单轨抓斗起重机的设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】

全套设计（图纸）加 401339828 专业论文设计图纸资料在线提供，优质质量，答辩无忧 摘要： 起重机是一种作循环、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。 在建桥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。 关键词 ：起重机、循环、装置、动力装置 is a of to up to to on to to in to on to ( up an to In up to it of is a a of A a 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 A as . A of as to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 目 录 1 绪论 . 2 . 3 . 4 . 4 . 6 2 总体方案确定及基本参数 . 7 . 7 . 7 3 抓斗计算 . 7 斗的几何尺寸 . 8 . 9 轮组倍率 . 9 . 10 . 10 . 11 4 起升机构 . 14 . 14 构效率 . 15 . 16 . 19 5 起升机构减速箱 . 26 . 26 轮校核（以第一对传动齿轮为例） . 37 6 运行机构 . 42 动比的计算 . 42 行摩擦阻力 . 42 动机容量的初选 . 43 制动器计算 . 44 算电动机打滑 . 46 结束语 . 48 参考文献 . 49 致谢 . 48 1 绪论 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 起重机械是用来对 物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率或在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和现代化。 起重机在搬运物料时，经历着上料、运送、卸料以及回到原处的过程，因此，起重机受的载荷是变化的，是一种间歇动作的机械。起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成。机械方面 是指起升、运行、变幅和旋转等机构，即起重机一般是多动作的。轻小型起重设备一般是但动作的。 本设计为 轨抓斗起重机设计。当起重量不大时，多采用电动单轨起重机。这种起重机的特点是小车可以走到另一跨去，本设计侧重于机械方面的设计。主要机构有：起升机构、运行机构。 起升机构用来实现货物的升降，它是任何起重机械不可或缺的一部分，是起重机中最重要与最基本的结构。起升机构工作的好坏将直接影响到整台起重机的工作性能。起重机构主要由驱动装置、传动装置、 卷绕系统、取物装置与制动装置 组成。本设计的起重机起升机构采用电动葫芦。电动葫芦属于轻小型起重设备。它是将电动机、减速机构、卷筒等紧凑地集合成一体的起重机构。它可以单独使用，也可以作为电动单轨起重机、电动单梁或双梁起重机的小车来使用。由于电动葫芦结构非常紧凑，通常由厂家专门生产，价格便宜，从而得到了普遍的应用。电动葫芦可备有小车，以便在工字梁的下翼缘上运行，是吊重在一定范围内移动。钢丝绳电动葫芦工作 安全可靠，起升速度较高，故在本设计中被采用。同时，为了减轻自重，减少零件数目，采用了锥形转子电动机。 运行机构的任务是使起重机或载重小车作水 平运动。运行机构有无轨运行和有有轨运行之分。本设计采用有轨运行方式。这种方式在专门铺设的钢轨上运行，负荷能力大，运行阻力小。运行装置主要由运行支撑装置运行驱动装置两大部分组成。本设计着重于电动小车的设计。 设计过程中，首先要确定 总体的设计方案，然后各部件机构、尺寸及相互间的连接方式等，最后对部件中各零件进行校核。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 随着现代工业的迅速发展，电子计算机的广泛应用，系统工程、优化工程、创造性工程、人机工程等现代化理论的发展，大大加快了现代工业的发展进程，使社会生产力又 跃上了一个新水平。当今世界工业生产，由于市场竞争的需要，生产方式由单一品种的大批量向着多品种的变批量方向发展。 30年代以来，物料搬运技术仅指的是各类起重运输设备，而 90年代的物料搬运系统逐渐增加了许多自动化内容，包括自动识别、自动导向、自动计数、自动称重等。为了使生产和流动能够紧密配合，构成更大、更高效的物流系统，计算机技术得到了广泛的应用， 单轨抓斗 起重机的很多工作将被机器人和其它机器所取代。 