运行机构是使起重机或起重小车作水平直线运动的机构。工作性运行机构主要用于水平运移物品,非工作性运行机构只是用来调整起重机(小车)的工作位置。在专门铺设的轨道上运行的称为有轨运行机构,其突出特点是负载大,运行阻力小,但作业范围受轨道限制;无轨运行机构采用轮胎或履带,可以在普通道路上行走,其良好的机动性扩大了起重作业的选择范围。本节以轨道式运行机构为主,介绍运行机构安全技术。
起重机运行机构由驱动装置、运行支承装置和安全装置组成。 1.运行驱动装置
运行驱动装置包括原动机、传动装置(传动轴、联轴器和减速器等)和制动器。大多数运行机构采用电动机,流动式起重机则为内燃机,有的铁路起重机使用蒸汽机。自行式运行机构的驱动装置全部设置在运行部分上,驱动力主要来自主动车轮或履带与轨道或地面的附着力。牵引式运行机构采用外置式驱动装置,通过钢丝绳牵引运行部分,因此可以沿坡度较大轨道运行,并获得较大的运行速度。
2.运行支承装置
轨道式起重机和小车的运行支承装置主要是钢制车轮组与轨道。车轮以踏面与轨道顶面接触并承受轮压。
银钟花 大车运行机构多采用铁路钢轨,当轮压较大时采用起重机专用钢轨。小车运行机构的钢轨采用方钢或扁钢,直接铺设在金属结构上。
车轮组由车轮、轴与轴承箱等组成。为防止车轮脱轨而带有轮缘,以承受起重机的侧向力。车轮的轮缘有双轮缘、单轮缘及无轮缘三种(见图8-2)。一般起重机大车主要采用双轮缘车轮,一些重型起重机,除采用双轮缘车轮外还要加装水平轮,以减轻起重机歪斜运行时轮缘与轨道侧面的接触磨损。轨距较小的起重机或起重小车广泛采用单轮缘车轮(轮缘在起重机轨道外侧)。如果有导向装置,可以使用无轮缘车轮。在大型起重机中,为了降低车轮的压力,提高传动件和支承件的通用化程度,便于装配和维修,常采用带有平衡梁的车轮组。无轨式起重机运行支承装置是轮胎或履带装置。
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图8-2 车轮型式 (a) 双轮缘 (b) 单轮缘 (c) 无轮缘 |
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单主梁门式起重机的小车运行机构常见有垂直反滚轮(见图8-3)和水平反滚轮(见图8-4)的结构型式,车轮一般是无轮缘的。为防止小车倾翻,必须装有安全钩。
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图8-3 垂直反滚轮式单主梁小车 | 图8-4 水平反滚轮式单主梁小车 |
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3.安全装置
运行机构的安全装置有行程限位开关、防风抗滑装置、缓冲器和轨道端部止挡,以防止起重机或小车超行程运行脱轨,防止室外起重机被强风刮跑造成倾覆。
4.运行机构的工作原理
电动机的原动力通过联轴器(和传动轴)传递给减速器,经过减速器的减速增力作用,带动车轮转动,驱动力靠主动车轮轮压与轨道之间的摩擦产生的附着力,因此,必须要验算主动轮的最小轮压,以确保足够的驱动力。运行机构的制动器使处于不利情况下的起重机或小车,在限定的时间内停止运行。
轨道式运行机构的类型
轨道式运行机构有集中驱动和分别驱动两类。
1.集中驱动
集中驱动是由一个电动机通过传动轴带动两边车轮驱动(见图8-5)。有低速轴集中驱动(见图8-5a)、高速轴集中驱动(见图8-5b)和中速轴集中驱动(见图8-5c)。这种驱动方式对桥架水平刚性要求不高,但对走台刚性要求较高。低速轴驱动工作可靠,但自重较大。高速轴驱动传动轴虽轻,但对安装要求高。中速轴驱动机构复杂,分组性差。
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图8-5 集中驱动 (a) 低速轴集中驱动(b) 高速轴集中驱动 (c) 中速轴集中驱动 |
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2.分别驱动
分别驱动是由两套独立的无机械联系的运动机构组成(见图8-6),省去了中间传动轴,自重轻、部件的分组性好、安装和维修方便。与集中驱动相比,分别驱动起重机运行较稳定,在起重机运行机构上得到广泛采用。
对于大车运行机构,集中驱动只用于小跨度的起重机。大跨度起重机则广泛采用分别汇动型式。
小车运行机构大多采用低速轴集中驱动(见图8-7)
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图8-7 车轮型式 l一电动机;2一制动器;3一减速器;4一传动轴;5一联轴节;6一角轴承架;7一车轮 |
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轨道式运行机构的计算
1.运行阻力计算
运行静阻力包括摩擦阻力、坡度阻力和风阻力。摩擦阻力包括车轮沿轨道滚动的摩擦力、车轮轴承内的摩擦阻力,以及车轮轮缘与轨道侧面的附加摩擦阻力。
(1)运行摩擦阻力。车轮轴承内的摩擦阻力为:
车轮滚动摩擦阻力为:
总摩擦阻力为车轮轴承摩擦力P1、车轮的滚动摩擦阻力P2,以及车轮轮缘与轨道间的摩擦力P3之和。P3一般是用P1,P2两种基本摩擦阻力之和乘以附加系数来考虑的。
令,则运行摩擦阻力为:
式中:Pf--总摩擦阻力,kN;
PG--运行部分自重载荷,kN;
PQ--起升载荷,N;
P--轮压,kN;
D--车轮直径,mm;
d--车轮轴枢直径,mm;
ω--车轮轴承摩擦系数,滑动轴承ω=0.015,滚动轴承ω=0.0006;
β--附加摩擦阻力系数;
f一一车轮的滚动摩擦系数,mm(见表8-3)。
钢轨 | 车轮直径/mm |
100 | 150 | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 |
平顶钢轨 | 0.25 | 0.30 | 0.50 | 0.60 | 0.70 | 0.80 |
凸顶钢轨 | 0.30 | 0.40 | 0.60 | 0.80 | 1.00 | 1.20 |
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(2)风阻力为:
式中:C--风力系数;
Kh --风压高度变化系数;
q--计算风压,N/m2;
A--起重机或物品垂直于风向的迎风面积,m2。
(3)坡度阻力为:
式中:a--坡度阻力系数,按表8-4选取。
桥式起重机大车 | 桥/门式起重机小车 | 门式门座起重机大车 | 铁路起重机 | 建筑起重机 |
0.001 | 0.002 | 0.003 | 0.004 | 0.005 |
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2.运行驱动机构的计算
运行驱动机构计算的内容主要包括电动机、制动器选择以及打滑验算等。
(1)初选电动机。按运行静阻力、运行速度及机构效率计算机构运行的静功率,根据运行机构静功率和接电持续率初选电动机。然后校验电动机过载和发热,并控制加速度值。
电价查询式中:Ps--运行机构静功率,kw;
G--机构稳态负载平均系数,由机构的载荷状态决定,按表8-5选取;
m--驱动电动机个数;
Pr--起重机(或小车)稳态运行时的静阻力,kN;
vy--机构运行速度,m/s;
η--运行机构总传动效率,卧式齿轮箱取η=0.95,立式齿轮箱取η=0.90;