橋式起重機(jī)的基本運(yùn)動(dòng)形式有3種：1)起重機(jī)由大車驅(qū)動(dòng)沿車間兩邊的軌道作縱向前后運(yùn)動(dòng);2)小車及提升機(jī)構(gòu)由小車電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)沿橋架上的軌道作橫向左右運(yùn)動(dòng);3)升降重物時(shí)由起重電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)吊鉤作垂直上下運(yùn)動(dòng)。

　　橋式起重機(jī)按照起重量的大小分為小型、中型和重型3個(gè)等級，其中起重量在5～10t之間的的為小型起重機(jī)，起重量在15～50t之間的為中型起重機(jī)，起重量在50t以上的為重型起重機(jī)。小型起重機(jī)只有一個(gè)吊鉤;15t以上的中型和重型起重機(jī)有主、副2個(gè)吊鉤。2個(gè)吊鉤的起重機(jī)，其起重量可用一個(gè)分?jǐn)?shù)標(biāo)注其起重量，例如，起重量標(biāo)注為“15/3t”的起重機(jī)，分子“15”表示主鉤起重量為15t，分母“3”表示副鉤起重量為3t。

　　圖1所示的起重機(jī)只有一個(gè)吊鉤，屬于小型起重機(jī)。本文對小型起重機(jī)的電氣原理以及故障維修給以介紹。

　　一、橋式起重機(jī)對電力拖動(dòng)的要求

　　1.起重電動(dòng)機(jī)為重復(fù)短時(shí)工作制，電動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)狀態(tài)，而且負(fù)載不規(guī)律，時(shí)輕時(shí)重，因此要求電動(dòng)機(jī)有較強(qiáng)的過載能力。

　　2.具有一定的調(diào)速范圍，普通起重機(jī)高速和低速的調(diào)速比一般為3:1，要求較高的則能達(dá)到(5～10):1。

　　3.橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行如果采用集中驅(qū)動(dòng)，則為一臺大車電動(dòng)機(jī);如果采用分別驅(qū)動(dòng)，則由兩臺相同的電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)左右兩邊的主動(dòng)輪。

　　4.為了確保安全，提升電動(dòng)機(jī)應(yīng)設(shè)有機(jī)械抱閘，并配有電氣制動(dòng)。

　　5.由于起重機(jī)的應(yīng)用很廣泛，所以其電氣控制設(shè)備都已標(biāo)準(zhǔn)化。小型橋式起重機(jī)常采用凸輪控制器直接去控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、正反轉(zhuǎn)、調(diào)速和制動(dòng)。

　　6.空鉤應(yīng)能夠快速升降，以減少輔助工時(shí);輕載時(shí)的提升速度應(yīng)大于額定負(fù)載時(shí)的提升速度。

　　7.剛開始提升重物或重物下降至接近預(yù)定位置時(shí)，應(yīng)能低速運(yùn)行，同時(shí)要求由高速向低速過渡時(shí)應(yīng)逐級減速以保持運(yùn)行穩(wěn)定。

　　8.起重電動(dòng)機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)是負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向并不隨電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向而改變，因此要求在下放重物時(shí)起重電動(dòng)機(jī)可以工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)、反接制動(dòng)狀態(tài)或再生發(fā)電制動(dòng)狀態(tài)，以滿足對不同下降速度的要求。

　　9.要有完備的電氣保護(hù)與連鎖環(huán)節(jié)。對于短時(shí)的過載保護(hù)，由于熱繼電器的熱慣性較大，因此起重機(jī)多采用過流繼電器做過載保護(hù)。要有失壓保護(hù)。在6個(gè)運(yùn)行方向上，除了向下運(yùn)行以外，其余5個(gè)方向均要求有行程開關(guān)作限位保護(hù)。

　　二、小型橋式起重機(jī)的電氣工作原理

　　小型橋式起重機(jī)一般使用4臺電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，包括一臺吊鉤電動(dòng)機(jī)，一臺小車電動(dòng)機(jī)和兩臺大車電動(dòng)機(jī)。根據(jù)起重裝置的技術(shù)特點(diǎn)，通常4臺電動(dòng)機(jī)均使用繞線轉(zhuǎn)子型異步電動(dòng)機(jī)?？紤]到經(jīng)濟(jì)技術(shù)上的合理性要求，小型橋式起重機(jī)使用的電動(dòng)機(jī)選用凸輪控制器對其啟動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。凸輪控制器的型號規(guī)格很多，圖2是KT12-25J系列凸輪控制器的外形結(jié)構(gòu)。

