LD-10單梁橋式起重機(jī)總體及起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
LD-10單梁橋式起重機(jī)總體及起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),ld,10,橋式起重機(jī),總體,整體,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械電子工程
班 級(jí) 機(jī)電112班
姓 名 辛東旭
學(xué) 號(hào) 2011322233
指導(dǎo)教師 李杰
實(shí)習(xí)成績
一、 實(shí)習(xí)目的
在大學(xué)的最后一個(gè)學(xué)期，我有幸跟隨李杰老師去完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)，李老師給我安排的題目是10t-LD型單梁橋式起重機(jī)總體及起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，由于以前從未接觸過起重機(jī)，我對(duì)起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理了解十分淺顯，在李老師的指導(dǎo)下，我通過借閱書籍和觀看起重機(jī)的工作視頻，對(duì)起重機(jī)的現(xiàn)狀有了初步的了解。起重機(jī)是現(xiàn)代工業(yè)在實(shí)現(xiàn)出產(chǎn)過程機(jī)械化，自動(dòng)化，改善物料搬運(yùn)條件，提高勞動(dòng)出產(chǎn)率必不可少的機(jī)械設(shè)備。它對(duì)于發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，改善人們的物質(zhì)，文化生活的需要都起著重要作用。隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅速發(fā)展，機(jī)械化，自動(dòng)化程度也不斷的提高，與此相適應(yīng)的起重機(jī)技能也在告訴發(fā)展，產(chǎn)物種類不斷增加，使用規(guī)模也越來越廣。高層建筑的施工，上萬噸級(jí)或幾十萬噸級(jí)的大型船只的建造，火箭和導(dǎo)彈的發(fā)射，大型電站的施工和安裝，大重件的裝卸與搬運(yùn)等，都離不開起重機(jī)的作業(yè)。
起重機(jī)不僅可以作為輔助的出產(chǎn)設(shè)備，完成原料、半成品、產(chǎn)物的裝卸、搬運(yùn)，進(jìn)行機(jī)電設(shè)備、船體分段的吊運(yùn)與安裝，而且也是一些出產(chǎn)過程及工藝操作中的必需的裝備。再如冶煉金屬工業(yè)出產(chǎn)中的爐料籌辦、加料、鋼水澆鑄成錠、脫模取錠等，必需依靠起重機(jī)進(jìn)行出產(chǎn)作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在國內(nèi)的冶煉金屬、煤炭部門的機(jī)械設(shè)備總數(shù)量或總自重中，起重運(yùn)輸機(jī)械約占45%。起重機(jī)是機(jī)械化作業(yè)的重要的事物基礎(chǔ)，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。對(duì)于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站庫場、建筑施工工地，和海洋開發(fā)、宇宙航行等部門，起重機(jī)已成為主要的出產(chǎn)力要素，在出產(chǎn)中進(jìn)行著高效的工作，組成合理社團(tuán)批量出產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化出產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。
二、實(shí)習(xí)內(nèi)容
3月25日，在李老師的帶領(lǐng)下，我們來到張家口東郊的油漆廠，通過參觀在油漆廠噴鍍的起重機(jī)來實(shí)地了解起重機(jī)的工作原理，同時(shí)，在此次參觀的過程中，我們盡量多次與師傅交流并掌握許多起重機(jī)的知識(shí)，爭取為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)。在實(shí)習(xí)期間，我們通過李老師的講解了解了起重機(jī)的組成結(jié)構(gòu)與主要的工作方式，起重機(jī)主要由以下結(jié)構(gòu)構(gòu)成：
1、取力裝置
取力裝置由油泵、取力器、軟軸拉線組成。用以將汽車動(dòng)力輸出至油泵，成為液壓能。它是通過安裝在駕駛室內(nèi)的手柄的動(dòng)作，通過軟軸拉線使取力齒輪與變速箱內(nèi)取力輸出齒接合或分離，從而使油泵工作或停止。
2、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)、行星齒輪減速器、回轉(zhuǎn)支承等組成。
其工作原理是：液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)減速器，減速器輸出軸上的小齒輪旋轉(zhuǎn)推動(dòng)回轉(zhuǎn)支承，使轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)。
3、中央回轉(zhuǎn)接頭
中央回轉(zhuǎn)接頭，安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)中心處，用以解決工作時(shí)副車架相對(duì)地面靜止，上部回轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)油液及電能由下車向上車的傳遞。由于滑環(huán)的作用，液壓管路及電線不扭結(jié)。
4、液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)由一只主泵供油，系統(tǒng)工作壓力14Mpa,流量25L/min,其工作壓力由溢流閥調(diào)定。出廠時(shí)，本公司已調(diào)好。
當(dāng)取力齒輪接合時(shí)，帶動(dòng)主油泵運(yùn)轉(zhuǎn)，油箱內(nèi)的油通過油泵輸出，到達(dá)支腿操作閥。支腿操作完畢后，將分配手柄撥到上車，此時(shí)液壓油就從支腿油路切換到上車，上車部分即可進(jìn)行工作。
在現(xiàn)場我們重點(diǎn)參觀并了解了起重機(jī)的工作原理：
1、工作原理
起重機(jī)械通過起重吊鉤或其它取物裝置起升或起升加移動(dòng)重物。起重機(jī)械的工作過程一般包括起升、運(yùn)行、下降及返回原位等步驟。起升機(jī)構(gòu)通過取物裝置從取物地點(diǎn)把重物提起，經(jīng)運(yùn)行、回轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把重物移位，在指定地點(diǎn)下放重物后返回到原位。
2、驅(qū)動(dòng)裝置
驅(qū)動(dòng)裝置是用來驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的動(dòng)力設(shè)備的。常見的驅(qū)動(dòng)裝置有電力驅(qū)動(dòng)、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和人力驅(qū)動(dòng)等。電能是清潔、經(jīng)濟(jì)的能源，電力驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)代起重機(jī)的主要驅(qū)動(dòng)型式，幾乎所有的在有限范圍內(nèi)運(yùn)行的有軌起重機(jī)、升降機(jī)、電梯等都采用電力驅(qū)動(dòng)。對(duì)于可以遠(yuǎn)距離移動(dòng)的流動(dòng)式起重機(jī)（如汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)和履帶起重機(jī)）多采用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。人力驅(qū)動(dòng)適用于一些輕小起重設(shè)備，也用作某些設(shè)備的輔助、備用驅(qū)動(dòng)和意外（或事故狀態(tài)）的臨時(shí)動(dòng)力。
3、工作機(jī)構(gòu)
工作機(jī)構(gòu)包括：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，被稱為起重機(jī)的四大機(jī)構(gòu)。
（1）起升機(jī)構(gòu)，是用來實(shí)現(xiàn)物料的垂直升降的機(jī)構(gòu)，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最主要、最基本的機(jī)構(gòu)。
（2）運(yùn)行機(jī)構(gòu)，是通過起重機(jī)或起重小車運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)水平搬運(yùn)物料的機(jī)構(gòu)，有無軌運(yùn)行和有軌運(yùn)行之分，按其驅(qū)動(dòng)方式不同分為自行式和牽引式兩種。
（3）變幅機(jī)構(gòu)，是臂架起重機(jī)特有的工作機(jī)構(gòu)。變幅機(jī)構(gòu)通過改變臂架的長度和仰角來改變作業(yè)幅度。
（4）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，是使臂架繞著起重機(jī)的垂直軸線作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在環(huán)形空間運(yùn)移動(dòng)物料。起重機(jī)通過某一機(jī)構(gòu)的單獨(dú)運(yùn)動(dòng)或多機(jī)構(gòu)的組合運(yùn)動(dòng)，來達(dá)到搬運(yùn)物料的目的。
4、取物裝置
取物裝置是通過吊、抓、吸、夾、托或其他方式，將物料與起重機(jī)聯(lián)系起來進(jìn)行物料吊運(yùn)的裝置。根據(jù)被吊物料不同的種類、形態(tài)、體積大小，采用不同種類的取物裝置。例如，成件的物品常用吊鉤、吊環(huán)；散料（如糧食、礦石等）常用抓斗、料斗；液體物料使用盛筒、料罐等。也有針對(duì)特殊物料的特種吊具，如吊運(yùn)長形物料的起重架空單軌系統(tǒng)橫梁，吊運(yùn)導(dǎo)磁性物料的起重電磁吸盤，專門為冶金等部門使用的旋轉(zhuǎn)吊鉤，還有螺旋卸料和斗輪卸料等取物裝置，以及集裝箱專用吊具等。合適的取物裝置可以減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高工作效率。防止吊物墜落，保證作業(yè)人員的安全和吊物不受損傷是對(duì)取物裝置安全的基本要求。
