（机械工程专业论文）11吨桥式浇铸起重机的研究与开发.pdf

摘要 针对我国现阶段缺少桥式浇铸起重机这种特殊起重机的现状，本论文在收集国内外有关起重 机资料的基础上，结合桥式浇铸起重机在高温、高粉尘及易爆炸环境条件f 使用的特点，比较系 统地阐述了1 1 吨桥式浇铸起重机的研究和开发。 根据1 1 吨桥式浇铸起重机使用的特殊要求，本论文对具体方案进行了分析和研究。在浇铸 起重机桥架方面，通过端梁中间联结的方式，推出了由两台单梁起重机桥架组合成为双梁起重机 桥架的新方法；通过把1 1 吨桥式浇铸起重机起升机构布置在小车架上不参与回转，依靠吊钩装 置的止推轴承，成功地解决了重物、同定立柱与移动立柱的旋转，而起吊钢丝绳不旋转的问题， 巧妙地避开了起升机构中电动葫芦的中心集电器供电问题同时又减少r 回转支承的轴向受力。 针对桥式浇铸起重机立柱可能受到侧向力的影响，提山对人、小车驱动装置采用四点对称布置和 两点对角布置的解决方案。通过对回转支承装置的受力分析和驱动装置的功率计算，选取了浇铸 起重机的回转支承；通过对车轮与轴的受力分析，对车轮与轴的可靠性进行了分析计算，在行业 内的产品设计中率先采用了可靠性的概率设计法。 本论文系统地叙述了11 吨桥式浇铸起重机的方案设计、主要部件的设计、关键零部件的可 靠性分析以及设备的安装调试和维修保养。通过对它的研究和开发，丰富了浇铸起重机的类型， 也为我国特殊起重机的发展起到了推动作用。 关键词：浇铸起重机；总体方案；部件设计；可靠性分析 a b s t r a c t t h ef a c ti st h a ta tp r e s e n tc h i n ad o e sn o th a v eo v e r h e a dt r a v e l i n gc a s t i n gc r a n e s - ak i n do f s p e c i a l c r a n e o nt h eb a s i so ft h ec r s l l ei n f o r m a t i o nc o l l e c t e da th o m ea n da b r o a d ，t h ep a p e rs y s t e m a t i c a l l y e x p l a i n st h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to f11 一t o no v e r h e a dt r a v e l i n gc a s t i n gc r a n ew h i c hi so p e r a t e di n t h ee n v i r o n m e n to f h i g ht e m p e r a t u r e , p l e n t i f u ld u s ta n de a s ye x p l o s i o n c o n c e r n i n gt h es p e c i a lr e q u i r e m e n t so ft h eo p e m t l o no fs u c he l t r e e , a f t e rd e t a i l e da n a l y s i sa n d r e s e a r c ht h ep a p e rn o wr e c o m m e n d san e wm e t h o d - t h eb r i d g ee r a t w o - g i r d e ro v e r h e a dc r a n ei sf o r m e d b yt h eb r i d g e so f t w os i n g d 吲r d e ro v e r h e a dc r e l l e st h r o u g hi n t e r m e d i a t e l y j o i n e de n db e a m s ；b ym e a n s o ft h ea r r a n g e m e n to ft h eh o i s t i n gm e c h a n i s mt ot h et r o m yf r a m ea n dt h er e v o l u t i o no ft h ef i x e d c o l u m na n dt h em o v a b l ec o l u m ni se f f e c t e dt h r o u g ht h ev e r t i c a lr e v o l u t i o no ft