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齊 齊 哈 爾 工 程 學 院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 300kN 橋式起重機大車行走部傳動裝置設(shè)計 院 （系） 專業(yè)班級學生姓名指導教師成 績年 月 日齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- II -300kN 橋式起重機大車行走部傳動裝置設(shè)計摘要橋式起重機由橋架、大車運行機構(gòu)、小車運行機構(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)，橋式起重機是一種提高勞動生產(chǎn)率重要物品搬運設(shè)備，主要適應車間物品搬運、設(shè)備的安裝與檢修等用途。起升機構(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。在起升機構(gòu)中還涉及到鋼絲繩、減速器、聯(lián)軸器、電動機和制動器的選擇等。關(guān)鍵詞：起升機構(gòu)；大車運行機構(gòu)；橋式起重機齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- III -AbstractA bridge from the bridge crane, crane traveling mechanism, the car run institutions and electrical equipment. The traditional layout of the typical structure is adopted in the design of the whole system, bridge crane is a significant increase labor productivity goods handling equipment, primarily to carry goods workshops, equipment installation and maintenance, etc Hoisting pulley group adopts double pulley block, weight no horizontal movement in the process of lifting, hoisting process is stable, and the steel wire rope installation and easy replacement. Winding installations in the corresponding single reel, a large area of contact with the rope, the advantages of low pressure units. In the lifting mechanism also involves rope, reducer, coupling, motor and brake the choice.Keywords: hoisting mechanism of crane traveling mechanism; bridge crane;齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- IV -目 錄摘要 .IIAbstract III1 引言 .11.1 起重機概念及知識 11.2 起重機發(fā)展及存在問題 11.3 未來發(fā)展趨勢 21.4 橋式起重機的主要結(jié)構(gòu) 31.4.1 小車 .31.4.2 大車 .31.4.3 動力裝置和控制系統(tǒng) .31.5 課題的目的、意義 .41.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .42 大車行走部傳動裝置總體設(shè)計 .92.1 主要技術(shù)參數(shù) 92.2 橋式起重機的特點和種類 92.3 橋式起重機的一般構(gòu)造 102.4 設(shè)計的基本原則和要求 112.5 大車機構(gòu)傳動方案 112.6 大車運行機構(gòu)具體布置的主要問題 123 大車行走部傳動設(shè)計 .143.1 輪壓計算 143.2 車輪選擇 153.3 阻力計算 163.4 電機的計算與選擇 173.4.1 靜功率計算 .173.4.2 電動機過載能力校驗 .183.4.3 電動機發(fā)熱校驗 .183.5 減速器的選擇 193.5.1 初選減速器 .193.5.2 驗算運行速度和實際所需功率 .203.6 驗算啟動不打滑條件 203.6.1 二臺電動機空載時間時啟動 .20齊 齊 哈 爾 工 程 學 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ）- V -3.6.2 事故狀態(tài) .213.7 選擇制動器 214 大車行走部聯(lián)軸器選型和軸的計算校核 234.1 制動器至減速器段聯(lián)軸器選型 .234.2 制動器至減速器段軸計算 .234.3 減速器至大車輪一段聯(lián)軸器選型 .254.4 減速器至大車輪一段軸的設(shè)計及強度校核 255 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 285.1 主梁的設(shè)計計算 .285.2 端梁的計算 375.2.1 端梁總體的尺寸 .375.2.2 計算載荷的確定 376 起重機未來發(fā)展趨勢 426.1 模塊化和組合化 .426.2 輕型化和多樣化 426.3 自動化和智能化 436.4 成套化和系統(tǒng)化 446.5 新型化和實用化 44結(jié)論 46致 謝 47參考文獻 48齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 1 -1 引言1.1 起重機概念及知識二十世紀以來，由于鋼鐵、機械制造業(yè)和鐵路、港口及交通運輸業(yè)的的發(fā)展，促進了起重運輸機械的發(fā)展。對起重運輸機械的性能也提出了更高的要求。