　　1.小車控制電路

　　小型橋式起重機(jī)的小車與吊鉤的控制電路幾乎相同，現(xiàn)以小車電氣控制電路為例介紹其工作原理。

　　相關(guān)電路見圖3。

　　使用凸輪控制器QM(圖3中將凸輪控制器標(biāo)記為QM)可以控制繞線轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)，以及轉(zhuǎn)子繞組上串聯(lián)電阻的切除，它的手輪可向左、向右旋轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)控制。每種旋轉(zhuǎn)方向各有5擋，用來依次切除繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的電阻，用來調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流，并可實(shí)現(xiàn)調(diào)速。

　　圖3電路中使用的凸輪控制器有12對觸點(diǎn)，其中有4對是用來對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制用的，即圖3中的觸點(diǎn)1～4;有5對是用來依次切除啟動(dòng)電阻的，即圖3中的觸點(diǎn)5～9;而10～12這3對觸點(diǎn)則用于0位保護(hù)或行程保護(hù)(限位保護(hù))。

　　【提示】用凸輪控制器操作控制繞線轉(zhuǎn)子型異步電動(dòng)機(jī)，在其轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)的電阻R是非對稱型的，即每相轉(zhuǎn)子繞組上串聯(lián)的電阻，阻值并不相等，這是為了在保證電動(dòng)機(jī)順利啟動(dòng)的前提下，盡量減小凸輪控制器的觸點(diǎn)數(shù)量。

　　所謂小車的運(yùn)行控制，是對橋式起重機(jī)橋架上的起重機(jī)構(gòu)左右運(yùn)動(dòng)的控制。除此之外，橋式起重機(jī)還有大車運(yùn)行的控制。大車是橋式起重機(jī)橋架整體沿軌道前進(jìn)、后退的運(yùn)動(dòng)。大車的運(yùn)動(dòng)應(yīng)有兩側(cè)軌道上的兩臺電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)然橋式起重機(jī)還有用來升降重物的吊鉤作上下垂直運(yùn)動(dòng)，也須由繞線轉(zhuǎn)子型異步電動(dòng)機(jī)配合凸輪控制器進(jìn)行控制。

　　圖3中點(diǎn)畫線方框內(nèi)是凸輪控制器QM的電路結(jié)構(gòu)，控制器的手輪左旋或右旋各有5擋，還有中間一個(gè)0位擋。與每一擋對應(yīng)的各個(gè)觸點(diǎn)的通斷情況，則須看某觸點(diǎn)在各擋位線上有無小黑點(diǎn)。有黑點(diǎn)表示接通，沒有黑點(diǎn)表示斷開。

　　若啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，須操作凸輪控制器使其處于0位。然后點(diǎn)按啟動(dòng)按鈕SB，參見圖3，這時(shí)交流接觸器KM的線圈供電通路被接通，路徑如下：電源L3→隔離開關(guān)QS→熔斷器FU→啟動(dòng)按鈕SB→凸輪控制器的觸點(diǎn)12(凸輪控制器在0位時(shí)接通)→行程開關(guān)SQ6→緊急開關(guān)SA1→電流繼電器KA2常閉觸點(diǎn)(KA2是一只雙線圈的電流繼電器)→電流繼電器KA0常閉觸點(diǎn)(KA0是一只單線圈的電流繼電器)→接觸器KM線圈→熔斷器FU→隔離開關(guān)QS→電源L1，如此接觸器KM線圈得電吸合，其主觸點(diǎn)閉合。之后接觸器KM的線圈經(jīng)過另一條通路實(shí)現(xiàn)自保持，這條通路是：電源L3→隔離開關(guān)QS→熔斷器FU→接觸器輔助常開觸點(diǎn)KM-1→凸輪控制器的觸點(diǎn)11(凸輪控制器觸點(diǎn)11在0位及右旋1～5擋時(shí)均接通)→行程開關(guān)SQ2的常閉觸點(diǎn)→接觸器輔助常開觸點(diǎn)KM-2→行程開關(guān)SQ6→緊急開關(guān)SA1→電流繼電器KA2常閉觸點(diǎn)→電流繼電器KA0常閉觸點(diǎn)→接觸器KM線圈→熔斷器FU→隔離開關(guān)QS→電源L1。

