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QD20t-25.5m箱形双梁桥式起重机主梁及端梁设计【优秀毕业设计】【word+5张CAD图纸全套】

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关键词：: qd20t 箱形双梁桥式起重机设计优秀优良毕业设计 word cad 图纸全套

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箱形双梁桥式起重机主梁及端梁设计

QD20t-25.5m箱形双梁桥式起重机主梁及端梁设计【优秀毕业设计】【word+5张CAD图纸全套】

【44页@正文12700字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】.bat

主梁-A1.dwg

大车运行-A1.dwg

总装图A0.dwg

桥架.dwg

正文.doc

端梁-A0.dwg

摘要

桥式起重机的梁有多种结构，本设计采用箱形双梁结构。主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接。因本设计的起重量比较大，故主梁内部设置横纵加劲板，以保证主梁桥架受载后的稳定性。

端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。

本设计大车运行机构部分采用分别驱动，分别驱动省去了中间部分的传动轴，使得质量减轻，尺寸减小。分别驱动的结构不因主梁的变形而在大车传动性机能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。所以，大车运行机构采用分别驱动。

设计中参考了各种资料, 运用各种途径, 努力利用各种条件来完成此次设计。本设计通过反复斟酌各种设计方案, 认真讨论, 不断反复校核, 力求设计合理;通过采取计算机辅助设计方法以及参考前人的先进经验, 力求有所创新;通过计算机辅助设计方法, 绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能, 力求设计高效。

关键词:箱形双梁桥式起重机主梁端梁

ABSTRACT

The beam has a variety of structure of bridge crane，This design uses the box beam structure. Girder span 25.5 m, is composed of upper and lower cover plate and two vertical web form closed entity board box section beam connection. Because the weight is large since the design of main girder internal setting transverse and longitudinal stiffening plate, to ensure the stability of the main girder bridge frame after loading.

Beam section has an important role in the crane, it is the key of the carrying truck transportation parts. Beam section is made up by the wheels of side beams, beam of a cover plate, web plate and the lower cover plate; Beam is made up of two paragraphs by connecting plate and Angle iron with high strength bolt connection and into. In the end beam with internal stiffeners, to ensure the stability of side beams after loading.

This part adopts respectively drive design supporting institutions, respectively to drive out the middle part of the drive shaft, make the quality to reduce, reduce the size. Respectively drive structure is not due to deformation of the girder in cart driving function of sex is affected, thus ensuring the reliability of the operation aspects. So, cart running mechanism driven by respectively.

Reference in the design of various materials, using various channels, trying to use a variety of conditions to complete the design. This design through a premade each kind of design scheme of serious discussion, is repeated, strive to design reasonable; By adopting the computer aided design method and reference the advanced experience of predecessors, makes every effort to innovate; By the method of computer aided design, drawing and design calculation are powerful auxiliary function to give full play to the computer, to design high efficiency.

KEY WORDS: box double beam bridge crane main beam below beam

第1章前言1

1.1 概述1

1.2我国的发展前景2

第2章总体设计5

2.1起重机的总体设计5

2.2选择确定总体参数6

2.3主要尺寸的确定6

2.4 主、端梁的连接7

第3章主要部分的计算9

3.1 主梁的计算9

3.2 端梁的计算18

3.3 主要焊缝的计算23

第4章大车运行机构的计算26

4.1 确定机构的传动方案26

4.2 车轮材料的选择28

4.3 车轮强度验算29

4.4 运行阻力计算30

4.5 电动机的计算30

4.6 减速器的选择31

4.7 验算启动时间32

4.8 选择制动器34

4.9 疲劳强度验算35

第5章毕业设计小节37

参考文献38

第1章前言

1.1概述

起重机属于起重机械的一种，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。

起重机械可以分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、流动式起重机、铁路起重机、门座起重机、升降机、缆索起重机、桅杆起重机、旋臂式起重机、轻小型起重机和机械式停车设备。

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”。它是适用范围最广、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，龙门起重机是在地面，由此带来支承结构的不同。

