小車起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告說明書

南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1頁 共 65 頁 引言引言 物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動的重要組成部分， 距今已有五千多年的發(fā)展歷史。 隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動化程度的提高，作為物料搬運(yùn)的重要設(shè)備的起重機(jī)在 現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中運(yùn)用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機(jī)的要求也越來越高。 起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革。 起重機(jī)是用來對物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它的出 現(xiàn)改變了人類幾千年來以手工來搬運(yùn)重物的狀況， 現(xiàn)在幾個按鈕就能完成以前做 不到或者很難做到的搬運(yùn)工作，人得到了休息，效率也提高了。 起重機(jī)發(fā)展歷史悠久，種類日益繁多，運(yùn)用極為廣泛。當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)的各個 部門，如冶金、機(jī)械、交通運(yùn)輸、電力、建筑、采礦、化工、造船、港口、鐵路、 農(nóng)場、林區(qū)和國防等都離不開起重機(jī)械。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展， 日益顯現(xiàn)出起重機(jī)械作為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 過程機(jī)械化、自動化、減輕體力勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率的特種設(shè)備的突出地 位。現(xiàn)代起重機(jī)械結(jié)夠已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的機(jī)電一體化發(fā) 展。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2頁 共 65 頁 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一章起重機(jī)介紹第一章起重機(jī)介紹 1.1 起重機(jī)的定義起重機(jī)的定義 起重機(jī)械是一種以間歇作業(yè)方式對物料進(jìn)行起升、 下降和水平移動的搬運(yùn)機(jī) 械。起重機(jī)的作業(yè)通常帶有重復(fù)循環(huán)的性質(zhì)，一個完整的作業(yè)循環(huán)包括取物、起 升、平移、下降、卸載等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動、制動，正反向運(yùn)動時起重機(jī)的基本特 點(diǎn)。 1.2 起重機(jī)的工作原理起重機(jī)的工作原理 起重機(jī)械的主要任務(wù)是起重，而直接承擔(dān)起重任務(wù)的是起升機(jī)構(gòu)，其他機(jī)械 都是為了擴(kuò)大起重機(jī)的使用范圍。最簡單的起重機(jī)也僅僅只有一個起升機(jī)構(gòu)?，F(xiàn) 代的絕大多數(shù)起重機(jī)，不論它們的形式和用途如何，都是根據(jù)同一個工作原理構(gòu) 成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機(jī)構(gòu)演變?nèi)遮呁晟啤?圖 1.1 起重機(jī)工作原理 圖 1.1 是起重機(jī)的原始形式轆轤的機(jī)構(gòu)見圖。它有圓柱形卷筒和裝有手柄的 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3頁 共 65 頁 軸組成，卷筒上懸掛物品的繩索，繩索的張力 S 在這種情況下等于物品重量 Q。 張力在卷筒上產(chǎn)生的載荷力矩為M 載=QD 2 。在全部工作過程中，如不計(jì)摩 擦力，則載荷力矩M驅(qū)=PR所平衡， 即 M 載=M驅(qū) 或 QD 2 =PR 故Q= 2PR D 從上式可以看出，欲增加起重量Q必須加大P和R，或減小D。但手柄作 用力 P 受到人體力限制，一般不超過 30 公斤；R 受到手臂長度限制，一般約為 300400 毫米。為了保證鋼絲繩不致產(chǎn)生過大的彎曲，卷筒直徑 D 又不能任意減 小，因此對于這種原始起重機(jī)，起重量不能很大。為了提高起重量，采取下面三 個步驟： （1）軸和手柄分開，中間裝一個傳動比為 i0的傳動裝置，如保持 D 和 M驅(qū) 不變，則傳到卷筒上的驅(qū)動力矩為 i0M驅(qū).根據(jù)力矩平衡原理，所得的載荷力矩 M驅(qū)為: M驅(qū)=i0M驅(qū) 即 QD 2 =i0PR 可得Q=i0Q 即加傳動比為 i0的傳動裝置后，起重量可以提高 i0倍。并且可以隨 i0增大而 提高。 但是傳動裝置是機(jī)構(gòu)中最復(fù)雜和成本最高的部分，而且傳動裝置的外廓尺 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4頁 共 65 頁 寸、 自重和成本又直接取決于傳動比的大小，所以僅靠提高傳動比來提高起重量 是不經(jīng)濟(jì)的。 （2）除采用一定傳動比 i0的傳動裝置外，同時還可以采用滑輪組。例如在 起物端安裝一個定滑輪和二個動滑輪的滑輪組。繩索端固定在卷筒上，另一端由 卷筒繞下，依次經(jīng)過動滑輪和定滑輪，最后固定在機(jī)架上，被起升的重物 Q 由 四根繩索分支所承擔(dān)，并隨滑輪一起升降。若不計(jì)阻力，則卷筒繞下的繩索分支 的張力 S=Q 4 或 Q=4S。如果 i0，M驅(qū)，D 均維持不變，這時 M載=M載，亦即 S=S。即： Q=4S=4S=4Q=4i0Q 由此可見，如裝四分支滑輪組后，起重量又提高了四倍，而且將隨滑輪組繩 索分支數(shù)的增加而增大，但是與此同時繩索的長度相應(yīng)的加長，使機(jī)構(gòu)更為的復(fù) 雜和繩索的磨損加劇，所以也不能無限制的增加滑輪組繩索分支來提高起重量， 通常在起重量一定的情況下， 可以利用滑輪組繩索分支數(shù)的增加來減小傳動裝置 的傳動比 i0。但選擇分支數(shù)的原則必須是減小傳動比的所得完全抵償增加分支數(shù) 的所失才行。 （3）目前除少數(shù)的幾種起重機(jī)中仍保留人力驅(qū)動外，大多數(shù)起重機(jī)都采用 能發(fā)出較大力矩的電動機(jī)來代替手柄，以增加驅(qū)動力矩 M驅(qū)，于是起重量又可以 獲得進(jìn)一步的提高。但在這種情況下，所采用的傳動裝置和滑輪組不僅如上面分 析的那樣能提高起重量， 而且也將很高的的電動機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)閷?shí)際需要的卷筒轉(zhuǎn)速， 從而得到合理的物品升降速度。 現(xiàn)代各種起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)原理都差不多，它主要包括以下幾個部分組成： （1）取物裝置； （2）繩索滑輪和卷筒； （3）傳動裝置； （4）驅(qū)動裝置;(5)制動裝 置。 其中制動裝置是用來使被提升物品可靠的停住在空中的裝置，對于起重機(jī)的 安全操作時不可或缺的重要部件。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5頁 共 65 頁 1.3 起重機(jī)的類型及特點(diǎn)起重機(jī)的類型及特點(diǎn) 根據(jù)起重機(jī)所搬運(yùn)的物品的特征、 動作的復(fù)雜程度以及工作場所或者生產(chǎn)工 藝要求等條件的不同，可以將起重機(jī)簡單的分為三大類： (1)簡單起重機(jī)械：一般只作升降運(yùn)動，而且大多數(shù)是手動的。