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南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題的研究背景 1
1.2國(guó)內(nèi)外橋式起重機(jī)發(fā)展概況 1
1.3 本論文的主要內(nèi)容 2
2. 橋式起介紹 4
2.1 橋式起重機(jī)的特點(diǎn)和分類 4
2.1.1通用橋式起重機(jī) 4
2.1.2專用橋式起重機(jī) 5
2.1.3電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī) 6
2.2橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn) 7
2.2.1橋式起重機(jī)小車 7
3．總體方案設(shè)計(jì) 8
3.1引言 8
3.2起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案 8
3.2.1方案一：選擇箱形雙梁橋式起重機(jī) 8
3.2.2方案二：選擇通用吊鉤橋式起重機(jī) 9
3.3方案的確定 10
3.4 小結(jié) 10
4起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算 11
4．1 引言 11
4.2 吊鉤電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)的布置方案 11
4.3 主起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算 14
4.3.1 鋼絲繩直徑的選取 14
4.3.2 滑輪與卷筒的計(jì)算 15
4.3.3 選擇電動(dòng)機(jī) 17
4.3.4 減速器的選擇 18
4.3.5選擇制動(dòng)器 19
4.3.6選擇聯(lián)軸器 21
4.4 副起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算 22
4.4.1 鋼絲繩直徑的選取 22
4.4.2 滑輪、卷筒的計(jì)算 23
4.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 24
4.4.4 減速器的選擇 25
4.4.5 選擇制動(dòng)器 26
4.4.6 聯(lián)軸器的選擇 28
4.5 小結(jié) 29
5 結(jié)論 30
5.1全文總結(jié) 30
5.2展望 30
參 考 文 獻(xiàn) 32
致 謝 33
34
1 緒論
1.1 課題的研究背景
當(dāng)今中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展時(shí)期，建筑工業(yè)化和工業(yè)現(xiàn)代化的進(jìn)程中起重機(jī)的使用是不可缺少的。
從古代，人們?yōu)榱私ㄔ齑笮徒ㄖ桶l(fā)明了原始的起重設(shè)備，到了今天，起重機(jī)設(shè)計(jì)制造已經(jīng)成為一個(gè)專門的產(chǎn)業(yè)。起重設(shè)備的應(yīng)用給人們帶來了很大的便利，小到倉(cāng)庫(kù)里的叉車，大到航天中心的吊裝火箭的起重機(jī)械，建筑工地上隨處可見的塔式起重機(jī)，港口碼頭的大型龍門吊，起重機(jī)的身影無處不在。
正是由于起重機(jī)使用的普遍性，起重機(jī)設(shè)計(jì)制造具有很強(qiáng)的應(yīng)用性。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，僅工程起重機(jī)一項(xiàng)，全球的年銷售額就有75億美元，但是這些大多是由歐美企業(yè)壟斷。
近些年來，伴隨著我國(guó)固定資產(chǎn)投資的飛速增長(zhǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項(xiàng)目的不斷上馬，使得我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。我國(guó)的起重機(jī)制造商與歐美的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢(shì)，但這并非遙不可及。更主要的是，我國(guó)在這一領(lǐng)域從未放棄過自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個(gè)蜚聲全球的知名品牌。
起重機(jī)屬于典型的機(jī)械產(chǎn)品，根據(jù)其使用環(huán)境的不同，起重機(jī)的設(shè)計(jì)又具有不同特性，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題不僅可以檢驗(yàn)自己的機(jī)械專業(yè)能力還可以考察創(chuàng)新創(chuàng)造能力。
1.2國(guó)內(nèi)外橋式起重機(jī)發(fā)展概況
起重機(jī)械是用來對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門都有廣泛的應(yīng)用，起著減輕體力勞動(dòng)、節(jié)省人力、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和促進(jìn)生產(chǎn)過程機(jī)械化的作用。起重機(jī)械在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中決不是可有可無的輔助工具，而是合理組織生產(chǎn)的必不可少的生產(chǎn)設(shè)備。
通用橋式起重機(jī)是使用最為廣泛的橋架型起重機(jī)。目前，國(guó)產(chǎn)通用橋式起重機(jī)系列尚未采用參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)，既不能將設(shè)計(jì)人員從大量繁瑣的重復(fù)勞動(dòng)中解放出來，也不能發(fā)揮出CAD/CAM的有事。為了發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造性減少設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖、制表所需的時(shí)間，縮短設(shè)計(jì)周期，新產(chǎn)品，新材料，新工藝的研究，會(huì)使得起重機(jī)的整機(jī)布置更趨優(yōu)化，部件更加緊湊耐用；起重機(jī)的控制和安全保護(hù)裝置大為改善，保證了操作的安全性和可靠性。
我國(guó)的起重機(jī)械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎(chǔ)比較薄弱，與工業(yè)先進(jìn)型國(guó)家相比，差距不小。但是，經(jīng)過見過60年來的不斷發(fā)展，目前的差距明顯縮小，已經(jīng)建立起自己的子終極研究部門、生產(chǎn)廠和專業(yè)人才培養(yǎng)的高等學(xué)校，并能夠批量生產(chǎn)各種累心軌道起重機(jī)械，不僅滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求，部分也打入了國(guó)際市場(chǎng)。
目前世界上最大的履帶起重機(jī)起重量3000t，最大的橋式起重機(jī)起生日一1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)級(jí)最大運(yùn)行速度240m／min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m／min。實(shí)現(xiàn)了 重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化 德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的著名起重機(jī)公司采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著的效益。德國(guó)德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)費(fèi)用下降12％，生產(chǎn)成本下降45％，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。 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。 例如德國(guó)采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導(dǎo)取物裝置自動(dòng)抓取貨物。吊具自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度200m/min,加速度0.5m/s2情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個(gè)毫米。起重機(jī)可通過磁場(chǎng)變換器或激光達(dá)到高精度定位。在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測(cè)出來的各種信息實(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。日本東芝浜川崎工廠用全自動(dòng)橋式起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件，為機(jī)床運(yùn)送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}(cāng)庫(kù)。
