电动单梁桥式起重机简易故障判断方法研究

摘要：电动单梁桥式起重机作为现代工业生产中广泛应用的物料搬运设备，其运行可靠性直接影响企业的生产效率和作业安全。本文从设备结构与工作原理出发，系统梳理了电动单梁桥式起重机的常见故障类型，将故障划分为机械故障、电气故障和安全装置故障三大类别。针对起升机构卡顿与制动失灵、运行机构啃轨与异响、电源与控制失灵、电机异常、限位器失效及超载保护失灵等典型故障，分别提出了基于观察、测量和测试的简易判断方法。在此基础上，构建了包含安全停机、现象记录、分段排查、定位修复和功能测试五个步骤的标准化故障处理流程，并给出了日常维护与定期检修的预防建议。研究表明，掌握系统化的故障判断方法与规范化的处理流程，能够有效缩短故障排查时间、降低设备停机损失，为电动单梁桥式起重机的安全运行提供技术保障。

关键词：电动单梁桥式起重机；故障判断；啃轨；制动器；限位器；预防维护

引言

电动单梁桥式起重机因其结构紧凑、操作简便、造价经济等优势，被广泛应用于机械加

工、装配车间、仓库物流等各类工业场所[6]。该设备承担着物料吊运的关键任务，其运行状态直接关系到生产线节拍的连续性和现场作业人员的人身安全。然而，由于长期在高负载、高频次工况下运行，加之作业环境复杂，电动单梁桥式起重机在使用过程中不可避免地会出现各类故障[9]。一旦故障未能及时识别和排除，轻则造成设备损坏与生产延误，重则可能引发重物坠落、人员伤亡等严重安全事故[7]。当前，部分使用单位的故障处理仍依赖经验判断，缺乏系统化的故障诊断方法，导致排查效率低下、故障反复发生。因此，建立一套适用于现场操作的简易故障判断方法体系，对于提高设备运维水平具有重要意义。本文基于电动单梁桥式起重机的结构特点与工作原理，系统分析其常见故障类型与判断方法，旨在为设备操作人员和维修人员提供实用的技术参考[6]。

1设备概述

1.1 主要结构

电动单梁桥式起重机主要由以下部件构成，主梁、端梁、电动葫芦、运行机构、电气控制系统以及安全装置。图1为电动单梁桥式起重机结构示意图，其中，主梁通常采用钢板与工字钢组焊而成的箱形结构，是承载电动葫芦和吊重的主要构件；端梁位于主梁两端，与主梁通过螺栓连接，用于支撑和传递载荷；电动葫芦集成了起升电机、减速器、卷筒和制动器等部件，是完成重物升降的核心装置；运行机构包括大车运行机构和小车运行机构，分别实现起重机沿厂房纵向和电动葫芦沿主梁横向的移动；电气控制系统负责整机的供电、操作控制与状态监测；安全装置则包括限位器、超载保护装置等，用于保障运行安全[1]。

图1 电动单梁桥式起重机结构示意图

1.2  工作原理

电动单梁桥式起重机的工作过程可概括为：操作人员通过手电门或遥控器发出指令，电气控制系统驱动电动葫芦的起升电机运转，通过减速器带动卷筒旋转，实现钢丝绳的收放和吊钩的升降；与此同时，大车运行机构和电动葫芦的小车运行机构分别驱动整机沿轨道纵向移动和电动葫芦沿主梁横向移动[1]。三个方向运动的协同配合，实现了重物在三维空间内的精确定位与搬运[8]。

2 常见故障分类

电动单梁桥式起重机的故障可按其性质划分为三大类别。

（1）机械故障，主要涉及起升机构和运行机构的机械零部件损坏或性能下降，典型表现包括起升机构卡顿、制动失灵、运行机构啃轨、异常噪音等[9]。

（2）电气故障，涵盖电源系统、控制电路和电机等电气部件的失效，典型表现包括电源无法启动、电机不运转、控制按钮失灵、接触器故障等[5]。

（3）安全装置故障，涉及各类安全保护装置的失效，典型表现包括超载保护不动作、限位开关不触发等。安全装置故障的危害性尤为突出——起重量限制器失效已被列为特种设备重大事故隐患的判定情形之一[4]。三类故障之间存在一定的关联性，例如机械部件的异常磨损可能引发电机过载，电气故障也可能导致安全装置无法正常动作，因此在实际故障判断中需要综合考虑[5]。

3 机械系统故障判断

3.1起升机构故障

起升机构是电动单梁桥式起重机的核心工作单元，其故障直接表现为重物无法升降或起升速度异常。

（1）钢丝绳故障。当出现起升无力或升降不平稳时，应首先检查钢丝绳是否存在磨损、断丝、扭结或腐蚀等现象，根据GB/T 5972标准，在一个捻距内断丝数达到钢丝绳总丝数的10%时应予以报废，钢丝径向磨损或腐蚀量超过原直径的40%亦应报废[3]。