如千斤頂、 絞車和滑車等。 （2）通用起重機(jī)械：除使物品作升降運(yùn)動外，還能使物品作水平運(yùn)動。比 如橋式起重機(jī)和汽車起重機(jī)等 （3）特種起重機(jī)械：只適合于某些專業(yè)性的作業(yè)，其構(gòu)造往往比上述兩者 更為復(fù)雜。如各種冶金用的起重機(jī)，建筑用的起重機(jī)和港口起重機(jī)等。 1.4 起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 1.4.1 國內(nèi)起重機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)起重機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r 在中國將起重機(jī)械總體劃分為 12 大類型，即輕小型起重設(shè)備、懸臂式起重 機(jī)、橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、流動式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、門座 起重機(jī)、桅桿起重機(jī)、纜索起重機(jī)、升降機(jī)和機(jī)械式停車設(shè)備。進(jìn)一步可以劃分 為近百種形式（品種）和數(shù)百種型號。面對品種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大小不一，使 用工況千差萬別的這些涉及人們生命安全和財產(chǎn)安全的起重機(jī)械，為了安全，中 國政府將其納入特種設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制管理，在制度上建立了一整套法律、法規(guī)、規(guī) 章、安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，在體制上建立了遍布全國 31 個行政區(qū)的安全檢 查網(wǎng)絡(luò)，從起重機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、重大維修、使用、檢驗(yàn)檢測和 監(jiān)督管理主要環(huán)節(jié)上進(jìn)行有效監(jiān)管，在此，重點(diǎn)介紹中國的起重機(jī)械制造許可制 度。 中國的起重機(jī)械整機(jī)制造企業(yè)， 截止到 2005 年 9 月底統(tǒng)計(jì)有 1615 家。 這些 制度企業(yè)主要集中分布在江蘇（347 家） 、山東（203 家） 、河南（180 家） 、浙江 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6頁 共 65 頁 （111 家） 、遼寧（105 家） 、廣東（100 家） 、上海（83 家） 、福建（80 家）等地。 中國起重機(jī)械使用總量，據(jù) 2003 年底普查統(tǒng)計(jì)在用起重設(shè)備為 55.6 萬臺。 設(shè)備的使用也主要集中分布在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，如廣東、福建、浙江、上海、江蘇、 山東、遼寧等地。 中國的起重機(jī)械從 50 年代初建立至今，也形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模、具備了 一定的技術(shù)水平、也基本形成了比較完整的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售體系，能基本滿足 國民經(jīng)濟(jì)對該設(shè)備的需求，目前國家繼續(xù)實(shí)施的財政政策，拉動著我國基礎(chǔ)設(shè)施 建設(shè)的高速展， 而起重設(shè)備作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)備廣泛用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各 行各業(yè)，如冶金、煤炭、化工、電力、交通、和制造等行業(yè)，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù) 的迅速發(fā)展。工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，作用也越來越大，對起重機(jī)械的要求也越來 越高，起重機(jī)正朝著大型化、高速度、人性化、環(huán)保化、通用產(chǎn)品小型化、零部 件的規(guī)?；投鄻踊鞍踩珯z查制度化與規(guī)范性反向發(fā)展。 由于中國勞動力相對便宜，制造成本較低，發(fā)展?jié)摿θ院芷D巨。同時我們應(yīng) 該清醒的認(rèn)識到，與發(fā)達(dá)國家相比，中國起重機(jī)械的制造狀況有以下幾個令人擔(dān) 憂的因素： （1）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水 平較低； （2）規(guī)?；l(fā)展不夠，突出表現(xiàn)在低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，造成資源浪費(fèi)， 專業(yè)化發(fā)展嚴(yán)重滯后。 （3）國際知名品牌寥寥無幾，除振華港機(jī)外，能夠打入國際市場并享有一 定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有； （4）惡性競爭嚴(yán)重，合理利潤難保，并造成安全措施投入極少，事故率居 高不下。 因此，我們應(yīng)該有清醒的認(rèn)識，并高度關(guān)注中國起重機(jī)械的長遠(yuǎn)發(fā)展和不失 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7頁 共 65 頁 時機(jī)的加快科技創(chuàng)新能力。 1.5 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 1.5.1 規(guī)?；徒M合化規(guī)?；徒M合化 用規(guī)?；O(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)化設(shè)計(jì)方法， 將起重機(jī)上功能基本相同的部件 和零件制造成有多種用途，有相關(guān)連接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊 的相互配合，形成不同類型和規(guī)模的起重機(jī)。對起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對某幾 個模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可?產(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的 生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提 高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)量的零部件組成多種品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充 分滿足客戶要求。 目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機(jī)公司都也采用起重機(jī)模 塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著效益。德國德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè) 計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)費(fèi)用降低了 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。