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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 型悬臂起重吊设计 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 目 录 摘 要 . . 一章 绪论 . 1 计的背景及意义 . 4 重机的分类 . 4 内外研究及发展现况 . 5 次设计的主要内容 . 6 第二章 总体方案设计 . 7 计要求及分析 . 7 案设计 . 7 升机构 . 7 行机构 . 7 转机构 . 7 第三章 起升机构的设计 . 10 动葫芦的选择 . 10 丝绳的选择 . 10 丝绳破断拉 力计算 . 11 丝绳允许拉力的计算 . 11 筒尺寸设计及校核 . 11 筒类型及构造 . 12 筒直径 . 12 筒长度 . 12 筒壁厚 . 13 度计算 . 13 动机的选择 . 14 动静功率的计算 . 14 动机发热验算 . 15 筒轴的设计及校核 . 15 算卷筒轴最小直径 . 15 定各段轴的直径、长度 . 16 算支座反力 . 16 劳计算 . 16 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 I 强度计算 . 17 物装置设计 . 17 臂梁的设计 . 18 算条件 . 18 力计算 . 18 第四章 运行机构的设计 . 21 电动机 . 21 行阻力 . 21 算静功率 . 21 算电动机发热条件 . 21 算启动时间 . 21 择制动 . 22 算制动时间 . 22 择减速器 . 22 第五章 回转机构的设计 . 23 荷计算 . 23 转驱动装置计算 . 25 擦阻力矩 . 25 道阻力矩 . 26 性阻力矩 . 26 动机的选择 . 27 轴器的选择 . 28 动器的选择 . 29 速器的选择 . 29 式齿轮的选择与设计 . 29 定齿轮类型及基本参数 . 29 齿面接触强度计算 . 30 齿根弯曲强度设计 计算 . 32 何尺寸计算 . 33 总 结 . 34 参考文献 . 35 致 谢 . 36 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 要 本课题的任务是 小型 悬臂起重 吊， 悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。 主要由电 起升机构、运行机构、旋转机构 等构成。 本次设计首先，通过对 悬臂起重 吊 结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了 悬臂起重 吊 的设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设 计与校核；最后，通过 图软件绘制了 悬臂起重 吊 总装图及主要零部件图。 通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。 关键词： 悬臂起重 吊 ， 起升机构 ， 运行机构 ， 旋转机构 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 V he of is a in a a or to of by of by is by of of in to a of is of of be to of in 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第一章 绪论 计的背景及意义 起重机械是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物品的装卸。一个工作循环一般包括：取物装 置从取物地点由起升机构把物品提起，运行、旋转或变幅机构把物品移位，然后物品在指定地点下降；接着进行反向运动，使取物装置回到原位，以便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般有短暂的停歇。由此可见，起重机械工作时，各机构经常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中的。起重机是各种工程建设广泛应用的重要起重设备，它对减轻劳动强度，节省人力，降低建设成本，提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。 重机的分类 起重机根据结构的不同分成以下三类： （ 1）梁式型起重 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，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。 （ 2）悬臂起重机（旋臂起重机） 悬臂起重机有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式。 柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。它适用于起重量不大，作业服务范围为圆形或扇形的场合。一般用于机床等的工件装卡和搬运。 壁挂起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机，或者可沿墙上或其他支承结构上 的高架轨道运行的悬臂起重机。壁行起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较大的车间或仓库，靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合。 平衡起重机俗称平衡吊，它是运用四连杆机构原理使载荷与平衡配重构成一平衡系统，可以采用多种吊具灵活而轻松地在三维空间吊运载荷。平衡起重机轻巧灵活，是一种理想的吊运小件物品的起重设备，被广泛用于工厂车间的机床上下料，工序间、自动线、生产线的工件、砂箱吊运、零部件装配，以及车站、码头、仓库等各种场合平衡吊 （ 3）门式起重机 门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。 按门框结构形式分：（ a）全门式起重机 ， （ b）半门式起重机 ， （ c）双悬臂门式起重机 ， （ d）单悬臂门式起重机 。 按主梁结构形式分：（ a）单主梁门式起重机 ， (b)双梁桥式起重机。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 内外研究及发展现况 （ 1）国内起重机研究及发展现况 中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形。 14 世纪，西欧出现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。 自 1999 年，沉寂了多年的中国起重机行业犹如火山爆发，呈现出快速发展的势头，一发不可收拾，出现了连年增长、一浪高过一浪的态势，即使是在被称为宏观调控年的2004 年也不例外。 2006年 5月，国内企业制造的最大吨位履带式起重机 三一重工的 00t)成功下线，但这个纪录将会在 2006 年 11 月在上海举办的 程机械展会上被打破。今后 5 年，我国电网建设总投资将超过万亿元，期间，电网建 设投资将占到电力行业总投资的 50以上，能基本满足新建电源输配电的需求。在这些大型项目对起重机的大量需求下，加速了国内起重机市场向大型化发展的势头。 （ 2）国外起重机研究及发展现况 （ a）发展超大型起重机 由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套设备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。利渤海尔 是目前世界最大的 品，起重量 800t，安装超起装置后型号变更为 ，最大起重量增至 1000t。 1998 年推出的 (起重量 500t)。 （ a） “迷你 ”起重机大 量涌现 起重机向微型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。 10 年前开发的神钢t)是世界首台装有下俯式吊臂的 “迷你 ”(前下俯式吊臂已成为“迷你 ”起重机的重要标志。这种新概念设计已成功移植到德马泰克 5t)和加藤5t)等较大吨位起重机上。 （ b）伸缩臂结构不断改进 利渤海尔 (90t)和 型 (160t)品，采用了装有 “缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高 起重性能方面具有良好效果。目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的 7 节 84m 卵圆形截面主臂的 (500t)品，也采用这种单缸伸缩系统。 （ c）数据总线技术得到应用 利渤海尔 型 (30t)是世界首台装有数据总线管理系统的高技术双轴 品。该机采用 制域网总线 )技术，完成发动机传动系统各功能块之间的数字式数据传输和电子控制。采用数据总线管理系统，可降低起重机油耗及排放值，简化购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 布线，提高整机可靠性与维修方便性。目前已有多种新机型装有 统 数据总线。 （ d）静液压传动起重机进入市场 首台静液压传动起重机是原克虏伯公司 1992 年研制的双轴 (35t)品。瑞士 司 1993 年推出的双轴 5t)品是世界第一台投放市场的静液压传动起重机。意大利 司在 1994 年推出了 0t)静液压传动 介绍，某些机型采用静液压传动后，可大约减重 1/3。 （ e）混合型起重机得到发展 过去 10 年中日本 品居世界领先地位，许多产品装有传统型号不具备的适于公路行驶的驱动装置，因而可在 日本公路合法行驶。这样就促使用户对欧美制造厂商也提出了新要求。据报道， 1997 年世界 品总销量达 5000 台，其中日本生产了 2800 台，美国为 1250 台。 次设计的主要内容 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 第二章 总体方案设计 计要求及分析 设计一小型悬臂起重吊，用于货场装卸物料作业。要求结构简单可靠，移动方便，悬臂能绕铅垂轴在 180范围内转动，电动机能电动升降，最大起重重量为 250 案设计 起重机根据功能不同，可分为以下几个机构：起升机构、运行机构、旋转机构 。 升机构 起升机构包括 :取物装置、钢丝绳卷绕系统以及驱动装置等部分，用来实现物品上升与下降动作。不同的物品，需用不同的取物装置，其驱动装置亦稍有不同，但布置方式基本上相同。 起升机构包括：取物装置，钢丝绳卷绕系统及驱动装置等部分，用来实现物品的上升与下降动作。 根据设计要求所给参数，起重量 Q=2t,属于小起重量旋臂起重机。主要技术要求参数如下： 表 2起重机主要技术参数 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 回转速度 转角范围 250m 3m 8m/0180 传动装置中广泛采用减速器，它是原动机和工作机之间独立的闭合传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机的需要。根据设计要求及分析，直接选用电动葫芦为起升机构。 行机构 运行机构主要用作水平运移物品以及调整起重机（小车）的工作位置。通用桥式起重机和龙门起重机运行机构的用途往往是属于前者，而门座起重机和装卸桥的运行机构往往是属于后者。 运行机构有下列部件组成：电动机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等） ，制动器和车轮组等。在大型起重机中，为了降低车轮的压力，提高传动件和支承件的通用化程度，便于装配和维修，常采用带有平衡梁的车轮组。运行机构的工作速度随起重机的用途而定。 转机构 回转机构由回转支承装置和回转驱动装置两大部分组成，前者用来将起重机旋转部分支承在固定部位上，后者用来驱动回转部分相对于固定部分的回转。驱动装置的形式购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 与支承装置形式有一定的的关系。回转起重机的回转支承方式有定柱式、转柱式、转盘式等几种。 全回转机构由三部分组成（ a）旋转机构的原动机：他是整机的传动分流装置中的一个传动元件， 在机械传动中是某根轴，在电力传动中是电动机，在液压传动中是液压马达。它的动力是由起重机的总动力源 内燃机供给，并经过机械传动、或电能、或液压能变换而来的。（ b）旋转机构的传动装置，一般是其减速作用。（ c）旋转小齿轮，回转机构通过它和回转支承装置上的大齿圈啮合，以实现回转平面的回转运动。 （ 1） 回转支承装置 回转支承装置简称回转支承，为起重机回转部分提供稳定、牢固的支承，并将回转部分的载荷传递给固定部分。在起重机主要使用柱式和滚动轴承式回转支承装置。下面介绍滚动轴承式和柱式回转支承装置。 1）滚动轴承式回转支 承装置 起重机回转部分固定在大轴承的回转座圈上，而大轴承的固定座圈则与底架或门座的顶面相固结。 2）柱式回转支承装置 柱式回转支承装置又可分为转柱式和定柱式两类 ,图 6示定柱式支承，定柱 2 固定在起重机底座上，起重机回转部分支承在定柱顶部的推力兼径向轴承 1 上，并可绕定柱中心回转，回转部分的下部分由 4 个水平滚轮支承在定柱下部圆形滚道上。定柱式回转支承装置结构简单，制造方便，起重机回转部分转动惯量小，自重和驱动功率较小，能使起重机重心降低。转柱式是将定柱式支承的定柱作为起重机回转部分，把其回转部分作为固定 机架。转柱式回转支承装置结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度较大的起重机。 综合比较以上各种回转支承装置，本设计属于小型起重机，所以采用定柱式支承装置。 （ 2） 回转驱动装置 回转驱动装置一般安装在起重机的回转部分，电动机经减速器带动最后一级小齿轮，小齿轮与装在起重机回转固定部分上的大齿圈相啮合，以实现回转运动，下面是常见的两种形式的机械传动装置。 图 2卧式电动机与与蜗杆减速器传动，回转机构由电动机 1，经联轴器 2，由蜗轮蜗杆 3 及极限力矩联轴器组成的减速器后，经中间齿轮 4 传动，最后通过回转小齿轮 5 带动整个旋转架以上部分绕大齿圈回转。这种传动方式优点是工作平稳，结构紧凑，传动比大，缺点是传动效率低。 图 2示立式电动机与立式圆柱齿轮减速器传动。优点是平面尺寸紧凑，传动效率高。 