h eh o i s t i n gg e a r ，t h e j o i n i n go ft h ef i x e dc o m p o n e n tw i t ht h er e v o l v i n gc o m p o n e n ti si n g e n i o u s l ys o l v e d ，a n dt h ea x i a l c o m p r e s s i o ni sa l s or a d u c e d r e g a r d i n gt h ep o s s i b l ee f f e c to f t h el a t e r a lf o r c et ot h ev e r t i c a lc o l u m n , t h e p a p e rp u t sf o r w a r dap r o p o s a lo f t h e4 - p o i n ta r r a n g e m e n tf o rt h et r a v e l i n gd r i v i n gu n i ta n dt h e 扣p o i n t d i a g o n a la r r a n g e m e n tf o rt h et r a v e r s i n gd r i v i n gu n i t 。t h es l e w i n gb e a r i n gi ss e l e c t e dt h r o u g ht h e a n a l y s i so f t h ec o m p r e s s i v ef o r c eo f t h es l e w i n gb e a r i n ga n dt h ep e r f o r m a n c ec a l c u l a t i o no f t h ed r i v i n g u n i t ；t h er e l i a b i l i t yo f t h ew h e e l sa n dt h ea x l e si s 鞠砖y e da n dc a l c u l a t e dt h r o u g ht h ec o m p r e s s i o no f t h ew h e e l sa n dt h e & x l e s i nt h ec r a n e si n d u s t r y ，t h er e l i a b l ep r o b a b i l i t yd e s i g nm e t h o di sa d o p t e dt ot h e p r o d u c td e s i g n ， t h ep a p e ro f f e r ss y s t e m a t i ce x p l a n a t i o no ft h ep r o p o s a lf o rc r a n ed e s i g n , t h ed e s i g no fm a j o r c o m p o n e n t s ，t h er e l i a b i l i t ya n a l y s i so fk e yc o m p o n e n t s ，t h ei n s t a l l a t i o na n dt h em a i n t e n a n c eo ft h e c r a n e t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to ft h i sk i n do fc r m l ee n r i c h e st h et y p e so fc a s t i n gc r a n e sa n d e x e r t sat h m s tf o r t h ed e v e l o p m e n to f s p e c i a le r s x l e s k e yw o r d s ：c a s t i n ge r a r l e , g e n e r a lp r o p o s a l ，c o m p o n e n td e s i g n , r e l i a b i l i t ya n a l y s i s 独创性声明 本久声硬所呈交豹论文是我个入在导爨指导+ f 进行豹研究王捧及教 霉豹磅 究成果。尽我所知，除了文中特剐加以标注和致谢的地方外，论文中不包含篡它 人已经发淡威撰写过的研究成果，也不包含为获得中国农业大学或其它教育机构 静学整或溪书瑟使蜀i 重熬零孝糕。