5、金屬結(jié)構(gòu)
金屬結(jié)構(gòu)是以金屬材料軋制的型鋼（如角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管等）和鋼板作為基本構(gòu)件，通過焊接、鉚接、螺栓連接等方法，按一定的組成規(guī)則連接，承受起重機(jī)的自重和載荷的鋼結(jié)構(gòu)。金屬結(jié)構(gòu)的重量約占整機(jī)重量的40%～70%左右，重型起重機(jī)可達(dá)90%；其成本約占整機(jī)成本的30%以上。金屬結(jié)構(gòu)按其構(gòu)造可分為實(shí)腹式（由鋼板制成，也稱箱型結(jié)構(gòu)）和格構(gòu)式（一般用型鋼制成，常見的有根架和格構(gòu)柱）兩類，組成起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的基本受力構(gòu)件。這些基本受力構(gòu)件有柱（軸心受力構(gòu)件）、梁（受彎構(gòu)件）和臂架（壓彎構(gòu)件），各種構(gòu)件的不同組合形成功能各異的起重機(jī)。受力復(fù)雜、自重大、耗材多和整體可移動(dòng)性是起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的工作特點(diǎn)。
6、控制操縱系統(tǒng)
通過電氣、液壓系統(tǒng)控制操縱起重機(jī)各機(jī)構(gòu)及整機(jī)的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行各種起重作業(yè)?？刂撇倏v系統(tǒng)包括各種操縱器、顯示器及相關(guān)元件和線路，是人機(jī)對(duì)話的接口。安全人機(jī)學(xué)的要求在這里得到集中體現(xiàn)。該系統(tǒng)的狀態(tài)直接關(guān)系到起重作業(yè)的質(zhì)量、效率和安全。
起重機(jī)與其他一般機(jī)器的顯著區(qū)別是龐大、可移動(dòng)的金屬結(jié)構(gòu)和多機(jī)構(gòu)的組合工作。間歇式的循環(huán)作業(yè)、起重載荷的不均勻性、各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)的不一致性、機(jī)構(gòu)負(fù)載的不等時(shí)性、多人參與的配合作業(yè)等特點(diǎn)，又增加了起重機(jī)的作業(yè)復(fù)雜性、安全隱患多、危險(xiǎn)范圍大。事故易發(fā)點(diǎn)多、事故后果嚴(yán)重，因而起重機(jī)的安全格外重要。
三、 實(shí)習(xí)結(jié)果
油漆廠的參觀實(shí)習(xí)對(duì)于我們畢業(yè)設(shè)計(jì)小組來說意義非凡，實(shí)習(xí)是極為重要的實(shí)踐性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，通過階段性時(shí)間的實(shí)習(xí)，為我們之后走向社會(huì)，接觸本工作，拓寬知識(shí)面打下了基礎(chǔ)，并增強(qiáng)了我們的感性認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)、鍛煉我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識(shí)，增強(qiáng)了獨(dú)立分析和解決實(shí)際問題的能力，能夠?qū)⑺鶎W(xué)的專業(yè)理論知識(shí)運(yùn)用與實(shí)踐，在實(shí)踐中結(jié)合理論加深對(duì)其認(rèn)識(shí)和總結(jié)，再次學(xué)習(xí)，將專業(yè)知識(shí)與實(shí)際接軌，逐步認(rèn)識(shí)體會(huì)，更好地將所學(xué)的運(yùn)用到工作中去，接觸社會(huì)，認(rèn)識(shí)社會(huì)，體驗(yàn)生活，學(xué)會(huì)生活，學(xué)會(huì)生活，學(xué)會(huì)感悟，學(xué)會(huì)做事，學(xué)會(huì)與人相處，學(xué)會(huì)團(tuán)結(jié)協(xié)作，為以后畢業(yè)走上工作崗位打下一定的基礎(chǔ)。
四、實(shí)習(xí)總結(jié)及體會(huì)
我很慶幸自己能在這樣有限的時(shí)間里，在李老師的帶領(lǐng)下，學(xué)到了這么多有用的知識(shí)，在實(shí)習(xí)期間，我努力向師傅們學(xué)習(xí)，不懂就問，真正了解起重機(jī)結(jié)構(gòu)和工作過程，他們熱心地給我講授了許多業(yè)務(wù)及工藝方面的知識(shí)，總之這次實(shí)習(xí)為我提供了與眾不同的學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我從傳統(tǒng)的被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從死記硬背的模式轉(zhuǎn)變出來，增強(qiáng)了我的領(lǐng)悟、創(chuàng)新和推斷能力，也豐富了自己的實(shí)踐，在實(shí)習(xí)過程中我學(xué)到了許多在書本上原先學(xué)不到的東西，在看問題的角度、思考問題的方式亦不斷開闊，我一定以此次參觀實(shí)習(xí)為契機(jī)，扎實(shí)鉆研，以畢業(yè)設(shè)計(jì)的方式交出最優(yōu)秀的實(shí)習(xí)答卷！
河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
課題
名稱
LD-10單梁橋式起重機(jī)總體及
起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械電子工程
班 級(jí)： 機(jī)電112班
姓 名： 辛東旭
學(xué) 號(hào)： 2011322233
指導(dǎo)教師： 李杰
填表日期：
課題來源
導(dǎo)師課題
課題類別
工程設(shè)計(jì)
一、論文資料的準(zhǔn)備
1.橋式起重機(jī)簡介
橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。這種起重機(jī)廣泛用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機(jī)是生產(chǎn)車間中應(yīng)用廣泛的一種起重設(shè)備,起升機(jī)構(gòu)是橋式起重機(jī)的重要組成部分,起重小車用以支撐整機(jī)的機(jī)械、電器設(shè)備以及被起升的重物,承受和傳遞作用在起重機(jī)上的各種較為復(fù)雜的載荷。為了全面了解小車架結(jié)構(gòu)在多重載荷組合作用下的應(yīng)力大小及其分布狀況,找出結(jié)構(gòu)承載的薄弱部位,對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析是非常必要的。在對(duì)小車架結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時(shí),傳統(tǒng)的力學(xué)解析方法復(fù)雜,且不精確,很難反映小車架結(jié)構(gòu)實(shí)際的承載狀況。相比之下,利用有限元分析方法建立小車架的有限元模型,并按實(shí)際的載荷分布進(jìn)行加載、求解,能得到實(shí)際的承載狀況,具有快捷、方便、求解結(jié)果相對(duì)準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
起重機(jī)作為物料搬運(yùn)、裝卸或用于安裝的機(jī)械設(shè)備可以減輕或代替人們的體力勞動(dòng)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。它被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域之中。在冶金行業(yè)、機(jī)械制造工業(yè)、電力工業(yè)、煤炭工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、建筑工業(yè)、建材工業(yè)等國民經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)中起重運(yùn)輸機(jī)械都扮演著重要的角色。隨著時(shí)代的發(fā)展制造工廠和裝卸作業(yè)場所開始轉(zhuǎn)向室內(nèi)使橋式起重機(jī)占據(jù)了主導(dǎo)地位。橋式起重機(jī)主要應(yīng)用于大型加工企業(yè)如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)完成生產(chǎn)過程中的起重和吊裝等工作。其中用于生產(chǎn)車間的橋式起重機(jī)是起重機(jī)的一個(gè)主要類型，由于起重機(jī)行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個(gè)廠房的建筑面積，具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用戶歡迎，得到了極大發(fā)展。
2.國內(nèi)橋式起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場競爭也越發(fā)激烈。橋式起重機(jī)行業(yè)在國內(nèi)需求旺盛和出口快速增長的帶動(dòng)下，依然保持高速發(fā)展，產(chǎn)品幾近供不應(yīng)求。
盡管我國起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，但是國內(nèi)起重機(jī)仍缺乏競爭力。從技術(shù)實(shí)力看，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，中國的技術(shù)實(shí)力還有一定差距。目前，過內(nèi)大型起重機(jī)尚不具備大量生產(chǎn)能力。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，由于技術(shù)能力所限，中國起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善，難以同國外匹敵。同時(shí)我國起重行業(yè)目前存在幾個(gè)突出問題，歸納如下：
（1）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標(biāo)低于發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品的水平。
（2）知名品牌寥寥無幾，能打入國際市場并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有。
（3）產(chǎn)品低價(jià)惡性競爭嚴(yán)重，企業(yè)合理利潤難保，已嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。