德 國德馬格公司還開發(fā)了一種 BKB 柔性組合式懸掛起重機(jī)， 起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)由冷軋 型軌組合而成，起重機(jī)運(yùn)行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉(zhuǎn)彎、 過跨、變軌距。所有部件都可以實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求和具體 物料搬運(yùn)路線在短時間內(nèi)將各種部件組合搭配而成。這種起重機(jī)組合性非常好， 操作方便，能充分利用空間，運(yùn)行成本低。有手動、自動多種形式，還能組成懸 掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機(jī)、雙梁懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、輕型門式起重機(jī)及手 動堆垛起重機(jī)，甚至能組成大型物料搬運(yùn)系統(tǒng)。 1.5.2 大型化和專業(yè)化大型化和專業(yè)化 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物 料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例日益增加，促使大型和高速起重機(jī)的需求量不斷增長。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8頁 共 65 頁 起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出了更高的要求，起 重機(jī)已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但容易操作，容易維護(hù)，而 且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)越的耐久性、無故障性、維護(hù)性和使用 經(jīng)濟(jì)性。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量達(dá) 6500t，最大的履帶式起重機(jī)起 重量達(dá) 1200t，集裝箱岸邊裝卸橋 的最大運(yùn)行速度也達(dá) 350m/min，堆垛起重機(jī) 最大運(yùn)行速度是 240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá) 100m/min。 工業(yè)生產(chǎn)方式和客戶需求的多樣性，使專業(yè)起重機(jī)的市場不斷擴(kuò)大，品種也 不斷更新， 也特有的功能滿足特殊的需要， 發(fā)揮出最佳的效益。 例如冶金、 核電、 造紙、垃圾處理的專業(yè)起重機(jī)，防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、集裝箱 專用起重機(jī)的功能不斷增加，性能不斷提高，適應(yīng)性比以往更強(qiáng)，德國德馬格公 司研制出一種飛機(jī)維修保養(yǎng)的專用起重機(jī)，在國際市場上打開了銷路，這種起重 機(jī)安裝在房屋結(jié)構(gòu)上，跨度大、起升高度大、可過跨、停車精度高。在起重小車 下面安裝有多節(jié)伸縮導(dǎo)管，與飛機(jī)維修平臺相連，并可作 360o旋轉(zhuǎn)，通過大車 和小車的位移、導(dǎo)管的升降與旋轉(zhuǎn)可使維修平臺到達(dá)飛機(jī)的任意位置，進(jìn)行飛機(jī) 的維護(hù)和修理，極為快速方便。 1.5.3 自動化和子能化自動化和子能化 起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進(jìn)。將機(jī)械 技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，光 纜技術(shù)，液壓技術(shù)，模糊控制技術(shù)運(yùn)用到機(jī)械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的 自動化和智能化。 大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化 控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管 理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障 自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應(yīng)防碰撞技術(shù)、 現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。 使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合 自動化水平。重點(diǎn)開發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機(jī)具有 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9頁 共 65 頁 優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性，可進(jìn)行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行 的自動保護(hù)與自動檢測，特殊場合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動化生產(chǎn)的需要。 例如采用激光裝置查找起吊物的重心位置， 在取物裝置上裝有超聲波傳感器 引導(dǎo)取物裝置自動抓取貨物。吊具自動防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度 200m/min、加速 度 0.5m2/s 的情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個毫米，起重機(jī)可通過磁場變 換器或激光達(dá)到高精度定位。起重機(jī)上安裝近場感應(yīng)系統(tǒng)，可避免起重機(jī)間的相 互碰撞。起重機(jī)上還安裝了微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供大部分常規(guī)維護(hù)檢 測內(nèi)容，如齒輪箱油溫、油位，車輪軸承溫度，起重機(jī)的載荷，應(yīng)力和振動情況， 制動器摩擦襯片的壽命及溫度狀況等。 1.5.4 成套化和系統(tǒng)化成套化和系統(tǒng)化 在起重機(jī)單機(jī)自動化的基礎(chǔ)上， 通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個物 料搬運(yùn)系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配 合。這類起重機(jī)自動化程度較高，具有信息處理功能，可使傳感器檢測出來的各 種信息實(shí)施存儲、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指 令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口、實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確可靠的 在整個物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的匹 配和組合，取長補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效益。目前重點(diǎn)發(fā)展的又工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動化系 統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn) 輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。 