比较两种传动方式，本设计选择图 2示传动方式。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 图 2式电机与蜗杆减速器传动 1电动机； 2联轴器； 3蜗轮； 4大、小齿轮； 5小齿轮； 6大齿圈 图 2柱式电动机与圆柱齿轮减速器传动 1电动机； 2联轴器； 3减速器； 4小齿轮； 5大齿圈 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 0 第三章 起升机构的 设计 动葫芦的选择 由额定起重量为 升高度为 4 米，通过查阅 电动葫芦主要技术参数，选择电动葫芦的型号为 技术性能为下表所示： 表 3动葫芦技术参数 技术性能 单位 参数 起重量 吨 升高度 米 4 起重速度 米 /分 8 运行速度 米 /分 20 钢丝绳直径 毫米 8 钢丝绳规格（ 6*37丝绳长度 米 18 工字梁轨道型号（ 20形轨道最小曲率半径 米 作级别 合次数 120/重电机型号 定功率 千瓦 定转速 转 /分 1380 额定电流 安培 行电动机型号 定功率 千瓦 定转速 转 /分 1380 电流 安培 本尺寸（电动小车式） 毫米 205 毫米 290 f 毫米 956 毫米 935 电动小车型总重 千克 65 丝绳的选择 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 1 钢丝绳是起重机机械的重要零件之一，它是一种易于弯曲的挠性件。具有强度高、挠型好、自重轻、运行平稳，极少突然断裂等特点，因而广泛用于起重机的起升机构、变幅机构、运行机构，也可用于旋转机构。 丝绳破断拉力计算 由起重吊装简易计算可知，钢丝绳破断拉力计算公式如下： 4 2 （ 2 式中 钢丝绳的破断拉力（ N） 钢丝绳中每一根钢丝的直径 n钢丝绳中每一根钢丝的总根数 b 钢丝绳中钢丝的抗拉强度（ 钢丝绳中钢丝的总断面面积 2钢丝绳中的搓捻不均匀引起的受载不均匀系数 （当钢丝绳为 637+1 时， =钢丝绳为 619+1 时， = 本设计选用 637+1 型钢丝绳，与以同径者 619+1 型相比较，钢丝多且细，则绳的挠性好，而耐磨性稍差，在此基础上还能满足我们的需求。所以我们选用 637+1 型钢丝绳（ 验算 637+1 型 0 02 2 2)a x (2 验算 619+1 型 0 01 1 4)a x （ 2 丝绳允许拉力的计算 通过查阅起重吊装简易计算，用于机动起重设备的安全系数 K 为 5 6，我们选用较大的安全系数 K=6，滑轮组倍率 2m ，则可以的钢丝绳的允许拉力为： b （ 2 筒尺寸 设计及校核 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 2 筒类型及构造 卷筒是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。起升 机构的卷筒是用来卷绕并储存钢丝绳的，卷筒大多用铸铁铸造：大卷筒和单件生产的卷筒，用钢板焊接。卷筒承受起升载荷的作用，应有做狗刚性的底座予以支承，而卷筒的轴应该是静定支承。 根据钢丝绳在卷筒卷绕层数分为单层卷筒和多层卷筒，卷筒材料采用不低于0 的铸铁，特殊是可采用 钢或 3 号钢板焊成。 筒直径 卷筒直径的大小直接影响钢丝绳的弯曲程度，为保证钢丝绳寿命，卷筒直径不能太小，卷筒直径必须大于钢丝绳直径的一点倍数，卷筒直径一般为： 0 （ 2 式中 0D 卷筒卷绕直径（钢丝绳中心所在直径）， 1e 与机构工作级别和钢丝有关的系数； d 钢丝绳直径， 带入数字得 9 818110 为了适当的减少卷筒的长度，则应该选用较大直径的卷筒，根据起重机设计手册 7表 141，选用直径 D=200卷筒，卷筒槽尺寸由表 143 得 4,槽底半径 R=准槽）。 筒长度 图 3卷筒的大体形状及尺寸。 图 3层绕卷筒长度 210 2 （ 2 式中 0L 卷筒上车螺旋槽部分的长度， 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 3 1L 无绳槽卷筒端部尺 寸，根据构造需要选定， 2L 固定钢丝绳所需要的查长度， 2 ， ( 10m a （ 2 式中 最大起升高度， m滑轮组倍率； 0D 卷绕计算直径，由钢丝绳中心算起的 直径， 1Z 为固定钢丝绳的安全圈数， Z ； p 绳槽节距 42( 。 综上，带入 数得： 1514)23 1 00 0 0(0 21431 21432 4142843152210 取 00 。 筒壁厚 612)106( （ 2 取 14 度计算 卷筒壁中承受复杂的应力，包括起升钢丝绳拉力缠绕而产生的压应力，钢丝绳拉力产生的扭转和弯曲应力，根据分析扭转产生的应力非常小，可忽略不计，卷筒壁中的应力主要是钢丝绳在卷筒壁上产生的压缩应力。