理图、布线图、《产品合格证》（包括主要材料质保书、电动葫芦合格证等）。
2.根据装箱清单所列零部件规格型号、数量逐一清点货物。
3.检查各部件是否完好无损，有无人为因素的变形损伤。
4.验收结束后，认真填写开箱验收记录，并共同签字。
5.将验收后的设备妥善保管。
(二)建筑构件部分的检查
根据业主提供的建筑构件检测数据，对建筑构件部分进行复查。
1.承轨梁顶面标高。
2.承轨梁中心位置及两侧承轨梁中心距。
3.承轨梁已预留孔及预埋螺栓时中心线的偏离。
(三)安装轨道
1.放线：根据起重机轨距在承轨梁上放线，弹出轨道中心线，再按轨道底宽，弹出轨道底边线，以导电侧的轨道线为基准，根据轨距，用钢卷尺、弹簧秤定出另一侧轨道中心线，同样弹出轨道中心线。
2.调整标高：根据所测标高，添加所需的垫板。
3.轨道上位：用手拉葫芦分别将调直的轨道吊装到承轨梁上，吊放在所需位置，把轨道底面用20mm左右厚度的木板垫起来，以便放置钢垫板和防震垫片。
4.轨道找正、定位、紧固：将安装轨道用的一切材料及工具如螺栓组、轨道压板等吊到承轨梁上，并组对好，以防掉下伤人。钢垫和防震垫板垫好后，将轨道下的木板抽出，然后用鱼尾板把轨道连成一体，其轨道接头间隙不应大于2mm左右，两侧轨道接头错开，且错开距离不得等于轮距，接头左、右、上三面偏移均应小于1mm，根据中心线大体找成一根直线，用轨道压板等把轨道初步固定，最后进行全面找正，符合要求后把螺栓全部紧固。
5.轨距测量：使用弹簧秤对钢著尺施以150N拉力测量轨距，且每根轨道至少测量三点。轨道跨度极限偏差值L3S应符合：S≤10m，△S=±3mm；s>10m，△S=[3+0.25(S-10)]mm，且最大值不超过±15mm。
6.在轨道总长度内，侧向极限偏差为±10mm；轨道顶面相对于理论高度的极限偏差为±10mm；两根轨道的高度差最大±10mm；轨道中心与承轨梁中心之间的偏差不得超过承轨梁腹板厚度的一半。
7.轨道要可靠接地，其接地电阻小于4欧姆。
(四)滑触线安装
1.按照安全滑触线产品要求，先安装固定支架。
2.将每根滑触线用吊杆螺栓定位。
3.滑触线组装，组装时调整与轨道在水平、垂直两个方向的平行度，不应大于
1.5/1000，且全长不超过15mm。
4.先固定一段标准段滑触线，再逐段按标准安装固定。
5.安装集电器，保证集电器电刷与导电滑道结合紧密、运行平滑。
七、吊装方案
(一)吊装
根据现场及起吊设备条件，决定采用分片吊装、然后再在承轨梁上组装的方案。根据起重机起升高度、单片主梁及小车总成自重，选用用足够吨位（t）的汽车吊吊装。
1.先将导电侧主梁梁捆绑好，在主梁两端各系足够长度的缆绳，缓慢起升200-300mm后刹车。
2.检查起吊用的钢丝绳是否牢靠。
3.当双梁起重机缓缓吊起，用主梁两端缆绳控制吊起的起平稳，并保证不与附近建筑物等干涉。起吊到超过轨道高度后起重机导电侧主梁调整到安装位置，吊机缓缓放落。
4.在导电侧主梁车轮处用木块制动，并在端梁接口处用枕木垫实。
5.捆扎起吊传动侧主梁，起吊到一定高度后在主梁下垫支架，将司机室移至传动侧主梁下同主梁定位连接。
6.将带有司机室的传动侧主梁起吊到一定高度后，用缆绳将其调整到安装位置。
7.用螺栓将两片主梁连接，按要求对称紧固螺栓组。
8.拆除吊索及枕木。
9.起吊小车，将小车吊至桥架轨道。
（二）辅助设备安装
1.吊装维修吊笼，使之与主粱焊接牢固。
2.安装端梁栏杆、小车栏杆、大车动侧栏杆、导电侧竖架及栏杆、小运电缆滑线。
3.安装小车导电支架、斜梯及平台。
4.安装吊钩，用钢丝绳压板紧固钢缆绳头。
5.安装缓冲碰头。
(三)电气设备安装
1.按照电气总图，安装全部电气设备和元件。
2.安装在走台上的控制屏(箱)、电阻器等较重的设备，应尽量使支架牢固地搭接在走台大拉筋上，电阻器应尽量靠近控制屏（箱），使联接导线最短。
3.电阻器应沿着平行主梁的方向放置，电阻器迭装时不超过4箱。
4.按照电气原理图，放线将全部电气设备和元件连接。
5.导线应走线管(线槽)，线管出线口应加橡皮护套，全部导线的端头应按设计图纸上的编号作好标记，以便检修。
6.电缆挂装于滑车上，电缆下挂长度适宜、均匀，滑车运动灵活。
7.起重机上凡易触及裸露导电部分应有防护装置。
8.在检查接线正确无误后，通电调试。
八、质量要求
1.轨道安装要求：轨道跨度极限偏差值△S应符合：S≤10m，△S=±3mm；S>10m，△S=[3+0.25(S-10)]mm，且最大不超过±15mm。在轨道总长度内，侧向极限偏差为
±10mm；轨道顶面相对于理论高度的极限偏差为±10mm；两根轨道的高度差最大10mm；轨道中心与承轨梁中心之间的偏差不得超过承轨梁腹板厚度的一半。
2.桥架安装完毕后，检查主要参数应符合要求：
a．主梁上拱度△f=（0.9～1.4）S/1000mm，最大值在跨中10范围；
b.主梁旁弯f≤S1/2000mm，凸向走台侧，S1首尾大筋板两距；
c.桥架对角线差︱S1-S2︱≤5mm；
d.小车轨距偏差：跨端：±2；跨中S≤19.5m，+5/+
1、S>19.5m，+7/+1
e.跨度偏差±5mm
3.空载试验：在完成试运行前准备工作后，给安装完毕的双梁起重机通电，检查操纵方向与运行方向应保持一致，大、小车不应卡轨，吊钩放到底时，卷筒上应留有2圈以上的钢丝绳，起升（下降）限位有效工作，大运、小运限位开关工作可靠，大车刹车应保持同步。
4.静负荷试验：将起重机停在立柱处，起吊1.25倍额定或荷，使重物悬空离地10cm左右,历时10min后卸载，反复三次，检查起重机钢结构部分不得有塑性变形。
5.动负荷试验：起升1.1倍倍额定载荷，离地后同时起才运行和起升机构，反复运行30min，起重机动作应灵敏、平稳、可靠。
九、技术交底及安全措施
1.参加安装施工的工作人员，均应持有安全操作证，并对施工人员进行必要技术交底，熟悉施工方案，并按照施工方案要求安装。
2.施工过程中，施工人员具体分工，明确职责，吊装时划分施工警戒区，并设有禁区标志，非施工人员严禁入内，所有施工人员进入现场时必须头戴安全帽，熟悉指挥信号，在整个吊装过程中听从专人指挥，不得擅自离开工作岗位。
3.再整个施工过程中，随时作好现场清理工作，清理一切障碍物以利操作。凡参加高空作业人员，操作时应佩带安全带，并在安全可靠的地方挂好安全带。高空作业应背工具包，严禁从高空向地面乱扔工具和杂物，以免伤人或造成其它意外事故。
4.设备吊装前，要严格检查吊装用钢丝绳的选用及捆扎是否牢靠。设备吊装过程中，起升下降要平稳，不准有冲击、振动现象，不允许任何人随同设备升降。在吊装过程中如因故中断，则必须采取有效措施进处理，不得使设备长时间停留在空中。现场负责人对整个吊装过程安全负责。