与我一嚣王痒豹錾恚对本磁突掰徽豹壬 霉贡献稳 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 磺究生签名：二譬 歹 拜于阍；莎, , - o f 年2 月，垂，圈 关于论文使用授权的说明 本入突全了解孛鏊农泣大学有关绦整、使爰学寝论文静裁定，帮：学校蠢投 保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意中国农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、簧播学位谂文懿全部竣部分内容。 ( 保密的学位论文擞解密后应邀守就协议) 磺魁橼 擗隰圆q f 年啪2 目 导师然名； 瓷嘛 时间：；蚵年吨月l p 肆 1 蓠富 第一耄绪论 桥式浇铸超重机鼹一种特殊的起灌机。 越霪税是种能在一定范爨内垂煮越殛和水平移动镌品的机械设鍪，动作的间隙悭和作业的 循环性是它的工作特点。对起重机最霞耍的要求莫过于其在作业过程中的安全运转，安仝性是它 的重要特性。因此设计、制造、安装调试和台蠛有效使用起莺机是保证超重机安全生产的重要环 节。一最发生安全事故，就会缭a 员和设铸造成巨大损失，同时也绘社会带来恶劣影响。因此， 焱全是起重视的第一要素。 桥式浇铸起熏机怒一种特殊的起蓖机，它除具备有一般越蓐机的特点外，还具有其自身独特 的特点。由予轿式浇铸起煮机魑使用u 在冶炼和铸造行业的特种设备，而这些褥业具有高溢、高粉 尘和易爆炸的危险，鞠此它必须满足葡重高漱、防尘、防爆锌要求此外潮予锻的使用环境恶劣， 所以还必须舆有商可靠性，维护方便和自动化程度商等特点。因此u 截设计时，桥式浇铸超重机要 院一般的起羹机其有更商的技术要求。 li 吨拼式浇铸起羹机燕各类浇铸起重机中一种较特殊丽爱杂的起重设备，它除具育桥式浇铸 超重机的全部特性外，还具有旋转、定能、叉取等作业流猩的功能，所以它x 是一种功能_ 齐企的 越重设备。 中法合资的j 京两普耐火材辩有限公司为谶一步扩大在华投资规模，选址在昌平南四镇建设 新的生产基地在基地上建起了世界上先进的加氧顶欧熔炼炉，其铸造生产的锆瑛砂耐火砖由于 采用了特殊的加工工艺，所以一赢销往世界备圜，其产品供不箴求。l1 堍轿式浇铸超重帆就是其 工厂应爝予熔炼炉与退火箱之间作业衔接静荚键设备，其设备的使用关系到熬条生产流水线的作 业，如粜浇铸机不能正常工作，熔炼炉必须马上关创，同时还濡要给熔炼炉保温，其热量损耗是 稚常巨大的，所辨除安全性之辨，浇铸起煎帆的离可靠性也是嚣常煎要的。 本论文的目的：通过1 1 吨桥式浇铸起露机这种特殊超重机的设计分析，结合鞠内外现有起 整机的实际情况，解决浇铸超重机在旋转作业中的一贱难点。通过对关键零部件的可靠性分析来 研制1 1 吨桥贰浇舔起慧机。麸祗弥补国内在这一领域中特殊戴重桃需求的空肉。 按此论文的饕求设计翻谶的1 1 吨桥式浇铸起重帆能满足国内各项拼式起霾机阁家标准的要 袋，对其能特撩起重桃的设圣l 剁造也具鸯借篓搀用。 1 。2 磺制蟒式浇铸起鬟机的基的鞠意义 耩式浇铸起霪视怒一释特殊的起霪梳，内予萁_ 二律在蒲潞、高耪坐及茹爆炸魑陵韵环境条件 下，掇之箕簿霹霹性豹特踩簧求，掰馘遴避对蒸蒋璩牲熬分轿帮设计，采翊礴可靠性静零部件来 壤是跨金及铸造行韭辩些将豫起重祝韵要求，这聪疆离畿簪超重誊l 在一些穰关鞭域静发展具有 校好静攫动体鲻。 3 国内外桥式浇铸起重概的现状 起薰桃跫减轻体力劳动、提高工作效率、赛现安全生产酌起重运输设备，在我匿国豫经济飞 速发展的夸哭，超重机作为荚键的工藏设备和蒸要的辅助机械，在制造业及备类工矿企业得铡了 广泛的应用。 我胬在2 0 谶纪5 0 年代开始规模诧生产起爨机嘏，粥年代以来，髓着起徽机类嬲、规格、性 熊和技术水平的不断提高，加之国内对起羹机需求的e t 益增长，国产起薰机的数量和质鬣有了很 大的提高。为了满足国民经济发展对越重机的，“泛需求，拽国又先后出版发行了超重帆设计手 掰f 1 和国家标攘起煎机竣计规范( g b 3 8 1t - 8 3 ) i 4 i 及超重机零部件的多项国家标准和部颁标 准f 目嘲 1 3 1 删8 4 # ”。随着国际籍潍组织( i s o ) 颁布了有关起蘸机分类、i f f - c 目j 度、载荷、计算 方法等多项闼际标准，加之现代电控披术和液压技术在起蘑机上的广泛应用，我国起重机的自动 纯求平也得到了不断提高。尽管逡些成绩的取得我们藏费了不少心擞，但在禳多关键部门或关键 成套设备上，国内市场的自动控制类起重机还主要以进口为主，具有自主知识产权的国产化产品 在许多行业通是空白。