桥梁检修平台运行机构设计毕业设计.doc

本科毕业设计（论文）说明书桥梁检修平台运行机构设计学 院 机械工程学院 专业班级 机械工程及自动化五班 学生姓名 XXX 学生学号 指导教师 提交日期 2013 年 5 月 19 日 III摘 要现今的社会经济越来越发达，科技越来越先进，人们不单单满足于温饱问题了，他们开始享受生活，对生活有着不一样的要求，就连出行的交通工具也月日新月异。对道路交通设施的要求相应提高。桥梁无论是作为连接两岸的枢纽还是普通的交通设施人们对它的要求也在随着时代的变迁而变得越来越高。中国现有各类桥梁约50万座，每年开工建筑的桥梁约为1万余座，中国正由世界“桥梁大国”向“桥梁强国”迈进。桥梁在长期使用的过程中会产生不同类型的结构损伤，这些损伤有人为的，也有自然灾害所造成的。随着计算机和科学技术的快速发展，人工智能将广泛地运用在各类桥梁结构的检测试验和分析上。同时，学科交叉现象日益普遍，一些高新技术的最新研究成果应用于桥梁无损检测技术的研究，必将推动桥梁检测技术的飞速发展。于是桥梁检修平台便应运而生，桥梁检修平台用于对桥梁进行检修，它的质量也是需要严格把关的，桥梁检修平台由各个不同的机构所组成，本文的重点在于桥梁检修平台的运行机构。 通过查阅资料计算出设计桥梁检修平台的运行机构所需要的各种参数，然后选取电机、减速器、制动器等。再根据参数利用solidwords三维绘图软件绘制出运行机构设计总图，零件图。关键词：道路设施；桥梁；运行机构 AbstractTodayssocialeconomyismoredeveloped，moreadvancedtechnology，peopleisnotjustsatisfiedwiththeproblemoffoodandclothing，theybegantoenjoylife，lifehasdifferentrequirements，andeventraveltransportmonthswitheachpassingday.Therequirementsoftheroadtransportfacilitiesincreasedaccordingly.Bridgeisrequiredofitasahublinkingthetwosidesorordinarypeopletransportfacilitieswithchangingtimesandalsobecomemoreandmore.China now has about 500,00 bridges in many kinds, and then more than 10,000 seats bridge had been start of construction in one year. Previously, China just a “Multi-bridge national” but now China just become the “power of bridge country”. Bridges in the process of long-term use may produce different types of structural damage, some of these injuries, but also caused by natural disasters. With computers and the rapid development of science and technology, artificial intelligence will be widely used in various types of bridge structure testing and analysis. Meanwhile, interdisciplinary increasingly common, some of the latest research results in high-tech non-destructive testing technology research bridges, bridge inspection will promote the rapid development of technology. Thus came into being the bridge maintenance platform, bridge maintenance platform is used for maintenance of the bridge, and its quality is