我们通常把桥式起重机的主梁与端梁等部件组成的结构称为桥架。正轨箱型梁桥架由两根主梁和两根端梁构成。主梁外侧分别设有走台。该钢架结构的特点是主梁与端梁通过连接板焊接在一起形成刚性结构，为了运输方便在端梁中间没有接头，通过连接板和角钢使用螺栓连接，这种钢结构运输方便，安装容易；小车轨道通过焊在主梁上的压板固定于盖板中央，故称正轨箱型梁；工艺性好，主梁、端梁等部件可采用自动焊接，生产效率高。偏轨箱形桥架是由两根偏轨箱型梁和两根端梁构成。该钢架结构的特点是小车轨道安装在上盖板边缘主腹顶处，小车轮压直接作用在主腹板上；偏轨箱型梁的高度与正轨箱型梁一样，但高、宽比很接近H：B=1~1.2，这种结构形式主梁的刚度比正轨箱型梁大，主梁在制造过程中，焊接下挠变形量也比较小；由于偏轨箱型梁是宽形梁，可以省掉走台，使制造简化。单主梁桥架采用一根主梁。与小车轮的布置相应，主要有垂直反滚轮单主梁、水平反滚轮单主梁和梯形单主梁。垂直反滚轮单主梁，主梁制造工艺性同偏轨箱型梁一样。用户使用维修方便。但小车垂直轮压较大，适用于起重量较小的起重机。水平反滚轮单主梁，小车的垂直轮压始终等于小车及载荷重，适用于起重量较大的起重机。缺点是吊钩一侧的水平滚轮不便于维修和更换。对称轨道的梯形主梁，由一根主梁代替两根主梁的作用。虽然梁的截面大些，但比双梁制造成本要低得很多。这种结构形式适用于起重量较大，跨度较大的门式起重机或装卸桥。

1.2我国的发展前景

我国生产的桥式起重机, 不论是通用桥式起重机或是冶金工厂用特种桥式类型起重机,在1958年以前由于设计力量薄弱, 基本上是沿用国外的设计, 桥架结构以箱型和四桁架型等传统结构型式为主。一直到1958年大跃进以后, 由于破除迷信, 在群众性的技术革新运动推动下, 才试制了一些新型桥架结构的桥式起重机, 其中主要的如偏轨箱型、单主梁结构、三角桁架结构等等。但是由于没有及时总结经验, 研究试验工作也做得不够, 没有在改进与提高以后进行推广, 因此桥架选型工作仍然是我们当前迫切要做的工作, 应该比较系统的有组织的研究适合我国各个产业部门采用的桥架结构型。

我国在桥式起重机的产品系列化、通用化和标谁化方面虽然也做了一些工作, 但为了使桥架结构定型, 还要做大量的工作。目前生产的基本情况是5～50吨小起重量桥式起重机仍以箱型结构为主,箱型结构是应用最为广泛的传统结构。它具有制造简便、生产工效高、通用性强等一系列的优点, 因而迄今仍然是国内外桥式起重机的常用桥架形式。在国内, 在50年代和60年代初期, 5～50吨的小起重量系列产品和75～250吨的大起重量系列产品都采用箱型结构。

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，国内起重设备已采用计算机优化设计，以及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，随着对调速要求的提高，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，起重量为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，这是全球起重量最大的起重机，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。

第2章总体设计

2.1 起重机的总体设计

1) 主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接。

2) 端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。

主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm,翼缘板的厚度为10mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高度取H0=0.4～0.6H，腹板的稳定性由横向加劲板和，纵向加劲条或者角钢来维持，纵向加劲条的焊接采用连续点焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。

端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别传动的方案。

在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。

本设计主要对单梁桥式起重机进行介绍，确定了其总体方案并进行了一些简单的分析。

2.2 选择确定总体参数

桥架形式为双梁桥架，轨道放置为偏轨

总体参数：1.主钩额定起重量：20000kg

2.跨度：L=25.5m

3.工作级别：A5

4.起重机利用等级：U5

5.起升高度：12 m

6.工作速度：主起升速度：v=8m/min

小车运行速度：v=43m/min

大车运行速度：v=90m/min

7.小车轨距：2m

8.大车走轮：4只，其中2只为驱动轮

9.大车运行机构采用分别驱动方式

参考文献

【1】张质文等主编.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社，1997

【2】陈国璋编.起重机计算实例. 北京：中国铁道出版社，1985.12

【3】陈道南，盛汉中主编.起重机课程设计（第二版）. 北京：冶金工业出版社，1993.10

【4】朱世义主编.桥式通用起重机使用和维修. 哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1983

【5】吴宗泽主编.机械设计实用手册—2版.北京：化学工业出版社，2003.6

【6】起重机计算实例. 中国标准出版社，1984

【7】GB6067-85 起重机械安全规程.

【8】GB/T14405-93 通用桥式起重机. 北京：中国标准出版社，

【9】GB3811-83 起重机设计规范.

【10】JB/T6392.2-92 起重机车轮技术条件.

