文巧玲

广州航海高等专科学校毕业论文题目起重机械驱动装置的比较(英文标题)系别轮机系专业港口物流设备与自动控制班级061班姓名文巧玲学号01指导老师温兆麟二ОО九年五月八日摘要起重机是以间歇、重复的工作方式 , 通过起重吊钩或其它吊具起升、下降 , 或升降与运动物料的机械设备。

它被广泛地应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送等作业中。

在工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门都有广泛的应用，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。

起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。

在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。

关键词：起重机驱动装置性能变频调速目录摘要 (2)1 前言 (4)2 起重机驱动装置 (4)2.1驱动装置 (4)2.2驱动方式 (4)2.2.1传统驱动方式及其优劣 (4)2.2.2现代驱动方式的优势及其局限性 (5)3 举例说明不同的起重机的驱动装置 (7)3.1变频调速门式起重机 (7)3.2岸边集装箱起重机 (7)3 3桥式起重机 (7)3.4塔式起重机 (8)3.5挺杆起重机 (8)4 结束语 (8)参考文献 (10)起重机械驱动装置的比较文巧玲.广州航海高等专科学校轮机系，广州，5107251前言起重机械的种类很多其拖动系统的差异也较大，但基本特点大同小异。

为实现起重机不同运动要求，最基本的工作机构有以下四种：即起升机构、变幅机构、行走机构和回转机构。

起升机构是主要的功能机构，其正反转工作变换比较频繁，而且每次的起吊重量差别比较大，所以对其驱动装置的要求比较高。

本文总结了国内起重机几种主要的几种驱动方式，比较分析了它们性能的优劣和使用场合。

2 起重机驱动装置2．1.驱动装置大多数起重机采用电动机驱动，布置、安装和检修都很方便。

流动式起重机（如汽车起重机、轮胎起重机等）以内燃机为原动力，传动与操纵系统比较复杂。

2．2驱动方式2．2．1传统驱动方式及其优劣。

传统的起重机驱动方案一般采用：①直接起动电动机；②改变电动机极对数调速；③转于串电阻调速；④涡流制动器调速；⑤可控硅串级调速；⑥直流调速。

传统的起重机控制系统存在的问题前4种方案均属有级调速，调速范围小，无法高速运行，只能在额定速度以下调速；且低速就位性能差，长期低速运行会引起电阻器、涡流制动器严重发热；起动电流大，对电网冲击大；常在额定速度下进行机械制动，对起重机的机构冲击大，制动闸瓦磨损严重；功率因数低，在空载或轻载时低于0.2－0.4，即使满载也低于0.75，线路损耗大。

可控硅串级调速虽克服了上述缺点，实现了额定速度以下的无级调速，提高了功率因数，减少了起制动冲击，价格较低，但目前串级调速产品的控制技术仍停留在模拟阶段，尚未实现控制系统的数字化，因而在保护功能及系统监控方面还有待于发展。

直流调速系统具有很好的调速性能和起制动性能，很好的保护功能及系统监控功能，但必须采用直流电动机，而直流电动机制造工艺复杂，使用维护要求高，故障率高。

2. 2. 2现代驱动方式的优势及其局限性。

1 现代驱动方式的优势交流变频调速技术在工业界的广泛应用，为交流异步电动机驱动的门式起重机大范围、高质量地调速提供了全新的方案。

它具有和直流调速系统相媲美的高性能调速指标，它可以采用结构简单、工作可靠、维护方便的鼠笼异步电动机进行调速，并且变频调速系统的效率比传统的交流调速系统要高，其外围控制线路简单，维护工作量小，保护监测功能完善，运行可靠性较传统的交流调速系统有较大的提高。

所以，交流变频调速技术的应用是今后门式起重机交流调速技术发展的主流。

变频调速（通过改变电动机电源频率来改变电动机的速度）的调速范围大，平滑高，变频时同时改变定子外加电压，可实现恒功率或恒转矩调速以适应不同负载的要求，低速时特性的静差率较高，调速的效率和功率因数高，软启动、软停止的功能降低了机械传动冲击，可明显改善钢结构的承载性能，延长了起重机的使用寿命，是异步电动机调速方法中最有发展前途的一种。

. 2 现代驱动方式的局限性。

其缺点是必须有专用的变频电源，在恒转矩调速时，低速段电动机的过载倍数大为降低，甚至不能带动负载。

长期以来由于缺乏理想的变频电源，影响了变频调速的应用。

直到晶闸管以及大功率晶体管等半导体电子器件问世以后，由于它们具有理想开美元件的性能（通态压降小、断态阻抗大）才使变频调速技术得到广泛的应用。

但用在变频调速系统中的电动机其输出能力受以下几方面的影响：（1）在低速运行时由于风扇冷却效果减弱，使电动机允许输出功率下降；（2）变频器输出电源中含有一定量的高次谐波，它会使电动机内部产生谐波损耗，出力下降，并会增加运行中的噪音。

为此，在进行电动机发热校验时应考虑上述因素的影响。

发热校验按下式：P’＝KP式中：P——发热校验时要求的电动机功率；P’一一考虑变频器影响后要求的电动机功率；K——增容系数，重复短时工作制一般场合K＝ 1.05— 1.1。

在用于驱动恒转矩负载的场合，应重新对电动机的起动能力进行校核，保证在工作范围内任何点；时电动机都可顺利起动。

起重机变频调速系统由主令控制器或电位器做为输入给定，通过变频调频调速电控设备、荷重测控仪、限位开关、制动器等配合使用，来控制起重机的起升机构等交流变频异步电动机起、制动、可逆运转与调速。