3.國外橋式起重機(jī)發(fā)展方向
近年來，隨著國際合作的增加，國際起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速。到目前為止，國際主要知名起重機(jī)制造廠商有德國的DEMAG?起重機(jī)，芬蘭的Kone起重機(jī)，美國CM集團(tuán)等。上述企業(yè)在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)較為知名。
橋式起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)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)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效橋式起重機(jī)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(dòng)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(dòng)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(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測，特殊場合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝在橋式起重機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。所有這些因素都有里地促進(jìn)了橋式起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有橋式起重機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近年來橋式起重機(jī)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化
（2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化
（3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化
（4）產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化
（5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化
二、本課題的目的（重點(diǎn)及擬解決的關(guān)鍵問題）
起重機(jī)械用來對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以完成靠人力無法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個(gè)領(lǐng)域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種專門用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。起重機(jī)械是起升，搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械工具。
本課程設(shè)計(jì)的目的在于鞏固和擴(kuò)大我們在校所學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)，訓(xùn)練綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學(xué)生獨(dú)立工作能力和創(chuàng)新精神的最佳手段。畢業(yè)設(shè)計(jì)要求每個(gè)學(xué)生在工作過程中，要獨(dú)立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關(guān)技術(shù)問題。通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，使學(xué)生掌握架橋機(jī)的總體參數(shù)的確定，工作吊臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算等內(nèi)容，將課程中所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到畢業(yè)設(shè)計(jì)中去。 為今后步入社會(huì)、走上工作崗位打下良好的基礎(chǔ)。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
主要內(nèi)容：了解橋式起重機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一臺(tái)滿足要求的10t橋式起重機(jī)，并用AutoCAD繪圖軟件繪制出招標(biāo)文件要求的圖紙。對(duì)起重機(jī)大車行走機(jī)構(gòu)和箱梁設(shè)計(jì)及受力計(jì)算時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)梁法設(shè)計(jì)出起重機(jī)主梁最優(yōu)截面，計(jì)算并校核截面幾何尺寸。從而實(shí)現(xiàn)功能合理，結(jié)構(gòu)簡單適用，工作可靠的目標(biāo)。
研究方法和思路：
本設(shè)計(jì)采用規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)橋式起重機(jī)小車總體布置，箱型梁大車行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析。
首先，通過查閱相關(guān)書籍和資料，學(xué)習(xí)橋式起重機(jī)的相關(guān)知識(shí)，認(rèn)真閱讀參考資料，繼承或借鑒前人的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和成果，了解橋式起重機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，掌握橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)并掌握AutoCAD軟件的使用，掌握一般的繪圖方法和計(jì)算分析步驟；其次，根據(jù)現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)橋式起重機(jī)箱型梁采用的各種結(jié)構(gòu)類型，結(jié)合課本知識(shí)和參考文獻(xiàn)信息，設(shè)計(jì)小車總體布置，箱梁設(shè)計(jì)及和受力計(jì)算，大車行走機(jī)構(gòu)等符合使用要求方面的設(shè)計(jì)；然后，根據(jù)參考文獻(xiàn)，分析橋式起重機(jī)箱型梁的受力情況，計(jì)算各種載荷，并對(duì)橋式起重機(jī)的箱型梁強(qiáng)度穩(wěn)定性，起重機(jī)的總體布置，起重機(jī)的穩(wěn)定性計(jì)算進(jìn)行校核；最后通過數(shù)據(jù)列表或繪制等值線圖等方式查看并分析計(jì)算結(jié)果，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的靜剛度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性。此外，還對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了CAD繪圖，便于生產(chǎn)制造。
四、總體安排和進(jìn)度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
2013.3.29-2013.4.11 熟悉整理資料
2013.4.12-2013.4.25 方案選擇及總體設(shè)計(jì)
2013.4.26-2013.5.9 繪制總圖
2013.5.10-2013.5.23 小車結(jié)構(gòu)總體布置設(shè)計(jì)
2013.5.24-2013.6.13 箱型梁受力分析計(jì)算
2013.6.14-2013.6.22 繪制零件圖紙
2013.6.23-2013.6.27 準(zhǔn)備論文及答辯
五、主要參考文獻(xiàn)
[1] 胡宗武，汪西應(yīng). 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例.北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2008.
[2] 趙健. 起重機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的有限元分析,起重運(yùn)輸機(jī)械[J].北京，2007.
[3] 吳慶鳴 何小新 工程機(jī)械設(shè)計(jì) 武漢 武漢大學(xué)出版社,2006.
[4] 楊國平 現(xiàn)代工程機(jī)械技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社,2006.
[5] 黃大巍，李風(fēng)，毛文杰.現(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械.北京,化學(xué)工業(yè)出版社,2006
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[8] 王金諾、于蘭峰. 起重運(yùn)輸機(jī)金屬結(jié)構(gòu). 中國鐵道出版社，2002
[9] 田景亮. 橋式起重機(jī)構(gòu)造與檢修. 化學(xué)工業(yè)出版社，2008
[10] 黃雍.我國鐵路起重機(jī)的發(fā)展歷程和方向.中國鐵路.10/2002
[11] 陳道南、過玉清、周培德、盛漢中．起重運(yùn)輸機(jī)械．冶金工業(yè)出版社，2005
[12] 吳宗澤、羅圣國．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊．高等教育出版社，2006.5
[13] 陳道南、盛漢中． 起重機(jī)課程設(shè)計(jì)． 冶金工業(yè)出版社，2002.6
[14] 濮良貴、紀(jì)名剛．機(jī)械設(shè)計(jì)．高等教育出版社，2000.12
[15] 陳國璋、孫桂林、金永懿、孫學(xué)偉、徐秉業(yè)．起重機(jī)計(jì)算實(shí)例．中國鐵道出版社，1987
[16] GB/T14405. 太原重型機(jī)器有限公司-通用橋式起重機(jī). 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，1980.