現(xiàn)代起重運輸機械擔當著繁重的物料搬運任務，是工廠、鐵路、港口及其他部門實現(xiàn)物料搬運機械化的關(guān)鍵。因而起重機的金屬結(jié)構(gòu)都用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，并用焊接代替鉚接，不僅簡化了結(jié)。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，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物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機泛地應用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處?？s短了工期，而且大大地減輕了自重，焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代金屬結(jié)構(gòu)的特征。我國是應用起重機械最早的國家之一，古代我們祖先采用杠桿及轱轆取水，就是用起重設(shè)備節(jié)省人力的例子。幾千年的封建統(tǒng)治年代，工業(yè)得不到發(fā)展，我自行設(shè)計制造的起重機很少，絕大多。70 年代，起重機的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水準獲得了很大的發(fā)展，除了滿足國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)對起重機日益增長的需要外，還向國外出口各種類型的高性能。1.2 起重機發(fā)展及存在問題上個世紀 70 年代以來，隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展，起重機械在品種及質(zhì)量上都得到了極其迅速的發(fā)展。隨著國名經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是國家加大基礎(chǔ)工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)件和機器設(shè)備的重量也越來越大，特別是大型水電站、石油、化工、路橋、冶煉、航天以及公用民用高層建筑的安裝作業(yè)的迫切需要，極大的促進了起重機、特別是大型起重機的發(fā)展，起重機的設(shè)計制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著起重機的使用頻率、起重量的增大，對其安全性能、經(jīng)濟性能、效率及耐久性性等問題，也越來越引起人們的重視，并對設(shè)計理念、方法及手段的探討也日趨深入。由于在起重機設(shè)計中采取常規(guī)設(shè)計方法時，許多構(gòu)件存在不合理性，進而影響整個設(shè)備性能。計算機技術(shù)的應用在很大范圍內(nèi)解決了起重機的設(shè)計問題，尤其是有限元分析方法與計算機技術(shù)的結(jié)合，為起重機結(jié)構(gòu)的準確分析提供了強力的有效手段，在實際工程已日益普及，且今后的結(jié)構(gòu)分析從孤立的單獨構(gòu)件轉(zhuǎn)變到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體空間分析。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 2 -1.3 未來發(fā)展趨勢由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求，起重機的種類、形式也需要相應地發(fā)展和創(chuàng)新，性能也需要不斷變化與究善。由于現(xiàn)代化設(shè)計方法的建立和計算機輔助設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計手段的應用，使起重機設(shè)計思維觀念和方法有了進一步的更新，其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門不斷取得的新科技成果在起重機上的滲透、推廣應用等，更使起重機的各方面不斷地豐富更新。因此，起重機向現(xiàn)代化、智慧化、更安全。今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面：（1）產(chǎn)品大型化，高速化和專用化。目前，世界上最大的履帶起重機起重量 3000t，最大的橋式起重機起生日一 1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達 350m/min，堆垛起重機級最大運行速度 240m/min，垃圾處理用起重機的起升速度達 100m/min。（2）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化在起重機單機自動化的基礎(chǔ)上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。（3）產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實用化結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力件，減輕自重和增加外形美觀。（4）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化有相當批量的起重機是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，整個建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。（5）產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，先進的計算機技術(shù)，微電子技術(shù)，電力電子技術(shù)，電纜技術(shù)，液壓技術(shù)，機械傳動和控制系統(tǒng)，自動化和模糊控制技術(shù)在智能起重齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 3 -機。