门式起重机大车运行机构分析及优化

门式起重机大车运行机构分析及优化

宋超

大连华锐重工起重机有限公司   辽宁大连  116600

摘要：门式起重机应用广泛,其大车运行机构形式多种多样。由于门式起重机使用工况的不同,大车运行机构在使用中往往出现一些故障,导致起重机不能正常使用,严重影响生产。随着经济的飞速发展,新兴行业不断涌现,对门机的需求量越来越大，但是行业内部斗争日趋白热化，对大车的使用要求越来越高，作为可持续发展的企业，设计师应在保证大车运行性能的前提下严格控制成本，这样才能增加企业的市场竞争力。

关键词：启动、制动、打滑、防风装置

一．大车运行机构的典型结构

(1)底座式立式减速器结构的减速器的输入轴与电动机高速轴采用全齿联轴器连接,输出轴与车轮轴同样采用全齿联轴器连接,减速器固定在与下横梁(台车架)焊为一体的底座上,结构简单,受力明确,安装、检修易于调整。由于输入轴和输出轴采用全齿联轴器,使机构具有良好的补偿性能,缓减了运行机构起、制动时的冲击,保证了运行机构的使用寿命，该结构适用于各种吨位、跨度、工作级别的门机大车运行机构。不足之处是下横梁(台车)单侧宽度较大,需留足够的安全距离。

(2)套装式立式减速器结构减速器直接套装在车轮轴上,采用销轴联接固定在与下横梁(台车架)焊为一体的销轴座上。减速器的输入轴与电动机高速轴采用全齿联轴器连接,省去了低速轴联轴器,机构更加紧凑,且便于安装。然而,该结构在实际使用中故障率比较高,主要有:销轴座焊缝或母材经常被拉裂;套装减速器轴套易损坏。究其原因主要为设计阶段对大车运行机构的工况估计不足导致设计选型失误。销轴座一般为调整好后焊在下横梁(台车)上,有较大的焊接应力,且承受由减速器传来的扭矩,在运行机构频繁地起动或制动及正、反向运动的作用下,加速了销轴座疲劳破坏；由此可见,该结构宜使用在大车运行机构使用不太频繁,工作级别为M3、M4的机构上,工作级别在M5以上的机构应慎用。

(3)底座式卧式减速器结构电动机与卧式减速器的高速轴通过全齿联轴器联接,经过减速器的末级开式齿轮传动减速后,带动固定在车轮上的开式传动齿轮,从而使运行机构车轮转动,车轮轴不传递扭矩。该结构由于通过开式齿轮副传动,使整个机构结构复杂,传动效率较低,中间过渡齿轮承受较大的扭矩。因受下横梁空间位置的影响,安装也较困难。另外,在露天的环境下,开式齿轮润滑条件差,无法得到有效防护,点蚀严重。除特定要求外,该机构在新型设计中一般不予采用。

(4)立式三合一减速器结构与垂直式三合一减速器结构均采用电动机、减速器、制动器合为一体的三合一机构直接与车轮轴键联接(花键或多键)。立式结构电动机横装,需用销轴联接固定在下横梁(台车架)上;垂直式结构电动机竖装,结构更加紧凑完美,但选择该种结构应当慎重,因为三合一机构电机多为4级电机,转数较高,运行机构起动或制动时,由于冲击力的影响,制动装置容易损坏,而且减速器容易断齿。

二． 影响运行机构使用性能的因素

门机的大车运行机构在运行过程中受力情况比较复杂,起重机工况、结构形式、轨道的铺设状况、起重机的装配安装质量以及风载作用下电动机功率的选配等都对机构的使用性能有较大影响，现对大车机构选型，大车防止打滑进行分析：

1．YZP电机特性

（1）启动

YZP电机通过变频器连续控制电源频率以达到额定频率来实现恒最大转矩启动，启动平滑，最大启动转矩可达到1.8倍额定转矩。

（2）制动

YZP电机通过电源控制使电机电磁转矩和转速方向相反，从而实现制动，当电机转速降低到很小数值时，制动器断电制动，制动过程结束，制动器制动力矩应不大于1.8倍额定转矩，主要依靠电磁转矩与转速反向制动。

2．YZR电机特性

（1）启动

YZR电机通过切换电路电阻实现启动，转矩成阶梯式变化，冲击大，运行不稳定，最大启动转矩可达到1.25～1.5倍额定转矩。

（2）制动

YZR电机制动是在电机处于额定转速时依靠制动器断电制动，制动冲击大，制动器制动力矩不应大于1.25～1.5额定转矩，主要依靠摩擦制动。

3．小结

终上所述，YZP电机运行特性硬，启制动平滑，过载能力强;YZR电机启制动冲击比较大，过载能力较YZP电机低，当进行YZP与YZR电机代换时：

（1）当YZP电机过载倍数大于1.25～1.5小于1.8时，转换为YZR电机升一档;

（2）当YZP电机过载倍数小于等于1.25～1.5时，转换为YZR电机可以等功率代换。  

4．对车轮打滑的影响

当制动器制动力矩折算到车轮上的驱动力矩大于车轮粘着力的时候，车轮出现打滑现象。YZP与YZR电机均可以通过电气控制使电机与制动器适配，从而实现制动器折算到车轮上的驱动力矩小于车轮粘着力，避免打滑。

5．防风装置的选择

以往室外起重机工作状态防风采用电动液压夹轨器，这种夹轨器对地面基础及轨道要求较高，轨道经过多年使用后，对夹轨器的功能影响较大，导致故障率较高，而且电动夹轨器价格较高。

（1）开放式大车可采用两步制动器取代夹轨器，两步制动器正常工作时采用第一步制动，起重机需要防风停住时采用较大的第二步制动，使起重机车轮停止，达到夹轨器的功能。

（2）三合一大车采用电力液压防风铁楔，电力液压防风铁楔可应用于工作状态下的防风和非工作状态下的辅助防风制动，达到夹轨器的功能，这种防风铁楔传动效率高，动作灵敏可靠，防腐性能好，维护方便，并且具有延时功能，避免断电后大车对楔块产生大的冲击。

采用以上两种形式防风装置不仅使大车结构设计简洁，而且在满足大车防风要求的前提下有效节约了成本。

三．总结

起重机行业经历了多年风雨，技术虽然越来越成熟，但伴随着市场竞争激烈，利润逐渐降低，降低成本空间严重压缩，这就需要每个设计师在设计产品时多学多思考，从点滴节约，从实际出发，做好迎接一切困难的准备。

参考文献：

[1]GB/T3811-2008起重机设计规范；

[2]起重机设计手册 大连起重机厂编；

[3]机械装备金属结构设计 机械工业出版社 徐格宁编。

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