基于PLC的10吨桥式起重机电气控制系统设计(3)

桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。

普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组桥式起重机。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为

广泛采用的一种型式。普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离桥式起重机控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。

简易梁桥式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。

冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型：

铸造起重机

供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作,为了扩大副钩的使用范围和更好地为炼钢工艺服务，主、副钩分别布置在各自有独立小车运行机构的主、副小车上，并分别沿各自的轨道运行。 夹钳起重机

利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到到运锭车上。 锭脱起重机

用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根桥式起重机。据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。

加料起重机

用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。

锻造起重机

用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。

(3 ) 检查项目

桥式起重机的安全检查为了保证桥式起重机的安全运行，在起重机运行期间需进行一些安全常规检查，检查项目及要点如下：

① 起升高度限位器、行程限位开关及各联锁机构性能正 桥式起重机常，安全可靠。

② 各主要零部件符合安全要求：开口增大小于原尺寸的15%，扭转变形小于10%；板钩衬套磨损小于原尺寸的50%，板钩心轴磨损小于5%，无剥落、毛刺、焊补。吊钩挂架及滑轮无明显缺陷。钢丝绳表面钢丝磨损、腐蚀量小于钢丝直径的40%，断丝在一个捻距内小于总丝数的10%，无断头，无明显变细，无芯部脱出、死角扭拧、挤压变形、退火、烧损现象。钢丝绳端部连接及固定的卡子、压板、锲块连接完好，无松动，压板不少于2个，卡子数量不少于3个。卷筒无裂纹，连接、固定无松动；筒壁磨损小于原壁厚的20%；安全卷不少于2圈，卷筒与钢丝绳直径比例符合要求。平衡轮固定完好，钢丝绳应符合的要求。制动器无裂纹，无松动，无严重磨损，制动间隙两侧相等尺寸合适，有足够的制动力，制动带磨损小于原厚度的50%。通过对桥式起重机的安全常规检查，对杜绝人身事故，减少设备事故，提高设备运转率，降低检修费用等均起到了显著作用。 (4) 安全滑触线

安全滑触线是一种新型移动供电装置，以其绝缘、安全、耐温、抗振、节能等优越性能逐步替代了旧式裸露角铁及铜排滑触线。安全滑触线由填嵌在工程塑料型管或槽板中的光滑平整的T2铜排或嵌有耐磨导体的铝型材作为载流体，组合成输电导管，导管下有开口槽以利集电器运行，并由集电器的高耐磨铜基石墨电刷将电力导向工作电器。桥式起重机在使用中易断电，有时在输电导管内产生火花，严重时滑触线某放炮\，造成集电器更换过于频繁，影响生产。为此，进行了如下改进：

① 增大集电器电刷倒角，并打磨光滑；

② 增加集电器两相对电刷间弹簧强度、弹性，保证弹簧恢复自如；

③ 加深。加固集电器中的弹簧座，保证电刷的恢复弹簧在工作中不易\串位\； ④ 两段安全滑触线连接处连接块要有倒角，保证集电器平滑过渡。同时，为保证安全滑触线的正常使用，行车工的规范操作、维修工的定期保养、定期检查也必不可少。

2.2 桥式起重机相关参数的介绍

本设计是以山东华起起重机械有限公司生产的QD型10吨吊钩桥式起重机为机械基础的电气控制系统的设计

QD型吊钩桥式起重机是采用国际先进标准制造的系列产品。整机结构新颖、造型美观、工艺性好、操作灵活平稳、安全可靠。主要特点：

（1）桥架采用箱形主梁，自动埋弧焊焊接。

（2）小车导电采用工字钢轨道电缆导电新装置，安全可靠。 （3）起升机构根据要求还可设第二套安全装置。增加可靠性。 （4）零部件标准化、系列化、通用化。

（5）操纵室视野开阔，全部机构均在操纵室内操纵，工作舒适操纵灵活。本产品广泛适用于普通重物的装卸与搬运，还可配以多种专用吊其进行特殊作业，当露天使用时带有防雨设备。表中数据为室内起重机用，室外起重机总重和轮压约增加5％，起重机按使用繁忙程度分为中级（A5）和重级（A6）两种工作制度。选用时应注明工作制度，工作环境的最高、最低气温及电源种类等技术要求。还可根据用户要求的跨度设计制造。

本设计中设计中选择A6工作级别，

表2.2-1 桥式起重机电气设备相关参数 跨度 起重量

最高起升高度

起升机构速度

小车速度

大车速度

m t

28.5 10

m 16

13.3

m/min

43

112.5

起升机构电机

小车电机

大车电机

电源

型号/KW

YZR200L-6Z/22

YZR132M-6Z/2.5

YZR160M2-6/2×7.5 三相交流 380V 50Hz

2.3 本设计的控制方案

本设计的基本控制方案就是通过PLC的输入端输入控制信号从而使PLC发出控制信号去控制变频器使变频器启动工作，同时断电电磁制动器得电松开，同时相关指示灯亮。当PLC控制变频器频率端子输入信号时或正反信号，控制变频器的端子对变频器发出改变频率的信号正反转的信号，从而使被控电动机的转速发生改变或者转速方向发生改变。当起重机运动到期限位置或主电路发生短路、过流、断相、过载、突然停电等时，会使行程开关动作或变频器发出短路、过流等信号输入到PLC输入端，使PLC发出变频器停止、电磁制动器制动等信号。从而达到控制的要求和目的。图2.3-1是电气控制方案的控制框图，图中YB1、YB2、YB3是电机M1、M2、M3的断电电磁抱闸制动器，图中的箭头方向表示控制控制信号流动的方向。

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