5.操作人员在承轨梁上行走时，不得在轨道上行走，应穿平底鞋，同时扎紧裤腿，以防挂钩信其它物件而出意外。
6.在工作时间不得打闹，严禁酒后操作。
7.凡是利用建筑物作锚点或吊点进，必须得到业主设备政基建管理部门的同意方可使用，同时在建筑物周围填上木块等以免损坏建筑物或钢丝绳。
8.开车时，应事先和各工种联系好后方可开车。
十、施工进度(工期安排)
定于年月日起对起重机械厂生产的台起重机进行安装与调试，计划，预计年月日安装调试完
毕，月日至月日进行完工自检，月日报质量技术监督局安装验收。
十一、试运转
1.试运转前准备工作：检查各润滑点是否有足够的润滑油，检查各紧固件(螺栓、绳头等)是否牢靠，钢丝绳缠绕是否有卡阻现象。
2.试运转：
a.空载试验：同第八项《质量要求》。
b.静负荷试验：同第八项《质量要求》。
c.动负荷试验：同第八项《质量要求》。
十二、交工验收
1.对监检过程中的监检意见及时整改。
2.认真自检，填写《自检报告》。
3.在确认自检合格后进行交工验收。
卷扬机检查记录表编号：
公司班工程名称：
卷扬机编号：安装地点：
检查项目内容：（对符合要求的项目，请在方框内打勾）
1、铭牌编号、额定载荷标志完整清晰；□
2、齿轮箱完整、润滑油充分、轴承无严重磨损现象；□
3、滑轮、传动齿轮无磨损、销钉完整；□
4、钢丝绳无严重磨损现象，断裂根数在规定范围内；□
5、全部钢丝绳卷入滚筒内，排列整齐，其最外层钢丝绳表面应低于滚筒突缘高度一个绳索的直径；□
6、制动装置灵活可靠、准确及时；□
7、吊钩无裂纹无变形（应有自锁）；□
8、电动机及机械转动部分防护罩完整，控制开关完好；□
9、电动机接地良好、绝缘检查合格，有检验合格证；□
10、卷扬机固定牢固，滚筒中心线与钢丝绳保持垂直；□
1.起重机应由身体健康，具备一定的机械电器操作知识并经过专门培训，取得上岗操作证的人员操作；
2.起重机必须在额定的起重范围内使用，严禁超载运行；
3.起重机在运行过程中葫芦下方严禁站人，并要做到在操作者步行范围内无障碍物；
4.开车前应在无载荷的情况下，接通电原，开动并检查各运行传动机构及电器控制系统是否灵敏、可靠、准确，有无异常噪音。如有异常声音，应当停车检查，待故障排除后方可使用；
5.严禁吊装物体重量不清、歪拉、斜吊或吊拔埋置物体；
6.作业地点灰暗无法看清场地和被吊物时不能操作；
7.在重物接近或超过额定载荷时，应先做小高度100mm，低速短行程试吊，然后以最小高度缓慢运行。吊物运行时不得从有人的地方通过；
8.起重机必须由专人定期进行润滑和维护保养；
9.起重机严禁长时间吊重物停车，防止制动电机轴及结构件产生永久变形而疲劳损坏；
10.起重机使用完毕后应停放在指定的安全位置，将电动葫芦停在靠近端梁的一边，吊钩停在上始点位置。严禁钢丝绳处于松弛状态，然后关闭控制开关，切断总电源方可离开岗位；
11.起重机在检修过程中严禁在主梁和端梁上有人的情况下试车运行，防止意外事故发生；
12.起重机在操作时应按顺序分步操作，严禁两个动作以上的操作，尽量减少点动操作（<120次/时），在钢丝绳上涂黄油时应用毛刷或木片，严禁用手给钢丝绳上涂油。
1．桥式起重机事故发生后，立即启动事故应急预案，组织抢救，防止事故扩大，减少人员伤亡和财产损失。
2．发生重伤以上的桥式起重机事故后，按规定1小时内向上级单位、市特种设备安全监督管理部门及其他政府有关部门报告。
3、发生桥式起重机事故后，应当妥善保护事故现场以及相关证据，及时收集、整理有关资料，为事故调查做好准备；必要时，应当对设备、场地、资料进行封存，安排专人看管。
1)因抢救人员、防止事故扩大以及疏通交通等原因，需要移动事故现场车辆的，负责移动的相关人员应当做出标志，绘制现场简图并做出书面记录，妥善保存现场重要痕迹、物证。有条件的，应当现场照相或制作视听资料。
2)事故调查期间，任何人不得擅自移动事故相关设备，不得毁灭相关资料、伪造或者故意破坏事故现场。
3）桥式起重机异地发生重大事故后，按规定1小时内向事故发生当地特种设备安全监督管理部门报告，同时报告设备注册登记地特种设备安全监督管理部门。
4、事故报告应包括以下内容：
1)事故发生的时间、地点、单位概况以及特种设备种类；
2)事故发生初步情况，包括事故简要经过、现场破坏情况、已经造成3)或者可能造成的伤亡和涉险人数、初步估计的直观经济损失、初步确定的事
4)故等级、初步判断的事故原因；
5)3)已经采取的措施；
6)4)报告人姓名、联系电话；
7)5)其他有必要报告的情况。
8)
5、配合事故调查与处理
9)1)发生桥式起重机事故后，积极配合有关部门进行事故调查。主要负责人
10)和有关人员在事故调查期间不得擅离职守，随时接受事故调查组的询问，如实
11)提供有关情况或者资料。
12)2)事故调查结束，根据事故调查结论进行整改。事故桥式起重机仍有使用
13)价值的应在对其进行全面检查消除隐患后方可重新投入使用。
14)3)落实事故防范和整改措施。防范和整改措施的落实情况并接受工会和
桥式起重机作为一种重要的物流机械, 广泛地应用于国民经济的各个领域。我国传统的桥式起重机大多采用笨重的四梁结构形式, 结构松散, 外观粗糙, 起重机占用空间 (主要是小车净空高度) 和自重过大, 与国外具有先进结构的桥式起重机相比, 有较大差距。
在不降低桥式起重机使用性能的前提下降低桥式起重机的净空高度、自重和噪音, 不仅可以节约本身所消耗的钢材、降低成本, 同时还会因降低起重机净空高度和起重机的轻量化, 减轻桥架和厂房建筑结构的受载, 从而节省大量基建费用。因此, 低净空桥式起重机的研发将成为未来一个重要的发展方向, 这对于推动我国起重机械向轻量化、节能型和安全可靠发展, 提高我国桥式起重机的整体水平具有长远意义。
2 低净空的实现
与国外同类型的桥式起重机相比, 我国的桥式起重机大多体积庞大, 重量大, 集中体现在电机、减速器等配套件和元器件上。国产YZP型110kW电机, 重量达到1630kg, 而相匹配的常用QJR型圆柱齿轮减速器也重达3850kg, 其体积是国外同类型起重机电机、减速器的2～3倍, 这在很大程度上限制了桥式起重机的低净空和轻量化。
国外先进的桥式起重机, 如Kone和Delmag等, 车轮、电机、减速器等配套件和元器件都大大地小于国产同类产品, 使得小车的立体布置成为可能, 进而可降低小车的净空高度。但是国外先进的起重机产品和配套件价格昂贵, 整机甚至比国内同吨位参数的产品贵150%～300%, 且整机制作要求高, 加工安装工作量大。
在采用国产电机、减速器等配套件的基础上, 通过对桥式起重机的结构进行创新性改进和设计, 是实现桥式起重机的低净空和轻量化的一个重要途径。
