10t桥式起重机总体设计毕业设计.doc

摘 要本次毕业设计是针对毕业实习中桥式起重机所做的具体到吨位级别的设计。我国现在应用的各大起重机还是仿造国外落后技术制造出来的，而且已经在工厂内应用了多年，有些甚至还是七八十年代的产品，无论在质量上还是在功能上都满足不了日益增长的工业需求。如何设计使其成本最低化，布置合理化，功能现代化是我们研究的课题。本次设计就是对小吨位的桥式起重机进行设计，主要设计内容是10t桥式起重机的结构及运行机构，其中包括桥架结构的布置计算及校核，主梁结构的计算及校核，端梁结构的计算及校核，主端梁连接以及大车运行机构零部件的选择及校核包括: 轮压计算及强度验算, 运行阻力计算,选择电动机,减速器的选择验算,运行速度及实际功率,选择制动器,选择联轴器,低速浮动轴的验算,缓冲器的选择等计算。还有小车的运行和起升机构零部件的选择及校核包括: 运行阻力计算，选电动机，选择减速器验算起动时间，按起动工况校核减速器功率，选择制动器，选择高速轴联轴器及制动轮，验算低速浮动轴强度，钢丝绳的选择，滑轮、卷筒的计算，联轴器的选择。关键词: 起重机；大车运行机构；小车运行结构；小车起升结构；桥架 ；主端梁abstractthe graduation design is aimed at the graduation fieldwork medium-sized crane do specific to tonnage level of design. our country is the application of the big crane or counterfeit foreign backward technology out of manufacture and has within the plant for many years, some even application or the 70s and 80s products, both in quality and in on the function cant satisfy the growing industrial demand. how to design makes it the lowest cost, decorate rationalization, functional modernization is our topic. this design is on small tonnage design of bridge crane, the main design content is 10t bridge crane structure and operation organization, including bridge structure arrangement calculation and checking the structure of the girder, the calculation and checking, calculated and checked the beam structure, the main girders connection and cart mechanism parts selection and checking including: wheel pressure calculation and intensity checking, running friction calculation, the choice of motor, gear reducer is checked, choose speed and actual power, choose brakes, choose coupling calculating speed floating axis, buffer choice calculation, etc. and car running and lifting mechanism parts selection and checking including: running friction calculation, choose motor, choose reducer, by starting checked start-up time check reducer power, choose working brakes, choose high-speed couplings and brake wheel, the checking low-speed axial intensity, the wire rope floating choice, pulley, drum calculation, coupling choice.keywords: cranes; during operation organization; car running