strictly necessary, and bridge maintenance platform by different organizations composed article focuses on bridge maintenance platform run institutions.MasterPlan，partdrawing，andthenaccordingtothetheparametersusingsolidwords3DmappingsoftwareruninstitutionsthroughaccesstoinformationtocalculatethevariousparametersrequiredbythedesignofbridgemaintenanceplatformruninstitutionsKeywords：road；bridge；platformruninstitutions目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1选题背景11.1.1桥的概念11.2桥梁检修的概念31.2.1桥梁主要病害分析41.2.2桥面维修的方法51.2.2桥梁检测技术的发展趋势61.3课题的主要任务71.4小结7第二章 机构设计方案介绍82.1 桥梁检测平台的技术要求82.2结构设计82.3结构重量估计92.4运行机构初步计算92.4小结11第三章 驱动部分相关计算123.1 电动机选择123.1.1 运行阻力123.1.2 初选电动机143.2 制动器选择方法153.3减速器选择163.4小结16第四章 三合一减速机选型184.1三合一减速机概述184.2选型原则194.3电机的确定204.3.1 YDSE系列双速实心转子软起动制动电动机204.3.2 电机的选型214.4减速箱的选择224.5校验制动电机的制动性能234.6小结24结 论25参考文献26附 录27致 谢31致 谢第一章 绪 论1.1选题背景想要了解桥梁检修平台运行机构首先要知道桥梁的概念，只有了解好桥梁才能去研究桥梁检修的问题，懂得桥梁检修的方法，从而去了解桥梁检修平台的原理结构。1.1.1桥的概念桥是一种用来跨越障碍的大型构造物。确切的说是用来将交通路线（如道路、铁路、水道等）或者其他设施（如管道、电缆等）跨越天然障碍（如河流、海峡、峡谷等）或人工障碍（高速公路、铁路线）的构造物。桥的目的是允许人、车辆、火车或船舶穿过障碍。桥可以打横搭着谷河或海峡两边，又或者起在地上升高，槛过下面的河或者路，让下面交通畅通无阻。不管风吹雨淋，无论酷暑严冬，它们总是默默无闻地为广大的行人、车马跨江过河，飞津济渡。桥梁与人类是共同发展。在远古时原始人在追逐猎物的时候遇到小河，就会用树干搭在两岸，这就是最原始的桥梁了，随着人类的发展，桥梁也不停的发展着。到了现在，桥梁已经不单单是指用来过江过河的桥了，按照使用性来分，桥梁分为：公路桥（图1-1）、公铁两用桥（图1-2）、人行桥（图1-3）、机耕桥（图1-4）、过水桥（图1-5）等；按照跨径大小和多跨总长分为：特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞。桥梁还可以按照行车位置、承重构件受力情况、使用年限、材料类型来分，总之桥梁发展到现在已经是五花八门了。图1-1 公路桥 图1-2 公铁两用桥 图1-3 人行桥 图1-4 机耕桥图1-5 过水桥1.2桥梁检修的概念在建筑工人2008年第2期上写到正交通部副部长黄先耀先生在当年的“首届中国桥梁文化周”透露，据不完全统计，中国现有各类桥梁约50万座，每年开工建筑的桥梁约为1万余座，中国正由世界“桥梁大国”向“桥梁强国”迈进。由此可以见桥梁在我国的重要性，如果桥梁发生意外那会造成无法估计的生命和财产损失，因此，桥梁检修是个很重要的课题。随着经济的发展人们对交通设施的要求越来越高了，桥梁就是一个很重要的交通设施，特别是联系江河两岸的大桥更是在我们的生活中尤为重要。桥梁在长期使用过程中难免会发生各种结构损伤，损伤的原因可能是人为因素，也可能是自然灾害。随着我国交通设施的迅速发展，交通运输量大幅度增加，行车密度及车辆载重越来越大，这也是造成桥梁结构的损伤因素。同时超载行为在现今也是一种十分常见的现象，这更是造成桥梁损伤和加剧桥梁自然老化的重大原因。桥梁的损伤导致桥梁承载能力和耐久性的降低，甚至影响到运营的安全，由此引起一系列的桥梁损伤问题。主要表现形式为：结构出现不规则裂缝、混凝土剥落露筋、梁体及墩台帽梁水蚀等。