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港口 专用 10 吨位 桥式起重机 机构 设计 通过 答辩 毕业论文 cad 图纸

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烟 台 南 山 学 院 毕 业 论 文 题目 港口专用十吨位桥式起重机起升机构设计 姓 名 ： _阚光振 _ 所在学院 ： _工科院机械系 _ _ 所学专业 ： _机械设计制造及其自动化 _ 班 级 _机械设计 1004 班 _ 学 号 _201033120421 _ 指导教师 ： _王凤良 _ 完成时间 ： _2014 年 5 月 25 日 烟台南山学院毕业设计（论文）开题报告 毕业设计 (论文 )题目 十吨位桥式起重机起升机构设计 院 （部） 工科院机械系 指导老师 王凤良 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械设计 1004 班 学生学号 201033120421 学生姓名 阚 光 振 课题来源 生产 课题类别 设计类 目前国内外研究进展概述（或立题依据）： 起升机构是起重机中用来将货物提升或下方的最重要的装置，其工作性能的优劣直接影响到整台起重机的工作效率和稳定性。 国内外研究水平 （ 1） 国内现状： 目前，国内专业的生产大型起重机的厂家很多，起升机构的起升重要也越来越大，目前已成功开发出 50t600t 的起重机产品。最近有新推出了 补了国内 350t 起重机的产品型谱的空白。 （ 2） 国外现在： 目前，国外的专业生产起重机的厂家也有很多，起升机构产品系列较全，市场占有率较高。其起升机构的起升重量已经达到 1200t。 2007年又推出了新产品 ，使产品的型谱更加的完善。 国内外发展动向 加入世贸组织后，国内起升机构的市场将受到较大冲击，但同时也给 我们带来新技术的应用以及新的发展契机。国外起升机构则朝着大型化、专用化、模块化、组合化，实现高效率的专业化生产。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用少量规格数量的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求 主要研究内容： 根据给定课题“ 十吨位桥式起重机起升机构 ”的设计参数，确定起升机构布置方案，选用机构中所需的标准标准部件（如电动机、减速器、制动器、联轴器、钢丝绳等），对非标准零部件根据需要做进一步的强度与刚度计算 毕业设计（论文）的设计方案及思路： (1)传动方式的选择 （ 2） 起升机构计算 （ 3）钢丝绳的计算选择 （ 4）滑轮组、卷筒的计算选择 （ 5）电动机的选择 （ 6）减速器的选择 （ 7）制动器的计算选择 （ 8）联轴器的选择 （ 9）起制动时间验算 拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析 （ 1） 研究方法 借阅相关书籍杂志，充分利用图书馆资源。 （ 2） 技术路线 收集资料，对十吨位桥式起重机起升机构做选择设计计算，并画出相对应的装配图零件图。 （ 3） 实验方案 去现场观看过桥式起重机，对其外观构造工作原理有一定了解。 （ 4） 可行性分析 通过对论文课题的学 习研究达到巩固、扩大、深化已学理论知识、提高思考分析解决实际问题等综合素质的目的。并对机械设计， 有更深层次的学习巩固 毕业设计（论文）工作计划安排： 研究计划 2013 年 12 月 12 日 2014 年 2 月 2 日：收集资料； 2014 年 2 月 11 日 2014 年 3 月 5 日：整理消化知识点； 2014 年 3 月 9 日 2014 年 3 月 14 日：初定方案； 2014 年 3 月 4 日 2014 年 3 月 22 日：确定起升 机构传动方案； 2014 年 3 月 25 日 2014 年 4 月 5 日：进入详细的设计计算； 2014 年 4 月 8 日 2014 年 4 月 19 日： 装配图的设计； 2014 年 4 月 22 日 2014 年 4 月 26 日：零件图的设计； 2014 年 4 月 29 日 2014 年 5 月 25 日：整理说明书，递交毕业设计资料，准备答辩材料。 指导教师意见： 指导教师签名： 系（或教研室）审核意见： 系（或教研室）主任签名： 年 月 日 烟 台 南 山 学 院 毕 业 论 文 题目 港口专用十吨位桥式起重机起升机构设计 姓 名 ： _阚光振 _ 所在学院 ： _工科院机械系 _ _ 所学专业 ： _机械设计制造及其自动化 _ 班 级 _机械设计 1004 班 _ 学 号 _201033120421 _ 指导教师 ： _王凤良 _ 完成时间 ： _2014 年 5 月 25 日 烟台南山 学院毕业设计（论文） 第 页 摘 要 桥架在高架轨道上运行的一种桥架型 起重机 ，又称 天车 。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。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。由起升机构、小车运行机构和小车架组成。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。 