structure; car hoisting structure; bridge; main girders62目录摘 要1abstract2前 言1第1章 桥式起重机的概述21.1 桥式起重机的特点21.2 桥式起重机的用途51.3 桥式起重机的基本参数51.4 桥式起重机主要零部件91.4.1吊钩91.4.2钢丝绳111.4.3 滑轮和滑轮组131.4.4 滑轮组类型及选配原则141.5滑轮组及其滑轮组的倍率151.6 卷筒161.7 位置限位器171.8 缓冲器181.9桥式起重机发展概述181.9.1 国内桥式起重机发展动向181.9.2 国外桥式起重机的发展动向19第2章 大车运行机构的设计212.1大车运行结构设计的基本思路及要求212.2 大车运行机构传动方案的确定212.3 大车运行机构具体布置时要注意的问题222.4 大车运行机构的设计计算232.4.1 大车运行结构的传动方案232.5轮压计算及强度验算242.5.1计算大车的最大轮压和最小轮压242.5.2 强度计算及校核252.6 运行阻力计算272.7 选择电动机282.8 减速器的选择302.9 验算运行速度及实际功率302.10 验算启动时间312.11 起动工况下校核减速器功率332.12 验算起动不打滑条件332.13 选择制动器362.14 选择联轴器372.15 低速浮动轴的验算382.16 缓冲器的选择40第3章 起升小车的计算433.1 确定机构的传动方案433.2小车运行机构的计算443.3选择车轮与轨道并验算起强度443.4运行阻力计算463.5 选电动机483.6 验算电动机发热条件493.7 选择减速器493.8 验算运行速度和实际所需功率493.9验算起动时间503.10 按起动工况校核减速器功率513.11 验算起动不打滑条件523.12 选择制动器533.13 选择高速轴联轴器及制动轮543.14 验算低速浮动轴强度563.15 起升机构的设计参数573.16 钢丝绳的选择583.17 滑轮、卷筒的计算593.18 根据静功率初选电动机613.19 减速器的选择613.20 制动器的选择633.21 启动时间及启动平均加速度的验算633.22 联轴器的选择65第4章 桥架结构的设计664.1 桥架的结构形式664.1.1 箱形双梁桥架的构成664.1.2 箱形双梁桥架的选材664.2 桥架结构的设计计算674.2.1 主要尺寸的确定674.2.2 主梁的计算694.3 端梁的计算764.4 端梁的尺寸的确定824.4.1 端梁总体的尺寸824.4.2端梁的截面尺寸82第5章 端梁接头的设计835.1 端梁接头的确定及计算835.1.1 腹板和下盖板螺栓受力计算845.1.2 上盖板和腹板角钢的连接焊缝受力计算855.2 计算螺栓和焊缝的强度865.2.1 螺栓的强度校核865.2.2 焊缝的强度校核87总 结91致 谢93参考文献94前 言桥式起重机是横架于车间和 料场上空进行物料调运的起重设备。由于它两端坐落在高大的水泥柱或金属架上，形状似桥，所以俗称“天车”。桥式起重机是现代工业和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具与设备，可减轻操作者的劳动强度，可大大提高生产率。桥式起重机在工矿企业、钢铁化工、铁 路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所应用的最为广泛，是人们生产生活不可或缺的一种设备。随着工业的迅速发展和科学技术的不断进步，桥式起重机在结构设计及自动化程度上相继出现了一些新的变化和新的特点，在结构上，国内起重设备已采用计算机优化设计，以提高起重机的机械性能，在起重质量方面逐步向大型化发展，大型桥式起重机正在钢铁、水利、发电等行业不断出现，令人世人瞩目的三峡发电厂安装了两台1200t/125t的桥式起重机，2007年9月，起重量达2万吨的桥式起重机在山东烟台佛士船厂投入使用，它标志这我国起重机行业以达到世界先进水平。总之，随着科技的迅速发展，国内各种先进的电气控制和机械技术正逐步应用到起重机上，起重机的自动化程度越来越高，结构日趋简单，性能愈加可靠，起重量越来越大，品种也越来越全。对于起重量大、跨距大的起重设备多采用箱型双梁式，箱型双梁桥式起重机有一个由两根箱型主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架，在桥架上运行小车，可起吊和水平搬运各类物件。它适用于机械加工和装配车间、仓库和料场等场所。 箱型双梁结构具有加工零件少、工艺性好、通用性好及安装检修方便等优点，因而在生产中广泛使用。 第1章 桥式起重机的概述桥式起重机是桥架型起重机的一种，主要依靠起升机构和在水平面内的两个相互垂直方向移动的运行机构，能在矩形场地及其上空作业，是工矿企业广泛使用的一种其中运输机械。它具有承载能力大、工作可靠性高、制造工艺相对简单的优点。