目前各行業(yè)中使用的橋式起重機(jī)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(jī)大多應(yīng)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(jī)，各大鋼鐵公司基本上采用200t～480t起重機(jī)，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(jī)，這些起重機(jī)的更新?lián)Q代和現(xiàn)代化改造項(xiàng)目，形成了巨大的市場(chǎng)需求，也是科研人員進(jìn)一步研發(fā)的動(dòng)力和機(jī)會(huì)。
1.3 本論文的主要內(nèi)容
橋式起重機(jī)主要由金屬結(jié)構(gòu)、機(jī)械部分（機(jī)構(gòu)）和電氣設(shè)備三大部分組成。金屬結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)主要是指橋架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，比較復(fù)雜，而電氣設(shè)備是用來控制起重機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，在本次設(shè)計(jì)中沒有對(duì)它們進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，機(jī)械部分（機(jī)構(gòu)）主要包括起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)等，這是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。本論文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容如下：
1) 根據(jù)已知的數(shù)據(jù)參數(shù)和起重機(jī)的工作等級(jí)，首先確定此次設(shè)計(jì)的總體方案，根據(jù)所確定的方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。
2) 起升機(jī)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)貨物的升降，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，是起重機(jī)中最重要與基本的機(jī)構(gòu)。50/10t橋式起重機(jī)，有主、副兩套起升裝置，首先應(yīng)確定好兩套裝置的合理布置方案，兩套裝置的原理相類似，只是額定起重量不同，布置方案確定好后，就可以開始進(jìn)行計(jì)算了。起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置與制動(dòng)裝置等組成。完成了對(duì)其組成部分的數(shù)據(jù)計(jì)算后，利用AutoCAD把它們裝配在一起，可以直觀的檢查設(shè)計(jì)是否合理，提前發(fā)現(xiàn)問題。
2. 橋式起介紹
2.1 橋式起重機(jī)的特點(diǎn)和分類
1、橋式起重機(jī)的特點(diǎn)：
??? 取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車或運(yùn)行式葫蘆上的起重機(jī)，稱為“橋架型起重機(jī)”。
??? 橋架兩端通過運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機(jī)，稱為“橋式起重機(jī)”。
??? 橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成。外形像一個(gè)兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng)；橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來將起重小車和物品作縱向移動(dòng)，以達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運(yùn)和裝卸貨物用。
??? 橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。
2、橋式起重機(jī)的分類
???（1）通用橋式起重機(jī) （2）專用橋式起重機(jī) （3）電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)
2.1.1通用橋式起重機(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)(見標(biāo)準(zhǔn)GB/T14405-93)。以下類型的起重機(jī)都屬于通用橋式起重機(jī)。
??? ①通用吊鉤橋式起重機(jī)
??? 通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電器及控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為10T以下的多為1個(gè)起升機(jī)構(gòu)；16T以上的則多為主、副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)。這類起重機(jī)能大多種作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備。
??? ②抓斗橋式起重機(jī)
??? 抓斗橋式起重機(jī)的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別聯(lián)系抓斗起升、起升機(jī)構(gòu)、開閉機(jī)構(gòu)。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運(yùn)作業(yè)。這種起重機(jī)除了起升閉合機(jī)構(gòu)以外，其結(jié)構(gòu)部件等與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同。
??? ③電磁橋式起重機(jī)
??? 電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同，不同的是吊鉤上掛1個(gè)直流起重電磁鐵(又稱為電磁吸盤)，用來吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品。通常是經(jīng)過設(shè)在橋架走臺(tái)上電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或裝在司機(jī)室內(nèi)的可控硅直流箱將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，然后再通過設(shè)在小車架上的專用電纜卷筒，將直流電源用撓性電纜送到起重電磁鐵上。
??? ④兩用橋式起重機(jī)
??? 兩用橋式起重機(jī)有3種類型：抓斗吊鉤橋式起重機(jī)、電磁吊鉤橋式起重機(jī)和抓斗電磁橋式起重機(jī)。其特點(diǎn)是在1臺(tái)小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，一套為抓斗用，一套為吊鉤用(或一套為電磁吸盤用一套為吊鉤用，或一套為抓斗用一套為電磁吸盤用)。
???? ⑤三用橋式起重機(jī)
??? 三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī)。其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同。根據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)重物，也可以在吊鉤上掛1個(gè)馬達(dá)抓斗裝卸物料，還可以把抓斗卸下來再掛上電磁盤吊運(yùn)黑色金屬，故稱為三用橋式(可換)起重機(jī)。
??? 抓斗交流電源工作，電磁盤直流電源工作。因此，該機(jī)型必須同電磁橋式起重機(jī)一樣，設(shè)置電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或可控硅直流電源箱。這種起重機(jī)適用于經(jīng)常變換取物裝置的物料場(chǎng)所。
??? ⑥雙小車橋式起重機(jī)
??? 這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同，只是在橋架上裝有2臺(tái)起重量相同的小車。這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長(zhǎng)形物件。
