第一章 天車工概述

天車工概述

天車又稱橋式起重機、行車等，它是起重機械中使用最廣泛的一種。隨著國民經濟的飛速發(fā)展，天車在許多部門已成為必不可少的設備。在現(xiàn)代化大生產的條件下，隨著機械化和自動化程度的不斷提高，天車在生產過程中已不單純起輔助作用，而成為連續(xù)作業(yè)生產流程中的一種專用設備。天車橫架在車間、倉庫及露天堆放場合固定跨間的上方，作為吊運物體，以及做某些特殊工藝操作的起重機。它具有構造簡單、易于操作，在起升機構極限高度與大、小車軌道所允許的空間范圍內，能在任意位置吊運。而且維修方便、起重量大、不占地面作業(yè)的面積，不僅減輕工人的體力勞動，還能提高生產效率，所以它廣泛地使用于工業(yè)生產之中?！?—1天車的種類天車一般分為通用天車、冶金天車和龍門式天車三大類。其中通用天車主要用于一般車間的物件裝卸、吊運；冶金天車主要用于冶金生產中某些特殊的工藝操作；龍門式天車用于露天堆放物件的搬運。各類天車由于取物裝置、專用功能的不同，所以在構造特點及作用方面也有所不同。天車分類如下：一、通用橋式天車通用天車又分梁式天車和橋式天車兩種。這里主要介紹幾種常用的橋式天車。1．吊鉤橋式天車吊鉤橋式天車如圖1—1所示。它在起重機械中占的數(shù)量較多，用途最廣。它是由橋架(大車)、小車、橋架運行機構、橋架金屬結構和電氣控制設備等幾部分組成。圖1—1吊鉤橋式天車1一大車運行機構2一小車3一司機駕駛室4一橋架金屬結構一般講起重量在10噸(t)以下的天車，采用一套起升機構，也就是一個吊鉤；15噸以上的天車采用主、副兩套起升機構，即兩個吊鉤。其中起重量較大的吊鉤為主鉤，起重量較小的吊鉤為副鉤。主鉤起重量大，但起升速度較慢。副鉤起重量小，但起升速度較快，可以提高輕載吊運的效率。主副鉤的起重量一般表示為主鉤／副鉤，通常用數(shù)字表示，例如20／5，即主鉤起重量為20噸，副鉤起重量為5噸。主、副鉤有時也稱大、小鉤，其起重量的比值一般為1／6～1／4。它的起重量系列在部頒標準中規(guī)定為3～250噸。2．抓斗橋式天車抓斗橋式天車如圖1—2所示。從圖中不難看出它只比吊鉤橋式天車多一個抓斗。它們的區(qū)別就在于取物裝置的不同。吊鉤橋式天車的取物裝置是吊鉤，抓+橋天車的取物裝置是抓斗。由于取物裝置的不同，它們的作用也不同。吊鉤橋式天車主要吊運捆綁的整體物件，而抓斗橋式天車主要吊運不易捆綁的散碎物料。抓斗橋式天車也是專用天車，有四繩抓斗和電動抓斗兩種。這種天車的起重量系列在部頒標準中規(guī)定為3～20噸。圖1—2抓斗橋式天車3．電磁橋式天車

電磁橋式天車(又稱起重電磁鐵)如圖1—3所示。它的基本構造與吊鉤橋式天車基本相同，不同的是在吊鉤上掛一個直流電磁盤，并利用電磁盤作為取物裝置，主要用來吊運具有導磁性的金屬材料，例如鋼板、型鋼和廢鋼鐵等，尤其是散碎導磁性的金屬材料。這種天車的起重量有5、10、15、20、30噸幾種。圖1—3電磁橋式天車4．吊鉤、抓斗、電磁橋式三用天車

這種天車如圖1—4所示。它是一種一機多用的起重設備，除取物裝置外其它結構與吊鉤橋式天車完全一樣。由于它具有吊鉤、電動抓斗、電磁盤三種取物裝置，所以它可根據不同的工作性質，變換使用其中任意一種吊具。對于物料經常改變的生產場所，應使用這種天車。電磁盤使用的是直流電，電動抓斗使用的是交流電，因此在使用時要通過轉換開關來改變電源。這種天車的起重量有5、10噸兩種。圖1—4吊鉤、抓斗、電磁橋式三用天車5．兩用橋式天車