新一代的大起重機的高效率的電控單元的已發(fā)展為完全電子數(shù)字控制系統(tǒng)。（6）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標準化用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設(shè)計方法，起重機上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。1.4 橋式起重機的主要結(jié)構(gòu)1.4.1 小車小車的組件有：起升裝置，運行裝置，小車架和保護裝置等組成。起升裝置又含的組件：電動機、減速器、卷筒、制動器以及滑輪組。電動機經(jīng)由減速器來帶動卷筒轉(zhuǎn)動使上卷筒從卷筒放下，以達到起升的目的。小車架要承受起升載荷和各機構(gòu)自重，應有足夠的強度和剛度，同時又要盡量減輕自重，以降低輪壓和門架受載。小車的電力則由滑線或軟電纜引入。小車的運行機構(gòu)有兩種方式，本設(shè)計采用的是集中驅(qū)動，用四輪支撐，車輪選圓柱雙輪緣車輪。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。1.4.2 大車大車由橋架和大車運行機構(gòu)組成。橋架：橋架為起重機的金屬結(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，安裝有大車運行機構(gòu)和電器設(shè)備，大車運行機構(gòu)用來驅(qū)動大車行走，大車上一般還有駕駛室，用來操縱起重機和安裝各機構(gòu)的控制設(shè)備。門架主要由主梁和端梁組成。設(shè)計時要考慮其強度，剛度和穩(wěn)定性要求，也應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。1.4.3 動力裝置和控制系統(tǒng)動力裝置是驅(qū)動起重機運動的動力設(shè)備，它在很大程度上決定了起重機的性能和構(gòu)造特點，橋式起重機的動力裝置一般采用電動機?？刂葡到y(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。各機構(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)。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 4 -1.5 課題的目的、意義 起重機是指能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械，具有動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性，多用于人力不能完成的任務。本課題是 5t 單梁橋式大車運行機構(gòu)設(shè)計，由于噸位較小其運用的場所就必須在設(shè)計的考慮之內(nèi)，穩(wěn)定性與安全操作性也是設(shè)計的重要考慮部分。通過學習橋式起重機的設(shè)計方法和步驟，提高學生分析問題解決問題的能力，將自己所學的理論知識運用到生產(chǎn)實際當中去，培養(yǎng)動手能力。同時讓我們了解制造行業(yè)的發(fā)展，為以后找工作做準備。橋式起重機橋是在升高的軌道，也被稱為起重機運行橋式起重機。龍門吊橋一起加入上凸起的軌道的縱向延伸的任一側(cè)，解除臺車在橋上敷設(shè)沿橫向形成矩形字段軌道，可利用的空間，他們占用電梯橋材料下，不會妨礙地面設(shè)備。橋式起重機廣泛地應用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。隨著科學技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展，起重機在不斷的完善和發(fā)展中，先進的電氣和機械設(shè)備逐漸在起重機上運用。其趨向是增加自動化程度，提高工作效率和使用性能，使其操作更加簡化和安全可靠，運用更普遍化。1.6 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀起重機作為一種古老的機械，時至今日，在其承載結(jié)構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、取物裝置、控制系統(tǒng)及安全裝置等各方面都有了很大的發(fā)展，其設(shè)計理論、制造工藝、檢測手段等都逐漸趨于完善和規(guī)范化，它已成為一個更完整的機器。由于提出了生產(chǎn)發(fā)展的新要求，起重機的類型，形式也需要相應的發(fā)展與創(chuàng)新，性能參數(shù)需要不斷改變和良好的學習。由于計算機輔助設(shè)計和現(xiàn)代設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計方法的建立及應用意味著起重機設(shè)計思維理念和方法的進一步更新，新的科技成果和其他技術(shù)領(lǐng)域相鄰工業(yè)部門仍然滲透使起重機，推廣應用，也使起重機的各個方面不斷充實更新。因此，起重機將向現(xiàn)代化、智慧化、更安全可靠方便的方向發(fā)展。1）國內(nèi)研究現(xiàn)狀齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 5 -加入世貿(mào)組織后，雖然國內(nèi)市場(特別是配套件)將受到較大沖擊，但同時也給我們帶來新技術(shù)的應用，使國內(nèi)主機和配套件企業(yè)更清晰認識到差距，更多地了解國產(chǎn)產(chǎn)品存在的致命問題，必將引導主機和配套件企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進步。國內(nèi)工程機械產(chǎn)品近十年來隨著技術(shù)的引進、消化、吸收，有了長足的進步，產(chǎn)品性能、可靠性、外觀都有較大幅度的提高，但同國外工程機械比較來看，還存在較大差距，就工程起重機而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面：（1）整機性能，由于先進技術(shù)和新材料的應用,同種型號的產(chǎn)品，整機重量要輕20% 左右。