18噸橋式起重機(jī)的設(shè)計—機(jī)械部分

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附錄1 Crane Work Needs More Technique Crane work needs more technology. Construction of tower cranes are the main vertical transportation equipment and also a measure of construction companies and equipment strength of the important logo, in today's increasingly competitive construction market, to meet the construction needs of many construction companies have bought the tower crane. With the tower crane at the construction site of the widely used by the tower crane accident also caused more and more to people's lives and property brought about great losses. According to national statistics, the departments concerned, the tower crane accident rate reached 2.77 percent. Its security problem is still the urgency of the construction Loose training, testing and oversight requirements for the people who work around construction cranes have fostered a false sense of security in our industry. The recent deadly tower-crane collapse at a congested New York City building site should be a wake-up call for us to question and step up our current safety practices. Training and testing is king when it comes to safety. But the construction industry is putting unqualified personnel in the seats of construction cranes, even with today's testing. In many places, no experience is necessary after passing a standardized test. One week of study will give some people enough knowledge to pass a certification examination, and then they can jump into the cab of a crane. Imagine that a commercial airline pilot had the same training as a certified crane operator. How would you feel the next time you decided to fly? In California, it takes more hours of training to wield a pair of scissors in a hair salon than to operate potentially dangerous lifting machinery. How does this make sense? Riggers and signal persons also need standard training and testing to ensure safety under the hook. Employers usually allow any craft to signal a crane on a jobsite, despite best practices that require only qualified people do so. How is it then that uncertified and untrained people are allowed to signal and rig under the hook of a licensed or certified operator? Tower cranes are particularly risky as urban sites become more congested, and the risk of a catastrophic event is very high during climbing operations. Yet most tower-crane climbing crews are trained in a non-traditional manner, via secondhand knowledge that has been passed down over time. The problem with this type of hand-me-down knowledge is that it changes over the years, leaving out small-but-important details along the way. This "osmosis" of knowledge leads crews to develop their own tricks for climbing cranes, often forsaking basic safety in an attempt to save time and energy. In many cases, there are no safety devices or alarms to warn of a serious problem. Climbing crews are subjected to pressures that affect safety-critical decision-making. It is not uncommon for climbs to continue with damaged or leaking hydraulic systems, out-of-adjustment or jammed guide rollers, often working in the dark and for extended hours. This "MacGyver" method of climbing, where every jump becomes a new adventure, should not be the norm. Climbing-frame designs vary among manufacturers, but the operational steps are similar in principle. The climbing process is relatively straightforward, with a mixture of physical work and technical procedure. It is not complex; it is more about knowing the proper sequence of what needs to be done and then following the steps, one by one, making sure each step has been successfully completed before moving onto the next. It is essential that everyone know exactly what is going on and what the dangers are at every stage. That's why the industry needs standardized training, testing and oversight for this work, including a practical assessment of competence. Technicians should have model-specific training directly from the manufacturer, along with a level of practical experience. Inspectors, too, should be required to have specific technical training. They should be independent from all aspects of installation and maintenance to allow for objective decisions. Key personnel on erection crews should have standard training and testing. When these needs are satisfied, crane operations should be carried out in strict accordance with the manufacturers' instructions, engineering principals and governmental laws. But industry stakeholders and lawmakers need to step up their lax standards to protect the public. New York City residents, who have seen their homes turned into dust and debris, would be shocked at the way the industry deals with these issues. The birth worldwide industry early post-war years, the crane industry came to an aImost complete standstill. By