3t单钩移动电动葫芦毕业论文

1第 1 章 绪论1.1 引言3t 单钩移动电动葫芦起重机属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。通常，起重机械由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。在工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类。轻小型起重设备如：千斤顶、葫芦、卷扬机等。桥架类型起重机械如梁式起重机、龙门起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎、履带起重机等。中国古代灌溉农田用的桔就是臂架型起重机的雏形。14 世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19 世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19 世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20 世纪 20 年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁。桥架型起重机可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，可分为梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。梁式起重机：梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机，单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。 按桥架支承式和悬挂式两种。前者桥架沿车梁上的起重机轨道运行；后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机轨道运行。单梁桥式起重机分手动、电动两种。手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较低，起重量也较小，但自身质量小，便于组织生产，成本低，时候用于无电源后搬运量不大，对速度与生产率要求不高的场合。手动单梁桥式起重机采用手动单轨小车作为运行小车，用手拉葫芦作为起升机构，桥架由主梁和端梁组成。主梁一般采用单根工字钢，端梁则用型钢或压弯成型的钢板焊成。电动单梁桥式起重机工作速度、生产率较手动的高，起重量也较大。电动单梁桥式起重机由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成。桥式起重机：桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天2车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。简易梁桥式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高，主要有五种类型。铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用，主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作；夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上；脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出，小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定有的脱锭起重机3用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭；加料起重机：用以将炉料加到平炉中，主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内，主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转，副小车用于修炉等辅助作业；锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件，主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件，副小车用来抬起工件。以上是起重机的发展状况，电动葫芦是起重机的典型代表，与经典普通的起重机械有自己的独特优点，因此，电动葫芦在工程中得到了广泛地应用。电动葫芦可以单独使用，也可以和其它的机械结合使用。