隨著結(jié)構(gòu)分析應用和先進設(shè)備的使用,結(jié)構(gòu)形式更加合理（2）高性能、高可靠性的配套件,選擇余地大、適應性好,性能得到充分發(fā)揮（3）電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應用（4）操作更方便、舒適、安全、保護裝置更加完善（5）向吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展。幾千年的封建統(tǒng)治年代，工業(yè)得不到發(fā)展，我國自行設(shè)計制造的起重機很少，絕大多數(shù)起重運輸設(shè)備主要依靠進口。解放以后，隨著冶金、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，起重運輸機械獲得了飛速的發(fā)展，全國剛解放就建立了全國最大的大連起重機械廠，1949 年10月，在該廠試制成功我國第一臺起重量為50 噸，跨度為22.5m 的橋式起重機。為培養(yǎng)起重運輸機械專業(yè)的人才，在上海交通大 學等多所高等工業(yè)學校中，創(chuàng)辦了起重運輸機械專業(yè)。到目前為止，我國通用門式起重機和工程起重機已從過去的仿制渡到惡劣自行設(shè)計制造的階段。有些機種和產(chǎn)品，無論從結(jié)構(gòu)形式，還是性能指針都達到了較高水平。我國起重運輸機械行業(yè)從上世紀五六十年代開始建立并逐步發(fā)展壯大，并已形成了各種門類的產(chǎn)品范圍和龐大的企業(yè)群體，服務于國民經(jīng)濟各行各業(yè)。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，起重運輸機械制造業(yè)也取得了長足的進步。2005 年起重運輸機械行業(yè)銷售額達到1272 億元，“十五”期間平均每年超過30%，2006 年依然保持著持續(xù)增長的態(tài)勢，目前的市場前景非常好。70年代以來，起重機的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水準獲得了很大的發(fā)展，除了滿足國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)對起重機日益增長的需要外，還向國外出口各種類型的齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 6 -高性能、高水平的起重機。由此可見，起重機的設(shè)計制造，從一個側(cè)面反映惡劣一個國家的工業(yè)現(xiàn)代化水平。上個世界70 年代以來，隨著生產(chǎn)和科學技術(shù)的發(fā)展，起重機械無論在品種及質(zhì)量上都得到了極其迅速的發(fā)展。隨著國名經(jīng)濟的快速發(fā)展，特別是國家加大基礎(chǔ)工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)件和機器設(shè)備的重量也越來越大，特別是大型水電站、石油、化工、路橋、冶煉、航天以及公用民用高層建筑的安裝作業(yè)的迫切需要，極大的促進了起重機、特別是大型起重機的發(fā)展，起重機的設(shè)計制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著起重機的使用頻率、起重量的增大，對其安全性能、經(jīng)濟性能、效率及耐久性性等問題，也越來越引起人們的重視，并對設(shè)計理念、方法及手段的探討也日趨深入。由于在起重機設(shè)計中采取常規(guī)設(shè)計方法時，許多構(gòu)件存在不合理性，進而影響整個設(shè)備性能。計算機技術(shù)的應用在很大范圍內(nèi)解決了起重機的設(shè)計問題，尤其是有限元分析方法與 計算機技術(shù)的結(jié)合，為起重機結(jié)構(gòu)的準確分析提供了強力的有效手段，在實際工程已日益普及，且今后的結(jié)構(gòu)分析從孤立的單獨構(gòu)件轉(zhuǎn)變到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體空間分析。2）國外研究現(xiàn)狀（1）重點產(chǎn)品大型化，高速化和專用化。由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，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費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，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更高的要求。目前世界上最大的履帶起重機起重量3000t，最大的橋式起重機起生日一 1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達350m/min，堆垛起重機級最大運行速度240m/min，垃圾處理用起重機的起升速度達100m/min。（2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標準化用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設(shè)計方法，將起重機上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。（3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 7 -有相當批量的起重機是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，整個建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。（4）產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進的計算機技術(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)應用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機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)。