基于遮一形势我们对桥式浇铸超重机进行了，泛的调研，发现在冶炼和铸 造行业还没宥现脊的浇铸起蘸枫可以进行借鉴前1 参考，为弛我们参阅翱收袋了嗣外现有类敲怒重 槐的技术资料。 德凿德马格起重机械有限公司f 1 6 1 1 7 1f 煳自18 7 3 年在缳也纳世界博览会上推出第一台蒸汽驱 动的起重机魏来，在起羹设备的技术、锖4 造以及服务等方蕊占搬了世界领先的地位，作为德弩格 特种起重机，其r 。泛应闱于钢铁生产、汽车制造、造纸工娥、飞机维恪、蟪圾焚烧发电、电站及 2 中国农业大学顶上学能论文第一章绪论 港口装卸等，蕊最大起重量选5 8 0 吨，最大跨度达6 0 米。分析德马格起重机的产品，可以从德 骂接基予其一爨静产赫标准纯躲撬念入手，英特种熬露凝氇怒标准设计静z k k w 鼙特季挚超重懿 的模块形式，德马格越蓬机是由其驱动组合单元、传动组合单元、车轮组台单元等多种模块形式 组成的，该模块化设计的起重机既可以赢接用于普通物品吊运，也可以配合特殊的模块组合设计 及采舞特定装鬟，进一步发震娥适台特定抒鼗要求瓣工艺越镶撬。特种z k k w 受联粱趋鬟撬主 梁与端粱均为箱型梁结构，并由高强度螺栓联接，联接表面经过机械加_ ，所用结构件以及部件 的生产均遵循i s 0 9 0 0 1 标准。端粱中的整体轮箱直径从2 5 0 划6 3 0 毫米，由于采用了特殊的支承 嚣设计。该静轮禧霹2 盂莰速方矮逮麸端粱孛邋壅鞋覆予进行舞换，车轮糖睾萼为g g g 7 0 球墨铸铁， 像具有良好的吸振性能，因此可以大火改善运行的噪裔，同时也可以减少对轨道的磨损。超重机 的大车驱动系统采用z b a - a d k 型三台一驱动，变频系统也被应用于驱动装鬣中，宦可以提供平 瀑熬热逮特性娃及各秘运嚣逮发。莛羲掇卷扬夺车采耀m p w 系歹l j 夺车，它舞有多静额定起升载 葡、起升高度及二 作等级的产黼可供选择。其起升电机为专用的鼠笼电机，电机的肯4 动为制动电 机型或独立的外置和动器型。过载保护器可以提供对起升机辐的过载保护，闷时载荷记录仪记录 终敬滋。起鬟规电控系统掇撰v d e 标准数获u w 安全壤藏设诗，筵重撬豹所有韵终都霹班通 过主接触器由急停开关切断，也可以通过限位开关提供限位保护，这样可以究全保证起重机的安 全作业。 芬兰辩蒽越重瓿蠢限公霉楚精赛上箍 二袋先遗位豹莛重撬专韭糕逵赛鞫驻务爨痰裔8 。 。它其 肖近8 0 年的历史，其产品也广泛应用于造纸、电力、钢铁、垃圾焚烧、汽率等工业领域。科尼 起重机也采用模块化设计，除c w 型模块化起照小车外，还提供特殊l v 定制起重小车。安装有 l v 型定镶l 起重，l 、车皱越垂撬，貉遴学2 m 3 m 工作裁豹撵髂，露时巽备畜精确受载定藏躐综台 性自动化操作特性。 科尼特殊起蘑机的特点： 。独特的横块纯套车结 奄凌诗。 2 所有齿轮为经裁面硬化处理的4 2 c r m o 材料。高耐磨性，寿命长。 3 独立的驾驶室远程控制，提供一个安全、舒邋、高效的操作环境，自动控制系统具备有 霹编程麴丁馋霉毳嚣遘纛，嗣时j 丕提供骆撞装嚣，安全驻控系统释称爨系统等。 以上西家国外起重机厂家也没有现存应用于浇铸行业的特殊起重机。如果需要定购，他们也 需要重新设计制谴。 在我蓬谗练秘铸造杼蛙，蠛牙的浇铸也是慕蠲羲；壤辑式越整壤遴雩亍静，髂炼静镪承遁_ 遭超重 3 中国戒业大学硕士学位论文第一章绪论 皇邕i i i i il l 鼍董喜皇皇曼期邕量鼍鼍舅舅嘲舅 机吊装后进行铸造。收铸造过程中，一般都需要倾耕一定角度来倾倒钢水，在高温、高粉坐条件 下，廷蠢遥过轿式起羹辍夺堍整聚铸麴起署采矮裁销毽，遮榉秘壤籀一方掰报难掌攘，晏一方蟊 浇铸的密实度也不一致同时浪费也挞很大，所以这一行业很需要具有一定特殊功能的起爨机。 目前在我翻现有起重机的产品中，具有越升、旋转、定能功能的是北京起重运输机械研究所 勰擞纪鼬年t 翅设诗缒l 3 堍挢式难爨起震规，玄主要成翅手工厂仓痒静玛墚谨照孛。巍 二起 蘑机需要旋转作业，所以旋转部分需采用中心焦电器进行供电，而旋转部分经常承受偏载葡的作 崩。导教旋转部分不能可靠地工作，另外由于中心禁电器的磨损间敝以及粉尘的影响，起升电机 经常出蕊蘩电蠛蛟攘浆遥题，耩以遮耱撬式壤琛起繁规在会痒豹璐垛捧塑孛也越来越少燎疆采 用，更不能直接采用现有的产晶进行简单的修改后成用于冶炼行业的浇铸超重机上。 。4 研潮橙式浇铸起鬟狡魏纛容和方法 按照起莺机设计规范的要求，根据拼式浇铸超萤机的使用特点，结合国内外起重机实际 使耀精况静经验，在磷稍轿式灏铸起耋枫对，莆先要考虑安全是第因素，在此基石韶上运掰现有 成熟的科学技术和可靠的配套冗器件，扶设计、铡造、安装调试、续修保葬、健瑁等方嚣嫠层把 蕉，才熊研制出能满足使用要求的新型特种设备。 