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起重機歷史
就起重機工業(yè)而言，二十世紀四十年代的一個重要詞匯是“鐵路”，因為起重機對于鐵路行業(yè)來說仍然十分重要。例如，在1949年9月7日，Deutsche Bundesbahn（聯(lián)邦德國鐵路公司）成立。公司需要大載重量起重設備，將火車的一部分吊到工地現(xiàn)場。他們從Ardelt訂購了四臺起重量各57噸的蒸汽驅動起重機。1950年，出現(xiàn)了一種特殊的帶有懸臂設計的起重機，用于在高架電線下工作。這種起重機帶有一個連接到起重裝置上的配重附著系統(tǒng)。這種創(chuàng)新設計被證明并不成功，但它于1955/56年被一種類似的液壓機制所取代。也是在德國，MAN公司一直以來不僅積極制造港用、造船廠用和自走式起重機，還制造柴油動力驅動的帶有汽動轉向的旋臂式起重機。這種起重機自1946年起就開始制造（圖204），它由70千瓦六缸卡車引擎驅動，起重量6噸，起重半徑7米，自重48噸。公司還為了安全性作了一些小妥協(xié)而推出了一種裝置，其宣傳冊上寫著："這種載荷矩安全裝置內置于懸臂機制內，從而與起重機制相連，在載荷矩超過允許值時斷開"。宣傳冊的作者認識到設備在負載超過極限時需要有所動作的重要性，而非"... 如十年前那樣，上層構造已經(jīng)到了翻倒的臨界點!"。盡管這種載荷矩安全裝置只是整臺起重機的一小部分，但在起重機的發(fā)展過程中起著非常重要的作用。
橋式起重機
橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。
橋式起重機是現(xiàn)代工業(yè)生產和起重運輸中實現(xiàn)實現(xiàn)生產過程 機械化、自動化得重要工具和設備。所以橋式起重機在室內外工礦企業(yè)、鋼鐵化工、鐵路交通、港口碼頭以及物流周轉等部門和場所均得到廣泛的運用。
橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組 成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構和小車運行機構等部件的機架，通常為焊接結構。起重機運行機構的驅動方式可分為兩大類：一類為集中驅動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調整，驅動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結構由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結構類型較多比較典型的有箱形結構、四桁架結構和空腹桁架結構。 箱形結構又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結構簡單，制造方便，適于成批生產，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復雜。四桁架式結構由四片平面桁架組合成封閉型空間結構，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結構相比，外形尺寸大，制造較復雜，疲勞強度較低，已較少生產?？崭硅旒芙Y構類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結構，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構及電氣設備裝在橋架內部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。普通橋式起重機主要采用電力驅動，一般是在司機室內操縱，也有遠距離橋式起重機控制的。起重量可達五百噸，跨度可達60米。
簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結構組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產過程中可參與特定的工藝操作，其基本結構與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構或裝置。這種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高。主要有五種類型。橋式起重機的安全檢查為了保證橋式起重機的安全運行，在起重機運行期間需進行一些安全常規(guī)檢查，檢查項目及要點如下：（1） 起升高度限位器、行程限位開關及各聯(lián)鎖機構性能正 橋式起重機常，安全可靠。（2）各主要零部件符合安全要求：開口增大小于原尺寸的15%，扭轉變形小于10%；板鉤襯套磨損小于原尺寸的50%，板鉤心軸磨損小于5%，無剝落、毛刺、焊補。吊鉤掛架及滑輪無明顯缺陷。鋼絲繩表面鋼絲磨損、腐蝕量小于鋼絲直徑的40%，斷絲在一個捻距內小于總絲數(shù)的10%，無斷頭，無明顯變細，無芯部脫出、死角扭擰、擠壓變形、退火、燒損現(xiàn)象。鋼絲繩端部連接及固定的卡子、壓板、鍥塊連接完好，無松動，壓板不少于2個，卡子數(shù)量不少于3個。卷筒無裂紋，連接、固定無松動；筒壁磨損小于原壁厚的20%；安全卷不少于2圈，卷筒與鋼絲繩直徑比例符合要求。平衡輪固定完好，鋼絲繩應符合的要求。制動器無裂紋，無松動，無嚴重磨損，制動間隙兩側相等尺寸合適，有足夠的制動力，制動帶磨損小于原厚度的50%。通過對橋式起重機的安全常規(guī)檢查，對杜絕人身事故，減少設備事故，提高設備運轉率，降低檢修費用等均起到了顯著作用。
焊接機械裝備和焊接滾輪架
焊接是一種制造技術，它是適應工業(yè)發(fā)展的需要，以現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展為基礎發(fā)展起來的，并且直接服務于機械制造工業(yè)。焊接技術的發(fā)展與制造工業(yè)的需要緊密聯(lián)系，一般工業(yè)先進國家，鋼產量的一般左右需要采用焊接工藝才能形成產品，在石油華工、礦山冶金、金屬結構、起重運輸、水陸交通、航空航天、橋梁建筑電腦感機械設備制造部門，焊接有著重要而廣泛的作用。許多設備中的大型結構，幾乎都是焊接結構?，F(xiàn)在隨著科學技術的發(fā)展，生產規(guī)模的日益擴大，焊接結構正朝著超大型、高容量、高參數(shù)等的方向發(fā)展，這就不僅需要為焊接生產提供質量更高、性能更好的各種焊機、焊接材料和焊接工藝，而且要提供各性能優(yōu)越的焊接工裝設備，使焊接生產實現(xiàn)機械化和自動化，減少人為因素的干擾，達到保證和穩(wěn)定焊接質量、改善焊工勞動條件、提高生產率的目的。但是焊接生產是綜合性生產，在焊件制造過程中，出了焊接工序本身外還有還有很多工序的配合，，因此焊接生產的機械化、自動化，不僅僅局限于焊接工序本身，還包括焊接工序銜接的上下各種工序的機械化、自動化，只有各個工序實現(xiàn)了機械化和自動化，才能實現(xiàn)焊接生產的綜合性機械化和自動化。
焊接機械裝備分為以下類型：焊接工裝夾具、焊接變位機械、焊件輸送機械和其他從屬裝置。從使用范圍來看，焊接機械裝備又分為通用和專用兩類。通用焊接機械裝備通用性強使用性廣,整臺機械能適應產品結構的變化重復使用。它們可以組合在一起使用，也可以組合在焊接生產線上，成為焊接生產的一個組成部分。專用焊接機械裝備為了適應但品種、大批量的焊接生產需要專門設計制造的。這種裝備專業(yè)性強、生產率高、控制系統(tǒng)先進，很好地滿足產品結構、焊接工藝、生產批量的要求。
焊接機械裝備對焊接的生產的有利作用有如下幾個方面：
１）采用焊接工裝夾具，零件有定位器定位，不用劃線，不用測量就能得到準確的裝配位置，從而保證了裝配精度，加快了裝配作業(yè)的進度。
２）由于焊件在夾具中可以強行加固或預先給予反變形，所以能控制或者消除焊接變形。
３）采用焊接工裝夾具后，由于保證了焊接裝配精度，控制了焊接變形，所以能夠提高焊件的互換性能，焊件上的配合孔、配合槽等機械要素可由原來的先焊接后加工變?yōu)橄燃庸ず蠛附樱瑥亩苊饬舜笮秃附咏Y構焊接后加工所代來的困難，有利于縮短焊接的生產周期。