兩用橋式天車如圖1—5所示。它有兩種類型，一種是吊鉤橋式、抓斗天車，一種是橋式電磁、抓斗天車。它的特點是一臺小車上設有兩套各自獨立的起升機構。一套為吊鉤用、一套為抓斗用，或一套為起重電磁鐵用、一套為抓斗用。雖然兩套起升機構不能同時使用，但它不必象吊鉤、抓斗、電磁橋式三用天車那樣，用其中一種取物裝置時，而把另外一種卸下來。這樣就可以根據工作的需要隨意選用，所以它比三用天車的生產效率高，這種天車的起重量有5／5、10／10、15／15噸三種。圖1—5兩用橋式天車

1一抓斗2一電磁盤6．雙小車橋式天車

雙小車橋式天車如圖1—6所示。它具有兩臺起重量相同，可以單獨工作，也可以聯(lián)合工作的起重小車。在某些(如2×50噸、2×75噸)雙小車的兩個小車上配有可變速的起升機構，因此輕載時可以采用高速運行，重載時可以低速運行；在吊運較重物件時，兩臺小車可以并車同時吊運。由于這種天車具有兩臺起重小車，而且根據不同的工作情況來確定作用一臺或兩臺小車，使用兩臺小車時最適合于吊運長形工件。這種天車的有效工作范圍廣，它的起重量有2x2．5、2×5、2×10、2×20、2×30噸幾種。圖l一6雙小車橋式天車1一吊鉤2一橋架3一小車7．防爆吊鉤橋式天車

這種天車的構造與吊鉤橋式天車相同，只是所用的整套電氣設備具有防爆性能，以防止天車在工作中產生電火花，而引起燃燒或爆炸事故。這種天車最適用于具有易燃易爆混合物的車間、庫房或其它易燃易爆的場所。8．絕緣吊鉤橋式天車

這種天車的構造與吊鉤橋式天車基本相同，只是為了防止在工作過程中，帶電設備有可能通過被吊運的物件傳到天車上，危及司機的生命安全，故在吊鉤、小車架、小車輪三個部位設置了三道絕緣裝置。絕緣材料多用環(huán)氧酚醚玻璃布板。這種天車適用于冶煉鋁、鎂的工廠。它的起重量有5、lO、15／3、20／3、30／5噸幾種。二、冶金橋式天車冶金橋式天車是冶金工藝過程中不可缺少的專用天車，通常有主副兩臺小車，每臺小車都在各自的軌道上行走，按其用途的不同，可分為以下幾種：1．鍛造橋式天車鍛造橋式天車是鍛壓車間為鍛造工藝服務的專用天車，如圖l一7所示。這種天車一般具有主、副兩臺小車，并在各自的軌道上行走。主小車主要為吊運鋼坯和在鍛造過程中吊、翻鋼坯的翻鋼機構(翻轉器)用。副小車主要用來支持套錠器重量的。套錠器是為了在鍛造過程中夾持和平衡鋼錠(或鍛坯)重量的工具。這種天車主副小車的運行速度大致相同，以便主副小車共同工作時能協(xié)調。圖1—7鍛造橋式天車1一副小車2一主小車3一轉料機4一平衡桿2.加料橋式天車加料橋式天車如圖1—8所示。這種天車主要用于煉鋼車間平爐的加料。在主小車上裝有加料機構，把料桿插入料斗，通過主小車的運行、起升、回轉機構及加料機構的上、下擺動和翻轉，將爐料伸入并傾翻到爐內。副小車用于爐料的搬運及輔助性工作。這種天車有一個特點，即主、副小車不能同時進行工作。圖1—8加料天車1—副小車2一運行機構3一主小車4一橋架5一裝料桿6一操縱室3．澆注橋式天車

澆注橋式天車如圖1—9所示。它用于冶煉車間運送鋼液和澆注鋼錠。其中它的主小車的起升機構用于吊運澆包，副小車的起升機構用于翻傾澆包和做一些輔助性工作。它的特點是：主、副小車不在同一軌道上運行，主小車在兩根主梁的軌道上運行，副小車在低于兩根主梁的兩根副梁的軌道上運行；而且主、副小車可以同時使用。另外，有的副小車是雙鉤，但副小車的主、副鉤是不能同時使用的。圖1—9澆注橋式天車1一橋架2一主小車3一副小車4．淬火橋式天車