2.1.2專用橋式起重機(jī)
①冶金橋式起重機(jī)
??? 冶金橋式起重機(jī)根據(jù)用途可以劃分為不同的類型，主要結(jié)構(gòu)基本與通用吊鉤機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長(zhǎng)形物件。橋式起重機(jī)相同，取物裝置多為專用。主要用于冶金車間的吊運(yùn)作業(yè)，其起重量很大，最大的可達(dá)到數(shù)百噸。
??? ②防爆吊鉤橋式起重機(jī)
??? 按使用環(huán)境，將礦用防爆起重機(jī)(煤礦井下除外)規(guī)定為Ⅰ類，將工廠用防爆起重機(jī)規(guī)定為Ⅱ類。
??? Ⅱ類起重機(jī)，按電氣設(shè)備適用于爆炸性氣體混合物最大試驗(yàn)案例間隙或最小點(diǎn)燃電流比，分為A、B、C三級(jí)，并按其表面最高溫度分為T1-T4四組。
??? 起重機(jī)所用防爆電氣設(shè)備及機(jī)械設(shè)備，其允許的表面最高溫度，對(duì)Ⅰ類起重機(jī)可能堆積煤塵時(shí)為150℃，采取措施防止堆積時(shí)，則為450℃。對(duì)Ⅱ類起重機(jī)須符合表1-2-15的規(guī)定。
??? 表1-2-15 允許的表面最高溫度
溫度組別
允許表面最高溫度℃
T1
450
T2
300
T3
200
T4
135
這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是所用的整套電氣設(shè)置具有防爆性能。與鋼軌接觸的運(yùn)行車輪要采用不易產(chǎn)生摩擦火花的材料制作，以防止在起重機(jī)使用中產(chǎn)生火花引起爆炸或燃燒事故。主要用于具有易燃易爆物的車間、庫(kù)房或其他場(chǎng)所。目前產(chǎn)品規(guī)格較多。
③絕緣吊鉤橋式起重機(jī)
??? 這種起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是為了防止工作過程中帶電設(shè)備的電流可經(jīng)過被吊物傳到起重機(jī)上，危及司機(jī)安全，故要求在吊鉤組、小車架、小車輪(或小車軌道下方)上設(shè)置3道絕緣裝置。主要用于冶煉鋁、鎂的工廠。
??? 上述橋式起重機(jī)除按起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及使用特性分類外，有時(shí)也按主梁的數(shù)目將其分為單主梁橋式起重機(jī)、雙梁橋式起重機(jī)、四梁橋式起重機(jī)等。單主梁橋式起重機(jī)只有一根主梁，起重小車帶有反滾輪，單側(cè)滿置，取物裝置多為吊鉤，也有電磁盤的；雙梁橋式起重機(jī)具有兩根對(duì)稱配置的桁架型或箱型主梁，是橋式起重機(jī)的基本形式；四梁橋式起重機(jī)多用于某些冶金橋式起重機(jī)中，四根梁以橋架縱向中心線對(duì)稱布置，外面兩根主梁上架設(shè)普通的單鉤或雙鉤起重小車，即副小車。主小車可跨在副小車上空運(yùn)行。
2.1.3電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)
其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(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)葫蘆型橋式起重機(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、能耗較小、易采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套，對(duì)幫房建筑壓力負(fù)載較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好。因此在中小起重量范圍的一般使用場(chǎng)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(shì)。
①電動(dòng)梁式起重機(jī)
??? 其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆替代通用橋式起重機(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突緣上運(yùn)行，跨度小時(shí)直接用工字鋼作主梁，跨度大時(shí)可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng)，形成的組合斷面主梁。其主梁可以是單根主梁(電動(dòng)單梁式起重機(jī))，也可以是兩根主梁(電動(dòng)雙梁式起重機(jī))，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架軌道上，也可以通過運(yùn)行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上(懸掛式)。
??? ②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)葫蘆零部件作成簡(jiǎn)單的構(gòu)造形式，小車也極為簡(jiǎn)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。
2.2橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn)
2.2.1橋式起重機(jī)小車
橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成，另外，還有一些安全防護(hù)裝置。
我國(guó)制造的橋式起重機(jī)的小車有下列特征
（1） 起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成。
（2） 在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和小車架試，遵循了“三化”(標(biāo)準(zhǔn)化 、通用化和系列化)的原則。
（3） 小車架用鋼板焊接而成。
（4） 起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用減速器式傳動(dòng)。
（5） 所有季后中都采用滾動(dòng)軸承。
（6） 過去都采用短行程或長(zhǎng)行程交流電磁鐵，彈簧上閘的瓦塊式制動(dòng)器，而重錘上閘的長(zhǎng)行程電磁鐵制動(dòng)器已不采用
（7） 在制造起重機(jī)時(shí)，由于對(duì)零件進(jìn)行熱處理，從而提高了零件表面的耐磨性，延長(zhǎng)了使用壽命
為簡(jiǎn)化起重機(jī)機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作是軸承的潤(rùn)滑最好采用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)
3．總體方案設(shè)計(jì)
3.1引言
起重機(jī)(Crane)屬于起重機(jī)械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動(dòng)到指定地點(diǎn)降下物品，接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置返回原位，以便進(jìn)行下一次循環(huán)。
通常起重機(jī)械由起升機(jī)構(gòu)(使物品上下運(yùn)動(dòng))、運(yùn)行機(jī)構(gòu)(使起重機(jī)械移動(dòng))、變幅機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)(使物品作水平移動(dòng))，再加上金屬機(jī)構(gòu)，動(dòng)力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。
3.2起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案
本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下:
1)起升機(jī)構(gòu) ：1.起重機(jī)的最大起重量為50T，副起重量為10T；
2.主起升，起升高度為12m，工作級(jí)別為M6，起升速度為7.8m/min；
3.副起升，起升高度16m，工作級(jí)別為M6，起升速度為13.2m/min；
2)運(yùn)行機(jī)構(gòu) ：運(yùn)行速度：小車 38.5m/min ，工作級(jí)別為M5；
3)起重機(jī)的跨度：22.5m，工作級(jí)別為M6。
根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下：
3.2.1方案一：選擇箱形雙梁橋式起重機(jī)
箱形雙梁橋式起重機(jī)具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機(jī)構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國(guó)在5噸到10噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點(diǎn)：自重大、易下?lián)系取?