本文要介绍的是采用国产通用减速器和电机, 通过配合使用两根非标轴, 使起重机小车有三种新的结构形式, 并且达到了低净空和轻量化。
1.小车架2.起升机构3.固定滑轮组4.小车运行机构5.吊钩组
3 低净空桥式起重机的结构改进
3.1 低净空的关键
桥式起重机一般主要由桥架、大车运行机构、起重小车等结构组成。起重小车的起升机构和水平移动机构是整个起重机最重要的部位。它工作时承受起升载荷, 将轮压传递给桥架, 继而通过支撑桥架的大车运行车轮, 将起重机的全部重量和起重量传给厂房的轨道。通过对传统设计方案进行分析, 小车轨道上方的高度是影响整机高度的主要因素之一, 通过对小车的优化布置与设计 (见图1、2、3) , 可有效降低整机冗余高度, 从而实现低净空。
3.2 低净空桥式起重机的整体设计方案
以小车作为切入点, 通过对小车作三维布置, 同时对起升机构和运行机构作巧妙的处理, 研发设计出了新型式的低净空桥式起重机I、II、III型, 并均由南通润邦重机申请了专利, 整体设计方案分别如图1、2、3所示。
I型起重机小车的传动路线:电机→制动器→联轴器→减速器→卷筒 (与固定滑轮组配套使用) →吊钩。
II型起重机小车的传动路线:电机→制动器→联轴器→减速器→开式齿轮副→卷筒 (与固定滑轮组配套使用) →吊钩。
III型起重机小车的传动路线:电机→联轴器1→制动器→减速器1→特殊联轴器→减速器2→卷筒 (与固定滑轮组配套使用) →吊钩。
其中, 图1比较适合50～100t低净空起重机, 图2比较适合100～200t低净空起重机, 图3比较适合100～300t低净空起重机。
3.3 低净空桥式起重机的设计要点
(1) 小车的整体结构与布局
传统的小车设计形式为“井”字平面结构, 各机构部件分散、间距大, 结构不够紧凑, 空间利用不充分, 使小车体积过大。
如图1、2、3所示, 低净空桥式起重机的小车改“井”字平面结构为“工”字立体结构, 制作时将小车架整体加工, 起升卷筒“下沉”安装在小车架的两小车端梁上, 电机平行布置在卷筒的一侧, 起升减速器采用外悬挂方式, 省去传统的底座安装结构, 这样可以降低小车的整体高度。小车运行机构采用“三合一”驱动, 电机、制动器和减速器组合在一起, 简化结构, 结构紧凑, 调整简便并运行非常平稳, 噪音极低。
起升系统改变传统的钢丝绳缠绕系统的布置方式, 将固定滑轮组侧放在小车架横梁内, 同时改变吊钩滑轮组的结构形式, 与固定滑轮组的布置相匹配。
小车上增加了人性化的过道走台, 方便走行和维修。
(2) 桥架结构的改进设计
主梁采用全偏轨梁 (窄梁) 结构。考虑到厂房边上、主梁和端梁的上部空间不够, 在主梁和端梁上分别加设走台, 使人在走台上行走不受约束, 同时使端梁的走台便于小车的安装和维修。主梁与端梁的联接改刚性联接为柔性联接, 采用八轮体系, 如图4所示, 这样使主梁的动态整体稳定性和抗扭刚性增大, 车轮装在主梁的两端, 可以降低起重小车的轨道面, 降低起重机整机高度。
(3) 大车运行机构的特殊设计
大车运行机构采用八轮体系四角驱动, 均采用“三合一”驱动, 即电机、减速器与制动器集成一体。与传统使用的卧式减速器传动相比, 传动效率显著提高, 尺寸明显减小, 结构更加紧凑, 重量减轻, 体积小。为保证大车的平稳运行, 八轮体系是关键 (见图4) , 由于是端梁单边侧采用八个车轮, 每个车轮的轮压可以得到合理分配, 特殊设计的车轮可以大大地减小, 并采用SKF轴承。实践证明采用这种八轮体系结构的运行机构, 大车运行的声音非常小。桥架与台车联接采用高强度螺栓叠放布置, 安装和维修时可拆开主梁和台车的联接。
4 主要构件分析计算
低净空桥架的结构计算, 与通用桥吊的结构计算没有区别, 这里不作重点讨论。本文主要对100t低净空小车用有限元进行分析计算, 见图5、6、7, 其计算结果均符合相关规范和规定的要求。
端部承受剪切应力
小车横梁受最大弯矩M=7.29×108N·mm
小车横梁的中间截面惯量I=5.125×109N·mm
小车横梁最大弯矩为σ=IM×552=78.5MPa
滑轮轴孔处的剪切应力
以上计算结果均满足规范要求。
5 结论
(1) 通过对上述结构的新型低净空桥式起重机进行有限元分析和计算, 其强度、刚度均符合相关标准, 合理可靠。
(2) 这种新型式的低净空桥式起重机, 与国内传统同吨位的同类型起重机相比, 小车高度要降低1～2m, 吊钩的左右极限位置比传统的减小20%～50%, 使用户有更宽阔的工作面域;小车重量可减轻约30%, 整车重量减轻约20%。其工作级别可达到M6, 工作环境不受环保的限制, 噪音低, 运行速度可适当提高到60m/min, 非常适合于国内的工况;但整体制作要求较高, 加工、安装精度和工作量都比传统的要求高, 整体制作成本大约提高50%～80%。
与国外同类起重机相比, 虽然增加了整机制造成本, 但由于该起重机全部采用国内配套件, 大大降低了起重机的设计和制造成本, 且维护更为方便, 有很大的推广价值。
(3) 系列化:目前这种新型起重机 (100+50) t×33.5m×21m双小车起重机已在南通润邦重机有限公司的组装车间成功应用, 不仅外表美观, 性能均达到中高端起重机标准, 尤其是大小车的运行平稳性和行走声音非常理想。在此基础上, 现已将50～200t低净空起重机研发成系列化, 润邦重机一次投产8台不同吨位的低净空起重机, 后续将研究和生产更大吨位的低净空桥式起重机, 在市场上进行广泛推广, 不断提高我国桥式起重机的研发设计水平和市场竞争力。
摘要：通过对传统的大吨位桥式起重机的结构和国外一些大吨位桥式起重机进行研究和比较, 研发出一种新型低净空桥式起重机。通过对大车、小车的优化布置, 以及对整车的重新设计, 小车高度降低12m, 小车重量减轻约30%, 整车重量减轻约20%, 实现了起重机的低净空、轻量化、低噪音和超节能。在此基础上还对大吨位低净空桥式起重机的整体设计思路和设计要点, 以及对使用起重机的实际情况做了介绍。
关键词：桥式起重机,低净空,国产配套件,轻量化
参考文献
1.003-006间断路，各个控制部分失效。2.010-014间断路，副钩电机无论升降总缺一相。3.025-026间断路，起动副钩，制动电磁铁不能动作。4.023-027间断路，副钩电机无论升降总缺一相。5.106-107间断路，按SB钮，KM不能启动。6.120-121间断路，按SB钮，KM不能启动。7.124-125间断路，按SB钮，KM不能启动。8.128-129间断路，按SB钮，KM不能启动。9.102-103间断路，按SB钮，KM不能启动