the end of the decade, however, crane construction had diversified and spread around the world and the industry seemed infused with newfound energy that left it flourishing as never before. Lightweight cranes that arrived on site ready for use came to dominate construction sites as people realised the advantages of not having to dismantle them between jobs. These new designs did away with the need to have other lifting equipment assisting during rigging - a big contrast to the cumbersome rigging of previous designs. But, before all this could happen came the horrors of the Second World War. By 1940 afl of Europe was completely caught up in the conflict. By the time the war ended, Europe and other parts of the world had been subjected to extraordinary political, economic and social changes that would affect the entire? fabric of society, including the construction and crane industries, for many decades to come. In the US, steam locomotives were starting to be replaced by diesel - by 1953 more than 50 per cent of all locomotives would be diesel. During the war the mass production of excavators, scrapers and cranes continued. 1940, for example, saw Thew launch the new 'Lorain Motocrane' series. This consisted of three cranes which, for the first time in history, were mounted on chassis built by the crane manufacturer itselfi The smallest crane, the MC-2, could lift 7.6 tonnes, the MC-2 9.9 tonnes and the MC-3 13.5 tonnes. These cranes were delivered to the army by the thousand, and were also mounted on portals for use as harbour cranes (the MC-4 model). The war had, of course, taken its toll on the number of able-bodied men available to work in the crane industry and there was a serious shortage of good crane drivers. At Thew, newcomers were taught crane operations over a two-day course presented by A C Burch, an experienced mechanic and graduate of the Naval Academy, and L K Jenkins. These two gentlemen were probably the originators of 'operator training' as we know it today. As they had actually designed the Motocrane, both knew it inside out and were pleased to pass on this knowledge. In response to the long-standing problems,in which the swinging angle of the hoisted load and the velocity of swinging angle is difficult to measure in engineering practice,a state observer is designed by the use of information about the crane trolley's position,and as a result,the trolley load-hoisting system combines with the state observer so conceived to form an online soft measurement system.By introducing the difference between the observer's output and that of the trolley load-hoisting system,and transmitting it to the output end of the observer upon gain vector adjusting by the observer,the pole points of the observer are configured on the same point at the negative real axle,thereby realizing a stable,fast soft measurement for the system variables.Simulation experiments show that:the online soft measurement system possesses a fairly high level of robustness;as the pole points grow,however,the soft measurement system grows in the scope of adaptability to changes in the hoisted ...更多l(xiāng)oad and in the length of the hoisting wire rope.But as the pole points overly grow,a sudden increase in measurement errors may occur either way;when the pole points are set,the result of a soft measurement is more sensitive to the length change of the hoisting rope than to the change of the hoisted load. 起重機(jī)的工作需要更多的科學(xué)技術(shù) 塔式起重機(jī)是建筑施工垂直運輸?shù)闹饕O(shè)備，也是衡量一個建筑施工企業(yè)裝備實力的重要標(biāo)識，在當(dāng)今競爭日益激烈的建筑市場，為滿足施工需要，很多施工企業(yè)都購置了塔式起重機(jī)。隨著塔式起重機(jī)在施工現(xiàn)場的廣泛使用，由塔式起重機(jī)引發(fā)的傷亡事故也越來越多，給人民的生命財產(chǎn)帶來重大損失。據(jù)國內(nèi)有關(guān)部門統(tǒng)計資料表明，塔式起重機(jī)的事故率已達(dá)2.77%。其安全問題仍然是建筑施工中的憂患……起重機(jī)的工作需要更多的科學(xué)技術(shù)， 松散的培訓(xùn)，測試和監(jiān)督的要求, 周圍的建筑起重機(jī)給這些工作的人樹立了一種虛假的安全感，在我們的行業(yè)。最近塔式起重機(jī)倒塌在一個繁忙的紐約市建筑地盤應(yīng)敲響警鐘，提醒我們問題的存在，并加強(qiáng)我們目前安全的做法。 當(dāng)談到安全問題時，訓(xùn)練和測試是關(guān)鍵。不過，建造業(yè)是把不合格人員放在建筑起重機(jī)的駕駛位上，甚至沒有通過今天的測試。在許多地方，沒有任何經(jīng)驗必須合格的通過標(biāo)準(zhǔn)化的測試。一周的學(xué)習(xí)將給予一些人足夠的知識足以通過認(rèn)證考試，然后他們可以跳轉(zhuǎn)到的起重機(jī)的駕駛室。 想象一下一個商業(yè)航空公司飛行員和一個認(rèn)證的起重機(jī)操作員有相同的訓(xùn)練。你會如何感覺，下一次你決定要坐飛機(jī)？在加利福尼亞州，掌握一對剪刀在頭發(fā)沙龍比操作有潛在危險的起重機(jī)械需要更多的時間訓(xùn)練。如何，這是否合理？ 裝配工人和發(fā)信號的人也需要標(biāo)準(zhǔn)的培訓(xùn)和測試，以確保安全下鉤。雇主通常允許任何工人發(fā)信號指揮起重機(jī)上工地 ，盡管最佳做法是需要合格的人這樣做。怎么能允許那么無證和未受過訓(xùn)練的人來代替有工作證或經(jīng)核證的操作者呢？ 塔式起重機(jī)是特別危險的，尤其是在市區(qū)用地變得更加擁擠時。攀登行動更是一個風(fēng)險的行動，其災(zāi)難性非常高。然而，大多數(shù)塔式起重機(jī)攀登員的訓(xùn)練，在一個非傳統(tǒng)的方式，通過二手知識已流傳一段時間。問題與這種類型的現(xiàn)成的知識是，多年來，留下來的非常少，但最重要的細(xì)節(jié)卻丟失了。這種“滲透”的知識，導(dǎo)致操作者只能發(fā)展自己的技巧攀登起重機(jī)，往往放棄基本的安全，企圖以節(jié)省時間和能源. 在許多情況下沒有安全裝置或警報來提醒嚴(yán)重的問題的存在。攀登人員容易遭受到影響安全性至關(guān)重要的決策所帶來的壓力。攀登時，使用損壞或泄漏的液壓系統(tǒng)，沒有任何的調(diào)整，這并不鮮見。在黑暗中工作和延長工作時間是時有發(fā)生的。這種攀登方法，其中的每一次攀登都會成為新的冒險，不應(yīng)該作為規(guī)范被采納。 