另一方面，随着桥梁服役期的增长，使用养护不当，病桥危桥的数量越来越多，在生产实践需要的推动下，桥梁结构的维修加固改造技术得以迅速发展，越来越受人们所关注，桥梁检测与维修加固必将进一步地推动桥梁建设事业的发展，为确保桥梁安全运营、延长桥梁使用寿命起到更加重要的作用。图1-6桥底桥梁检修车图1-7桥梁检修车1.2.1桥梁主要病害分析1.桥梁建设是国家重要的基础建设之一。近些年来随着我国经济和交通建设的飞速发展，长期使用的桥梁要定期进行养护维修，养护维修是一项经常性的工作，一发现桥梁产生小的缺陷，就必须及时处理，由养护部门对缺陷进行修理。日常的养护维修对于防止缺陷的产生和扩大具有积极的意义。补强是通过对桥梁构件和重大病害进行彻底整治来提高整座桥梁承载能力作用的加固，称为永久性的加固。为了维护临时通车而采用临时加固，称为临时性的加固。对旧桥进行拓宽，升高桥面，改桥为涵，全部更换桥梁主要承重构件等工作一般称为桥梁的改建。 2.桥梁维修加固的目的（1）确保桥梁工程的安全。（2）掌握桥梁结构，完善基础资料，为维修加固提供必要条件。（3）提高原有桥梁的通过能力与承载能力。3.桥梁主要病害分析（1）钢筋锈蚀 引起钢筋锈蚀的主要原因是混凝土的密度性不够以及钢筋保护层厚度不足或遭到破坏。另外，海洋环境、大气中的酸性气体及潮湿环境等，都是促进钢筋锈蚀的客观因素。我国南方地区，因工业污染形成的“酸雨”普遍存在，加上气候潮湿，为桥梁钢筋的锈蚀提供了合适的外部环境，北方地区冬季普遍采用撒盐的方法防止桥面冻冰，富含CI- 的盐水渗入结构混凝土土体内，大大加速了钢筋的锈蚀。由此可见，钢筋锈蚀对桥梁的危害是十分严重的，有时甚至是致命的，由此可见，钢筋锈蚀是影响桥梁结构寿命安全的一个重要因素。由于种种原因，桥梁结构钢筋的锈蚀广泛存在，为了维持桥梁的正常运营，需要对出现钢筋锈蚀的桥梁进行维修。（2）伸缩缝损坏 造成伸缩缝损坏的原因主要是由于设计不周引起的伸缩缝损坏；由于选型不当引起的伸缩缝损坏；由于桥墩台施工及梁（板）预制尺寸误差导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起的伸缩缝损坏；涉及与实际伸缩量不符引起的桥墩台施工及梁(板)预制尺寸误差导致实际板端预留间隙与设计间隙悬殊而引起的伸缩缝损坏；板式橡胶伸缩缝由于施工误差或橡胶板破坏引起的伸缩损坏等；材料选用不当引起的伸缩缝损坏等。（3）桥面铺装开裂 混凝土桥面铺装层的病害随处可见，主要表现为较规则的纵、横向裂缝，不规则的网状裂缝及较严重的破裂等病害。产生病害的主要原因是桥面板刚度不足，在重载或冲击荷载作用下产生较大变形，从而导致桥面板的铺装层出现裂缝，且发展较快，其次，铺装层与桥面板和主体结构变形不协调产生附加内力也会引起纵、横向裂缝，另外，早期修建的桥梁，由于当时人们对铺装功能，病害认识有限，往往存在配筋量偏小，钢筋直径过细，铺装与承载构件的界面连续不牢靠等问题。（4）其他病害 桥梁结构中其他常见的病害包括：支座破坏；混凝土保护层不足；混凝土失效；疏板、胀喜；裂纹甚至脱落；混凝土碳化速度快；碳化深度达到钢筋表面；防震挡块损坏；桥头跳车严重；桥面排水落石出畅；栏杆及人行道系损坏等。这些病害不仅影响桥梁的美观，也影响桥梁的使用。1.2.2桥面维修的方法1.桥墩面铺装加固 (1) 局部修复凿补法。考虑到将来的发展，并按现行桥梁设计及施工规范进行设计与施工。（2）桥梁加固可以有各种不同的方式，视旧桥的情况、承载能力的减弱程度以及今后的任务而变。（3）采用扩大或增加桥梁构件截面的方法进行加固时，应特别注意新加部分与原有部分的结合，使其成为一个整体起到加固作用。（4）不管采用何种加固方案、都应考虑投资少、工效快、不中断交通、技术上可行、有较好的耐久性等方面的要求。对于钢筋混凝土桥梁，目前国内外比较常使用的上部结构加固方法有：压力灌浆法； 喷射砂浆法； 桥面补强层加固法；梁下部截面增强法； 钢板粘贴法；增设纵梁法；改变结构体系加固法； 预应力加固法；更换部分或全部主梁法；填缝法。2.钢筋锈蚀的维修（1）凿除松脱，剥离已损坏部分混凝土。（2）对钢筋作除锈处理，并清理混凝土面上灰尘，对钢筋除锈后即进行防锈处理。（3）涂以环氧胶液等粘结剂。（4）立模、配料浇筑，或喷浆，涂抹施工。（5）对新喷涂或浇筑混凝土面进行表面处理。3.墩台基础的加固应根据墩台基础的不同损坏程度，不同的结构情况进行维修加固，以确保行车安全，延长桥梁使用寿命，同时可避免拆除重建，从而减少投资，充分发挥现有公路基本设施的经济效益和社会效益。（1）基础加固方法。常用的有水泥灌浆加固法：扩大基础加固法；钢筋混凝土套箍加固法；增补桩基加固法和人工地基加固法等。