而当卷筒的长度小于或等于 3倍卷筒直径，即当 时，主要计算压应力，弯曲和扭转的合成应力一般不大于压应力的%15%10 ，所以只计算压应力是合理的，此时卷筒内表面上的最大压应力为 )(Sm a 压 （ 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 4 式中 1A 多层卷绕系数，该值与钢丝绳卷绕层数有关； 2A 应力减小系数，考 虑绳圈绕入时对筒壁有减小作用，一般可取 2A = 钢丝绳中最大静拉力； 卷筒壁厚，可按下列初选： 铸钢卷筒 d 铸铁卷筒 ) D t卷筒绳槽节距； 压 许用压应力 对 钢 2 s 压（ s 屈服强度） 对铸铁 5 y 压（ y 抗压强度） 所以 M p 7 2 4 4 8 90 1 0 1 2 m a 压 （ 2 选用灰铸铁 00，许用压应力为 M 压因为 压压 ，所以抗弯强度符合要求。 动机的选择 动静功率的计算 3 . 2 7 K 86120 69 . 82506120 起静N (2 式中 起Q 起升载荷重量， V物品上升速度（米 /分）； 0 机构总效率，一般取 为了满足电动机起动时间不过热要求，对起升机构，可按下式初选相应于机构的%的电动机功率： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 5 （千瓦）静电 （ 2 式中 电k 系数。 由起重机设计手册，取 1电k ，则 查机械设计基础选择电动机型号，选用电动机为 列冶金及起重三相异步电动机。电动机型号为 ，电动机工 作制为 时工作制），工作定额为30 分，额定功率为 4定转速为 915r/ 动机发热验算 电动机工作因为温升而发热，过高的温升会使绕组的绝缘材料加速老化，故需要对按静功率选择的电动机进行发热验算，以控制电动机温升在容许的范围内。 按照工作类型系数法，由起重机设计与实例 9表 29 可知 %25等效功率为 静等效 N N（ 2 的值结合起重机设计手册 7表 814 和图 837 得 ，则 2 . 7 5 k 2 70 . 8 7 等效等效 NN，所以所选电动机满足要求。 筒轴的设计及 校核 由于卷筒轴的可靠性对起重机的安全、可靠的工作非常重要，因此应十分重视卷筒轴的结构设计和强度、刚度计算。卷筒轴的结构，应尽可能简单、合理，应力集中应尽可能小。卷筒轴不仅要计算疲劳强度，而且还要计算静强度；此外，对较长的轴还需校核轴的刚度。 由前面的设计可知：卷筒的名义 00 ，取卷筒长度 700L ，卷筒槽形槽底半径 ，绳槽尺寸 4 ，钢丝绳允许拉力为 。P ， 4 2 . 1 3 3卷 ， 6.4 卷 。 选取轴的材料为 45 刚，调制处理。 算卷筒轴最小直径 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 6 23m i n （ 2 取轴的最小直径圆整为 小型悬臂起重吊设计 I 目 录 摘 要 . . 一章 绪论 . 1 计的背景及意义 . 1 重机的分类 . 1 内外研究及发展现况 . 2 次设计的主要内容 . 3 第二章 总体方案设计 . 4 计要求及分析 . 4 案设计 . 4 升机构 . 4 行机构 . 4 转机构 . 4 第三章 起升机构的设计 . 7 动葫芦的选择 . 7 丝绳的选择 . 7 丝绳破断拉 力计算 . 8 丝绳允许拉力的计算 . 8 筒尺寸设计及校核 . 8 筒类型及构造 . 9 筒直径 . 9 筒长度 . 9 筒壁厚 . 10 度计算 . 10 动机的选择 . 11 动静功率的计算 . 11 动机发热验算 . 12 筒轴的设计及校核 . 12 算卷筒轴最小直径 . 12 定各段轴的直径、长度 . 13 算支座反力 . 13 劳计算 . 13 静强度计算 . 14 物装置设计 . 14 臂梁的设计 . 15 算条件 . 15 力计算 . 15 第四章 运行机构的设计 . 18 电动机 . 18 行阻力 . 18 算静功率 . 18 算电动机发热条件 . 18 算启动时间 . 18 择制动 . 19 算制动时间 . 19 择减速器 . 19 第五章 回转机构的设计 . 20 荷计算 . 20 转驱动装置计算 . 22 擦阻力矩 . 22 道阻力矩 . 23 性阻力矩 . 23 动机的选择 . 24 轴器的选择 . 25 动器的选择 . 26 速器的选择 . 26 式齿轮的选择与设计 . 26 定齿轮类型及基本参数 . 26 齿面接触强度计算 . 27 齿根弯曲强度设计 计算 . 29 何尺寸计算 . 30 总 结 . 31 参考文献 . 32 致 谢 . 33 要 本课题的任务是 小型 悬臂起重 吊， 悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。 主要由电 起升机构、运行机构、旋转机构 等构成。 本次设计首先，通过对 悬臂起重 吊 结构及原理进行分析，在此分析基础上提出了 悬臂起重 吊 的设计方案；接着，对主要技术参数进行了计算选择；然后，对各主要零部件进行了设计 与校核；最后，通过 图软件绘制了 悬臂起重 吊 总装图及主要零部件图。 