[17] 吳宗澤主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊機(jī)械工業(yè)出版社，2002
[18] 北京鋼鐵學(xué)院編.起重機(jī)課程設(shè)計(jì).冶金工業(yè)出版社，1982
指導(dǎo)教師意見：
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教研室意見：
教研室主任簽名： 日期：
系意見：
系領(lǐng)導(dǎo)簽名： 日期：
系蓋章
課題來源：導(dǎo)師課題、社會(huì)實(shí)踐、自選、其他
課題類別：工程設(shè)計(jì)、施工技術(shù)、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、畢業(yè)論文。
LD-10單梁橋式起重機(jī)總體及起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
河北建筑工程學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題
目
LD-10單梁橋式起重機(jī)總體及
起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械電子工程
班 級(jí) 機(jī)電112
姓 名 辛東旭
指 導(dǎo) 教 師 李杰
摘 要
橋式起重機(jī)用來提升和平移物體。橋式起重機(jī)主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車架和一些安全防護(hù)措施組成，橋架橫跨車間兩側(cè)的軌道上，小車在橋架橫梁上的軌道上沿著橫梁運(yùn)動(dòng)，吊鉤可到達(dá)車間的每一個(gè)角落，實(shí)現(xiàn)物體的提升和平移。橋式起重機(jī)，具有適應(yīng)范圍廣，提升重量范圍大，操作簡單，安裝拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于工廠生產(chǎn)和港口物流搬運(yùn)中。隨著機(jī)械行業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高，這就對(duì)起重機(jī)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，起重機(jī)能否順利有效的運(yùn)行，取決于它的各個(gè)主要部分的好壞及其性能穩(wěn)定性的高低，所以說橋式起重機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)意義深遠(yuǎn)。
該橋式起重機(jī)的起重量為10噸，跨度為12米，起升高度為9米，起升速度為0.6m/s，小車運(yùn)行速度為0.6m/s，機(jī)械部分主要由小車架、卷筒、吊鉤、橋架橫梁和操縱室等構(gòu)成。
橋式起重機(jī)可實(shí)現(xiàn)升降、平移兩種工作模式，本設(shè)計(jì)中根據(jù)起重量、起升速度和運(yùn)行速度計(jì)算出電機(jī)功率、減速器、卷筒及各聯(lián)軸器型號(hào)，并以此依據(jù)來選型，綜合考慮多方面的因素，根據(jù)橋式起重機(jī)工作環(huán)境設(shè)計(jì)了起重機(jī)的安全保護(hù)措施，例如：在起重機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行過程中首先考慮到對(duì)制動(dòng)的保護(hù)；以及對(duì)運(yùn)動(dòng)位置的限位保護(hù)等；同時(shí)各個(gè)系統(tǒng)有相應(yīng)的安全保護(hù)措施來保證起重機(jī)安全可靠運(yùn)行。
關(guān)鍵詞：軌道；橋式起重機(jī)；小車；卷筒
LD-10單梁橋式起重機(jī)總體及起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Bridge crane used to upgrade and translation objects. From the main bridge crane lifting bodies, car running, trailers and some small measure of security, across the bridge on both sides of the Workshop on track, the car in the bridge beams on the track of movement along the beams, Hook can reach every corner of the workshop, to achieve the objects and enhance pan. Bridge crane, to a wide range of upgrading the weight of the large, simple, easy to install demolition of the advantages of widely used in factory production and handling in the port logistics. With the machinery industry and the development of modern logistics industry, one of the cranes rising demand, which the design of the crane has put forward higher requirements, the crane can smooth and effective operation, it depends on the major part of the Good or bad performance and the level of stability, so that optimal design of the bridge crane far-reaching significance.
The bridge crane from the weight of 10 tons, have a span of 12meters, up from the height of 9 meters, lifting speed of 0.6m/s, the car running at 0.6m/s. Some of the major machinery from small trailers, reel, hook, bridge beams and manipulation, such as a room.
Bridge crane movements can be realized, the translation work of the two models, in accordance with the design from weight lifting and running speed to the velocity of the electrical power, reducer, reel and coupling models, and as a basis for selection, Considered various factors, the working environment under the bridge crane designed crane safety protection measures, such as: cranes in the process of starting and running to first consider the protection of the brake, and the location of the movement limit protection At the same time the system has the appropriate security measures to ensure safe and reliable operation of a crane.
KEY WORDS：Track. Bridge crane .Car .Roll
目錄
第1章 前 言----------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 起重機(jī)發(fā)展概況------------------------------------------------------------------------------------1
1.2 橋式起重機(jī)的分類----------------------------------------------------------------------------------3
第2章 總體設(shè)計(jì)------------------------------------------------------------------------------------------4
2.1概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------4
2.1.1單梁橋式起重機(jī)的工作方式-------------------------------------------------------------------4
2.1.2單梁橋式起重機(jī)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)-------------------------------------------------------------------4
2.1.3 起重機(jī)各部件的作用----------------------------------------------------------------------------4
2.1.4運(yùn)行機(jī)構(gòu)----------------------------------------------------------------------------------------------5
2.1.5 遙控的應(yīng)用-----------------------------------------------------------------------------------------6
2.2主要技術(shù)參數(shù)及其選擇----------------------------------------------------------------------------7
2.3大車總體布置-----------------------------------------------------------------------------------------7
2.4電氣控制總體布置----------------------------------------------------------------------------------8
2.5整體及機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的確定--------------------------------------------------------------------9
2.6 選擇電動(dòng)葫蘆的型號(hào)及規(guī)格-------------------------------------------------------------------10
第3章 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-------------------------------------------------------------------------------11
3.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案---------------------------------------------------------------------------11
3.2 選擇鋼絲繩-------------------------------------------------------------------------------------------11
3.3 確定滑輪主要尺寸---------------------------------------------------------------------------------12
3.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度-----------------------------------------------------------------------12
3.5 選擇電動(dòng)機(jī)-------------------------------------------------------------------------------------------14
3.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件------------------------------------------------------------------------------14
3.7選擇減速器---------------------------------------------------------------------------------------------14
3.8驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率---------------------------------------------------------------15
3.9校核減速器輸出軸強(qiáng)度---------------------------------------------------------------------------15