（2）墩台加固方法常用的有钢筋混凝土套箍或护套加固贯通裂缝的墩台法；用支撑法或增设挡土墙法处理墩台滑移；用顶升法加固产生过大沉降的桥梁结构等。1.2.2桥梁检测技术的发展趋势 1.桥梁无损伤检测技术 传统的桥梁检测方法主要依赖于动静载试验和检测人员的现场目测，辅以混凝土硬度实验、超声波探测、腐蚀作用实验等多种检测手段。进入20 世纪90年代，随着现代传感与通信技术的发展，无损检测技术更是出现了前所未有的发展势态，先后涌现出一大批新的检测方法和检测手段，使无损检测技术向着智能化、快速化、系统化的方向发展。近年来，致力于桥梁检测的研究人员提出了许多成功的方法对桥梁进行非破坏性评估。一些新的方法被广泛应用于桥梁检测，如利用相干激光雷达测试桥梁下部结构的挠度，利用全息干涉仪和激光斑纹测量桥体表面的变形状态，利用双波长远红外成像检测桥梁混凝土层的损伤，利用磁漏摄动检测钢索、钢梁和混凝土内部的钢筋等。随着振动实验模态分析技术的发展，运用振动测试数据进行结构动力模型修正理论得到了充分的发展，为桥梁结构的安全检测开辟了新的途径。基于振动模态分析技术，人们研究发现结构的动力响应是整体状态的一种度量，当结构的质量、刚度和阻尼特性发生变化时，选用结构振动模态作为权数，对结构损伤前后的模态变化量进行加权处理， 从而实现对单元损伤的识别和有效定位。2. 国外桥梁检测技术发展动向（1）先进的桥面板检测系统，包括双带远红外热成像系、地面渗透雷达等。（2）先进的桥梁测试和健康监测系统，包括全桥监测系统的无线电发送、精确的差分式全球定位系统测量桥梁变形、应用钢传感器对桥梁超载进行测量和监测等。（3）先进的疲劳裂纹探测和评估系统，包括测桥梁裂纹的新型超声波和磁分析仪系统、热成像系统、便携式声发射系统、无线应变测量系统、微波探测和定量分析、无源疲劳荷载测量设备和电磁声发射传感器等。（4）先进的锈蚀探测和评估技术，包括磁漏探测技术、探测先张法压浆空隙的冲击反射系统、埋入式锈蚀微传感器以及以磁为基础的测量系统。（5）用强迫振动响应法定量评估桥梁下部结构、用激光振动计测量斜拉索索力以及量化的无损检测方法与桥梁管理系统结合的课题。通过对桥梁进行检测可以得知桥梁的运营状态，确保其安全使用。传统检测方法在精度和简便性等方面有所不足。在越来越先进的桥梁检测技术之上，桥梁检修平台的质量被提到一个崭新的高度，检桥机的生产设计变得尤为重要，而运行机构更是其中的重中之重。1.3课题的主要任务通过查阅资料搜集相关数据后，按照公式去计算检桥机的运行机构中的各个参数，如计算运行机构的运行静阻力、运行摩擦阻力、机构在有坡度轨道上运行时须克服由运行机构重量分力引起的阻力、在室外时机构运行时由风载荷引起的阻力，然后由这些数据计算出运行机构的运行阻力。之后就可以利用数据去初选电动机型号，制动器和减速器的选择等。把所有的参数都计算出来后就可以进行桥梁检修平台运行机构的设计总图、零件图的绘制。1.4小结本章主要通过对桥梁的概述去了解桥梁检修问题，利用对桥梁的主要病害分析和桥梁的维修方法分析去了解桥梁检修技术。在了解桥梁检修技术的发展趋势上去对桥梁检修平台进行了解，这样对设计桥梁检修平台的运行机构有了更大的帮助。只有在了解的层面上才能去创新设计，才能有系统有计划的了解桥梁检修平台。随着人类社会的发展，桥梁也在一直发展着，桥梁发展成为现今社会的重要交通枢纽之一。无论是在我国还是国外都有着重要的意义，单是我国就有超过50万座的桥梁，而且每年还有一批桥梁在兴建中。桥梁会受到的损伤不仅是使用过程中的自然老化，还有人为的使用不当，当然还有就是每一年都不可估测的自然灾害，桥梁损伤的类型也是不一样的，桥梁检修机的出现就是为了让检修人员能够在安全的高空情况下作业，对桥梁进行一系列的检查与维修，从而确保人们在使用桥梁的过程中的人身安全。31第二章 机构设计方案介绍2.1 桥梁检测平台的技术要求1.轨距：38m2.跨度：40m3.高度：6m4.集中载荷：1t5.运行速度：15m/min2.2结构设计检桥机主要为主梁、2个门腿、栏杆、爬梯等组成。主梁跨度约40m，采用桁架结构，截面形状和尺寸如下图。上部采用2根25b槽钢、下部采用22a工字钢，辅以斜撑、横撑等组成。图2-1 检桥机初步结构经过初步分析计算，满足强度和刚度的要求，稳定性由斜撑、横撑等构件的尺寸和布置来保证，具体可待下一步进行详细计算和分析。2.3结构重量估计1）检桥机主梁三根主材的重量约为100kg/m，斜撑、横撑估计为它的一半为50kg/m，栏杆估计为20kg/m，平铺2mm厚钢板为18.84kg/m，初步估计主梁结构自重200kg/m，40m长，总重8t。2）门腿结构自重估计100kg/m，6m长，重600 kg，2个门腿总重1.2t。