1 。4 ，1 研制麴内容 ， 狠播蜜际工况，绘出浇铸熬重税主蚕技术性能参数。 2 提供薅套可行方案，确定经济的最佳方案。 3 结台主要技术参数和特定的技术要求，完成总体设计。 4 结合主要帮件酶功戆、结构特点、工作原理完成毒要部件的设计计算。 s 。 通过对关键零部馋黝可靠燃分析秘计算，宠成对蘩竣斡霹靠挂分掇。 6 浇铸起重机安装要求及关键技术。 7 。 浇铸超重祝的使用获维护特点。 1 4 2 研制的方法 4 中国农业大学硕士学位论文第一章绪论 l ， 出于本浇铸起重规魄磺铡是外委舞发瓣瑗囊，鞠此成立了相盛靛撬橡 2 。 结合凰内越重枫姻设计要求，_ i 蠹过谖辑积查阅鞠内， 鸯整雄垛超重规嬲疑辩，从瓣测定特豫 桥式浇铸起重机的设计方察。 3 ， 对研制过攫中有疑问的地方，进行必疆她试验骏谜，霞制造遘箨中，豁俘都要缓装安验。 对电控装澎先进 i 模拟以硬取得糖确效据，从露改遴蔗建的设计。 4 在安装调试完成膝，先进行无载荷试验，然后修改、完饕系统程序。 5 + 对浇铸起鬟枫实鼯使翔过程中存在瓣闽越遴孬修正、宪蛰簌悉及对进行菠进。 5 第二章方案分析与设计 ll 噫播式浇铸起熏掇是专心耀于耐火楗辩生产蛇浇铸、瓣套和入退火耱等生产工艺的超重设 备。按照使用要求，1 1 吨浇铸超重机主要用于运输砂型铸模，并将砂型铸模放入浇铸箱内井及时 进 亍组掇等生产过程中。浇铸箱由浇铸起重枫运至熔炼炉前。浇铸对铸模肉充满熔化a z s 原料， 撼浇铸宠浇铸戆波各季孛不同维型的砂爨铸模，浇铸起霞枧裁簧进行警移、上舞、一f 降以及阏转运 动来完成浇铸箱内另一个砂型铸模的浇铸，浇铸箱内各种类型的砂型铸模都浇铸完成后，浇铸起 覆橇f 洚运行将浇铸籍放置于地面上待若干时阐后再将其运挺脱套及入退火籍工柱，至此浇铸起 弦规完成了整个浇铸戆浇铸的圣# 啦。獯萎l ：往复，浇铸起重枧叉拜始下一簸的浇铸终她。 2 11 1 嚏桥式浇铸起重机的基本要求及基本性能参数 2 。1 1 ”盹摄式浇铸起鬟鞔的基本要求 按照浇铸袋场静镬耀特点和完成浇铸的实际揉佟椿涎，1 1 盹擀式浇铸起重税威该主螫由轿 架、大车、小擎及电气控制部分组成，桥架和大车驱动系统威该与遗用桥式起重桃棚类似，其中 小车系统应该有一个可作上升、f 降、回转和平移运锄的立挫，柱端装有起升货叉，起升赞叉用 来完浅现场浇铸终堑静备瑗要求。 2 1 211 吨桥式浇铸起鬟机的基本性能参数 起升机构 匿转辊掏 起蓬量： 1 i t 怒拜速菠：l o m m i n 起升高度：3 瓤 工作级别：m 5 同转速度：1 2 r m i n 6 回转范嗣：3 6 0 0 。 ：传级剐：殛 运行机构 小车运行机构 逡孬速度：一2 5 蕊撼i n ( 变频霹谡) 。f ：作级别；m 5 大车逡行机构 运嚣遽发；3 5 m m i n ( 变频可塌) 工作级别：m 5 2 。21 睫耩式浇铸起重巍的方案分耩 由于1 1 吨桥式浇铸起重机在浇铸作业时，要把煞有砂型铸模的浇铸箱运至熔炼炉前，同时 在浇铸辩要诖蒋模上的浇铸髫翻准确对准维练炉的出料口，阂此货x 叉取的浇铸箱需要前、后、 左、右、上、f 及回转移动。 根据l1 吨桥式浇铸起重机的使用特点和菇本性陡参数的臻求，结合国内外堆垛起重机的使 掰类型，葫步捺逸两静w 行性方案。 在嬲种浇铸超重帆的设计方案中，浇铸籀翁、后、左、右静移动采魇蟒袋起重极天小车运簿 的方式来实现。浇铸起鲭机的桥架和大小车系统与通用桥式超重机类似( 详风2 3 节) 。冀桥架 燕壶两台单粱起莛杌静轿架组合而成的，每个桥架两端装有两组车轮组。其受力稳定性较好，同 时在安数调试方藤也缀隽便，裁端梁遥涟带一定柔性的连接掇藏霹娃连接越来。嫒絮包括主粱、 端粱、趱台和犬车供电系统，火车系统中包括大车驱动系统和大车行走轮装鼹，考虑到作业的特 辣性，稀黎主粱衡安装霄反滚轮轨道( 详觅2 , 3 2 ) ，秘的是健在主粱上运行的小车在承受横向载 蠲畦不发生倾斜。小车羝娆中怠捶小车驱动系绫窥小率幸- 走轮装置。运嚣秘方案申戆辑絮窝大小 车系统一样，f 面就不热体进行分析比较。 1 堍耩式浇铸起重视梳械部分最关键的设计就是壹辩何实现浇铸箱的上下移动和3 6 0 。垒网转 遐动，一种方塞是小车的起丹飙掏与立柱全部俸3 6 0 6 静全残转，另一耱方集是，j 、车靛起井提褥 不作回转，只是阐定立牲、移动立柱及赞叉作3 6 0 。的全回转运动，下面分别论述。 7 中周农业大学 硕士学位论文第二章方案分析与_ 1 5 计 2 2 1 小车主驱动和立柱念回转激 小率主驱动和立梳全回转型是指在主粱上运行小车中的起升机构的驱动电动葫芦与阉定立 柱和移动立柱怍3 6 0 。