本文就十吨桥式起重机起升机构做设计计算， 计算 起升机构 工作级别 ，确定起升机构传动系统 ，对起升机构的部件 滑轮 、 卷筒、 钢丝绳 等 卷绕系统，电动机、联轴器、减 速器等驱动装置进行设计计算，验证卷筒壁压应力，卷筒应力，确定吊钩装置构造方案，吊钩横梁，滑轮轴的计算等。对起升机构运行的过程，包括起升速度、起升和制动时间进行计算和验算。 关键词 ： 驱动装置 ； 起升运行 ； 传动方案 ； 卷筒系统 烟台南山学院毕业设计（论文） 第页 is to of in a so or a to In to do to to of of is to 烟台南山学院毕业设计（论文） 第页 目 录 第 1 章 前 言 . 1 重机械的发展 . 1 式起重机的简介 . 1 重机械的组成部分 . 2 重机械的特点 . 3 第 2 章 起升机构部件的设计计算 . 4 要 . 4 要数据 . 4 定起升机构传动方案 . 4 定吊钩和滑轮组 . 6 筒的计算 . 7 筒直 径计算 . 7 筒长度 . 7 筒壁压应力验算 . 8 筒应力验算 . 8 端固定装置的计算 . 10 物装置 . 11 定吊钩装置构造方案 . 11 钩主体结构的主要尺寸的计算 . 12 钩强度验算 . 13 钩弯曲部分断面 度验算 . 13 钩弯曲部分断面 度验算 . 14 力球轴承的选择 . 15 钩横梁的计算 . 15 轮轴的计算 . 16 板的强度校核 . 18 第 3 章 起升运行机构设计 . 20 矩的计算 . 20 稳上升阶段 . 20 烟台南山学院毕业设计（论文） 第页 稳下降阶段 . 21 升起动阶段 . 22 降制动阶段 . 23 动机的选择 . 23 动机的功率确定 . 23 算电动机发热条件 . 24 速器的选择 . 25 速器传动比 . 25 速器的选取 . 25 出轴强度校核 . 25 升速度和实际所需功率 . 26 际速度 . 26 际功率 . 26 动器的选择 . 26 升和制动时间验算 . 27 动时间验算 . 27 速浮动轴的计算 . 28 劳计算 . 28 度验算 . 29 轴器的计算与选用 . 30 第 4 章 总结与展望 . 32 结 . 32 望 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 1 页 第 1 章 前 言 起重机械的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动 ，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。起重机机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化及改善人民的物质、文化生活都具有重大的意义。 起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。 起重机械不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的 必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料到炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭等。又例如原子能工业中的一些工艺操作等人所难达到之处，没有起重机械，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占 25 65。 起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。 重机械的发展 随着现代科 学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。起重机发展趋势轻型化和多样化。有相当批量的起重机是在通用场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更好的发展， 并将取代大部分中小吨位的一般用途桥式起重机。 式起重机的简介 起重机械和其它自然科学一样，是人类生产斗争经验的总结，它是随着人们的生产实 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 2 页 践逐渐发展并不断丰富完善的。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，又称天车。 桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化与自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶。而起重小车又可沿小车轨道横向行驶，吊钩则作升降运 动。 桥式起重机常见的类型有以下三种形式： 通用桥式起重机：取物装置为吊钩，适用于各种物料的搬运，通用性强；抓斗式桥式起重机：取物装置是抓斗，用于大批量散粒物料的搬运；电磁桥式起重机：取物装置为电磁吸盘，为专用起重机，用于铁磁性物料的搬运。 经过比较，选用电动双梁桥式起重机。这种起重机的各个工作机构均为电力驱动。起重小车在桥架主梁上方铺设的轨道上行驶，其桥架是双主梁结构形式。在桥架两侧的走台上，一侧用来安装大车运行机构，另一侧则安装有电气设备和给小车供电的滑线设施。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机 构和桥架金属结构组成。