目前世界销售市场对起重机械的需量正在不断增加，从而使国外各种制造 单轨抓斗 起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机 械自动化和自动化设备去提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。有关调查资料表明，65%的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机设备的用户便越来越多。近年来，美国因制造技术、质量问题和价格昂贵等原因，降低了其在世界上的竞争能力；联邦德国德马克公司（ 由于实行了生产技术振兴，解决了提高生产的工艺手段，以占优势的新产品来保持其发展的优势，该公司1985 年研制成 列电葫芦， 1990 年又研制了 系列电葫芦，其制造的电动葫芦双梁起重机有一半 以上供出口，产品在国际市场上声誉很图 1单轨抓斗 起重机好，销路甚广。 近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多国 内 外 单轨抓斗 起重机制造商从应用计算机辅助设计系统（ 提高到应用计算机进行起重机的模块化设计。根据市场调查预测的统计数字和积 5 累的资料、图表、图线规律，在严密的科学理论指导下，拟定起重机结构、机构、部件等多层次的标准化、模块化单元。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代、新产品的研制 速度都将大大加快。对起重机的改进，只需针对几个需要修改的模块；设计新的起重机只需选用不同的模块重新进行组合；提高了通用化程度，可使单件小批量的产品改换成相对批量的模块生产。亦能以较少的模块形式，组合成不同功能和不同规格的起重机，满足市场的需求，增加竞争能力。德马买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 克公司最近开发了一种标准车轮箱模块系列，上面有多组联接孔，选用不同型号的驱动单元，可组装成台车，可与金属构件组合后用作桥式、门式起重机或其它轨行式起重运输机械。其车轮有多种踏面形式可供选用，由于不受轮距的限制，组合更加灵活，用途更加广泛。据资料介绍， 德马克公司的葫芦双梁起重机系列改用模块化设计后，比单件的设计其设计费用下降了 12%,自重轻，与国内产品相比较，起重量 32t、跨度 25m，国内双梁起重机自重为 动葫芦桥式起重机自重为 德马克电动葫芦桥式起重机的自重只有 国内产品分别轻 60%和 35%. 起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘、齿轮链、激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为 3高于 12。在起重机起升速度、制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定 位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。 遥控系统用于 单轨抓斗 起重机及其它移动式起重运输机械，这种系统包括操作者携带的控制器和安装在起重机上的接收器，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置操纵机械上的转换部分相连。遥控器的应用，不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的作业条件得到改善。 起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型防撞装置，防撞装置由三相系统组成，用来监控起重机前端行驶距离，一般首先发出信号警告，接着将大车车速减小到 50%，最后切断电机电源，将大车制动 。 由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高，如瑞典的 生产的 3，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要很高的安全系数，以便减少起重机材料用量 (这并不意味着不安全 )，从而降低设备的重量和价格。因起重机重量的减小，可用功率较小的驱动装置启动，因此而减少电力，节省开支。国 内 外 单轨抓斗起重机 在新材料应用方面，车轮采用空气硬化镍铬钼合金钢制造，可解决车轮的磨损和使用寿命的问题，据资料介绍，普通钢材车轮的寿命约 18个月，采用这种新材料制 造的车轮，其使用寿命可达 5年。近年来，聚合材料在国 内 外 单轨抓斗起重机上 用作制造运行机构的齿轮、滑轮和导绳器等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 1 起升机构的工作原理 是 电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通 电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保证安全。 