　　這時(shí)由于凸輪控制器處在0位，其它觸點(diǎn)1、2、3、4、5、6、7、8、9均斷開，所以這時(shí)電動(dòng)機(jī)處于待啟動(dòng)狀態(tài)。如果需要橋式起重機(jī)的小車向右移動(dòng)，則將凸輪控制器手輪向右旋轉(zhuǎn)至1擋，由圖3可見，其觸點(diǎn)1、3閉合，L1和L2相電源經(jīng)接觸器KM的主觸點(diǎn)、電流繼電器的線圈、凸輪控制器的觸點(diǎn)1、3送達(dá)電動(dòng)機(jī)的定子繞組，而L3相電源也同時(shí)送達(dá)電動(dòng)機(jī)的定子繞組，電動(dòng)機(jī)M2開始啟動(dòng)。由于此時(shí)凸輪控制器的觸點(diǎn)5、6、7、8、9均不閉合，所以，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路接入全部電阻進(jìn)入啟動(dòng)狀態(tài)。電阻值此時(shí)**大，限制了啟動(dòng)電流，也保證了較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。

　　隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的逐漸增高，轉(zhuǎn)子電流也相應(yīng)減小，即可將凸輪控制器的手輪由1擋轉(zhuǎn)向2擋，此時(shí)會(huì)有一段電阻被切除，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速會(huì)有加速。隨著手輪擋位的逐次旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)至5擋時(shí)，轉(zhuǎn)子回路中的電阻將全部切除，電動(dòng)機(jī)即可進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

　　當(dāng)然，橋式起重機(jī)的小車左右運(yùn)動(dòng)的行程畢竟不會(huì)很長，所以，也可根據(jù)運(yùn)行情況，將手輪停留在1～5擋中間的一個(gè)合適擋位，讓小車以一個(gè)合適的速度移動(dòng)。并不一定需要每次移動(dòng)小車都將凸輪控制器旋轉(zhuǎn)至5擋的較高行走速度。

　　當(dāng)小車向右移動(dòng)到極限位置，司機(jī)因故未能及時(shí)將手輪回轉(zhuǎn)至零位停車時(shí)，將會(huì)撞擊到行程開關(guān)SQ2，這會(huì)使交流接觸器線圈斷電，保護(hù)設(shè)備安全。保護(hù)停機(jī)后，制動(dòng)電磁鐵YB2線圈也同時(shí)斷電，對小車進(jìn)行制動(dòng)。

　　若遇這種情況，司機(jī)應(yīng)在保護(hù)停機(jī)后，將凸輪控制器的手輪操作至0位，點(diǎn)按按鈕SB使接觸器KM線圈得電動(dòng)作，然后操作凸輪控制器的手輪向左旋轉(zhuǎn)，讓小車離開保護(hù)停機(jī)的位置。

　　小車向左移動(dòng)時(shí)，接觸器KM線圈得電的電路通道與向右移動(dòng)相同，而接觸器的自保持電路略有不同，這個(gè)自保持通路是：電源L3→隔離開關(guān)QS→熔斷器FU→接觸器輔助常開觸點(diǎn)KM-1→凸輪控制器的觸點(diǎn)10→行程開關(guān)SQ1的常閉觸點(diǎn)→接觸器輔助常開觸點(diǎn)KM-2→行程開關(guān)SQ6→緊急開關(guān)SA1→電流繼電器KA2常閉觸點(diǎn)→電流繼電器KA0常閉觸點(diǎn)→接觸器KM線圈→熔斷器FU→隔離開關(guān)QS→電源L1。

　　在凸輪控制器手輪左旋操作時(shí)，電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向與右旋時(shí)相反，這是由于凸輪控制器的觸點(diǎn)在手輪左旋時(shí)，其觸點(diǎn)2、4接通(見圖3)，這與手輪右旋時(shí)觸點(diǎn)1、3接通不同，它使加到電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電源相序發(fā)生了變化，從而實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)變。

　　繼續(xù)左旋凸輪控制器手輪，同樣可以逐次切除電阻并調(diào)速。

　　圖3中，有幾個(gè)元器件的編號順序不是從1開始，例如電動(dòng)機(jī)M2，制動(dòng)電磁鐵YB2;或者未與已有的同類元件順序編號，例如行程開關(guān)SQ6。這是因?yàn)閳D3電路是橋式起重機(jī)整機(jī)電路的一部分，元件編號是其在整機(jī)電路中的編號。這里分析了起重機(jī)整機(jī)電路中的小車電路，為分析整機(jī)電路打下了基礎(chǔ)。整機(jī)電路中的小車電路將繪制的更加簡潔。