桥式起重机一般有大车运行机构的桥架、起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等机构组成，外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里做搬运和装卸货物用。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从及吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机都是在通用吊钩桥式起重机的基础上派生发展出来的。1.1 桥式起重机的特点桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它两端坐落在高大的水泥柱上或金属支架上，形状似桥，所以俗称“天车”和“行车”。它是使用、范围最广、数量最多的一种起重机械。 桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备，可减轻操作者的劳动强度，提高生常率。桥式起重机在工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用，它是人们生产活动中不可缺少的一种设备。 桥式起重机的类型很多，其中通用桥式起重机和龙门起重机最为普遍，这两种类型起重机的结构和操作方法基本相同，不同之处在于大车运行轨道的位置，通用桥式起重机是在高空，龙门起重机在地面，由此带来支撑结构的不同。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，回到原位置或另一个位置，以便进行下一次的工作循环，在两工作循环之间，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： 1.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。 2. 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，短则不到一米；形状也不规则，还有散粒、热熔状态的以及易燃易爆品，是吊运工作复杂而危险。 3.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。 4. 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。 5. 作业环境复杂，工况企业、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。 6.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，操作人员应急处理现场紧急情况的能力。 据有关资料统计，我国所发生的机械工伤事故中，起重机械的就占15%以上，为了保证人民的生命安全，国家已将其列为特种设备进行管理。 随着工业的迅速发展和科学技术的不断进步，桥式起重机在结构设计和自动化程度上相继出现了一些新的变化和新的特点。例如，在结构上，国内起重机已采用计算机优化设计，以提高起重机的机械性能，降低自重。在性能上，不断引进国外先进技术，采用了新颖的节能调速系统，如晶闸管串级开环或闭环系统，调速比可达1:30，随着对调速要求的较高，变频调速系统和微机控制技术也在起重机中得到应用，如三峡工程600t坝顶门式起重机采用了高频调速系统、微机自动纠偏以及大扬程高精度微机监测系统。许多单位还研制开发了遥控起重机。在起重量方面逐步向大型化发展，起重量为400t、600t的大型起重机正在钢铁、水利、发电等行业中出现，令人注目的三峡大坝发电工程，相继安装了2台1200t/125t桥式起重机。2007年9月，起重机为2万吨的“泰山”号桥式起重机，在山东烟台莱佛士船业有限公司正式投入使用，这是目前全球起重机重量最大的起重机，它标志着我国起重机行业已达到了世界先进水平。 总之，随着科技的飞速发展，国内各种先进的电气控制和机械技术正逐步应用到起重机上，起重机的自动化程度越来越高，结构日趋简单，性能更加可靠，起重量越来越大，品种也越来越齐全。 1.2 桥式起重机的用途桥式起重机的用途和使用范围很广。它广泛应用在工业企业、港口车站、仓库料场、水电站等国民经济个部门。在冶金企业中，从原料进厂、冶炼轧制到产品出厂都需要大量的桥式起重机、加料起重机、铸造起重机等，如一个300吨转炉炼钢车间所需起重机有几十台。一个大型冶金联合企业用有数百台之多的各种类型起重机。在港口码头上，船舶货物的装卸及搬运作业，主要依靠各种起重机来完成。在一个年吐量为1500多万吨的货物港口，就约100多台各种起重机，其中，桥式起重机占有相当大的比例，在电力工业中，各种水火电站和核电站就需要大起重量的桥式起重机。在机械制造业中，企业车间内部、露天场地、仓库等场合大量应用着各种桥式起重机。