2 运行机构的任务是使起重机或载重小车作水平运动。运行机构有无轨运行和有有轨运行之分。本设计采用有轨运行方式。这种方式在专门铺设的钢轨上运行，负荷能力大，运行阻力小。运行装置主要由运行支撑装置运行驱动装 置两大部分组成。本设计着重于电动小车的设计。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 2 总体方案确定及基本参数 体方案确定 本设计的 轨抓斗起重机主体由 起升机构和运行机构组成。起升机构主要包括电动机、卷筒、减速器 三个部分。电动机选用锥形转子电动机，此种电动机自身可以实现制动，从而减轻了自重，减少了零件的数目；卷筒选用双联卷筒；减速器选用同轴减速器，这种减速器的特点是输出与输入同轴。电动机通电后旋转，从电动机轴输出的扭矩经联轴器传到减速箱，经减速箱三级减速后达到需要的 传动比，减速箱带动卷筒转动，使缠绕在卷筒上的钢丝绳随之转动，同时钢丝绳把转动转变为上下方向的移动。钢丝绳通过滑轮组带动抓斗 ，使抓斗实现下降、张开、抓料、闭合、卸料等一系列动作，从而完成整个工作过程。运行机构主要是指电动小车。电动小车在工字钢轨道上来回移动，可以实现物料在两个不同位置的运送，即实现小范围内的物料运送工作。 本参数 本设计的单轨抓斗起重机涉及的基本参数有 : 起重量 :是指正常工作时被提升的额定载荷 (包括抓斗 ) 起升速度和运 行速度 :依据工作条件、生产要求决定 运行速度为 起升高度：根据工作需要确定。设计中的起升高度为 工作制度：反映机构使用繁忙程度和载荷特性的参数。本设计中的工作级别：起升为 行为 3 抓斗计算 本设计中采用双绳抓斗，双绳抓斗生产率高。其 抓取与卸料动作是利用两个卷筒（起升卷筒和闭合卷筒）及两根钢 丝绳（起升绳和闭合绳）来操纵的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 斗的几何尺寸 抓斗的额定容积 m 抓取物料的容重 31t m 抓斗的最大开度： 3) 难抓取的物料取较大的值，易抓取的物料取较小的值 。 在一定的限度内可以适当的增大开度；但是 L 过大，则抓取深度急剧下降。 4 3 取 750 根据 F 及物料的性质确定抓斗的侧面几何形状。应使侧 板上缘的倾斜角大致与物料在运动状况下的自然坡角相等，通常约为 3530 。 通过测量实际设计抓斗的尺寸： 2 6001 21 2003 00 140 2 2 13 3 2 3B F C E 则 11 ( ) 0 . 22 3 2F l 22 8 0 1 10 . 3 4 0 . 3 5 s i n ( 0 . 3 5 0 . 5 ) ( 1 . 0 7 0 . 3 4 )0 . 3 4 1 03 6 0 2 2F 侧面积1 2F 20 . 1 7 8 2 0 . 4 1 3 0 . 5 7 9 6 m 宽度 B ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 确定抓斗宽度 B 或的原则： 块度大的物料及坚实的料堆应取较小值；松散物料宜取较大值。 1 2 3 72 7 5 0) 取 320 板铰点位置可以依据以下条件确定： 在最大开度时，颚板的切口应在垂直方向，以便切口顺利插入物料。 测量得 410 l 校正得 。 撑杆002 则01 . 3 5 1 . 3 5 2 7 5 0 1 8 5 6 . 2 522L 实际设计中取0 1857 为了使闭合绳的闭合力最小，有利于提高抓取能力，应使抓斗在开闭两种状况下滑轮中心距变动量最大。 轮组倍率 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 据“起重机械”表 26 选取滑轮组倍率 4m 丝绳计算 p 对于起升机构， 1m ；对于开闭机构， 4m 。为了满足整机的需要，只计算 1 12 选用滚动轴承，则 112 0 . 9 80 . 9 8z 导向滑轮效率 则 333 9 . 8 1 5 . 3 12 1 0 . 9 8 0 . 9 810 10 按工作级别 用抗拉强度21700b N 的钢丝绳，则 30 . 1 0 9 1 5 . 3 1 1 3 . 510d C S m m 查钢丝绳标准，选用 的钢丝绳。 dD 26，选取2 则2 2 2 . 4 1 5 . 