橋式起重機運行機構限位裝置安裝探討

徐文娟 (咸寧職業技術學院機電工程系，湖北 咸寧 437100)

橋式起重機運行機構限位裝置安裝探討

徐文娟 (咸寧職業技術學院機電工程系，湖北 咸寧 437100)

橋式起重機的大小車限位裝置的安裝距離太近，沖擊力大，起不到保護作用；安裝距離太遠，大大限制了機構運行的空間范圍，不能夠充分利用起重機所能運行的空間。以QD型橋式起重機大小車運行機構限位裝置的設置形式為例，分別對不同設置形式的QD型橋式起重機大小車運行限位裝置的安裝位置問題進行了研究，并給出相應的安裝參數。

運行機構；限位裝置；安裝位置

通用橋式起重機的大小車運行機構限位裝置是利用機械或電子裝置來控制起重機大小車運行的空間范圍或運行速度的，防止大小車運行到極限位置同車擋發生劇烈的碰撞，對起重機的安全保護起著至關重要的作用。而大小車運行機構限位裝置的安裝位置直接影響它的保護功能，裝置的安裝距離太近，沖擊力大，起不到保護作用；裝置的安裝距離太遠，大大限制了機構運行的空間范圍，不能夠充分利用起重機所能運行的空間。為此，筆者對QD型橋式起重機大小車運行機構限位裝置的安裝進行探討。

1 大小車運行機構限位裝置的類型及設置形式

大小車運行機構限位裝置按工作原理和結構形式可分為機電式限位裝置和電子式限位裝置。機電式限位裝置利用安全尺、傳動軸等機械觸發部件控制電氣線路來實現保護功能，電子式限位裝置利用接近開關等具有固定功能的電子裝置來控制電氣線路實現保護功能。

起重機每個運行方向都要裝設運行限位裝置[1]，一般起重機只需裝一級運行限位裝置，當大小車運行機構到達設置的極限位置時自動切斷電源，同時進行制動，再滑行碰撞；當大小車運行機構的運行速度V≥100m/min或停車定位要求較準確時，需要裝設2級運行限位裝置，第1級發出減速信號并按規定要求減速，第2級自動斷電、制動，再滑行碰撞。

2 大、小車運行機構限位裝置的安裝

2.1一級限位裝置的安裝

1-車擋；2-緩沖器；3-掃軌板；4-安全尺；5-行程開關；6-端梁；7-大車運行軌道;L2-剎車距離；L1-安全尺長度。

一級限位裝置安裝示意圖如圖1所示。圖1中大車運行采用機電式一級限位裝置，行程開關裝在端梁上，安全尺裝在大車運行軌道旁。

當大車以速度V運行到如圖1所示位置時，行程開關碰到安全尺，大車運行斷電，同時制動器開始制動，大車由于慣性繼續向前減速滑行，這一過程稱為剎車過程。大車滑行的距離稱剎車距離(L2)。剎車距離的長短，直接影響到起重機運行的安全，最理想的狀態是當大車斷電滑行到車擋時，剛好大車速度為0，此時，大車緩沖器不會碰撞車擋。由于剎車時間短，可近似將剎車過程看成均減速過程，根據運動公式，則有：

(1)

從而：

(2)

式中，a為剎車時大小車運行的加速度， m/s2；ΔV為大小車運行速度變化量，m/s；V為大小車運行速度， m/s；t為剎車時間，s；L2為剎車距離，m。

式(2)表明，剎車距離L2與大車運行速度和剎車時間有關。大車運行速度根據設計要求而定，當起吊噸位較大時，運行速度應設計小一些；剎車時間的選取與整機重量、起吊噸位和運行速度等有關，時間越短則加速度越大，在相同噸位的情況下對起重機沖擊太大，被吊重物有可能由于慣性被甩起而造成安全事故，時間過長會影響生產效率。因此，應通過調節制動器來調整剎車時間，一般取1～2s。在確定剎車時間t和運行速度V的情況下，再確定剎車距離L2。根據文獻[2]的規定，限位開關在接觸到安全尺并起作用時應始終與安全尺可靠接觸不脫出，安全尺的長度應滿足碰撞運行極限位置限制后，起重機應能在軌道端部止擋前停止，所以L1一定要大于等于L2。經驗表明[3]，一般取L1=(1.1～1.2)L2較為合適。