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。 重机械的组成 部分 桥架是桥式起重机的基本构件，由主梁、端梁等几部分组成。主梁跨架在车间上空，其两端连有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架上装有大车移行机构、电气箱、起吊机构、小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架的一头装有驾驶室另一头装有引入电源的主滑线。 大车移行机构由驱动电动机、制动器、传动轴、减速器和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中驱动和分别驱动两种。目前我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式 ，它具有自重轻、安装维护方便等优点。整个起重机在大车移行机构驱动下，沿车间长度方向前后移动。小车运行机构由小车架、小车移行机构和提升机构组成。 小车架由钢板焊成，其上装有小车移行机构、提升机构、栏杆及提升限位开关。小车可沿桥架主梁上的轨道左右移行。在小车运动方向的两端装有缓冲器和限位开关。小车移行机构由 电动机 、减速器、卷筒、制动器等组成。电动机经减速后带动主动轮使小车运动。 提升机构由电动机、减速器、卷筒、制 动器等组成，提升电动机通过制动轮、联轴节与减速器连接，减速器输出轴与起吊卷筒相连。 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 3 页 重机械的特点 尽管桥式起重机有不同的种类和型号，外形和结构存在差异，但它们都具有一个共同的特点，那就是循环间歇的工作方式。一个工作循环一般包括：通过取物装置的起升、下降来使 物料 发生位移，接着进行反方向运动，回到原位置或另一位置，以便进行下一次的工作循环，在两个工作循环之间，一般有短暂的间歇。由此可见，桥式起重机在工作时， 各个机构经常处于开动、运行、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中。另外，桥式起重机还具有以下工作特点： 起重机械通常具有庞大的金属结构和比较复杂的机械结构，能完成一个升降、降升或几个水平动作，作业过程中常有几个不同方向的运动同时存在，技术难度较大。 所吊的物料多种多样， 载荷 也是变化的，重则几十吨，甚至上百上千吨，轻则几十斤；长则数十米，短则不到 1m；形状也不规则，还有散粒、热熔状态的以及易燃易爆品，使吊 运工作复杂而危险。 大多数起重机设备需要在较大范围内运行，有装钢轨、钢轮或轮胎式履带的，活动空间大，危险面大。 暴露的活动零件较多，且常与吊运人员直接接触 (如钩、绳 )， 危险因素 多。 作业环境复杂，工矿企业、港口码头、建筑工地等场所，都有起重设备在运行，作业还会遇到高温、高压、易燃、易爆、输电线路、强磁场等 危 险因素 ，这些不利条件对人和设备会造成很大的威胁。 作业常需要人配合，存在较大难度，要求操作人员和指挥人员熟练配合、协作、互相照应，操作人员应有应急处理现场紧急情况的能力。 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 4 页 第 2章 起升机构部件的设计计算 要 起重运输机械通常用于搬运物料，随着大规模现代化生产运输的发展，对于各种起重机械的需求也越来越大，尤其是中小型起重机械以其灵活的高效的特性，在国 民 经济发展中发挥着重要作用。本文以十吨桥式起重机起升机构为例，对其主要组成部分进行设计计算。 要 数据 10t 桥式起重机的基本参数 :起升重量 Q=10t，起升高度 H=16m，起升速度 V=1 度 作 时间 6 小时 。 定起升机构传动方案 起升机构的设计应该确保满足起重机的主要工作性能，要合理选择机构型式，要使机构工作可靠，结构简单，自重轻和维修保养方便等。 起升机构的传动方案大体可分为闭式传动和开式传动。 （ 1）闭式传动 在电动机和卷筒之间，大多数情况采用传动效率高的圆柱齿轮减速器，而蜗轮减速器由于传动效率低，除特殊环 境采用外，一般较少应用，如图 2示。 图 式传动 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 5 页 （ 2）开式传动 在电动机和减速器之间，除减速器外还有开式齿轮传动，这种构造类型适用于起升速度较低的情况，如我国生产的大型桥式起重机（ Q 80t）的起升机构多采用这种型式，由于开式齿轮传动适用于圆周速度较低的情况，因此都将其放在靠近卷筒的最后一级传动中，以保证正常工作。 综合以上观点，又考虑到本课题的主要参数，选用传动效率高的闭式传动，如图 示。 图 式传动起升方案 123456789101112起升机构的设计计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构型式，并确定机构的传动布置方案；按给定的整机主要参数（最大额定起重量、起升高度、起升速度等）确定起升机构参数，并确定机构各部件的结构类型和尺寸；以及机构动力装置的选择计算等。 起升机构的起重零部件的选择计算主要包括：吊钩、起升机构滑轮组倍率、起重钢丝绳、滑轮与卷筒。起升机构的布 置如图 示： 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 6 页 图 升机构布置方案 定吊钩和滑轮组 吊钩分单钓和双钓，一般场合采用单钓，当起升重量较大时宜用双钩，根据 10t 其升重量选择单钩。