1.2 本次设计研究的内容本次设计研究的内容是参考 CD 型电动葫芦设计一 3t 单钩移动钢丝绳电动葫芦，要求能够在垂直高度上 9 米范围内提升或下降，在提升或下降过程中能够随时的准确定位，保证被提升物件及人员安全。电动葫芦主要由小车装配、卷筒装配和吊钩装配组成，对它们进行设计和验算要求电动葫芦的整体框架小巧紧凑，能灵活的在工字梁上运动，并且又要尽量减少整体的重量。第二章 总体方案设计2.1 设计任务书设计一 3t 单够移动电动葫芦，技术要求如下：起重量 3t起升高度 9m起升速度 8m/min运行速度 20m/min工作级别 M4-M52.2 工艺分析及方案的选定电动葫芦有各种不同型号，本次设计是根据已有的 CD 型电动葫芦来进行设计的。3t 单钩移动电动葫芦总体布局如图 2.1 所示，电动小车在工字梁上运动，运行用电动机独立控制小车的起停.卷筒装配是通过外壳连到小车上的,而吊钩则是通过钢丝绳把起重的载荷传递到卷筒上的.4图 2.1 电动葫芦布局图CD 型电动葫芦所用锥形电动机是集动力和制动的鼠笼式电动机，传动装置渐开线直齿定轴外啮合同轴线三级传动减速器，取物缠绕装置在安全保护方面比 KV 型电动葫芦有所改进和提高，已具有钓钩护钩等安全装置。锥形转子电动机与减速器分别通过螺栓与卷筒外壳相连构成一个整体，电器控制箱安装在电动葫芦的侧面运行小车墙板上。CD 型电动葫芦是通过螺杆与卷筒外壳上的吊板悬挂在运行小车上或是通过地脚螺栓固定架设在电动小车上。3t 电动葫芦的作用是起重 3t 以下的重物的机构。动力由两个电动机提供，因此可以把电动葫芦分为两动力部分，一是电动小车，另一是滚筒起重部分。参考 CD 型电动葫芦，本设计的电动小车是靠电动机通过把扭矩通过连轴器传递给减速器，再带动行走轮，实现电动葫芦的水平移动；滚筒起重部分是主电动机通过带轮带动减速器，从而让滚筒以一定的速度来提升吊钩，实现垂直方向的运动。设计方案如图 2.2 和图2.3 所示。其中卷筒部分的具体结构如图 2.4 所示，电动机把转矩通过弹性联轴器传给减速器，再传给一对内啮合齿轮，内齿轮通过螺栓连接到卷筒上，并且用定位销保证装配精度。卷筒所受的载荷是通过轴承作用到左右支撑板上，支撑板和外壳、支撑板和电动机及减速器的连接也用销和螺栓连接来保证定位精度。1运行用电动机 2连轴器 3减速器 4行走轮图 2.2 电动小车工作原理图51起重用电动机 2轮胎式弹性连轴器 3减速器 4滚筒 5吊钩图 2.3 卷筒工作原理图2.3 电动机的选用电动葫芦的额定起重量是 3t，起升速度是 8m/min，因此粗略计算起重用电动机的功率为 ，因此选用额定功率最大为 4.5Kw 的电动机；KwP4068301 另外一方面，起重时的起升速度是有变化的，要求能慢速启动，正常运行时的速度是8m/min，因此要求电动机的功率也是变化的，参考其它同类机械，小功率可定为0.4kW。电动机的功率为 0.4/4.5Kw，查手册可以选择 BZDY12-6 型电动机。电动葫芦所用的电动机有动力源和制动的双重作用，即采用锥形转子电动机。所用电动机要求伸出一根长轴，用以和中间的联轴器相连。运行用电动机主要是克服行走轮和轨道之间的摩擦力运行，风阻力和变形阻力在初步估算的时候忽略不计，行走轮上的载荷就等于额定载荷，即 F=30000N，行走轮与轨道间的滚动摩擦因数 ，行走速率为 20m/min，02.,查手册可以得到，运行用电动KwsmNFVP 37.0/6307. 机可选用功率为 0.4kw,转速为 1380r/min,型号为 BZDY12-4 的锥形转子电动机。2.4 减速器的参数设计由于电动葫芦是个小巧紧凑的机械，要求减速器有小的中心距和较大的传动比，因此要自己设计减速器的内部结构，通过后面的计算可知要使中心距为 70mm,传动比为 36，但本次设计不对减速器的内部结构进行设计。要求输入轴是长轴，输出轴是一能连一齿轮的短轴。6第三章 卷筒设计及钢丝绳的选用3.1 卷筒的设计卷筒用以收放钢丝绳，把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并将原动机的回转运动变为直线运动。3.1.1 卷筒的设计计算卷筒的外形有两种，分别是圆柱形和圆锥形，起重机械中主要采用圆柱形卷筒。钢丝绳在卷筒上的卷绕层数可分为单层卷绕和多层卷绕，本次设计的 3 吨电动葫芦采用单层卷绕。因此，在卷筒的表面切有螺旋形绳槽，绳槽节距比钢丝绳直径稍大，绳槽半径也比钢丝绳的半径稍大，这样既增加了钢丝绳与卷筒的接触面积，又可以防止相邻钢丝间相互摩擦，从而提高了钢丝绳的寿命。3.1.1.1 卷筒的直径卷筒的名义直径 D（对有槽卷筒取槽底直径）可按下式计算mm 2517ed式中 d钢丝绳直径（mm） ；e系数，查4表 5-3 得 e=15。