金同转。 全疆转型小车( 戮2 - 1 ) ，电动麓芦壹接雍置在强转支承上，翻转支零受力大，莫蘑装受力 爰通过网转支承传递到小车架上，回转支承的直径大小确定除了所受外力影响外，还必须大于电 动葫芦的箍体长度，这样才可以满足阐转支承在旋转时，电动葫芦不碰撞在其他结构上，在回转 交承的旋转孛，潮臣萋上嚣，鍪绥安装奔中心鬃奄嚣，保证在稚垒西转动箨霹，辘绘电动蘸芦及萁 限位开关提供电源供应。作全回转的搬柱，一般都采用四面封闭的正方形结构形式，当移动立柱 端部的货叉需簧上卜升降时，其移动立柱被电动葫芦精着上下运动，移动立柱上四谳安装有导轨， 瓣定立柱主安装毒调繁滚轮，葵强弱怒傈迁移凄立撞上f 运璐对滚轮与鼍瓿麓玛簿缓齄，簸殇篱 受力，脚时当滚轮与导轨之间存在间隙时能及时进行调节。 i 电动葫芦2 回转支承3 小车车架4 旌接柱5 固定立柱6 移幼立柱7 ，货叉8 铸横 鬻摹l 生錾臻耱壶茬垒疆转鹫枣车 分析全回转裂小车，其特点有： 小车结稳筵零，酲转支承蠢攘固定在，l 、枣上，电动葫芦整菝放誊在霞转支承上，设诗方硬， 8 制造简单，但回转支承尺寸大。 2 崮定立柱直接连接在回转支承下部，固定立柱主体结构简单，但其滚轮部分受力结构复杂， 其受力点为立柱的上f 两点，同时滚轮隐藏在立柱内，其安装、调整、维修不方便。 3 移动立柱主体结构简单，受力均匀。 4 ， 小车主驱动供电采用中心集电器装置，中心集电器是通过电刷滑环来传输电源及信号的，由 于l 作环境受粉尘影响，中心集电器经常接触不庭是故障频发的主要原因，同时维修更换也 不方便。 2 2 2 小车主驱动不回转、立柱全回转型 小车主驱动不同转，立柱全同转型是指在主梁上运行小车中的起升机构的驱动电动葫芦不作 回转运动，同定立柱和移动立柱作3 6 0 。全回转。 1 电动葫芦2 倒转支承3 莲接柱4 固定立柱5 移动立柱6 货叉7 铸模 图2 - 2 主驱动不回转、立柱全回转型小车 9 i 星里圣：耋，。錾圭茎鎏j ；i ：o 。一。，。一。蓄；耋叠誊2 錾之誊上 小车主驱动不回转、立柱全回转型小车( 图2 - 2 ) ，电动葫芦采用支座支承在小车平台上， 其精装受力透过支壅鬣接传递列小车车桨上。料转支承静壹经大小由受力掰决定。作垒醋转熬描 定立桂通过连接柱与回转支承相连接，定立柱为对称的矩形粱通过中问地接件构成u 型结构， 别称的矩形粱两边安毅有导轨，保证穆动立柱上的导轮能枯导轨上下运动。移动立柱上安裟有起 带崩驰薅轮蒋轮组昂鹭装置。璇计的授心蒇是骂电裁葫芦卷搦钢丝绳上下舞降簿，其锅避缀下吊 挂的两轮滑轮吊钩装置中，吊钩3 除随两轮滑轮组作上下升降外还通过摊力轴承4 足吊钩螺母 5 随崩庭立牲、移动立赫绕吊蘑中心线佧回转运动，而吊钩装置中轴】，吊钩横粱2 、滑轮蛆6 、 滑轮轴7 ； 箍豢扬钢丝绳捧上下手臻运动 糖2 - 3 ) ，这样就保嚣了枣车的u 鸯驱动不回转藕立 主 部分作垒回转运动，凶此电动葫芦的供电不需要中心集电器羧置同时人大减轻了回转支承的受 力。移动立柱上四面布置有沿阐定立格导轨上下运行的导轮其导轮可进行调节，保证其能均衡 地馋用在等孰上。 轴2 吊钩橘朵，吊钩4 推力轴承5 吊钩螺母巨滑轮组7 滑轮轴 圈2 4 吊钩装置 分辑小车主驱动不隧转、立接全回转黧，其特点蠢： 1 小车受力均衡。小车1 ：需增加电动葫芦支座，结构稍晟复杂，但圆转支承受力及尺寸都小。 2 固定立柱主体结构简单，受力均匀，制造安装调试较易。 3 。 移动立誊至主体绩毒每楚攀，受力缘岛，箕导籍安装在移动立拄表瑟，翳于安装、谜熬拳l 维修。 4 小车主驱动供电不需骤中心集电器，避免了受粉尘环境的影响，提赢了整机运行的可靠性。 遵过墩上嚣嵇方案瓣分辑 较，选定主驱裁不甄转，交挺垒国转型粒小车形式迸露蕊掺设诗。 为了满足浇铸起重机在商温、高粉尘的环境条件下琏续作业，特在如下几方谣进行了考虑： 1 选用1 6 m n 钢作为主螫部件的原材料，这样可以提高在高温条件下部件受力的静强度和疲劳 强疫。 2 在移动藏柱上安装隔热板，防止热量传播到固定立柱和移动立柱上。 3 传动部件、电器元件全部安装在金属翠壳内，防止热摄对它的辐射。 4 选用防护等缀( i p 5 4 鼗i p 5 5 ) 裹匏元嚣传，挺裹浇蒋起重褪麴跨尘效暴。 2 311 吨桥式浇铸起重机总体设计 11 吨桥式浇铸起重机总体设计的思想是安全可靠、经济实用、维修方便。 2 。3 i1 穗褥式浇铸越熏撬基零缝袋 11 吨桥式浇铸起重机( 酗2 - 3 - l 及图2 - 3 - 2 ) 主要由耩架、大车、小率以及电气部分组成。 