　　2.橋式起重機(jī)的整機(jī)電路

　　圖4是橋式起重機(jī)的整機(jī)電路，包括QM1(凸輪控制器1)控制的吊鉤電動(dòng)機(jī)電路(在圖4中的3區(qū))、QM2控制的小車電動(dòng)機(jī)電路(在圖4中的4區(qū))和使用QM3控制的兩臺大車電動(dòng)機(jī)M3和M4的控制電路(在圖4中的5區(qū));R1～R4分別為4臺電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電路串入的調(diào)速電阻;YB1～YB4分別為4臺電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)電磁鐵。過流繼電器KA0～KA4用作過電流保護(hù)，其中KA1～KA4為雙線圈式，分別保護(hù)電動(dòng)機(jī)M1～M4;KA0為單線圈式，串聯(lián)在主電路的一相電源線中，作為電路的總保護(hù)。

　　橋式起重機(jī)的保護(hù)電路在圖4中的6～9區(qū)，保護(hù)功能包括零壓、0位、過流、行程終端限位保護(hù)，以及駕駛室艙門開關(guān)SQ6、橫梁欄桿門開關(guān)SQ7和SQ8的安全保護(hù)等。

　　由于在橋式起重機(jī)控制電路中，需要保護(hù)的電動(dòng)機(jī)有4臺，而且保護(hù)種類較多，因此，在接觸器KM的線圈回路中串聯(lián)的觸點(diǎn)也較多，這些觸點(diǎn)有：KA0～KA4這5只過電流繼電器的常閉觸點(diǎn);SA1緊急停車開關(guān)(緊急情況出現(xiàn)時(shí)切斷總電源);SQ6駕駛室艙門安全開關(guān);SQ7和SQ8橫梁欄桿門的安全開關(guān)(SQ6～SQ8連接的是其常開觸點(diǎn)，相關(guān)的門關(guān)閉后才能將其壓合至閉合狀態(tài)。所以，若有任何一個(gè)安全門沒有關(guān)閉，按壓啟動(dòng)按鈕也不能使接觸器KM通電);與接觸器KM的線圈回路串聯(lián)的觸點(diǎn)還有3臺凸輪控制器的0位保護(hù)觸點(diǎn)，即QM1、QM2的觸點(diǎn)12(在圖4中的7區(qū))和QM3的觸點(diǎn)17(在圖4中的7區(qū));另外，橋式起重機(jī)的大車、小車和吊鉤共有前后、左右、上下6個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，除了吊鉤下降不需要限位保護(hù)外，其余5個(gè)方向都需要行程終端限位保護(hù)，實(shí)施5個(gè)限位保護(hù)的行程開關(guān)的常閉觸點(diǎn)SQ1～SQ5也串聯(lián)在接觸器KM線圈的自保持電路中，這5個(gè)行程開關(guān)處在圖4電路圖中的6區(qū)。

　　表1 行程開關(guān)與受保護(hù)電器的關(guān)聯(lián)關(guān)系

　　圖4整機(jī)電路中的大車控制電路，用一臺凸輪控制器QM3(在圖4中的5區(qū))控制兩臺繞線轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)M3和M4(在圖4中的5區(qū))。這里使用的凸輪控制器，與僅能控制一臺電動(dòng)機(jī)的凸輪控制器不同。前者有17對觸點(diǎn)，后者僅有12對觸點(diǎn)。兩種凸輪控制器的相同之處是：(1)都使用觸點(diǎn)1～4控制受控電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向;(2)都使用觸點(diǎn)5～9依次切除一臺繞線轉(zhuǎn)子型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路中的串聯(lián)的電阻。它們的不同之處是：(1)凸輪控制器QM3多了5個(gè)觸點(diǎn)，即觸點(diǎn)10～14，這5個(gè)觸點(diǎn)用于依次切除電動(dòng)機(jī)M4轉(zhuǎn)子回路中的串聯(lián)的電阻;這5個(gè)觸點(diǎn)和電動(dòng)機(jī)M4在圖4中的5區(qū);(2)兩種凸輪控制器用于0位保護(hù)和限位保護(hù)的3個(gè)觸點(diǎn)的編號不同，詳見圖4中的6區(qū)和7區(qū)電路。圖4電路中，4臺電動(dòng)機(jī)各有自己的制動(dòng)電磁鐵YB1～YB4，只要電動(dòng)機(jī)處于斷電停機(jī)狀態(tài)，制動(dòng)電磁鐵就對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)，從而保證設(shè)備安全。三、橋式起重機(jī)電氣故障的維修處理橋式起重機(jī)電氣故障的維修處理方法參閱表2。

　　表2 橋式起重機(jī)電氣故障的維修處理方法