3.10 選擇制動(dòng)器------------------------------------------------------------------------------------------16
3.11 選擇聯(lián)軸器------------------------------------------------------------------------------------------16
3.12驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間---------------------------------------------------------------------------------------17
3.13 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間--------------------------------------------------------------------------------------17
3.14 高速浮動(dòng)軸計(jì)算-----------------------------------------------------------------------------------18
第4章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算------------------------------------------------------------------------20
4.1確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案----------------------------------------------------------------------------------20
4.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度----------------------------------------------------------------20
4.3 運(yùn)行阻力計(jì)算----------------------------------------------------------------------------------------21
4.4 選電動(dòng)機(jī)--------------------------------------------------------------------------------------------22
4.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件---------------------------------------------------------------------------22
4.6 選擇減速器-----------------------------------------------------------------------------------------22
4.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率--------------------------------------------------------------23
4.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間--------------------------------------------------------------------------------------23
4.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率------------------------------------------------------------------24
4.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件---------------------------------------------------------------------------24
4.11 選擇制動(dòng)器-----------------------------------------------------------------------------------------25
4.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪-----------------------------------------------------------------25
4.13 選擇低速軸聯(lián)軸器-------------------------------------------------------------------------------26
4.14 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度----------------------------------------------------------------------------28
第5章 主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算-------------------------------------------------------------------------30
5.1主梁截面的選擇--------------------------------------------------------------------------------------30
5.2主梁強(qiáng)度校核-----------------------------------------------------------------------------------------30
5.3主梁穩(wěn)定性計(jì)算--------------------------------------------------------------------------------------33
第6章 端梁設(shè)計(jì)計(jì)算------------------------------------------------------------------------------34
6.1 輪距的確定-------------------------------------------------------------------------------------------34
6.2端梁的強(qiáng)度計(jì)算--------------------------------------------------------------------------------------34
6.3 主端梁連接計(jì)算-------------------------------------------------------------------------------------35
6.4 起重機(jī)最大輪壓-------------------------------------------------------------------------------------38
第7章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算----------------------------------------------------------40
7.1大車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的確定-------------------------------------------------------------------------------40
7.2計(jì)算載荷------------------------------------------------------------------------------------------------40
7.3車輪踏面接觸強(qiáng)度計(jì)算---------------------------------------------------------------------------42
7.4 運(yùn)行阻力計(jì)算----------------------------------------------------------------------------------------43
7.5 選擇電動(dòng)機(jī)-------------------------------------------------------------------------------------------43
7.6驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件------------------------------------------------------------------------------44
7.7 選擇減速器-------------------------------------------------------------------------------------------44
第8章 關(guān)鍵零部件選擇和認(rèn)識(shí)----------------------------------------------------------45
8.1銷軸-----------------------------------------------------------------------------------------------45
8.2鍵---------------------------------------------------------------------------------------------------------46
第9章起重機(jī)有關(guān)的安全裝置----------------------------------------41
第10章 起重機(jī)的組裝及試車要求----------------------------------------------------------------47
10.1 起重機(jī)的安裝應(yīng)注意的事項(xiàng)------------------------------------------------------------------47
10.2 起重機(jī)的試車要求---------------------------------------------------------------------------------48
第11章 設(shè)計(jì)小結(jié)----------------------------------------------------------------------------------------50
致謝---------------------------------------------------------------------------------------------------52
參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------------------------------------------------------53
附：英文原文
英文翻譯
第1章 前 言
橋式起重機(jī)是橫架于車間、倉庫和料上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)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(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。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)大和自動(dòng)化程度的提高，起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越廣，作用越來越大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高。尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多跨學(xué)科的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，這些都促使起重機(jī)的技術(shù)進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段。起重機(jī)械運(yùn)用廣泛，在現(xiàn)在工業(yè)中不僅對(duì)起重機(jī)的安全和高效提出越來越多的要求，而且隨著自動(dòng)化的控制以及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的日益廣泛，起重機(jī)從單一的搬運(yùn)工具逐步演變成自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)中的重要組成部分?，F(xiàn)今電子技術(shù)以及先進(jìn)的加工技術(shù)運(yùn)用廣泛，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)更是提高了設(shè)計(jì)師們的工作效率。