蜀2 - 孓1 “吨桥式浇铸超重枫 电气系统2 ，j 、率系统3 柝架4 天车系统 圈2 一誊21 1 堍轿式浇铸起燕撬 2 3 21 1 吨擀式浇铸起誊机的总体特征及工作原理 2 3 2 。1 结构特征及t 作原理 l1 吨桥式浇铸起道枫由桥架、大车、小车以及电气部分组成。 11 吨桥式浇铸起髓机桥絮采用电动双梁起重机桥架形式，由1 6 m n 钢板焊接的箱型主粱和端 粱组成主粱上铺设镧辘( p 3 8 ) 供小车运行。其中全偏辘稽型主梁与端浆绰接耐袋，端粱可看 幸挈两个小端粱，中趣翔是蠢是柔谯熬铡掇将二者连接怒寒，实鞲上是出蹲螽革禁起璧柱耩絮鳃 台成为一台双粱起重枧掭絮，媳样每个端粱上装畜翱个车轮。它黪饯点怒翁鞫燕单，霹甥囊大车 轮压，降低端浆的高度，增加馊t i = 的挣空阅，势且安装方便。小车轨道袋用援板与主粱联接，便 予更换。主粱魏弼安装寄走台，其中一侧漩鸯小车导电装置。 1 1 吨桥式浇铸起藤帆大事由大车运嚣驱动装置秘运抒攀鞍缝戏，丈攀遁簿驱动装置痰f l a n s e n 嗽机减速器【“i 构成，犬车远行采用四点驱动八个车轮缌的彤式，它镪括鄹个生动车轮缆( 躞2 - 4 ) 和四个被动车轮缀( 醮2 - 5 ) ，率轮组通过攀轮支瘫粪与端桨连接，簿一测桥粱嚣蠛嚣安装一缀主 动车轮纽和一组被动车轮缒，这樽两个端粱螃絮鲍大车缝搀裁缀或了双粱掭絮鳇火车结搦。磬 絮 之间柔性钢掇的联接，既保证了双梁桥架的完撼性，又像诞了端梁下八个车轮与丈牢孰道的可靠 接触。 i 主动辘2 主动车轮3 牟轮支越套 蹲：o 主动率耱缀 1 4 l23 l 。被动轻2 被动车轮3 车轮支痤套 图2 - 5 被动车轮组 l1 吨撬式浇铸起羹：规小车主要虫小车架、立柱、回转瓿捻、起势襁竣、，l 、车运行规梅、反滚 轮机构姒及起升货叉等部分组成( 见圈2 2 ) 。小车絮由低台鑫结构钢1 6 y a a 钢板焊接而成。立柱 国西定盛柱、移动立柱私连接妊等组成，均采用1 6 孙钢板焊接而戚。阍定立柱由两个箱型粱构 成，其上安装鸯运幸亍轨遂，供移动立蛙沿英侔拜降运动。移动立牲夯秀一箱型粱，泰端装鸯超势 赞叉，移动立挫上分别装有四搬运行煮轮和四组导向轮，前者沿起升货叉方向。后者则与起升货 叉方囱豢直，戳保证起升货叉平稳地完成秀降运动和阏转运动。连接柱为一正八面体柱，一端与 阐转支承的连接瘫用高强度螓投联接，男一端则与疆建立拄联接。圜转规构袋翅单撵交叉浚粒式 网转支承( 大齿圈) 、小齿轮和回转驱幼装置组成( 见图3 - 4 ) 。回转支承下支座与小车架相联， 翻转支承上支廓遥过连接柱与蠲定立校联接。鞠转驱韵装置驱动小齿轮并带韵回转浅承的大齿圈 旋转以繁动与之相联的凝定立摭旋转，从纛繁动安装农上嚣的移动立柱及其越舟赞叉旋转，这群 米实现起升物品的回转运动，而安装在小车架上的起卅机构和网转驱动装置则不回转。这样可以 保证起许货叉可傲3 6 0 。静全回转运动。小车超升祝构采瑚德国n 脯g 公司生产的 d h 2 1 0 0 h 1 8 k v 3 4 2 f l o 钢丝绳型魄动菝势，通过动滑轮一是钩装霪与掺魂立槛铰接，墩完成起强簧 义的升降运动。小车运行机构由h a n s e n 电机减速器与车轮组构成，并采用分别驱动对角线布置 1 5 的形式。为防i t 立柱意外碰撞障碍物而产生横向侧向力，在小车下部安装有反滚轮装置( 翻2 - 6 ) ， 反滚耱豹痒躅怒当小车审固定立挂、移魂立壤秘货叉在承受横舞餐淘力对，夸车车轮2 毒可撬被 抬起，为了防止小车发生这一意外事故，在小车车槊lf 装育反滚轮支架4 、反滚轮5 和碟形弹 簧6 ，当小车车轮2 离开桥槊主梁3 上的轨道时，压缩碟形弹簧，在弹簧作用力下，小车车轮又 睡裂辑粲主粱豹辘遂上寒，弱嚣重碟影弹簧又越减震 筝惩，减轻，j 、车中国定立较、穆渤立柽秘赞叉 在受碰撞冲击时对小车及桥絮主梁所产生的冲击。 “1 1 f i i 一。l i 一 辟f 鲢 2 ；瞳 搿 ，一一点寻硪 ，一7 。8 谜 ，4 q 礴岛露_ 7郾 2 3 0 l 小车车架2 小车车轮3 桥槊主粱4 反滚轮支架5 反滚轮6 碟形弹簧 圈2 - 6 反滚轮装置 2 3 2 2 安装保护装置及要求 li 吨桥式浇铸起耋机起升视构中电动葫芦分剐安装有趣载保护装置和四位的怒升高艘限位 装置，上下备嚣位，并可撮据敷爱求蛉妲置进行调整。上下鼹攮分裂自两个串联的蔽穰哥芰缀或， 薷一限位为减速，第二限位切断电源。在上升的极限位置还装有一个与起升吊钩装激联动的限位 开关，戳防j 二电动葫芦豹限位开关意步 失灵时超到安全保护作用。火小车运行机构分别安裟有四 证蝗行程限位开关，当火，j 、车遮杼至扳限位置，氍位舞关动撵，大，j 、牵减速箨止。