毕业设计（论文）-50-10T桥式起重机总体方案及起升装置的设计【全套图纸】.doc

南昌航空大学科技学院学士学位论文目 录全套图纸，加1538937061 绪论11.1 课题的研究背景11.2国内外桥式起重机发展概况11.3 本论文的主要内容22. 桥式起介绍42.1 桥式起重机的特点和分类42.1.1通用桥式起重机42.1.2专用桥式起重机52.1.3电动葫芦型桥式起重机62.2桥式起重机的组成和特点72.2.1桥式起重机小车73总体方案设计83.1引言83.2起重机设计的总体方案83.2.1方案一：选择箱形双梁桥式起重机83.2.2方案二：选择通用吊钩桥式起重机93.3方案的确定103.4 小结104起升机构的设计及计算1141 引言114.2 吊钩电动起升机构的布置方案114.3 主起升机构的计算144.3.1 钢丝绳直径的选取144.3.2 滑轮与卷筒的计算154.3.3 选择电动机174.3.4 减速器的选择184.3.5选择制动器194.3.6选择联轴器214.4 副起升机构的计算224.4.1 钢丝绳直径的选取224.4.2 滑轮、卷筒的计算234.4.3 电动机的选择244.4.4 减速器的选择254.4.5 选择制动器264.4.6 联轴器的选择284.5 小结295 结论305.1全文总结305.2展望30参 考 文 献32致 谢33341 绪论1.1 课题的研究背景当今中国工业经济处于高速发展时期，建筑工业化和工业现代化的进程中起重机的使用是不可缺少的。从古代，人们为了建造大型建筑就发明了原始的起重设备，到了今天，起重机设计制造已经成为一个专门的产业。起重设备的应用给人们带来了很大的便利，小到仓库里的叉车，大到航天中心的吊装火箭的起重机械，建筑工地上随处可见的塔式起重机，港口码头的大型龙门吊，起重机的身影无处不在。正是由于起重机使用的普遍性，起重机设计制造具有很强的应用性。据数据显示，仅工程起重机一项，全球的年销售额就有75亿美元，但是这些大多是由欧美企业垄断。近些年来，伴随着我国固定资产投资的飞速增长、基础设施建设和大型项目的不断上马，使得我国工程机械行业获得了空前的发展，也受到了人们越来越多的关注。我国的起重机制造商与欧美的竞争对手相比在技术上还存在着差距，在产业链条，产品结构方面也存在着一定的劣势，但这并非遥不可及。更主要的是，我国在这一领域从未放弃过自主研发，而且已经具备了相当大的产业规模，创造了几个蜚声全球的知名品牌。起重机属于典型的机械产品，根据其使用环境的不同，起重机的设计又具有不同特性，作为毕业设计的选题不仅可以检验自己的机械专业能力还可以考察创新创造能力。1.2国内外桥式起重机发展概况 起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备。它在国民经济各部门都有广泛的应用，起着减轻体力劳动、节省人力、提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。起重机械在现代化生产过程中决不是可有可无的辅助工具，而是合理组织生产的必不可少的生产设备。 通用桥式起重机是使用最为广泛的桥架型起重机。目前，国产通用桥式起重机系列尚未采用参数化设计系统，既不能将设计人员从大量繁琐的重复劳动中解放出来，也不能发挥出CAD/CAM的有事。为了发挥设计人员的创造性减少设计、计算、制图、制表所需的时间，缩短设计周期，新产品，新材料，新工艺的研究，会使得起重机的整机布置更趋优化，部件更加紧凑耐用；起重机的控制和安全保护装置大为改善，保证了操作的安全性和可靠性。 我国的起重机械制造行业起步较晚，原有的基础比较薄弱，与工业先进型国家相比，差距不小。但是，经过见过60年来的不断发展，目前的差距明显缩小，已经建立起自己的子终极研究部门、生产厂和专业人才培养的高等学校，并能够批量生产各种累心轨道起重机械，不仅满足了国内市场需求，部分也打入了国际市场。目前世界上最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起生日一1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机级最大运行速度240mmin，垃圾处理用起重机的起升速度达100mmin。实现了 重点产品大型化，高速化和专用化 德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降12，生产成本下降45，经济效益十分可观。 