起重機(jī)械與運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為合理組織成批大量生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。在我國四個(gè)現(xiàn)代化的發(fā)展和各個(gè)工業(yè)部門機(jī)械化水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高中，起重機(jī)必將發(fā)揮更大的作用。
隨著起重機(jī)的高速化和大型化，還需進(jìn)一步深入開展對(duì)起重機(jī)載荷變化規(guī)律、動(dòng)態(tài)特性和疲勞特性的研究。進(jìn)一步開展對(duì)起重機(jī)及零件的可靠性實(shí)驗(yàn)研究，提供起重機(jī)新的設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元法、模塊化設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)和簡裝設(shè)計(jì)會(huì)更深入全面的得到應(yīng)用。
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，減輕自重和增加外形美觀，橋式起重機(jī)橋架大多采用箱型機(jī)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓連接，便于加工、運(yùn)輸和安裝。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)由于機(jī)構(gòu)緊湊，拆裝方便、調(diào)整簡單并運(yùn)行平穩(wěn)，將成為起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流。減速器齒輪采用硬齒面，以減少體積，提高承載能力，增加使用壽命。
本課程設(shè)計(jì)的目的是綜合運(yùn)用以前學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識(shí)，對(duì)整體起重機(jī)主要部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)方法，熟悉零件的工藝性，機(jī)器裝配和安全技術(shù)等方面的知識(shí)，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。
1.1起重機(jī)發(fā)展概況
國際起重機(jī)制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，主要生產(chǎn)國為德國、美國、日本、法國、意大利等，世界頂級(jí)公司有十多家，世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。
經(jīng)過多年發(fā)展，中國起重機(jī)械企業(yè)已經(jīng)有能力對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行自主創(chuàng)新，研發(fā)出符合國內(nèi)外市場需求的個(gè)性產(chǎn)品。到目前，我國起重機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)品種類已超過1000個(gè)，并不斷有新的起重機(jī)械設(shè)備問世?！笆晃濉逼陂g，我國起重運(yùn)輸機(jī)械產(chǎn)品的工業(yè)總產(chǎn)值、銷售收入和利潤總額的年平均增長率超過15%。到2010年，該行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值達(dá)到3000億元。
在國外，尤其是美國、日本和西歐的一些發(fā)達(dá)國家，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化已有幾十年的歷史，門橋式起重機(jī)已完全采用了模塊化設(shè)計(jì)，它可以根據(jù)用戶對(duì)設(shè)備起重量、起升高度和軌道跨距等主要參數(shù)的要求，并結(jié)合用戶現(xiàn)場的實(shí)際空間和工作環(huán)境等特點(diǎn)，直接調(diào)用參數(shù)化3D模型進(jìn)行現(xiàn)場組裝，然后對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析和優(yōu)化，直到滿足用戶的要求。而在國內(nèi)，由于主梁結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法很難分析主梁局部應(yīng)力和變形，使一些真正危險(xiǎn)點(diǎn)被忽略，或?qū)σ恍┍疽呀?jīng)比較安全的部位無畏的加大或加厚，造成材料的浪費(fèi)和生產(chǎn)成本的增加，不利于產(chǎn)品的市場競爭。因此，對(duì)門橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)的有限元分析和優(yōu)化具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。另外，隨著社會(huì)的進(jìn)步，環(huán)保意識(shí)和勞動(dòng)保護(hù)意識(shí)的提高，冶金起重機(jī)設(shè)計(jì)過程把人機(jī)工程及操作環(huán)境舒適要求提高。人機(jī)工程合理化正逐步成為現(xiàn)代冶金起重機(jī)發(fā)展的主要趨勢之一，越來越引起人們的關(guān)注。
橋架、小車架包括一些大型結(jié)構(gòu)件整體加工是保證冶金起重機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施和有效途徑。由于冶金起重機(jī)工作的特殊性，對(duì)質(zhì)量提出了較高的要求，小車架整體加工是指焊在小車架上的電動(dòng)機(jī)底座，制動(dòng)器底座，減速器支承座，卷筒支撐座，和小車車輪支撐座等機(jī)座一次性的畫線加工而成相互間的行位、尺寸公差由機(jī)床保證，因此裝配工作變得特別簡單。只要把電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、車輪就位即可，不像舊的辦法，它們間的行位、尺寸誤差靠塞墊片來調(diào)節(jié)。簡而言之，這些部件間的形位公差由機(jī)床精度保證與裝配工人的技術(shù)等級(jí)無關(guān)，排除了人為因素，因而大達(dá)提高了裝配的精度和使用性能，同時(shí)也大大縮短了用戶的維護(hù)時(shí)間。
未來中國起重機(jī)的幾個(gè)發(fā)展趨勢如下：重點(diǎn)產(chǎn)品大型化、高速化，耐久化和專用化；系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化；通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡易化和多樣化；產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化、集成化和高效化；產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復(fù)合化和信息化；產(chǎn)品設(shè)計(jì)微機(jī)化、精確化、快速化和全面化；產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化、宜人化和綜合化；產(chǎn)品制造柔性化、精益化和規(guī)模化。
1.2橋式起重機(jī)的分類
橋式起重機(jī)可分為以下幾類:通用橋式起重機(jī)、電動(dòng)葫蘆形橋式起重機(jī)。
通用橋式起重機(jī)是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機(jī)，分為通用吊鉤式起重機(jī)、抓斗橋式起重機(jī)、電磁橋式起重機(jī)、兩用橋式起重機(jī)、三用橋式起重機(jī)、雙小車橋式起重機(jī)。
電動(dòng)葫蘆形橋式起重機(jī)其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(dòng)葫蘆代替，或者用固定式電動(dòng)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)的傳動(dòng)裝置也盡量與電動(dòng)葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機(jī)相比，電動(dòng)葫蘆形橋式起重機(jī)雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級(jí)別較低，但其自重輕、能耗小、已采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套，對(duì)廠房建筑壓力負(fù)載較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好。因此在中小起重范圍的一般使用場合使用越來越廣泛，甚至有替代某些通用橋式起重機(jī)的趨勢。
電動(dòng)梁式起重機(jī)其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆代替通用橋式起重機(jī)的起重小車，用電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行小車在單根主梁的工字鋼下翼緣上運(yùn)行，跨度小時(shí)直接用工字鋼做主梁，跨度大時(shí)可在主梁工字鋼的上面再做水平加強(qiáng)，形成組合斷面主梁。其主梁可以在單根主梁，也可以是兩根主梁，其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價(jià)軌道上，也可以通過運(yùn)行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上。
電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)其特點(diǎn)是采用固定式電動(dòng)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(dòng)葫蘆零部件做成簡單的構(gòu)造形式，小車也極為簡便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的使用適應(yīng)性。
第2章總體設(shè)計(jì)
2.1概述
2.1.1單梁橋式起重機(jī)的工作方式
它安裝在產(chǎn)房高出兩側(cè)的吊車梁上，整機(jī)可在吊車梁上鋪設(shè)的軌道上橫向行駛，起重小車沿小車軌道行駛（橫向）。吊鉤做升降運(yùn)動(dòng)，即與CD1型（或MD1）的電動(dòng)葫蘆配套使用完成重物的升降、平移等人們難以做到的需要。
2.1.2單梁橋式起重機(jī)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)
主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、對(duì)廠房的負(fù)荷小、建筑高度小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運(yùn)輸和儲(chǔ)存方便，補(bǔ)充備件方便、輪壓小、工藝性好，適合采用自動(dòng)焊接和流水作業(yè)加工，安裝快，維修方便。缺點(diǎn)是起重量不大。
2.1.3 LD型電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)各部件的作用
1.主梁，主梁是采用鋼板壓延成型的U型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實(shí)腹梁。作用是支承可移動(dòng)的小車，并能沿鋪設(shè)的專用軌道運(yùn)行，將起重機(jī)的全部質(zhì)量的重力傳給廠房建筑結(jié)構(gòu)。
2.端梁，端梁有兩種形式：一種是壓制成形，在焊接車門那個(gè)箱形結(jié)構(gòu)，適用于做中、小起重機(jī)吊鉤橋式起重機(jī)的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結(jié)構(gòu)，通常配制帶角形軸承箱的車輪組，但焊接工作量大，生產(chǎn)效率低于前種（本產(chǎn)品采用前一種） 。
3.主梁和端梁的聯(lián)接，該連接有兩種形式：一種是在主梁的兩端，用法蘭和高度的螺栓與端梁的法蘭相連接。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：主、端梁可以分批生產(chǎn)再組裝，加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費(fèi)用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點(diǎn)是：制造簡單、裝拆方便、成本低，是我國中、小起重機(jī)吊鉤橋式起重機(jī)端梁和主梁的主要連接形式。
4.電動(dòng)葫蘆，它是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，經(jīng)卷筒、滑輪或有巢鏈輪卷方起重機(jī)或起重鏈條，帶動(dòng)取物裝置升降的輕小型起重設(shè)備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價(jià)格低、安全可靠等特點(diǎn)，主要應(yīng)用于起重量及工作范圍要求不大或?qū)ぷ魉俣纫蟛桓叩膱龊?。將上部固定，可將起重設(shè)備單獨(dú)使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運(yùn)行，作電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)、臂架型起重機(jī)的起重小車，使用作業(yè)面積擴(kuò)大，使用場合增多，由于如此靈活，可作工廠、碼頭、倉庫、貨場等常用的起重設(shè)備。電動(dòng)葫蘆的簡述其，有漸開線外嚙合齒輪傳動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)兩類，但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點(diǎn)。