攀爬架的設(shè)計，在制造商之間存在不同，但設(shè)計的步驟在原則上是相似的。攀登過程中是相對比較明了的，配合著的體力勞動和技術(shù)程序。這是并不復(fù)雜，它是更多地了解知道正確的序列需要做什么，然后按照下列步驟，一個又一個，確保每一步在做下一步前成功完成。這是十分重要，每個人都清楚的知道事情進(jìn)展的怎么樣，在每一個階段存在什么樣的危險。 這就是為什么業(yè)界需要規(guī)范的培訓(xùn)，測試和監(jiān)督，其中包括一個實際的評估能力。技術(shù)人員應(yīng)該隨著實際經(jīng)驗的提升，直接從制造商哪里獲得標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練。視察員同樣也也須有具體的技術(shù)培訓(xùn)。他們應(yīng)獨立于安裝和維修的各方面，這由客觀決定。架設(shè)的關(guān)鍵人員應(yīng)該有標(biāo)準(zhǔn)的訓(xùn)練和測試. 當(dāng)這些需要得到滿足，起重機(jī)作業(yè)應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格按照有關(guān)制造商的指示，工程原則和政府的法律。但業(yè)內(nèi)人士和國會議員，要加強(qiáng)他們的寬松標(biāo)準(zhǔn)，以保障公眾利益?？吹阶约旱募覉@變成了塵埃和碎片的紐約市居民，會對處理這些問題的方式感到震驚。 戰(zhàn)后的前幾年，世界性的工業(yè)誕生了，起重機(jī)行業(yè)幾乎完全停止。然而到這個年代末，起重機(jī)的建造變得多元化并傳播到世界各地，它的前所未有的蓬勃發(fā)展似乎整個工業(yè)注入了新能源。輕型起重機(jī)投入到工作地點并準(zhǔn)備作為主要機(jī)械，因為人們意識到了在工作間不用拆除他們的的優(yōu)點。這些新的設(shè)計也不再需要其他起重設(shè)備協(xié)助操縱——相比以前在安裝前要進(jìn)行繁瑣的設(shè)計。但是，在這一切之前發(fā)生了恐怖的第二次世界大戰(zhàn)。到1940年，歐洲完全陷入了戰(zhàn)爭中。到戰(zhàn)爭結(jié)束后的幾十年來，歐洲和世界其他地區(qū)發(fā)生了巨大的政治，經(jīng)濟(jì)和社會變化，將影響整個社會結(jié)構(gòu)，包括建造業(yè)和起重機(jī)行業(yè)。在美國，蒸汽機(jī)已開始改為柴油機(jī)——到1953年超過百分之五十的機(jī)車將使用柴油機(jī)。戰(zhàn)爭期間，挖掘機(jī)，鏟運機(jī)和起重機(jī)的大規(guī)模生產(chǎn)在繼續(xù)。例如1940年，看到Thew推出新的'Lorain Motocrane'系列。這其中包括三種起重機(jī)，是歷史上首次自身安裝了底盤的起重機(jī)。最小的MC - 2 ，起重量達(dá)7.6噸， MC – 2起重量為9.9噸，MC – 3起重量為13.5噸。這些起重機(jī)許多被用于軍隊，有的還安裝在港口用作港灣式起重機(jī)（在MC - 4型） 。當(dāng)然，這場戰(zhàn)爭已經(jīng)削弱了能在起重機(jī)行業(yè)工作的健壯的男人的數(shù)量，并且優(yōu)秀的起重機(jī)司機(jī)嚴(yán)重短缺。在Thew ，一位畢業(yè)于美國海軍學(xué)院的經(jīng)驗豐富的技工A C Burch和L K Jenkins進(jìn)行了為期兩天的起重機(jī)業(yè)務(wù)課程的教授。這兩位紳士好比是我們今天所知的“經(jīng)營者培訓(xùn)”的創(chuàng)始人。他們實際上已設(shè)計了動力起重機(jī)，都深深地了解起重機(jī)，并很高興傳授這方面的知識。 針對工程實際中起重機(jī)吊重擺角和擺角角速度不易測量的問題,利用小車位置信息設(shè)計了狀態(tài)觀測器,小車吊重系統(tǒng)和觀測器構(gòu)成在線軟測量系統(tǒng)。通過引入觀測器輸出與小車吊重系統(tǒng)輸出之間的差值并經(jīng)過觀測器的增益向量調(diào)節(jié)送至觀測器的輸入端,將觀測器的極點配置在負(fù)實軸的同一點上,實現(xiàn)對系統(tǒng)變量穩(wěn)定、快速軟測量。仿真試驗表明,在線軟測量系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性;隨極點增大,軟測量系統(tǒng)對吊重和繩長變化具有更寬的適應(yīng)范圍,但極點過大時,會出現(xiàn)測量誤差上沖或下沖現(xiàn)象;當(dāng)極點確定時,軟測量效果對繩長變化比吊重變化敏感。 湘潭大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）工作中期檢查表 系 工程系 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級 機(jī)一 姓 名 陳聞 學(xué) 號 2007183804 指導(dǎo)教師 陳格平 指導(dǎo)教師職稱 教授 題目名稱 18噸橋式起重機(jī)的設(shè)計—機(jī)械部分 題目來源 科研 ■ 企業(yè) 其它 課題名稱 18噸橋式起重機(jī)的設(shè)計—機(jī)械部分 題目性質(zhì) ■ 工程設(shè)計 理論研究 科學(xué)實驗 軟件開發(fā) 綜合應(yīng)用 其它 資料情況 1、選題是否有變化 有 ■否 2、設(shè)計任務(wù)書 ■有 否 3、文獻(xiàn)綜述是否完成 ■完成 未完成 4、外文翻譯 ■完成 未完成 由 學(xué) 生 填 寫 目前研究設(shè)計到何階段、進(jìn)度狀況： 橋式起重機(jī)主要由大車、小車、動力裝置和控制系統(tǒng)組成，本文通過給出的設(shè)計參數(shù)，設(shè)計出了吊鉤組，滑輪組，選擇了合適的鋼絲繩，正確的設(shè)計出了卷筒并且將鋼絲繩正確的固定在卷筒上，重點設(shè)計了起升機(jī)構(gòu)、小車運行機(jī)構(gòu)，同時也計算了起重機(jī)的主梁，對其安全裝置進(jìn)行了選擇和說明，分析了起重機(jī)的控制系統(tǒng)。 由 老 師 填 寫 工作進(jìn)度預(yù)測（按照任務(wù)書中時間計劃） 提前完成 ■按計劃完成 拖后完成 無法完成 工作態(tài)度（學(xué)生對畢業(yè)論文的認(rèn)真程度、紀(jì)律及出勤情況）： ■ 認(rèn)真 較認(rèn)真 一般 不認(rèn)真 質(zhì)量評價（學(xué)生前期已完成的工作的質(zhì)量情況） ■ 優(yōu) 良 中 差 指導(dǎo)教師（簽名）：陳格平 2010 年 5 月 6 日 建議檢查結(jié)果： ■ 通過 限期整改 緩答辯 系意見： 簽名：周友行 2011 年 5 月 6 日 注：1、該表由指導(dǎo)教師和學(xué)生填寫。 2、此表作為附件裝入畢業(yè)設(shè)計（論文）資料袋存檔。 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 18噸橋式起重機(jī)設(shè)計—機(jī)械部分 學(xué)號： 2007183804 姓名： 陳聞 專業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 指導(dǎo)教師： 陳格平 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 最大起升重量：18噸 梁跨度：31500mm 起升速度：18～28m／min 起升機(jī)構(gòu)運行速度40～45 m／min 基本要求： 1 根據(jù)上述要求，設(shè)計橋式起重機(jī)； 2 設(shè)計計算說明書1份； 3 總裝配圖1張，小車裝配圖1張，小車架結(jié)構(gòu)圖1張， 20t橋式起重機(jī)總電路原理圖1張； 4 英文資料翻譯，2000單詞左右 二、重點研究的問題 1結(jié)構(gòu)設(shè)計（小車運行 起升機(jī)構(gòu)）； 2材料選擇、主要參數(shù)的選擇等； 3各種強(qiáng)度計算和校核（如有未知條件可按通用機(jī)械方式自行設(shè)定）； 4總電路電氣原理的理解 5 設(shè)計和制圖表達(dá)。 三、進(jìn)度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 知識準(zhǔn)備 1～2周 2 總體技術(shù)方案設(shè)計及計算 3～4周 3 總裝配圖繪制 5～7周 4 拆化零件圖，詳細(xì)設(shè)計 8～11周 5 纂寫設(shè)計計算說明書，準(zhǔn)備答辯 12周 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·起重運輸機(jī)械零部件、操作件和小五金.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，3 [2]《起重機(jī)設(shè)計手冊》編寫組編，起重機(jī)設(shè)計手冊.機(jī)械工業(yè)出版社.1993,3 [3] 余維張主編，起重機(jī)械檢修手冊.北京：中國電力出版社，1998，11 [4] 楊長睽，傅東明主編，起重機(jī)械（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992，5 [5] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·聯(lián)軸器、離合器與制動器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007，2 [6] 陳道南，盛漢中主編，起重機(jī)課程設(shè)計.冶金工業(yè)出版社.2003,5 [7] 羅迎社主編，材料力學(xué).武漢理工大學(xué)出版社.2001,7 湘潭大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）評閱表 學(xué)號 　2007183804 姓名 　陳聞　 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目： 18噸橋式起重機(jī)的設(shè)計—機(jī)械部分 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標(biāo)，體現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點和教學(xué)計劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 2.難度、份量是否適當(dāng)； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結(jié)合。 能力 1.