起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。 例如德国采用激光装置查找起吊物的重心位置，在取物装置上装有超声波传感器引导取物装置自动抓取货物。吊具自动防摇系统能在运行速度200m/min,加速度0.5m/s2情况下很快使起吊物摇摆振幅减至几个毫米。起重机可通过磁场变换器或激光达到高精度定位。在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。日本东芝浜川崎工厂用全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库。目前各行业中使用的桥式起重机数不胜数，普遍采用小型PLC控制和调压调速，基本上没有智能化产品。中小型桥式起重机大多应用16/3.2T,50/10T以及32/16T等类型，在冶金工业的大型起重机，各大钢铁公司基本上采用200t480t起重机，而中小企业绝大多数采用趋于淘汰边缘的75t160t起重机，这些起重机的更新换代和现代化改造项目，形成了巨大的市场需求，也是科研人员进一步研发的动力和机会。1.3 本论文的主要内容桥式起重机主要由金属结构、机械部分（机构）和电气设备三大部分组成。金属结构部分的设计主要是指桥架的结构设计，比较复杂，而电气设备是用来控制起重机的运转，在本次设计中没有对它们进行设计计算，机械部分（机构）主要包括起升机构和运行机构等，这是本设计的重点。本论文的主要设计内容如下：1) 根据已知的数据参数和起重机的工作等级，首先确定此次设计的总体方案，根据所确定的方案，进行设计计算。2) 起升机构用来实现货物的升降，是任何起重机不可缺少的部分，是起重机中最重要与基本的机构。50/10t桥式起重机，有主、副两套起升装置，首先应确定好两套装置的合理布置方案，两套装置的原理相类似，只是额定起重量不同，布置方案确定好后，就可以开始进行计算了。起升机构主要由驱动装置、卷绕系统、取物装置与制动装置等组成。完成了对其组成部分的数据计算后，利用AutoCAD把它们装配在一起，可以直观的检查设计是否合理，提前发现问题。2. 桥式起介绍2.1 桥式起重机的特点和分类1、桥式起重机的特点： 取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架型起重机”。 桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机，称为“桥式起重机”。 桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。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运动；桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里作搬运和装卸货物用。 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，其额定起重量从几吨到几百吨。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基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。 2、桥式起重机的分类 （1）通用桥式起重机 （2）专用桥式起重机 （3）电动葫芦型桥式起重机2.1.1通用桥式起重机通用桥式起重机是指在一般环境中工作的普通用途的桥式起重机(见标准GB/T14405-93)。以下类型的起重机都属于通用桥式起重机。 通用吊钩桥式起重机 通用吊钩桥式起重机由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构、电器及控制系统及司机室组成。取物装置为吊钩。额定起重量为10T以下的多为1个起升机构；16T以上的则多为主、副两个起升机构。这类起重机能大多种作业环境中装卸和搬运物料及设备。 抓斗桥式起重机 抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别联系抓斗起升、起升机构、开闭机构。主要用于散货、废旧钢铁、木材等的装卸、吊运作业。这种起重机除了起升闭合机构以外，其结构部件等与通用吊钩桥式起重机相同。 