吊钩材质以低碳合金钢或碳素结构钢为主。查标选用 重 99滑轮组分为单联滑轮组和双联滑轮组。单联滑轮组工作时，重物在垂直位移的同时，还会产生水平位移，将对卷筒支承造成附加载荷，而双联滑轮组在工作时重物无水平位移，当两边钢丝绳拉力有差别时，可以自动 均载负载。故根据起升重量要求，选用双联滑轮组。如下图所示： 双滑轮组 单滑轮组 图 轮组简图 按 Q 10t= ，查文献 8表（ 2滑轮组倍 率 3承载绳分支数： 62 查文献 2选图号为 钩组，得其质量： 190 ，两动滑轮间距 85 。 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 7 页 筒的计算 筒材料 一般用不低于 铸铁，特 殊需要的可用 ， 铸铁。铸钢卷筒由于成本高，并且限于铸造工艺，壁厚并不能减少很多，因为很少采用。重要卷筒可用采用球墨铸铁。大型卷筒多用 16板卷成筒形焊接而成，焊接卷筒特别适宜用于单件生产，可以降低自重。 筒直径计算 33 6)125(14)1( (2 式中 D 为卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径（ d 为钢丝绳直径，即外接圆直径（ 轮绳直径比，由表 （起重运输机械 表 2查出为 25； 0 卷筒的计算直径（钢丝绳缠绕圈截面中心直径） 取 00 ，卷筒绳槽尺寸由文献 2查得槽距， 16 ，槽底半径 8 。 筒长度 h 1 3 6 01 8 516)435 1 1 6 0 0 0(2)4(2 100 (2式中 H 起重机最大高度： 6 0 0 016 ； 0D 卷筒的计算直径： 1 40 ； 0Z 附加安全圈数，一般取 圈：取0Z 3； t 绳槽节距：查文献 2，取 16 ； 1L 卷筒不切槽部分长度：取其等于吊钩滑轮的间距1； 取 400 。 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 8 页 卷筒的壁厚： 217)106(06( (2取 。 筒壁压应力验算 m a xm a x 1 2 t (2式中 1A 多层卷绕系数， 取单层则 1 1A ； 2A 应力减小系数，考虑绳圈绕入时对筒壁应力有减小作用，一般可取 2 ； 钢丝绳最大静拉力， ； 卷筒壁厚， ； t - 绳槽节距， 16 ； 将数值代入上式，得： m a x 5 1 M P a 。 对铸铁卷筒 则文献 6查得其最小抗拉强度 b。 许用压应力： 1195 1 3 0 M P 5 (2 卷筒压缩强度足够。 筒应力验算 由于卷筒长度 ，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图如图 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 9 页 图 筒受力简图 卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒是中间时 : w 1 0 5 067 1 22 18514001 7 2 952 1m a xm a x (2卷筒断面系数 : 34444 7 3 4 5 75 0 0 4 7 25 0 DW i (2式中 D 卷筒外径 , 00 ； 卷筒内径 , 21425 0 02 M P 57345710506712 (2合成应力 : 11 3 a x (2式中许用应力 M P 52 n 由文献 6查 b， 52 n 。 所以 / ，卷 筒强度验算通过。故选定卷筒直径 00 ，长度 400 ， 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 10 页 卷筒槽的槽底半径 8 ，槽距 16 ；起升高度 H=16m，倍率 a=3 靠近减速器一端的卷筒槽为向左的 A 型卷筒，标记为： 卷筒： 3162281400500 A 左 1999 卷筒如图 示： 图 筒图 端固定装置的计算 根据钢绳直径为 14由文献 2选择压板固定装置（图 将压板的绳槽改用40 梯形槽。双头螺柱的直径 图 绳固定端简图 用压板固定钢丝绳 ,已知卷筒长度计算采用的附加圈数 30 Z ，绳索与卷筒绳槽间的摩擦系数 15.0f 。则在绳端固处的作用力： 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 11 页 a x (2压板螺栓所受之拉力： P 0 8 41 (2式中 1f 压板梯形槽与钢绳的换算摩擦系数。当 040 时： 10 . 1 5 0 . 1 9 8s i n c o s 0 . 6 4 3 0 . 1 5 0 . 7 6 6ff f (2螺柱由拉力和弯矩作用的合成应力： w 3121 (2 8 0 式中 3Z （螺栓数）； 1 （螺纹内径）； ? ? 8 8 4 （弯矩）。 螺栓材料为 由文献 6查取屈服极限 s，则许用拉伸应力为：（由文献 6取安全系数 n ）。 MP 0 ， 因为 l，故通过强度验算。 物装置 定吊钩装置构造方案 吊钩本身就是一个机械零件，通常都与动滑轮组合成吊钩组进行工作。吊钩组有两种形式；一种是长型吊钩组；另一种是短 型吊钩组。 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 12 页 吊钩装置用于三倍率双联滑轮组，所以必须采用长型的构造方案。