不同类型的桥式起重机所搬运的物料不同：吊钩起重机搬运各种成件物品；抓斗起重机搬运各种散粒物品，如煤、焦炭、砂等；电磁起重机搬运导磁的金属材料，如型钢、钢板、废钢等；两用起重机是为了生产效率，在一台小车上装有可换的吊钩和抓斗或者电磁吸盘和抓斗，但每一个工作循环只能使用其中的一种取物装置，可运送成件、散粒物品或者到此的金属材料，但每次搬运物品时，只能使用其中一种；防爆起重机用于搬运有易爆气体或有易爆介质的车间、库房等场所的成件物品，起重机上的电气设备和有关装置具有防爆特性，以免发生火花；绝缘起重机用于搬运电解车间的各种成件物品，起重机上有关部分具有可靠的绝缘装置，保证安全操作。 1.3 桥式起重机的基本参数 桥式起重机的基本参数是起重机设备性能和技术经济的指标，主要包括：起重量q（t）、跨度l（m）、起升高度h（m）、运动速度v（m/min）以及中间删除了好多页面详细的图纸请联系qq：656417679工作级别等，起重机的操作和维修与这些基本参数有直接关系。对于起重机基本参数的定义、概念不清楚或模糊，将导致违反规程的操作或失误以及不能达到维修技术要求。1. 起重量 起重量是指起重机械在正常情况下，所允许的最大吊起重量，符号q表示，单位为吨（t）,通常讲的起重量是指起重设备的额定起重量，例如，10t起重机，是指该设备在正常使用条件下允许的最大吊起重量为10t。起重机的额定起重量不包括吊钩、吊环等不可分吊具的重量，但包括抓斗、电磁盘 、料罐及盛钢桶等可分吊具的重量。 起重机较大的起重机常有两套起升机构，大起重量的称为主钩，小起重量的称为副钩，主、副钩的起重量通常用斜线分开来，例如，20t/5t即表示主钩的最大起重量为20t，副钩的最大起重量为5t。2.跨度桥式起重机大车运行轨道的两条钢轨中心线之间的距离称为起重机的跨度，用符号l表示，单位m。 起重机的跨度，由安装起重机的厂房跨度而定，其关系如下： 式中 s厂房跨度，m d厂房两侧柱子纵向定位轴线与起重机轨道中心线之间的距离，m 起重机跨度值应符合表11的规定 。特殊情况也可采用表列以外的非标准跨度值。表1-1 桥式起重机跨度（l）系列起重量/t厂房宽度s91215182124273033363507.510.513.513.516.519.522.522.528.531.571016161922252831802501616192225283134注：1.表中起重机跨度l值，也适用于露天起重机。2.350t起重机两种跨度的选用，当厂房梁上需设安全通道时，起重机的跨度l值按 731m系列选用，否则按7.531.5m系列选用。3.起升高度起重机吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离称为起重机的起升范围d（d=h+h），如图11所示。 图11 起重机的起升范围示意图 当无下降深度的使用场合，起升范围d即等于起升高度h。 起升高度和下降深度，以吊钩鈎腔中心作为测量基准点，对其他吊具（如抓斗等）以闭合状态的最低点为基准。 起升高度在国家标准中已有规定，见表12.起升机构起重量/t35080100160200250主钩121620302030243019301630副钩1418223222322632213218324.工作速度工作速度是指起重机个机构（起升、运行）的运行速度，其中：额定起升速度是指起升机构的电动机在额定转速下，取物装置的上升速度；小车额定运行速度是指小车运行机构电动机在额定转速下的小车运行速度；大车额定运行速度是指大车运行机构的电动机在额定转速下的运行速度。各类速度用v表示，单位为m/min。桥式起重机的工作速度根据工作要求而定：一般用途的桥式起重机采用中等的工作速度，这样可以使驱动电机功率不致过大；安装工作有时就要求很低的工作速度；吊运轻件，要求提高生产效率，可取较高的工作速度啊；吊运重件，要求工作平稳，作业效率不是主要矛盾，可取较低的工作速度。5.工作级别 起重机的工作级别是表示起重机基本能力的综合参数，用户可根据使用的工艺要求选择适当工作级别的起重机，以达到即使拥又经济的目的。 起重机的工作级别是按起重机的利用等级和载荷状态来划分的，起重机工作级别共分为8级，即。 起重机载荷状态是表明起重机受载的轻重程度的.起重机载荷状态按名义载荷谱系数分为共4级。 起重机的利用等级是按起重机设计寿命期内总的工作循环次数n来划分的，共分为10级. 起重机金属结构和其他机构的工作级别是起重机的设计依据，这里不加讨论。 在使用和维修起重机时，必须注意起重机的工作级别，起重机的工作级别不同，各机构的零部件及其电气装置也不同，如果把轻级别起重机当重级别起重机使用，就会出现故障，甚至造成事故。 起重机的工作级别和起重量是两个完全不同的概念，起重量大，不一定是重级，起重量小，也不一定是轻级。如泵房、空压站、水电站的维修起重机，起重量可能很大，但使用很小，都属于轻级。