电磁桥式起重机 电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同，不同的是吊钩上挂1个直流起重电磁铁(又称为电磁吸盘)，用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。通常是经过设在桥架走台上电动发电机组或装在司机室内的可控硅直流箱将交流电源变为直流电源，然后再通过设在小车架上的专用电缆卷筒，将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上。 两用桥式起重机 两用桥式起重机有3种类型：抓斗吊钩桥式起重机、电磁吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机。其特点是在1台小车上设有两套各处独立的起升机构，一套为抓斗用，一套为吊钩用(或一套为电磁吸盘用一套为吊钩用，或一套为抓斗用一套为电磁吸盘用)。 三用桥式起重机 三用桥式起重机是一种多用的起重机。其基本构造与电磁桥式起重机相同。根据需要可以用吊钩吊运重物，也可以在吊钩上挂1个马达抓斗装卸物料，还可以把抓斗卸下来再挂上电磁盘吊运黑色金属，故称为三用桥式(可换)起重机。 抓斗交流电源工作，电磁盘直流电源工作。因此，该机型必须同电磁桥式起重机一样，设置电动发电机组或可控硅直流电源箱。这种起重机适用于经常变换取物装置的物料场所。 双小车桥式起重机 这种起重机与吊钩桥式起重机基本相同，只是在桥架上装有2台起重量相同的小车。这种机型用于吊运与装卸长形物件。2.1.2专用桥式起重机冶金桥式起重机 冶金桥式起重机根据用途可以划分为不同的类型，主要结构基本与通用吊钩机型用于吊运与装卸长形物件。桥式起重机相同，取物装置多为专用。主要用于冶金车间的吊运作业，其起重量很大，最大的可达到数百吨。 防爆吊钩桥式起重机 按使用环境，将矿用防爆起重机(煤矿井下除外)规定为类，将工厂用防爆起重机规定为类。 类起重机，按电气设备适用于爆炸性气体混合物最大试验案例间隙或最小点燃电流比，分为A、B、C三级，并按其表面最高温度分为T1-T4四组。 起重机所用防爆电气设备及机械设备，其允许的表面最高温度，对类起重机可能堆积煤尘时为150，采取措施防止堆积时，则为450。对类起重机须符合表1-2-15的规定。 表1-2-15 允许的表面最高温度 温度组别允许表面最高温度T1450T2300T3200T4135这种起重机的结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是所用的整套电气设置具有防爆性能。与钢轨接触的运行车轮要采用不易产生摩擦火花的材料制作，以防止在起重机使用中产生火花引起爆炸或燃烧事故。主要用于具有易燃易爆物的车间、库房或其他场所。目前产品规格较多。 绝缘吊钩桥式起重机 这种起重机结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是为了防止工作过程中带电设备的电流可经过被吊物传到起重机上，危及司机安全，故要求在吊钩组、小车架、小车轮(或小车轨道下方)上设置3道绝缘装置。主要用于冶炼铝、镁的工厂。 上述桥式起重机除按起重机的结构及使用特性分类外，有时也按主梁的数目将其分为单主梁桥式起重机、双梁桥式起重机、四梁桥式起重机等。单主梁桥式起重机只有一根主梁，起重小车带有反滚轮，单侧满置，取物装置多为吊钩，也有电磁盘的；双梁桥式起重机具有两根对称配置的桁架型或箱型主梁，是桥式起重机的基本形式；四梁桥式起重机多用于某些冶金桥式起重机中，四根梁以桥架纵向中心线对称布置，外面两根主梁上架设普通的单钩或双钩起重小车，即副小车。主小车可跨在副小车上空运行。2.1.3电动葫芦型桥式起重机 其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替，或者用固定式电动葫芦作起重小车的起升机构，小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量与电动葫芦部件通用化。因此，与上述通用桥式起重机相比，电动葫芦型桥式起重机虽然一般起重量较小、工作速度较慢、工作级别较低，但其自重轻、能耗较小、易采用标准产品电动葫芦配套，对帮房建筑压力负载较小，建筑和使用经济性都较好。因此在中小起重量范围的一般使用场合使用越来越广泛，甚至有替代某些通用桥式起重机的趋势。