是否有查閱文獻(xiàn)、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設(shè)計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機(jī)應(yīng)用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟(jì)分析能力。 論文 （設(shè)計）質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結(jié)構(gòu)是否嚴(yán)謹(jǐn)合理；實驗是否正確，設(shè)計、計算、分析處理是否科學(xué)；技術(shù)用語是否準(zhǔn)確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或?qū)嶋H應(yīng)用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 2011年6月 日  湘潭大學(xué)畢業(yè)論文 題 目： 18噸橋式起重機(jī)設(shè)計—機(jī)械部分 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號： 2007183804 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2011.6 目錄 中文摘要 ……………………………………………………………………… Ⅰ 英文摘要 ……………………………………………………………………… Ⅰ 1緒論 …………………………………………………………………………… 1 1.1橋式起重機(jī)簡介 ………………………………………………………… 1 1.2普通橋式起重機(jī)的主要組成部分 ……………………………………… 1 1.2.2大車 ………………………………………………………………… 1 1.2.2小車 ………………………………………………………………… 1 1.2.3動力裝置和控制系統(tǒng) ……………………………………………… 1 1.3普通橋式起重機(jī)的運行方式 …………………………………………… 1 2設(shè)計任務(wù)及參數(shù) ……………………………………………………………… 2 2.1主要技術(shù)參數(shù) …………………………………………………………… 2 2.2起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)的級別 ………………………………………………… 2 3吊鉤組的設(shè)計計算 …………………………………………………………… 2 3.1原始參數(shù) ………………………………………………………………… 2 3.2設(shè)計步驟 ………………………………………………………………… 2 4滑輪組的設(shè)計計算 …………………………………………………………… 6 5鋼絲繩的選擇 ……………………………………………………………… 8 6卷筒的設(shè)計計算……………………………………………………………… 9 7鋼絲繩在卷筒上的固定……………………………………………………… 11 8起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算………………………………………………………… 12 8.1原始參數(shù) ……………………………………………………………… 12 8.2設(shè)計計算步驟…………………………………………………………… 12 9小車運行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算…………………………………………………… 16 9.1原始參數(shù)………………………………………………………………… 16 9.2設(shè)計計算步驟…………………………………………………………… 16 10起重機(jī)主梁的設(shè)計計算 …………………………………………………… 22 10.1橋式起重機(jī)主梁的設(shè)計計算主要涉及內(nèi)容 ………………………… 22 11安全裝置的選擇說明 ……………………………………………………… 23 11.1主要安全裝置的說明 ………………………………………………… 23 11.1.1走臺與欄桿 …………………………………………………… 23 11.1.2排障板 ………………………………………………………… 23 11.1.3小車行程限位開關(guān)……………………………………………… 23 11.1.4起升高度限位開關(guān)……………………………………………… 23 11.1.5大車行程限位開關(guān)……………………………………………… 23 11.1.6緩沖器與擋鐵…………………………………………………… 23 11.2小車緩沖器選擇計算 ………………………………………………… 24 11.3大車緩沖器選擇計算 ………………………………………………… 24 12 18噸橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計………………………………………… 25 結(jié)束語 ……………………………………………………………………………25 參考文獻(xiàn) …………………………………………………………………………26 18噸橋式起重機(jī)設(shè)計 摘要 橋式起重機(jī)是一種提高勞動生產(chǎn)率重要物品搬運設(shè)備，主要適應(yīng)車間物品搬運、設(shè)備的安裝與檢修等用途。我國生產(chǎn)的吊鉤電動雙梁橋式起重機(jī)額定起重范圍為5～500t，一般10t以上，起重機(jī)有主、副兩套起升機(jī)構(gòu)；300t以上，起重機(jī)還有三套起升機(jī)構(gòu)。 電動雙梁起重機(jī)由橋架、小車運行機(jī)構(gòu)、大車運行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備構(gòu)成。在系統(tǒng)整體設(shè)計中采用傳統(tǒng)布局的典型結(jié)構(gòu)，小車運行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動。起升機(jī)構(gòu)滑輪組采用雙聯(lián)滑輪組，重物在升降過程中沒有水平移動，起升過程平穩(wěn)，且鋼絲繩的安裝和更換容易。相應(yīng)的卷繞裝置采用單層卷筒，有與鋼絲繩接觸面積大，單位壓力低的優(yōu)點。在起升機(jī)構(gòu)中還涉及到鋼絲繩、減速器、聯(lián)軸器、電動機(jī)和制動器的選擇等。小車運行機(jī)構(gòu)中涉及小車輪壓計算、小車車輪、小車軌道、減速器、聯(lián)軸器、電動機(jī)和制動器的選擇計算等。 在起重機(jī)控制方面，起升機(jī)構(gòu)用主令控制器和磁力控制屏來實現(xiàn)控制，大、小車運行機(jī)構(gòu)用凸輪控制器直接控制。在控制系統(tǒng)設(shè)計中，主要針對起升機(jī)構(gòu)、大車運行機(jī)構(gòu)、小車運行機(jī)構(gòu)電路控制系統(tǒng)的設(shè)計及保護(hù)電路的設(shè)計。利用低壓電氣元件控制起重機(jī)，其使用壽命較長，適合車間惡劣環(huán)境。 關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī) 起升機(jī)構(gòu) 小車運行機(jī)構(gòu) 電氣控制系統(tǒng) ABSTRACT ??? Bridge crane is a significant increase labor productivity goods handling equipment, primarily to carry goods workshops, equipment installation and maintenance, and other purposes. China's production of electrical hook rated double-beam bridge crane lifting the range of 5 ~ 500 t, generally more than 10 t, cranes are the main, two sets of lifting300 t above, there are three sets of cranes lifting bodies. Two-electric beam from the bridge crane, the trolley running, traveling mechanism and electrical equipment constituted. The overall design of the system using the traditional layout of the typical structure and operation of institutions used car driven focus. Pulley group or agency from using double-pulley blocks, heavy objects in the process of lifting the level of no movement, or from the process smooth, and the installation and replacement of wire rope easily. Winding installations in the corresponding single reel, a large area of contact with the rope, the advantages of low pressure units. In lifting bodies also involves rope, reducer, couplings, electrical and brake the choice. Vehicles involved in the operation of institutions pressure on the wheels, car wheels, car track, reducer, couplings, electrical and brake the choice of calculation. In the crane control, or from the institutions with the main controller and magnetic control of the screen to achieve control, big and small car cam controller running institutions with direct control. In the control system design, mainly for lifting bodies, traveling mechanism, the car run institutions circuit design and control system for the protection of the circuit design. Use of low-voltage electrical components control crane, a longer service life for workshop harsh environment. Key words: bridge crane hoisting mechanism car agencies operating electric control system 1 緒論 1.1橋式起重機(jī)的簡介 橋式起重機(jī)是生產(chǎn)車間、料場、電站廠房和倉庫中為實現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化和自動化，減輕體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率的重要物品搬運設(shè)備。