（5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化在起重機單機自動化的基礎(chǔ)上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。（6）產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實用化結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、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。目前各行業(yè)中使用的橋式起重機數(shù)不勝數(shù)，普遍采用小型PLC控制和調(diào)壓調(diào)速，基本上沒有智能化產(chǎn)品。中小型橋式起重機大多應用16/3.2T,50/10T以及32/16T等類型，在冶金工業(yè)的大型起重機，各大鋼鐵公司基本上采用200t～480t起重機，而中小企業(yè)絕大多數(shù)采用趨于淘汰邊緣的75t ～160t 起重機，小噸位的在穩(wěn)定性上要求越來越高，這些起重機的更新?lián)Q代和現(xiàn)代化改造項目，形成了巨大的市場需求，也是科研人員進一步研發(fā)的動力和機會。隨著工業(yè)的發(fā)展，橋式起重機日常趨向高速化大型化智能化方向發(fā)展。高速化：大型橋式起重機主起升機構(gòu)的起升速度已達12m ／min，付起升速度15m／min，主副小車運行速度均在40m／min，大車運行80m／min以上。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 8 -大型化，英國亞當森公司生產(chǎn)的世界上最大的鑄造起重機起重量已達550t，目前國內(nèi)最大的太原重工股份公司生產(chǎn)的450t起重機，使用在寶鋼、武鋼、鞍鋼、共有十多臺。智能化：整機電控配置先進，已發(fā)展到全部機構(gòu)變頻調(diào)速，檢測手段先進，運行自動監(jiān)控、自動跟蹤、檢測智能化，給維護檢修提供了便捷。因此對于大型化的鑄造起重機，主起升機構(gòu)安全可靠性的設(shè)計就顯得更尤為重要。否則一旦發(fā)生事故后果是十分嚴重的。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 9 -2 大車行走部傳動裝置總體設(shè)計2.1 主要技術(shù)參數(shù)表 2.1 主要技術(shù)參數(shù)Table1Maintechnicalparameters名稱 數(shù)據(jù)最大起重量 300kN（30t）粱跨度大車速度起重機自重10m（10000mm）3m/s20kN2.2 橋式起重機的特點和種類起重機是從事起吊、空中搬運的一種設(shè)備。常見的起重機有：橋式起重機、門式起重機、塔式起重機、港口起重機、汽車起重機、履帶起重機和鐵路起重機等。橋式起重機是機械制造工業(yè)和冶金工業(yè)用得最廣泛的一種起重機機械，橋式起重機又稱“行車”或“天車”，是橫架在固定跨間上空用來吊運各種物件的設(shè)備。橋式起重機的特點是它既不占地面面積，又不妨礙地面上的作業(yè)，而且以較少的物資材料和極為穩(wěn)定的形態(tài)把建筑物內(nèi)各處都當作可能的作業(yè)范圍，進行高速、高效的服務，可以在起升高度和大、小車軌道所允許的空間內(nèi)負擔任意位置的吊運工作。此外，橋式起重機容易以廉價實現(xiàn)借助控制盤和操縱盤進行自動操縱、或半自動操縱、內(nèi)裝電腦的程序操縱。設(shè)置在室內(nèi)的起重機中，橋式起重機約占90%。橋式起重機有很多類型。一般按以下方法進行分類：根據(jù)橋架的結(jié)構(gòu)不同，分為箱式結(jié)構(gòu)，四珩架結(jié)構(gòu)和腹板梁結(jié)構(gòu)等，其中箱式結(jié)構(gòu)用得最廣泛。根據(jù)起吊裝置不同，分為吊鉤橋式起重機、電磁盤橋式起重機、抓斗橋式起重機。為了使吊鉤橋式起重機使用場合更廣泛，在吊鉤上附以可更換的電磁盤或馬達抓斗，以便作兩種或三種用途。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 10 -圖 2.1 橋式起重機示意圖2.3 橋式起重機的一般構(gòu)造橋式起重機構(gòu)造：沿建筑物較長方向的兩壁設(shè)置的承軌梁，在梁上鋪設(shè)大車運行軌道，將裝有 4 個車輪（載荷大時裝有 6 個或 8 個車輪）的橋架跨在軌道上；裝有起升機構(gòu)和運行機構(gòu)的電動小車（cab）在橋架上運行。大車軌道中心間的距離稱為跨度（span），在該軌道上運行的動作稱為大車運行。在橋架的中心或兩端裝有大車運行電動機，從電動機的水平軸引出動力，驅(qū)動半數(shù)的車輪。起升、小車運行及大車運行的速度，按工況和起重量的大小適當選定。一般來說，在起重量小和使用頻繁時，速度較高。小車運行速度同大車運行的速度相比低得多，原因是小車運行距離接近建筑物的寬度，它不會太長，一般小于 40m，而大車沿建筑物的長度方向運行，所以多數(shù)運行距離都是相當長的。小型和低速的起重機，多數(shù)在地面上用按鈕進行操縱，而大型的高速的起重機，幾乎都坐在駕駛室內(nèi)進行操作。起重機 5t 以下的起重機，多半用帶有電動運行機構(gòu)的電葫蘆代替電動小車。最近已有 30t 級的電葫蘆作為標準產(chǎn)品在市場上銷售。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 11 -當起重量超過 20t 時，一般起升速度比較低。只用單一的起升機構(gòu)長時間處理小件貨物效率很低。因此在這種起重機上，一般并設(shè)一個副起升機構(gòu)。副起升也設(shè)在該小車上，但不用主起升電動機，而大型起重機的主梁，多數(shù)都采用單腹板梁、箱形梁等焊接結(jié)構(gòu)。在主梁兩側(cè)設(shè)有輕型水平梁，稱為副梁。它通過水平構(gòu)件同主梁一起構(gòu)成一個水平框架，這對因主梁在大車運行時產(chǎn)生的慣性力所引起的水平載荷，是一個十分堅固的結(jié)構(gòu)。