吊钩钩身的截面形状有圆形，方形，梯形或 T 字形。从受力情况分析，以 T 字形截面最为合理，但锻造工艺较复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。 锻造吊钩的材料一般采用 20 号钢。起重量较小的吊钩也可采用 20 236i ；片式吊钩由切割成型的多片钢板构成，其厚度不得小于 20使板钩在高度方向与钢板轧制方向一致。 工程起重机常用 T 字形或梯形截面的锻造单钩。通过吊钩已经标准化，设计时可查阅有关手册直接选用。采用非标准吊钩或需对所选项吊钩进行强度验算时，可按下述方法进行。 由文献 3选择一个 造单 面吊钩 ,钩号为 8 ，材料采用 20 号 ,吊钩如 所示： 图 钩 钩主体结构的主要尺寸的计算 根据文献 3当 10t Q 选择吊钩类型为直柄 8 号吊钩，由文献 5表 51 所得。 吊钩螺母最小工作高度查文献 4选 母： 00 . 8 0 . 8 5 6 4 4 . 8 (2考虑设置防松螺栓，实际取螺纹高度： 56 。 螺母外径： 0( 1 . 8 2 ) ( 1 . 8 2 ) 5 6 1 0 0 . 8 1 1 2 (2烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 13 页 取 D 108。 钩强度验算 吊钩轴的颈部螺纹 拉伸应力： 21 2 2 2111 . 1 1 0 0 0 0= = = = 4 2 . 3 M P 5 7 . 5 4 (2式中 d 螺纹内径，由文献 4查得 1 ； 2 动力系数，由文献 4查得 。 由文献 6查得等级 安全系数 4n ，材料 20 号钢，由文献 6查得 s，故 M ， 故满足强度要求。 钩弯曲部分断面 度验算 其受拉力 Q ，偏心力距 12e ，由 xR 000弯拉 0202022 ( ) l n ( ) 1() bk b R e B bB b h h R e (2式中 。534396934350221211011.0k 。 3211 632 1 . 0 4 1 0 0 0 0 2 4 3 1 0 1 8 . 84 3 2 0 1 0 0 . 1 1 1 0 0 1 0 D (2 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 14 页 3221 632 1 . 0 4 1 0 0 0 0 2 5 3 1 0 6 . 4( 2 ) 4 3 2 0 1 0 0 . 1 1 (1 0 0 2 9 6 ) 1 0 D H (2因为 l ,故满足强度要求。其应力分布如图 示。 图 吊钩弯曲处应力分布 钩弯曲部分断面 度验算 系物绳张力一侧： 32c o s 4 5 7 . 0 7 1 02P Q Q (2图 钢丝绳一侧受力 由上图 丝绳受力图可得： 4 5 0 . 5 5 0 0 0T V P C O S Q (23213 632 1 . 0 4 1 0 0 0 0 2 4 3 1 0 1 8 . 84 3 2 0 1 0 0 . 1 1 1 0 0 1 0 D (22 4 2 2436322( 2 )1 . 0 4 1 0 0 0 0 2 5 3 1 0 6 . 4 M P 2 0 1 0 0 . 1 1 ( 1 0 0 2 9 6 ) 1 0Q e Q D F K D h (2故满足强度要求。 烟台南山学 院毕业设计（论文） 第 15 页 因为 面尺寸按理当比 面小，但由于 面有强烈的磨损，一般取与 面相同的尺寸。 力球轴承的选择 由于轴承在工作过程中很少转动，故可根据额定静负荷选择。由文献 3 选51211(301力球轴承，由文献 3查得其额定静负荷0 1 5 8 0 0 0 ，由文献 7查得载荷系数 5.1 轴承当量静负荷： 0 1 . 2 1 0 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 f F (2以000 0 0 0 01 2 0 0 0 安全。 式中 n 安全系数由文献 3选用。 钩横梁的计算 由文献 1可知，横梁两侧拉板的间距是由滑轮之间尺寸所决定 ( 2 8 7 m m )L 。横轴可做为一简支梁来进行强度计算。 横梁的计算载荷如图 a)： 2 1 . 0 4 1 0 0 0 0 0 1 0 4 0 0 0 (2式中由文献 1查取动载系数 。 横梁的最大弯矩： 1 0 4 0 0 0 2 8 . 7 7 4 6 2 0 0 N c (2中间断面的截面模数如图 22 3( ) ( 1 6 6 . 3 ) 1 1 1 9 5 . 6 c d (2 烟台南山学院毕业设计（论文） 第 16 页 图 钩横梁和滑轮轴的计算简图 弯曲应力： 746200 3 8 . 1 M P 5 . 6W 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 要 桥架在高架轨道上运行的一种桥架型 起重机 ，又称 天车 。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。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。由起升机构、小车运行机构和小车架组成。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。 