电动梁式起重机 其特点是用自行式电动葫芦替代通用桥式起重机的起重小车，用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下突缘上运行，跨度小时直接用工字钢作主梁，跨度大时可在主梁工字钢的上面再作水平加强，形成的组合断面主梁。其主梁可以是单根主梁(电动单梁式起重机)，也可以是两根主梁(电动双梁式起重机)，其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高架轨道上，也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上(悬挂式)。 电动葫芦桥式起重机 其特点是采用固定式电动葫芦装在小车上作起升机构，小车运行机构也多采用电动葫芦零部件作成简单的构造形式，小车也极为简便轻巧，其整体高度小，小车及桥架自重轻、重心低、有很广泛的使用适应性。2.2桥式起重机的组成和特点2.2.1桥式起重机小车桥式起重机小车主要由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成，另外，还有一些安全防护装置。我国制造的桥式起重机的小车有下列特征（1） 起升和运行机构由独立的部件构成。（2） 在设计机构和小车架试，遵循了“三化”(标准化、通用化和系列化)的原则。（3） 小车架用钢板焊接而成。（4） 起升机构和运行机构采用减速器式传动。（5） 所有季后中都采用滚动轴承。（6） 过去都采用短行程或长行程交流电磁铁，弹簧上闸的瓦块式制动器，而重锤上闸的长行程电磁铁制动器已不采用（7） 在制造起重机时，由于对零件进行热处理，从而提高了零件表面的耐磨性，延长了使用寿命为简化起重机机构的维护工作是轴承的润滑最好采用集中润滑系统3总体方案设计3.1引言起重机(Crane)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。通常起重机械由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。3.2起重机设计的总体方案 本次起重机设计的主要参数如下:1)起升机构 ：1.起重机的最大起重量为50T，副起重量为10T； 2.主起升，起升高度为12m，工作级别为M6，起升速度为7.8m/min； 3.副起升，起升高度16m，工作级别为M6，起升速度为13.2m/min；2)运行机构 ：运行速度：小车 38.5m/min ，工作级别为M5；3)起重机的跨度：22.5m，工作级别为M6。根据上述参数确定的总体方案如下：3.2.1方案一：选择箱形双梁桥式起重机箱形双梁桥式起重机具有加工零件少，工艺性好、通用性好及机构安装检修方便等一系列的优点，因而在生产中得到广泛采用。我国在5吨到10吨的中、小起重量系列产品中主要采用这种形式，但这种结构形式也存在一些缺点：自重大、易下挠等。 图3-1为箱形双梁桥式起重机3.2.2方案二：选择通用吊钩桥式起重机图3-2为通用吊钩桥式起重机 通用吊钩桥式起重机适用于机械加工与装配车间、金属结构车间、机械维修车间、各类仓库、冶金和铸造车间的辅助吊运工作等可以承载较强的工作级别，可以在较复杂和工况较恶劣的情况下使用。检修方便。但是价格高，轮压大，自重量大。3.3方案的确定根据上述两种方案中的优缺点的比较并查找相关的资料最终确定选取方案二选用通用吊钩起重机。3.4 小结 通过课题的设计参数去选取起重机是非常重要的，通常要考虑实用性，方便等特点。对于起重机有所更深刻的了解，也确定了设计的方向。4起升机构的设计及计算41 引言起升机构是起升货物并使它产生升降运动的机构，它是起重机最重要和最基本的机构，没有起升机构就不能称其为起重机，其工作的好坏直接影响整台起重机的工作性能。起升机构一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种型式/安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，根据实际需要配用。起升机构依动力装置的不同可分为三种：（1）内燃机经机械传动装置带动起升卷筒转动，这种驱动方式的优点是具有独立的能源，就整机而言它属于集中驱动。