４）采用焊接變位機械，可縮短裝配和焊接過程中焊件反轉變位的時間，減少了輔助工時，提高了焊機利用率和焊接生產率。
５）采用焊接變位機械可使焊件處于最有利的焊接位置。這有利于操作，有利保證焊接質量，而且可加大焊接工藝規(guī)范，充分發(fā)焊接方法的效能。
６）采用喊變位機可擴大焊機的焊接范圍。
７）采用焊接機械裝備后，可使手工操作變位機械操作，人僅處于控制的地位，減少了認為因素對焊接質量的影響，也降低焊工操作水平的要求。
８）只有與焊接機械裝備相互配合，才能在條件困難、環(huán)境危險、不宜由人工直接操作的場合實現(xiàn)焊接作業(yè)。例如在高溫、深水、有放射性的環(huán)境中進行焊接作業(yè)，都需要與相應的焊接機械裝備相互配合才能實現(xiàn)。
９）欲使焊接工序本身實現(xiàn)機械化和自動化，或者使焊接生產過程實現(xiàn)綜合自動化，都需要有焊接機械裝備的配合才能實現(xiàn)。
總之，焊接機械裝備對焊接生產過程的有利作用是多方面的?？偫ǘ裕褪潜ＷC焊接質量，提高焊接生產率，改善工人卒業(yè)環(huán)境，實現(xiàn)機械化和自動化焊接生產過程四個方面。因此，無論在焊接車間或是在施工現(xiàn)場，焊接機械裝備已經(jīng)成為焊接生產過程中不可缺少的裝備之一，從而獲得了廣泛應用。
焊接滾輪架是借助主動滾輪和焊件之間的摩擦力，帶動焊件旋轉的變位機械。焊接滾輪架主要用于筒形焊件的裝配和焊接。若對主、從動滾輪的高度做適當調整，也可以進行錐體、分段不等徑回轉體的裝配與焊接。一些非圓長形焊件，若將其裝卡在特制的環(huán)形卡器內，也可在焊接滾輪架上進行焊接裝配作業(yè)。焊接滾輪架的結構形式和分類如下：
第一類是長軸式滾輪架。滾輪沿兩平行軸排列，與驅動裝置相聯(lián)的一排為主動滾輪，另一排為從動滾輪，也有兩排均為知道滾輪的，主要用于細長薄形焊件的組對與焊接。
有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑0.3~0.4ｍ、長度1~5ｍ。筒體置于其上不易軸向變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊和環(huán)縫的焊接。
有的長軸式滾輪架其滾輪為一長形滾柱，直徑、長度1~5。筒體置于其上不易變形，適用于薄壁、小直徑、多筒節(jié)焊件的組隊和環(huán)縫的焊接。長軸式滾輪架多是用戶根據(jù)焊件的特點自行設計制造的，市場可供選用的定型產品很少。
第二類是組合式滾輪架，它的主動滾輪架，從動滾輪架，混合式滾輪架（即在一個支架上有一個主動滾輪座和一個從動滾輪座）都是獨立的，使用時可根據(jù)焊件的重量和長度進行任意組合，其組合比例也不僅是1比1的組合。因此，使用方便靈活，對焊件的適用性很強，是目前應用最為廣泛的結構形式。國內外有關生產廠家，均有各自的系列產品供應市場。
若焊接壁厚較小而長度很長的焊件時，宜用幾臺混合式滾輪架的組合，這樣沿筒體長度方向均有主動滾輪驅動，使焊件不致打滑和扭曲。若裝焊壁厚較大、剛性較好的筒形焊件時，則常采用主動滾輪架和從動滾輪架的組合，這樣即使是主動滾輪架在筒體的一端驅動焊件旋轉，但是由于焊件的剛性好，仍能保持轉速均勻，也不致使扭曲變形。
為了焊接不同直徑的焊件，焊接滾輪架的滾輪間距應能調節(jié)。調節(jié)方式 兩種：一種是自調式的；一種的非自調式的。自調式的可根據(jù)焊件的直徑自動調整滾輪的間距；非自調式的是靠移動支架上的滾輪座來調節(jié)滾輪的間距。非自調式的焊接滾輪架是靠移動支架上的滾輪座來調節(jié)滾輪間距的。
對重型滾輪架，多采用車間起重設備挪動滾輪座進行分段調節(jié)。對輕型滾輪架，多采用手動和電動絲杠—螺母機構來移動滾輪座進行連續(xù)調節(jié)。
為了便于調節(jié)滾輪架之間的距離，以適應不同長度焊件的焊接裝配需要，有的滾輪架上還安裝有機動或非機動的行走機構，沿軌道移行，以調節(jié)相互之間的距離。
焊接滾輪架多采用直流電動機驅動，降壓調速。但用于裝配作業(yè)的滾輪架則采用交流電動機驅動，恒速運行。