【11】董刚等主编．机械设计—3版．北京：机械工业出版社，1998

【12】机械设计手册编委会主编．机械设计手册（第二卷）．北京：机械工业出版社，2004

【13】成大先主编.机械设计手册.单行本.轴及其联接.北京：化学工业出版社，2004

【14】成大先主编．机械设计图册（第一卷上册）．北京：化学工业出版社，1997

【15】成大先主编．机械设计图册（第一卷下册）．北京：化学工业出版社，1997

【16】陆玉，何在洲，佟延伟编．机械设计课程设计.北京：机械工业出版社，2003

【17】（日）坂本种芳，长谷川政弘著，池成渊译，傅东明校，桥式起重机设计计算.北京：中国铁道出版社，1987

【18】余厚极编著.起重机吊装安全技术.北京：中国建材工业出版社，1998.11

【19】华玉溪主编.起重机械与吊装.北京：化学工业出版社，2005.8

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内容简介：: 河北建筑工程学院本科毕业设计（论文）题目QD20t-25.5m箱形双梁桥式起重机主梁及端梁设计学科专业机械设计制造及其自动化班级机094班姓名孟令法指导教师王占英任玉灿辅导教师摘要桥式起重机的梁有多种结构，本设计采用箱形双梁结构。主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接。因本设计的起重量比较大，故主梁内部设置横纵加劲板，以保证主梁桥架受载后的稳定性。端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。本设计大车运行机构部分采用分别驱动，分别驱动省去了中间部分的传动轴，使得质量减轻，尺寸减小。分别驱动的结构不因主梁的变形而在大车传动性机能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。所以，大车运行机构采用分别驱动。设计中参考了各种资料, 运用各种途径, 努力利用各种条件来完成此次设计。本设计通过反复斟酌各种设计方案, 认真讨论, 不断反复校核, 力求设计合理;通过采取计算机辅助设计方法以及参考前人的先进经验, 力求有所创新;通过计算机辅助设计方法, 绘图和设计计算都充分发挥计算机的强大辅助功能, 力求设计高效。关键词:箱形双梁桥式起重机主梁端梁 ABSTRACTThe beam has a variety of structure of bridge crane，This design uses the box beam structure. Girder span 25.5 m, is composed of upper and lower cover plate and two vertical web form closed entity board box section beam connection. Because the weight is large since the design of main girder internal setting transverse and longitudinal stiffening plate, to ensure the stability of the main girder bridge frame after loading.Beam section has an important role in the crane, it is the key of the carrying truck transportation parts. Beam section is made up by the wheels of side beams, beam of a cover plate, web plate and the lower cover plate; Beam is made up of two paragraphs by connecting plate and Angle iron with high strength bolt connection and into. In the end beam with internal stiffeners, to ensure the stability of side beams after loading.This part adopts respectively drive design supporting institutions, respectively to drive out the middle part of the drive shaft, make the quality to reduce, reduce the size. Respectively drive structure is not due to deformation of the girder in cart driving function of sex is