0 3 3 6D d m 选取滑轮直径 50 ，1 400上下横梁轴线的倾斜角 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 0()rc tg d 绳下横梁滑轮间距）（ a )3( 斗强度计算 板强度计算 计算假设：假设三边固定，一边是自由的颚板，其中央是危险截面，单位长度弯矩为 ： 2 8 2 2 2 5 0 0 6 0 0 1 1 0 0c h m 则应力 222228 346B 232321 2 9 0 1 0()103 2 . 0 1 . 0 1 . 1 9 . 84 20 26 7 N 选用材料 得 2294s N 2n 2294 1 4 72s Nn 45 合格 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 杆强度 当闭合终了瞬间，撑杆所受载荷最大。 撑杆材料采用 45 号钢。2 7 0 1 2 0N 32 ( 1 ) 2 3 ( 4 1 ) 9 . 844 10 闭 0N 0 ， 25 撑杆的内力c o s c o 即 34 4 . 1c o s c o 010T 44 6 10 N 2 20 . 0 0 50 . 0 4F m 464 . 8 6 60 . 0 0 5 101029 2 N 截面最小惯性矩： m i . 0 8 46 4 6 4 224m i nm i n 416 4 4 64 04 m i 920 查“金属结构”得稳定性系数 则 2 0 . 1 9 7 ( 7 0 1 2 0 ) 1 3 . 7 9 2 3 . 6 4 N 由 ，知撑杆强度满足要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 杆铰轴套 验算比 压：1 221T X R222 ( ) 21(c o s) RR 341025104 4 . 1 4 . 8 6 6c o s 2 1 4 . 7 1 7 . 6 4PN 41 24 . 8 6 6 0 . 3 78 0 1 0 5 010 则 即撑杆铰轴套处合格。 板铰轴轴套 验算比压：1 224下下 ）（又3 6 1 . 2 44 1 5 . 3 1 10 下 闭2H 下11( 1 ) ( ) 21m mH l h t l 闭 31 5 . 3 1 ( 4 1 ) 2 0 0 4 2 7 4 0 ( 5 0 0 2 0 0 ) 2 5 0 0 4 110 25 37 9 10 N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 3 37 9 . 6 2 6 0 . 3 72 1010 R t g 下2 2 3 3 3 6 2 . 2 8 10( 1 5 . 3 1 4 ) ( 6 0 . 3 710 104 ) 3 26 2 . 2 8 0 . 2 32 1 4 0 1 2 8 010 45则 即颚板铰轴轴套验算合格。 4 起升机构 动比 的计算 起升机构减速器采用渐开线齿形定轴外啮合三级传动减速器， 每一级速比如下 1 1268 5 . 6 712 42244 3 . 6 712 63545 4 . 0 911 总速比：1 2 3i i i i减1 卷筒转速 电动机选用 441千瓦锥形转子电动机。 电动机转速 分转电 1400纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 1400 1 6 . 4 58 5 . 1 1nn i 电卷减转 分起升速度 1 5 .0 绳 按起升结构工作级别 “规范”取 1 20h 卷筒材料采用普通碳素钢 )235(Q 1 2 0 1 5 . 0 3 0 0d m mD h 卷3 0 0 1 5 . 0 3 1 5 . 0D m mD d 卷 绳 滑轮组倍率 1m 3 . 1 4 0 . 3 1 5 0 1 6 . 4 5 1 6 . 2 7 m i mm n 卷起 合格 构效率 减速器总效率 取1 2 3 0 . 9 6 5 则 31 2 3 0 . 9 6 5 0 . 8 9 9 减抓斗滑轮组效率 单个滑轮的效率取为 则滑轮组效率 1 112 2 0 . 9 80 . 9 8m 滑 组导向滑轮的效率 取 起升结构总效率 d 减 滑 组 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 电动机静功率 3() 3 9 . 8 1 6 . 2 76 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 8 5 510 查“规范”取 ，则 0 . 6 6 9 . 3 2 4 6 . 1 5JC 电动机轴的静扭转力矩 ()2 卷 33 9 . 8 0 . 3 1 510 6 3 . 6 32 1 8 5 . 1 1 0 . 8 5 5 制动电动机轴需要的静扭转力矩 ()2Q Gj 卷 33 9 . 8 0 . 3 1 5 0 . 8 5 5 4 6 . 5 22 1 8 5 . 