此外，主副梁之間布置大車運行驅(qū)動電動機，與其相聯(lián)的減速機構(gòu)、傳動軸、軸承等。在它們的上方鋪設(shè)走臺板，設(shè)立欄桿，以便檢修人員行走。對箱形結(jié)構(gòu)或殼體結(jié)構(gòu)的主梁來說，因為其水平抗彎剛度大，所以多數(shù)都不帶副梁。小車是用型鋼和鋼板制成一個構(gòu)架，在上面設(shè)有主副起升用電動機、支持貨物用制動器及和它們相聯(lián)的減速齒輪機構(gòu)，通過該機構(gòu)驅(qū)動卷筒旋轉(zhuǎn)。必要時，在該機構(gòu)上還設(shè)速度制動器，供調(diào)節(jié)下降速度用，在小車外側(cè)設(shè)有運行電動機，它經(jīng)過齒輪減速減低速度并驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)，使小車運行。2.4 設(shè)計的基本原則和要求對大車運行機構(gòu)設(shè)計的基本要求是：1）和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機構(gòu)好布置2）機構(gòu)要緊湊，重量要輕3）維修檢修方便，機構(gòu)布置合理4）盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度2.5 大車機構(gòu)傳動方案大車機構(gòu)傳動方案，基本分為兩類：分別傳動和集中傳動，橋式起重機常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設(shè)計采用分別傳動的方案。起重機采用分別傳動的方案如圖 2-1;齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 12 -圖 2.2 大車運行機構(gòu)圖1—電動機 2—制動器 3—高速浮動軸 4—減速器 5—聯(lián)軸器6 低速浮動軸 7—車輪2.6 大車運行機構(gòu)具體布置的主要問題這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運行機構(gòu)的零部件時應該注意以幾點：（1）如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不準確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。（2）制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。（3）對于分別傳動的大車運行機構(gòu)應該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間的長度，總之考慮到橋架的設(shè)計和制造方便。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 13 -（4）為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應該使機構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠離走臺欄桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 14 -3 大車行走部傳動設(shè)計大車運行機構(gòu)：采用分別傳動的方案方案：采用 4 車輪、對面布置、分別驅(qū)動。部件：電機、減速器、聯(lián)軸器、車輪、軌道。橋架自重 G=0.45Q+0.82L=21.7t=217kN，小車自重 q=0.4Q=12t=120kN3.1 輪壓計算按照圖 3.1 所示的重量分布,計算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓，小車運行極限位置距軌道中心線距離 l=2m。eL=2.5m 2Pmax2PminGg=G-xc1.25m圖 3.1 輪壓重量分布滿載最大輪壓： =159.05kNLlqQp????24-Gmax空載最大輪壓： =72.25kNlax’空載最小輪壓： =36.25kNLlq???24-Pin式中： —起重機自重；Gq—小車自重；—起升載荷；Q—橋架跨度；L3.2 車輪選擇使用雙輪緣車輪，輪緣高為 25mm—30mm。選擇的工作級別M4， =0.72，大車運行速度 3m/s，GQ/齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 15 -初選車輪踏面直徑，車輪材料，軌道及其材料。根據(jù)表 3-8-12 查得：車輪直徑 700mm，軌道型號 QU70，許用輪壓 30.7t，車輪材料 ZG310-570、HB320。軸承型號為 7524車輪踏面疲勞驗算：按照點接觸驗算疲勞計算載荷： 118.116kN???32minaxPc535.4kN2132CmRK式中。 與材料有關(guān)的許用點接觸應力常數(shù)（N/mm 2）；根據(jù)表 3-8-6 選取，?K2=0.1；R—曲率半徑，取車輪曲率半徑與軌面曲率半徑中之大值（mm），R=700mm；m—有軌道頂面與車輪的曲率半徑之比（ r/R）所確定的系數(shù)，根據(jù)表 3-8-9 選取， m=0.468。轉(zhuǎn)速系數(shù)，根據(jù)表 3-8-7 選取， C1=1；?1C工作級別系數(shù)，根據(jù)表 3-8-8 選取， C2=1.12。2故車輪的踏面的疲勞強度滿足要求。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 16 -圖 3.2 車輪結(jié)構(gòu)圖3.3 阻力計算只考慮摩擦阻力。（300+217+120）*0.08=4969N??????qGQWm式中 G—橋架自重載荷；Q—起升載荷；q—小車自重載荷；—摩擦阻力系數(shù)，初步計算時按表 3.1 選取， =0.08。??齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 17 -表 3.1 摩擦系數(shù)選取表車輪直徑 mm 500 600 700 800 900滾動摩擦系數(shù) 0.06 0.08 0.08 0.10 0.123.4 電機的計算與選擇3.4.1 靜功率計算M 靜 =W 靜 （kg·m）…………………………（4）iD??2電動機軸到車輪中間的傳動比i—電動機軸到車輪中間的傳動比η—機構(gòu)效率 取 η=0.9N 靜 = （kw）…………………………… …（5）975電靜nn 電 —預選電動機的額定轉(zhuǎn)數(shù)或 N 靜 = （kw）……………………………（6）nVW?6012摩V—起重機移動速度（m/min）空載時的 W 摩 及 M 靜 對室內(nèi)工作的起重機取滿載時的 倍Gn?總 總根據(jù) N 靜的計算值，取其 2 倍左右，初步選擇電動機功率。靜功率： =6.37kW29.013810???mvFPjj?m—驅(qū)動電動機總數(shù)，m=2；v—初選運行速度， 3m/s；—運行機構(gòu)傳動的總機械效率， =0.9??Fj—起重機（小車）只考慮摩擦阻力運行時的靜阻力，F(xiàn) j= =3822NmW初選： =12.74kW37.602???jdPK室內(nèi)工作及裝卸橋小車運行機構(gòu)的，取 1.2~2.6（對應速度 30~180m/min）采用 YZR 系列電機。JC%=40% 。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 18 -選取機座號為 180L-6 電機，額定功 15kW，額定轉(zhuǎn)速 n=970r/min，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 2.03.4.2 電動機過載能力校驗 najas PtJnFm ?????????? Wk35.4]89120.7.1038[7.2]9180[12???式中：m—電動機個數(shù)，m=2；—平均啟動轉(zhuǎn)矩標準值， =1.7；as as?Fj—只考慮摩擦阻力運行時的靜阻力，F(xiàn) j= =3822NmV—運行速度，m/s—機構(gòu)傳動效率；?n—電動機額定轉(zhuǎn)速 r/min—機構(gòu)總傳動慣量：J?電動機初選啟動時間，可根據(jù)運行速度確定， =8s；?at at?? 2232221 .109.0713.905 )(.)( kgmnqGQmk ?????? ）（??式中 k：考慮其他傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，折算到電動機軸上可取1.1~1.2；J1：電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 kg.m2;J2:電動機軸上制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量；0.05kgm 23.4.3 電動機發(fā)熱校驗對于運行機構(gòu)繞線式電動機的發(fā)熱驗算，按穩(wěn)態(tài)平均功率 校核，即spnjs PkmVFGP ??????? W051.692103895.10?式中。G—穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)，見]表 8-15.取 G=0.95。故初選電動機發(fā)熱條件滿足要求齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 19 -3.5 減速器的選擇3.5.1 初選減速器減速機傳動比 i= = ………………………（ 7）車 輪電nDV?預電V 預 —預定的起重機額定速度 m/minn 電 n 車輪 —電動機、車輪的轉(zhuǎn)速 n 轉(zhuǎn)/分D—車輪的直徑 m根據(jù)算得的傳動比，再取定實際的傳動比 i 實實際移動速度 V 實 = （m/min）…………………（8）實電inD?傳動比： =11.85vi60??式中。 電動機的額定轉(zhuǎn)速，970r/min?nD—車輪踏面直徑，700mmV—初選運行速度，3m/s；減速器輸入功率按起動工況計算。=3.08kW9.013)6238(210)(Pj ???????vFmgj=6.162kN=6162N7.tqGQg?式中。m—運行機構(gòu)減速器的個數(shù)，m=2；V—運行速度，0.5m/s；運行機構(gòu)的傳動效率；0.9??只考慮摩擦阻力運行時的靜阻力，4930N；jF運行起動時的慣性力。g，考慮機構(gòu)中旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力增大系數(shù)。2.1??t—機構(gòu)初選啟動時間，大車運行機構(gòu)一般去 8~10。齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 20 -根據(jù)計算輸入功率，可從標準減速器的承載能力表中選擇適用的減速器。選用兩臺 QJS-280-80-I-P-L 減速器 i=80；[N]=9.1kW，當輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min，輸入軸直徑 55mm、長為 80mm，輸出軸直徑 65mm、長為 130mm，減速器總長為 1024mm，寬 450mm，高為 584mm，許用功率為 9.1kW，其自重為350kg。3.5.2 驗算運行速度和實際所需功率實際運行的速度： =iV???/·0 m/in56.28017.3??誤差： ，合適/)(??? %18.4/).(??實際所需的電動機功率：，合適VPojj/·??? KW5.62.305.8. ???nP3.6 驗算啟動不打滑條件由于起重機在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風阻力均不予考慮。以下三種工況進行驗算。3.6.1 二臺電動機空載時間時啟動 zccd nDkpdkpQtgvGfn ???????????? 2)0(62??式中： 4016397maxin1 ??pN—主動輪輪壓從動輪輪壓和??N24012f=0.2 室內(nèi)工作的粘著系數(shù)n =1.05～1.2—防止打滑的安全系數(shù)z=3.1428.008.45102471.6095322?????????????因 ，故兩臺電動機空載啟動不會打滑。