3） 其它，如爬梯、检修平台等1t。合计结构总重约10-11t。2.4运行机构初步计算运行机构根据运行速度15m/min，考虑摩擦阻力、坡度和风载荷等初步估计驱动静功率为2kW，初步选择电机2台各1 kW、1500rpm。根据轮压选择小车车轮直径250mm，共4个。图2-2 分别驱动2条轨道可以采用铁路钢轨P11（每米11kg铁轨，或者其它轻轨、甚至用工字钢等型材），施工时需调平和压紧，因此需要轨道压板和轨道支架等结构件。运行机构宜采用电机、齿轮箱、制动器三件组合在一起的“三合一”产品，有现成厂家制造。运行机构分2档速度运行，15m/min用于行走，5m/min用于对桥梁的检修。运行机构的4个车轮有2个是从动轮，可以安装手动驱动机构，可以借用现有的手动单梁起重机的大车运行机构，有现成厂家制造。图2-3 桥梁检修平台示意图图2-4 构造示意图2.4小结本章主要是对桥梁检修机的设计方案作了大体的介绍。根据桥梁检修机的技术要求，对桥梁检修机的机构进行了初步设计，通过估量桥梁检修机的一些数据对其进行结构重量估计，并且根据运行速度，考虑摩擦力、坡度等对桥梁检修平台的运行机构进行初步的计算。经过计算决定运行机构应选用电机、齿轮箱、制动器三件组合一起的“三合一”产品。并且了解到现今市面上的一些厂房已经有现成的“三合一”电机组出售，所以在本论文中主要讨论对三合一减速机的选型。第三章 驱动部分相关计算3.1 电动机选择3.1.1 运行阻力运行阻力计算公式： （3-1）式中P静-运行静阻力（公斤） P摩-运行摩擦阻力（公斤） P坡-在有坡度轨道上运行时须克服有重量分力一起的阻力（公斤） P风-运行时由风载荷引起的阻力（公斤） 1.运行摩擦阻力满载运行时的最大摩擦阻力 （3-2）式中Q起-起升载荷重量(公斤) GO-自重（公斤）K-滚动摩擦系数（厘米），见表3-1d-轴承内径（厘米）-轴承摩擦系数，见表3-2K附-附加摩擦系数，见表3-3D轮-车轮直径（厘米）fo-摩擦阻力系数第二章中介绍主梁重8t，爬梯等重1t。可取Q起=1000kg，GO=8000kg，D轮=250mm，K=0.035，d=90mm，=0.015，K附=1.3， 表3-1滑动摩擦系数K钢轨型式车 轮 直 径 （厘米）1001502003004005006007008009001000平头钢轨钢 车 轮0.0250.030.030.040.050.060.060.080.0710.070.12平头钢轨铸 铁 车 轮0.040.050.060.070.080.090.090.120.090.14表3-2轴承摩擦系数轴承型式滑动轴承滚动轴承轴承结构开式用稀油润滑时滚珠式和滚柱式锥形滚子式0.10.080.0150.02 表3-3附加摩擦阻力系数K附车轮踏面形状机构名称驱 动 形 式车 轮 轴 承K附圆锥车轮桥式（龙门）起重机大车运行集中驱动滚动轴承1.2圆柱车轮桥式（龙门）起重机大车运行分别驱动1.5具有挠性支腿的龙门起重机、装卸桥分别驱动1.3双梁小车运行集中驱动1.52.0单主梁小车运行（无轮缘）分别驱动1.2门座起重机分别驱动1.5大车运行（带水平轮）分别驱动1.12.满载运行时最大坡阻力 （3-3）式中K坡-坡度阻力系数，见表3-4K坡=0.002表3-4坡度阻力系数K坡轨道型式在钢筋混凝土基础和金属梁上的轨道在碎石基础和枕木上的轨道起重机桥架上的小车轨道K坡0.0010.0020.0023.满载运行时最大风阻力 （3-4）式中C-风载体型系数q -工作状态时的标准风压（公斤/米2）F起-起重机（小车）的挡风面积（米2）F物-物品的挡风面积（米2）可取 C=1.4 ，q=10（公斤/米2） ， F起+F物 取7米23.1.2 初选电动机1.满载运行时电动机的静功率 (3-5)式中P静-起重机（小车）满载运行时的静阻力（公斤）-起重机（小车）的运行速度（米/秒）-机构传动效率，车采用卧式齿轮减速器时取0.95，车采用立式齿速器时取0.90m -电动机个数v=15m/min=0.25m/s，则2.对于桥式、龙门起重机和装卸桥的大小车运行机构，可按下式初选电动机： （3-6）式中K电-电动机启动时为克服惯性的功率增大系数，对于在室外工作的龙门起重机的大、小和装卸桥的大车运行机构，当电动机为JZR2型或YZR型时取K电=1.11.3，速度高者取大值。在这里K取1.2，则3.电动机选定后确定减速器的传动比和车轮的转速（因为要使用三合一减速机，所以需要选择相应的配套电机YDSE100L1-6，其同步转速为n0=1000rpm，实际转速为n=800rpm，配置三合一减速机时会提到） （3-7）4.