一、橋式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)形式
圖8－2為橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖（橫截面圖），它一般由橋架（又稱(chēng)大車(chē)）、大車(chē)移行機(jī)構(gòu)、裝有提升機(jī)構(gòu)的小車(chē)、操縱室、小車(chē)導(dǎo)電裝置（輔助滑線(xiàn)）、起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置（主滑線(xiàn)）等部分組成。
1．橋架
橋架是橋式起重機(jī)的基本構(gòu)件，它由主梁、端梁、走臺(tái)等部分組成。主梁跨架在跨間的上空，有箱型、桁架、腹板、圓管等結(jié)構(gòu)型式。主梁兩端聯(lián)有端梁，在兩主梁外側(cè)安有走臺(tái)，設(shè)有安全欄桿。在一側(cè)的走臺(tái)上裝有大車(chē)移行機(jī)構(gòu)，在另一側(cè)走臺(tái)上裝有往小車(chē)電氣設(shè)備供電的裝置，即輔助滑線(xiàn)。在主梁上方鋪有導(dǎo)軌，供小車(chē)移動(dòng)。整個(gè)橋式起重機(jī)在大車(chē)移行機(jī)構(gòu)拖動(dòng)下，沿車(chē)間長(zhǎng)度方向的導(dǎo)軌移動(dòng)。
2．大車(chē)移行機(jī)構(gòu)
大車(chē)移行機(jī)構(gòu)由大車(chē)拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)軸、聯(lián)軸節(jié)、減速器、車(chē)輪及制動(dòng)器等部件構(gòu)成。安裝方式有集中驅(qū)動(dòng)與分別驅(qū)動(dòng)兩種。集中驅(qū)動(dòng)是由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪；而分別驅(qū)動(dòng)則由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)主動(dòng)輪。后者自重輕，安裝調(diào)試方便，實(shí)踐證明使用效果良好。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)。
圖8－2 橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖
3．小車(chē)
小車(chē)安放在橋架導(dǎo)軌上，可順車(chē)間寬度方向移動(dòng)。小車(chē)主要由小車(chē)架以及其上的小車(chē)移行機(jī)構(gòu)和提升機(jī)構(gòu)等組成。
小車(chē)移行機(jī)構(gòu)由小車(chē)電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸節(jié)、減速器及車(chē)輪等組成。小車(chē)電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)小車(chē)主動(dòng)輪，拖動(dòng)小車(chē)沿導(dǎo)軌移動(dòng)，由于小車(chē)主動(dòng)輪相距較近，故由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
4．提升機(jī)構(gòu)
提升機(jī)構(gòu)由提升電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器、吊鉤等組成。提升電動(dòng)機(jī)經(jīng)聯(lián)軸節(jié)、制動(dòng)輪、與減速器聯(lián)接，減速器的輸出軸與纏繞鋼絲繩的卷筒相聯(lián)接，鋼絲繩的另一端裝有吊鉤，當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，吊鉤就隨鋼絲繩在卷筒上的纏繞或放開(kāi)而上升與下降。圖2－2為小車(chē)與提升機(jī)構(gòu)示意圖。對(duì)于起重量在15t及以上的起重機(jī)，備有兩套提升機(jī)構(gòu)，即主鉤與副鉤。
圖8－3 小車(chē)與提升機(jī)構(gòu)示意圖
5．操縱室
操縱室是操縱起重機(jī)的吊艙，又稱(chēng)駕駛室。操縱室內(nèi)有大、小車(chē)移行機(jī)構(gòu)控制裝置、提升機(jī)構(gòu)控制裝置以及起重機(jī)的保護(hù)裝置等。操縱室一般固定在主梁的一端，也有少數(shù)裝在小車(chē)下方隨小車(chē)移動(dòng)的。操縱室上方開(kāi)有通向走臺(tái)的艙口，供檢修大車(chē)與小車(chē)機(jī)械及電氣設(shè)備時(shí)人員上下用。
由上可知，橋式起重機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式有三種：
（1）起重機(jī)由大車(chē)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿車(chē)間兩邊的軌道作縱向前后運(yùn)動(dòng)；
（2）小車(chē)及提升機(jī)構(gòu)由小車(chē)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿橋架上的軌道作橫向左右運(yùn)動(dòng)；
（3）在升降重物時(shí)由起重電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)作垂直上下運(yùn)動(dòng)（見(jiàn)圖8－2）。
這樣橋式起重機(jī)就可實(shí)現(xiàn)重物在垂直、橫向、縱向三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，把重物移至車(chē)間任一位置，完成車(chē)間內(nèi)的起重運(yùn)輸任務(wù)。