本文就十吨桥式起重机起升机构做设计计算，计算起升机构工作级别，确定起升机构传动系统，对起升机构的部件滑轮、卷筒、钢丝绳等卷绕系统，电动机、联轴器、减速器等驱动装置进行设计计算，验证卷筒壁压应力，卷筒应力，确定吊钩装置构造方案，吊钩横梁，滑轮轴的计算等。对起升机构运行的过程，包括起升速度、起升和制动时间进行计算和验算。 关键词 ：驱动装置；起升运行；传动方 案；卷筒系统 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 is to of in a so or a to In to do to to of of is to 烟台南山学院毕业设计 (论文） 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 目 录 第 1 章 前 言 . 1 重机械的发展 . 1 式起重机的简介 . 1 重机械的组成部分 . 2 重机械的特点 . 3 第 2章 起升机构部件的设计计算 . 4 要 . 4 要数据 . 4 定起升机构传动方案 . 4 定吊钩和滑轮组 . 6 筒的计算 . 7 筒直径计算 . 7 筒长度 . 7 筒壁压应力验算 . 8 筒应力验算 . 8 端固定装置的计算 . 10 物装置 . 11 定吊钩装置构造方案 . 11 钩主体结构的主要尺寸的计算 . 12 钩强度验算 . 13 钩弯曲部分断面 度验算 . 13 钩弯曲部分断面 度验算 . 14 力球轴承的选择 . 15 钩横梁的计算 . 15 轮轴的计算 . 16 板的强度校核 . 18 第 3章 起升运行机构设计 . 20 矩的计算 . 20 稳上升阶段 . 20 稳下降阶段 . 21 升起动阶段 . 22 降制动阶段 . 23 动机的选择 . 23 动机的功率确定 . 23 算电动机发热条件 . 24 速器的选择 . 25 速器传动比 . 25 速器的选取 . 25 出轴强度校核 . 25 升速度和实际所需功率 . 26 际速度 . 26 际功率 . 26 动器的选择 . 26 升和制动时间验算 . 27 动时间验算 . 27 速浮动轴的计算 . 28 劳计算 . 28 度验算 . 29 轴器的计算与选用 . 30 第 4章 总结与展望 . 32 结 . 32 望 . 32 致 谢 . 33 参考文献 . 34 第 1 章 前 言 起重机械的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。起重机机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化及改善人民的物质、文化生活都具有重大的意义。 起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。 起重机械不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料到炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭 等。又例如原子能工业中的一些工艺操作等人所难达到之处，没有起重机械，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占 25 65。 起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。 重机械的发展 随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来 越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。起重机发展趋势轻型化和多样化。有相当批量的起重机是在通用场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更好的发展，并将取代大部分中小吨位的一般用途桥式起重机。 起重机 械和其它自然科学一样，是人类生产斗争经验的总结，它是随着人们的生产实 践逐渐发展并不断丰富完善的。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，又称天车。 桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化与自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶。而起重小车又可沿小车轨道横向行驶，吊钩则作升降运动。 桥式起重机常见的类型有以下三种形式： 通用桥式起重机：取物装置为吊钩，适用于各种物 料的搬运，通用性强；抓斗式桥式起重机：取物装置是抓斗，用于大批量散粒物料的搬运；电磁桥式起重机：取物装置为电磁吸盘，为专用起重机，用于铁磁性物料的搬运。 经过比较，选用电动双梁桥式起重机。这种起重机的各个工作机构均为电力驱动。起重小车在桥架主梁上方铺设的轨道上行驶，其桥架是双主梁结构形式。在桥架两侧的走台上，一侧用来安装大车运行机构，另一侧则安装有电气设备和给小车供电的滑线设施。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构和桥架金属结构组成。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。 械的组成部分 桥架是桥式起重机的基本构件，由主梁、端梁等几部分组成。