1 110 制动力矩 弹簧工 作时的轴向压力1 833摩擦系数取 制动片平均直径： 2 4 0 . 3 8 2 2 0 2 3 0 . 1 92 均夹角 20 则制动力矩 1208 3 3 0 . 3 5 0 . 2 3 0 1 9 982 s i n 2 s i 均制制动安全系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 98 2 . 1 14 6 . 5 2 查“起重机械”表 48 ，制动安全系数 1 . 7 5zh 故安全。 制动的单位比压力 此时弹簧的工作压力2 20833 886c o s 制动片宽度： 28 2 9 . 8c o s 20B m m则单位比压力： 220886s i n 3 . 1 4 2 3 0 . 1 9 2 9 . 8 s i P 均220 . 1 2 0 . 2N P Nm m m m 轴向吸力 在定子线包通电后，圆锥转子在轴向吸力的作用下移动，打开制动盘，使载荷上升或下降运动。此轴向吸力要大于弹簧产生制动力矩的压力和在静载荷下 静扭转力矩在弹簧联轴器花键中产生的静摩擦力。圆锥转子轴在轴向吸力作用下带动联轴器 相对齿轮长轴有轴向移动。有相对运动的花键尺寸是 84248 。 则平均半径 124 均 取摩擦系数 15.0f ，则36 3 . 6 3 0 . 1 5 4 2 4 . 22 2 . 5 10f 均轴向力2 4 2 4 . 2 8 6 6 动时间 1电动机额定转矩 9550 9 5 5 5 0 7 . 5 5 1 . 1 61400 N 额电电2电动机的平均力矩倍数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 3 . 0 起 起 动 转 矩额 定 转 矩 3 . 0 最 大 最 大 转 矩额 定 转 矩 3总转动惯量 电动机转子轴飞轮矩2 2() 0 . 3 9 1 7 kg m联轴节飞轮矩2 20 . 0 2 4 9()L mg d J2 244() ()d D D 40 2 20 4 1 5 kg m 222()4 1 . 1 5 Dm 卷 32223 9 . 8101 . 1 5 0 . 1 0 4 1 54 9 . 8 0 . 8 9 90 . 3 1 58 5 . 1 11 20 1 2 kg m 起动时间： 9 . 5 5 ( )dq ) 动时间 222()1 . 1 54 卷 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 3222 8 5 . 1 13 9 . 8 0 . 8 9 91 0 0 . 3 1 51 . 1 5 0 . 1 0 4 1 54 9 . 8 1 20 9kg m 电动机转速 0 0 2 525()Nn n n n )13851400( 分转1380 02 2 1 4 0 0 1 3 8 0 1 4 1 5n n 转 分 则制动时间： 9 . 5 5 ( )h ) 1 1卷筒绳槽底径 卷筒材料选用 235Q 1dD h卷查“规范”得1 20h 则 2 0 1 5 . 0 3 0 0 卷取卷筒直径 300卷其它尺寸： 3)42( 2卷筒长度及壁厚 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 0 1 2 32 ( )L l l l l 其中：0 ()Hm 卷又 ， 4m ， 2n 01 6 4( 2 ) 1 8 . 03 . 1 4 0 . 3l 1 3 3 1 8 . 0 5 4 . 0t m 取2 203 80则 80)8(2 L 取 750 。 卷筒壁厚： )106( D )106( 2 取 。 3卷筒强度校核 卷筒强度采用 235Q ，屈服极限 22 3 5 . 2s N 则 22 3 5 . 2 1 1 7 . 622 22 3 5 . 2 1 5 6 . 81 . 5 1 . 5 钢丝绳卷绕箍紧对卷筒产生的压应力 由 2 ，可得 3 21 5 . 3 1 10 5 6 . 71 5 1 8 . 0 N 钢丝绳卷绕产生的弯曲正应力 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 14M P L 31 2 1 5 . 3 1 2 7 5 04 10 32 1 0 5 1 . 2 5 10 N m m 又 3 21 (1 ) 4 32 33 . 1 4 2 1 5300 1 (1 ) 4 3 2 3 0 0 30 1 1 2 10 则 36210510250 . 9 1 1 1 2101022 3 合成应力 即 3 26 5 6 5 . 6 1 1 7 . 6l 故满足要求。 4计算卷筒压绳板极其螺钉 钢丝绳绳端固定方法采用压绳板固定 压绳板计算 绳尾拉力 S ： S 按欧拉公式 2 安全圈数 2n ，