徐文娟 (咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北 咸寧 437100)

橋式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置安裝探討

徐文娟 (咸寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，湖北 咸寧 437100)

橋式起重機(jī)的大小車(chē)限位裝置的安裝距離太近，沖擊力大，起不到保護(hù)作用；安裝距離太遠(yuǎn)，大大限制了機(jī)構(gòu)運(yùn)行的空間范圍，不能夠充分利用起重機(jī)所能運(yùn)行的空間。以QD型橋式起重機(jī)大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置的設(shè)置形式為例，分別對(duì)不同設(shè)置形式的QD型橋式起重機(jī)大小車(chē)運(yùn)行限位裝置的安裝位置問(wèn)題進(jìn)行了研究，并給出相應(yīng)的安裝參數(shù)。

運(yùn)行機(jī)構(gòu)；限位裝置；安裝位置

通用橋式起重機(jī)的大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置是利用機(jī)械或電子裝置來(lái)控制起重機(jī)大小車(chē)運(yùn)行的空間范圍或運(yùn)行速度的，防止大小車(chē)運(yùn)行到極限位置同車(chē)擋發(fā)生劇烈的碰撞，對(duì)起重機(jī)的安全保護(hù)起著至關(guān)重要的作用。而大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置的安裝位置直接影響它的保護(hù)功能，裝置的安裝距離太近，沖擊力大，起不到保護(hù)作用；裝置的安裝距離太遠(yuǎn)，大大限制了機(jī)構(gòu)運(yùn)行的空間范圍，不能夠充分利用起重機(jī)所能運(yùn)行的空間。為此，筆者對(duì)QD型橋式起重機(jī)大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置的安裝進(jìn)行探討。

1 大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置的類(lèi)型及設(shè)置形式

大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置按工作原理和結(jié)構(gòu)形式可分為機(jī)電式限位裝置和電子式限位裝置。機(jī)電式限位裝置利用安全尺、傳動(dòng)軸等機(jī)械觸發(fā)部件控制電氣線(xiàn)路來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能，電子式限位裝置利用接近開(kāi)關(guān)等具有固定功能的電子裝置來(lái)控制電氣線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。

起重機(jī)每個(gè)運(yùn)行方向都要裝設(shè)運(yùn)行限位裝置[1]，一般起重機(jī)只需裝一級(jí)運(yùn)行限位裝置，當(dāng)大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)到達(dá)設(shè)置的極限位置時(shí)自動(dòng)切斷電源，同時(shí)進(jìn)行制動(dòng)，再滑行碰撞；當(dāng)大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度V≥100m/min或停車(chē)定位要求較準(zhǔn)確時(shí)，需要裝設(shè)2級(jí)運(yùn)行限位裝置，第1級(jí)發(fā)出減速信號(hào)并按規(guī)定要求減速，第2級(jí)自動(dòng)斷電、制動(dòng)，再滑行碰撞。

2 大、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置的安裝

2.1一級(jí)限位裝置的安裝

1-車(chē)擋；2-緩沖器；3-掃軌板；4-安全尺；5-行程開(kāi)關(guān)；6-端梁；7-大車(chē)運(yùn)行軌道;L2-剎車(chē)距離；L1-安全尺長(zhǎng)度。

一級(jí)限位裝置安裝示意圖如圖1所示。圖1中大車(chē)運(yùn)行采用機(jī)電式一級(jí)限位裝置，行程開(kāi)關(guān)裝在端梁上，安全尺裝在大車(chē)運(yùn)行軌道旁。

當(dāng)大車(chē)以速度V運(yùn)行到如圖1所示位置時(shí)，行程開(kāi)關(guān)碰到安全尺，大車(chē)運(yùn)行斷電，同時(shí)制動(dòng)器開(kāi)始制動(dòng)，大車(chē)由于慣性繼續(xù)向前減速滑行，這一過(guò)程稱(chēng)為剎車(chē)過(guò)程。大車(chē)滑行的距離稱(chēng)剎車(chē)距離(L2)。剎車(chē)距離的長(zhǎng)短，直接影響到起重機(jī)運(yùn)行的安全，最理想的狀態(tài)是當(dāng)大車(chē)斷電滑行到車(chē)擋時(shí)，剛好大車(chē)速度為0，此時(shí)，大車(chē)緩沖器不會(huì)碰撞車(chē)擋。由于剎車(chē)時(shí)間短，可近似將剎車(chē)過(guò)程看成均減速過(guò)程，根據(jù)運(yùn)動(dòng)公式，則有：

(1)

從而：

(2)