主梁跨架在车间上空，其两端连有端梁，主梁外侧装有走台并设有安全栏杆。桥架上装有大车移行机构、电气箱、起吊机构、小车运行轨道以及辅助滑线架。桥架的一头装有驾驶室另一头装有引入电源的主滑线。 大车移行机构由驱动电动机、制动器、传动轴、减速器和车轮等几部分组成。其驱动方式有集中驱动和分别驱动两种。目前我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式，它具有自重轻、安装维护方便等优点。整个起重机在大车移行机构驱动下，沿车间长度方向前后移 动。小车运行机构由小车架、小车移行机构和提升机构组成。 小车架由钢板焊成，其上装有小车移行机构、提升机构、栏杆及提升限位开关。小车可沿桥架主梁上的轨道左右移行。在小车运动方向的两端装有缓冲器和限位开关。小车移行机构由 电动机 、减速器、卷筒、制动器等组成。电动机经减速后带动主动轮使小车运动。 提升机构由电动机、减速器、卷筒、制动器等组成，提升电动机通过制动轮、联轴节与减速器连接，减速器输出轴与起吊卷筒相连。 尽管桥式起重机有不同的种类和型号，外形和结构存在差异，但它们都具有一个共同的特点，那就是循环间歇的工作方式。一个工作循环一般包括：通过取物装置的起升、下降来使 物料 发生位移，接着进行反方向运动，回到原位置或另一位置，以便进行下一次的工作循环，在两个工作循环之间，一般有短暂的间歇。由此可见，桥式起重机在工作时，各个机构经常处于开动、运行、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中。另外，桥式起重机还 具有以下工作特点： 起重机械通常具有庞大的金属结构和比较复杂的机械结构，能完成一个升降、降升或几个水平动作，作业过程中常有几个不同方向的运动同时存在，技术难度较大。 所吊的物料多种多样， 载荷 也是变化的，重则几十吨，甚至上百上千吨，轻则几十斤；长则数十米，短则不到 1m；形状也不规则，还有散粒、热熔状态的以及易燃易爆品，使吊运工作复杂而危险。 大多数起重机设备需要在较大范围内运行，有装钢轨、钢轮或轮胎式履 带的，活动空间大，危险面大。 暴露的活动零件较多，且常与吊运人员直接接触 (如钩、绳 )， 危险因素 多。 作业环境复杂，工矿企业、港口码头、建筑工地等场所，都有起重设备在运行，作业还会遇到高温、高压、易燃、易爆、输电线路、强磁场等 危险因素 ，这些不利条件对人和设备会造成很大的威胁。 作业常需要人配合，存在较大难度 ，要求操作人员和指挥人员熟练配合、协作、互相照应，操作人员应有应急处理现场紧急情况的能力。 第 2章 起升机构部件的设计计算 要 起重运输机械通常用于搬运物料，随着大规模现代化生产运输的发展，对于各种起重机械的需求也越来越大，尤其是中小型起重机械以其灵活的高效的特性，在国民经济发展中发挥着重要作用。本文以十吨桥式起重机起升机构为例，对其主要组成部分进行设计计算。 10t 桥式起重机的基本参数 :起升重量 Q=10t，起升高度 H=16m，起升速度 V=1 度 作时间 6 小时。 起升机构的设计应该确保满足起重机的主要工作性能，要合理选择机构型式，要使机构工作可靠，结构简单，自重轻和维修保养方便等。 起升机构的传动方案大体可分为闭式传动和开式传动。 （ 1）闭式传动 在电动机和卷筒之间，大多数情况采用传动效率高的圆柱齿轮减速器，而蜗轮减速器由于传动效率低，除特殊环境采用外，一般较少应用，如图 2示。 图 式传动 （ 2）开式传动 在电动机和减速器之间，除减速器外还有开式齿轮传动，这种构造类型适用于起升速度较低的情况，如我国生产的大型桥式起重机（ Q 80t）的起升机构多采用这种型式，由于开式齿轮传动适用于圆周速度较低的情况，因此都将其放在靠近卷筒的最后一级传动中，以保证正常工作。 综合以上观点，又考虑到本课题的主要参数，选用传动效率高的闭式传动，如图 示。 图 式传动起升方案 123456789101112起升机构的设计计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构型式，并确定机构的传动布置方案；按给定的整机主要参数（最大额定起重量、起升高度、起升速度等）确定起升机构参数，并确定机构各部件的结构类型和尺寸；以及机构动力装置的选择计算等。 起升机构的起重零部件的选择计算主要包括：吊钩、起升机构滑轮组倍率、起重钢丝绳、滑轮与卷筒。起升机构的布置如图 示： 图 升机构布置方案 定吊钩和滑轮组 吊钩分单钓和双钓，一般场合采用单钓，当起升重量较大时宜用双钩，根据 10t 其升重量选择单钩。吊钩材质以低碳合金钢或碳素结构钢为主。查标选用 重 99滑轮组分为单联滑轮组和双联滑轮组。单联滑轮组工作时，重物在垂直位移的同时，还会产生水平位移，将对卷筒支承造成附加载荷，而双联滑轮组在工作时重物无水平位移，当两边钢丝绳拉力有差别时，可以自动均载负载。故根据起升重量要求，选用双联滑轮组。如下图所示： 双滑轮组 单滑轮组 图 轮组简图 按 Q 10t= ，查文献 8表（ 2滑轮组倍率 3承 载绳分支数： 62 查文献 2选图号为 钩组，得其质量： 190 ，两动滑轮间距 85 。 筒材料 一般用不低于 铸铁，特殊需要的可用 ， 铸铁。铸钢卷筒由于成本高，并且限于铸造工艺，壁厚并不能 减少很多，因为很少采用。重要卷筒可用采用球墨铸铁。大型卷筒多用 16板卷成筒形焊接而成，焊接卷筒特别适宜用于单件生产，可以降低自重。 