因此，可取 D=260mm.3.1.1.2 卷筒的长度卷筒的长度 l7210ll式中卷筒上车螺旋绳槽部分长度（mm） ；0l固定钢丝绳端所需长度 40mm；1卷筒两端多余部分长度 5mm，视工艺和结构需要而定。2l取决于起升高度、滑轮组倍率、卷筒计算直径和绳槽节距。按下式确定（mm）tZDHal)(010式中 H起重机最大起升高度，H=9000mm；a滑轮的倍率，去 a=2；附加安全圈数，一般取 1.5 到 3 圈，取 2；0Zt绳槽节距，t=17.2mm；卷筒的计算直径，即 mm。1D71601dD故卷筒总长度为mlZHal405240.17)21.39(03.1.1.3 卷筒壁厚一般先按先按经验公式初步确定，然后进行强度校核。d式中 d钢丝绳直径 17mm。可取 17卷筒在钢丝绳最大拉力 150KN 作用下，产生弯曲、扭转和压缩应力。当卷筒长度小于 3 倍直径时， ，弯曲和扭转应力一般不超过压缩应力的 10-15%，因468325此可以略去不计，一般只按压缩应力进行强度校核。为计算卷筒径截面上的压应力，在壁厚为 的卷筒上取宽度为绳槽节距 t 的圆环，并将其切开。由于 比 D 小得多， 可以认为圆环截面上的压应力 是均匀分布的。又平衡条件可得：cmaxStc则卷筒壁上的压应力为：acct式中钢丝绳的最大拉力，1500kg;maxSt绳槽节距，17.2mm;卷筒壁厚，17mm;卷筒材料的许用压应力，钢的许用压应力 ,可取c Mpa60钢8Mpac3012.57.10max cctS因此，卷筒的强度合格。3.1.2 钢丝绳在卷筒上的固定的方法和绕入角度3.1.2.1 钢丝绳在卷筒上的固定方法钢丝绳在卷筒上的固定应保证工作安全可靠，便于检查和更换钢丝绳，并且在固定处不应使钢丝过分弯折。常用的固定方法有以下几种：钢丝绳绕在楔形块上打入卷筒特制的楔孔内固定。楔形块的斜度一般为 1：4 到1：5，以满足自锁条件。钢丝绳端用螺钉压板固定在卷筒外表面。压板上刻有梯形的或圆形的槽。对于各最大工作拉力下相应的钢丝绳直径所采用的螺钉和压板，已有标准，可查阅相关手册。钢丝绳引入卷筒内特制的槽内用螺钉和压板固定。3.1.2.2 钢丝绳进出绳槽的偏斜角度钢丝绳在卷筒上绕进或绕出时，总是沿卷筒作轴向移动，因而钢丝绳的中心行相对卷筒绳槽中心线（或相对于导向滑轮轴中心线）产生了偏斜角度。如果偏斜角度过大，对于滑轮和卷筒绳槽，钢丝绳会瞥能够其槽口，引起钢丝绳擦伤及槽口损坏甚至脱槽。对于光面卷筒则使钢丝绳不能均匀排列而产生乱绳现象。因此对于偏斜角度应加以限制。根据钢丝绳与绳槽之间的几何关系，可以得到对答允许偏斜角度的公式。钢丝绳进出滑轮时的容许偏角 ：KDtgt1式中绳槽侧边的倾斜角, ；26卷筒工作直径， ，1 mdD5.346.151S滑轮槽深,S=50mm，d钢丝绳直径，K系数， 21.)sin(2.0)sin(2S34.51.61tgDttg根据一般的滑轮槽形尺寸计算结果，最大容许偏角 ，因此符合要求。64钢丝绳进出卷筒时的允许偏角，钢丝绳在卷筒上的偏斜有两种不同情况：一种是向相邻的空槽方向偏斜，钢丝绳只受槽本身限制；另一种是向有绳圈的邻槽方向偏斜，钢9丝绳还受相邻钢丝绳圈的限制。根据不同的几何关系，也可以得出最大容许偏角的公式。计算结果可以用图表的方式表示（图 3.1，3.2，3.3） 。从中可查出钢丝绳向空槽方向偏斜时的最大容许偏角 ；钢丝绳向邻槽绳圈方向偏斜时则分两种情况：当tg时， ，容许偏角 ，这种情况反映在图 3.1 中；当12./dt 122时， ，容许偏角 ，这种情况反映在图 3.2 中。41图 3.1 的图解法1tg图 3.7 的图解法2tg图 3.3 的图解法3tg对卷绕系统进行布置时，应根据上述偏斜情况考虑钢丝绳进出卷筒、动滑轮、导向滑轮的时的偏角应不超过最大容许值。导向滑轮与卷筒间的相对位置，应以不对称布置为合理，即滑轮稍偏于卷筒上被绕满钢丝绳的一端（钢丝绳被卷绕是向邻槽钢丝绳圈方向偏斜的一端） 。并使10Stgl21当 与 都小于滑轮的最大容许偏角时，可以得到在满足偏斜角要求情况下，卷筒与滑轮间的最小距离 S。在实用中为简便起见，是在理论分析的基础上根据不同情况对偏斜角加以不同限制。如日本有关标准规定：对有槽卷筒，钢丝绳绕到卷筒槽上的方向和绳槽方向的夹角必须小于 ；对光面卷筒，钢丝绳卷绕时，其最大偏角必须小于 。英国有关标4 2准规定：钢丝绳在卷筒两侧的绕出斜度，应不超过 1：12；钢丝绳和垂直于滑轮轴的平面之间的斜度，应不超过 1：12。我国目前一般采用 或 。4314:tg3.2 钢丝绳的结构、分类、选用及验算3.2.1 钢丝绳的结构钢丝用优质碳钢制成，经多次冷拔和热处理后可达到很高的强度。潮湿或露天环境等工作场所可采用镀锌钢丝拧成的钢丝绳，以增强防锈性能。钢丝绳在各工业国家中都是标准产品，可按用途需要选择其直径、绳股数、每股钢丝数、抗拉强度和足够的安全系数，它的规格型号可在有关手册中查得。钢丝绳除外层钢丝的磨损外，主要因绕过滑轮和卷筒时反复弯曲引起金属疲