二、橋式起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
橋式起重機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)有：起重量、跨度、起升高度、運(yùn)行速度、提升速度、工作類(lèi)別等。
1．起重量
起重量又稱(chēng)額定起重量，是指起重機(jī)實(shí)際允許起吊的最大負(fù)荷量，以噸（t）為單位。國(guó)產(chǎn)的橋式起重機(jī)系列其起重量有5、10（單鉤）、15/3、20/5、30/5、50/10、75/20、100/20、125/20、150/30、200/30、250/30（雙鉤）等多種。數(shù)字的分子為主鉤起重量，分母為副鉤起重量。
橋式起重機(jī)按照起重量可分為三個(gè)等級(jí)，即5?10t為小型，10?50t為中型，50t以上為重型起重機(jī)。
2．跨度
起重機(jī)主梁兩端車(chē)輪中心線(xiàn)間的距離，即大車(chē)軌道中心線(xiàn)間的距離稱(chēng)為跨度，以米（m）為單位。國(guó)產(chǎn)橋式起重機(jī)的跨度有10.5、13.5、16.5、19.5、22.5、25.5、28.5、31.5m等，每3m為一個(gè)等級(jí)。
3．提升高度
起重機(jī)吊具或抓取裝置的上極限位置與下極限位置之間的距離，稱(chēng)為起重機(jī)的提升高度，以m為單位。常用的起升高度有12、16、12/14、12/18、16/18、19/21、20/22、21/23、22/26、24/26m等幾種。其中分子為主鉤提升高度，分母為副鉤提升高度。
4．運(yùn)行速度
運(yùn)行機(jī)構(gòu)在拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的速度，以m/min為單位。小車(chē)運(yùn)行速度一般為40～60m/min，大車(chē)運(yùn)行速度一般為100～135m/min。
5．提升速度
提升機(jī)構(gòu)的提升電動(dòng)機(jī)以額定轉(zhuǎn)速取物上升的速度，以m/min為單位。一般提升速度不超過(guò)30m/min,依貨物性質(zhì)、重量、提升要求來(lái)決定。
6．通電持續(xù)率
由于橋式起重機(jī)為斷續(xù)工作，其工作的繁重程度用通電持續(xù)率JC%表示。通電持續(xù)率為工作時(shí)間與周期時(shí)間之比，一般一個(gè)周期通常定為10min。標(biāo)準(zhǔn)的通電持續(xù)率規(guī)定為15%、25%、40%、60%四種。
7．工作類(lèi)型
起重機(jī)按其載荷率和工作繁忙程度可分為輕級(jí)、中級(jí)、重級(jí)和特重級(jí)四種工作類(lèi)型。
（1）輕級(jí)：工作速度低，使用次數(shù)少，滿(mǎn)載機(jī)會(huì)少，通電持續(xù)率為15%。用于不需緊張及繁重工作的場(chǎng)所，如在水電站、發(fā)電廠(chǎng)中用作安裝檢修用的起重機(jī)。
（2）中級(jí)：經(jīng)常在不同載荷下工作，速度中等，工作不太繁重，通電持續(xù)率為25%，如一般機(jī)械加工車(chē)間和裝配車(chē)間用的起重機(jī)。
（3）重級(jí)：工作繁重，經(jīng)常在重載荷下工作，通電持續(xù)率為40%，如冶金和鑄造車(chē)間內(nèi)使用的起重機(jī)。
（4）特重級(jí)：經(jīng)常起吊額定負(fù)荷，工作特別繁忙，通電持續(xù)率為60%，如冶金專(zhuān)用的橋式起重機(jī)。起重量、運(yùn)行速度和工作類(lèi)型是橋式起重機(jī)最重要的三個(gè)參數(shù)。
三、橋式起重機(jī)對(duì)電力拖動(dòng)的要求
橋式起重機(jī)的工作條件比較差，由于安裝在車(chē)門(mén)(倉(cāng)庫(kù)、碼頭、貨場(chǎng))的上部，有的還是露天安裝，因此往往處在高溫、高濕度、易受風(fēng)雨侵蝕或多粉塵的環(huán)境；同時(shí)，還經(jīng)常處于頻繁的起動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)，要承受較大的過(guò)載和機(jī)械沖擊。囚此，對(duì)橋式起重機(jī)的電力拖動(dòng)和電氣控制有以下特殊的要求：
1、對(duì)起重電動(dòng)機(jī)的要求
(1)起重電動(dòng)機(jī)為重復(fù)短時(shí)工作制。所謂“重復(fù)短時(shí)工作制”，即FC介于25%～40％。重復(fù)短時(shí)工作制的特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)較頻繁地通、斷電，經(jīng)常處于起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且負(fù)載不規(guī)律，時(shí)輕時(shí)重，因此受過(guò)載和機(jī)械沖擊較大；同時(shí)，由于工作時(shí)間較短，其溫升要比長(zhǎng)期工作制的電動(dòng)機(jī)低(在同樣的功率下)，允許過(guò)載運(yùn)行。因此，要求電動(dòng)機(jī)有較強(qiáng)的過(guò)載能力。
(2)有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。起重電動(dòng)機(jī)往往是帶負(fù)載起動(dòng)，因此要求有較好的起動(dòng)性能，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)電流小。
(3)能進(jìn)行電氣調(diào)速。由于起重機(jī)對(duì)重物停放的準(zhǔn)確性要求較高，在起吊和下降重物時(shí)要進(jìn)行調(diào)速，但是起重機(jī)的調(diào)速大多數(shù)是在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行，而且變換次數(shù)較多，所以不宜采用機(jī)械調(diào)速，而應(yīng)采用電氣調(diào)速。因此，起重電動(dòng)機(jī)多采用繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，且采用轉(zhuǎn)子電路串電阻的方法起動(dòng)和調(diào)速。