满载运行时电动机的静力矩 （3-8）3.2 制动器选择方法对于室外工作的起重机，其制动器的制动力矩应满足在满载、顺风以及下坡的情况下，使起重机停住，即 （3-9）式中M静-电动机的静力矩，由下式计算： （3-10）P风-由第二类风载荷（q）引起的风阻力（公斤）q值按相当于空旷地区10米高处的5级（对内陆地区）风的瞬间风压值计算出，计算时不考虑风振系数。t制-制动时间（秒）P摩满min-满载运行时最小摩擦阻力，由下式计算： （3-11）分别驱动时，每个制动器的制动力矩为： （3-12）也可由预选制动器的制动力矩来校核制动时间：制动时间不能过短，否则会引起驱动轮与轨道间打滑，在驱动轮与轨道间有足够大的粘着力的情况下，应使制动器满足一下条件：（3-13）式中P风max-非工作状态时最大风阻力（公斤）P摩空min-空载运行时最小摩擦力，由下式计算： （3-14）3.3减速器选择 （一）初选减速器根据标准减速器的承载能力表选用。对于运行机构，其计算载荷按起动工况确定： （3-15）式中P静-起重机（小车）运行时的静阻力（公斤）P惯-起重机（小车）启动时的惯性力（公斤） （3-16）减速器的计算输入功率为3.4小结本章主要介绍了检桥机驱动部分的计算方法，通过计算运行摩擦阻力，满载运行时的最大坡阻力和最大风阻力来计算出运行机构的运行阻力。然后再初选电动机，初选电动机时要先计算满载运行时电动机的静功率，利用桥式起重机选择电动机的公式来选择桥梁检修机的电动机。电动机选定后确定减速器的传动比和车轮的转速，来确定本桥梁检修机所需要的三合一减速机。利用公式把减速器所需要的数据计算出来，然后就可以初选减速器了。在本章中只是确定了所需电机的功率，然后顺便介绍减速器和制动器的选择方法，剩下设计的放在下一章再进行介绍。桥梁检修机的驱动部分计算是本次设计的重点，如果驱动部分的数据有误就会影响整个设计。所以在这里要小心谨慎地计算每一个数据。而且在本文里面的计算都选择比较高要求的参数，因为一部机器在实际中使用会发生许多意料不到的情况。计算载荷、摩擦力等阻力时，其系数或者其他参数应选择比较大点的，这样得出来的所需的电机功率会稍微大点。也许会提高成本，但是保证了桥梁检修平台的机动性能，让它能平稳地运行。第四章 三合一减速机选型4.1三合一减速机概述（一）三合一减速机有以下特点：1、QS、QSE系列“三合一”减速机融减速器、电动机和制动器于一体，具有与电机轴平行输出、结构紧凑、传递扭矩大、工作平稳、噪音低、寿命长等特点，而QSC系列“三合一”减速机的输出与电机轴垂直。2、LG系列离合式辊道用“三合一”减速机是在QS、QSE系列“三合一”减速机基础上研制开发的最新专利产品，主要应用于要求单向传动扭矩、连续工作的辊道输送线，其输出轴的超越离合装置在减速机出故障时，可保证输出轴被动旋转，而不影响输送线工作。3、减速器齿轮、齿轮轴均采用优质合金钢材料，经渗碳淬火、磨削处理后，齿面硬度和精度高，传动噪音低。4、减速比范围：QSE型标准公称减速比范围为412.5，QS、LG型标准公称减速比范围为14100。QSC、LGC系列“三合一”减速机标准公称减速比范围：22.4160。标准公称减速比范围外的需特殊订货。5、安装简单，型式多样化。QSC型主要安装型式有力矩支撑孔安装，也可按用户要求制作成底座式安装、输出轴法兰式安装等多种安装型式。6、输出轴输出形式多样化，主要有空心花键轴，也可按用户要求制作成空心平键轴和空心轴带锁紧盘输出等形式。7、平均效率高：QSE型不低于95%，QS、LG型不低于94%，QSC、LGC型不低于93%。（二）润滑方式与润滑油的选择减速机通常采用飞溅润滑，冷却方式通常为自然冷却法。润滑用油根据工作条件及环境温度高低依次选用GBT5903-1995中的LCKC320、LCKC220和LCKC150。推荐优先选用LCKC220。注油量由安装方式而定。（三）适用条件： 1.齿轮圆周速度20m/s；2.输入轴转速1500r/min；3.工作环境温度：-4045；4.可正反两个方向运转，LG型减速机仅用于单向传动。4.2选型原则表4-1 选型原则表序号说明代号计算公式附注1减速机输出转速n2n2=v/3.1415（r/min）1、v为车轮线速度2、D为车轮直径（mm）2减速机输入转速n13确定传动比ii= n1 /n2 （r/min）实际传动比与公称传动比极限偏差为3%4计算设备驱动功率P2或扭矩T2P2或T2根据使用工况实际情况计算5确定减速机的输入功率P1P1=P2/或P1=T2.n2/（9550.）