affected, thus ensuring the reliability of the operation aspects. So, cart running mechanism driven by respectively.Reference in the design of various materials, using various channels, trying to use a variety of conditions to complete the design. This design through a premade each kind of design scheme of serious discussion, is repeated, strive to design reasonable; By adopting the computer aided design method and reference the advanced experience of predecessors, makes every effort to innovate; By the method of computer aided design, drawing and design calculation are powerful auxiliary function to give full play to the computer, to design high efficiency.KEY WORDS: box double beam bridge crane main beam below beam目录第1章前言1 1.1 概述1 1.2我国的发展前景2第2章总体设计5 2.1起重机的总体设计52.2选择确定总体参数62.3主要尺寸的确定62.4 主、端梁的连接7第3章主要部分的计算9 3.1 主梁的计算9 3.2 端梁的计算18 3.3 主要焊缝的计算23第4章大车运行机构的计算26 4.1 确定机构的传动方案26 4.2 车轮材料的选择28 4.3 车轮强度验算294.4 运行阻力计算304.5 电动机的计算304.6 减速器的选择314.7 验算启动时间324.8 选择制动器344.9 疲劳强度验算35第5章毕业设计小节37参考文献38附：英文原文英文翻译毕业实习报告河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：王占英任玉灿设计题目：QD20t-25.5m箱形双梁桥式起重机主梁及端梁设计设计人：孟令法设计项目计算与说明结果第1章前言1.1概述起重机属于起重机械的一种，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。起重机械可以分为桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、流动式起重机、铁路起重机、门座起重机、升降机、缆索起重机、桅杆起重机、旋臂式起重机、轻小型起重机和机械式停车设备。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”。它是适用范围最广、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，龙门起重机是在地面，由此带来支承结构的不同。我们通常把桥式起重机的主梁与端梁等部件组成的结构称为桥架。正轨箱型梁桥架由两根主梁和两根端梁构成。主梁外侧分别设有走台。该钢架结构的特点是主梁与端梁通过连接板焊接在一起形成刚性结构，为了40河北建筑工程学院毕业设计计算书指导教师：王占英任玉灿设计题目：QD20t-25.5m箱形双梁桥式起重机主梁及端梁设计设计人：孟令法设计项目计算与说明结果2.1.1主梁的设计2.1.2端梁的设计2.3.1大车轮距2.3.2主梁高度2.3.3端梁高度2.3.4桥架端部梯形高度2.3.5确定主梁截面尺寸2.3.6加劲板的布置尺寸3.1.1计算载荷确定3.1.2计算主梁垂直最大弯矩3.1.3计算主梁水平最大弯矩3.1.4主梁的强度验算3.1.5主梁的垂直刚度验算3.1.6主梁的水平刚度验算3.1.7主梁稳定性验算3.1.8加劲板端部表面挤压应力计算3.1.9小加劲板的弯曲计算3.1.10 端梁断面的选择3.2.1 端梁构造的确定3.2.2端梁计算载荷的确定3.2.3端梁垂直最大弯矩3.2.4端梁水平最大弯矩3.2.5端梁截面尺寸的确定3.2.6端梁的强度验算3.3.1端梁端部上翼缘焊缝3.3.2端梁端部下翼缘焊缝3.3.3主梁与端梁的连接焊缝3.3.4主梁上盖板焊缝4.1.1已知数据4.1.2确定传动方案4.2.1选择车轮与轨道4.2.2 验算其强度4.4.1满载运行时，最大摩擦阻力4.4.2 起重机满载时,最大坡度阻力4.4.3 起重机满载运行时最大静阻力4.4.4 空载：最小摩擦阻力4.4.5坡度阻力4.4.6静阻力4.7.1起动时间：4.7.2两台电动机空载时同时起动4.8.1取制动时间4.8.2机构高速轴上的计算扭矩4.9.1高速轴的等效扭矩4.9.2静强度验算运输方便在端梁中间没有接头，通过连接板和角钢使用螺栓连接，这种钢结构运输方便，安装容易；小车轨道通过焊在主梁上的压板固定于盖板中央，故称正轨箱型梁；工艺性好，主梁、端梁等部件可采用自动焊接，生产效率高。