通过本次设计，巩固了大学所学专业知识，如：机械原理、机械设计、材料力学、公差与互换性理论、机械制图等；掌握了普通机械产品的设计方法并能够熟练使用图软件，对今后的工作于生活具有极大意义。 关键词： 悬臂起重 吊 ， 起升机构 ， 运行机构 ， 旋转机构 he of is a in a a or to of by of by is by of of in to a of is of of be to of in 1 第一章 绪论 计的背景及意义 起重机械是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物品的装卸。一个工作循环一般包括：取物装置从取物地点由起升 机构把物品提起，运行、旋转或变幅机构把物品移位，然后物品在指定地点下降；接着进行反向运动，使取物装置回到原位，以便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般有短暂的停歇。由此可见，起重机械工作时，各机构经常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态中的。起重机是各种工程建设广泛应用的重要起重设备，它对减轻劳动强度，节省人力，降低建设成本，提高劳动生产率，加快建设速度，实现工程施工机械化起着十分重要的作用。 重机的分类 起重机根据结构的不同分成以下三类： （ 1）梁式型起重机 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，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。 （ 2）悬臂起重机（旋臂起重机） 悬臂起重机有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式。 柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。它适用于起重量不大，作业服务范围为圆形或扇形的场合。一般用于机床等的工件装卡和搬运。 壁挂起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机，或者可沿墙上或其他支承结构上的高架轨道运行的悬 臂起重机。壁行起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较大的车间或仓库，靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合。 平衡起重机俗称平衡吊，它是运用四连杆机构原理使载荷与平衡配重构成一平衡系统，可以采用多种吊具灵活而轻松地在三维空间吊运载荷。平衡起重机轻巧灵活，是一种理想的吊运小件物品的起重设备，被广泛用于工厂车间的机床上下料，工序间、自动线、生产线的工件、砂箱吊运、零部件装配，以及车站、码头、仓库等各种场合平衡吊 （ 3）门式起重机 门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。 按门框结构形式分： （ a）全门式起重机 ， （ b）半门式起重机 ， （ c）双悬臂门式起重机 ， （ d）单悬臂门式起重机 。 按主梁结构形式分：（ a）单主梁门式起重机 ， (b)双梁桥式起重机。 2 内外研究及发展现况 （ 1）国内起重机研究及发展现况 中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形。 14 世纪，西欧出现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。 自 1999 年，沉寂了多年的中国起重机行业犹如火山爆发，呈现出快速发展的势头，一发不可收拾，出现了连年增长、一浪高过一浪的态势，即使是在被称为宏观调控年的2004 年也不例外。 2006年 5月，国内企业制造的最大吨位履带式起重机 三一重工的 00t)成功下线，但这个纪录将会在 2006 年 11 月在上海举办的 程机械展会上被打破。今后 5 年，我国电网建设总投资将超过万亿元，期间，电网建设投资将占到电力行 业总投资的 50以上，能基本满足新建电源输配电的需求。在这些大型项目对起重机的大量需求下，加速了国内起重机市场向大型化发展的势头。 （ 2）国外起重机研究及发展现况 （ a）发展超大型起重机 由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套设备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。利渤海尔 是目前世界最大的 品，起重量 800t，安装超起装置后型号变更为 ，最大起重量增至 1000t。 1998 年推出的 (起重量 500t)。 （ a） “迷你 ”起重机大量涌现 起重机向微 型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。 10 年前开发的神钢t)是世界首台装有下俯式吊臂的 “迷你 ”(前下俯式吊臂已成为“迷你 ”起重机的重要标志。这种新概念设计已成功移植到德马泰克 5t)和加藤5t)等较大吨位起重机上。 （ b）伸缩臂结构不断改进 利渤海尔 (90t)和 型 (160t)品，采用了装有 “缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良 好效果。目前卵圆形吊臂已列入利勃海尔新产品标准部件，装有世界最长的 7 节 84m 卵圆形截面主臂的 (500t)品，也采用这种单缸伸缩系统。 （ c）数据总线技术得到应用 利渤海尔 型 (30t)是世界首台装有数据总线管理系统的高技术双轴 品。该机采用 制域网总线 )技术，完成发动机传动系统各功能块之间的数字式数据传输和电子控制。采用数据总线管理系统，可降低起重机油耗及排放值，简化 3 布线，提高整机可靠性与维修方便性。目前已有多种新机型装有 统数据总线。 （ d） 静液压传动起重机进入市场 首台静液压传动起重机是原克虏伯公司 1992 年研制的双轴 (35t)品。瑞士 司 1993 年推出的双轴 5t)品是世界第一台投放市场的静液压传动起重机。意大利 司在 1994 年推出了 0t)静液压传动 介绍，某些机型采用静液压传动后，可大约减重 1/3。 （ e）混合型起重机得到发展 过去 10 年中日本 品居世界领先地位，许多产品装有传统型号不具备的适于公路行驶的驱动装置，因而可在日本公路合法行驶。 这样就促使用户对欧美制造厂商也提出了新要求。据报道， 1997 年世界 品总销量达 5000 台，其中日本生产了 2800 台，美国为 1250 台。 次设计的主要内容 4 第二章 总体方案设计 计要求及分析 设计一小型悬臂起重吊，用于货场装卸物料作业。要求结构简单可靠，移动方便，悬臂能绕铅垂轴在 180范围内转动，电动机能电动升降，最大起重重量为 250 案设计 起重机根据功能不同，可分为以下几个机构：起升机构、运行机构、旋转机构。 升 机构 起升机构包括 :取物装置、钢丝绳卷绕系统以及驱动装置等部分，用来实现物品上升与下降动作。不同的物品，需用不同的取物装置，其驱动装置亦稍有不同，但布置方式基本上相同。 起升机构包括：取物装置，钢丝绳卷绕系统及驱动装置等部分，用来实现物品的上升与下降动作。 根据设计要求所给参数，起重量 Q=2t,属于小起重量旋臂起重机。主要技术要求参数如下： 表 2起重机主要技术参数 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 回转速度 转角范围 250m 3m 8m/0180 传动装置中广泛采用减速器，它是原动机和工作机之间独立的闭合传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机的需要。根据设计要求及分析，直接选用电动葫芦为起升机构。 行机构 运行机构主要用作水平运移物品以及调整起重机（小车）的工作位置。通用桥式起重机和龙门起重机运行机构的用途往往是属于前者，而门座起重机和装卸桥的运行机构往往是属于后者。 运行机构有下列部件组成：电动机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等），制动器和车轮组等 。在大型起重机中，为了降低车轮的压力，提高传动件和支承件的通用化程度，便于装配和维修，常采用带有平衡梁的车轮组。运行机构的工作速度随起重机的用途而定。 转机构 回转机构由回转支承装置和回转驱动装置两大部分组成，前者用来将起重机旋转部分支承在固定部位上，后者用来驱动回转部分相对于固定部分的回转。驱动装置的形式 5 与支承装置形式有一定的的关系。回转起重机的回转支承方式有定柱式、转柱式、转盘式等几种。 全回转机构由三部分组成（ a）旋转机构的原动机：他是整机的传动分流装置中的一个传动元件，在机械传动中是某根 轴，在电力传动中是电动机，在液压传动中是液压马达。它的动力是由起重机的总动力源 内燃机供给，并经过机械传动、或电能、或液压能变换而来的。（ b）旋转机构的传动装置，一般是其减速作用。（ c）旋转小齿轮，回转机构通过它和回转支承装置上的大齿圈啮合，以实现回转平面的回转运动。 （ 1） 回转支承装置 回转支承装置简称回转支承，为起重机回转部分提供稳定、牢固的支承，并将回转部分的载荷传递给固定部分。在起重机主要使用柱式和滚动轴承式回转支承装置。下面介绍滚动轴承式和柱式回转支承装置。 1）滚动轴承式回转支承装置 起重机回 转部分固定在大轴承的回转座圈上，而大轴承的固定座圈则与底架或门座的顶面相固结。 2）柱式回转支承装置 柱式回转支承装置又可分为转柱式和定柱式两类 ,图 6示定柱式支承，定柱 2 固定在起重机底座上，起重机回转部分支承在定柱顶部的推力兼径向轴承 1 上，并可绕定柱中心回转，回转部分的下部分由 4 个水平滚轮支承在定柱下部圆形滚道上。