圖3-1為箱形雙梁橋式起重機(jī)
3.2.2方案二：選擇通用吊鉤橋式起重機(jī)
圖3-2為通用吊鉤橋式起重機(jī)
通用吊鉤橋式起重機(jī)適用于機(jī)械加工與裝配車間、金屬結(jié)構(gòu)車間、機(jī)械維修車間、各類倉(cāng)庫(kù)、冶金和鑄造車間的輔助吊運(yùn)工作等可以承載較強(qiáng)的工作級(jí)別，可以在較復(fù)雜和工況較惡劣的情況下使用。檢修方便。但是價(jià)格高，輪壓大，自重量大。
3.3方案的確定
根據(jù)上述兩種方案中的優(yōu)缺點(diǎn)的比較并查找相關(guān)的資料最終確定選取方案二選用通用吊鉤起重機(jī)。
3.4 小結(jié)
通過課題的設(shè)計(jì)參數(shù)去選取起重機(jī)是非常重要的，通常要考慮實(shí)用性，方便等特點(diǎn)。對(duì)于起重機(jī)有所更深刻的了解，也確定了設(shè)計(jì)的方向。
4起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及計(jì)算
4．1 引言
起升機(jī)構(gòu)是起升貨物并使它產(chǎn)生升降運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，它是起重機(jī)最重要和最基本的機(jī)構(gòu)，沒有起升機(jī)構(gòu)就不能稱其為起重機(jī)，其工作的好壞直接影響整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。
起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種型式/安全保護(hù)裝置有超負(fù)荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。
起升機(jī)構(gòu)依動(dòng)力裝置的不同可分為三種：（1）內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)起升卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是具有獨(dú)立的能源，就整機(jī)而言它屬于集中驅(qū)動(dòng)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)比較復(fù)雜，操縱也不方便；（2）電動(dòng)機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置帶動(dòng)起升卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)，它屬于分別驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)單，可以采用標(biāo)準(zhǔn)件，在橋式起重機(jī)、龍門起重機(jī)和門座起重機(jī)上廣泛應(yīng)用；（3）由油馬達(dá)經(jīng)機(jī)械傳動(dòng)裝置或直接驅(qū)動(dòng)起升卷筒，簡(jiǎn)稱夜壓起升機(jī)構(gòu)，它屬于分別驅(qū)動(dòng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，外形尺寸緊湊，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。
根據(jù)以上分析，在本課題的設(shè)計(jì)中選擇電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)，它的動(dòng)力裝置是電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難，通常采用交流電動(dòng)機(jī)，交流電源能直接從電網(wǎng)取得，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)中被廣泛應(yīng)用。
起重機(jī)必須通過取物裝置將起吊物品與起升機(jī)構(gòu)聯(lián)系起來，從而進(jìn)行這些物品的裝卸、吊運(yùn)以及安裝等作業(yè)。按照取物裝置的不同可分為吊鉤起升機(jī)構(gòu)、電磁吸盤起升機(jī)構(gòu)和抓斗起升機(jī)構(gòu)。吊鉤和吊環(huán)是起重機(jī)中應(yīng)用最廣泛的取物裝置，在本課題中選用的是吊鉤起升機(jī)構(gòu)。
4.2 吊鉤電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)的布置方案
吊鉤電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)，它由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒、滑輪、鋼絲繩和吊鉤等組成。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器減速后驅(qū)動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，使鋼絲繩繞進(jìn)卷筒或由放出，從而使吊鉤升降。卷筒的正反向轉(zhuǎn)動(dòng)是通過改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向來達(dá)到的；而機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的停止或使貨物保持在懸吊狀態(tài)是依靠制動(dòng)器抱住制動(dòng)輪來實(shí)現(xiàn)的。制動(dòng)器通常裝在高速軸上，這樣所需要的制動(dòng)力矩小，因而制動(dòng)器的尺寸小、重量輕。根據(jù)上述的描述，可以對(duì)下列方案進(jìn)行選擇。
方案一： 電動(dòng)機(jī)與卷筒并列布置的起升機(jī)構(gòu)
電動(dòng)機(jī)與卷筒并列布置是大多數(shù)吊鉤起重機(jī)常用的起升機(jī)構(gòu)的形式，電動(dòng)機(jī)通過三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)減速器帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)如圖4-1所示。并列式起升機(jī)構(gòu)分組性好，宜選用標(biāo)準(zhǔn)件，機(jī)構(gòu)布置勻稱，安裝維修方便，因而得到廣泛應(yīng)用。
圖4-1 平行軸線布置的起升裝置
1—減速器；2—制動(dòng)器；3—帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器；4—浮動(dòng)軸；5—聯(lián)軸器；
6—電動(dòng)機(jī)；7—卷筒；8—卷筒支座
方案二： 電動(dòng)機(jī)與卷筒同軸布置的起升機(jī)構(gòu)
采用行星傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)與卷筒同軸線布置如圖4-2所示。由于行星傳動(dòng)的齒輪是圍繞著中心軸線布置的，形成圓筒形，因此可以將它置于卷筒內(nèi)部，使機(jī)構(gòu)布置十分緊湊，同時(shí)可以提高組裝性能，但加工精度和安裝要求較高，維修不太方便。由于行星傳動(dòng)具有傳動(dòng)比大，體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，在起重運(yùn)輸機(jī)械上的應(yīng)用日益廣泛。
圖4-2 同軸線布置的起升裝置
綜合比較以上兩種布置方案，選擇方案一。
50t/10t橋式起重機(jī)是設(shè)有主副兩套起升機(jī)構(gòu)，一般當(dāng)起升重量超過12.5噸時(shí)除主起升機(jī)構(gòu)（主鉤）外，通常還設(shè)有副起升機(jī)構(gòu)（副鉤）。副起升機(jī)構(gòu)的構(gòu)造與主起升機(jī)構(gòu)相同，只有規(guī)格小一些，通常起重機(jī)起吊額定起重量的情況（用主鉤起吊）是比較少的，多數(shù)情況下是起吊一些比額定起重量小得多的貨物，這時(shí)用起升速度較高的副鉤起吊是比較經(jīng)濟(jì)的。所以這臺(tái)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置如圖4-3所示。