在設計時，首先根據端梁實際結構確定行程開關的安裝位置，確定剎車時間t，計算L2的大小，再確定安全尺的尺寸和安裝位置。在實際工作中，還可以將行程開關安裝在軌道旁，而將安全尺安裝在端梁上。對于橋式起重機的小車運行也可以采用一級限位裝置，安裝原理與大車運行相似。

2.2二級限位裝置的安裝

采用二級限位裝置進行限位，其運行過程是先減速，后剎車，再碰撞停車。二級限位裝置安裝示意圖如圖2所示。圖中小車運行采用電子式二級限位裝置，其小車車擋、觸發裝置安全尺安裝在小車架上，接近開關安裝在主梁兩端、小車軌道旁，緩沖器裝在主梁兩端頭。

1-緩沖器安裝座；2-緩沖器；3-車擋；4-接近開關2；5-小車架；6-安全尺；7-接近開關1;L3-減速距離；L4-接近開關到安全尺寸下表面的距離；L5-車擋到安全尺的距離；L6-車擋到小車架邊緣的距離；L7-緩沖器到大車橫梁邊緣的距離。

由圖2可知，小車架上安全尺的長度為L1，當小車從左向右行時，先是安全尺靠近接近開關1，由接近開關1接通小車減速控制電路，小車開始減速；當小車安全尺靠近接近開關2時(即圖2中的位置)，由接近開關2斷開小車運行控制電路，小車運行斷電，制動器開始制動。將小車從接近開關1運行到接近開關2這個過程稱為減速過程，也稱電氣制動過程。在此過程中，小車運行距離(即兩接近開關之間距離)稱為減速距離，用L3表示。小車從圖2中位置開始低速運行，直到小車車擋撞上小車緩沖器，小車停止運行，這個過程稱為剎車過程。

1)減速過程中：

(3)

(4)

2)剎車過程中：

(5)

(6)

式中，a1為減速過程的加速度， m/s2；a2為剎車過程的加速度，m/s2；V1為減速后大小車運行速度，m/s；t1為減速時間，s；t2為剎車時間，s。

從式(4)和式(6)可看出，L3、L2值的大小與小車正常運行的速度及每個過程所用時間有關，與一級限位裝置一樣，通過調節制動器或變頻調速的脈沖來調節各過程的運動時間，且應合理設置各段時間。減速時間、剎車時間一般取2～4s。在起重機減速過程時，要求將速度減到原來速度的1/3(這是起重機的低高速過程)，則減速距離應更大一些，減速時間應長一些。

對于安全尺長度L1，一定要大于L3，不然在減速過程中會重新接通小車正常運行電路。為安全起見，一般取L1=(1.1～1.2)L3。

圖2中L4是接近開關到安全尺寸下表面的距離(也稱工作距離)，它由接近開關的額定檢測距離Sn來確定(L4≤0.8Sn)，在安裝時必須保證這一尺寸[3]。

在設計過程中，首先要根據運行速度和起吊噸位預設減速時間t1和剎車時間t2計算確定L1、L2、L3和L4的大小，其次根據小車架結構確定安全尺、車擋的位置(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L2、L3的大小確定接近開關2和接近開關1在主梁上的安裝位置，接近開關2到緩沖器距離為L2+L5，接近開關1到緩沖器距離為L2+L5+L3。對于大車運行二級限位裝置的安裝與小車二級限位裝置的安裝相似。

3 實例分析

一臺QD32/5t的橋式起重機，大車運行速度V大=60m/min，采用一級機電限位裝置；小車運行速度V小=30m/min，小車運行要求準確停車并采用變頻調速，利用YE14型號接近開關進行二級限位，查產品樣本,其額定檢測距離Sn為10mm，則有如下情形。

3)工作距離：L4≤0.8Sn=0.8×10=8(mm)。

根據以上計算結果，再結合起重機具體結構，就可安裝大小車限位裝置了。

4 結 語

影響橋式起重機大小車運行機構限位裝置安裝的因素很多，主要有運行速度、整機重量和起吊噸位。對不同設置形式的QD型橋式起重機大小車運行限位裝置的安裝位置進行設計時，應根據運行速度和起吊噸位先確定起重機大小車減速、剎車時間，再根據相應計算式確定各段距離及安裝位置。當然，在特殊情況下可根據具體要求作相應變化。

[1]GB/T3811-2008，起重機設計規范[S].

[2]萬力.起重機械安裝使用維修檢驗手冊[M].北京：冶金工業出版社，2000.

[3]裘為章.實用起重機電氣技術手冊[M].北京：機械工業出版社,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年大學畢業，講師，現主要從事起重機械設計方面的教學與研究工作。