它通常用來搬運物品，也可用于設(shè)備的安裝與檢修等用途。橋式起重機(jī)安裝在廠房高處兩側(cè)的吊車梁上，整機(jī)可以沿鋪設(shè)在吊車梁上的軌道縱向行駛，而起重小車又可沿小車軌道（鋪設(shè)在起重機(jī)的橋架上）橫向行駛，吊鉤則作升降運動。因此，它的工作范圍是其所能行駛地段的長方體空間，正好與一般車間形式相適應(yīng)。 1.2普通橋式起重機(jī)的主要組成部分 1.2.1 大車 大車由橋架和大車運行機(jī)構(gòu)組成。橋架：橋架為起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，一方面支撐小車，允許小車在它上面橫向行駛；另一方面又是起重機(jī)行走的車體，可沿鋪設(shè)在廠房上面的軌道行駛。在其兩側(cè)的走臺上，安裝有大車運行機(jī)構(gòu)和電器設(shè)備，大車運行機(jī)構(gòu)用來驅(qū)動大車行走，大車上一般還有駕駛室，用來操縱起重機(jī)和安裝各機(jī)構(gòu)的控制設(shè)備。橋架主要由主梁和端梁組成。設(shè)計時要考慮其強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性要求，也應(yīng)考慮自重和外形尺寸要小，加工制造簡單，運輸、存放和使用維修方便，成本低等因素。1.2.2 小車 小車由起升機(jī)構(gòu)，小車運行機(jī)構(gòu)，小車架和保護(hù)裝置等組成。小車架要承受起升載荷和各機(jī)構(gòu)自重，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時又要盡量減輕自重，以降低輪壓和橋架受載。小車的電力則由滑線或軟電纜引入。設(shè)計時要考慮改善零部件的受力情況、減少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平穩(wěn)、裝配維修方便等因素。 1.2.3動力裝置和控制系統(tǒng) 動力裝置是驅(qū)動起重機(jī)運動的動力設(shè)備，它在很大程度上決定了起重機(jī)的性能和構(gòu)造特點，橋式起重機(jī)的動力裝置一般采用電動機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。各機(jī)構(gòu)的啟動、調(diào)速、改向、制動和停止，都通過操縱控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。 1.3普通橋式起重機(jī)的運行方式 橋式起重機(jī)是一種循環(huán)的、間隙動作的、短程搬運機(jī)械。一個工作循環(huán)一般包括上料、運送、卸料及回到原位的過程，即取物裝置從取物地點由起升機(jī)構(gòu)把物料提起，由運行機(jī)構(gòu)把物料移位，然后物料在指定地點下放，接著進(jìn)行相反動作，使取物裝置回到原處，以便進(jìn)行下一次工作循環(huán)。在兩個工作循環(huán)之間一般有短暫的停歇。起重機(jī)工作時，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于起動、制動以及正向、反向等相互交替的運動狀態(tài)之中。 26 湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 設(shè)計任務(wù)及技術(shù)參數(shù) 2.1主要技術(shù)參數(shù)： 最大起重量： 18噸 粱跨度： 31500mm 起升速度: 18 ~ 28m/min 起升高度: 14mm 起重機(jī)運行速度: 80 ~ 95m/min 起升機(jī)構(gòu)運行速度: 40 ~ 45m/min 2.2起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)的級別: 起重機(jī)工作級別A6; 其中載荷狀態(tài)為Q2(有時起升額定載荷,一般起升中等載荷);利用等級為T6(總工作循環(huán)次數(shù)N=,不經(jīng)常繁忙使用) 起升機(jī)構(gòu)工作級別M6;其中利用等級為T6,載荷狀況為L2 小車運行機(jī)構(gòu)工作級別M4;其中利用等級為T4,載荷狀況L3 大車運行機(jī)構(gòu)工作級別M4;其中利用等級為T4,載荷狀況L2 3 吊鉤組的選擇計算 3.1原始參數(shù) 機(jī)構(gòu)工作級別:M6, 采用雙聯(lián)滑輪組,倍率: m=4 起升質(zhì)量: = 18 t 起升載荷: 起升速度: ~ 初取 3.2設(shè)計步驟 3.2.1.吊鉤形式選擇 吊鉤采用倍率m=4的雙聯(lián)滑輪組,故采用長形吊鉤組 吊鉤用普通的短吊鉤 3.2.2.吊鉤結(jié)構(gòu)及制造方法的確定 選用吊鉤斷面為梯形的吊鉤,其受力情況合理.用鍛造方式制造,材料為20鋼,機(jī)加工前熱處理,硬度小于或等于156HBS 3.2.3.吊鉤主要尺寸的確定 單鉤 D 即D=148.4 mm 則由公式 得，h=150 (因為吊鉤斷面為梯形，故h=D) Q額 ：額定起重量（噸） 3.2.4.鉤身強(qiáng)度計算 1—2和3—4斷面為危險斷面，通常垂直斷面3—4取與水平斷面1—2相同的斷面，而最大拉應(yīng)力約為1—2斷面的50% ，故只驗算1—2面。計算公式： 式中：A—斷面面積，A=15840 —斷面重心坐標(biāo)，=65mm —斷面形狀系數(shù)，=0.096 —起升動力系數(shù)，=1.56 對于20鋼，查表得；取安全系數(shù)n=1.3，則許用應(yīng)力為： < 鉤身驗算通過 3.2.5.吊鉤尾部螺紋直徑的確定 即=80.62mm 式中： 同上 =180KN 螺紋根部直徑 —材料許用應(yīng)力 A-螺紋根部截面面積 查表取梯形圓螺紋： 3.2.6.確定吊鉤螺母尺寸 螺母最小工作高度：H=0.8d=72mm根據(jù)實際結(jié)構(gòu)，需設(shè)防松螺栓，故取螺母高度為：90mm 螺栓外徑D=（1.7~2）d=153~180mm 選取D=160mm 上式中d為螺紋公稱直徑，d=90mm 3.2.7.選擇推力軸承 根據(jù)所選吊鉤螺母尺寸，查表初選推力軸承型號：81124 其額定靜載荷=660KN，因軸承在工作時很少轉(zhuǎn)動，只需校驗額定靜載荷即可。當(dāng)量靜負(fù)荷： —安全系數(shù)，取=1.25 < 校驗通過選擇 81124型推力軸承 3.2.8.吊鉤橫梁的計算 根據(jù)滑輪尺寸，吊鉤組裝置示意圖為 吊鉤梁可看作簡支梁，受力圖如下： 橫梁中間斷面尺寸如下示： 集中載荷：= L=475mm P1=P2= L=475mm =237.5mm D=106mm B=160mm P=280.8KN 最大彎矩計算如下： KNm=33.345KNm 中間斷面的彎曲系數(shù)： 最大彎曲應(yīng)力為： 橫梁材料為45鋼，查表得屈服極限： 取安全系數(shù)n=3，則許用強(qiáng)度： 由 < , 則有 h > 取h=200mm h=200mm 3.2.9.吊鉤拉板強(qiáng)度計算 拉板結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示，斷面A—A受拉伸應(yīng)力，計算如下： 其中 為拉板厚度，因拉板材料為A3鋼，查表得屈服極限： 取安全系數(shù)n=1.7,則許用拉伸應(yīng)力為： 因： < 則有： > mm因軸孔要受擠壓應(yīng)力，則有： 取安全系數(shù) n=3.5, 則有 由上可得： 取 拉板結(jié)構(gòu)圖如下： > 12.48mm n=3.5 5.43mm b=200mm d=120mm h=100mm 4 滑輪組的設(shè)計計算 4.1.滑輪結(jié)構(gòu)形式及相關(guān)尺寸的確定 采用鑄鋼滑輪，因為其強(qiáng)度和沖擊韌性好，材料選：2G230—450 材料2G230—450 A=63mm B=45mm S=14mm C=37mm R=12mm M=14mm r=3m 4.2.輪直徑的確定 普通滑輪直徑的選擇： 查表選取D=630mm 式中：h—與機(jī)構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，查表取h=22.4 d—鋼絲繩直徑，d=20mm 平衡輪直徑的選擇： 4.3. 吊鉤組上滑輪軸的計算（1）吊鉤裝置簡圖如下； L=475mm L1=78mm L2=112mm L3=95mm （2）.滑輪軸可簡化為簡支梁，認(rèn)為作用四個集中載荷受力情況圖如下： ' 彎矩圖 受力圖 A D B C =70.2KN =10951.2 彎曲應(yīng)力為： 滑輪軸材料為45鋼， 則有： < 即：d > 查手冊選取 d=130mm 材料：45鋼 d=130mm 4.4輪軸承的選擇計算 軸承的圓周速度： 工作轉(zhuǎn)數(shù)：每個滑輪中均采用兩個徑向滾動軸承，根據(jù)滑輪組的選擇，查表選用6226型軸承。查表得，額定靜載荷： 額定動載荷： 所選軸承的驗算： < ()驗算通過 式中：—壽命系數(shù)，取=2 —負(fù)荷系數(shù)，=1.5 —速度系數(shù)，=0.95 —溫度系數(shù)，=1 軸承徑向負(fù)荷： =39KN由于， < e 因此有 5 鋼絲繩的選擇 5.1鋼絲繩的最大靜拉力 =23660N所選鋼絲繩直徑應(yīng)滿足： 其中 式中：—滑輪效率，取=0.97 m—起升倍率，m=4 n—安全系數(shù)，取n=6 5.2.鋼絲繩的選擇 初選鋼絲繩：查手冊選纖維芯鋼絲繩，直徑d=20mm,確定其抗拉強(qiáng)度為1670N/鋼絲繩的校核： > 校核通過 式中n —為鋼絲繩折減系數(shù)，取n=0.85 —鋼絲繩最小破斷拉力，查手冊選取=220KN 5.3.