圖4-3 主、副起升機(jī)構(gòu)布置
1—主起升機(jī)構(gòu) 2—副起升機(jī)構(gòu)
4.3 主起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算
4.3.1 鋼絲繩直徑的選取
吊取額定起升載荷的貨物時(shí)繞上卷筒的鋼絲繩分支的最大靜拉力
（4-1）
式中 ——額定起升載荷 ——吊具的自重載荷
——繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù) ——滑輪組倍率
——滑輪組效率 ——導(dǎo)向滑輪效率
由
(4-2)
圖4-4 主起升鋼絲繩纏繞簡(jiǎn)圖
按選擇系數(shù)C確定鋼絲繩直徑 （4-3）
其中C=0.114，則
（4-4）
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]選擇鋼絲繩型號(hào)6X19-26-155-I，則鋼絲繩直徑d=26mm，其破斷拉力必須滿足
（4-5）
（其中鋼絲繩的破斷拉力則 滿足 （4-6）
4.3.2 滑輪與卷筒的計(jì)算
1）滑輪、卷筒最小直徑的確定
為了確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪、卷筒的直徑（自繩槽底部算起的直徑）應(yīng)滿足
（4-7）
式中h——與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩有關(guān)的系數(shù)h=25，則
（4-8）
取卷筒直徑D=800mm，滑輪直徑D=710mm。
從有利于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方面看，卷筒直徑愈小愈有利，因?yàn)榫硗仓睆叫】梢越档蜏p速機(jī)構(gòu)的速比，可以選用較小的減速器，使機(jī)構(gòu)緊湊。
但是在起升高度很大時(shí)，常常為了不使卷筒太長(zhǎng)，選用教大的卷筒直徑。
圖4-5 卷筒
2）卷筒的長(zhǎng)度和厚度計(jì)算（圖4-5）
Ⅰ.卷筒長(zhǎng)度
卷筒長(zhǎng)度主要取決于起升高度和滑輪組倍率
（4-9）
其中 （4-10）
式中 H——起升高度
——卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心直徑），
N——附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩繩尾受力減小便于固定，通常n=1.5～3圈
——螺旋槽節(jié)距，
則 取 (4-11)
長(zhǎng)度為固定繩尾所需長(zhǎng)度，依固定方式而言，一般為卷筒兩端空余部分的長(zhǎng)度，根據(jù)需要決定，取
由鋼絲繩允許的偏斜角度和卷筒軸到動(dòng)滑輪軸的最小距離決定，鋼絲繩允許偏斜度通常約為根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸決定； （4-12）
式中 ——吊鉤最高位置時(shí)滑輪線與卷筒軸線間的距離
通常在初步設(shè)計(jì)時(shí)，取=120mm
所以 L=2×（783+87+120）+120=2100mm (4-13)
Ⅱ.卷筒厚度
卷筒厚度可先按經(jīng)驗(yàn)公式確定：
對(duì)于焊接鋼卷筒：=26mm， 然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。
3）卷筒強(qiáng)度計(jì)算
卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng)L≤3D時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過壓縮應(yīng)力的10%～15%，只計(jì)算壓應(yīng)力即可。
卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面，壓應(yīng)力按下式計(jì)算
（4-14）
式中 ——卷筒壁厚（mm） P——繩槽節(jié)距（mm）
——應(yīng)力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊度降低，鋼絲繩拉力減小，一般取=0.75。
——許用壓應(yīng)力，鋼 ，為鋼的屈服極限。鋼材選用Q235-B，=225N/mm2，則=112.5 N/mm2。
則 =0.75×=53.36＜=112.5 N/mm2 （4-15）
能夠滿足條件。
4）卷筒的轉(zhuǎn)速
（4-16）
式中 ——轉(zhuǎn)速，單位r/min； ——起升速度，單位為m/min；
4.3.3 選擇電動(dòng)機(jī)
1） 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的靜功率
（4-17）
式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，=0.96×0.98×0.99×0.93=0.87，為卷筒效率=0.99， 為傳動(dòng)效率，=0.92～0.94。采用閉式齒輪減速箱傳動(dòng)作初步計(jì)算時(shí)，機(jī)構(gòu)總效率0.8～0.85。
2）選擇電動(dòng)機(jī)功率
考慮起重機(jī)的類型、用途、機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和作業(yè)特點(diǎn)，以及電動(dòng)機(jī)的工作特性，同時(shí)為了滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和不過熱要求。按滿載起升計(jì)算所得的靜功率應(yīng)乘以穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)G，由此得到穩(wěn)態(tài)平均功率。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]一般車間及倉(cāng)庫(kù)用吊鉤式橋式起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)JC%取25%，機(jī)構(gòu)CZ值宜取150；穩(wěn)態(tài)負(fù)荷平均系數(shù)G取0.8。
除電動(dòng)葫蘆外，起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)一般使用繞線異步電動(dòng)機(jī)。繞線型異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率：
（4-18）
由上計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)YZR315S-8，該電機(jī)在JC25%，CZ=150時(shí)，輸出功率P=68.385kw[1]，基準(zhǔn)工作制S3-40%時(shí)額定輸出功率=75kw，同步轉(zhuǎn)速=725r/min。
3)電動(dòng)機(jī)的過載校驗(yàn)
起動(dòng)過載功率為 （4-19）
式中 H——系數(shù)，繞線型異步電動(dòng)機(jī)取H=2.1 ——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)
——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，=2.8
電機(jī)過載利用率=56.6/75=75.5%，一般不超過105%則該電機(jī)通過過載試驗(yàn)。
故選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：YZR315S-8。
4.3.4 減速器的選擇
1）計(jì)算傳動(dòng)比
（4-20）