偏轨箱形桥架是由两根偏轨箱型梁和两根端梁构成。该钢架结构的特点是小车轨道安装在上盖板边缘主腹顶处，小车轮压直接作用在主腹板上；偏轨箱型梁的高度与正轨箱型梁一样，但高、宽比很接近H：B=11.2，这种结构形式主梁的刚度比正轨箱型梁大，主梁在制造过程中，焊接下挠变形量也比较小；由于偏轨箱型梁是宽形梁，可以省掉走台，使制造简化。单主梁桥架采用一根主梁。与小车轮的布置相应，主要有垂直反滚轮单主梁、水平反滚轮单主梁和梯形单主梁。垂直反滚轮单主梁，主梁制造工艺性同偏轨箱型梁一样。用户使用维修方便。但小车垂直轮压较大，适用于起重量较小的起重机。水平反滚轮单主梁，小车的垂直轮压始终等于小车及载荷重，适用于起重量较大的起重机。缺点是吊钩一侧的水平滚轮不便于维修和更换。对称轨道的梯形主梁，由一根主梁代替两根主梁的作用。虽然梁的截面大些，但比双梁制造成本要低得很多。这种结构形式适用于起重量较大，跨度较大的门式起重机或装卸桥。1.2我国的发展前景我国生产的桥式起重机, 不论是通用桥式起重机或是冶金工厂用特种桥式类型起重机,在1958年以前由于设计力量薄弱, 基本上是沿用国外的设计, 桥架结构以箱型和四桁架型等传统结构型式为主。一直到1958年大跃进以后, 由于破除迷信, 在群众性的技术革新运动推动下, 才试制了一些新型桥架结构的桥式起重机, 其中主要的如偏轨箱型、单主梁结构、三角桁架结构等等。但是由于没有及时总结经验, 研究试验工作也做得不够, 没有在改进与提高以后进行推广, 因此桥架选型工作仍然是我们当前迫切要做的工作, 应该比较系统的有组织的研究适合我国各个产业部门采用的桥架结构型。我国在桥式起重机的产品系列化、通用化和标谁化方面虽然也做了一些工作, 但为了使桥架结构定型, 还要做大量的工作。目前生产的基本情况是550吨小起重量桥式起重机仍以箱型结构为主,箱型结构是应用最为广泛的传统结构。它具有制造简便、生产工效高、通用性强等一系列的优点, 因而迄今仍然是国内外桥式起重机的常用桥架形式。在国内, 在50年代和60年代初期, 550吨的小起重量系列产品和75250吨的大起重量系列产品都采用箱型结构。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，国内起重设备已采用计算机优化设计，以及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，随着对调速要求的提高，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，起重量为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，这是全球起重量最大的起重机，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。第2章总体设计2.1 起重机的总体设计1) 主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接。2) 端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。主梁跨度25.5m ,是由上、下盖板和两块垂直的腹板组成封闭箱形截面实体板梁连接，主梁横截面腹板的厚度为6mm,翼缘板的厚度为10mm，主梁上的走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17 ，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁连接处的高度取H0=0.40.6H，腹板的稳定性由横向加劲板和，纵向加劲条或者角钢来维持，纵向加劲条的焊接采用连续点焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，主梁通常会产生下挠变形，但加工和装配时采用预制上拱。端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别传动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。本设计主要对单梁桥式起重机进行介绍，确定了其总体方案并进行了一些简单的分析。2.2 选择确定总体参数桥架形式为双梁桥架，轨道放置为偏轨总体参数：1.主钩额定起重量：20000kg 2.跨度：L=25.5m 3.工作级别：A5 4.起重机利用等级：U5 5.起升高度：12 m 6.工作速度：主起升速度：v=8m/min 小车运行速度：v=43m/min 大车运行速度：v=90m/min 7.小车轨距：2m 8.大车走轮：4只，其中2只为驱动轮 9.