一些热加工车间或组装车间的起重机起重量并不大，但因工作繁忙，使用时间长，则属于重级，因此，使用和检修人员在了解起重机的工作级别后，应合理地根据其工作级别进行操作和检修，避免超出其工作级别而造成损坏事故。1.4 桥式起重机主要零部件1.4.1吊钩 吊钩是吊装作业中最常用的取物装置，是各类起重机，也是常用吊索、起重工具、专用吊具上的重要组成部分。根据制造方式，吊钩可分为锻造钩和板式钩，锻造钩一般应用gb6991988中规定的20号钢，经过锻造和冲压、退火处理，再进行机械加工而成。热处理后要求表面硬度为95-135hb。锻造可以制成单钩和双钩，单钩主要用在70吨以下的起重机上，双钩用在50-100吨的起重机上。板式钩一般用在起重量较大的起重机上，板式钩有厚度为30mm成型板片重叠铆合而成。板式钩上有护板，板式钩一般应用gb700-1988普通碳素钢结构钢技术条例中规定的q235a、q235b或gb1519-1988低合金结构钢技术条件中规定的16mn钢，轨制钢制成。板式钩由于其板片不可能同时断裂，所以可靠性好，修理方便。但是板式钩的断面形状只能制成矩形，因此钩体的材料不能充分利用。板式钩也分单钩和双钩两种。单钩多用于铸造起重机上。吊钩钩身的断面形状有圆形、矩形、梯形和t字形等，吊钩的安全使用规范：（1）新吊钩在投入使用前，应进行检查，应有制造厂的制造合格证，否则不准投入使用，新吊钩的开口度要进行测量并符合规定。（2）新钩应做负荷试验，其检验荷载按起重量的不同而不同，并且测量钩口开度不应超过原开度的0.25%。（3）对吊钩三个危险断面应用火油清洗，用放大镜看有无裂纹；对板式钩应检查其衬套、销子磨损情况。（4）在起重吊装作业中使用的吊钩，其表面要光滑，不能有剥裂、刻痕、锐角、接缝和裂纹等缺陷。（5）吊钩在使用过程中，应进行定期检查，主要检查是否有变形、裂纹、磨损、腐蚀等现象，并应做好记录。（6）吊钩不准超负荷作业，吊钩不得补焊，且吊钩上应装有防止脱钩的安全装置。（7）吊钩停止使用时，应对其它进行仔细的清洗、除锈，上好防锈油放在通风干燥的地方。1.4.2钢丝绳钢丝绳是由高强度碳素钢丝围绕绳芯绕捻而成的，被广泛应用于起重作业。其中吊运用钢丝绳通常指起重滑车组使用的起重或牵引绳、立扒杆用的绑扎绳和缆风绳及吊具索具使用的钢丝绳。其有以下优点：（1）重量轻、强度高、能承受冲击载荷。（2）挠性较高，使用灵活。（3）钢丝绳磨损后，外表会产生许多毛刺，易于检查。破段前有断丝预兆，其整根钢丝绳不会立即断裂。（4）其中作业用钢丝绳成本低。主要缺点刚性大，不易弯曲。起重作业选用的钢丝绳一般为点接触类型，如果配用的滑轮直径过小或直角弯折，钢丝绳易受损坏且影响安全使用和缩短使用寿命。钢丝绳的种类1. 根据钢丝绳的捻向分类（1）交互捻钢丝绳 绳与股的捻向相反，这是常用的钢丝绳，由于绳与股的自行松捻趋势相反，互相抵消，没有扭转打结的趋势，使用方便。根据绳的捻向，又分别有右捻和左捻绳。起重机多用右捻钢丝绳。（2）同向捻钢丝绳 绳与股的捻向相同，在自行松捻和扭转的趋势，容易打结。由于其挠性较好。通常用于具有刚性的导轨的牵引。近来在制造工艺中采用预变形方法，成绳后消除了自行松散扭转的现象。这种绳又称为不松散绳。（3）混合捻钢丝绳 有半数股左旋，另半数股右旋。这种钢丝绳应用较少。2.根据绳股的构造分类（1）点接触绳 绳股中各层钢丝绳直径相同，股中相邻各层钢丝的捻距不等，相互交叉，在交叉点上接触，因此，点接触绳易于磨损，寿命低。（2）线接触绳 绳股中各层钢丝的捻距相等，外层钢丝位于里层钢丝之间的沟槽里，内外层钢丝相互接触在一条螺旋线上，改变了接触，增长了寿命，增加了挠性。相同直径的钢丝绳，线接触型比点接触型的金属断面面积大，因而承载能力大。（3）面接触绳 股与股之间成面接触，制作工艺复杂，多用于缆索起重机和架空索道的支承缆索。3.根据绳芯分类按绳芯的不同有麻芯、棉纱芯、石棉芯和软钢芯，其中带浸油麻芯及棉纱芯、的钢丝绳，比较温软，容易弯曲，芯中含油可经常润滑钢丝，但不耐高温高压；带石棉芯的钢丝绳能耐高温；带软钢芯的钢丝绳能耐高温高压，但芯硬不易弯曲。使用要根据具体条件选用。1. 根据绳股数和每股中钢丝绳数量分类按绳股数和每股中钢丝绳数量不同表示，例如常用普通结构钢钢丝绳中分为6、77、619、637、661等种类（前者数字表示股数，后者数字表示每股丝数）。钢丝绳中钢丝越细越不耐磨，但比较柔软，弹性较好，钢丝绳月粗越耐磨，但比较硬不易弯曲，故应视用途不同而选用。在滚筒直径较大且磨损厉害处，如索道牵引、斜井卷扬可用钢丝较粗的67、619钢丝绳；弯曲较多，滚筒直径较小如穿挂滑车组、绞车绞磨、悬吊构件、绑扎扒杆等应用钢丝较细的637以及661钢丝绳。4. 钢丝绳选用注意事项：（1）钢丝绳的规格，应根据不同的用途来选择。如作起吊重物或穿绕滑轮用的钢丝绳，可选择637或者661规格的钢丝绳；作缆风绳或牵引绳，可选择619规格的钢丝绳。（2）钢丝绳应优先选用6股线接触交绕绳，且钢丝绳的直径应根据所要承受载荷的大小及钢丝绳的许用拉力来选择，在有腐蚀性的环境中工作时，应选用镀锌钢丝绳。