式中，a為剎車(chē)時(shí)大小車(chē)運(yùn)行的加速度， m/s2；ΔV為大小車(chē)運(yùn)行速度變化量，m/s；V為大小車(chē)運(yùn)行速度， m/s；t為剎車(chē)時(shí)間，s；L2為剎車(chē)距離，m。

式(2)表明，剎車(chē)距離L2與大車(chē)運(yùn)行速度和剎車(chē)時(shí)間有關(guān)。大車(chē)運(yùn)行速度根據(jù)設(shè)計(jì)要求而定，當(dāng)起吊噸位較大時(shí)，運(yùn)行速度應(yīng)設(shè)計(jì)小一些；剎車(chē)時(shí)間的選取與整機(jī)重量、起吊噸位和運(yùn)行速度等有關(guān)，時(shí)間越短則加速度越大，在相同噸位的情況下對(duì)起重機(jī)沖擊太大，被吊重物有可能由于慣性被甩起而造成安全事故，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)影響生產(chǎn)效率。因此，應(yīng)通過(guò)調(diào)節(jié)制動(dòng)器來(lái)調(diào)整剎車(chē)時(shí)間，一般取1～2s。在確定剎車(chē)時(shí)間t和運(yùn)行速度V的情況下，再確定剎車(chē)距離L2。根據(jù)文獻(xiàn)[2]的規(guī)定，限位開(kāi)關(guān)在接觸到安全尺并起作用時(shí)應(yīng)始終與安全尺可靠接觸不脫出，安全尺的長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足碰撞運(yùn)行極限位置限制后，起重機(jī)應(yīng)能在軌道端部止擋前停止，所以L(fǎng)1一定要大于等于L2。經(jīng)驗(yàn)表明[3]，一般取L1=(1.1～1.2)L2較為合適。

在設(shè)計(jì)時(shí)，首先根據(jù)端梁實(shí)際結(jié)構(gòu)確定行程開(kāi)關(guān)的安裝位置，確定剎車(chē)時(shí)間t，計(jì)算L2的大小，再確定安全尺的尺寸和安裝位置。在實(shí)際工作中，還可以將行程開(kāi)關(guān)安裝在軌道旁，而將安全尺安裝在端梁上。對(duì)于橋式起重機(jī)的小車(chē)運(yùn)行也可以采用一級(jí)限位裝置，安裝原理與大車(chē)運(yùn)行相似。

2.2二級(jí)限位裝置的安裝

采用二級(jí)限位裝置進(jìn)行限位，其運(yùn)行過(guò)程是先減速，后剎車(chē)，再碰撞停車(chē)。二級(jí)限位裝置安裝示意圖如圖2所示。圖中小車(chē)運(yùn)行采用電子式二級(jí)限位裝置，其小車(chē)車(chē)擋、觸發(fā)裝置安全尺安裝在小車(chē)架上，接近開(kāi)關(guān)安裝在主梁兩端、小車(chē)軌道旁，緩沖器裝在主梁兩端頭。

1-緩沖器安裝座；2-緩沖器；3-車(chē)擋；4-接近開(kāi)關(guān)2；5-小車(chē)架；6-安全尺；7-接近開(kāi)關(guān)1;L3-減速距離；L4-接近開(kāi)關(guān)到安全尺寸下表面的距離；L5-車(chē)擋到安全尺的距離；L6-車(chē)擋到小車(chē)架邊緣的距離；L7-緩沖器到大車(chē)橫梁邊緣的距離。

由圖2可知，小車(chē)架上安全尺的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，當(dāng)小車(chē)從左向右行時(shí)，先是安全尺靠近接近開(kāi)關(guān)1，由接近開(kāi)關(guān)1接通小車(chē)減速控制電路，小車(chē)開(kāi)始減速；當(dāng)小車(chē)安全尺靠近接近開(kāi)關(guān)2時(shí)(即圖2中的位置)，由接近開(kāi)關(guān)2斷開(kāi)小車(chē)運(yùn)行控制電路，小車(chē)運(yùn)行斷電，制動(dòng)器開(kāi)始制動(dòng)。將小車(chē)從接近開(kāi)關(guān)1運(yùn)行到接近開(kāi)關(guān)2這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為減速過(guò)程，也稱(chēng)電氣制動(dòng)過(guò)程。在此過(guò)程中，小車(chē)運(yùn)行距離(即兩接近開(kāi)關(guān)之間距離)稱(chēng)為減速距離，用L3表示。小車(chē)從圖2中位置開(kāi)始低速運(yùn)行，直到小車(chē)車(chē)擋撞上小車(chē)緩沖器，小車(chē)停止運(yùn)行，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為剎車(chē)過(guò)程。