5.大車，使起重機(jī)作水平運(yùn)動(dòng)，用于搬運(yùn)貨物或調(diào)整工作位置，同時(shí)可將作用在起重機(jī)上的載荷傳給支承它的基礎(chǔ)。
6.小車架，是支承和安裝起升機(jī)構(gòu)（電動(dòng)葫蘆）和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的機(jī)架，同時(shí)又是之家和傳遞起升載荷的金屬結(jié)構(gòu)。
7.操縱室，用于司機(jī)操縱作起重機(jī)的運(yùn)行工作，操作室的構(gòu)造與位置安裝，應(yīng)保證使司機(jī)有良好的視野。其結(jié)構(gòu)分為敞開式與封閉是兩種，橋式起重機(jī)的操作室應(yīng)安裝在無滑線一側(cè)的橋架上。
2.1.4運(yùn)行機(jī)構(gòu)
運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是使起重機(jī)或小車作水平運(yùn)動(dòng)，用于搬運(yùn)貨物或調(diào)整工作位置，同時(shí)可將作用在起重機(jī)或小車上的載荷傳給支承它們的基礎(chǔ)。陸上的起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為有軌道運(yùn)行和無軌道運(yùn)行兩類，而橋式起重機(jī)的運(yùn)行屬于前一類。橋式起重機(jī)上的運(yùn)行機(jī)構(gòu)：由電機(jī)、傳動(dòng)裝置（傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器和減速器等）、制動(dòng)器和車輪組成。運(yùn)行機(jī)構(gòu)按其特點(diǎn)（構(gòu)造）可分為分組式和一體式兩種。按其主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)的方式，可分為集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)兩種。運(yùn)行機(jī)構(gòu)是依靠主動(dòng)車輪與輪道間的摩擦力（通常稱為附著力或粘著力）來實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)的。為了保證有足夠大的驅(qū)動(dòng)輪（主動(dòng)車輪），驅(qū)動(dòng)車輪應(yīng)布置得當(dāng)，在任何情況下，都應(yīng)使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機(jī)上運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)輪，通常為總輪數(shù)的一半，采用對(duì)稱布置成四角布置，遮掩可保證驅(qū)動(dòng)輪輪壓之和不變，不會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象，使機(jī)構(gòu)運(yùn)行正常。
1.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，LD型電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)采用自行式的電動(dòng)葫蘆，其小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)就是電動(dòng)葫蘆的自行式電動(dòng)小車。
2.大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，LD型電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般均作分別驅(qū)動(dòng)的型式（即：每一邊軌道上的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)車輪分別單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)）電動(dòng)機(jī)采用封閉自扇冷式，帶制動(dòng)器的繞線型電動(dòng)機(jī)或帶制動(dòng)器的變極籠型電動(dòng)機(jī)。司機(jī)室操縱時(shí)用繞線的電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)裝置采用自行式電動(dòng)葫蘆電動(dòng)小車的閉線減速器。一級(jí)開式齒輪減速器的型式。其中閉式齒輪部分是專用同軸式減速機(jī)，這種型式的傳動(dòng)裝置簡單、輕巧、零件數(shù)量少、通用化程度高，便于制造和修理，但開式齒輪較易磨損，傳動(dòng)效率稍低，在有特殊要求時(shí)，傳動(dòng)裝置也可采用二級(jí)定軸式擺線行星式、少齒差漸開線行星式等。采用全封閉型減速器或采用帶制動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)—減速器套裝組各式的傳動(dòng)裝置。它便于專業(yè)化生產(chǎn)。傳動(dòng)效率較高，但制造及安裝 5齒面圓柱精度要求較高。QS系列“三合一”減速器為三級(jí)漸開線布置平行軸傳動(dòng)外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器（中華人民共和國專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為：ZBJ19027—90）。減速器直接按與帶制動(dòng)器的繞線是或鼠籠式電動(dòng)相配，集減速器、電動(dòng)機(jī)、帶制動(dòng)器為一體，制動(dòng)器不需配電源，所配電機(jī)具有雙重功能接通電源即可旋轉(zhuǎn)，切斷電源后，電機(jī)本身即產(chǎn)生制動(dòng)力矩而制動(dòng)。電動(dòng)機(jī)—減速器驅(qū)動(dòng)部件利用減速器機(jī)體直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主動(dòng)車輪利用其伸出軸端直接插入到驅(qū)動(dòng)部件減速器的低速空心軸內(nèi)。通過花鍵連接，靠力矩支承鉸保持平衡。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中采用“三合一”驅(qū)動(dòng)部件，使機(jī)構(gòu)變得非常緊湊、自重輕、分組性好、裝配與更換方便，不受橋架起臺(tái)和小車架變形的影響，并由于驅(qū)動(dòng)部件不與走臺(tái)相連接，可以減少主梁扭轉(zhuǎn)載荷，而且可使走臺(tái)的構(gòu)造也大為簡化，當(dāng)電動(dòng)機(jī)容量增大時(shí)，懸臂受力復(fù)雜化。故大型起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，目前仍采用分組式分別驅(qū)動(dòng)，大車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪，小車車輪采用圓錐鼓形車輪。
2.1.5 遙控的應(yīng)用
在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的今天，無線遙控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，大到人造衛(wèi)星，小到家用電視機(jī)、空調(diào)等都使用遙控技術(shù)來進(jìn)行操作，遙控技術(shù)的發(fā)展被認(rèn)為是一種現(xiàn)代化的標(biāo)志，它可以充分使人從繁雜的體力勞動(dòng)中解放出來隨心所欲地從遠(yuǎn)距離進(jìn)行控制。無線遙控技術(shù)的發(fā)展使人們享受著科學(xué)的魅力，由于遙控技術(shù)可以減低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及提高作業(yè)的安全性等方面起著積極的作用，在工業(yè)自動(dòng)化控制中無線遙控技術(shù)的應(yīng)用已愈來愈被人們重視。
起重機(jī)使用無線遙控系統(tǒng)具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：
1.節(jié)省人力，對(duì)于橋式、門式起重機(jī)及汽車起重機(jī)等裝卸設(shè)備，其操作掛鉤可由一個(gè)人承擔(dān)，操作者可直視操作，不需要指揮。對(duì)于工作效率低的起重設(shè)備，一個(gè)人可同時(shí)管理多臺(tái)起重機(jī)設(shè)備?？稍谄鹬貦C(jī)操縱同時(shí)，完成與其關(guān)聯(lián)的輸送帶、加料器、搬運(yùn)車等其它設(shè)備控制和管理。
2.安全性，遙控系統(tǒng)是起重機(jī)械的控制裝置，如果動(dòng)作有誤，將發(fā)生物損、人傷的事故。因此必須保證遙控系統(tǒng)的百分之百的安全，具有操作者應(yīng)能直接進(jìn)行緊急停車和系統(tǒng)自動(dòng)急停的安全保護(hù)。
3.提高工作效率，由于操作者與地面指揮由一個(gè)人承擔(dān)，操作者可自行判斷，進(jìn)行作業(yè)，提高了作業(yè)的準(zhǔn)確性及工作效率。
4.抗干擾性強(qiáng)，能夠不受電焊、電爐及起重機(jī)變頻器等的電磁雜波干擾，能夠在小范圍內(nèi)同時(shí)多臺(tái)使用，互不干擾。
5.環(huán)境安全的提高，在有毒氣體、高溫、多粉塵和危險(xiǎn)的作業(yè)場地，可選擇環(huán)境好、且安全的位置進(jìn)行操作，操作者的人身安全得到保護(hù)，作業(yè)條件得到改善。
6.輕小型便于操作，發(fā)射系統(tǒng)由操作者攜帶進(jìn)行操作，故應(yīng)體積小、重量輕、攜帶方便。
因此，采用無線遙控方式來控制起重機(jī), 將起重機(jī)司機(jī)從高空移至地面, 可直接與檢修人員聯(lián)系共同操縱起重機(jī), 從而提高了吊裝的精確性和安全性。用遙控器控制起重機(jī)的難點(diǎn)在于必須保證設(shè)備運(yùn)行安全、可靠、平穩(wěn)和動(dòng)作靈活準(zhǔn)確, 避免因高溫、高粉塵和強(qiáng)電磁干擾等工業(yè)環(huán)境因素的影響造成遙控系統(tǒng)控制失常和誤動(dòng)作。
2.2主要技術(shù)參數(shù)及其選擇
總體設(shè)計(jì)是起重機(jī)設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵部分，它是對(duì)起重機(jī)本身構(gòu)思、設(shè)計(jì)的總體思路?？傮w設(shè)計(jì)關(guān)系到起重機(jī)出廠后的性能、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、操作的舒適性等等，所以總體設(shè)計(jì)直接決定了起重機(jī)設(shè)計(jì)的成敗。
同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行構(gòu)想設(shè)計(jì)思路的過程，也至關(guān)重要。在拿到設(shè)計(jì)題目后，進(jìn)行了具體的分析研究，參考同類型起重機(jī)的有關(guān)資料之后制定了總體設(shè)計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證在滿足使用要求的前提下，所設(shè)計(jì)的機(jī)型應(yīng)結(jié)構(gòu)合理并符合相關(guān)的性能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等要求。
普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。
通用橋式起重機(jī)一般由橋架、起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾大部分組成。設(shè)計(jì)參數(shù)：
① 定起重量：10噸；
② 起升高度9m；大車軌道跨度12m；
③起升和小車運(yùn)行均采用單速，速度為0.6m/s；大車運(yùn)行為3級(jí)速度控制，最大為1.5m/s；最小為0.6m/s;
④重物起升采用標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)葫蘆，大車采用分立驅(qū)動(dòng)型式；
⑤電氣控制回路要求設(shè)有安全保護(hù)開關(guān)；
⑥大車采用滑觸線供電，小車采用電纜供電；
⑦各電氣元件外殼注意接地保護(hù)；
⑧駕駛室與主梁采用螺栓聯(lián)接；
2.3大車總體布置
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常是和橋架的設(shè)計(jì)一起考慮，兩者的設(shè)計(jì)工作要交叉進(jìn)行。一般的設(shè)計(jì)包括：1）確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式；2）布置橋架的尺寸；3）安排大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的具體位置和尺寸；4）綜合考慮二者的關(guān)系和完成各部分的設(shè)計(jì)。
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案，基本分兩類，即：分別傳動(dòng)和集中傳動(dòng)。在橋式起重機(jī)常用的跨度（10.5～32m）范圍內(nèi)，均可用分別傳動(dòng)的方案。若采用集中傳動(dòng)時(shí)，對(duì)于大跨度（≥16.5m），宜采用高速集中傳動(dòng)方案，而對(duì)于小跨度（≤13.5m），可采用低速集中傳動(dòng)方案。