選=50，三級(jí)傳動(dòng)。
2）確定減速器的公稱輸入功率 ，
（4-21）
式中 ——計(jì)算功率 ——修正系數(shù)，一般=1.4
——工作機(jī)系數(shù)，根據(jù)工作機(jī)的載荷狀況和利用等級(jí)參照參考文獻(xiàn)[15] 選取
當(dāng)=750r/min，=50，根據(jù)參考文獻(xiàn)[14]查得=1000mm，=83.9kw， 與相近，校核后再確定。由參考文獻(xiàn)[14] 初選ZQA1000-50ⅢC。
3）校核減速器的最大負(fù)荷
電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 （4-22）
由表查得，起升機(jī)構(gòu)=0.9
（4-23）
=83.9kw＞=67.5kw，滿足要求，
故選型ZQA1000-50ⅢCA。
4.3.5選擇制動(dòng)器
1）制動(dòng)器的選擇
制動(dòng)器是保證起重機(jī)安全的重要部件，起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少要裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器。支持制動(dòng)器應(yīng)是常閉式的，制動(dòng)輪必須裝在與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)鋼性聯(lián)結(jié)的軸上。起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩，在貨物處于懸吊狀態(tài)時(shí)具有足夠的安全裕度，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足下式要求：
（4-24）
根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]選取電力液壓塊式制動(dòng)器，型號(hào)為YW（B）400-1250。
2)起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算
Ⅰ、起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)平均加速度驗(yàn)算
起動(dòng)時(shí)間：
（4-25）
式中 n——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（r/min） ——電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩（），參照參考文獻(xiàn)[1]表2-2-8選取，
=（1.5～1.8）=（1.5～1.8）×987.93=1481.9～1778.3 （4-26）
——電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，
=930.44 （4-27）
——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）， （4-28）
——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在電動(dòng)機(jī)樣本中查取，=7.22
——制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，=1.675+0.70=2.375
則 =1.15×（7.22+2.375）+=11.2 （4-29）
——推薦起動(dòng)時(shí)間（s），見參考文獻(xiàn)[1]表2-2-9，=1.5s
s （4-30）
當(dāng)取=1.4s時(shí)，＜ ，可以滿足。
合適的起動(dòng)時(shí)間依起升速度而定。對(duì)于一般起升速度不太大的起重機(jī)，≈0.5～2s。
起動(dòng)時(shí)間是否合適，可根據(jù)起動(dòng)平均加速度來判斷：
（4-31）
式中 ——起升速度（） ——平均升降加（減）速度推薦值（），見參考文獻(xiàn)[1]表2-2-10，=0.2。
＜=0.2 （4-32）
Ⅱ、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)平均減速度驗(yàn)算
滿載下降制動(dòng)時(shí)間： （4-33）
式中 ——滿載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通常取 =1.1=797.5
——制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（），根據(jù)已選擇制動(dòng)器的參考文獻(xiàn)[13]可查出
——滿載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩（），按下式計(jì)算：=704.25 （4-34）
——下降時(shí)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，按下式計(jì)算：
（4-35）
=1.15×（7.22+2.375）+=11.15
——推薦制動(dòng)時(shí)間（s），≈。
=1.8s＜ （4-36）
制動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短與起重機(jī)作業(yè)條件有關(guān)。通?？稍谝欢ǚ秶鷥?nèi)對(duì)制動(dòng)器調(diào)整，確定合適的制動(dòng)力矩。最好的措施是電氣控制制動(dòng)與機(jī)械支持制動(dòng)合并使用。
制動(dòng)平均減速度：
（4-37）
式中 ——滿載下降速度（），可取=1.1
無特殊要求時(shí)，下降制動(dòng)時(shí)物品減速度不應(yīng)大于參考文獻(xiàn)[1]表2-2-10的推薦值。
＜=0.2 滿足 （4-38）
4.3.6選擇聯(lián)軸器
選擇的聯(lián)軸器安裝在高速軸上，依據(jù)所傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求：
（4-39）
式中 ——按正常工作下的正常載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩，
（4-40）
（其中為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，=2.8）
——聯(lián)軸器度系數(shù)重要程，對(duì)起升機(jī)構(gòu)=1.8
——選用齒輪聯(lián)軸器=1.25
則 T=1.8×1.25×（1871.8～2139.2）=4211.55～4813.2N?m （4-41）
1、一端與電動(dòng)機(jī)軸相連的聯(lián)軸器
根據(jù)上面計(jì)算的數(shù)據(jù)，從參考文獻(xiàn)[1]選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為：
2、一端與減速器高速軸相連的聯(lián)軸器
計(jì)算轉(zhuǎn)矩與上相同，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，選擇的是帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器，則聯(lián)軸器的型號(hào)為：大連起重機(jī)廠序號(hào)7，其中D=400，最大質(zhì)量=72
4.4 副起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算
4.4.1 鋼絲繩直徑的選取
根據(jù)起重量10t，選擇雙聯(lián)齊升機(jī)構(gòu)滑輪組倍率為3。鋼絲繩纏繞方式如圖4-6。
（4-42）
根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]，=10t×9.8=98kN，=2.5%=2.5%×98=2.45kN，=3，x=2，=0.98，=0.98。
（4-43）
根據(jù)計(jì)算出的數(shù)值，由參考文獻(xiàn)[1]初選取鋼絲繩型號(hào)為：6X19-14-155-I，則鋼絲繩直徑=14。其破斷拉力必須滿足：