zn＞齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 21 -3.6.2 事故狀態(tài)當只有一個驅(qū)動裝置工作，而五載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時，則： ??zccd nDkpdkpQtgvGfn ???????????? 206121??式中 ---非主動輪輪壓之和Np4570184922maxin1???工作的主動輪輪壓；N570一臺電動機工作時的空載啟動時間???Qtq因 ，故不打滑。z＞事故狀態(tài)。當只有一個驅(qū)動裝置工作，而無載小車遠離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時，則： Np64910min1??p26705822imax??????與第 2 種工況相同358.4??qt 85.325.00.96714.0396758.4607132.1 ????????????n故不打滑。zn＞3.7 選擇制動器由《起重機設(shè)計手冊》中所述,取制動時間 stz5?按空載計算制動力矩，即 Q=0 代入 ?????????????????????????2012.38iGDmctnMCzjz ?式中： ????mNipcj ???????? 7.1649.518_0n---坡度阻力Np 632.2.?齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 22 -258425.01.632min ?????????????????CDdkGp?m=2---制動器臺數(shù)，兩套驅(qū)動裝置工作 mNMz ???????? ???????????? 2849.205.861.052.38907.162現(xiàn)選用兩臺 YWZ 電力液壓塊式制動器，得其額定制動力矩 N/5 1ezM為避免打滑，使用時需將制動力矩調(diào)至 28 以下，考慮到所取的制動時間，在驗算啟動不打滑條件時已知是足夠安全的，故制動不答話驗算從??0??Qqzt略 。??15圖 3.3 YWZ 電力液壓塊式制動器23/05?齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 23 -4 大車行走部聯(lián)軸器選型和軸的計算校核4.1 制動器至減速器段聯(lián)軸器選型查得電動機兩端伸出軸各為圓柱形 ， 。由表 37 查 ZSC-md35?l80600 減速器高速軸端為圓柱形 。故此附表 41 選 GICL 鼓形1l齒式聯(lián)軸器，主動端 A 型鍵槽 ；從動端 A 型鍵槽L,。標記為 GICL1 聯(lián)軸器 J19013-89mLd5,32?ZB5380?其公稱轉(zhuǎn)矩 ，。mNMTcn ????916304.2 制動器至減速器段軸計算P=9.1kW，當輸入轉(zhuǎn)速為 1000r/min，式中 ——電動機額定轉(zhuǎn)矩；?? 5.3710.9597501%2 ?????nJCee——聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運行機構(gòu) ； n .1n——機構(gòu)剛性動載系數(shù)， ，取 。8?2~.8?8.??（1）扭矩計算 由扭矩計算基本載荷式中 ——動載系數(shù), ；6 ????045.19.216??——起升載荷動載系數(shù)，（物品起升或下降制動的動載效應），2? .60.77.02 ??v?由前節(jié)已選定軸徑 ，因此扭轉(zhuǎn)應力：md5???MPa5.12.045.2863I?WMaxn?軸材料用 45 號鋼, ， ，Pb6?as??彎曲： ??s 27.27.01 ?????扭轉(zhuǎn): ,a1403? Pass 18036.0.??齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 24 -軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應力： ??IknK120??????——考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應力集中系數(shù)；mxkK??——與零件幾何形狀有關(guān),對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段, ；5.2~1?xk——與零件表面加工光潔度有關(guān)，對于 5， = ；對于mk mk2.1~.10， = ；此處mk3 2.1??K——考慮材料對應力不對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼，低合金鋼 =0.2? ?——安全系數(shù)，查表 2-21 得 =1.25。InIn因此 ????MPa9.825.10.40????k?故 通過 kn?（2）強度驗算 軸所受最大轉(zhuǎn)距： 38MPa2109.2max????eM?最大扭轉(zhuǎn)應力： mNW15.75.70.3826axmax?許用扭轉(zhuǎn)應力： ??2MPa15.???ns?齊齊哈爾工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文）- 25 -式中 ——安全系數(shù)， =1.5?n?n故通過?????max浮動軸的構(gòu)造如圖所示，中間軸徑 ，取md5~0)15(1??d51?4.3 減速器至大車輪一段聯(lián)軸器選型查得，電動機，軸端為圓柱形， ， ；md651?l10在考減速器端，由附表 43 選用兩個半齒聯(lián)軸器 （靠減速器端為圓錐形，93S浮動軸端直徑 ）；其， ， ；重量md40???NMl?70??227.mkgGDzl??kgG36.8?與原估計基本相符，故有關(guān)計算則不需要重復4.4 減速器至大車輪一段軸的設(shè)計及強度校核 mNXnNMeel ????3.518./10%965901選擇的減速器傳動比 i=11.85 減速器的機械效率取 96%1）疲勞強度驗算：低速浮動軸的等效扭矩： mN13985.0423.5101 ??????????ielI式中 ——等效系數(shù)，由表 2-6 查得1 ?由上節(jié)已選定浮動軸端直徑 ，故其扭轉(zhuǎn)應力為：m6d