例如生產(chǎn)工程機(jī)械的美國卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠一條以橋式起重機(jī)為主 的物料最大搬運(yùn)系統(tǒng)， 用于鋼板的噴丸處理、 切割和入庫的自動裝卸和搬運(yùn)作業(yè)， 比原來使用單機(jī)操作的工作效率提高了 65%。 日本東芝濱川崎工廠用全自動橋式 起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件， 為機(jī)床運(yùn)送毛坯 或?qū)⒓庸ず玫墓ぜ\(yùn)送到下一個工序或倉庫。 這些在空間移動的起重機(jī)搬運(yùn)系統(tǒng) 代替了過去通常使用的自動導(dǎo)向搬運(yùn)車，使車間的地面面積得到充分利用。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10頁 共 65 頁 1.5.5 輕型化和多樣化輕型化和多樣化 有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批 量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低起重高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小 自重和輪壓，也可使整個建筑物下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。因此電動葫 蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)會有很快的發(fā)展， 并將大部分取代中小噸位的一般用 途橋式起重機(jī)。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的研究和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組 合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。起重量為 163 噸，工作級別為 A1A7 整個系列由 工字形和箱形單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組 合而成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種形式，可適合不同建筑物和 不同起重高度的要求。 根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機(jī)都有三種單速及三種雙速供 任意選擇，還可以選擇變頻調(diào)速。操作方式有地面手電門自行移動、手電門隨小 車移動、手電門固定、無線遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動、司機(jī)室自行 移動等七種選擇。大車及小車的供電由電纜小車導(dǎo)電、DVS 兩種方式。如此多的 選擇項(xiàng)， 通過不同的組合， 可搭配成百上千種起重機(jī)， 充分滿足用戶不同的需求。 這種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大 大降低廠房建筑物建筑的建造成本， 同時也可減小起重機(jī)的運(yùn)行功率和運(yùn)行成本。 與通用產(chǎn)品相比，起重量為 10t，跨度為 22.5m，通用雙梁橋式起重機(jī)自重是 24t 起重機(jī)軌面以上高度 1876mm，起重機(jī)寬度 5980mm；德馬格起重機(jī)的自重只要 8.7t，重量輕了 176%，起重機(jī)軌面以上高度為 920mm，降低了 104%，起重機(jī)寬 度為 2980mm，外形尺寸減少了 100%。 1.5.6 新型化和實(shí)用化新型化和實(shí)用化 結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。 采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和外 形美觀。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)形式大多數(shù)采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用 高強(qiáng)度螺栓連接，便于安裝與運(yùn)輸。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11頁 共 65 頁 在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機(jī)構(gòu)。以“三合一”運(yùn)行機(jī)構(gòu) 是當(dāng)今世界輕、中型起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動機(jī)、減速器和制動器合為一 體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆卸方便、調(diào)整簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等 優(yōu)點(diǎn)， 國外也廣泛運(yùn)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。為使中小噸位的起重機(jī)小車結(jié) 構(gòu)盡量簡化，同時降低起重機(jī)的尺寸高度，減小輪壓，國外已大量采用電動葫蘆 作為起升機(jī)構(gòu)。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成 品率， 零部件盡量采用以焊代鑄， 如減速器殼體、 卷筒、 滑輪等都采用焊接結(jié)構(gòu)。 減速器齒輪都采用硬齒面， 以減輕自重、 減小體積、 提高承載力、 增加使用壽命。 液壓推桿盤式制動器應(yīng)用范圍也越來越大。此外，個機(jī)構(gòu)采用的電動機(jī)都向高轉(zhuǎn) 速發(fā)展，從而減小電機(jī)座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動力矩小的 制動器。 在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半 自動和全自動操作。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)。提高使用性能和可靠性，增加起 重機(jī)的功能，今后會更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司 機(jī)的工作條件，運(yùn)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動強(qiáng)度。德國今年為 解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模 糊技術(shù)來尋找開始加速的最佳時刻， 將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動工作的控制指令，將人們主觀上的 模糊量通過模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量， 在利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)像熟練司機(jī)一樣的自如 操作，取得了更高的效率和安全性模糊控制作為新的控制方法已引人注目。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12頁 共 65 頁 第二章橋式起重機(jī)的介紹第二章橋式起重機(jī)的介紹 2.1 橋式起重機(jī)的分類橋式起重機(jī)的分類 2.1.1 通用橋式起重機(jī)通用橋式起重機(jī) 通用橋式起重機(jī)是指在一般工作環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機(jī)。 一下 類型的起重機(jī)都屬于通用橋式起重機(jī)。 （1）通用吊鉤橋式起重機(jī) 通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、 起升機(jī)構(gòu)、 電氣及控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為 10t 以下的多為 一個起升機(jī)構(gòu)；16t 以上的則多為主、副兩個起升機(jī)構(gòu)。這類起重機(jī)能在大多數(shù) 作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備。 （2）電磁橋式起重機(jī) 電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同，不同的是吊鉤上掛 1 個直流電磁鐵，用來吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品。通常是通過設(shè)在橋架 走臺上電動發(fā)電機(jī)機(jī)組或裝在司機(jī)室內(nèi)的可掛硅直流箱將交流電源變?yōu)橹绷麟?源， 然后再通過設(shè)在小車架上的專用電纜卷筒，將直流電源用撓性電纜送到起重 電磁鐵上。 （3）抓斗橋式起重機(jī) 抓斗式起重機(jī)的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別連接抓斗起升、起升機(jī)構(gòu)、開閉 機(jī)構(gòu)。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運(yùn)作業(yè)。這種起重機(jī)除了起 升閉合機(jī)構(gòu)以外，其機(jī)構(gòu)部件與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同。 （4）兩用橋式起重機(jī) 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13頁 共 65 頁 兩用橋式起重機(jī)有三種類型：抓斗吊鉤橋式起重機(jī)、電磁吊鉤橋式起重機(jī)、 抓斗電磁橋式起重機(jī)。其特點(diǎn)是在一臺小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，一 套為抓斗用，一套為吊鉤用（或一套為電磁吸盤用一套為吊鉤用，或一套為抓斗 用一套為電磁吸盤用） 。 （5）三用橋式起重機(jī) 三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī)。其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同。 根據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)貨物，也可以在吊鉤上掛一個馬達(dá)抓斗裝卸物料，還可 以把抓斗卸下來在掛上電磁盤吊運(yùn)黑色金屬，故稱為三用橋式起重機(jī)。 （6）雙小車橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同， 只是在橋架上裝有兩臺起重量相同 的小車。這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長形物件。 2.1.2 專業(yè)橋式起重機(jī)專業(yè)橋式起重機(jī) （1）冶金橋式起重機(jī) 冶金橋式起重機(jī)根據(jù)用途可以劃分為不同類型， 主要結(jié)構(gòu)基本與通用吊鉤橋 式起重機(jī)相同，取物裝置多為專用。主要用于冶金車間的吊運(yùn)作業(yè)，起起重量很 大，最大的可以達(dá)到數(shù)百噸。 （2）絕緣吊鉤橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤起重機(jī)形式基本相同。 但是為了防止工作過 程中帶電設(shè)備的電流可以經(jīng)過被吊物傳到起重機(jī)上，危急司機(jī)安全，故要求在吊 鉤組、小車架、小車輪上設(shè)置 3 道絕緣裝置。主要用于冶煉鋁、鎂的工廠。 （3）防爆吊鉤橋式起重機(jī) 這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。 但是所有的整套電 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14頁 共 65 頁 氣設(shè)置具有防爆性能。 與鋼軌接觸的運(yùn)行車輪要采用不易產(chǎn)生摩擦火花的材料制 成， 以防止起重機(jī)使用過程中產(chǎn)生火花引起爆炸或燃燒事故。主要用于具有易燃 易爆物的車間、庫房或其他場所。目前產(chǎn)品規(guī)格較多。 2.1.3 電動葫蘆型橋式起重機(jī)電動葫蘆型橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動葫蘆代替， 或者用固定式電動 葫蘆作起重小車的起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行、大車運(yùn)行等機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動裝置也盡量與電 動葫蘆通用化。因此，與上述通用橋式起重機(jī)相比，電動葫蘆型橋式起重機(jī)雖然 一般起重量較小、工作速度較慢、工作速度低，但其自重輕、能耗較小、易采用 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動葫蘆配套，而且對廠房的建筑物的壓力較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都 比較好。 （1） 電動梁式起重機(jī) 其特點(diǎn)是用自行式電動葫蘆代替通用橋式起重機(jī)的起重小車， 用電動葫蘆的 運(yùn)行小車在單根主梁的工字鋼下突緣上運(yùn)行，跨度小車直接用工字鋼作主梁，跨 度大時可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng)，形成的組合斷面主梁。其主梁可以 是單根主梁也可以是兩根主梁， 起橋架可以是像通用橋式起重機(jī)那樣通過運(yùn)行裝 置直接支撐在高架軌道上，也可以通過運(yùn)行裝置懸掛在屋頂下面的架空軌道上。 （2） 電動葫蘆橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是采用固定式電動葫蘆裝在小車上作起升機(jī)構(gòu)， 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)也多采 用電動葫蘆零部件作簡單的構(gòu)造型式，小車也極為輕巧簡便，其整體高度小，小 車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的適應(yīng)性。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15頁 共 65 頁 圖 2.1 橋式起重機(jī)的大致分類 2.2 橋式起重機(jī)的組成特點(diǎn)橋式起重機(jī)的組成特點(diǎn) 取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車或運(yùn)行式葫蘆上的起重機(jī)，稱為 “橋架式起重機(jī)” 。 橋架兩端通過運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機(jī)，稱為“橋式 起重機(jī)” 。 橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、 裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個大部分組成。外形像一個兩端支撐在平行 的兩條架空軌道上平行運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來垂直升降物品，起重小 車用來帶著載荷作橫向運(yùn)動； 橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來將起重小車和物品作縱向 移動。