（2）制动器故障。图2为制动器结构失意图，制动器失效表现为起升机构停机后重物继续下滑（溜钩），或制动距离超过规定要求，常见原因包括制动环磨损、制动轮表面有油污、主弹簧疲劳或调整不当，空载测试时可通过观察制动响应是否迅速、测量制动瓦与制动轮间隙（单侧一般应控制在0.7～0.8mm）进行判断[7]。

（3）减速器故障。减速器异常通常表现为运转时发出连续“哗啦”声或周期性撞击声，主要原因包括润滑不良、齿轮磨损或点蚀，可通过监听声音特征、检查油位和油质来初步定位[9]。

图2 制动器结构示意图

对应图中标号对应要求的部件：1—电磁铁2—衔铁3—制动臂4—主弹簧5—制动瓦衬（制动瓦块）6—制动轮6旁调节螺纹件—调整螺母

3.2运行机构故障

运行机构故障的典型表现为大车或小车运行跑偏、啃轨以及异常声响。啃轨是指起重机运行过程中车轮轮缘与轨道侧面发生接触摩擦的现象，会显著缩短车轮与轨道寿命，严重时可能导致脱轨事故[10]。图3为啃轨现象示意图（对比正常状态与啃轨状态下车轮轮缘与轨道侧面的位置关系）。啃轨的判断依据包括：运行中发出吭吭声或刺耳摩擦声；轨道侧面出现亮斑或点状磨损痕迹；车轮轮缘与轨道间隙明显不均；启动或运行时阻力明显增大。啃轨的原因可从三方面排查：一是车轮原因（水平偏差过大、垂直偏差过大、两主动轮直径不等）；二是轨道原因（两条轨道相对标高偏差过大、水平直线度超差、轨道接头不平）；三是桥架与传动原因（桥架变形、两侧驱动电机不同步）。判断时可通过测量车轮踏面与轨道间隙、检查车轮安装角度、观察轨道表面磨损形态等方式进行初步定位。异常声响方面，周期性摩擦声多源于车轮轴承损坏或啃轨，刺耳尖鸣声可能来自车轮轮缘与轨道的剧烈摩擦，启动时的沉闷轰鸣声可能提示电机超负荷运行。

 图3： 啃轨现象示意图（对比正常状态与啃轨状态下车轮轮缘与轨道侧面的位置关系）

4 电气系统故障判断

4.1 电源与控制故障

当起重机无法通电或操作按钮无响应时，应依次进行以下方面的排查。

（1）电源检查，使用万用表测量电源输入端电压，确认电压是否在额定值的允许波动范围内（电压低于额定电压10%以上时电机可能无法启动），同时检查总电源开关是否闭合、熔断器是否熔断。

（2）控制回路检查，检查控制变压器是否正常工作，控制回路电压是否达标（如36V控制回路电压低于32V可能导致控制失灵），排查控制线路是否存在松动、断路或短路现象。      

（3）接触器检查，检查接触器触点是否烧蚀、粘连或接触不良，若接触器吸合时发出异常嗡嗡声，可能提示线圈电压不足或铁芯表面有异物。

4.2 电机故障

电动单梁桥式起重机通常采用锥形转子制动电动机，常见故障包括以下方面。

（1）电机无法启动，按下启动按钮后电机不转或仅发出嗡嗡声，可能原因包括电源缺相、电机绕组断路或短路、制动轮与后端盖锈蚀咬死导致制动器无法脱开、电机扫膛，判断时可通过测量三相电压是否平衡、检查制动器是否完全释放、测量绕组直流电阻是否均衡等方式进行排查。

（2）电机过热，主要原因包括超载使用、作业过于频繁、制动器间隙过小导致运转时制动环未完全脱开形成附加负载、电机散热不良，判断时应检查负载是否超过额定起重量、测算作业循环频率、检查制动器释放是否彻底。

（3）电机绝缘性能下降，根据相关标准，起重机电动机定子绝缘电阻在使用期间应不低于0.5MΩ，当绝缘电阻低于规定值时，应及时进行干燥处理或更换绕组。

5安全装置故障判断

5.1 限位器失效

当出现吊钩到达极限位置仍不停车、或运行机构超出规定行程仍继续运行等现象时，应判断限位器可能失效。判断方法包括以下方面。

（1）手动触发测试，在切断电源并采取安全措施后，手动触碰限位开关的触头或摆杆，用万用表测量触点通断情况，确认触点能否正常闭合与断开。

（2）线路检查，检查限位器接线是否松动、断线或短路，检查限位开关的安装位置是否正确，触发挡板是否移位或变形。

（3）机械部分检查，检查限位开关的复位弹簧是否失效、转动部件是否卡滞，若机械动作正常但电气信号不通，则多为开关本体损坏，需更换。

5.2 超载保护失灵

超载保护装置（起重量限制器）用于防止起重机超过额定起重量运行，当超载时无报警信号、设备继续起升，或超载保护动作不准确时，应判断超载保护装置可能失效[2]。判断方法包括以下方面。