分別驅(qū)動(dòng)省去了中間部分的傳動(dòng)軸，使得質(zhì)量減輕，尺寸減小。分別驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)不因主梁的變形而在大車傳動(dòng)性機(jī)能方面受到影響，從而保證了運(yùn)行機(jī)構(gòu)多方面的可靠性。所以，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)。
大車運(yùn)行系統(tǒng)的傳動(dòng)原理：動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)發(fā)出，經(jīng)制動(dòng)輪聯(lián)軸器，補(bǔ)償軸和半齒聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給減速器的高速軸端，并經(jīng)減速器把電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的轉(zhuǎn)數(shù)之后，由低速軸傳出，又經(jīng)全齒聯(lián)軸器把動(dòng)力傳遞給大車的主動(dòng)車輪組，從而帶動(dòng)了大車主動(dòng)車輪的旋轉(zhuǎn)，完成橋架縱行吊運(yùn)重物的目的。大車兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一樣的。
對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本要求是：
1） 機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕；
2） 和橋架的配合要合適，這樣，橋架容易設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)好布置，并且使走臺(tái)不致過大；
3） 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架的剛度；
4） 維護(hù)檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理，使司機(jī)上下走臺(tái)方便，便于裝拆零件及操作。
跨度12m為中等跨度，為減輕重量，決定采用電動(dòng)機(jī)與減速器間、減速器與車輪間均有浮動(dòng)軸的布置傳動(dòng)方案如圖2-1所示。
圖2-1 分別傳動(dòng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置圖
1-電動(dòng)機(jī)；2-制動(dòng)器；3-帶制動(dòng)輪的半齒輪聯(lián)軸器；4-浮動(dòng)軸；5-半齒聯(lián)軸器；6-減速器；7-車輪
2.4電氣控制總體布置
本設(shè)計(jì)的基本控制方案就是通過PLC的輸入端輸入控制信號(hào)從而使PLC發(fā)出控制信號(hào)去控制變頻器使變頻器啟動(dòng)工作，同時(shí)斷電電磁制動(dòng)器得電松開，同時(shí)相關(guān)指示燈亮。當(dāng)PLC控制變頻器頻率端子輸入信號(hào)時(shí)或正反信號(hào)，控制變頻器的端子對(duì)變頻器發(fā)出改變頻率的信號(hào)正反轉(zhuǎn)的信號(hào)，從而使被控電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變或者轉(zhuǎn)速方向發(fā)生改變。當(dāng)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)到期限位置或主電路發(fā)生短路、過流、斷相、過載、突然停電等時(shí)，會(huì)使行程開關(guān)動(dòng)作或變頻器發(fā)出短路、過流等信號(hào)輸入到PLC輸入端，使PLC發(fā)出變頻器停止、電磁制動(dòng)器制動(dòng)等信號(hào)。從而達(dá)到控制的要求和目的。下圖是電氣控制方案的控制框圖，圖中YB1、YB2、YB3是電機(jī)M1、M2、M3的斷電電磁抱閘制動(dòng)器，圖中的箭頭方向表示控制控制信號(hào)流動(dòng)的方向。
圖2-2控制方案簡圖
2.5整體及機(jī)構(gòu)工作級(jí)別的確定
綜合以上數(shù)據(jù)，結(jié)合起重機(jī)用途和工作條件，該設(shè)計(jì)起重機(jī)整體及機(jī)構(gòu)工作級(jí)別如下：
1.整體的工作級(jí)別：A4；
2.機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別：
起升：M5，
小車運(yùn)行：M3，
大車運(yùn)行：M5(ISO 4301-5：1991)。
圖2-3電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)外形
2.6選擇電動(dòng)葫蘆的型號(hào)及規(guī)格
電動(dòng)葫蘆的形式與參數(shù)，選用目前應(yīng)用得最多的CD1或者M(jìn)D1型。
CD1型和MD1型電動(dòng)葫蘆的起重量一般為0.5～10噸，起重高度為6～30m，起升速度為8 m/min，起重量為10t時(shí)為7 m/min。而MD1型電弧爐具有兩種起升速度，除常速外，還有0.8 m/min的慢速可滿足精密裝卸，砂箱合模等精細(xì)作業(yè)的要求。電動(dòng)葫蘆的總體結(jié)構(gòu)可分為起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)兩部分，起升機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。
本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)小車采用CD1型10t電動(dòng)葫蘆，CD1型電動(dòng)葫蘆的主輔電機(jī)為帶錐形制動(dòng)器的錐形轉(zhuǎn)子電機(jī)，電機(jī)和制動(dòng)器制成一體。使電動(dòng)葫蘆結(jié)構(gòu)緊湊、自重輕。據(jù)資料查得，電動(dòng)葫蘆型號(hào),自重為1076kg。
結(jié)果：選用
第3章 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組
按照布置宜緊湊的原則，決定采用如圖的傳動(dòng)方案，采用了雙聯(lián)滑輪組。根據(jù)所規(guī)定的起重量Q為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列：8，10，12.5，16t，故選用為起重量進(jìn)行計(jì)算。由于滑輪組倍率：，因而承載繩分支數(shù)為：
圖3-1 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡圖
查附表8選圖號(hào)為G15吊鉤組，得其自重；兩動(dòng)滑輪間距
3.2 選擇鋼絲繩
若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)查﹝1﹞中表2-1得滑輪組效率：
鋼絲繩所受最大拉力：
查﹝1﹞中表2-4得中級(jí)工作類型時(shí)，安全系數(shù)：。
鋼絲繩的計(jì)算鋼絲破斷拉力總和
查附表1選用瓦林吞型鋼芯鋼絲繩，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度,光面鋼絲，右交互捻，直徑d = 14mm，其鋼絲最小破斷拉力，標(biāo)記如下：
鋼絲繩
3.3 確定滑輪主要尺寸
滑輪的許用最小直徑：
式中系數(shù) 由﹝1﹞中表2-4查得的。由附表2中選用滑輪直徑，由此可以得出取平衡滑輪直徑 ，附表2數(shù)據(jù)可以選用?；喌睦K槽部分尺寸可由附表3查得。由附表4選用的鋼絲繩的直徑為，，滑輪直徑的型滑輪標(biāo)記。
滑輪 ZB J80 006.8-87由附表5平衡滑輪選用，，滑輪軸直徑的F型滑輪標(biāo)記為：
滑輪 ZB J80 006.9-87
3.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度
卷筒直徑：
由附表13選用。卷筒繩槽尺寸由﹝3﹞附表14-8查得槽距，槽底半徑。
卷筒尺寸：
取
式中 ——附加安全系數(shù)，?。?
——卷筒不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距，即，實(shí)際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減；
——卷筒的計(jì)算直徑。
卷筒壁厚：
取。
卷筒壁的壓應(yīng)力驗(yàn)算：
選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度，許用壓應(yīng)力：
﹝﹞y=
故抗壓強(qiáng)度足夠
卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒的長度，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力
圖3-2 卷筒彎矩圖
卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí)：
卷筒斷面系數(shù)：
式中 ——卷筒外徑，取；
——卷筒內(nèi)徑，取
于是
合成應(yīng)力：
式中許用拉應(yīng)力：
所以
卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。故選定卷筒直徑，長度；卷筒槽形的槽底半徑，槽距；起升高度，倍率；靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽蟮腁型卷筒，標(biāo)記為：
卷筒 左 ZB J80 007.2-87
3.5 選擇電動(dòng)機(jī)
計(jì)算靜功率：
式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，一般，取
電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率：
式中 系數(shù)由﹝1﹞中表6-1查得，對(duì)于中級(jí)起重機(jī)，
,取
查表33選用電動(dòng)機(jī)JZR2 63-10其，
，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量
3.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件
按照等效功率法求得：當(dāng)JC%=25時(shí)所需的等效功率：
式中 ——工作級(jí)別系數(shù)，查﹝1﹞中表6-4，（中級(jí)）；
——系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間平均工作時(shí)間的比值（）值查得。由﹝1﹞表6-3，一般起升機(jī)構(gòu)，取，由﹝1﹞圖6-6查得
由以上計(jì)算結(jié)果 可知，故選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件， 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱計(jì)算通過。
3.7 選擇減速器
卷筒轉(zhuǎn)速：
減速器總傳動(dòng)比：
查附表35選ZQ-500-Ⅱ-3CA減速器，當(dāng)中級(jí)工作類型時(shí)，許用功率，;自重，輸入軸直徑，軸端長（錐形）。
3.8驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率
實(shí)際起升速度：
誤差：
實(shí)際所需等效功率：
3.9 校核減速器輸出軸強(qiáng)度
由﹝1﹞中公式（6-16）得輸出軸最大徑向力：
式中 ——卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷；
——卷筒及軸自重，參考附表14估計(jì)；
——ZQ-500減速器輸出軸端最大容許徑向載荷，由附表40查得。
因此
由﹝1﹞中公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：
式中 ——電動(dòng)機(jī)的額定力矩；
——當(dāng)JC5=25％時(shí)電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)；
——減速器傳動(dòng)效率。
——減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由附表36查得。因此由以上計(jì)算可知所選減速器能滿足要求
3.10 選擇制動(dòng)器
所需靜制動(dòng)力矩：
=
式中 ——制動(dòng)安全系數(shù)，由﹝1﹞查得。
由附表15選用制動(dòng)器，其額定制動(dòng)力矩；起重機(jī)制動(dòng)輪直徑；制動(dòng)器重量。
3.11 選擇聯(lián)軸器
高速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由﹝1﹞（6-26）式：
式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）；
——聯(lián)軸器安全系數(shù)；
——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，
。
由附表31查得電動(dòng)機(jī)JZR2-63-10電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形，。由附表34查
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