(4)為適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境和機(jī)械沖擊，電動(dòng)機(jī)采用封閉式，要求有堅(jiān)固的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用較高的耐熱絕緣等級(jí)。
根據(jù)以上要求，專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了起重用的交流異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YZR(繞線(xiàn)型)和YZ(籠型)系列，這類(lèi)電動(dòng)機(jī)具有過(guò)載能力強(qiáng)、起動(dòng)性能好、機(jī)械強(qiáng)度大和機(jī)械特性較軟的特點(diǎn)，能夠適應(yīng)起重機(jī)工作的要求。起重電動(dòng)機(jī)在銘牌上標(biāo)出的功率均為JC＝25％時(shí)的輸出功率。
2．電力拖動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成及電氣控制要求
橋式起重機(jī)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)由三至五臺(tái)電動(dòng)機(jī)所組成：
(1)小車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一臺(tái)。
(2)大車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一至兩臺(tái)：大車(chē)如果采用集中驅(qū)動(dòng)，則只有一臺(tái)大車(chē)電動(dòng)機(jī)；如果采用分別驅(qū)動(dòng)，則由兩臺(tái)相同的電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左、右兩邊的主動(dòng)輪。
(3)起重電動(dòng)機(jī)一至兩臺(tái)：?jiǎn)毋^的小型起重機(jī)只有一臺(tái)起重電動(dòng)機(jī)；對(duì)于15t以上的中型和重型起重機(jī)，則有兩臺(tái)(主鉤和副鉤)起重電動(dòng)機(jī)。
橋式起重機(jī)電力拖動(dòng)及其控制的主要要求是：
(1)空鉤能夠快速升降，以減少輔助工時(shí)；輕載時(shí)的提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載時(shí)的提升速度。
(2)有一定的調(diào)速范圍，普通的起重機(jī)調(diào)速范圍(高低速之比)一般為3∶1，要求較高的則要達(dá)到(5～10)∶1。
(3)有適當(dāng)?shù)牡退賲^(qū)，在剛開(kāi)始提升重物或重物下降至接近預(yù)定位置時(shí)，都應(yīng)低速運(yùn)行。因此要求在30％額定速度內(nèi)分成若干低速擋以供選擇。同時(shí)要求由高速向低速過(guò)渡時(shí)應(yīng)逐級(jí)減速以保持穩(wěn)定運(yùn)行。
(4)提升的第一擋為預(yù)備擋，用以消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的齒輪間隙，并將鋼絲繩張緊，以避免過(guò)大的機(jī)械沖擊。預(yù)備級(jí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩一般限制在額定轉(zhuǎn)矩的50％以下。
（5)起重電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特點(diǎn)是位能性反抗力矩（即負(fù)載轉(zhuǎn)距的方向并不隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向而改變)，因此要求在下放重物時(shí)起重電動(dòng)機(jī)可工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)、反接制動(dòng)或再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，以滿(mǎn)足對(duì)不同下降速度的要求(詳見(jiàn)后面對(duì)起重機(jī)控制電路的分析)。
(6)為確保安全，要求采用電氣和機(jī)械雙重制動(dòng)，既可減輕機(jī)械抱閘的負(fù)擔(dān)，又可防止因突然斷電而使重物自由下落造成事故。
(7)要求有完備的電氣保護(hù)與聯(lián)鎖環(huán)節(jié)，例如：要有短時(shí)過(guò)載的保護(hù)措施，由于熱繼電器的熱慣性較大，因此起重機(jī)電路多采用過(guò)流繼電器作過(guò)載保護(hù)；要有零壓保護(hù)；行程終端限位保護(hù)等等。
以上要求都集中反映在對(duì)提升機(jī)構(gòu)的拖動(dòng)及其控制上，橋式起重機(jī)對(duì)大車(chē)、小車(chē)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)一般沒(méi)有特殊的要求，只是要求有一定的調(diào)速范圍、采用制動(dòng)停車(chē)，并有適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。
橋式起重機(jī)的控制設(shè)備已經(jīng)系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，已有定型產(chǎn)品。下面將介紹橋式起重機(jī)的控制設(shè)備和控制電路原理。