一．  绪论

    1.桥式起重机简介

    桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。

    1.1普通桥式起重机综述及原理

    普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。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。

    桥式起重机原理图

    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，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。

    1.2简易梁桥式起重机

    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。

    1.3冶金专用桥式起重机

    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。主要有铸造起重机、夹钳起重机、锭脱起重机、加料起重机、锻造起重机五种类型。

    我实习期间接触的为翻耙起重机，将高温钢坯垂直地吊运，把它取出放到运钢坯车上。

    2.研究的目的与意义

    桥式起重机在生产带来了巨大的高效、方便、快捷，但由于机械的不安全因素，现场使用环境、频率的影响，频繁出现故障，现对桥式起重机从钢丝绳、卷筒及钢丝绳压板、减速机齿轮、制动器、车轮及轨道这几个能引起机械故障的方面进行分析，提出预防起重机发生机械故障的意见和建议，以避免安全事故的发生以及维修的次数。

    二．  桥式起重机常见机械分析

    1. 钢丝绳

    1.1故障分析

    钢丝绳在运行过程中，每根钢丝绳的受力情况非常复杂，因各钢丝在绳中的位置不同，有的在外层，有的在内层。即使受最简单的拉伸力，每根钢丝绳之间受力分布也不同，此外钢丝绳绕过卷简、滑轮时产生弯曲应力、钢丝与钢丝之间的挤压力等，因此精确计算其受力比较困难，一般采用静力计算法。

    　　钢丝绳中的最大静拉力应满足下式要求：

    　　Pmax≤Pd/n

    　　式中：Pmax——钢丝绳作业时可以承受的最大静应力；

    　　　　　Pd——钢丝绳的破断应力；

    　　　　　n——安全系数。

    　　Pmax=(Q+q)/(aη)

    　　式中：Q——起重机的额定起重量；

    　　　　　q——吊钩组重量；

    　　　　　a——滑轮组承载的绳分支总数；

    　　　　　η——滑轮组的总效率。

    　　钢丝绳最大允许工作拉力的计算式为：

    　　P=Pd/n

    式中：P——钢丝绳作业时额定的最大静应力

    　　P≥Pmax是安全的。由此可知，钢丝绳破断的主要原因是超载，同时还与在滑轮、卷筒的穿绕次数有关，每穿绕一次钢丝绳就产生由直变曲再由曲变直的过程，穿绕次数越多就易损坏、破断；其次钢丝绳的破断与绕过滑轮、卷筒的直径、工作环境、工作类型、保养情况有关。

    1.2预防措施

    a.起重机在作业运行过程中起重量不要超过额定起重量。

    b.起重机的钢丝绳要根据工作类型及环境选择适合的钢丝绳。

    根据实际情况，应选用双绕绳类型的钢丝绳，由钢丝拧成股后再由股围绕绳芯拧成绳。常用的绳芯为麻芯，高温作业宜用石棉芯或软钢丝拧成的金属芯。制绳前绳芯浸涂润滑油，可减少钢丝间互相摩擦所引起的损伤。双绕绳挠性较好，制造简便，应用最广。

    c.对钢丝绳要进行定期的润滑。

    d. 起重机在作业时不要使钢丝绳受到突然冲击力。

    2．卷筒及钢丝绳压板

    卷筒是起重机重要的受力部件，在使用过程中会出现筒壁减薄、孔洞及断裂故障。造成这些故障的原因是卷筒和钢丝绳接触相互挤压和摩擦。当卷筒减薄到一定的程度时，因承受不住钢丝绳施加的压力而断裂。为防止卷筒这种机械事故的发生，按照国家标准，卷筒的筒壁磨损达到原来的20%或出现裂纹时应及时进行更换。同时要注意操作环境卫生和对卷筒、钢丝绳的润滑。