0.040-045间断路，小车电机无论正反转都缺一相，且制动电磁铁不能动作。11.055-058间断路，大车电机（两个）均缺一相，且制动电磁铁不能动作。12.008-076间断路，按SB钮，KM不能启动。
13.079-080间断路，副钩下降时，启动SB启动KM后，KM不能自锁。14.081-082间断路，按SB钮，KM不能自锁。15.085-086间断路，按SB钮，KM不能自锁。16.111-119间断路，按SB钮，KM不能启动。17.130-132间断路，按SB钮，KM不能启动。18.139-140间断路，主钩电机无论升降均缺一相。19.145-148间断路，主钩下降时电机缺一相。20.139-144间断路，主钩电机制动电磁铁不能得电。21.173-184间断路，主钩控制部分失效。22.177-178间断路，主钩控制部分失效。23.182-183间断路，欠电压保护KV失效。24.198-208间断路，主钩制动及主钩加速失效。25.195-196间断路，主钩电机下降时不能启动。26.204-206间断路，主钩电机上升不能启动。
27.209-215间断路，主钩强力下降时，KM3不吸合，电磁铁不得电。28.221-227间断路，主钩加速时，5R1-5R4不能切除。29.217-218间断路，主钩5R6不能切除。30.224-225间断路，主钩5R5不能切除。
31.229-247间断路，从强力下降回档到制动下降时，KM9不能得电吸合。
32.235-236间断路，主钩加速时，5R1-5R3不能切除。
机床使用说明书（半实物）
通路为源1→ KM(自锁触头)→SA1-6→SA2-6→ SQ1→SQ3→SA3-6→KM(自锁触头)→SQe→SQd→SQc→SQ4→KA0→KA1→KA2→KA3→KA4→KM(线圈→ 电源2)
(二)凸轮控制器的控制
桥式起重机的大车、小车和副钩电动机容量较小，一般采用凸轮控制器控制。现以大车为例，说明控制过程。由于大车为两台电动机同时拖动，故大车凸轮控制器SA3比SA1及SA2多了五副转子电阻控制触头，以供切除第二台电动机的转子电阻用。由图可以看出，大车凸轮控制器SA3共有11个位置，中间位置是零位，右边五个位置，左边五个位置，控制电动机M3和M4的正反转（即大车的前进和后退）。四副主触头控制电动机M3和M4的定子电源，并实现正反转换接（V2-3M3、4M1,W2-3M1、4M3;V2-3M1、4M3,W2-3M3、4M1）。10副传子电阻控制触头分别切换电动机M3和M4的转子电阻3R和4R。另有三副辅助触头为联锁触头，其中SA3-
5、SA3-6为电动机正反转联锁触头，SA3-7为零位联锁触头。操作过程：当合上电源总开关QS1，按启动按钮SB使主接触器KM线圈获电运行。
扳动凸轮控制器SA3操作手柄向后位置1，主触头V2-3M1、4M1接通，正反转联锁触头SA3-6接通，SA3-5断开，SA3-7断开，电动机M3、M4接通三相电源，同时电磁铁YA3、YA4获电（指示灯亮），使制动器放松，此时转子回路中串联着全部附加电阻，故电动机有较大的启动转柜、较小的启动电流，以最低速旋转，大车慢速向后运动。
扳动凸轮控制器SA3操作手柄向后位置2，转子电阻控制触头3R5、4R5接通，电动机M3、M4转子回路中的附加电阻3R、4R各切除一段电阻，电动机转速略有升高。当手柄置于位置3时，控制触头3R4、4R4接通，转子回路中的附加电阻又被切除一段，电动机转速进一步升高。这样凸轮控制器SA3手柄从位置2循序转到位置5的过程中，控制触头依次闭合，转子电阻逐段切除，电动机转速逐渐升高，当电动机转子电阻全部切除时，转速达到最高速。当凸轮控制器SA3操作手柄扳至向前时，通过主触头将电动机电源换相，主触头V2-3M3、4M1接通，W2-3M1、4M3接通，电动机反方向旋转。另外正反转联锁触头SA3-5接通，SA3-6断开，SA3-7断开，其他工作过程与向后完全一样。
由于断电或操作手柄扳至零位，电动机电源断电，电磁铁线圈断电，制动器将电动机制动。小车和副钩的控制过程与大车相同。
（三）主令控制器的控制
主钩运行有升降两个方向，主钩上升控制与凸轮控制器的工作过程基本相似。区别在于它是通过接触器来控制的。
主钩下降时与凸轮控制器的动作过程有较明显的差异。主钩下降有六挡位置。“J”、“1”、“2”挡为制动下降位置，防止在吊有重载下降时速度过快，电动机处于反接制动运行状态。“3”、“4”、“5”挡为强力下降位置，主要用于轻负载时快速强力下降。主令控制器在下降位置时，六个档次的工作情况如下：
合上开关QS1（1区）、QS2(9区)、QS3（13区）接通主电路和控制电路电源，主令控制器手柄置于零位，触头S1(13区)处于闭合状态，电压继电器KV（13区）线圈获电动作，其常开触头KV(14区)闭合自锁，为主钩电动机M5启动控制做好准备。1.手柄扳到制动下降
位置“J”档
机床使用说明书（半实物）
主令控制器SA4常闭触头S1断开，常开触头S3、S6、S7、S8闭合，接触器KM2线圈获电吸合，常开主触头KM2闭合，电动机M5定子绕组通入三相正相序电压，电动机M5产生的电磁转矩为提升方向。另外，常开辅助触头KM2闭合自锁，常闭辅助触头KM2断开联锁，常开辅助触头KM2闭合，为制动KM3线圈获电作好准备；接触器KM4、KM5线圈获电吸合，常开触头KM4、KM5闭合，转子电阻5R6、5R5被切被，转子回路中还接入四段电阻。此时，尽管电动机M5已接通电源，但由于主令控制器的常开触头S4未闭合，接触器KM3线圈不能获得，故制动电磁铁YA5、YA6线圈也不能获电，制动器未释放，电动机M5仍处于抱闸制动状态，迫使电动机M5不能启动旋转。
这种操作常用于主钩上吊有很重的货物或工件，停留在空中或在空间移动时，因负载很重，防止抱闸制动失灵或打滑，所以使电动机产生一个向上的提升力，协助抱闸制动克服重负载所产生的下降力，以减轻抱闸制动的负担，保证运行安全。
2.手柄扳到制动下降位置“1”档
当主令控制器手柄扳至“1”档时，除“J”档时的S3、S6、S7仍闭合，接触器KM2、KM4线圈仍获得吸合外，另有常开触头S4闭合，接触器KM3线圈获电吸合，常开主触头KM3闭合，电磁铁YA5、YA6线圈获电动作，电磁抱闸制动放松，电动机M5得以旋转。常开触头KM3闭合自锁，并与常开辅助触头KM1、KM2并联，主要保证电动机M5正反转切换过程中电磁铁YA5、YA6有电，处于非制动状态，这样就不会产生机械冲击。
由于触头S8的分断，接触器KM5线圈断电释放，此时仅切除一段转子电阻5R6，使电动机M5产生的提升方向的电磁转矩减小。若此时负载足够大，则在负载重力下电动机作反向（下降方向）旋转，电磁转矩成为反接制动力矩迫使重负载低速下降。