1)減速過(guò)程中：

(3)

(4)

2)剎車(chē)過(guò)程中：

(5)

(6)

式中，a1為減速過(guò)程的加速度， m/s2；a2為剎車(chē)過(guò)程的加速度，m/s2；V1為減速后大小車(chē)運(yùn)行速度，m/s；t1為減速時(shí)間，s；t2為剎車(chē)時(shí)間，s。

從式(4)和式(6)可看出，L3、L2值的大小與小車(chē)正常運(yùn)行的速度及每個(gè)過(guò)程所用時(shí)間有關(guān)，與一級(jí)限位裝置一樣，通過(guò)調(diào)節(jié)制動(dòng)器或變頻調(diào)速的脈沖來(lái)調(diào)節(jié)各過(guò)程的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，且應(yīng)合理設(shè)置各段時(shí)間。減速時(shí)間、剎車(chē)時(shí)間一般取2～4s。在起重機(jī)減速過(guò)程時(shí)，要求將速度減到原來(lái)速度的1/3(這是起重機(jī)的低高速過(guò)程)，則減速距離應(yīng)更大一些，減速時(shí)間應(yīng)長(zhǎng)一些。

對(duì)于安全尺長(zhǎng)度L1，一定要大于L3，不然在減速過(guò)程中會(huì)重新接通小車(chē)正常運(yùn)行電路。為安全起見(jiàn)，一般取L1=(1.1～1.2)L3。

圖2中L4是接近開(kāi)關(guān)到安全尺寸下表面的距離(也稱(chēng)工作距離)，它由接近開(kāi)關(guān)的額定檢測(cè)距離Sn來(lái)確定(L4≤0.8Sn)，在安裝時(shí)必須保證這一尺寸[3]。

在設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先要根據(jù)運(yùn)行速度和起吊噸位預(yù)設(shè)減速時(shí)間t1和剎車(chē)時(shí)間t2計(jì)算確定L1、L2、L3和L4的大小，其次根據(jù)小車(chē)架結(jié)構(gòu)確定安全尺、車(chē)擋的位置(也即確定圖2中L5、L6的大小)，再在保證L6lt;L7的情況下確定緩沖裝置的安裝位置，最后根據(jù)L2、L3的大小確定接近開(kāi)關(guān)2和接近開(kāi)關(guān)1在主梁上的安裝位置，接近開(kāi)關(guān)2到緩沖器距離為L(zhǎng)2+L5，接近開(kāi)關(guān)1到緩沖器距離為L(zhǎng)2+L5+L3。對(duì)于大車(chē)運(yùn)行二級(jí)限位裝置的安裝與小車(chē)二級(jí)限位裝置的安裝相似。

3 實(shí)例分析

一臺(tái)QD32/5t的橋式起重機(jī)，大車(chē)運(yùn)行速度V大=60m/min，采用一級(jí)機(jī)電限位裝置；小車(chē)運(yùn)行速度V小=30m/min，小車(chē)運(yùn)行要求準(zhǔn)確停車(chē)并采用變頻調(diào)速，利用YE14型號(hào)接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行二級(jí)限位，查產(chǎn)品樣本,其額定檢測(cè)距離Sn為10mm，則有如下情形。

3)工作距離：L4≤0.8Sn=0.8×10=8(mm)。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，再結(jié)合起重機(jī)具體結(jié)構(gòu)，就可安裝大小車(chē)限位裝置了。

4 結(jié) 語(yǔ)

影響橋式起重機(jī)大小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)限位裝置安裝的因素很多，主要有運(yùn)行速度、整機(jī)重量和起吊噸位。對(duì)不同設(shè)置形式的QD型橋式起重機(jī)大小車(chē)運(yùn)行限位裝置的安裝位置進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)運(yùn)行速度和起吊噸位先確定起重機(jī)大小車(chē)減速、剎車(chē)時(shí)間，再根據(jù)相應(yīng)計(jì)算式確定各段距離及安裝位置。當(dāng)然，在特殊情況下可根據(jù)具體要求作相應(yīng)變化。

[1]GB/T3811-2008，起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]萬(wàn)力.起重機(jī)械安裝使用維修檢驗(yàn)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

[3]裘為章.實(shí)用起重機(jī)電氣技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2001.

[編輯] 李啟棟

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.04.043

TH215

A

1673-1409(2012)04-N124-03

2012-02-27

徐文娟(1974-),女，1997年大學(xué)畢業(yè)，講師，現(xiàn)主要從事起重機(jī)械設(shè)計(jì)方面的教學(xué)與研究工作。