为保证各机构的独立运动，传动系统比较复杂，操纵也不方便；（2）电动机经机械传动装置带动起升卷筒转动，简称电动起升机构，它属于分别驱动，传动装置简单，可以采用标准件，在桥式起重机、龙门起重机和门座起重机上广泛应用；（3）由油马达经机械传动装置或直接驱动起升卷筒，简称夜压起升机构，它属于分别驱动，具有结构简单，外形尺寸紧凑，重量轻等优点，在汽车起重机和轮胎起重机上得到广泛应用。根据以上分析，在本课题的设计中选择电动起升机构，它的动力装置是电动机，直流电动机电动机的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但获得直流电源较为困难，通常采用交流电动机，交流电源能直接从电网取得，操作简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动起升机构中被广泛应用。起重机必须通过取物装置将起吊物品与起升机构联系起来，从而进行这些物品的装卸、吊运以及安装等作业。按照取物装置的不同可分为吊钩起升机构、电磁吸盘起升机构和抓斗起升机构。吊钩和吊环是起重机中应用最广泛的取物装置，在本课题中选用的是吊钩起升机构。4.2 吊钩电动起升机构的布置方案吊钩电动起升机构，它由电动机、制动器、减速器、卷筒、滑轮、钢丝绳和吊钩等组成。电动机经过减速器减速后驱动卷筒旋转，使钢丝绳绕进卷筒或由放出，从而使吊钩升降。卷筒的正反向转动是通过改变电动机的转向来达到的；而机构运动的停止或使货物保持在悬吊状态是依靠制动器抱住制动轮来实现的。制动器通常装在高速轴上，这样所需要的制动力矩小，因而制动器的尺寸小、重量轻。根据上述的描述，可以对下列方案进行选择。方案一： 电动机与卷筒并列布置的起升机构电动机与卷筒并列布置是大多数吊钩起重机常用的起升机构的形式，电动机通过三级标准减速器带动卷筒转动如图4-1所示。并列式起升机构分组性好，宜选用标准件，机构布置匀称，安装维修方便，因而得到广泛应用。图4-1 平行轴线布置的起升装置1减速器；2制动器；3带制动轮的联轴器；4浮动轴；5联轴器；6电动机；7卷筒；8卷筒支座方案二： 电动机与卷筒同轴布置的起升机构采用行星传动可以实现电动机与卷筒同轴线布置如图4-2所示。由于行星传动的齿轮是围绕着中心轴线布置的，形成圆筒形，因此可以将它置于卷筒内部，使机构布置十分紧凑，同时可以提高组装性能，但加工精度和安装要求较高，维修不太方便。由于行星传动具有传动比大，体积小、重量轻等优点，在起重运输机械上的应用日益广泛。 图4-2 同轴线布置的起升装置综合比较以上两种布置方案，选择方案一。 50t/10t桥式起重机是设有主副两套起升机构，一般当起升重量超过12.5吨时除主起升机构（主钩）外，通常还设有副起升机构（副钩）。副起升机构的构造与主起升机构相同，只有规格小一些，通常起重机起吊额定起重量的情况（用主钩起吊）是比较少的，多数情况下是起吊一些比额定起重量小得多的货物，这时用起升速度较高的副钩起吊是比较经济的。所以这台起重机的起升机构布置如图4-3所示。 图4-3 主、副起升机构布置1主起升机构 2副起升机构4.3 主起升机构的计算4.3.1 钢丝绳直径的选取 吊取额定起升载荷的货物时绕上卷筒的钢丝绳分支的最大静拉力 （4-1）式中 额定起升载荷 吊具的自重载荷 绕上卷筒的钢丝绳分支数 滑轮组倍率 滑轮组效率 导向滑轮效率由 (4-2) 图4-4 主起升钢丝绳缠绕简图 按选择系数C确定钢丝绳直径 （4-3）其中C=0.114，则 （4-4）根据参考文献1选择钢丝绳型号6X19-26-155-I，则钢丝绳直径d=26mm，其破断拉力必须满足 （4-5）（其中钢丝绳的破断拉力则 满足 （4-6）4.3.2 滑轮与卷筒的计算 1）滑轮、卷筒最小直径的确定为了确保钢丝绳具有一定的使用寿命，滑轮、卷筒的直径（自绳槽底部算起的直径）应满足 （4-7）式中h与机构工作级别和钢丝绳有关的系数h=25，则 （4-8）取卷筒直径D=800mm，滑轮直径D=710mm。 从有利于传动机构方面看，卷筒直径愈小愈有利，因为卷筒直径小可以降低减速机构的速比，可以选用较小的减速器，使机构紧凑。但是在起升高度很大时，常常为了不使卷筒太长，选用教大的卷筒直径。图4-5 卷筒2）卷筒的长度和厚度计算（图4-5）.