3变频器先进控制方式现在先进的变频器已有先进的电机控制方式和硬件解决方法，只是装备有特殊的起重机传动应用程序。

它具有标准起重机系统的功能：转矩记忆、功率优化（轻负载升速）、限幅开关监控、机械制动器顺序控制、转矩验证、危险速度监视、主从控制等，特殊起重机应用程序结合直接转矩控制技术（DTC），保证了在较高要求的起重机电气传动应用中的精确控制。

最优的电机控制方法——直接转矩控制技术（DTC），它可以对所有交流电动机的核心变量进行控制，并把定子磁通、转矩作为主要控制变量。

高速信号处理器与先进的电机软件模型相结合使电机状态每秒钟更新4万次，对负载的变化和瞬时掉电，能做出迅速响应。

其开环控制精度可以达到闭环矢量控制的精度（0．1％－0．5％），开环转矩阶跃上升时间小于5毫秒，约为矢量控制的1／20，起动转矩可达200％，并具有有效的磁通制动来提供最大可能的制动力矩。

尤其它还提供了提升机应用宏程序，它具有提升机应用所需的全部控制和安全功能，模块化功能可确保提升机安全快速运行、故障处理容易、维护简单，DTC控制技术使操作者便于精确控制速度和转矩，该装置与传统的主令开关配合使用，操作非常方便。

4 变频器的机械制动控制在起升电机速度降到零速后，就应立即施加机械制动，以防止溜钩。

当变频器接收到起动命令后，在收到转矩验证成功且没有停止命令时，经过设置的制动抱闸松开延时时间后，变频器输出机械制动开启信号，机械制动器松开，反馈的机械制动确认信号正常开启后，变频器升高输出频率至设定速度。

当变频器接收到停止命令后，传动将通过电气制动停车直至零速，变频器撤去机械制动开启信号，机械制动器抱紧电机轴。

反馈的机械制动确认信号正常关闭后，变频器的“RUN”命令在经过了设置的机械制动延迟时间后复位为“0”。

如果发生机械制动故障，例如在起动或正常运行期间，反馈的机械制动确认信号不正常且时间超过了设置的机械制动故障延迟时间，变频器将停止输出并指示相应的故障信息。

3举例说明不同的起重机的驱动装置：3.1变频调速门式起重机变频调速门式起重机有两个独立驱动的起升机构，每个起升机构由2台电动机同步驱动各自的钢丝绳卷筒转动，再经过动滑轮组多级减速提升吊钩。

起升机构的变频调速传动方案采用一台变频器带一台电动机的“一拖一”方案，为了提高低速传动时的动态特性和高转矩输出能力，每台电动机采用带脉冲编码器的闭环控制。

每个起升机构的2台变频器之间采用变频器提供的具有角同步控制功能的主从控制宏方案，这些控制方案可以实现2台电动机的精确同步控制和转矩平衡分配。

3.2岸边集装箱起重机岸边集装箱起重机（简称岸桥）是在码头前沿进行集装箱装卸作业的大型港口装卸设备，是现代化集装箱码头必备的装卸设备。

岸边集装箱起重机由前后两片门框和拉杆构成的门架和支承在门架上的桥梁组成。

行走小车沿桥架上的轨道运行，门架可沿着与岸线平行的轨道行走。

桥架伸出码头部分可俯仰，以方便船舶靠离码头作业。

岸边集装箱起重机的工作机构主要包括：起升机构、俯仰机构、大车运行机构和小车运行机构等。

驱动装置主要包括电力驱动装置，主要为电动机及其装置、调节元件组成的控制系统。

岸边集装箱起重机可采用PLC控制系统和CMS监测系统，具有自动监测和诊断功能，工作安全可靠。

．集装箱起重机的双起升机构，其特征在于，所述海侧起升机构包括一个多出绳卷筒，两个减速籍、两个电机及两个轴承座，一个电机通过一个减速箱驱动所述多出绳卷筒的一端，另一个电机通过另一个减速箱驱动所述乡出绳卷筒的另一端，所述两个轴承座分别安装在所述减速箱和多出绳卷筒的连接处并支撑所述多出绳卷筒．集装箱起重机也采用交流变频调速技术，由于变频器驱动的电动机机械特性硬，能精确定位，不会出现传统起重机负载变化时电动机转速也随之变化的现象，可以提高装卸作业的生产率。

3.3桥式起重机桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就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。

桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。

桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。

桥式起重机大车运行机构传动方式，主要分为集中驱动和分别驱动。

集中驱动又分为快速（高速）和慢速（低速）两种。

高速集中驱动的大车运行机构，由电动机通过制动轮直接与联轴器、传动轴联接，减速器在主梁走台的两端。

这种运行机构的传动轴转速较高，传递转矩小，而传动轴和轴系零件尺寸也较小、传动机构的重量轻。

低速集中驱动的大车运行机构，由电机通过制动轮直接与减速器联接，减速器在主梁走台的中间。

这种传动方式的特点是传动轴转速低，比较安全，但传动轴转矩大，因而一些零件的尺寸较大，使整个机构较重。

分别驱动是在桥式起重机上装两套相同但又互不联系的驱动装置。

其特点是省去了传动轴．而使运行机构自重减轻，由于分组性好，使安装和维护保养都很方便。

小车的传动方式有两种．即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。

减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式．使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。