    3.减速机齿轮

    3.1故障分析

    减速器是桥式起重机的重要传动部件，通过齿轮啮合对扭矩进行传递，把电动机的高速运转调到需要的转速，在传递扭矩过程中齿轮会出现轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶和、齿面磨损等机械故障，造成齿轮的故障原因分别如下：

    a.短时间过载或受到冲击载荷，多次重复弯曲引起的疲劳折断；

    b.齿面不光滑，有凸起点产生应力集中，或润滑剂不清洁；

    c.由于温度过高引起润滑失效；

    d.由于硬的颗粒进入摩擦面引起磨损。

    3.2预防措施

    a.起重机不能起载使用，启动、制动要缓慢、平稳，非特定情况下禁止突然打反车；

    b.更换润滑剂要及时，并把壳体清洁干净，同时要选择适当型号的润滑剂；

    c.要经常检查润滑油是否清洁；发现润滑不清洁要及时更换。

    4.制动器

    4.1制动器的工作原理及作用

    制动器是桥式起重机重要的安全部件，具备阻止悬吊物件下落、实现停车等功能，只有完好的制动器对起重机运行的准确性和安全生产才能有保证。它是由两个制动瓦块和杠杆连接对称安装在同一制动轮的两边，并利用专门的杠杆系统及制动弹簧将它们联系起来，以保证制动器的两个瓦块能同时压紧或同时离开制动轮。

    制动器的工作原理

    当机构断电，停止工作时，制动器的驱动装置－推动器也同时断电（或延时断电），停止驱动（推力消除），这时制动弹簧的弹簧力通过两侧制动臂传递到制动瓦上，使制动覆面产生规定的压力，并建立规定的制动力矩，起到制动作用；当机构通电驱动时，制动器的推动器也同时通电驱动并迅速产生足够的推力推起推杆，迫使制动弹簧进一步压缩，制动臂向两侧外张，使制动瓦制动覆面脱离制动轮，消除制动覆面的压力和制动力矩，停止制动操作。

    制动器的作用

    a．支持作用：使原来静止物体保持静止状态。在起升机构中，保持吊重静止在空中                

    b．停止作用：消耗运动部分的动能，使机构迅速在一定时间或一定行程内停止运动，实现各个机构在运动状态下的制动；

    c．定位作用：当机构在运行到预定位置时，动力电源停止输送，电气系统开始制动，当电气制动完成后，起重机的机构静止，制动器同时复位抱闸，使起重机在静止时能固定位置。

    4.2故障分析

    制动器是保证起重机安全正常工作的重要部件之一，直接影响各机构运动的准确性和可靠性，它的工作正常与否直接影响到人身和设备的安全，制动器必须经常按标准进行调整。

    5.车轮与轨道

    起重机在运行过程中车轮与轨道常见的故障为车轮的啃道及小车的不等高、打滑。其中造成啃道的原因是多方面的，且啃道的形式是多样的。啃道轻者影响起重机的寿命，重者会造成严重的伤亡事故，因此特种设备管理人员对于啃道要引起足够的重视。造成啃道的主要原因是安装时产生不符合要求误差的、不均匀摩擦及大车传动系统中零件磨损过大、键连接间隙过大造成制动不同步。因此各单位的特种设备主管部门在安装、维修起重机时一定要找有资质的单位进行安装、维修，从而保证设备安全及运行寿命；同时特种设备管理人员要加强平时的检查管理，避免起重机发生啃道的机械故障，在检查过程中要认真、细致地找出啃道的原因，并采取相应的措施。小车车轮的不等高是起重机运行中的极不安全的因素，小车的不等高使小车在运行中一个车轮悬空或轮压太小可能引起小车车体的震动。造成小车车轮不等高的因素是由多方原因引起的，但是主要原因是安装误差不符合要示求及小车设计本身重量不均匀，因此对小车不等高的故障要全面分析，把小车不等高的问题解决好。

    大车轨道啃轨故障的判断

    a. 轨道侧面有一条明亮的痕迹，严重时痕迹上有毛刺和磨损产生的铁屑；

    b. 车轮轮缘内侧有亮斑及毛刺；

    c. 桥式起重机运行后，短距离内车轮轮缘与轨道侧面的间隙有明显改变。

    d. 桥式起重机运行中，特别是在起动或制动时，车体走偏、扭摆。

    e. 啃轨特别严重时，车轮轮缘和轨道侧面摩擦产生异音，甚至出现爬轨。

    起重机在运行过程中由于轨道不清洁、启动过猛、小车轨道不平、车轮出现椭圆、主动轮之间的轮压不等的原因使得小车产生打滑环象，这就要求特种设备管理人员在检查过程中一定要认真仔细，发现问题要及时解决，避免产生小车打滑的现象。