卷筒长度卷筒长度主要取决于起升高度和滑轮组倍率 （4-9）其中 （4-10）式中 H起升高度 卷筒卷绕直径（钢丝绳中心直径）， N附加安全圈数，使钢丝绳绳尾受力减小便于固定，通常n=1.53圈 螺旋槽节距，则 取 (4-11) 长度为固定绳尾所需长度，依固定方式而言，一般为卷筒两端空余部分的长度，根据需要决定，取由钢丝绳允许的偏斜角度和卷筒轴到动滑轮轴的最小距离决定，钢丝绳允许偏斜度通常约为根据结构尺寸决定； （4-12）式中 吊钩最高位置时滑轮线与卷筒轴线间的距离通常在初步设计时，取=120mm所以 L=2（783+87+120）+120=2100mm (4-13).卷筒厚度 卷筒厚度可先按经验公式确定：对于焊接钢卷筒：=26mm， 然后进行强度校核。3）卷筒强度计算卷筒在钢丝绳拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当L3D时，弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的10%15%，只计算压应力即可。卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面，压应力按下式计算 （4-14）式中 卷筒壁厚（mm） P绳槽节距（mm） 应力减小系数，在绳圈拉力作用下，筒壁产生径向弹性变形，使绳圈紧度降低，钢丝绳拉力减小，一般取=0.75。 许用压应力，钢 ，为钢的屈服极限。钢材选用Q235-B，=225N/mm2，则=112.5 N/mm2。则 =0.75=53.36=112.5 N/mm2 （4-15） 能够满足条件。 4）卷筒的转速 （4-16）式中 转速，单位r/min； 起升速度，单位为m/min；4.3.3 选择电动机1） 计算电动机的静功率 （4-17）式中 机构总效率，=0.960.980.990.93=0.87，为卷筒效率=0.99， 为传动效率，=0.920.94。采用闭式齿轮减速箱传动作初步计算时，机构总效率0.80.85。2）选择电动机功率考虑起重机的类型、用途、机构工作级别和作业特点，以及电动机的工作特性，同时为了满足电动机起动和不过热要求。按满载起升计算所得的静功率应乘以稳态负载平均系数G，由此得到稳态平均功率。根据参考文献1一般车间及仓库用吊钩式桥式起重机，起升机构JC%取25%，机构CZ值宜取150；稳态负荷平均系数G取0.8。除电动葫芦外，起重机的起升机构一般使用绕线异步电动机。绕线型异步电动机的稳态平均功率： （4-18）由上计算，根据参考文献16初选电动机型号YZR315S-8，该电机在JC25%，CZ=150时，输出功率P=68.385kw1，基准工作制S3-40%时额定输出功率=75kw，同步转速=725r/min。3)电动机的过载校验起动过载功率为 （4-19） 式中 H系数，绕线型异步电动机取H=2.1 电动机个数电动机转矩允许过载倍数，=2.8 电机过载利用率=56.6/75=75.5%，一般不超过105%则该电机通过过载试验。故选择电动机型号为：YZR315S-8。4.3.4 减速器的选择1）计算传动比 （4-20） 选=50，三级传动。2）确定减速器的公称输入功率 ， （4-21）式中 计算功率 修正系数，一般=1.4工作机系数，根据工作机的载荷状况和利用等级参照参考文献15 选取当=750r/min，=50，根据参考文献14查得=1000mm，=83.9kw， 与相近，校核后再确定。由参考文献14 初选ZQA1000-50C。3）校核减速器的最大负荷电动机的额定转矩 （4-22）由表查得，起升机构=0.9 （4-23）=83.9kw=67.5kw，满足要求，故选型ZQA1000-50CA。4.3.5选择制动器1）制动器的选择制动器是保证起重机安全的重要部件，起升机构的每一套独立的驱动装置至少要装设一个支持制动器。支持制动器应是常闭式的，制动轮必须装在与传动机构钢性联结的轴上。起升机构制动器的制动转矩必须大于由货物产生的静转矩，在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度，制动转矩应满足下式要求： （4-24）根据参考文献13选取电力液压块式制动器，型号为YW（B）400-1250。2)起动、制动时间验算、起动时间和起动平均加速度验算起动时间： （4-25）式中 n电动机额定转速（r/min） 电动机平均起动转矩（），参照参考文献1表2-2-8选取，=（1.51.8）=（1.51.8）987.93=1481.91778.3 （4-26）电动机静阻力矩，=930.44 （4-27） 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量（）， （4-28） 电动机转子的转动惯量，在电动机样本中查取，=7.22 制动轮和联轴器的转动惯量，=1.675+0.70=2.375则 =1.15（7.22+2.375）+=11.2 （4-29）推荐起动时间（s），见参考文献1表2-2-9，=1.5s s （4-30）当取=1.4s时， ，可以满足。 