鋼絲繩的標(biāo)記選取鋼絲繩為：直徑20mm，光面鋼絲，結(jié)構(gòu)形式為6西魯式，纖維芯，抗拉強(qiáng)度為1670，右交互捻，最小破斷拉力為220KN，單位長度重量147 標(biāo)記：20NAT6×19S+FC1670ZS220147GB/T8918—1996 6 卷筒的設(shè)計計算 6.1.卷筒類型的初步選擇 由于起升高度比較高，根據(jù)滑輪倍率和起升速度，采用雙聯(lián)卷筒，標(biāo)準(zhǔn)槽形，用鑄造方式制造，材料為灰鑄鐵 6.2. 卷筒直徑的定 （1）直徑確定：D 查手冊選用A型卷筒，直徑D=400mm 式中： h—與機(jī)構(gòu)級別有關(guān)的系數(shù)，取h=20 d—鋼絲繩的直徑，d=20mm （2）卷筒的槽形的選擇：查手冊，選標(biāo)準(zhǔn)槽形，其尺寸如下：槽底半徑R=11mm,槽距，表面精度為1級， 標(biāo)記為：槽形 JB/T9006.1—19993. 6.3. 雙聯(lián)卷筒長度及壁厚的確定 （1）卷筒上有螺旋槽部分長 = 式中：—滑輪組倍率， —卷筒計算直徑 —最大起升高度， —固定鋼絲繩安全圈數(shù)， —繩槽槽距，=22mm （2）雙聯(lián)卷筒長度L： 取L=2500mm 式中：—卷筒兩端的邊緣長度根據(jù)結(jié)構(gòu)取=70mm —固定鋼絲繩所需長度 —中間光滑部分長度根據(jù)鋼絲繩允許偏角左右，則有： —取物裝置處于上極限時，動滑輪軸線與卷筒軸線的間距，取=1500mm —由卷筒出來的兩根鋼絲繩引入懸掛裝置的兩動滑輪的間距: =319mm 所選卷筒標(biāo)記為：卷筒A400左 JB/T9006.2—1999 （3）卷筒壁厚確定 對鑄鐵卷筒，按經(jīng)驗公式初選： （6~10）=0.02400+（6~10）=14~18mm 取 6.4. 卷筒強(qiáng)度的計算 因卷筒長度L=2500mm>3D=1200mm需計算壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。（1）壓應(yīng)力的計算卷筒最大壓應(yīng)力在筒壁的內(nèi)表面， <較核通過 上式中：—鋼絲繩最大靜拉力 =26288.7N —許用壓應(yīng)力 —抗壓強(qiáng)度，查手冊=750Mpa n—安全系數(shù)，取n=4.25 —鋼絲繩卷繞節(jié)距，=22mm (2) 彎曲應(yīng)力的計算受力和彎曲簡圖： 因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力很小，故忽略不計。 式中：—彎矩； =26288.7956.5=25145141.55N W—卷筒斷面抗彎模量； ==2159690 卷筒所受合應(yīng)力： =35.8Mpa Mpa < 校核通過 式中： —材料的抗拉強(qiáng)度，=320Mpa n—安全系數(shù)；取n=5 6.5.卷筒的抗壓穩(wěn)定性驗算 驗算公式： 式中：n—穩(wěn)定系數(shù)；取n=1.5 P—卷筒壁單位面積受的外壓力； —受壓失穩(wěn)臨界壓力； （2~2.6）=（2~2.6）25~32.5 =5.97 < 滿足穩(wěn)定性要求 7 鋼絲繩在卷筒上的固定計算 7.1. 固定方法的選擇 采用壓板固定；因其構(gòu)造簡單，裝拆方便，便于觀察和檢查，并安全可靠。其固定形式如下圖示： 7.2繩尾固定處拉力計算 計算式如下： 式中：—鋼絲繩最大靜拉力 —鋼絲繩與卷筒的摩擦系數(shù)，取 —安全圈在卷筒上的包角；取 e—自然對數(shù)的底數(shù); e=2.718 7.3. 螺栓預(yù)緊力計算 因選壓板槽為半圓形，故： 7.4. 螺栓強(qiáng)度驗算 = < =110MPa 校驗通過式中：Z—固定鋼絲繩用的螺母數(shù)，取Z=4 d—螺栓螺紋的內(nèi)徑；d=18.8mm —墊圈與鋼絲繩壓板之間的摩擦系數(shù)，取=0.16 t—作用力臂；根據(jù)壓板得t=22.4mm —螺栓許用拉應(yīng)力， == —螺栓屈服強(qiáng)度；因螺栓材料為Q235；查手冊得：=206Mpa 7.5. 壓板的選取 查手冊：選取序號為6的壓板，標(biāo)準(zhǔn)槽標(biāo)注：壓板6GB/T5975—1986 8 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計 8.1原始參數(shù) 工作級別為M6。 起升高度： H=14m 起升載荷： 起升速度：=18~28m/min ；取V=20m/min JC=25%，CZ=150，G=0.8 8.2設(shè)計計算步驟 8.2.1電動機(jī)的選擇 （1）電動機(jī)靜功率的計算 式中：Q—起升負(fù)荷， = —吊具自重 V—起升速度；V=0.33 m/s—機(jī)構(gòu)總效率，取=0.8 （2）電動機(jī)功率的選擇繞線型異步電動機(jī)穩(wěn)態(tài)平均功率： 初選電動機(jī)： 選用YZR315S—8，額定功率，n=724r/min; 過載系數(shù)：；根據(jù)JC=25%，CZ=150；查表得：允許輸出功率；轉(zhuǎn)動慣量 8.2.2減速器的選擇 （1）減速器傳動比的確定 查手冊選取實際傳動比：上式中： —電機(jī)額定轉(zhuǎn)速，=724 r/min —卷筒轉(zhuǎn)速=60.7r/min a—為滑輪倍率，a=4 —卷筒計算直徑；=420mm V—起升速度：V=20m/min （2）標(biāo)準(zhǔn)減速器的選擇按靜功率P選?。弘姍C(jī)輸入功率 ；輸入轉(zhuǎn)速：，因機(jī)構(gòu)工作級別為M6故：；根據(jù)和以上數(shù)據(jù)；查手冊，選?。簻p速器：QJR—500—12.5、III，C、W、JB/T8905.1—1999 其有關(guān)參數(shù)如下：高速軸許用功率； > ; 滿足要求。 （3）減速器的驗算 最大徑向力的驗算 許用徑向力： < 滿足要求 —鋼絲繩最大靜拉力 —卷筒重力； —起升載荷動載系數(shù)，取=1.56 —減速器輸出軸端的最大允許徑向載荷，取=45600N 最大扭矩驗算：= 8612.2 < =42500 驗算通過 式中：T—鋼絲繩最大靜拉力在卷筒上產(chǎn)生的力矩 —減速器輸出軸允許的短暫最大扭矩，查手冊：=42500 8.2.3. 校驗電機(jī)的過載和發(fā)熱 （1）電機(jī)過載能力校驗 > 46.5KW 驗算通過 式中：—電機(jī)額定功率； u—電動機(jī)臺數(shù)；u=1 —電動機(jī)過載倍數(shù)；=3.3 H—電機(jī)有關(guān)系數(shù)；繞線型H=2.1 V—實際起升速度 —機(jī)構(gòu)的效率；取=0.8 Q—起升機(jī)構(gòu)的總載荷；Q= （2）電機(jī)發(fā)熱校核 =68.385KW > =58.73KW 校核通過 式中：—電機(jī)允許輸出功率，查表取P=68.385KW —穩(wěn)態(tài)平均功率 =58.73KW 8.2.4. .制動器的選擇 制動轉(zhuǎn)矩滿足下式要求： =1.08468 根據(jù)=1.08468；查表得選取YW—500/121型電力液壓塊式制動器；額定制動轉(zhuǎn)矩=1120~2240；制動輪直徑：D=500mm; 轉(zhuǎn)動慣量： 式中：—制動器制動轉(zhuǎn)矩 —制動安全系數(shù)；取=1.75 8.2.5. 聯(lián)軸器的選擇 （1）電機(jī)與浮動軸連接處聯(lián)軸器電機(jī)軸端尺寸：d=95mm(圓錐); L=170mm ; 浮動軸尺寸 ：d=95mm選取聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求： =5328 式中：—所傳遞扭矩計算值 —聯(lián)軸器重要程度系數(shù)；=1.8 —角度偏差系數(shù)；=1 —傳動軸最大扭矩； （0.7~0.8）= —聯(lián)軸器許用扭矩 根據(jù)以上要求，查手冊，選用LM12型梅花彈性聯(lián)軸器；其m ；轉(zhuǎn)動慣量： > ; 選用合理聯(lián)軸器標(biāo)注為：LM12聯(lián)軸器MT12aGB/T 5272— 2002 （2）減速器與浮動軸的連接處聯(lián)軸器浮動軸端尺寸：d=95mm 減速器輸入軸：d=90mm L=170mm制動輪直徑：D=500 mm 根據(jù)以上結(jié)構(gòu)尺寸和T=5328m;選取LMZ11—I—500型帶制動輪的梅花型聯(lián)軸器；許用轉(zhuǎn)矩：=9000m > =5328m選用合理 標(biāo)注為：LMZ11—I—500聯(lián)軸器MT11b GB/T 5272—2002 8.2.6.起動時間驗算 （1）起重時間計算 查表 推薦起動時間，=1~1.5S < ; 滿足要求 式中：—電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩；=1.6 —電機(jī)靜阻力矩 —機(jī)構(gòu)運動質(zhì)量換算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量 =1.15（7.05+3.715）+=12.712 —電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量；=7.05 —制動輪聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量；=3.715 （2）起重加速度 8.2.7. 制動時間驗算 （1）滿載下降制動時間 = =1.4S 查表取 =1~1.5S=1.4S < =1~1.5S滿足要求 式中：—滿載下降電機(jī)轉(zhuǎn)速；取 —制動器制動轉(zhuǎn)矩；=1500N —滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩； =658.665 —換算到電機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動慣量；==12.699 —電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量；=7.05 —制動輪聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量；=3.715 （2）制動平均減速度 8.2.8..起升機(jī)構(gòu)的布局 1.電動機(jī)2.聯(lián)軸器3.浮動軸4.帶制動輪聯(lián)軸器5.制動器6.減速器7.卷筒 8.