大车运行机构采用分别驱动方式2.3 主要尺寸的确定取m（理论值）取取根据起重机起重量为20t，跨度为25.5m，工作级别为查参考书【1】P620表4-3-13的主梁截面尺寸：（单位：mm）取图2-1 主梁中间截面的尺寸简图图2-2 主梁支撑截面的尺寸简图为了保证主梁截面中受压构件的局部稳定性，需要设置一些加劲构件。主梁端部大加劲板的间隔如图2-3：取图2-3 主梁纵横筋板布置图主梁端部（梯形部分）小加劲板的间距：主梁中部大加劲板的间距：，取采用角钢作水平加劲杆2.4 主、端梁的连接主、端梁采用手工焊接连接，采用E4341焊条，端梁为拼接式。桥架结构与主、端梁截面示意图。图2-4 双梁桥架结构图2-5 主梁和端梁的截面图第3章主要部分的计算3.1 主梁的计算查参考书【3】P140图7-11的曲线得半个桥架（不包括端梁）的自重：则主梁由于桥架自重引起的均布载荷：查参考书【3】P140表7-3得主梁由于分别驱动全部均布载荷就是桥架自重引起的均布载荷即: 由参考书【3】P140表7-3查得运行机构的一套机构重量主梁的总均布载荷：主梁的总计算均布载荷：冲击系数作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据参考书【3】P141表7-4中所列数据选用：考虑动力系数的小车车轮的计算轮压值为：式中=1.27动力系数，由参考书【3】P12图2-2中曲线查得。由公式（7-12）计算主梁垂直最大弯矩：参考书【3】P144公式7-12（【3】为参考书的编号）设操纵室的重量为，其重心距支点的距离为，将各已知数值代入上式计算得：由公式（7-18）计算主梁水平最大弯矩：参考书【3】P140公式7-18式中g重力加速度，大车起动、制动加速度平均值，则；不计及冲击系数和动载系数时主梁垂直最大弯矩，由下式算得：因此得主梁水平最大弯矩：取主梁中间截面的最大弯曲应力根据公式（7-19）计算：参考书【3】P146公式7-19式中主梁中间截面对水平重心轴线x-x的抗弯截面模数，其近似值：主梁中间截面对垂直重心轴线y-y的抗弯截面模数，其近似值：由此可得：由参考书【3】P25表2-19查得Q235钢的作用应力为:故主梁支撑截面的最大剪力根据公式（7-20）计算：参考书【3】P147公式7-20式中主梁支撑截面所受的最大剪力，由公式（7-13）计算：参考书【3】P144公式7-13主梁支撑截面对水平重心轴线x-x的惯性矩，其近似值： S主梁支撑截面半面积对水平重心轴线x-x的静距由此可得：由参考书【3】P25表2-19得钢的许用剪应力由上面的计算可知，主梁强度足够。主梁在满载小车轮压作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度按公式（7-23）进行计算：参考书【3】P148公式7-23式中由此可得：允许的挠度值由公式（7-22）得：参考书【3】P147公式7-22因此主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度可按公式（7-25）计算得（略去第三项，简化成简支梁）：参考书【3】P148公式7-25式中：作用在主梁上的集中惯性载荷取作用在主梁上的均布惯性载荷取由此可得：水平挠度的许用值：因此由上面计算可知：主梁的垂直和水平刚度均满足要求当起重机工作无特殊要求时，可以不必进行主梁的动刚度验算。箱形截面主梁抗扭的刚性比较大，而且在水平方向也有一定的抗弯刚性，所以可不验算整体稳定性。腹板局部稳定性计算：主梁（材料Q235钢）筋板的布置原则：腹板只加垂直横筋板；腹板应布置垂直横筋板还要加一道水平纵向筋。，此时采用纵向加劲板离腹板受压边缘高度取；此时，横向加劲板的间距a，按下式计算。参考书【2】P132式中所计算区段内腹板最大的平均剪应力（）；式中参考书【2】P132 参考书【2】P132式中：考虑影响的增大系数，取；因为a是负值，所以取(见图3-1)；图3-1主梁纵横筋板布置图短的横向加劲板间距：横向加劲板的设计：弯身宽度：厚度：纵向加劲板的设计对纵向加劲要求的惯性矩：当时，参考书【2】P133式中 a横向大加劲板的间距，；腹板的高度，；腹板的厚度，；图3-2 角钢计算示意图先选用角钢，它对（如图3-2）轴的惯性矩：；式中角钢对x-x轴的惯性矩（）；角钢的截面积（），=6.91；自轴之间的距离（）；因为,所以安全。参考书【2】P137式中小车计算轮压（），；加劲板断面的计算面积（），；其中加劲板厚度（），加劲板断面计算长度（）其轨道底面宽度对24轨道（），上盖板厚度（），；弯曲应力：参考书【2】P137中间小加劲板计算弯曲力矩：参考书【2】P137式中小加劲板长度，；由于加劲板与上盖板紧紧连接并焊牢，所以加劲板断面系数计算时，取“T”字形断面（图3-3），在这一断面中上盖板宽度取为16（盖板厚度）。图3-3 加劲板断面示意图符合要求。3.2 端梁的计算箱形结构桥架的端梁一般采用箱形断面。