3.手柄扳到制动下降位置“2”档
此时主令控制器触头S3、S4、S6仍闭合，触头S7分断，接触器KM4线圈断电释放，附加电阻全部接入转子回路，是电动机向提升方向的电磁转矩又减少，重负载下降速度比“1”档时加快。这样，操作者可根据重负载情况及下降速度要求，适当选择“1”档或“2”档作为重负载合适的下降速度。
4.手柄扳到强力下降位置“3”档
此档主令控制器触头S3分断S2闭合，因为“3”档为强力下降故上升限位开关SQa失去保护作用，控制电源通路改由触头S2控制。触头S6分断，上升接触器KM2线圈断电释放。触头S4、S5、S7、S8闭合，接触器KM1线圈获电吸合，电动机电源相序切换反向旋转（向下降方向），常开辅助KM1闭合自锁，常闭辅助触头KM1断开联锁。同时接触器KM4、KM5线圈获电吸合，转子附加电阻5R6、5R5被切除，这时轻负载便在电动机下降转矩作用下强制下落，又称强力下降。
5.手柄扳到强力下降位置“4”档
主令控制器的触头S2、S4、S5、S7、S8、S9闭合，接触器KM6线圈获电吸合，转子附加电阻5R4被切除，电动机转速进一步增加，轻负载下降速度变快。另外，常开辅助触头KM6闭合，为接触器KM7获电作准备。
6.手柄扳到强力下降位置“5”档
此档主令控制器触头S2～S12全闭合，接触器KM7～KM9线圈依次获电吸合，转子附加电阻5R3、5R2、5R1依次逐级切除，这样可以防止过大的冲击电流，同时使电动机旋转速度逐渐增加，待转子附加电阻全部被切除后，电动机以最高转速运行，负载下降速度也最快。此档若负载重力作用较大
机床使用说明书（半实物）
使实际下降速度超过电动机同步转速时，由电动机运行特性可知，电磁转矩由驱动转矩变为制动转矩，即发电制动，能起到一定的制动下降作用，保证下降速度不致太高。
桥式起重机在实际运行中，操作人员要根据具体情况选择不同的运行位置和档位。比如主令控制器手柄在强力下降位置“5”档时，因负载重力作用太大使下降速度过快，虽有发电制动控制高速下降仍很危险。此时，就需要把主令控制器手柄扳回到制动下降位置“2”或“1”档，进行反接制动控制下降速度。为了避免在转换过程中可能发生过高的下降速度，在接触器KM9电路中常用辅助常开触头KM9自锁。同时，为了不影响提升的调速，在该支路中再串联一个常开辅助常开触头KM1。这样可以保证指主令控制器手柄由强力下降位置向制动下降位置转换时，接触器KM9线圈始终都有电，只有手柄扳至制动下降位置后，接触器KM9线圈才断电，在主令控制器SA4触头开合表中可以看到，强力下降位置“4”、“3”档上有“0”的符号便是这个意义。表示当手柄由“5”档向零位回转时，触头S12接通。否则，如果没有以上联锁装置，在手柄由强力下降位置向制动下降位置转换时，若操作人员不小心，误把手柄停在了“4”或“3”档上，那么正在高速下降的负载速度不但不会得到控制，反而使下降速度更为增加，可能造成恶性事故。
另外，串接在接触器KM2支路中的常开触头KM2与常闭触头KM9并联，主要作用当接触器KM1线圈断电释放后，只有在接触器KM9线圈断电释放的情况下，接触器KM2线圈才允许获电并自锁，这就保证了只有在转子电路中保持一定的附加电阻前提下，才能进行反接制动，以防止反接制动时造成直接启动而产生过大的冲击电流。
四、M1720平面磨床故障现象
1.150-153间断路所有电机全部缺一相、变压器缺一相控制电路失效。2.173-188间断路砂轮升降电动机缺一相、变压器缺一相控制电路失效。3.191-192间断路砂轮电机缺一相。
4.211-217间断路变压器缺一相控制电路失效。5.215-216间断路砂轮升降电机缺一相。6.221-222间断路变压器缺一相控制电路失效。
7.005-028间断路控制变压器缺输出断路，控制电路失效，照明显示电路能正常工作。8.010-011间断路控制变压器缺一相，控制电路失效，磁台、照明显示电路能正常工作。9.015-025间断路工作台往返KM1不能自锁。10.024-027间断路工作台往返KM1不能启动。11.013-031间断路工作台KM1能动作其它控制均失效。12.033-043间断路工作台往返KM2不能自锁 13.036-037间断路工作台往返KM2不能启动。14.027-042间断路工作台往返KM2不能启动。15.047-048间短路合上机床电源砂轮电机就启动。16.048-049间断路砂轮、冷却电机不能启动。17.058-059间断路砂轮升降电机上升控制失效。18.060-061间断路砂轮升降电机上升控制失效。
19.009-090间断路磁台电桥整流无交流电源输入磁台失效，机床操作控制全部失效。20.064-065间断路砂轮升降电机下降控制失效。21.063-071间断路磁台不能启动。22.076-077间断路磁台不能充磁。
23.079-080间短路合上机床电源磁台就处于去磁状态。24.082-083间断路磁台不能去磁。
25.086-087间断路KA继电器不得电，控制电路失效。26.092-093间断路KA继电器不得电，控制电路失效。27.099-103间断路充去磁控制时磁台都不能得电。28.106-107间断路去磁控制时磁台不得电。29.111-141间断路SQ2接通时，照明灯不能亮。30.088-089间断路KA继电器不得电，控制
四、M1720平面磨床故障现象
1.150-153间断路所有电机全部缺一相、变压器缺一相控制电路失效。2.173-188间断路砂轮升降电动机缺一相、变压器缺一相控制电路失效。3.191-192间断路砂轮电机缺一相。
4.211-217间断路变压器缺一相控制电路失效。5.215-216间断路砂轮升降电机缺一相。6.221-222间断路变压器缺一相控制电路失效。
7.005-028间断路控制变压器缺输出断路，控制电路失效，照明显示电路能正常工作。8.010-011间断路控制变压器缺一相，控制电路失效，磁台、照明显示电路能正常工作。9.015-025间断路工作台往返KM1不能自锁。10.024-027间断路工作台往返KM1不能启动。11.013-031间断路工作台KM1能动作其它控制均失效。12.033-043间断路工作台往返KM2不能自锁 13.036-037间断路工作台往返KM2不能启动。14.027-042间断路工作台往返KM2不能启动。15.047-048间短路合上机床电源砂轮电机就启动。16.048-049间断路砂轮、冷却电机不能启动。17.058-059间断路砂轮升降电机上升控制失效。18.060-061间断路砂轮升降电机上升控制失效。