为传动效率，QSE型取值0.95，QS、LG型取值0.94，QSC型取值0.936根据计算，确定电机额定功率Pe和电机的规格型号PP1PePmi/S1、 Pmi为减速机相当于Mi工作级别的表列容许功率值； 2、S为机构弹性振动力矩增大系数；3、Pe根据P1的计算取电机的额定功率7根据使用要求，确定减速机的结构和安装型式等8根据计算，查承载能力表，确定减速器型号PmiSPe选型说明：1、根据GBT 3811-1983中的规定，起重机各机构的工作级别分为M1M8共八种。“减速机承载能力表”中给出的功率表是在输入转速1400r/min 、工作级别为M6时减速机的许用功率。若用于其他工作级别时，应按下式进行折算：PMiPM61.12(6-i)式中： i工作级别； PMi相当于Mi工作级别的功率值；PM6功率表中所列许用功率值。 2、对于惯性载荷较小，起动次数不频繁的运行机构，选用减速器时，额定功率的计算结果可直接按小于表列许用功率值选用。3、对起制动频繁的运行机构，惯性载荷较大，在疲劳计算时，基本载荷取机构起动时，计算零件所承受的惯性力矩和静阻力之和。选用减速器时，应按机构起制动时所承受的最大振动力矩计算，此时应把表列功率除以系数S，一般S取值为.52.5（对于鼠笼制动电机S取1.52.0，对于绕线制动电机 S取2.02.5。而对于变阻起动制动电机S则可取1.52.0，变频调速制动电机S则可取1.251.75。），并使：PMi SPnMi式中：PMi相当于Mi工作级别的功率值；PnMi减速器在Mi工作级别时配套电动机的额定功率；S机构弹性振动力矩增大系数。4.3电机的确定因为采用三合一减速机，所以可以采用可配套的制动电机。制动电机是全封闭自扇冷式鼠笼型具有附加圆盘型直流制动器的三相异步电动机，是在Y系列电动机的后端盖与风扇之间附加一个直流盘式电磁制动电动机组成，是Y系列的派生系列。它具有制动迅速、结构简单、可靠性高、通用性强等优点。此外制动电机具有人工释放机构 经过相关计算和分析，可用YDSE系列制动电机。接下来介绍YDSE系列制动电动机的技术资料。4.3.1 YDSE系列双速实心转子软起动制动电动机一、基本概述：1、YDSE系列双速实心转子软起动制动电动机，是根据起重机的工作需要特殊设计的新型制动电动机。YDSE系列电机可作为单梁起重机、双梁起重机、门式起重机的大车和小车运行机构的动力，也适合作电动葫芦行走机构的动力。而且也能设置成双速模式，可满足快速和慢速双速运行的要求。2、电机采用冷轧硅钢片，对于电机的出力、发热状况、起动力矩等各方面性能，都较以前使用的热轧硅钢片有较大的提高。3、YDSE系列电机具有软起动特性，不接起动电阻，也不需要采取其他技术措施，直接通电就可以获得软起动效果，电机本身附带平面摩擦制动器，制动速度可调。配用该系列电机，对起重机的起动和停车时出现的冲击现象，有明显的改善。由于其软起动特性，延长了电机及相关机械传动机构的使用寿命。4、YDSE系列电机起动电流小，适应起重机频繁起动和点动的需要，节电效果显著，较小的起动电流可延长主控交流接触器的使用寿命。5、软起动的效果取决于该电机较软的机械特性，其最大转矩出现在堵转附近。通电后电机开始转动，随着转速的增加转矩减小，运行系统的加速度逐渐减小，延长了电机的启动时间，从而实现了软起动。图4-1 YDSE系列双速实心转子软起动制动电动机二、注意事项：1、用于501%Hz、38010%V的电源；周围介质在-15+40之间、空气相对湿度不大于85%的无爆炸性和无腐蚀性的场所。2、该系列电机采用F级绝缘，外壳防护等级为IP54。电机额定电压为380V，额定频率为50Hz。3、工作定额为S3-25%，每小时接次数120次。4、驱动器不准雨淋暴晒，露天使用需加防护罩。4.3.2 电机的选型在第三章中计算出，可按PN来选择电机。部分YDSE系列电机技术参数如下：图4-2 部分YDSE系列电机技术参数在网上查询了YDSE系列相关电机资料（如图4-2）我们可先选择YDSE100L1-6电机。则其对应的功率为PN=0.4kw，实际转速n=800r/min。因为则暂取传动比为：电机的外形尺寸如下：图4-3 电机的外形尺寸4.4减速箱的选择减速箱作为一个动力传动的设备，它的选择需要考虑到传动比、传动级数、承载能力等因素。还有一个关键的因素就是机构的工作级别。我们可以把桥梁检修平台当作是一个桥式起重机，然后查询相关手册资料，确定它的运行机构的工作级别。机构的工作级别按各个工作机构的利用等级（表明机构工作的繁忙程度，即机构设计总使用寿命处于运转状态的总小时数）和载荷状态（表明机构受载的轻重程度）来划分。桥梁检修平台运行机构算是经常中等程度的使用，也就是不会每时每刻都在运行。然后它的机构利用等级应为T5级。它的重量算是比较重的，根据设计手册确定桥梁检修平台的运行机构的工作级别是M6级。