淬火橋式天車是專供零件熱處理時淬火及調質工作的專用天車，它與普通天車大體相同，但由于熱處理工藝上的要求，它的升降速度要比普通天車的起升速度高2～3倍。故不難看出，這種天車具有比普通天車高得多的起升速度和可變的下降速度。因此淬火橋式天車的起升機構較為復雜，它的下降速度一般在45米／分(m／min)左右，有時由于工藝需要有的也達到60～80米／分。為了預防熱處理時的下降過程中，突然發(fā)生停電或其它電氣故障，設有一套手拉或腳踏松閘機構，來保證工作的正常進行和防止事故。這種天車除用于熱處理工藝外，日常還可以擔負一般機件的吊運工作。這種天車的起重量有3、5、10、15／3、20／5、40／10、75／20、150／30噸幾種。5．夾鉗、脫錠橋式天車

夾鉗、脫錠橋式天車是以夾鉗作為取物裝置，用在軋鋼車間把鋼錠裝入灼熱爐或從爐中取出，還可以用于煉鋼車間將鋼錠從鋼錠模中脫出。三、露天天車凡是室外的天車統(tǒng)稱為露天天車。例如：龍門天車、裝卸橋、汽車吊、塔式吊等。這里僅介紹龍門天車和裝卸橋兩種。1．龍門天車龍門天車又稱門式天車，它與通用天車相比，主梁的構造以及傳動機構基本相同，只是金屬結構部分多了兩條腿，工作環(huán)境是室外。圖1—10中的a、b圖分別為雙梁龍門天車和單梁龍門天車。一般用途的龍門天車的起重量多在50噸以下，跨度一般在35米以下，主梁與兩個支腿做成剛性連接?？缍纫话阍?5米以上的龍門天車，為避免溫度影響，主梁和支腿的連接形式一個為剛性連接，另一個為柔性連接，以改善卡軌現(xiàn)象。由于龍門天車的兩腿在地面上行走，為了避免傷人，大車運行速度一般不超過60米／分。龍門天車通常都做成帶懸臂的，懸臂部分的長度一般為龍門天車跨度的o．3～0．4倍。另外根據它在室外露天工作的特點，龍門天車還必須裝設防風裝置，電氣設備裝有防雨罩等。圖1—10龍門天車A)雙梁龍門天車B)單梁龍門天車2．裝卸橋裝卸橋的構造與龍門天車有些相似，但由于用途不同，它們的結構與參數(shù)也有若干差異，裝卸橋多用于冶金廠、發(fā)電廠、海港等生產部門，用抓斗裝運礦石、煤炭等散貨。它的起重量不大，一般不超過30噸。裝卸橋與龍門天車的區(qū)別在于：(1)龍門天車的小車運行速度與通用天車的小車運行速度相近，一般在40米／分左右，但裝卸橋的小車運行速度可達150～200米／分，故設有特殊減震的小車架。

(2)龍門天車的大車運行速度一般在40～50米／分，而裝卸橋的大車運行速度只有20～30米／分左右。由此可見，裝卸橋適合于定點裝卸物料，而且單位小時的生產率是相當高的，而龍門式天車用在露天場所進行各種物料的吊運，它不完全強調生產效率。裝卸橋如圖1—11所示。由于龍門天車和裝卸橋在露天工作，具有較大的擋風面積，所以必須在安全的風力范圍內工作。一般設計規(guī)定風力大于7級(包括7級)時不準工作。并且設有防風裝置(夾軌器、錨定等)、防雨罩子，以防天車倒塌和下雨時漏電等。圖1—11裝卸橋A)抓斗裝卸橋B)集裝箱裝卸橋§1—2天車的主要結構天車的主要結構由機械、電氣、金屬結構三大部分組成。機械部分包括大車運行機構、小車運行機構、起升機構；電氣部分包括電器設備和電器線路；金屬結構部分包括橋梁、駕駛室等。大車運行機構安置在橋架走臺上，起升機構和小車運行機構安置在小車架上。一、機械部分1．大車運行機構天車的大車運行機構是由電動機、傳動軸、聯(lián)軸器、減速器、制動器、角型軸承箱和車輪等組成。其主要作用是驅動大車的車輪沿其大車軌道運行。大車運行機構的驅動方式分為集中驅動和分別驅動兩種形式。(1)集中驅動方式