合适的起动时间依起升速度而定。对于一般起升速度不太大的起重机，0.52s。起动时间是否合适，可根据起动平均加速度来判断： （4-31）式中 起升速度（） 平均升降加（减）速度推荐值（），见参考文献1表2-2-10，=0.2。 =0.2 （4-32）、制动时间和制动平均减速度验算 满载下降制动时间： （4-33）式中 满载下降时电动机转速，通常取 =1.1=797.5 制动器制动转矩（），根据已选择制动器的参考文献13可查出满载下降时制动轴静转矩（），按下式计算：=704.25 （4-34）下降时换算到电动机轴上的机构总转动惯量，按下式计算： （4-35）=1.15（7.22+2.375）+=11.15推荐制动时间（s），。 =1.8s （4-36） 制动时间长短与起重机作业条件有关。通常可在一定范围内对制动器调整，确定合适的制动力矩。最好的措施是电气控制制动与机械支持制动合并使用。 制动平均减速度： （4-37）式中 满载下降速度（），可取=1.1无特殊要求时，下降制动时物品减速度不应大于参考文献1表2-2-10的推荐值。=0.2 满足 （4-38）4.3.6选择联轴器选择的联轴器安装在高速轴上，依据所传递的扭矩、转速和被联接的轴径等参数选择联轴器的具体规格，起升机构中的联轴器应满足下式要求： （4-39）式中 按正常工作下的正常载荷计算的轴传最大扭矩， （4-40）（其中为电动机转矩允许过载倍数，=2.8） 联轴器度系数重要程，对起升机构=1.8 选用齿轮联轴器=1.25则 T=1.81.25（1871.82139.2）=4211.554813.2Nm （4-41）1、一端与电动机轴相连的联轴器根据上面计算的数据，从参考文献1选择联轴器的型号为：2、一端与减速器高速轴相连的联轴器计算转矩与上相同，根据参考文献1，选择的是带制动轮的联轴器，则联轴器的型号为：大连起重机厂序号7，其中D=400，最大质量=724.4 副起升机构的计算4.4.1 钢丝绳直径的选取根据起重量10t，选择双联齐升机构滑轮组倍率为3。钢丝绳缠绕方式如图4-6。 （4-42）根据参考文献1，=10t9.8=98kN，=2.5%=2.5%98=2.45kN，=3，x=2，=0.98，=0.98。 （4-43）根据计算出的数值，由参考文献1初选取钢丝绳型号为：6X19-14-155-I，则钢丝绳直径=14。其破断拉力必须满足：（其中，查表得）（4-44）所以 钢丝绳满足 （4-45）图4-6 副起升钢丝绳缠绕简图4.4.2 滑轮、卷筒的计算1）滑轮、卷筒最小直径（自绳槽底部算起）的确定 D（h-1）d=（25-1）14=336 (4-46)查标准规格选用滑轮的直径D=400mm,卷筒的直径D=400mm2) 卷筒长度和厚度的计算 .卷筒的长度 (4-47) =670 取=680 (4-48)长度为固定绳尾所需长度，依固定方式而言，一般。为卷筒两端空余部分的长度，根据需要决定，取=70由钢丝绳允许的偏斜角度和卷筒轴到动滑轮轴的最小距离决定，钢丝绳允许偏斜度通常约为1：10，根据结构尺寸决定； (4-49)通常在初步设计时，取=120所以 L=2（680+51+70）+120=1722 (4-50).卷筒厚度 卷筒厚度可先按经验公式确定：对于焊接钢卷筒：=14mm， 然后进行强度校核。3）卷筒的强度计算卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面，压应力按下式计算 (4-51) =112.5 能够满足要求 (4-52)4）卷筒的转速 (4-53)式中 转速，单位r/min； 起升速度，单位为m/min； 卷筒的卷绕直径，=D+d=414。 (4-54)4.4.3 电动机的选择1）选择电动机型号初选电动机可从求稳态平均系数开始，根据参考文献1表5-1-41一般车间及仓库用吊钩式桥式起重机，起升机构JC%取25%，机构CZ值宜取150；稳态负荷平均系数G取0.8。起升机构采用闭式齿轮减速箱传动，机构总效率取0.85。