19.009-090间断路磁台电桥整流无交流电源输入磁台失效，机床操作控制全部失效。20.064-065间断路砂轮升降电机下降控制失效。21.063-071间断路磁台不能启动。22.076-077间断路磁台不能充磁。
23.079-080间短路合上机床电源磁台就处于去磁状态。24.082-083间断路磁台不能去磁。
振动是一种普遍的物理现象,由于振动或冲击而产生的共振、疲劳破坏等对机械装备影响极大。模态分析用于振动测量和结构动力学分析,可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度,这使得设计工程师们可以避开这些频率或最大限度地减小对这些频率上的激励,从而消除过度振动和噪声。模态分析方法主要有基于环境激励的工作模态分析方法、基于激振器机理的试验模态分析方法、基于数值计算的有限元分析方法。有限元分析方法采用大量几何形状简单的单元组合来近似描述整体结构,利用单元节点变量对单元内部变量进行插值来实现对总体结构的分析。使用有限元软件的模态分析,通过对所建立的数学模型确定一个结构的固有频率和振型,可以使振动模态动态化,从而提供一个清晰的动态图像来描述结构在受到激励时的表现。
桥式起重机广泛应用于工矿企业,对大型、重载、高速的桥式起重机引起的振动不可忽视。振动除了会引起噪声、影响环境、使吊装精度变差,还会影响装备及厂房的寿命。所以,对桥机进行振动分析具有重要意义。
1 模态分析理论
在结构动力学分析中,模态分析理论是基础,它主要用于计算模型固有模态的2个基本参数:固有频率和固有振型,它们表明了系统自由振动的特性。对于给定的系统,系统振型向量的比值与固有频率都取决于系统的物理参数,是系统固有的。如果知道了结构的固有频率,便可以在设计与改进时使结构的固有频率避开其在使用过程中的外部激振频率。另外,通过对模态振型的分析,还可以了解主梁整体弯曲刚度和扭转刚度的分布情况。
不论何种阻尼情况,机械结构上各点对外力的响应都可以表示成由固有频率、阻尼比和固有模态参数组成的各阶振型模态的叠加。
模态分析的核心内容是确定描述结构系统动态特性的模态参数。根据达朗伯原理,引入相应的惯性力,可将弹性体的动力学问题简化为相应的静力问题,其动力有限元的基本方程为:
undefined。 (1)
式中: [M]——质量矩阵;
[C] ——阻尼矩阵;
[K] ——刚度矩阵;
{q} ——位移向量;
{R(t)} ——作用力向量;
t ——时间。
由于固有特性与外载无关,且阻尼对固有频率和振型影响不大,忽略阻尼的影响,方程变为:
undefined。 (2)
由于自由振动可分解为一系列简谐振动的叠加,因此式(2)的解可设为:
{q}={Φ}ejωt 。 (3)
式中: ω——简谐振动圆频率;
{Φ} ——节点振幅列向量,{Φ}={Φ1Φ2 … Φn}T,Φi(i=1,2,…,n)为自由度i方向上的振幅。
将式(3)代入式(2)并同时消去因子ejωt,可得:
([K]-ω2[M]){Φ}=0 。 (4)
式(4)为一广义特征值问题,根据线性代数可知,求解该问题可以求出n个特征值ωundefined,ωundefined,…,ωundefined和相对应的n个特征向量{Φ1},{Φ2},…,{Φn}。其中特征值的平方根ωi就是结构的i阶固有频率,特征向量{Φi}就是结构的i阶模态振型,简称振型。
2 模型建立
本文所研究的起重机桥架结构为偏轨箱形梁,内部设置横向隔板和纵向加劲板。采用三维软件SolidWorks建立整个桥架结构的三维有限元模型,见图1。
2.1 桥式起重机的主要参数
桥式起重机的主要参数为:跨度25.5 m;小车轮距2.7 m;主梁高度1 600 mm;主梁宽度760 mm;上盖板厚度10 mm;下盖板厚度10 mm;左腹板6 mm;右腹板8 mm。
2.2 单元类型及网格划分
在有限元分析软件Cosmosworks中选择实体模型,将整个桥架模型简化为一简支梁,限制两个端梁支撑处的垂直位移,限制一侧支撑处的水平位移,材料选用Q235。调节网格尺寸,使前后两次计算结果差值小于10-6,最终设置网格尺寸110 mm,容差5.5 mm。所建模型节点总数306 110,单元总数155 664,自由度916 233。
3 模态计算及结果分析
模态分析是动力学分析的基础,正确地对结构进行模态分析可以使设计避免共振或以特定频率进行振动,可以使工程师明确结构对于不同类型的动力载荷是如何响应的,有助于在其他的动力分析中估算求解并控制参数。
桥架结构作为一个弹性承载体,是一个无限多自由度的振动系统,在起重机小车运行过程中会受到显著的动载荷作用。桥架的弯曲、扭转振动会造成桥架的疲劳,在其内部产生很大的动应力。当外界的激振频率与系统的固有频率接近时将产生共振,共振不仅使司机感到不舒服,带来噪声和部件的早期疲劳损坏,还会影响吊装的精度。因此,合理的桥架模态分布对提高起重机吊装的精度和避免早期疲劳损坏有着十分重要的意义。
评价桥架结构动态性能的好坏主要看桥架结构低阶频率。桥架结构的低阶频率应该高于其他零部件结构的固有频率、电动机的固有频率、减速器及其后续传动系统的转动部件的最高工作频率。
桥架前4阶模态的固有频率见表1,前4阶的振型描述分别见图2～图5。
4 结论
(1)结构振型展示了结构固有振动形态。通过分析振型,易于找出结构薄弱之处,判别产生振动的原因。因此,振型分析有利于在桥架结构设计阶段预测其动态特性,为桥架结构优化和疲劳强度校核提供理论依据。从振型分析中可知,主梁参与了多种形式的振动,为确保结构预期的疲劳寿命,应在设计和制造中加强上、下盖板与腹板的连接强度,重视该部位焊接质量,以提高其疲劳寿命。
(2)从结构的动态特性来看,主梁的第1阶固有频率f=2.153 8 Hz,大于2 Hz,符合起重机设计规范。
(3)以上分析可供设计人员在其他箱形梁式桥式起重机的动态特性分析和动力响应计算时借鉴。
摘要：对桥式起重机结构进行了有限元模态分析,得出了各阶模态下主梁的固有频率和固有振型,找到了主梁振动中的危险区域,为设计和改造提供了理论依据。
关键词：桥式起重机,有限元法,模态分析
参考文献
[1]孙明晓,过玉卿.桁架式装卸桥动态特性分析[J].起重运输机械,2005(5):1-3.
[2]西南交通大学,北京起重运输机械研究所.GB3811-83起重机设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2001:505-511.
[3]高素荷.宝钢120 t/30 t/10 t×27.6 m桥式起重机有限元分析[J].重型机械科技,2006(3):17-20.