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16頁 共 65 頁 橋式起重機(jī)是使用最廣泛 、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定 起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式 起重機(jī)， 其他形式的橋式起重機(jī)上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。 圖 2.2 普通橋式起重機(jī) 2.2.1 橋式起重機(jī)小車橋式起重機(jī)小車 橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成：另外 還有一些安全防護(hù)裝置。 橋式起重機(jī)的小車（圖 2.2）主要具有下列特征： 1）起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成。這些部件間采用補(bǔ)償聯(lián)軸器聯(lián)系起 來。 齒輪聯(lián)軸器補(bǔ)償了轉(zhuǎn)軸中心線偏差和歪斜，這些偏差和歪斜系因制造與安裝 不準(zhǔn)確，以及小車架變形而發(fā)生彼此位移所引起。由于采用了分組的獨(dú)立部件， 因此使機(jī)構(gòu)的裝拆方便。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17頁 共 65 頁 2）在設(shè)計(jì)構(gòu)和小車架的時候，遵循標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的原則。這使 零件的互換性得到了保證，大大的降低了制造和使用的維護(hù)起重機(jī)的費(fèi)用，并使 所需零件和部件的備品量縮減到最少 3）小車的車架用鋼板焊接而成。在車架上焊接有墊板、電動機(jī)、減速器、 制動器和可拆卸的軸承座等均安裝在墊板上。為了簡化車架的加工，墊板的加工 面應(yīng)盡量布置在同一水平面或垂直面上。 4）起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用減速器式傳動裝置，僅在起重量較大、傳動比 高時，低速級才采用一級開式齒輪，而高速級仍采用減速器傳動。 5） 所有機(jī)構(gòu)中均采用滾動軸承。 卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸上和轉(zhuǎn)動的心軸上。 通常， 從動車輪安裝在帶有兩個角形軸承箱上和轉(zhuǎn)動的心軸上。而主動車輪安裝 在帶有兩個角形軸承箱的傳動心軸上。 而主動車輪安裝在帶有兩個角形軸承的獨(dú) 立轉(zhuǎn)軸上，它與減速器的輸出軸端用聯(lián)軸器相連。因此，拆卸聯(lián)軸器后車輪與其 軸承箱一起從軌道上推出。減速器也可單獨(dú)拆裝。 6）過去都采用短行程或長行程交流電磁鐵、彈簧上閘的瓦塊式制動器，而 重墜上閘的長行程電磁鐵制動器已經(jīng)很少使用。 近年來趨向用制度性能良好的電 動液壓推桿和電磁液壓推桿式制動器來取代上述幾種制動器。 要求制動平穩(wěn)和容 易得到直流電源的地方，還可以用直流電磁鐵制動器。 為了是部件容易拆卸，通常，將制動器與齒輪聯(lián)軸器做成一個部件。但根據(jù) 機(jī)構(gòu)布置需要，也可將制動器作為獨(dú)立的部件來安裝。 （7）制造起重機(jī)時，由于零件熱處理得到廣泛的運(yùn)用，從而大大提高零件 表面的耐磨性，延長了他們的壽命。 （8）為了簡化起重機(jī)機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作，軸承的最好采用集中潤滑系統(tǒng)。 起重小車除有起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護(hù)裝置： 如欄桿、排障板、限位開關(guān)、撞尺和緩沖器等。其具體要求分述如下： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18頁 共 65 頁 1）欄桿和排障板：欄桿用于保護(hù)維護(hù)人員的操作安全。它設(shè)置在與小車軌 道垂直的小車臺邊緣上。為便于小車維修人員上下，在小車的另兩端邊則不設(shè)欄 桿。欄桿可用角鋼（L50）或鋼管制作，高度不低于 800mm。 排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊， 用于推開小車軌道上可能有的障礙 物，以便于小車的運(yùn)行。 2）限位開關(guān)：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機(jī)構(gòu)中，墜重式限 位開關(guān)裝在小車平臺上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上位置，使其不能碰到小車 架上。限位開關(guān)的盒體伸出一個短軸，軸上固定有帶重塊的杠桿，其另一端用鋼 絲繩懸掛一個重墜保持平衡。墜重上裝有一個套環(huán)，此套環(huán)在起重鋼絲繩的一個 分支外面，并不妨礙鋼絲繩上下移動。當(dāng)?shù)蹉^組上升到允許的最高位置時，固定 在吊鉤組上的擋板就將墜重抬起，使懸掛它的鋼繩松弛，此時，杠桿在另一端重 塊作用下轉(zhuǎn)動約 30，因此使開關(guān)盒內(nèi)的電路觸點(diǎn)斷開，起升機(jī)構(gòu)電動機(jī)斷電 停止，吊鉤組不再上升。由于接線關(guān)系，這時吊鉤組只能向下降方向運(yùn)動。若將 墜重固定在一連桿上，吊鉤組上升到極限位置時，撞上連桿使其繞一端固定鉸擺 動并抬起固定其上的墜重，使開關(guān)動作，電動機(jī)斷電。后一種布置方式使限位開 關(guān)在小車臺面上的位置選擇較為靈活些。 上述兩種布置方式所用的墜重作用式限位開關(guān)， 起動作都離不開吊鉤組的工 作位置。由于它直接控制了吊鉤組上升的極限位置，所以工作是十分可靠的。但 是， 這種裝置方式較為笨重。起升機(jī)構(gòu)中應(yīng)用到的另一種限位開關(guān)為螺旋式限位 開關(guān)， 它安裝在卷同軸的一端，利用絲杠和螺母的相對運(yùn)動來控制電路的觸動閉 合，而絲杠的傳動與卷筒的旋轉(zhuǎn)保持一定的聯(lián)系，因此，限位開關(guān)就通過卷筒的 旋轉(zhuǎn)間接地控制了吊鉤組上升的極限位置。 無論哪一種限位開關(guān)， 吊鉤組上升的極限位置應(yīng)該與卷筒或定滑輪之間保持 一定距離。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的行程限位開關(guān)一共有兩個， 它們安裝在起重機(jī)橋梁主梁的兩 端， 位于小車的一根軌道外側(cè)的主梁上蓋板上。在小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)固定著 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19頁 共 65 頁 一根用角鋼彎折的撞尺。當(dāng)小車運(yùn)行至極限位置時，撞尺壓迫限位開關(guān)的搖柄轉(zhuǎn) 動 30，使開關(guān)盒內(nèi)的觸點(diǎn)斷開，于是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)斷電。由于接線關(guān)系， 此時電動機(jī)只能作反向運(yùn)動。 小車行程限位開關(guān)的位置安裝要適當(dāng)， 應(yīng)考慮到小車撞尺及限位開關(guān)使電動 機(jī)斷電并制動后，小車要走一段制動行程。因此，開關(guān)要安裝在小車緩沖器相碰 的擋鐵前邊一段距離。 3）緩沖器與擋鐵：用于阻止小車越軌和減少沖擊，吸收小車與擋鐵相撞時 的動能。 常用小車緩沖器安裝在小車架上， 而擋鐵則安裝在橋架兩根主梁的兩端； 也有將緩沖器和擋鐵的位置反過來安裝的。 2.2.2 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由減速器、電動機(jī)、車輪、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)動軸以及一 些附件組成。 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動方式有兩種。 