（其中，查表得）（4-44）
所以 ＞ 鋼絲繩滿足 （4-45）
圖4-6 副起升鋼絲繩纏繞簡(jiǎn)圖
4.4.2 滑輪、卷筒的計(jì)算
1）滑輪、卷筒最小直徑（自繩槽底部算起）的確定
D≥（h-1）d=（25-1）×14=336 (4-46)
查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格選用滑輪的直徑D=400mm,卷筒的直徑D=400mm
2) 卷筒長(zhǎng)度和厚度的計(jì)算
Ⅰ.卷筒的長(zhǎng)度 (4-47)
==670 取=680 (4-48)
長(zhǎng)度為固定繩尾所需長(zhǎng)度，依固定方式而言，一般。為卷筒兩端空余部分的長(zhǎng)度，根據(jù)需要決定，取=70
由鋼絲繩允許的偏斜角度和卷筒軸到動(dòng)滑輪軸的最小距離決定，鋼絲繩允許偏斜度通常約為1：10，根據(jù)結(jié)構(gòu)尺寸決定；
(4-49)
通常在初步設(shè)計(jì)時(shí)，取=120
所以 L=2×（680+51+70）+120=1722 (4-50)
Ⅱ.卷筒厚度 卷筒厚度可先按經(jīng)驗(yàn)公式確定：
對(duì)于焊接鋼卷筒：=14mm， 然后進(jìn)行強(qiáng)度校核。
3）卷筒的強(qiáng)度計(jì)算
卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面，壓應(yīng)力按下式計(jì)算
(4-51)
＜=112.5 能夠滿足要求 (4-52)
4）卷筒的轉(zhuǎn)速
(4-53)
式中 ——轉(zhuǎn)速，單位r/min； ——起升速度，單位為m/min；
——卷筒的卷繞直徑，=D+d=414。 (4-54)
4.4.3 電動(dòng)機(jī)的選擇
1）選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)
初選電動(dòng)機(jī)可從求穩(wěn)態(tài)平均系數(shù)開始，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表5-1-41一般車間及倉(cāng)庫(kù)用吊鉤式橋式起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)JC%取25%，機(jī)構(gòu)CZ值宜取150；穩(wěn)態(tài)負(fù)荷平均系數(shù)G取0.8。起升機(jī)構(gòu)采用閉式齒輪減速箱傳動(dòng)，機(jī)構(gòu)總效率取0.85。根據(jù)公式得
(4-55)
由上計(jì)算，根據(jù)參考文獻(xiàn)[16]初選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YZR200L-6。該電機(jī)在JC25%，CZ=150時(shí)，輸出功率=23.187kw，與相近，故滿足要求。該電機(jī)基準(zhǔn)工作制S3-40%時(shí)，額定輸出功率：=22，同步轉(zhuǎn)速：=1000
2）電動(dòng)機(jī)的過載校驗(yàn)
起動(dòng)過載功率
==19.5 (4-56)
電動(dòng)機(jī)過載利用率==88.6%＜105%， 所以該電動(dòng)機(jī)通過過載試驗(yàn)。
故選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：YZR200L-6。
4.4.4 減速器的選擇
1）計(jì)算傳動(dòng)比
=31.6 (4-57)
根據(jù)上式計(jì)算所得，選取減速器的公稱傳動(dòng)比=31.5，二級(jí)傳動(dòng)。
2）確定減速器的公稱輸入功率 ，
22×1.0×1.3=28.6 (4-58)
當(dāng)=1000， =31.5，由參考文獻(xiàn)[14]初選ZQA650-31.5ⅢC，則 =650，減速器高速軸許用功率=34.4＞=28.6，滿足要求。
3）校核減速器的最大負(fù)荷，
(4-59)
(4-60)
由表查得=0.8，則
(4-61)
=34.4＞=19.8，滿足要求。
故選型號(hào)為：ZQA650-31.5ⅢCA。
4.4.5 選擇制動(dòng)器
1）制動(dòng)器的選擇
制動(dòng)器一般安裝在高速軸上，以減小制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足下式要求：
(4-62)
根據(jù)參考文獻(xiàn)[13]選擇電力液壓塊式制動(dòng)器型號(hào)：YWZ4-300/50。
2）起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算
Ⅰ、起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)平均加速度驗(yàn)算
起動(dòng)時(shí)間：
(4-63)
=（1.5～1.8）=（1.5～1.8）×217.95=326.92～392.3 (4-64)
——電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，
==252.55 （4-65）
——機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）， （4-66）
——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，在電動(dòng)機(jī)樣本中查取，=0.67
——制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，=0.32+0.13=0.45
則 =1.15×（0.67+0.45）+=1.34 （4-67）
——推薦起動(dòng)時(shí)間（s），見參考文獻(xiàn)[1]表2-2-9，=2s
s 取=1.4s （4-68）
合適的起動(dòng)時(shí)間依起升速度而定。對(duì)于一般起升速度不太大的起重機(jī)，≈0.5～2s。
起動(dòng)時(shí)間是否合適，可根據(jù)起動(dòng)平均加速度來判斷：
（4-69）
＜=0.2，滿足。 （4-70）
Ⅱ、制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)平均減速度驗(yàn)算
滿載下降制動(dòng)時(shí)間：
（4-71）
式中 ——滿載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通常取 =1.1=1060.4
——滿載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩（），按下式計(jì)算：==214.6 （4-72）
——下降時(shí)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，按下式計(jì)算：
（4-73）
=1.15×（0.67+0.45）+=1.33
——推薦制動(dòng)時(shí)間（s），≈。
=1.4s＜ （4-74）
制動(dòng)平均減速度：
（4-75）
則 ＜=0.2， 滿足。 （4-76）
4.4.6 聯(lián)軸器的選擇
起升機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求：
（4-77）
=411.796～470.624 （4-78）
則 （411.796～470.624）=926.541～1058.904 （4-79）
1、選擇與電動(dòng)機(jī)相連的聯(lián)軸器
電動(dòng)機(jī)與聯(lián)軸器相連的軸為錐形，所以選擇的聯(lián)軸器的軸孔一端必須為形軸孔。由之前確定的電機(jī)型號(hào)可查得電機(jī)軸的軸端最大直徑D=60。
根據(jù)以上得到的數(shù)值選取聯(lián)軸器型號(hào)為：
2、選擇與減速器相連的帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器