（1）传感器检查，使用万用表检测重量传感器输出信号是否连续、稳定，可拆下传感器用手匀速转动或施加已知载荷，检查输出端电阻变化情况，若信号异常说明传感器可能损坏。

（2）线路与报警电路检查，排查传感器至控制器的信号线路是否存在破损、松动或插头进水等问题，测试报警指示灯和蜂鸣器是否完好。

（3）参数校准，检查超载保护装置的设定值是否与起重机额定起重量匹配，根据法规要求，起重量限制器通常每12个月至少进行一次强制性定期检验[4]。

6 故障处理流程

建立标准化的故障处理流程是确保故障得到安全、高效处置的重要保障，建议遵循以下五个步骤：第一步，安全停机——发现故障后立即停止设备运行，切断总电源，设置醒目警示标识，若吊运中重物悬空应使用备用手段缓慢降至地面；第二步，现象记录——详细记录故障发生时的操作步骤、设备状态、异常声响、故障代码等信息，以缩小排查范围；第三步，分段排查——按照“先电气后机械、先外部后内部、先简单后复杂”的原则，依次检查电源、控制回路、电机、传动机构、安全装置等，可使用万用表、兆欧表等仪器辅助判断；第四步，定位修复——确认故障部位和原因后更换损坏零部件、紧固松动连接件、清理油污或异物、调整制动器间隙或弹簧张力；第五步，功能测试——修复完成后先进行空载试运行，确认各机构动作正常、无异响、无异常温升，再进行额定负载试运行，验证起升、运行、制动及安全装置功能恢复情况，测试合格后方可投入正常使用。经过总结，形成表1 电动单梁桥式起重机常见故障速查表。

表1 电动单梁桥式起重机常见故障速查表

7 预防与维护建议

预防性维护是减少故障发生、延长设备使用寿命的根本措施。

（1）日常维护方面，每日启动前应进行例行检查，包括目测主梁和端梁有无明显变形或裂纹、检查轨道是否平整、空载测试起升和运行制动器的灵敏性、检查钢丝绳有无断丝扭结或腐蚀[3]、检查吊钩转动是否灵活及防脱钩装置是否有效、检查手电门控制线有无破损及按键动作是否正常，各传动部件应按要求定期加注润滑脂[9]。

（2）定期检修方面，每周或每月应检查关键连接件（如端梁螺栓）的紧固情况及车轮踏面磨损与啃轨情况[10]，每季度应校准限位器和超载保护装置，每年应进行全面检查（包括测量主梁上拱度、测试电机绝缘电阻、校验限位器精度及进行额定载荷试验）。

（3）人员培训与档案管理方面，应加强操作人员和维修人员的培训使其掌握设备基本结构、操作规程和简易故障判断方法，同时建立设备故障档案记录每次故障的现象、原因、处理过程和结果，便于后续分析和经验总结。

8 结论

电动单梁桥式起重机的故障判断是一项系统性工作，需要操作人员和维修人员对设备结构、工作原理和各类故障特征有充分的认识。本文通过将故障划分为机械、电气和安全装置三大类别，分别阐述了各类典型故障的现象特征与简易判断方法，并提出了标准化的故障处理流程和预防维护建议。研究表明，系统化的故障分类有助于快速缩小排查范围提高诊断效率，基于观察、测量和测试的简易判断方法可在不依赖复杂检测设备的前提下实现大部分常见故障的初步定位，标准化的处理流程能够有效规避二次事故风险确保维修作业安全，而预防性维护则是降低故障发生率的最经济有效的手段。掌握上述简易故障判断方法并严格执行预防维护制度，能够显著提升电动单梁桥式起重机的运行可靠性，减少非计划停机时间，为企业的安全生产和高效运营提供有力保障。

参考文献

[1] 中国国家标准化管理委员会. GB/T 3811-2008 起重机设计规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

[2] 中国国家标准化管理委员会. GB/T 14405-2011 通用桥式起重机[S]. 北京: 中国标准出版社, 2011.

[3] 中国国家标准化管理委员会. GB/T 5972-2023 起重机 钢丝绳 保养、维护、检验和报废[S]. 北京: 中国标准出版社, 2023.

[4] 国家市场监督管理总局. TSG 51-2023 起重机械安全技术规程[S]. 北京, 2023.

[5] 电动单梁起重机使用情况调查统计分析[J]. 起重运输机械, 2011.

[6] 电动桥式起重机的故障诊断与排除[J]. 煤矿机械, 2011.

[7] 一台电动单梁起重机误动作事故分析及电控设计改进方案[J]. 中国特种设备安全, 2024.

[8] 电动单梁桥式起重机起重量限制器失效分析[J]. 福建质量, 2020.

[9] 电动单梁起重机安全问题分析[J]. 机电信息, 2010.

[10] 桥式起重机啃轨原因分析及处理[J]. 科技创新导报, 2015.