用一臺電動機通過減速器及傳動軸，帶動大車的兩個車輪的驅動方式叫集中驅動方式，如圖1—12所示。集中驅動方式又分為低速軸集中驅動、中速軸集中驅動和高速軸集中驅動三種形式。在使用集中驅動方式的天車中，大多數(shù)采用的是低速軸集中驅動的方式。這種驅動方式是在跨度中問裝有電動機與減速器，減速器輸出軸分兩側經低速傳動軸帶動車輪，如圖1—12a所示。這種運行機構的特點是傳動軸轉數(shù)與車輪轉數(shù)相同，一般不大于50～1O()轉／分。中速軸集中驅動的方式的特點是扭矩較小、直徑較細、傳動機件的質量輕、需采用三個減速器，如圖1—126所示。高速軸集中驅動的方式如圖1—12c所示。這種驅動方式，對傳動軸的加工精度要求高，振動大，用量較少。集中驅動一般只用于小噸位的天車，一些舊式天車還在使用。圖1—12大車集中驅動方式A)低速軸集中驅動B)中速軸集中驅動C)高速軸集中驅動(2)分別驅動方式如圖1—13所示。分別驅動方式是用兩臺規(guī)格完全相同的電動機分別通過齒形聯(lián)軸器直接與減速器高速軸聯(lián)結，減速器低速軸經聯(lián)軸器與大車車輪聯(lián)結。分別驅動省去了中間傳動軸，減輕了大車運行機構的質量，而且不因主梁的變形影響運行機構的傳動性能，便于維修。由于它具有以上的優(yōu)點，因此被廣泛采用在國產的大噸位天車或新式天車上。圖1—13分別驅動方式2.小車運行機構

天車的起升機構是安裝在小車上的，小車運行機構的主要作用是：用來驅動小車沿主梁上的軌道作吊運重物的橫向運動。小車運行機構如圖1—14所示。圖1一14小車運仃機構A)減速器在中間的小車運行機構B)減速器在外側的小車運行機構小車運行機構主要包括電動機、制動器、車輪、浮動軸、半齒輪聯(lián)軸器、立式減速器、全齒輪聯(lián)軸器等。圖1—14A是減速器在中間的小車運行機構。小車兩個主動車輪固定在小車架的兩個角，另外兩個從動輪分別安裝在兩個角形軸承箱的旋轉心軸上(不傳遞扭矩的軸)。運行機構的電動機安裝在小車架的臺面上，由于電動機軸和車輪軸不在同一水平面內，所以使用立式三級圓柱齒輪減速器。在電動機軸與車輪軸之間，用全齒輪聯(lián)軸器或帶浮動軸的半齒輪聯(lián)軸器連接，以補償小車架變形及安裝的誤差。減速器在外側的小車運行機構如圖1—14B所示。這種結構的特點是安裝和檢修都很方便，但它占據了較大的空間。起重量大于100噸的天車上的小車，通常裝有平衡梁(運行臺車)，即在起重小車的每個支點上裝有兩個或兩個以上的車輪，這些車輪裝在一個或一個以上的平衡梁上，平衡梁與小車架鉸接，使車輪壓接近均勻。3．起升機構起升機構是天車中最基本的機構，它的主要作用是用來實現(xiàn)物料升降的。(1)起升機構的組成起升機構主要由驅動裝置、傳動裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、制動裝置和安全裝置等組成，如圖1—15.1)驅動裝置起升機構的驅動裝置安裝在小車架上，它是實現(xiàn)物料升降的動力源。一般都是采用分別驅動方式。2)傳動裝置起升機構的傳動裝置，也布置在小車架上，傳功裝置包括傳動軸、聯(lián)軸器、減速器等。圖1一15起升機構l一減速器2一制動器3一制動輪一聯(lián)軸器4一電動機5一軸承箱6一卷筒7一鋼絲繩3)卷繞系統(tǒng)起升鋼絲繩從卷筒上繞出，通過滑輪組，把取物裝置聯(lián)系起來，即構成了天車的卷繞系統(tǒng)。卷繞系統(tǒng)直接影響起重吊運作業(yè)的安全，其造成人身傷害的事故起數(shù)每年都占全部起重傷害事故的30％～40％。4)取物裝置天車上的取物裝置，也稱吊具，有吊鉤、抓斗、電磁吸盤等，其中應用最廣泛的是吊鉤。5)制動裝置主要是指制動器，它通常安裝在高速軸上，是天車上非常重要的機械部件和安全部件。6)安全裝置橋式天車和露天天車的起升機構的安全裝置，主要有限位器(限制吊鉤上升的高度)、起重限制器(防止超負載吊運)。圖1一15起升機構l一減速器2一制動器3一制動輪一聯(lián)軸器4一電動機5一軸承箱6一卷筒7一鋼絲繩