即減速器位于小車主動輪中間或減速器位 于小車主動輪一側(cè)。減速器位于小車主動輪中間的小車轉(zhuǎn)動方式，使小車減速器 輸出軸及兩側(cè)傳動軸所承受的扭矩比較均勻。 減速器位于小車主動輪一側(cè)的傳動 方式，安裝和維修比較方便，但起車時小車車體有左右扭擺的現(xiàn)象。 2.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容 2.3.1 橋式起重機(jī)的主要參數(shù)橋式起重機(jī)的主要參數(shù) 這次設(shè)計(jì)的起重機(jī)為 250/50/10t+250/50/10t20.0M 水電站橋式起重機(jī)， 安裝于豐滿水電站擴(kuò)建工程廠房內(nèi)， 用于水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝和檢 修工作。 基本數(shù)據(jù)為： 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20頁 共 65 頁 橋機(jī)跨度：20m； 主鉤額定起重量：250t； 副鉤額定起重量：50t； 主鉤起升高度：26m 副鉤起升高度：32m 大車運(yùn)行速度：20m/min 小車運(yùn)行速度：2m/min 2.3.2 本次設(shè)計(jì)的橋上起重機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本次設(shè)計(jì)的橋上起重機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 本橋式起重機(jī)為雙梁單小車結(jié)構(gòu)式，單小車上設(shè)有主、副鉤起升機(jī)構(gòu)，主、 副鉤可單獨(dú)起吊，又可以相互配合使用。廠房內(nèi)設(shè)兩臺 250/50/10t 橋機(jī)，吊裝 定子及轉(zhuǎn)子時，兩臺橋機(jī)掛 500t 平衡梁，利用平衡梁與轉(zhuǎn)子連接起吊轉(zhuǎn)子。吊 運(yùn) 250t 以下物品時，用 250t 的吊鉤來完成；當(dāng)?shù)踹\(yùn) 50t 以下物品時，用 50t 吊 鉤來完成，在橋架司機(jī)室另一側(cè)的主梁腹板下設(shè)有 10t 電動葫蘆，擴(kuò)大了橋機(jī)的 作業(yè)范圍。 起重機(jī)由小車、橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電器設(shè)備的組成。電器設(shè)備設(shè)置在主 梁內(nèi)，司機(jī)室設(shè)有冷熱空調(diào)。 小車由起升機(jī)構(gòu)、小車架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、250t 吊具等部分組成。 主、副起升機(jī)構(gòu)分別由一臺電動機(jī)、一臺減速器、一臺輪式制動器、一套卷 筒裝置和上滑輪裝置構(gòu)成。起升機(jī)構(gòu)減速器低速軸采用卷筒聯(lián)軸器與卷筒連接。 起升機(jī)構(gòu)上滑輪軸設(shè)有負(fù)荷式傳感器， 在司機(jī)室內(nèi)平臺前設(shè)有大屏幕顯示屏， 可顯示起吊負(fù)荷。當(dāng)起吊負(fù)荷達(dá)到 0.9n 時發(fā)出警報信號。當(dāng)負(fù)荷超過 1.05Gn 時自動切斷電源。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21頁 共 65 頁 起升機(jī)構(gòu)設(shè)有重錘式和雙重限位開關(guān)。 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)為兩側(cè)分別驅(qū)動，采用萬向聯(lián)軸器與主動平衡梁連接。大車運(yùn) 行機(jī)構(gòu)共有 16 個車輪，其中 4 個為主動輪。 大、小車運(yùn)行車輪裝置、卷筒軸承座軸承、卷筒聯(lián)軸器、滑輪裝置，吊鉤裝 置均采用單點(diǎn)分別潤滑。 各機(jī)構(gòu)均采用全封閉自潤滑的中硬齒輪減速器，它具有運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長的 特點(diǎn)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器立式安裝，帶油泵潤滑。 大、小車緩沖器均為聚氨脂緩沖器。 大、小車輪均采用索氏體淬火，車輪踏面和輪緣的硬度為 HB300600，具 有較長三維使用壽命，車輪軸承箱是圓形的，45o安裝，平衡架軸承箱孔和中間 鉸孔均是機(jī)床加工的，車輪軸承箱用半圓環(huán)固定在平衡架上，保證了車輪的偏斜 在許用范圍內(nèi)，減少了啃軌的可能性。該結(jié)構(gòu)也便于車輪的裝拆。 起重機(jī)的橋架由兩個偏軌箱形主梁和兩個箱形端梁以及平臺欄桿、扶梯、司 機(jī)室等部分組成。 偏軌箱形梁具有較大的垂直剛度和水平剛度， 箱形梁里兩端有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)， 中間放置電氣設(shè)備。 兩側(cè)端梁通過鉸軸與主梁連接在一起， 大車運(yùn)行連接鉸通過劃線整體加工來 保證其平行度，使大車運(yùn)行平穩(wěn)，減少啃軌環(huán)節(jié)。 小車架由主梁、端梁、副梁、平臺、欄桿等組成，便于運(yùn)輸，中間斷開，用 高強(qiáng)度螺栓連接。小車機(jī)構(gòu)的底座均通過劃線來整體加工，保證其機(jī)構(gòu)的安裝精 度。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22頁 共 65 頁 第三章起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算第三章起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算 3.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算 3.1.1 計(jì)算條件計(jì)算條件 一跨度、額定起重量 （1）跨度、額定起重量 橋機(jī)跨度L=20m 主鉤額定起重量Gz=250t 副鉤額定起重量Gf=50t 電動葫蘆額定起重量Gd=10t (2)起升高度 主鉤起升高度26m 副鉤起升高度32m 電動葫蘆起升高度40m (3)工作級別 起重機(jī)工作級別A3 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23頁 共 65 頁 主起升工作級別M3 副起升工作級別M5 電動葫蘆工作級別M5 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別M3 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別M3 電動葫蘆運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別M3 (4)運(yùn)行起升速度 大車運(yùn)行速度Vn20m/min 小車運(yùn)行速度Vn12m/min 電動葫蘆運(yùn)行速度Vn15m/min 主鉤起升下降速度Vn1m/min 副鉤起升下降速度Vn4m/min 電動葫蘆起升下降速度Vn8m/min 大車微速運(yùn)行速度Vn2m/min 小車微速運(yùn)行速度Vn1.2m/min 主鉤微速起升下降速度Vn0.1m/min 副鉤微速起升下降速度Vn0.4m/min 電動葫蘆微速起升下降速度Vn0.8m/min (5)大車軌道QU120 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24頁 共 65 頁 最大輪壓450KN 整車自重Gn=165t 3.1.2 運(yùn)行阻力計(jì)算運(yùn)行阻力計(jì)算 a、靜阻力 Wj 初選車輪D=710mm 摩擦阻力系數(shù)=0.0080（表 3.1） 表 3.1 摩擦阻力系數(shù)的平均值 車輪直徑(mm)軸承內(nèi)徑(mm)阻力系數(shù)(mm) 250700.0125 315900.0112 4001000.0095 5001300.0090 6301700.0085 7101900.0080 8002000.0075 9002200.0071 10002400.0071 Wj=(Gn+Gz)g=（250+65）9.80.008=24.696KN 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25頁 共 65 頁 式中： Wj運(yùn)行機(jī)構(gòu)阻力，KN； Gn額定起重量，t； Gz起重機(jī)或小車的自重，t； g重力加速度，9.8m/s2 b、運(yùn)行慣性阻力 a=0.013 2 Vn=0.013 2 12=0.045m/s2 Wa=K(Gn+Gz) a=1.2（250+65）0.045=17.01KN 式中：Wa機(jī)構(gòu)起動時慣性阻力，KN; K考慮旋轉(zhuǎn)件的慣性阻力系數(shù)，取 K=1.11.2; a起動平均加速度，m/s2。 