（3）起重机用张紧绳、牵引绳应选用顺绕绳，在需要有耐酸要求的场合应选用镀铅钢丝绳，在高温环境中工作的起重机应选用具有特级韧性石棉芯钢丝绳或具有钢芯的钢丝绳，1.4.3 滑轮和滑轮组起重滑轮是利用杠杆原理制成的一种简单机械，它能借助起重机绳索的作用产生旋转运动，以改变作用李的方向。在实际中，为了扩大滑轮的效用，往往把一定数量的动滑轮和一定数量的定滑轮组合起来使用，组成滑轮组，她经常配合卷扬机进行吊装、搬运等工作，是重要的吊装、搬运工具。滑轮的构造与用途1.滑轮有轮毂、轮辐、加强筋、绳槽和轮缘组成，滑轮的材料一般为ht150铸铁或者zg230-450、zg270-500铸钢。大尺寸滑轮为了减轻自重也有钢板焊制而成的。2.滑轮按用途可划分为定滑轮、动滑轮、均衡滑轮、和导向滑轮，各轮组可简述如下：（1）定滑轮是用作支承绳索的运动，通常作为导向滑轮和平衡轮使用。它只能改变绳索的受力方向，不能改变绳索的速度，也不能省力。（2）使用动滑轮时，因设备或者构件由两根钢丝绳分担，每根钢丝绳所分担的力只有设备或者构件质量的50%。（3）导向滑轮也叫开门滑轮，它同定滑轮一样，既不省力，也不能改变速度，只能改变钢丝绳的走向，这种滑轮的夹板可以开启，使用时，将钢丝绳的中间部分从开口处放进去。导向滑轮通常用在起重桅杆低脚处。（4）滑轮组是由一定数量的动滑轮和定滑轮，通过绳索穿绕而组成的。他具有动、定两种滑轮的特点，机能改变力的方向，由能省力，用多组滑轮组起吊设备或构件，其牵引力会更小。1.4.4 滑轮组类型及选配原则1. 滑轮的类型(1)按制作材质分有木滑轮和钢滑轮。木滑轮通常适用于麻绳滑轮组，滑轮数一般在三个以下，吊装轻；钢滑轮多用于钢丝绳滑轮组中，滑轮数按起重量的大小从1-8个不等。(2)按使用方法有定滑轮、动滑轮以及动、定组成的滑轮。(3)按滑轮数多少分为单滑轮、双滑轮、三轮、四轮以至多轮等多种。单滑轮的夹板有开口和闭口两种。(4)按连接方式分为吊钩式、链环式、吊环式和吊梁式，一般中小滑轮采用吊钩式，链环式和吊环式，而大型的滑轮均采用吊环和吊梁式。这些滑轮和轴套等易损部件，大都采用标准和通用件，按品种、规格可以互换。2.选配滑轮原则：（1）设备或构件的质量和提升（下落）高度，是选配滑轮的重要依据。（2）当卷扬机的牵引力一定时，滑轮的轮数越多。速比越大，起吊能力也越大。（3）提升设备或构件时，卷烟机要克服全部滑轮的阻力才能工作，而下方时则相反。因滑轮阻力在某种意义上帮助了卷扬机工作，因此，下放时牵引力比提升机牵引力小的多。1.5滑轮组及其滑轮组的倍率1.滑轮组的组成滑轮组是由一定数量的定滑轮和动滑轮及绳索组成。当利用滑轮组提升或拖运重物时，必须将一个滑轮固定在某一固定支点而另一滑轮则以绳索连接重物，滑轮组可分为省力滑轮组和增速滑轮组两种，一般起重作业中均采用省力滑轮组， 特别是吊装大重量物件时，都是靠用多门定滑轮和动滑轮连接在一起组成的滑轮组来完成吊装任务。2.根据滑轮组的作用分为省力滑轮组和增速滑轮组两种。省力滑轮组是在省力滑轮中绕入卷筒的绳索分支为主动部分，而动滑轮为从动部件。若被提升的物件重量为q，而绕入卷筒的绳索分为支拉力ft只有q的一半通过它可以用较小的绳索拉力吊起较重的货物，起到省力作用，它是最常用的滑轮组。增速滑轮组是用液压缸或汽缸直接驱动动滑轮，动滑轮为主动部分，移动的绳索端为从动部分，当主动部分施力大时，从动部分得到的力小，但是主动部分只需移动较小的距离，就可使从动部分得到较大的位移及较大的速度，起到增速作用。3.滑轮组的倍率滑轮组可以省力，省力的倍数（也是减速的倍数）称为滑轮组的倍率，用m表示。单联滑轮组的倍率等于钢丝绳分支的一半。双联滑轮组是由两个倍率相同的单联滑轮组并联而成的，绳索两端都固定在带有左右螺旋曹的卷筒上。为了使绳索由一边的单联滑轮组过渡到另一边的单联滑轮组，中间用一个均衡轮来调整两边滑轮组的绳索拉力和长度，当滑轮组的倍率为单数时，均衡滑轮布置在动滑轮上，当滑轮组的倍率为双数时，均衡轮布置在定滑轮上。1.6 卷筒卷筒组件有卷筒、连接盘以及轴承支架组成，卷筒有长轴卷筒和短轴卷筒，长轴卷筒有齿轮连接盘和带大齿轮的卷筒组，这是一种应用较多的一种结构形式，短轴卷筒是一种新的结构形式。卷筒与减速器输出轴用法兰盘刚性连接，减速器底座通过钢球或者圆柱销与小车架连接。这种结构形式的优点是，结构简单，调整与安装方便，此外还有采用行星减速器放在卷筒内部的形式，优点是驱动装置紧凑、质量轻。铸造卷筒材料一般用ht20-ht40,焊接滚筒采用a3钢制造。1.7 位置限位器1.上升极限位置上升极限位置限制器又称起升限位位置、过卷扬限制装置等，他用来限制高度，当起升到上极限位置时，限位器发生作用，使起升重物停止上升，可以防止起升重物继续上升而发生钢丝绳被拉断、重物下坠的事故。此时再去操纵手柄，则只能得到起升重物下降的动作。2. 行程极限位置限制器行程极限位置限制器实际上由顶杆和限位开关组成。