可先试选QS型三合一减速机。以下是输入轴转速1400r/min，工作级别为M6的QS、LG型系列减速机承载能力表。 表4-2 QS、LG型系列减速机承载能力表机座代号BasetypeaP/T公 称 传 动 比 Nominal gear ratio4045505663718090100QS/LG 06125P1.6941.5161.3041.2641.0800.9700.7660.6900.647T452459437470457470426429436QS/LG 08160P3.2113.0462.5682.2742.0171.8971.5511.4501.248T860918879887891899848908842QS/LG 10200P6.2115.3535.0654.3163.9233.6413.0362.8272.500T170216501776169516501722164417491653其中a：中心距Center distance（mm）P：容许功率Permissible power （kW）T：输出扭矩The output torque （N.m） 注：1，减速器配套电机功率Pe选用应符合：PeP/5，式中5为减速器的使用系数，具体取值原则见“减速器选型原则”。2，若减速器的输入轴转速不是1400r/min时，则承载能力表中功率数据应按等转矩公式进行折算，即：Pni/niP/1400式中：Pni 减速器输入轴不同转速下对应的功率值；ni减速器输入轴的转速值； P减速器输入轴在转速为1400 r/min时对应的功率值。取2，则减速箱容许功率应为P2*Pe，前面已选电机功率为PN=0.4kw，所以P应该大于0.8kw。因为所选的电机的转速为800rpm，所以表中的减速箱容许功率需要按Pni/ni=P/1400来折算。 根据电机机座大小来选择QS10型减速箱（传动比为40）。它的容许功率为6.211kw，则转速为800r/min时，Pni=6.211/1400*800=3.5kw。所以配套电机的功率应小于3.5kw，而选择的YDSE100L1-6电机的功率符合要求。此时，减速箱的传动比已经改为i=40，则。4.5校验制动电机的制动性能根据第三章的制动器选择方法中的公式3-7，其相关参数如下：t制=4s由式，得取0.8N*m2则可算出：分别驱动时，每个制动器的制动力矩为：选择的电机制动力矩为320N*m，可换算成0.3062.04公斤*米。也就是制动力矩可调成需要的数值。因此，电机的制动力矩符合要求4.6小结本章主要介绍了三合一减速器的特点，和三合一减速器的润滑方式与润滑油的选择，通过了解三合一减速器的适用条件与型号，同时了解了三合一减速器的选型原则，来确定电机。电机部分采用制动电机，其中YDSE系列的制动电机比较合适。然后通过对YDSE系列双速实心转子软起动制动电动机的基本情况概述和注意事项的了解，选择了YDSE系列的电动机。然后根据公式选择减速箱，最后校验了制动电机的制动性能。结 论桥梁检修平台运行机构的设计是本次设计的主要内容，通过学习研究各类型的桥梁，了解了桥梁的历史和发展，同时也知道随着经济的发展人们的生活水平日益上升，对生活上的要求也在不停的提高着。特别是人们对于出行的交通工具的追求也是日新月异的，现在的人们大多都踏入了小康社会，有钱去买车，有了车随之就会出行，路面上的汽车数量在不停的增加着，这样就造成了公路的堵塞，然后对桥梁的需求就不停的增大，对桥梁质量的要求也不停的在提高。也因此桥梁的负荷变大，桥梁的寿命也不停的在缩短，为了让桥梁的使用寿命能够延长，就有必要在桥梁还没有出现结构损伤时及时的检查，争取做到防范于未然。对于那些已经产生了损伤了的桥梁就应该采取相应的措施去维护修理。显而易见的桥梁的检查与维修是一件很危险的工作，为了保障作业人员的人身安全，桥梁检修平台的出现就显得很必然了，同时桥梁检修平台的质量必须很好，而运行机构可以说是桥梁检修平台中的一个核心。如果运行机构发生了意外，肯定会造成很大的人命财产伤亡，所以桥梁检修平台的运行机构的设计一定要严谨。本文秉承严谨的态度去设计桥梁检修平台的运行机构，坚持做到一丝不苟。本文的创新点是根据桥式起重机的设计准则来对桥梁检修平台运行机构进行设计。桥梁检修平台的结构类似一个桥式起重机，只不过是多加了桥梁检测用的检测工具、爬梯、栏杆等结构。所以本文的计算方法是根据桥式起重机的设计方法来计算载荷、阻力，并设计结构和运行部分。如今许多起重机的运行机构都采用三合一减速机，这样不仅能减少结构，也方便安装和维护。同时电机部分是选用制动电机YDSE系列，然后制动力矩可调，