[4]张学良.基于ANSYS的桥式起重机主梁模态分析[J].起重运输机械,2007(11):57-58.
桥式起重机箱形梁式桥架结构是国内外桥式起重机中应用最普遍的一种桥架结构型式,其主要由两根主梁和两根端梁所组成。主梁是由上盖板、下盖板和两块垂直腹板组成的箱形截面的实体板梁结构[1]。同一种结构型式的不同吨位、跨度的主梁结构基本相似,只是尺寸有所不同,因此可以对主梁应用三维参数化设计方法建立完整的装配体三维模型,并对其所有的参数进行程序控制,这样不仅避免了重复设计而且对后续的工程图设计和有限元分析也具有非常重要的意义。
Pro/E是由美国PTC公司开发的一套广泛应用于机械、电子、航空、航天、邮电、兵工、纺织等领域的非常优秀的三维参数化设计软件。Pro/TOOLKIT是对Pro/E进行二次开发的专用工具包,应用此工具包的用户或者第三方可通过C程序代码对Pro/E的系统功能进行扩充,方便地开发出基于Pro/E系统的专门的应用程序模块,此应用程序可实现与Pro/E系统的无缝集成[2]。
1模块化和参数化设计
模块化设计是从系统理论的观点出发,分析产品的结构并应用分解与组合的原理来建立产品的模块体系,然后运用所建立的模块组合成新产品。它是标准化与组合化的设计,能够满足产品的多样化需求[3]。
参数化设计一般是指对形状结构相似的零部件,用参数来控制产品的形状与拓扑关系,当赋予各参数不同的值时,就可驱动该模型得到满足形状与结构尺寸要求的零部件模型。与传统方法相比,参数化设计方法存储了设计的整个过程,能够设计出结构形状相似的一族产品的模型,而不是单个的产品模型。该方法已经成为模型的初始化设计、编辑再生的有效手段[4]。
采用面向对象的程序设计方法,将设计过程封装到程序内部,用户在人机交互的界面中,只需输入相应的设计参数,即可完成对桥式起重机主梁装配体的三维模型快速设计[5]。
2桥式起重机主梁Pro/E二次开发的实现过程
2.1 装配体的参数化建模
与零部件参数化不同的是装配体中零部件较多,涉及到装配位置尺寸和隔板数目,故设计参数较多。其建模方法是:首先分别获取每个零部件的所有尺寸,然后获取零部件之间的装配位置尺寸和隔板数目,最后建立其模型。由于桥式起重机主梁涉及到的零部件较多,如果零部件的某些尺寸或装配位置发生改变,那么它在装配体中的相关尺寸必然发生改变,因此装配时要合理安排装配顺序,优化装配约束,尽量减少不必要的设计参数。
2.2 确定设计参数
创建完桥机主梁的零部件和装配体模型后,建立系统默认尺寸和自定义参数之间的关系。其方法是在工具菜单条下的参数菜单中首先添加用户自定义基本参数,然后在关系中建立起基本参数和系统设定的尺寸参数之间的函数关系。
2.3 编制相关程序
每个Pro/E二次开发的程序都需进行相关的项目设置以及添加初始化函数和终止函数,然后才可以使用VC++提供的所有类和函数来开发程序。如果在编写程序的过程中要使用Pro/TOOLKIT函数,则应添加相应的头文件。
3部分程序代码
(1) 添加用户自定义菜单:
ProMenubarMenuAdd ("QJ", "QJZL","Utilities", PRO_B_TRUE, MsgFile);
//向Pro/E中添加用户自定义菜单按钮
ProMenubarmenuPushbuttonAdd("QJ","QJZL", "QJZL", "QJZL", NULL,PRO_B_TRUE, PushButton_cmd_id1, MsgFile);
(2) 创建对话框:
CZL *ZL=NULL;
ZL= new CZL( );
//创建并显示对话框
ZL->Create(IDD_DIALOG1,NULL);
(3) 设置三维模型的设计参数:
UpdateData(true);
ProMdlCurrentGet(&model);
ProMdlToModelitem(model, &modelitem);
//获得参数对象指针
ProStringToWstring(&ParamName,"B0");
ProParameterInit(&modelitem,&ParamName, ¶m);
ProParameterValueGet(¶m, &value);
m_b0=value.value.d_val;
//获得参数B0的值
ProParameterValueGet(¶m1, &value1);
value1.value.d_val=m_b0;
//设置参数B0的值
ProParameterValueSet(¶m1, &value1)//更改参数后模型再生
ProSolidRegenerate((ProSolid)model,PRO_B_TRUE);
//更改参数后窗口重绘
ProWindowRepaint(PRO_VALUE_UNUSED);
//保存模型
ProMdlSave((ProSolid)model);
UpdateData(false);
4工程实例
按照本文所论述的方法对桥式起重机主梁中的各零部件的尺寸参数和装配位置参数以及隔板数目等全部设计参数进行控制,用户在编辑框中根据设计需要输入不同的参数,点击确定按钮进行模型更新并生成新的主梁装配体的三维模型,最后点击保存按钮保存修改后的三维模型。主梁参数化界面如图1所示。
5结论
用户应用此程序可快速生成桥式起重机主梁相应的三维模型,另外,可以把设计计算模块加入到该程序中,增加工程图模块,从而实现桥机主梁从设计到三维模型到工程图的完整开发过程。
摘要：以Pro/E为平台,应用模块化和参数化思想,以VC++为开发工具,通过加载Pro/TOOLKIT应用程序,开发出与Pro/E系统集成的装配体参数化设计插件。并以桥式起重机主梁为例,详细论述了装配体参数化设计的关键技术和实现过程。
关键词：主梁,参数化设计,Pro/E二次开发,桥式起重机
参考文献
[1]陈道南,盛汉中.起重机课程设计[M].北京:冶金工业出版社,1993.
[2]李世国.Pro/TOOLKIT程序设计[M].北京:机械工业出版社,2003.
[3]庞雨花,刘志更,侯志利,等.桥式起重机主梁的三维参数化设计系统研究[J].机械工程与自动化,2006(6):45-47.
[4]卫良保.基于Pro/E二次开发的叉车门架数字化虚拟制造[J].起重运输机械,2010(3):30-33.