    三．桥式起重机的维护与保养

    由于桥式起重机的部件较多，针对各个部件的不同技术特性，我们在实际工作中将维护、检查的周期分为周、月、年，各个周期的具体内容如下：

        1.每周检查与维护

        每周维护与检查一次，检查与维护的内容如下：

        1）检查桥式起重机制动器上的螺母、开口销、定位板是否齐全、松动，杠杆及弹簧无裂纹，制动轮上的销钉螺栓及缓冲垫圈是否松动、齐全；制动器是否制动可靠。制动器打开时制动瓦块的开度应小于1.0mm且与制动轮的两边距离间隙应相等，各轴销不得有卡死现象。

        2）检查桥式起重机安全保护开关和限位开关是否定位准确、工作灵活可靠，特别是上升限位是否可靠。

        3）检查桥式起重机卷筒和滑轮上的钢丝绳缠绕是否正常，有无脱槽、串槽、打结、扭曲等现象，钢丝绳压板螺栓是否紧固，是否有双螺母防松装置。

        4）检查桥式起重机起升机构的联轴器密封盖上的紧固螺钉是否松动、短缺。

        5）检查各机构的传动是否正常，有无异常响声。

        6）检查所有润滑部位的润滑状况是否良好。

        7）检查起重机轨道上是否有阻碍桥机运行的异物。

        2.每月检查与维护

        每月维护与检查一次，检查与维护的内容除了包括每周的内容外还有：

        1）检查起重机制动器瓦块衬垫的磨损量不应超过2mm，衬垫与制动轮的接触面积不得小于70%；检查各销轴安装固定的状况及磨损和润滑状况，各销轴的磨损量不应超过原直径的5%，小轴和心轴的磨损量不应大于原直径的5%及椭圆度小于0.5mm。

        2）检查钢丝绳的磨损情况，是否有断丝等现象，检查钢丝绳的润滑状况。

        3）检查吊具是否有裂纹，其危险截面的磨损是否超过原厚度的5%；吊具螺母的防松装置是否完整，吊钩组上的各个零件是否完整可靠。吊钩应转动灵活，无卡阻现象。

        4）检查起重机所有的螺栓是否松动与短缺现象。

        5）检查电动机、减速器等底座的螺栓紧固情况，并逐个紧固。

        6）检查桥式起重机减速器的润滑状况，其油位应在规定的范围内，对渗油部位应采取措施防渗漏。

        7）对齿轮进行润滑。

        8）检查平衡滑轮处钢丝绳的磨损情况，对滑轮及滑轮轴进行润滑。

        9）检查滑轮状况，看其是否灵活，有无破损、裂纹，特别注意定滑轮轴的磨损情况。

        10）检查制动轮，其工作表面凹凸不平度不应超过1.5mm，制动轮不应有裂纹，其径向圆跳动应小于0.3mm。

        11）检查连轴器，其上键和键槽不应损坏、松动；两联轴器之间的传动轴轴向串动量应在2~7mm。

        12）检查大小车的运行状况，不应产生啃轨、三个支点、启动和停止时扭摆等现象。检查车轮的轮缘和踏面的磨损情况，轮缘厚度磨损情况不应超过原厚度的50%，车轮踏面磨损情况不应超过车轮原直径的3%。

        13）检查大车轨道情况，看其螺栓是否松动、短缺，压板是否固定在轨道上，轨道有无裂纹和断裂；两根轨道接头处的间隙是否为1~2mm（夏季）或3~5mm（冬季），接头上下、左右错位是否超过1mm。

        14）对起重机进行全面清扫，清除其上污垢。

    四．结语

    本次论文主要针对钢区负责作业区中的翻耙桥式起重机所写，对桥式起重机常见的机械故障做了较为细致的分析，并针对故障提出了一些预防以及对应的处理措施，对桥式起重机的日常维护与保养也做了一定的研究。希望有了对故障的分析，能减少维修次数，达到获得实际效益的目的。

    参考文献

    [1] 起重机械安全技术，四川大学出版社  

    [2] 通用机械设备，赵铨昌，冶金工业出版社

    [3] 工程起重机，顾迪民，中国建设工业出版社

    [4] 机械设计手册（第二卷），成大先，化学工业出版社