当行程到达极限位置后，顶杆触动限位开关的转动柄，它的转动可以断电源，使机构停止工作，起重机的大、小车为控制行程的范围都装有行程开关。3. 开关的检验要求（1）限位开关应有坚固的外壳，并应有良好的绝缘性能，密封性较好，在室外或者粉尘场所能有效的防护。（2）触点不应有明显的磨损和变形，应能准确地复位。（3）限位开关动作灵敏可靠。（4）上升极限位置限位器的动作距离。一般情况下，吊钩滑轮组与上方接触物的距离应不小于25mm。1.8 缓冲器缓冲器的作用是吸收起重机与终端挡板相撞时或起重间相撞产生的动能，要求它能在最小的外廓尺寸下吸收最多的能量，并且反座力尽量小，以保证起重机平移定车，起重机上常用的缓冲器有橡胶、弹簧和液压缓冲器。橡胶缓冲器具有结构简单、制造方便、可以用于防爆场所等优点，但是缓冲能力小，他所吸收的能量比较小，最大也不过215kg.m，主要起阻力作用，因此，一般只用于运行速度不大于50m/min的起重机上，不宜用于环境温度过高或过低的场所，适用温度在-30-500c范围内。弹簧缓冲器具有结构简单、维修方便和不受环境温度影响等优点，因此目前应用较为广泛，但是由于它的缓冲过程中，撞击的动能大部分转化为弹簧的压缩势能，储藏在弹簧内部，因此在缓冲完毕后，会产生反弹力作用在起重机上，使起重机向相反方向运动，这对起重机零件有害。液压缓冲器与弹簧缓冲器比较，具有无反弹作用、缓冲力恒定、吸收能力大、缓冲行程短、外形尺寸小的优点，因此适用于碰撞速度大于2m/min的起重机上，他的缺点是构造复杂，维修不便，油缸密封要求较高和受环境温度影响等。1.9桥式起重机发展概述1.9.1 国内桥式起重机发展动向国内桥式起重机发展有三大特征：1. 改进机械结构，减轻自重 国内桥式起重机多已经采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能和减轻自重，并在此前提下尽量采用新结构。如550吨通用桥式起重机中采用半偏轨的主梁结构。与正轨箱型相比，可减少或取消加筋板，减少结构重量，节省加工工时。2. 充分吸收利用国外先机技术起重机大小车运行机构采用了德国demang公司的“三合一”驱动装置，吊挂于端梁内侧，使其不受主梁下挠和振动的影响，提高了运行机构的性能和寿命，并使结构紧凑，外形美观，安装维修方便。遥控起重机的需要量随着生产发展业的壮大规模越来越大，宝钢在考察国外钢厂起重机之后，提出了大力发展遥控起重机的建议，以提高安全性，减少劳动量。3. 向大型化发展由于国家对能源工业的重视和资助，建造了许多大中型水电站，发电机组越来越大。特别是长江三峡的建设对大型起重机的需求量迅速提升。三峡电厂需要1200吨桥式起重机和2000吨大型塔式起重机。1.9.2 国外桥式起重机的发展动向国外桥式起重机发展四大特征：1. 简化设备结构，减轻自重，降低生产成本法国patain公司采用了一种以板材为基本构件的小车架结构，其重量轻，加工方便，实用于中、小吨位的起重。该结构要求起升采用行星-圆锥齿轮减速器，小车架不直接与车架相连接，以此来降低对小车架的刚度，简化小车架的结构，减轻自负。patain公司的起重机大小车运行机构采用三合一驱动装置，结构比较紧凑，自重较轻，简化了总体布置，此外，由于运行机构与起重机走台没有联系，走台的振动也不会影响传动机构。2. 更新零部件，提高整机性能法国patain公司采用窄偏轨箱型梁作主梁，其高、宽比为43.5左右，大筋板间距为梁高的两倍，不用小筋板，主梁与端梁的连接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上盖板，由此可以降低端梁的高度，便于运输。3. 设备大型化随着世界经济的发展，起重机械设备的体积和重量越来越趋于大型化，起重量和吊运幅度也有所增大，为节省生产和使用费用，其服务场地和使用范围也随着增大。4. 机械化运输系统的组合应用国外一些大厂为了提高生产率，降低生产成本，把起重运输有机的结合在一起，构成先进的机械化运输系统。第2章 大车运行机构的设计2.1大车运行结构设计的基本思路及要求大车运行机构的设计通常和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行，一般的设计步骤：1. 确定桥架结构的形式和大车运行机构的传方式；2. 布置桥架的结构尺寸；3. 安排大车运行机构的具体位置和尺寸；4. 综合考虑二者的关系和完成部分的设计 。对大车运行机构设计的基本要求是：1. 机构要紧凑，重量要轻；2. 和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构容易布置，且使总体结构设计和布置不至于过大；3. 尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架刚度；4. 维修检修方便，机构布置合理，使司机和维护人员上下要方便，便于拆装零件及操作。