1 判定小车啃轨的条件
桥式起重机小车系有轨运行，是车轮在专用的轨道上运行。起重机轨道是用来支承小车的全部重量，保证小车正常、定向运行的。所以选用桥式起重机轨道应满足以下技术条件：(1)轨顶表面能承受车轮的挤压力;(2)轨底有一定的宽度以减轻对基础的承压;(3)应有良好的抗磨弯度。
起重机在运行中，由于多种原因常出现轴向移动或轴向歪斜，从而使车轮与轨道侧面接触摩擦，受到轮缘与轨道构成的约束。在约束运行时，轮缘车轮的轮轨接触状态(图1)，这时车轮与钢轨有2个接触点，A点在踏面上称为承载点，B点在轮缘上或过度圆弧处称为导向点。这种接触摩擦方式造成了车轮缘摩损及轨道的侧面磨损，这种现象习惯上称啃轨。
2 小车啃轨造成的严重后果
(1)降低车轮的使用寿命。起重机正常情况下，车轮的材料一般采用ZG310～710铸钢，经过淬火处理的车轮踏面表面硬度为HB300～380，淬火深度不少于15～20 mm，可以使用10年或更长时间。但啃道严重的起重机，车轮只能用一二年，甚至有的车轮仅用几个月，就必须更换，这就影响了企业的正常生产经营。
(2)加快轨道磨损。车轮啃轨产生的侧向力能使轨道位置偏移，加大了轨道的磨损，严重者会将轨道磨出台阶，直至更换轨道。
(3)增加了运行负载。行车在运行中啃轨会产生相当的阻力，严重啃道的起重机运行比正常运行阻力增加1.5～3.5倍。由于运行阻力的增加，使小车运行电动机和传动机构超载运转，也容易使传动系统部件如轴等扭坏。
(4)对企业安全生产的影响。起重机属高空作业，小车运行中，特别是车轮轮缘磨损过大时，极易造成小车脱轨坠落的重大人身伤亡和特种设备事故。
3 小车啃轨原因分析
小车在运行中出现啃轨，跟大车啃轨一样同样是很严重的问题。在正常运行情况下，起重机小车车轮轮缘和轨道之间有一定的间隙，一般设计最大间隙为30～40 mm，使用中只要存在车轮踏面的中心线与轨道的中心线不重合，当车体偏斜时，整个起重机靠着轨道一侧接触而行走，因此造成了车轮轮缘与轨道间的一侧强行接触，并使车轮和轨道严重磨损，因此就产生了啃轨。这就要求从起重机的设计、制造、安装、使用4个环节进行分析，查找啃轨原因。
3.1 小车车轮
(1)当两边主、被动轮的直径不相等(因制造和使用磨损不均匀所致)，小车运行时，在相同的转速下，两边的行程不相等，直径大的一侧就要逐渐超前，使车体歪斜而产生啃轨。
(2)车轮的安装位置不正确，也容易造成啃轨。主要有以下4种现象：1)图2所示，对角线D1>D2。2)图3所示，车轮位置呈梯形。3)图4所示，1个车轮有偏斜时。4)图5所示，当有2个车轮有偏斜时。
3.2 小车轨道
由于轨道安装不正确、不符合安装技术要求，而造成轨道跨度公差及2根轨道相同跨度标高误差超标等，都能造成小车运行啃轨。
(1)轨道安装质量不合格，轨道水平弯曲过大(要求侧面直线度误差不大于2 mm)，超过跨度公差时，就会产生啃轨，这种啃轨在固定线段。(2)轨道轨距过大时，外侧轮缘啃轨;轨距过小时，内侧轮缘啃轨。(3) 2根轨道同一截面上的轨面高度差过大。(4)轨距一端大、一端小，2根轨道平行度超差。在这样的轨道上运行时，轮缘与轨道间隙愈走愈小，直至内侧轮缘啃轨。
3.3 其他原因
轨道顶面有油污、冰霜、杂物等，引起两侧车轮的行进速度不一样时，必然引起车轮轮缘与轨道侧面摩擦，即引起运行啃轨。
总之，造成“啃轨”的原因，有的是单一因素影响，有的是几个因素同时作用综合造成。所以，应视其具体情况加以分析，采取措施，综合处理。
4 分析原因
针对检验中发现的问题，从起重机小车车轮制造安装质量，到小车轨道的安装质量，再到轨道的表面，与上述小车啃轨产生的原因逐一核对，没有发现问题，也就是说起重机的设计、制造、安装3个环节不存在问题，问题会不会出在使用环节呢?
通过对工厂的生产操作过程进行全面细致的了解和分析。最后终于从实际生产操作过程发现了症结所在：工厂起重机操作工都实行定机定人，实行计件制，工作中讲究工作效率，司机操作都是启动后转5挡，并且吊钩启升的同时大车也同步运行，直接产生如图6所示的现象。工厂所吊产品也为长度为13～15 m的钢管，同样也加剧了偏斜。正好侧面一台同型号起重机进行吊货作业，从吊货、运货、卸货的过程中发现了问题。
综合问题的根本原因就在吊装、运行中的一些因素造成车轮歪斜，使运行中的车轮与轨道的接触面不在踏面中间，造成车体偏斜。当车体偏斜时，起重机的一侧轮缘和轨道侧面相挤压，轮缘和轨道就产生了侧面摩擦，从而造成轮缘和轨道的侧面摩损，这是起重机偏斜啃轨的主要原因。
作业分析如图6所示，当大车向右侧高速运行时，特别是刚离地时，属具随同钢管一同向左侧摆动，属具上滑轮D就会产生如图7所示的力F，同时小车轮A和B也会产生向左的力F，反之向左侧运行也是一样的道理，那样小车轮A和B不论左行或右行都会对小车轨道产生挤压而产生摩擦;小车在高速运行时，小车轮A和B对小车轨道的附着力就会减小，加速小车轮A和B同时左右移动摩擦，进而产生啃轨现象。同样长度为13～15 m的钢管在吊装过程倾斜也加剧了啃轨。这就是产生啃轨的根本原因。
5 解决问题
(1)新设备改进：该厂正扩建厂房增添同型号的新设备：一是加大小车轮距，把原来的1.0 m的小车轮距加大到1.5 m;二是把小车速度减小，由原来的44.2 m/min减小到37.0 m/min;三是属具在现行加长的基础上再适当加长。
2009年12月验收了4台起重机，已运转3个月，工作正常，无啃轨现象。
(2)老设备改进：对原有的老设备分别采取2种不同的改进方法进行对比试验：一是对啃轨严重的7号车在更换小车轮的基础上，由生产厂家对其进行技术改造。由厂方对两侧端梁进行更换，把端梁加长，使原来小车轨距由1.0 m加长到2.0 m;同时把属具加长，2种措施并举来达到消除啃轨的目的，通过3个月的运行，一切正常，已无啃轨现象。二是另外几台老车，采取在小车凸轮控制器内取消5挡，降低小车速度，增加小车车轮对轨道附着力，减少两侧小车轮缘对轨道的摩擦;另外改变起重机操作程序，吊钩启升、大车运行分别进行，规定启升到一半启升高度后大车方可运行，有效降低摆动幅度，减小小车轮的侧向力F，运行3个月后，已消除啃轨现象。
6 结语
“啃轨”是引起起重机不安全运行的重要因素之一，产生啃轨的原因很多，因从起重机的设计、制造、安装、使用等方面进行综合分析，不能单纯主观认定。以上就是实际使用过程中引起的啃轨，正面说来起重机的设计、制造、安装都没问题，是合格的产品，但是从反面来思考，起重机的设计、制造不符合厂家实际使用的需要，其实际制造的是不合格产品，不符合安全生产的需要。因此起重机在制造过程中，既要符合国家有关法规和标准的要求，也要考虑使用单位的实际使用情况，就一定能减少或避免“啃轨”的发生，确保起重机的安全运行。
摘要：论述桥式起重机小车运行中出现的啃轨现象, 分析其原因, 并有针对性地提出了解决措施, 且应用于制造、生产实践中, 取得了较好的效果。
关键词：桥式起重机,小车轨道,啃轨,分析,改进
参考文献
[1]王福绵.起重机械技术检验.学苑出版社, 2000
[2]张兴柱.桥式和门式起重机安装、使用、维修与检测.辽宁起重机械安全检验中心, 1991
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