筒直径计算 33 6)125(14)1( (2 式中 D 为卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径（ d 为钢丝绳直径，即外接圆直径（ 轮绳直径比，由表 （起重运输机械 表 2查出为 25； 0 卷筒的计算直径（钢丝绳缠绕圈截面中心直径） 取 00 ，卷筒绳槽尺寸由文献 2查得槽距， 16 ，槽底半径 8 。 筒长度 h 1 3 6 01 8 516)435 1 1 6 0 0 0(2)4(2 100 (2式中 H 起重机最大高度： 6 0 0 016 ； 0D 卷筒的计算直径： 1 40 ； 0Z 附加安全圈数，一般取 圈：取0Z 3； t 绳槽节距：查文献 2，取 16 ； 1L 卷筒不切槽部分长度：取其等于吊钩滑轮的间距1； 取 400 。 卷筒的壁厚： 217)106(06( (2取 。 筒壁压应力验算 m a xm a x 1 2 t (2式中 1A 多层卷绕系数， 取单层则 1 1A ； 2A 应力减小系数，考虑绳圈绕入时对筒壁应力有减小作用，一般可取 2 ； 钢丝绳最大静拉力， ； 卷筒壁厚， ； t - 绳槽节距， 16 ； 将数值代入上式，得： m a x 5 1 M P a 。 对铸铁卷筒 文献 6查得其最小抗拉强度 b。 许用压应力： 1195 1 3 0 M P 5 (2 卷筒压缩强度足够。 筒应力验算 由于卷筒长度 ，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图如图 图 筒受力简图 卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒是中间时 : w 1 0 5 067 1 22 18514001 7 2 952 1m a xm a x (2卷筒断面系数 : 34444 7 3 4 5 75 0 0 4 7 25 0 DW i (2式中 D 卷筒外径 , 00 ； 卷筒内径 , 21425 0 02 M P 57345710506712 (2合成应力 : 11 3 a x (2式中许用应力 M P 52 n 由文献 6查 b， 52 n 。 所以 / ，卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径 00 ，长度 400 ， 卷筒槽的槽底半径 8 ，槽距 16 ；起升高度 H=16m，倍率 a=3 靠近减速器一端的卷筒槽为向左的 A 型卷筒，标记为： 卷筒： 3162281400500 A 左 1999 卷筒如图 示： 图 筒图 端固定装置的计算 根据钢绳直径为 14由文献 2选择压板固定装置（图 将压板的绳槽改用40 梯形槽。双头螺柱的直径 图 绳固定端简图 用压板固定钢丝绳 ,已知卷筒长度计算采用的附加圈数 30 Z ，绳索与卷筒绳槽间的摩擦系数 15.0f 。则在绳端固处的作用力： a x (2压板螺栓所受之拉力： P 0 8 41 (2式中 1f 压板梯形槽与钢绳的换算摩擦系数。当 040 时： 10 . 1 5 0 . 1 9 8s i n c o s 0 . 6 4 3 0 . 1 5 0 . 7 6 6ff f (2螺柱由拉力和弯矩作用的合成应力： w 3121 (2 8 0 式中 3Z （螺栓数）； 1 （螺纹内径）； ? ? 8 8 4 （弯矩）。 螺栓材料为 由文献 6查取屈服极限 s，则许用拉伸应力为：（由文献 6取安全系数 n ）。 MP 0 ， 因为 l，故通过强度验算。 物装置 定吊钩装置构造方案 吊钩本身就是一个机械零件，通常都与动滑轮组合成吊钩组进行工作。吊钩组有两种形式；一种是长型吊钩组；另一种是短型吊钩组。 吊钩装置用于三倍率双联滑轮组，所以必须采用长型的构造方案。吊钩钩身的截面形状 有圆形，方形，梯形或 T 字形。从受力情况分析，以 T 字形截面最为合理，但锻造工艺较复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。 锻造吊钩的材料一般采用 20 号钢。起重量较小的吊钩也可采用 20 236i ；片式吊钩由切割成型的多片钢板构成，其厚度不得小于 20使板钩在高度方向与钢板轧制方向一致。 工程起重机常用 T 字形或梯形截面的锻造单钩。通过吊钩已经标准化，设计时可查阅有关手册直接选用。采用非标准吊钩或需对所选项吊钩进行强度验算时，可按下述方法进行。 由文献 3选择一个 造单面吊钩 ,钩号为 8 ，材料采用 20 号 ,吊钩如 所示： 图 钩 钩主体结构的主要尺寸的计算 根据文献 3当 10t Q 选择吊钩类型为直柄 8 号吊钩，由文献 5表 51 所得。 吊钩螺母最小工作高度查文献 4选 母： 00 . 8 0 . 8 5 6 4 4 . 8 (2考虑设置防松螺栓，实际取螺纹高度： 56 。 螺母外径： 0( 1 . 8 2 ) ( 1 . 8 2 ) 5 6 1 0 0 . 8 1 1 2 (2 取 D 108。 钩强度验算 吊钩轴的颈部螺纹 拉伸应力： 21 2 2 2111 . 1 1 0 0 0 0= = = = 4 2 . 3 M P 5 7 . 5 4 (2式中 d 螺纹内径，由文献 4查得 1 ； 2 动力系数，由文献 4查得 。 由文献 6查得等级 安全系数 4n ，材料 20 号钢，由文献 6查得 s，故 M ， 故满足强度要求。 钩弯曲部分断面 其受拉力 Q ，偏心力距 12e ，由 xR 000弯拉 0202022 ( ) l n ( ) 1() bk b R e B bB b h