卷筒支座 9 小車運行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 9.1原始參數(shù) 小車運行速度：V=40~45m/min; 選取V=42m/min 起升載荷：Q=180KN； 小車自重： =0.35Q=70KN JC=25% ； CZ=600； G=0.8 9.2設(shè)計計算步驟： 9.2.1. .驅(qū)動方案初步確定 根據(jù)原始參數(shù)，采用集中驅(qū)動，用四輪支撐，車輪選圓柱雙輪緣車輪 9.2.2. 輪與軌道的選取 （1）車輪輪壓計算小車正常工作時最大輪壓（滿載時）：小車正常工作時最小輪壓（空載時）：車輪的疲勞計算載荷： （2）選車輪與軌道根據(jù)；查手冊，選車輪直徑D=350mm;軌道型號：P24 ； 軌道凸頂半徑r=300mm；車輪材料：ZG310—570；表面淬硬度為300~380HBS； （3）車輪踏面疲勞強(qiáng)度校核 =101180N=101.18KN < 101.18KN 校核通過 式中：—與材料有關(guān)應(yīng)力常數(shù)；查表=0.132 —轉(zhuǎn)速系數(shù)；=0.97 —工作級別系數(shù)；=0.9 R—曲率半徑；R=300mm m—軌道頂與車輪曲率半徑之比有關(guān)系數(shù)；m=0.468 9.2.3. 運行阻力計算 （1）摩擦阻力小車滿載運行時最大摩擦阻力 =250=3.214KN 滿載運行時最小摩擦阻力=250=2.143KN空載運行時最大摩擦阻力= 701.5=0.9KN 空載運行時最小摩擦阻力=70=0.6KN 上式中：Q—起升載荷；Q=180KN —小車自重載荷；=70KN f—滾動摩擦系數(shù); f=0.6 —車輪軸承摩擦系數(shù)；=0.02 d—與軸承相配合處車輪直徑；d=90mm D—車輪踏面直徑; D=350mm —附加摩擦阻力系數(shù)；=1.5 (2)坡道阻力i=250=500N 式中：i—橋式起重機(jī)坡度數(shù)；i=0.002 (3)風(fēng)阻力 因橋式起重機(jī)用于車間的吊運，不在露天工作，故風(fēng)阻力忽略不計 （4）特殊運行阻力主要為慣性阻力： =7500N （5）總靜阻力工作最大靜阻力（小車滿載時）： 工作時最小靜阻力（小車空載時）： 9.2.4. 電動機(jī)的選擇 （1）電動機(jī)靜功率的計算 式中：—工作最大靜阻力；=4.012KN —初選運行速度；取=0.7m/s —機(jī)構(gòu)傳動效率；=0.88 m—電動機(jī)個數(shù)；m=1 （2）初選電動機(jī)橋式起重機(jī)運行機(jī)構(gòu)按下選電機(jī)： 式中：—功率增大系數(shù)；取=1.6根據(jù)P=5.12KW，JC=25%，CZ=600，查手冊，選用YZR160M1—6型電動機(jī)；電機(jī)額定功率，轉(zhuǎn)速 容許輸出功率：； 轉(zhuǎn)動慣量 ： （3）電機(jī)發(fā)熱校驗校驗公式： =2.44KW =4.629KW > =2.44KW校驗通過 式中：—電機(jī)允許輸出容量；=4.629KW —工作循環(huán)中，負(fù)載穩(wěn)態(tài)功率 G—穩(wěn)態(tài)平均系數(shù)；取G=0.8 9.2.5. 減速器選擇 （1）減速器傳動比確定 根據(jù)減速器手冊，選取 =25 上式：—電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；=921r/min —車輪轉(zhuǎn)速； （2）減速器選擇計算輸入功率： ==7.7KW 式中：Z—運行機(jī)構(gòu)減速器個數(shù)；Z=1因工作級別為M6，則按下式選擇：式中：K—放大系數(shù)；取K=2根據(jù)=25，P=15.4KW，電機(jī)輸入轉(zhuǎn)速=921r/min ；查手冊，選用QJR—236—25 VI P ， L， JB/T8905.1—1999減速器高速軸許用功率 ：傳動比：=25，中心距： 9.2.6. 聯(lián)軸器的選擇（1）選擇聯(lián)軸器公式： 式中：n—聯(lián)軸器安全系數(shù)； 取n=1.35 —剛性動載系數(shù)；取=1.8 —電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 電機(jī)與浮動軸連接處聯(lián)軸器選擇：電機(jī)軸端尺寸，d=48mm（錐形）; L=110mm浮動軸尺寸，d=50mm ; 根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和 查手冊，選用LM8型梅花彈性聯(lián)軸器，其 ；轉(zhuǎn)動慣量 < 滿足要求 標(biāo)注：LM8聯(lián)軸器GB/T5272—2002器連接處聯(lián)軸器選擇：浮動軸尺寸：d=50mm減速軸高速軸尺寸：d=38mm，L=80 mm選LM7型梅花彈性聯(lián)軸器； 則有： ；轉(zhuǎn)動慣量： > 滿足要求標(biāo)注：LM7聯(lián)軸器 GB/T 5272—2002 （2）低速軸聯(lián)軸器選擇選用聯(lián)軸器公式：= 式中：—減速器傳動比；=25 —機(jī)構(gòu)傳動效率；=0.85其它同上減速器輸出端與浮動軸聯(lián)軸器選用：減速器低速端尺寸：d=80mm;L=130mm浮動軸尺寸：d=80mm 根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸， 選取兩個LM10型梅花彈性聯(lián)軸器； 其中： 轉(zhuǎn)動慣量 > 滿足要求標(biāo)注：LM10聯(lián)軸器 GB/T 5272—2002浮動軸與車輪軸的聯(lián)軸器選用：浮動軸尺寸：d=80mm 車輪軸尺寸：d=65mm ；L=85 mm根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸和；選取LM9型梅花彈性聯(lián)軸器；其中轉(zhuǎn)動慣量： > 滿足要求 標(biāo)注：LM9聯(lián)軸器 GB/T 5272—2002 9.2.7制動器的選擇 制動器安裝在電動機(jī)軸端，因制動時高速軸能起一部分緩沖作用，以減少制動時沖擊制動轉(zhuǎn)矩計算： （540+2315） =25.4 選用YWZ100/18型電力液壓制動器；其制動轉(zhuǎn)矩：；制動輪直徑D=100mm;轉(zhuǎn)動慣量：因：25.4 < 滿足要求 上式中：—坡道阻力；=500N —風(fēng)阻力；=0 —滿載運行最小摩擦阻力；=2143N m—制動器個數(shù)；m=1 —制動時間； 查表取 =3.5S —電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量；=0.1175 —聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量；=0.0189 9.2.8.電機(jī)過載校驗 校驗公式： > 5.66KW; 過載校驗通過 式中：—電機(jī)額定功率；=6.3KW —平均起動轉(zhuǎn)矩系數(shù)；取=1.7 m—電機(jī)個數(shù)； m=1 —運行靜阻力；=4012KN V—運行速度；=0.67m/s —機(jī)構(gòu)傳動效率；=0.88 —機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動慣量；計算公式為： —電機(jī)轉(zhuǎn)動慣量；=0.1175 —電機(jī)軸上制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量； =0.0189 k—其它傳動件飛輪矩影響系數(shù)；k=1.1 n—電機(jī)額定轉(zhuǎn)速； n=921r/min —機(jī)構(gòu)初選起動時間；=4S 9.2.9. .起動時間與起動平均加速度的校驗 （1）滿載上坡時的起動時間 t=2.02S < =4~6S ; 滿足要求 式中：—電機(jī)平均起動轉(zhuǎn)矩； —電機(jī)軸上的靜阻力矩； （2）起動平均加速度 查表得 ；滿足要求 9.2.10. 運行打滑驗算 小車運行打滑按空載運行工況驗算： （1）起動時不打滑驗算 上式左邊 = 右邊：= =9804.6N 左邊 < 右邊 校驗不通過；這樣會增加車輪磨損，實際起動時間延長；對于不經(jīng)常使用的起重機(jī)，這種短暫的打滑是允許的。 （2）制動時不打滑驗算 上式左邊= 右邊==3932.6N 左邊=4305N > 右邊=3932.6N制動打滑驗算通過 上式中：—附著系數(shù)；取=0.15 K—附著安全系數(shù)；取K=1.05 —軸承摩擦系數(shù)；=0.02 d —軸承內(nèi)徑； d=90mm —驅(qū)動輪最小輪壓；=17500N —打滑側(cè)電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩；= k —飛輪矩影響系數(shù)；k=1.2 —起動平均加速度； —制動平均加速度； —打滑側(cè)制動轉(zhuǎn)矩；=25.4 9.2.11. 小車運行機(jī)構(gòu)布局圖 10 起重機(jī)主梁的設(shè)計計算 10.1橋式起重機(jī)主梁的設(shè)計計算主要涉及內(nèi)容 ①主梁材料的選擇：選用Q235，其力學(xué)性能好。 ②橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)形式及截面尺寸的確定：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用后，驗算是否符合要求。本設(shè)計選用箱形結(jié)構(gòu)主梁，其組成由上下蓋板及左右腹板焊接而成，斷面為封閉的箱形，小車軌道安裝在上蓋板上。本設(shè)計選用了軌道安裝在主梁的正中形式。為了防止上蓋板變形，在箱形主梁內(nèi)部，每隔一定間隔加焊了“長加勁板”和“短加勁板”。橋架的剛度由兩主梁保證，兩主梁外側(cè)，一側(cè)走臺上安放大車運行機(jī)構(gòu)，另一側(cè)安放電氣設(shè)備，走臺增加了橋架的整體剛度，便于起重機(jī)的維修，但也增大了橋架的自重和對主梁的附加扭矩。在設(shè)計中應(yīng)盡量減少走臺的寬度。從主梁受力來考慮，主梁縱向外形以拋物線為優(yōu)，但制造費時，故一般將兩端做成斜線段式。 ③主梁橋架載荷的組合情況：由于起重機(jī)橋架受力情況復(fù)雜，在分析計算過程中，應(yīng)合理處理。 ④主梁強(qiáng)度的計算：主要驗證危險截面的強(qiáng)度是否滿足要求。 ⑤端梁的計算：端梁采用壓制成型，再焊接成箱形結(jié)構(gòu)，有焊縫和加工工時少，端梁變形小，重量輕，外形美觀等優(yōu)點。選用后進(jìn)行強(qiáng)度較核。 ⑥主梁與端梁的連接形式的選擇：采用加連接扳用焊接的形式連接，橋架的運輸分割位置在端梁的中間區(qū)段，接頭處的下蓋板用連接板螺栓聯(lián)接，側(cè)面與頂面用角鋼法蘭聯(lián)接。有制造簡單、裝拆方便、成本低等優(yōu)點。 ⑦司機(jī)室的選用：司機(jī)室的構(gòu)造與安裝位置，應(yīng)保證司機(jī)有良好的視野，司機(jī)室一般與橋架固定，并應(yīng)安裝在無滑線一側(cè)。司機(jī)室的結(jié)構(gòu)有敞開式和封閉式兩種，若無特殊要求，室溫在10~40攝氏度的廠房內(nèi)工作的一般制成敞開式，在多灰塵和有害氣體的場合，露天及高溫車間工作的司機(jī)室，一般制成封閉式。司機(jī)室的內(nèi)部尺寸一般以滿足視線要求為條件，寬度不宜過大，一般取1.3m~1.6m，長度不小于2m，高度不低于1.9m，司機(jī)室內(nèi)部具體尺寸根據(jù)電器設(shè)備和工作要求確定. 司機(jī)室的骨架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般有軋制的型鋼和沖壓的薄板焊成。地板應(yīng)用厚20mm的木板制成，地板離骨架100mm，人形過道處鋪以4~5mm厚的橡膠板，地板和墻壁內(nèi)用留有電纜線槽，玻璃窗的玻璃厚度應(yīng)不小于5mm玻璃窗的尺寸和位置應(yīng)保證司機(jī)坐著能看見起重機(jī)的取物裝置在任何位置的工作情況。根據(jù)需要可設(shè)置上視窗和下視窗。 11 安全裝置的選擇說明 11.1主要安全裝置的說明 電動雙梁橋式起重機(jī)有相應(yīng)的電氣保護(hù)裝置以外，還有其他保護(hù)裝置。 11.1.1走臺和欄桿 走臺與作業(yè)平臺的鋪設(shè)采用具有防滑性能的鋼板制成，設(shè)置牢固的欄桿，欄桿離鋪板的垂直高度不低于1000mm,離鋪板約450mm處應(yīng)有中間夾欄，底部有不低于70mm的擋板。 11.1.2排障板 裝在大車和小車的車輪前，用來推開軌道上可能有的障礙物，以利于大車和小車的順利運行。 11.1.3小車行程限位開關(guān) 安裝在小車一根軌道兩端外側(cè)的主梁蓋板上，小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)，固定一根用角鋼彎折的撞尺，當(dāng)小車行至極限位置時，撞尺壓迫限位開關(guān)的搖桿，使其轉(zhuǎn)動，從而切斷小車運行機(jī)構(gòu)電動機(jī)的電源，由于接線關(guān)系電動機(jī)只能做反向運動。因而小車行程限位開關(guān)的位置要安裝適當(dāng)，及因考慮到小車撞尺與限位開關(guān)接觸時，使電動機(jī)斷電以后，小車由于慣性還要向前走一段距離。 11.1.4起升高度限位開關(guān) 采用絲桿傳動起升高度限位開關(guān)，其工作零件是螺桿和滑塊。螺桿兩端分別支承在殼體上的軸承中，一端通過十字聯(lián)軸器與卷筒軸相連，卷筒轉(zhuǎn)動，滑塊沿螺桿移動，當(dāng)?shù)蹉^上升到極限位置時，滑塊移動到右端極限位置，螺栓壓迫開關(guān)，切斷電源，使起升機(jī)構(gòu)停止運動，從而控制吊鉤高度。安裝時應(yīng)注意，吊鉤裝置上升到極限位置時，應(yīng)該與卷筒或定滑輪之間保持一定距離；機(jī)構(gòu)設(shè)計上保證螺桿不能橫向竄動，否則要出事故。 11.1.5大車行程限位開關(guān) 由于大車運行速度大于80m/min，采用杠桿式限位開關(guān)不能提供可靠的保證，故采用無觸點運行限位系統(tǒng)：光電裝置來保證。 11.1.6緩沖器與擋鐵 為了阻止起重機(jī)和小車越軌，在起重機(jī)和小車軌道兩極端位置裝擋鐵。為了吸收起重機(jī)和小車與擋鐵相撞的能量，保證設(shè)備部受損壞，應(yīng)采用緩沖器。由于本起重機(jī)的速度較大。選用彈簧緩沖器，它有吸收動能大，壽命長的優(yōu)點，但是其自重大、成本高、工作時有硬性碰撞的缺點。具體設(shè)計計算后示 11.2.1. 緩沖器的選擇 查表選取HT1—63型彈簧緩沖器，緩沖容量：W=0.63；緩沖行程：=115mm; 緩沖力： 上式中：V—小車碰撞速度； 11.2小車緩沖器選擇計算 —容許最大減速度；取 = 11.2.2..緩沖器數(shù)目的確定 選取n=2個 上式中：—小車自重；=70KN g—重力加速度； 11.2.3. 實際緩沖行程 式中：w—緩沖容量；w=0.63 —緩沖行程；=115mm 11.2.4. .最大緩沖力 11.2.5. 最大減速度 < =4 滿足要求 11.3大車緩沖器的選擇計算 11.3.1. 緩沖器的選擇 查表選取HT3—800型彈簧緩沖器，緩沖容量：W=8；緩沖行程：=143mm; 緩沖力： 上式中：V—小車碰撞速度； —容許最大減速度；取 = 11.3.2緩沖器數(shù)目的確定 選取n=2個 上式中：G—起重機(jī)自重；G=323KN g—重力加速度； 11.3.3.實際緩沖行程 式中：W—緩沖容量；W=8 —緩沖行程；=143mm 11.3.4.最大緩沖力 11.3.5. 最大減速度 < =6滿足要求 12.18噸橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計（此部分另有同學(xué)設(shè)計） 結(jié)束語 在將近半個學(xué)期畢業(yè)設(shè)計中，我完成了起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、小車運行機(jī)構(gòu)、起重機(jī)的安全保護(hù)裝置及控制系統(tǒng)等的設(shè)計工作，通過設(shè)計后基本上熟悉了起重機(jī)的構(gòu)造和工作原理，為以后從事這方面的工作奠定了基礎(chǔ)。 在設(shè)計過程中，第一階段，我們精心收集整理各種資料，提高了對新知識的自學(xué)能力，對資料的搜集整理能力。在極短的時間中，我們熟悉了橋式起重機(jī)的設(shè)計流程，并了解了起重機(jī)的組成結(jié)構(gòu)及在國民產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用，為起重機(jī)整體和部件的設(shè)計作好了準(zhǔn)備。第二階段，我們提出了初步的設(shè)計方案，在陳格平老師的指導(dǎo)下，我們不斷修改錯誤的設(shè)計，在該階段的設(shè)計中，我們對整個大學(xué)以來的有關(guān)專業(yè)課程進(jìn)行了深化，應(yīng)用了有關(guān)材料力學(xué)，靜力學(xué)，低壓電器元件控制系統(tǒng)的設(shè)計等理論知識，在該階段中我們受益很多，但由于我們的實踐經(jīng)驗不足，設(shè)計中可能存在不少錯誤。第三階段中，我們完善設(shè)計任務(wù)書，核對了設(shè)計內(nèi)容，完成了主要零部件的裝配圖和橋式起重機(jī)總裝配圖設(shè)計，并查閱了有關(guān)資料，為畢業(yè)答辯做好了準(zhǔn)備。 總之，通過畢業(yè)設(shè)計使我們的綜合素質(zhì)能力得到了提高，也給我們整個大學(xué)階段畫上了一個完美的句號。我相信，通過我們以后在實際工作中的不斷努力，我們一定能成為國家建設(shè)中有用的人才。 此時，我們即將各奔前程，在四年的大學(xué)生涯中，我們學(xué)到了很多東西，在此要感謝母校對我們的辛勤培育。在畢業(yè)設(shè)計完成之即，十分感謝陳格平老師的精心指導(dǎo)，使畢業(yè)設(shè)計圓滿完成。在整個設(shè)計中由于時間倉促，難免出現(xiàn)不少錯誤，望各位老師?和有關(guān)人士批評指正。? ?參考文獻(xiàn) [1] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·起重運輸機(jī)械零部件、操作件和小五金.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，3 [2] 嚴(yán)大考、鄭蘭霞主編，起重機(jī)械.鄭州：鄭州大學(xué)出版社，2003，9 [3] 余維張主編，起重機(jī)械檢修手冊.北京：中國電力出版社，1998，11 [4] 楊長睽，傅東明主編，起重機(jī)械（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992，5 [5] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·聯(lián)軸器、離合器與制動器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，2 [6] 機(jī)械設(shè)計手冊編委會主編，機(jī)械設(shè)計手冊·減速器和變速器.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007，2 [7] 羅宗澤，羅圣國主編，機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第3版）.北京：高等教育出版社，2006 [8] 張瑩主編，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997，7 [9] 何焯主編，設(shè)備起重吊裝工程便攜手冊（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005，2 [10] 黃大巍，李風(fēng)，毛文杰等主編，現(xiàn)代起重運輸機(jī)械.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006，3 [11] 北京科技大學(xué)，東北大學(xué)主編，工程力學(xué)（靜力學(xué)）.北京：高等教育出版社，1997 [12] 北京科技大學(xué)，東北大學(xué)主編，工程力學(xué)（材料力學(xué)）.北京：高等教育出版社，1997 [13] 余雷聲主編，電氣控制與PLC應(yīng)用.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998，10 [14] 熊幸明主編，工廠電氣控制技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2005，10 [15] 張質(zhì)文等主編，起重機(jī)設(shè)計手冊.北京：中國鐵道出版社，1997 [16] 趙秉衡主編，工廠電氣控制設(shè)備.北京：冶金工業(yè)出版社，2001，8 [17] 苑尚尊，程岷沙主編，電工與電子技術(shù).東營：石油大學(xué)出版社，2004，6 [18] 田復(fù)興等主編，起重機(jī)械事故案例分析與預(yù)防.北京：中國水利水電出版社，2005 [19] 李錚主編，起重運輸機(jī)械.北京：冶金工業(yè)出版社，1989，10 [20] 陳敢澤主編，現(xiàn)代起重機(jī)管理與實用技術(shù).北京：科學(xué)出版社，2000 [21] 孫桂林主編，起重與機(jī)械安全工程學(xué).北京：北京經(jīng)濟(jì)學(xué)院出版社，1991，9