根据公式得 (4-55)由上计算，根据参考文献16初选电动机型号为 YZR200L-6。该电机在JC25%，CZ=150时，输出功率=23.187kw，与相近，故满足要求。该电机基准工作制S3-40%时，额定输出功率：=22，同步转速：=10002）电动机的过载校验起动过载功率 =19.5 (4-56)电动机过载利用率=88.6%105%， 所以该电动机通过过载试验。 故选择电动机的型号为：YZR200L-6。4.4.4 减速器的选择1）计算传动比 =31.6 (4-57)根据上式计算所得，选取减速器的公称传动比=31.5，二级传动。2）确定减速器的公称输入功率 ， 221.01.3=28.6 (4-58)当=1000， =31.5，由参考文献14初选ZQA650-31.5C，则 =650，减速器高速轴许用功率=34.4=28.6，满足要求。3）校核减速器的最大负荷， (4-59) (4-60)由表查得=0.8，则 (4-61)=34.4=19.8，满足要求。故选型号为：ZQA650-31.5CA。4.4.5 选择制动器1）制动器的选择制动器一般安装在高速轴上，以减小制动转矩。制动转矩应满足下式要求： (4-62)根据参考文献13选择电力液压块式制动器型号：YWZ4-300/50。2）起动、制动时间验算、起动时间和起动平均加速度验算起动时间： (4-63)=（1.51.8）=（1.51.8）217.95=326.92392.3 (4-64) 电动机静阻力矩，=252.55 （4-65） 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量（）， （4-66） 电动机转子的转动惯量，在电动机样本中查取，=0.67 制动轮和联轴器的转动惯量，=0.32+0.13=0.45则 =1.15（0.67+0.45）+=1.34 （4-67）推荐起动时间（s），见参考文献1表2-2-9，=2s s 取=1.4s （4-68） 合适的起动时间依起升速度而定。对于一般起升速度不太大的起重机，0.52s。起动时间是否合适，可根据起动平均加速度来判断： （4-69） =0.2，满足。 （4-70）、制动时间和制动平均减速度验算 满载下降制动时间： （4-71）式中 满载下降时电动机转速，通常取 =1.1=1060.4满载下降时制动轴静转矩（），按下式计算：=214.6 （4-72）下降时换算到电动机轴上的机构总转动惯量，按下式计算： （4-73）=1.15（0.67+0.45）+=1.33推荐制动时间（s），。 =1.4s （4-74） 制动平均减速度： （4-75）则 =0.2， 满足。 （4-76）4.4.6 联轴器的选择起升机构中的联轴器应满足下式要求： （4-77） =411.796470.624 （4-78） 则 （411.796470.624）=926.5411058.904 （4-79）1、选择与电动机相连的联轴器电动机与联轴器相连的轴为锥形，所以选择的联轴器的轴孔一端必须为形轴孔。由之前确定的电机型号可查得电机轴的轴端最大直径D=60。根据以上得到的数值选取联轴器型号为：2、选择与减速器相连的带制动轮的联轴器选择的联轴器是与减速器的高速轴相连，由之前确定的减速器型号可查得，高速轴是锥形，最大轴端直径D=60，及制动器D=300。根据以上数值从参考文献1选择联轴器型号为：大连起重机厂序号为3，其中D=300，最大质量=27.6。4.5 小结 起升机构是用来实现货物的升降，是不可缺少的部分。由于这台起重机是带有主副起升机构的，在设计时采用平面布置，是一种普遍采用的方法，这样布置也有一定的对称性；采用分别驱动，具有布置方便，安装和检修容易。本章实现了对起升机构的设计，完成了以下几个方面的内容：1.完成了起升机构的整体设计及方案的选择，并且利用AutoCAD软件完成了起升机构的布置平面图。2.完成了组成起升机构的各个零部件的设计和计算，利用AutoCAD按照设计的尺寸把零件装配起来，充分发挥了设计者的能动性，提高了机构装配设计的效率，并及时发现错误。5 结论5.1全文总结到这里，本次的设计基本上接近尾声了，通过将近三个月的来得努力，本课题的设计终于有了结果。本论文是对桥式起重机进行的设计，桥式起重机占起重机总数的首位，使用范围很广，可以使用在机械加工和装配车间、仓库和料场，主要用在车间为生产工艺过程服务。在经过了方案研究和设计计算后，总结如下： 1.在第二章对桥式起重机有了全面的了