2.2 大车运行机构传动方案的确定大车机构传动方案可分为两类：即分别传动和集中传动，桥式起重机的跨度介于10.5m-32m范围内可用分别传动的方案，本设计采用分别传动的方案。2.3 大车运行机构具体布置时要注意的问题1. 联轴器的选择；2. 轴承位置的安排；3. 轴长度的确定；这三者是互相联系的，在设计过程中要考虑到其中各个部分的配合，做到相互兼顾，充分发挥各个零部件的作用。在具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点：（1）因为大车运行机构要安装在起重机桥架上，桥架的运行速度很高，而且受载之后向下挠曲，机构零部件在桥架上的安装可能不十分准确，所以如果单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼，凡是靠近电动机、减速器和车轮的轴，最好都用浮动轴。（2）为了减少主梁的扭转载荷，应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆；尽量靠近端梁，使端梁能直接支撑一部分零部件的重量。（3）对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料，在浮动轴有足够的长度的条件下，使安装运行机构的平台减小，占用桥架的一个节间到两个节间的长度，总之考虑到桥架的设计和制造方便。（4）制动器要安装在靠近电动机，使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的作用。参照以上所述，由于所设计的参数级别较大，跨度中等，所以采用分别传动方案。2.4 大车运行机构的设计计算设计数据：起重机的起重量，桥架跨度，大车运行速度，工作类型为中级，机构运行持续率为，起重机的估计重量，小车的重量为，桥架采用箱形结构。2.4.1 大车运行结构的传动方案经各方面综合考虑传动方案选用分别驱动，其传动路线如下图2-1所示图21大车运行机构传动方案1电动机 2制动器 3传动轴 4联轴器 5减速器 6大车车轮2.5轮压计算及强度验算2.5.1计算大车的最大轮压和最小轮压按图2-2所示的质量分布，计算大车车轮的最大轮压和最小轮压。图22 轮压计算图满载时的最大轮压： 空载时最大轮压： 空载时最小轮压： 式中的e为主钩中心线离端梁的中心线的最小距离载荷率：由1表19-6选择车轮：当运行速度为，时工作类型为中级时，车轮直径，轨道对应型号为p38的许用轮压为150kn，故可用。2.5.2 强度计算及校核1）疲劳强度的计算疲劳强度计算时的等效载荷： 式中，2等效系数，有1表4-8查得车轮的计算轮压：式中，pd车轮的等效轮压r载荷变化系数，查1表19-2，当时，kc1冲击系数，查1表19-1。第一种载荷当运行速度为时，根据点接触情况计算疲劳接触应力： 式中，r-轨顶弧形半径，由3附录22查得，对于车轮材料zg55ii，当hb320时，因此满足疲劳强度计算。2）强度校核最大轮压的计算：式中kcii为冲击系数，由3表2-7第ii类载荷按点接触情况进行强度校核的接触应力： 车轮采用zg55ii，查1表19-3得，hb320时， ， 故强度足够。2.6 运行阻力计算摩擦总阻力距：由1表19-4 车轮的轴承型号为：7520， 轴承内径和外径的平均值为：由1中表9-2到表9-4查得：滚动摩擦系数，轴承摩擦系数，附加阻力系数，代入上式中：当满载时的运行阻力矩：运行摩擦阻力：空载时：2.7 选择电动机电动机静功率：式中，满载运行时的静阻力m=2驱动电动机的台数 =0.9机构传动效率1.初选电动机功率：式中，kd-电动机功率增大系数，由1表9-6查得kd=1.3查2表31-27选用电动机yr160m-8；ne=4kw，n1=705rm，gd2=0.567kg.m2，电动机的重量gd=160kg2.验算电动机的发热功率条件：等效功率: 式中，k25工作类型系数，由1表8-16查得当jc%=25时，k25=0.75 r由1按照起重机工作场所得tq/tg=0.25，由1图8-37估得r=1.3由此可知：nxne,故初选电动机发热条件通过。选择电动机：yr160m-82.8 减速器的选择车轮的转数：机构传动比：查2表19-11，选用两台zlz-160-12.5-iv减速器i2=12.5；n=9.1kw，当输入转速为750r/min，可见njn中级。(电动机发热条件通过,减速器：zlz-160-12.5-iv )2.9 验算运行速度及实际功率实际运行的速度：载荷率：由起重机课程设计附表17可知选择车轮，当运行速度，工作类型为中级时，车轮直径dc=350mm,轨道型号为18（p18）的许用轮压为3.19t根据gb4628-84规定，故初选dc=315mm。而后校核强度强度验算：按车轮与轨道为线接几点接触两中情况验算车轮接触强度，车轮踏面的疲劳强度计算载荷； 车轮材料取线接触局部挤压强度；式中-许用线接触应力常数（）,由3表5-2查的=6；-车轮与轨道有效接触强度，对于轨道型号可查（