選擇的聯(lián)軸器是與減速器的高速軸相連，由之前確定的減速器型號(hào)可查得，高速軸是錐形，最大軸端直徑D=60，及制動(dòng)器D=300。
根據(jù)以上數(shù)值從參考文獻(xiàn)[1]選擇聯(lián)軸器型號(hào)為：大連起重機(jī)廠序號(hào)為3，其中D=300，最大質(zhì)量=27.6。
4.5 小結(jié)
起升機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)貨物的升降，是不可缺少的部分。由于這臺(tái)起重機(jī)是帶有主副起升機(jī)構(gòu)的，在設(shè)計(jì)時(shí)采用平面布置，是一種普遍采用的方法，這樣布置也有一定的對(duì)稱性；采用分別驅(qū)動(dòng)，具有布置方便，安裝和檢修容易。
本章實(shí)現(xiàn)了對(duì)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
1.完成了起升機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)及方案的選擇，并且利用AutoCAD軟件完成了起升機(jī)構(gòu)的布置平面圖。
2.完成了組成起升機(jī)構(gòu)的各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)和計(jì)算，利用AutoCAD按照設(shè)計(jì)的尺寸把零件裝配起來，充分發(fā)揮了設(shè)計(jì)者的能動(dòng)性，提高了機(jī)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)的效率，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤。
5 結(jié)論
5.1全文總結(jié)
到這里，本次的設(shè)計(jì)基本上接近尾聲了，通過將近三個(gè)月的來得努力，本課題的設(shè)計(jì)終于有了結(jié)果。
本論文是對(duì)橋式起重機(jī)進(jìn)行的設(shè)計(jì)，橋式起重機(jī)占起重機(jī)總數(shù)的首位，使用范圍很廣，可以使用在機(jī)械加工和裝配車間、倉(cāng)庫(kù)和料場(chǎng)，主要用在車間為生產(chǎn)工藝過程服務(wù)。在經(jīng)過了方案研究和設(shè)計(jì)計(jì)算后，總結(jié)如下：
1.在第二章對(duì)橋式起重機(jī)有了全面的了解，擴(kuò)展了自己對(duì)與起重機(jī)方面的知識(shí)。
2.在第三章， 是通過比對(duì)從而確定總體的設(shè)計(jì)方案。它是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，選取了起重機(jī)從而度下面的起身機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3. 在第四章，是對(duì)起重機(jī)中的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。它是用來實(shí)現(xiàn)貨物的升降，是不可缺少的部分。而這臺(tái)起重機(jī)帶有主、副起升機(jī)構(gòu)，采用平面布置是非常普遍的；主、副機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)，都裝有電動(dòng)機(jī)；以上的布置的優(yōu)點(diǎn)是，方便，安裝和檢修容易。
4．根據(jù)提供的已知參數(shù)，采用分塊處理的方法，完成了各機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算。
5．用AutoCAD把起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)按照確定的布置方案，布置在同一個(gè)平面圖上，完成了總裝圖的繪制。用直觀的方法及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中不正確的地方，充分發(fā)揮了設(shè)計(jì)者的能動(dòng)性，提高了機(jī)構(gòu)裝配設(shè)計(jì)的效率。
當(dāng)然，本課題的設(shè)計(jì)雖然實(shí)現(xiàn)的起重機(jī)中各機(jī)構(gòu)的基本要求，但還有很多不足的地方。
5.2展望
本課題只是對(duì)橋式起重機(jī)的機(jī)械部分作了研究，不能進(jìn)行生產(chǎn)。要設(shè)計(jì)一臺(tái)起重機(jī)還有很多工作要做。
1．橋架（金屬結(jié)構(gòu)）的設(shè)計(jì)是整臺(tái)起重機(jī)最復(fù)雜的，，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)不可避免的要涉及空間的超靜定問題，應(yīng)用手算方法實(shí)際上難以應(yīng)付如此復(fù)雜的分析和繁重的工作量。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不得不作出各種各樣的簡(jiǎn)化和假定，計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況與較大的出入，不得不加大安全系數(shù)給予補(bǔ)償。所以這些問題都要通由電子計(jì)算機(jī)來處理。
2．電氣設(shè)備包括所有能使起重機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的裝置。要對(duì)起重機(jī)進(jìn)行起降和移動(dòng)都必須通過控制電氣設(shè)備才能得以實(shí)現(xiàn)。
起重機(jī)的設(shè)計(jì)是一個(gè)大工程。雖然我國(guó)的起重行業(yè)起步較晚，但是通過近幾十年來的發(fā)展，目前，國(guó)內(nèi)擁有了很多從事起重機(jī)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的公司。不僅滿足了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，部分產(chǎn)品還打入了國(guó)際市場(chǎng)。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 張質(zhì)文主編，起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)鐵道出版社，2001年
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[14] 軟齒面減速器系列（產(chǎn)品手冊(cè)），江蘇省泰興減速機(jī)廠
[15] 硬齒面減速器系列（產(chǎn)品手冊(cè)），江蘇省泰興減速機(jī)廠
[16] 電動(dòng)機(jī)系列（產(chǎn)品手冊(cè)），中國(guó)長(zhǎng)江航運(yùn)集團(tuán)電機(jī)廠
致 謝
一分耕耘一分收獲，經(jīng)過了為期三個(gè)月的努力終于完成這篇論文。從一開始在劉老師手中選中這個(gè)課題時(shí)，真是不知道要如何去完成它。在自己看來這無非是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
在公司實(shí)習(xí)做這個(gè)課題時(shí)，帶領(lǐng)我實(shí)習(xí)的顧師傅給予了我很大的幫助-不管是工作還是學(xué)習(xí)。從他身上我深刻體會(huì)到作為一名合格的工程師所具備的態(tài)度·科研作風(fēng)·精神。這些無非是人生中一筆寶貴財(cái)富，因此我要衷心的感謝我的師傅。
在論文的撰寫過程中，雖然和指導(dǎo)老師劉老師見面的機(jī)會(huì)不多，但是老師同樣給予我很大的幫助。每次老師都會(huì)認(rèn)真地給我修改論文中存在的錯(cuò)誤和不正確的地方，幫忙解決寫論文中遇到的難題。因此十分感謝劉老師。
于此同時(shí)，還有身邊很多的朋友和同學(xué)的關(guān)心、幫助讓我能夠得以順利的進(jìn)行，在此表示誠(chéng)摯的謝意！