端梁构造如图3-4所示：图3-4 端梁构造图设两根主梁对端梁的作用力相等，则端梁的最大支反力可按公式（7-30）计算（如图3-5）：图3-5 端梁的计算简图参考书【3】P150公式7-30式中：K大车轮距(cm)，K=500cm（取K=5m）小车轨距(cm)，=200cm传动侧车轮轴线至主梁中心线的距离，取，由此可得：端梁在主梁支反力作用下而产生的垂直最大弯矩由公式（7-29）计算：参考书【3】P150公式7-29端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式（7-31）计算：参考书【3】P151公式7-31式中S车轮侧向载荷，由参考书【3】P13公式（2-6）计算;侧向系数，P车轮轮压，即端梁的支反力因此端梁因小车在起、制动惯性载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式（7-32）计算：参考书【3】P151公式7-32式中小车惯性载荷，由公式（7-8）计算参考书【3】P141公式7-8因此：比较两值，应取其中较大值进行强度计算根据参考书【3】P139表7-2推荐，选定端梁各构件的板厚如下(见图3-6）：上盖板中部下盖板头部下盖板腹板查参考书【1】358表3-8-10得的车轮组的尺寸，确定端梁宽度和腹板高度时，首先应配置好支撑车轮的截面，其次再决定端梁中间截面尺寸，如下图配置的结果，车轮轮缘距上盖板底面30mm，车轮两侧面距支撑处两下盖板内边为10mm，因此车轮与端梁不致摩碰，同时腹板中线正好通过车轮轴承箱的中心平面，最后，要检查端梁中部下盖板与轨道面的距离。此距离为62mm，合适。图3-6 端梁截面尺寸简图端梁中间截面对水平重心线x-x的截面模数：端梁中间截面对水平重心线x-x的惯性矩：端梁中间截面对垂直重心线y-y的截面模数：端梁中间截面对水平重心线x-x的半面积距：端梁中间截面的最大弯曲应力由公式（7-34）计算得：参考书【3】P151公式7-34端梁中间截面的剪应力：端梁支撑截面对水平重心线x-x的惯性矩，截面模数及面积距的计算如下，首先求水平重心线的位置。水平重心线距上盖板中线的距离：水平重心线距腹板中线的距离：水平重心线距下盖板中线的距离：端梁支撑截面对水平重心线x-x的惯性矩：端梁支撑截面对水平重心线x-x的最小截面模数: 端梁支撑面水平重心线x-x下部半面积距：端梁支撑截面附近的弯矩：端梁支撑截面的弯曲应力由公式（7-36）计算：参考书【3】P151公式7-36端梁支撑截面的剪应力由公式（7-37）计算：参考书【3】P151公式7-37端梁支撑截面的合成应力由公式（7-38）计算：参考书【3】P151公式7-37端梁材料的许用应力：强度验算结果：所有计算应力均小于材料的许用应力，故端梁的强度满足要求。3.3主要焊缝的计算端梁支撑截面上盖板对水平重心线x-x的截面积距：端梁上盖板翼缘焊缝的剪应力由公式（7-40）计算：参考书【3】P153公式7-40式中上盖板翼缘焊缝数焊肉厚度(cm)，取端梁支撑截面下盖板对水平重心线x-x的面积距：端梁下盖板翼缘焊缝的剪应力由公式（7-41）计算：参考书【3】P153公式7-41主梁与端梁腹板的连接焊缝的剪应力由公式（7-42）计算得（如图3-7）：图3-7 主梁和端梁的连接焊缝参考书【3】P154公式7-42式中连接处焊缝计算厚度(cm)主梁在支撑处最大剪应力作用下，上盖板焊缝剪应力由公式（7-43）计算得：参考书【3】P154公式7-43式中主梁在支撑处截面对水平重心线x-x的惯性矩，前面已计算得：S主梁上盖板对截面水平重心线的面积距：因此计算得：焊缝的许用应力由第三章查得，因此各焊缝计算应力均满足要求第4章大车运行机构的计算4.1 确定机构的传动方案起重量，跨度，大车运行速度大车走轮4只，其中2只为驱动轮工作级别：，机构接电持续率。起重机估计总重： Q额定起重量(t) L起重机跨度(m)小车自重大车驱动形式：分别驱动大车轮距：分别驱动省去了中间部分的传动轴，使得质量减轻，尺寸减小。分别驱动的结构不因主梁的变形而在大车传动性机能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。所以，大车运行机构采用分别驱动。起重机没有以单机存在的理由，而应结合生产、物流、维修、等因素作为整套设备的一环，以某种形式发挥其功能，所以应将起重机容量定的同其他设备相匹配，构成一个合适的系统。但是，如果起重机各部分每次都构成一个完全任意的机组，那么它的效率和经济性都很差。起重机同其他工业设备样，也有标准独立部件，只要选择互配的形式并根据需要改变其参数，那么它就能充分发挥其功能，提高其经济效益。桥式起重机的运动，是由大车的纵向，小车的横向及吊钩的上下三种运动组成的。有时是单一的运动，有时是合成的动作。他们都有各自的传动机构来保证其运动形式的实现。大车运行机构的传动原理： (1)起升系统的传动原理。起升机构的动力来源，是由电动机发生，经齿轮联轴器，补偿轴，制动轴联轴器，将动力传递给减速器的高速轴端，最终减速器把电动机的高转数降低到所需的转数之后，由减速器低速轴输出经卷筒上的内齿圈，把动力传递给卷筒组，再经过钢丝绳和滑轮组使吊钩进行升降，从而完成升降重物的目的。