(2)起升機構的傳動原理起升機構是由電動機通過聯(lián)軸器與減速器的高速軸相連。當機構工作時，減速器的低速軸帶動卷筒，將鋼絲繩卷起或放下，經過滑輪組系統(tǒng)，使吊鉤實現(xiàn)上升和下降的功能。機構停止工作時，制動器使吊鉤連同貨物懸停在空中。吊鉤的升和降取決于電動機的旋轉方向。圖1一15起升機構l一減速器2一制動器3一制動輪一聯(lián)軸器4一電動機5一軸承箱6一卷筒7一鋼絲繩二、電氣部分天車的電氣部分是由電器設備和電器線路組成的。1．天車的電器設備天車的主要電器設備有：供電裝置、電動機、保護箱、控制屏、各機構控制器、電阻器、限位開關和安全開關等。(1)供電裝置供電裝置包括電源集電器和導電滑線兩部分。導電滑線一般采用角鋼制作，也有采用圓鋼、裸銅線及軟電纜等制作。前者一般用于大車導電滑線；后者則常用于小車導電滑線上。(2)電動機電動機是天車上最重要的電器設備之一，不論天車上的大車運行機構、小車運行機構還是天車的起升機構都是靠電動機來驅動的。目前，天車上采用的電動機主要有JzR2、YZR以及冶金三相異步電動機。但由于JzR2系列電動機設計上存在某些缺點，即將被YzR系列電動機所代替。(3)保護箱保護箱放置在駕駛室內，箱內裝有由刀開關、交流接觸器、過電流繼電器、熔斷器和信號燈等組成的配電盤。(4)控制屏控制屏上裝有零壓繼電器(失壓保護)、過電流繼電器(保護電動機)和控制電動機轉子電路工作的反接接觸器、加速接觸器、單相接觸器、換相繼電器等電器元件，與主令控制器相配合，用于操縱功率較大的電動機的啟動、調速、改變方向和制動等。

(5)各機構控制器控制各機構的控制器，主要有凸輪控制器和主令控制器。其主要的作用是控制各機構電動機的啟動、調速、改變方向和制動。

(6)電阻器電阻器串接在電動機轉子回路中，通過接觸器的吸合和斷開，逐級增加或減小電阻的阻值，從而限制電動機的啟動電流和調節(jié)電動機的旋轉速度。(7)限位開關和安全開關限位開關用來限制各機構的工作范圍；安全開關包括艙口門開關、端梁門開關和緊急開關等，起安全保護作用。2．天車的電器線路天車的電器線路由照明信號電路、主電路和控制電路三大部分組成。

(1)照明信號電路它包括橋上照明、橋下照明和駕駛室照明三部分。它的電源取自保護箱內刀開關的進線端，因此，在切斷動力設備電源時仍有照明用電。(2)主電路主電路是帶動電動機工作的電路，它由電動機的定子外接電路和轉子外接電路組成，由控制回路控制。

(3)控制電路它控制主電路與電源的接通或斷開、電動機正轉或反轉、快速或慢速等，同時對各機構的正常工作起到安全保護作用。三、金屬結構部分天車的金屬結構部分包括：橋架、駕駛室等。1．橋架天車的橋架是一種移動的金屬結構，它承受起重負荷及小車的重量，通過車輪支承在軌道上，因此它是天車的主要承載結構。(1)橋架的結構形式橋架的結構形式主要取決于主梁的結構形式。橋梁主梁的結構形式繁多，主要有箱形結構、四桁架式和空腹桁架式等幾種。箱形結構的橋架是天車橋架的基本形式，如圖1一16所示.它的特點是制造工藝簡單、通用性強、易于安裝和檢修。50、一80噸的中、小天車系列中，主要采用這種結構形式，缺點是自重大。圖1一16四桁架式結構的橋架如圖1—17所示。它的特點是自重輕、剛性大，缺點是制造工藝復雜，不便于成批生產。這種結構僅適用于小起重量、大跨度的天車。圖1—17四桁架式結構的橋架圖1一主桁架2一下水平桁架3一輔助桁架4一上水平桁架5一鋼軌空腹桁架結構的橋架如圖1—18所示。它的特點是自重輕，整體剛度大，制造、裝配、檢修方便等優(yōu)點，一般100～500噸通用天車和冶金天車多采用這種結構形式?！?—3天車的主要參數(shù)天車的參數(shù)是說明天車工作性能的指標，也是設計的依據。天車的主要參數(shù)有：起重量、跨度、起升高度、各機構的工作速度、輪壓及天車各機構的工作類型。為了保證天車的合理使用，安全運行和防止事故的發(fā)生，天車工必須了解天車的技術參數(shù)。一、起重量天車允許起吊的最大質量為額定起重量，用Q表示，單位為噸。天車的取物裝置本身的質量除吊鉤和吊鉤組外，都包括在額定起重量之中，如抓斗、電磁盤、掛梁、料罐及各種輔助吊具等本身的質量等