C、總阻力矩 Wz=Wj+Wa=24.696+17.01=41.706KN 3.1.3 電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇 表 3.2 操作頻繁程度系數(shù) Ks 機(jī)構(gòu)工作機(jī)構(gòu)作業(yè)電動機(jī)接電持續(xù)率FC 級別M持續(xù) JC15%25%4060%100% 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26頁 共 65 頁 M315%1.201.050.940.820.72 M4M525%1.381.201.070.930.81 M640%1.551.351.201.030.90 M7M860%1.821.581.401.201.04 100%2.131.851.631.391.20 PnKnKtKsKa(Gn+Gz) Vn gZm =0.940.00138(250+65) 12 0.973 =5.373KW 式中：Pn電動機(jī)在基準(zhǔn)時的功率，KW; Kn海拔高度系數(shù)； Kt工作環(huán)境的溫度系數(shù)； Ks操作頻繁程度系數(shù)，見表 3.2； Ka運(yùn)行阻力系數(shù)，見表 3.3； g齒輪傳動效率； Zm電動機(jī)數(shù)目。 表 3.3 運(yùn)行阻力系數(shù) 車輪直徑（mm）315315710 7101000 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27頁 共 65 頁 靜阻力系數(shù)0.01250.00950.0075 0.0410.001700.001380.00118 力加0.0580.001860.001560.00138 系速0.0650.001950.001650.00146 數(shù)度0.0740.002040.001750.00156 Kaa0.0820.002130.001840.00165 m/min0.1000.002330.002040.00185 0.1130.002480.002190.00199 0.1260.002630.002340.00215 0.1420.002800.002500.00231 0.1580.002900.002700.00251 續(xù)表 3.3運(yùn)行阻力系數(shù) 車輪直徑 （mm）3153157107101000 靜阻力系數(shù)0.01250.00950.0075 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28頁 共 65 頁 0.1790.003230.002940.00274 0.2000.003460.003170.00298 運(yùn)機(jī)0.2240.003730.003450.00325 行構(gòu)0.2370.003880.003590.00340 阻加0.2540.004070.003780.00359 力速0.2860.004430.004140.00395 系度0.3200.004820.004530.00434 數(shù)0.3580.005250.004960.00477 Kaa0.3790.005490.005200.00500 m/mi0.4050.005780.005490.00530 0.4290.006050.005760.00557 0.4530.006320.006030.00584 0.4800.006630.006340.00615 0.5090.006950.006670.00647 0.5440.007350.007060.00687 電動機(jī)型號YZP160大連伯頓 電動機(jī)功率P(KW)7.5 電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速Nm（n/min）970 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29頁 共 65 頁 轉(zhuǎn)動慣量Jm(Kgm2)0.1325 3.1.4 打滑驗(yàn)算打滑驗(yàn)算 a、粘著摩擦系數(shù)0值對于室內(nèi)工作起重機(jī)0=0.15 0PiK0(Ga+Wj) Pi=Gg n =3159.8 4 771.75KN 式中：Pi第 i 個驅(qū)動輪的輪壓，KN; K0粘著摩擦安全系數(shù)，取 K0=1.051.2; G起重機(jī)或小車的運(yùn)動質(zhì)量，t； a平均起動加速度，m/s2，見表 3.4； 0Pi=0.15771.75=115.762 K0(Ga+Wj)=1.2（3150.126+24.696）=76.955 115.76276.955，故打滑實(shí)驗(yàn)通過。 表 3.4 機(jī)構(gòu)加速度和機(jī)構(gòu)加速時間 速度 m/min加速度 加速時 加速度 加速時 加速度 加速時 加速度 加速時 m/s 2 間 sm/s 2 間 sm/s 2 間 sm/s 2 間 m/s 2 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30頁 共 65 頁 100.0414.10.0632.6 200.0585.80.0893.7 250.0656.30.1004.2 320.0747.30.1134.7 400.0828.20.1265.30.2023.3 500.0929.10.1415.90.2263.7 630.1586.60.2544.1 800.1797.40.2864.6 1000.2008.30.3205.2 1250.2249.30.3585.80.4814.3 1400.2379.90.3796.10.5094.6 1600.4056.50.5444.9 1800.4296.90.5775.2 2000.4537.30.6085.5 2250.4807.70.6455.9 b、驅(qū)動輪比與加速度 驅(qū)動車輪數(shù)量n1=2 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31頁 共 65 頁 n1 n =1 2 需滿足條件 amin= （n 10 nk0 ）g=（20.15 41.2 -0.008）9.8=0.5340.555 滿足要求（表 3.5） 表 3.5 驅(qū)動輪比與允許的最大加速度 驅(qū)動輪比 n1：n2允許的最大加速度 m/s 2 1:60.135 1:40.238 1:30.340 1:20.544 1:10.645 3.1.5 減速器計(jì)算減速器計(jì)算 a、速比 車輪的踏面直徑 D輪=710mm 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32頁 共 65 頁 減速器速比i=ND輪 Vn =47103.14 12 =180.301 b、選用減速器功率 減速器數(shù)量Zg=2 等效系數(shù)Kg=1.25 Pg=K a(Gn+Gz) Vn gZgKg =0.0013831512 0.97321.25 =2.286KW 3.1.6 制動器的選擇制動器的選擇 MzMa+Mj+Mjminn 式中：Mz制動器的制動力矩，Nm； Ma機(jī)構(gòu)制動時需制動的慣性力矩； Mjmin有利于機(jī)構(gòu)制動時的最小阻力矩； 3.1.6.1 制動慣性力矩制動慣性力矩 Ma Ma= 2.65(GnGz) Vk2g Zznmt +K