(2)起重小车运行系统的传动原理。动力由电动机发出，经制动轮联轴器，补偿轴和半齿联轴器，将动力传递给立式三级减速器的高速轴端，并经立式三级减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，再由低速轴端输出，又通过半齿联轴器补偿轴，半齿联轴器与小车主动车轮轴联接，从而带动了小车主动轮的旋转，完成小车的横向运送重物的目的。(3)大车运行系统的传动原理。动力由电动机发出，经制动轮联轴器，补偿轴和半齿联轴器将动力传递给减速器的高速轴端，并经减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，经全齿联轴器把动力传递给大车的主动车轮组，从而带动了大车主动车轮的旋转，完成桥架纵行吊运重物的目的。大车两端的驱动机构是一样的。跨度为25.5m，为减轻重量，决定采用下图传动方案。图4-1 大车运行机构的布置方式4.2 车轮材料的选择按照图4-2所示的重量分布，计算大车车轮的最大轮压和最小轮图4-2 最大轮压受力简图满载时最大轮压：空载时，轮压最小：车轮踏面疲劳计算载荷：车轮材料：采用ZG340640（调质）。，上面已选择车轮直径：，由参考书【3】P125表5-1查得轨道型号为（起重机专用轨道）按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度:点接触局部挤压强度验算：式中：许用点接触应力常数（）取 R曲率半径(mm)，车轮和轨道两者曲率半径中取大值，取Qu70轨道的曲率半径为R=400mmm由轨顶和车轮的曲率半径之比（）所确定的系数，查得m=0.46转速系数，由表5-3查得，车轮转速工作级别系数，由表5-4查得：当时，因为故验算通过4.3 车轮强度验算线接触局部挤压强度验算：式中许用线接触应力常数（）查表5-2得：，而Qu70轨道的，按后者计算；车轮直径（mm）同前故验算通过4.4 运行阻力计算起重机运行静阻力(N)起重机运行摩擦阻力(N)起重机在有坡度的轨道上运行时须克服的由起重机重量分力引起的阻力(N)式中：起重机总重(KN)，起升载荷重量(KN)， K滚动摩擦系数，轴承摩擦系数，附加摩擦阻力系数，车轮直径(cm)， d轴承直径(cm)，坡度阻力系数， 4.5 电动机的计算电动机静功率：满载运行时的静阻力 m=2驱动电动机台数机构传动效率初选电动机功率：电动机功率增大系数，由表（7-6）查得：查电动机产品目录选择型电动机，功率，转速，转子飞轮矩，最大扭矩倍数，电动机质量115kg等效功率：式中：工作级别系数，当时，按起重机工作场所得，满足不发热条件4.6 减速器的选择车轮转速：机构传动比：查参考书【1】P413表3-10-5选用两台型减速器可见实际运行速度：误差：实际所需电动机静功率：由于，故所选减速器合适。4.7 验算启动时间式中：（驱动电动机台数）时电动机额定转矩满载运行时的静阻力矩：空载运行时的静阻力矩：初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩：机构总飞轮矩（高速轴）：满载起动时间：空载起动时间：起动时间在允许范围（710s）之内，故合适起动工况下减速器传递功率：式中：运行时间中同一级减速器的个数，因此，所选用的减速器的所以合适由于起重机是在室内使用，故风阻力不予考虑。打滑系数的计算：式中：主动轮轮压和从动轮轮压和室内工作的黏着系数防止打滑的安全系数=3.52，故两台电动机空载起动不会打滑4.8 选择制动器制动时间：按空载计算制动力矩，即Q=0代入下式：式中：坡度阻力制动器台数，两套驱动装置工作现选用两台型制动器（起重机设计手册），制动轮直径400mm，质量78.4kg，将制动力矩调至以下。考虑到所取的制动时间，在验算起动不打滑条件时已知是足够安全的，故制动不打滑验算从略。根据机构传动方案，每套机构的高速轴采用浮动轴。式中：联轴器的等效力矩等效系数，见表2-6取由表31查得：电动机轴端为圆柱形，；由参考书【1】P413表3-10-5查得QJ335型减速器高速轴端为圆锥形，故在靠近电动机端从参考书【1】P451表3-12-10中选两个带制动轮的弹性套柱销联轴器TLL4（靠电动机一侧为圆柱形孔，浮动轴端），重量。在靠近减速器端，由参考书【1】P451表3-12-10选用两个弹性套柱销联轴器TLL8(靠减速器端为圆锥形，浮动轴直径)，其重量。高速轴上转动零件的飞轮矩之和为：与原估计基本相符，故有关计算不需要重复。4.9 疲劳强度验算式中：等效系数，由参考书【3】P16表2-6查得由上节已取浮动轴端直径，故其扭矩应力为：式中：材料用45号钢，取，所以考虑零件几何形状，表面状况的集中系数，由第二章第五节及第四章查得安全系数故疲劳强度验算通过。计算静强度扭矩：动力系数，查表2-5的=2.5，扭转应力：许用扭转剪应力：故静强度验算通过第5章毕业设计小节通过3个月的金属结构毕业设计学习，使我学到了许多非常重要的知识和技术。马

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