定柱式回转支承装置结构简单，制造方便，起重机回转部分转动惯量小，自重和驱动功率较小，能使起重机重心降低。转柱式是将定柱式支承的定柱作为起重机回转部分，把其回转部分作为固定机架。转柱式回转支 承装置结构简单，制造方便，适用于起升高度和工作幅度较大的起重机。 综合比较以上各种回转支承装置，本设计属于小型起重机，所以采用定柱式支承装置。 （ 2） 回转驱动装置 回转驱动装置一般安装在起重机的回转部分，电动机经减速器带动最后一级小齿轮，小齿轮与装在起重机回转固定部分上的大齿圈相啮合，以实现回转运动，下面是常见的两种形式的机械传动装置。 图 2卧式电动机与与蜗杆减速器传动，回转机构由电动机 1，经联轴器 2，由蜗轮蜗杆 3 及极限力矩联轴器组成的减速器后，经中间齿轮 4 传动，最后通过回转小齿轮 5 带动整个旋转架以上 部分绕大齿圈回转。这种传动方式优点是工作平稳，结构紧凑，传动比大，缺点是传动效率低。 图 2示立式电动机与立式圆柱齿轮减速器传动。优点是平面尺寸紧凑，传动效率高。 比较两种传动方式，本设计选择图 2示传动方式。 6 图 2式电机与蜗杆减速器传动 1电动机； 2联轴器； 3蜗轮； 4大、小齿轮； 5小齿轮； 6大齿圈 图 2柱式电动机与圆柱齿轮减速器传动 1电动机； 2联轴器； 3减速器； 4小齿轮； 5大齿圈 7 第三章 起升机构的设计 动葫 芦的选择 由额定起重量为 升高度为 4 米，通过查阅 电动葫芦主要技术参数，选择电动葫芦的型号为 技术性能为下表所示： 表 3动葫芦技术参数 技术性能 单位 参数 起重量 吨 升高度 米 4 起重速度 米 /分 8 运行速度 米 /分 20 钢丝绳直径 毫米 8 钢丝绳规格（ 6*37丝绳长度 米 18 工字梁轨道型号（ 20形轨道最 小曲率半径 米 作级别 合次数 120/重电机型号 定功率 千瓦 定转速 转 /分 1380 额定电流 安培 行电动机型号 定功率 千瓦 定转速 转 /分 1380 电流 安培 本尺寸（电动小车式） 毫米 205 毫米 290 f 毫米 956 毫米 935 电动小车型总重 千克 65 丝绳的选择 8 钢丝绳是起重机机械的重要零件之一，它是一种易于弯曲的挠性件。具有强度高、挠型好、自重轻、运行平稳，极少突然断裂等特点，因而广泛用于起重机的起升机构、变幅机构、运行机构，也可用于旋转机构。 丝绳破断拉力计算 由起重吊装简易计算可知，钢丝绳破断拉力计算公式如下： 4 2 （ 2 式中 钢丝绳的破断拉力（ N） 钢丝绳中每一根钢丝的直径 n钢丝绳中每一根钢丝的总根数 b 钢丝绳中钢丝的抗拉强度（ 钢丝绳中钢丝的总断面面积 2钢丝绳中的搓捻不均匀引起的受载不均匀系数 （当钢丝绳为 637+1 时， =钢丝绳为 619+1 时， = 本设计选用 637+1 型钢丝绳，与以同径者 619+1 型相比较，钢丝多且细，则绳的挠性好，而耐磨性稍差，在此基础上还能满足我们的需求。所以我们选用 637+1 型钢丝绳（ 验算 637+1 型 0 02 2 2)a x (2 验算 619+1 型 0 01 1 4)a x （ 2 丝绳允许拉力的计算 通过查阅起重吊装简易计算，用于机动起重设备的安全系数 K 为 5 6，我们选用较大的安全系数 K=6，滑轮组倍率 2m ，则可以的钢丝绳的允许拉力为： b （ 2 筒尺寸 设计及校核 9 筒类型及构造 卷筒是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。起升机构的卷筒是用来卷 绕并储存钢丝绳的，卷筒大多用铸铁铸造：大卷筒和单件生产的卷筒，用钢板焊接。卷筒承受起升载荷的作用，应有做狗刚性的底座予以支承，而卷筒的轴应该是静定支承。 根据钢丝绳在卷筒卷绕层数分为单层卷筒和多层卷筒，卷筒材料采用不低于0 的铸铁，特殊是可采用 钢或 3 号钢板焊成。 筒直径 卷筒直径的大小直接影响钢丝绳的弯曲程度，为保证钢丝绳寿命，卷筒直径不能太小，卷筒直径必须大于钢丝绳直径的一点倍数，卷筒直径一般为： 0 （ 2 式中 0D 卷筒卷绕直径（钢丝绳中心所在直径）， 1e 与机构工作级别和钢丝有关的系数； d 钢丝绳直径， 带入数字 得 9 818110 为了适当的减少卷筒的长度，则应该选用较大直径的卷筒，根据起重机设计手册 7表 141，选用直径 D=200卷筒，卷筒槽尺寸由表 143 得 4,槽底半径 R=准槽）。 筒长度 图 3卷筒的大体形状及尺寸。 图 3层绕卷筒长度 210 2 （ 2 式中 0L 卷筒上车螺旋槽部分的长度， 10 1L 无绳槽卷筒端部尺寸，根据构造需要选 定， 2L 固定钢丝绳所需要的查长度， 2 ， ( 10m a （ 2 式中 最大起升高度， m滑轮组倍率； 0D
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