近幾年，隨著晶體閘流管變頻器性能的完善以及價格的降低，采用交流電動機驅動、變頻調速的焊接滾輪架也日趨增多。金屬滾輪架多用鑄鋼和合金球墨鑄鐵制作，其表面熱處理硬度約為50HRC，滾輪直徑200~700ｍｍ之間。
國外焊接滾輪架的品種很多，系列較全，承載量1~1500ｔ、適用焊件直徑1~8ｍ的標準組合式滾輪架（即兩個主動滾輪座與兩個從動滾輪座的組合）均成系列供應。其滾輪線速度多在6～90ｍ/ｈ之間無級可調，有的還有防止焊件軸向竄動的功能。我國已有不少廠家生產焊接滾輪架，最大承載量已達400ｔ、適用焊件直徑可達6ｍ，滾輪線速度多在6～60ｍ/ｈ之間無級調速。防止軸向竄動的焊接滾輪架已有生產，但性能質量尚待提高。
1997年中國焊接年鑒統(tǒng)計，我國已有23家焊接輔助機生產廠制造各種型號和規(guī)格的焊接滾輪架，用戶需要時，應首先予以選用。選用時，除使焊接滾輪架滿足焊接重量、筒徑和焊接速度的要求外，還應使?jié)L輪架的驅動力矩大于焊件的偏心阻力矩。但目前國內外生產廠家標示的滾輪架性能參數(shù)，均無此項數(shù)據(jù)，所以為使焊件轉速穩(wěn)定，避免打滑或因偏重而造成的自行下轉，對大偏心矩焊件使用的滾輪架，進行驅動力矩和附著力的校驗是非常必要的。另外對薄壁大鎮(zhèn)靜焊件使用的滾輪架，為防止筒體軸向變形，宜選用多個混合式滾輪架的組合。焊件軸向竄動的原因及影響因素的思考，首先，問題的提出，焊接滾輪架驅動焊件饒其自身軸線旋轉時，往往伴有軸向竄動，從而影響焊接質量和焊接過程的正常進行，嚴重時會導致焊接過程的中斷，甚至發(fā)生焊件顛覆等設備人身事故。因此，國內一些工廠常采用在焊件端頭硬頂?shù)霓k法，強制制止焊件的軸向竄動。這種辦法對小噸位焊件還有效，但對大噸位焊件或實施對焊縫位置精度喊焊速穩(wěn)定性要求很高的帶極堆焊和窄間隙焊等工作時采用硬性阻擋，則勢必使焊件旋轉阻力增大，引起轉速不穩(wěn)定，產生焊接缺陷，并可能使焊件端部已加工好的坡口因擠壓而破壞，有時甚至還會發(fā)生電動機過載燒壞事故。在此背景下，過開發(fā)了防軸向竄動技術，并于20世紀80年代中期推出了防止焊件竄動的焊接滾輪架，將焊件的竄動量控制在內，滿足了各種焊接方法對施焊位置精度的要求。我國自20世紀80年代末期也開始了這項技術的研究，并研制出了樣機。20世紀90年代初期，國內個別焊接輔機制造廠已有產品上市，但為形成規(guī)模。在防竄精度和使用可靠性方面，比瑞典意大利等國還存在差距。
然后，焊件發(fā)生軸向竄動的原因及其影響因素的研究
對焊接滾輪架而言，當焊件和滾輪都是理想圓柱體且各滾輪和焊件都是圓柱體，且各滾輪軸線都在同一水平面內并平行于焊件軸線時，則從動滾輪驅動焊件作用在焊件上的力，和從動滾輪作用到焊件上的反力是，均為圓周力。此時，焊件饒自身軸線轉動，不會產生軸向竄動，但是當這一條件受到破壞，例如滾輪架制造安裝存在誤差、焊件幾何形狀不規(guī)則等，使前后排滾輪存在高差和滾輪軸線與焊件軸線不平行，從而導致焊件自重以及主動滾輪、從動滾輪與焊件接觸處存在軸向分力時便形成了焊件軸向竄動的條件，但是各軸向力的方向并不完全一致。在生產實踐中，由于前后排滾輪的高程精度很容易控制，且前后排滾輪的間距較大，因此焊件自重產生的軸向分量很少，不是產生軸向竄動的主要原因，而滾輪的安裝制造誤差、焊件幾何形狀偏離理想圓柱體等綜合因素的作用，使?jié)L輪軸線與焊件軸線不平行而產生空間交角，導致各滾輪都有軸向力作用于焊件，這才是發(fā)生軸向竄動的主要原因。
通過大量的實驗結果的分析表明：
1）滾輪軸線與焊件軸線越不平行，所形成的螺旋角越大，則焊件的軸向竄動的速度就越大。
2）焊件軸向竄動速度與其轉速成正比。
3）同向偏轉同一角度的滾輪數(shù)目越多，焊件的軸向竄動速度越快，成非線性增長關系。焊件的橢圓度和焊件的偏重都使焊件的軸向竄動速度成周期性變化。
4）各滾輪軸線在同一水平面的情況下，滾輪間距和滾輪之間的相互距離，對軸向竄動的速度沒有影響。
5）焊件重量的增加對焊件的軸向竄動速度幾乎沒有影響。
由此可見，滾輪各軸線與焊件軸線的平行度應該是焊件軸向竄動的最主要原因。因此在制造和使用焊接滾輪架的時，應注意做到以下三點：
滾輪軸線都在同一水平面內，并相互平行；
滾輪間距應相等；
滾輪架都位于同中心線上。