努捧，攫大小 车运行的极限位霞末端还安装有止挡装置。为了防止与同一运行轨道上的另一台起擞设各发生碰 1 6 中国农业大学硕上学位论文第二章方案分析岛设计 s ! ! 目曼鼻燃i i l li 黑 撞在拼槊端粱上还安装了接近开关，当两套设备靠近鳓擒悫距离对，接近开关动释，切断电源， 避免两台超重设备发生疆接。 2 3 2 3 操作控制装萱及震求 11 魄桥式浇铸起重机电控操作安装在阎迩操作室内，采用联动台控制方式，在安装维修保养 时采溺懑挂手魄门控裁方式。在袋动台上，藤摇杆式帮蓑究硪疆个枫祷耱运行操律，其中右搡季# 杆控制大率及小车的运行，发操作杆控制升降及回转运行，操作台上安装趄、停( 供电) 按钮及 信号指示灯。电气控制过程中。起升莱用戏迷电动葫芦，大、小车及厨转逡行均采翔蹙颓调速， 这样莛韵、索劝平稳，捧警慰张窿确。 2 3 2 4 主耍技术性能参数 起升机构 超重量：i i t 起升速度；1 ，1 0 m r a i n 越升高度：3 。8 m z 侮级别； m 5 电源：三相交流3 8 0 v5 0 h z 驱动装置楚弩：d h 2 1 0 0 h 1 8 k v 3 4 2 f 1 0 壤动装置奄瓣麓率：4 0 k w 回转机构 稍转速度：1 7 r m i n 潮转范盈： 3 6 0 。 工作级别：m 5 鼹源：三姻交流3 8 0 v5 0 h z 糍砖装置辫譬js p z h a 4 c 1 2 5 - d 9 0 l n h - 4 g - l 5 驱动装置电机功率； 1 5 k w 鹱动装置输出转速：1l r m i n 掰转支承登号；1 1 2 3 2 。1 6 0 0 运行帆构 小牵避抒祝鞫 1 7 轨距：2 7 m 运行速度： 轮距： 工作级别： 电源： 缓冲器型号： 缓冲器行程： 钢轨型号： 车轮直径： 驱动装置型号： 驱动装置屯机功率： 驱动装置输出转速： 人车运行机构 轨距： 运行速度： 轮距： 工作级别： 电源： 缓冲器型号： 缓冲器行程： 钢轨型号： 车轮直径： 驱动装置型号： 驱动装置电机功率： 驱动装置输出转速： 1 8 z z 瑚 呈| 一 此 w 呲 帆 | 奏 一 一 一 = m 慧? 罴| i 淼m 黧? 罴= 第三章主黉部锋的设计与选璧 3 1t 吨桥式浇铸起重机起升、大小车逡 亏机构设计与选型 1 1 堍梅式浇铸起重瓶超羚、大小车运行机构与通用轿式起重视相类戗，现分捌设计落嬲鲡f 。 3 。1 1 越羚机构 按照1 1 吨桥式浇铸起熏机起升机构的要求，为满足趣升速度小于1 0 m m i n 和工作级别为m 5 的特性，可戬采用电机、减速器、铡动器、卷篱等传统驱动方式，由于臻求额定起势载旃为1 l 魄，考虑戮两轮滑轮组下述鼯有移动立桂和爨叉( 移动立柱和货叉约为5 吨) ，困此越升机构试 验静载荷为1 9 吨。综合上述因素，决定1 1 吨桥式浇铸趟煎机起升机构的起重量为2 0 吨。 如果越升机构按照传统驱动方式布鼗电机、减速器、裁动器、卷簿的方案，萁小；葶轨距为 2 0 0 0 r a m ，小率轮距为2 4 0 0 r a m ，孰距和轮溉嫩采用2 0 穗超重量的电裁葫芦的布置方案( 2 0 吨电 动葫芦小牟轨距为1 6 0 0 m m ，小车轮距为2 0 0 0 r a m ) 大；网转传动方案中，传统驱动方斌布置的 方案所采用的囤转支承直径也比较大，虽然浇铸起重桃的可靠性得到加髅_ ，但经济性铰差。因 此在初步设计中否定了传统驱动形式，稻教为选取电动葫芦的形式。 电动葫芦除了在结构上比传统驱动布鬣方式尺寸小外，还具有重赞轻、易布置、定能准确、 传动效率和防护缓别高等特点，因此，选j l 优质电动葫芦嫩较适应浇铸怒重帆起舞作攮的要求。 选蕊起熏最为嚣砖的瓤功葫芦，可潋采用莓产或避蕊的。国产缒m d 型电动葫芦，起升速 度为1 1 0m r a i n ，可以满足臻求，但国产电动葫芦在上下限位、超载限制、电机制动和齿轮传动 等方面与进翻电动葫芦存凌明显差距，考嫩剐l1 吨桥式浇铸起重辊起秘定位的严格要浆，嚣此 凌定选胡德瀚d e m a g 公蠲电动葫芦。经造型确谈，电动稿芦型号为d h 2 1 0 0 h 1 8 k v 34 3f i o ， 电动葫芦主要技术参数； 起重量：2 0 t 起丹速度 1 1 0 n d m i n 起升高度。4 5 m 滑轮倍毒：4 2 t 作缓捌：i a m ( f e m ) 1 9 3 1 2 大率逶行机构 按起熏餐为2 0 吨通用桥式起重机的犬车运行机构考虑，其只有两套单独驱动的大车运行机 构。由于l1 魄桥式浇铸起蘑帆在t 律过榉中立柱可蘸受警# 横向侧向力的影响，通过小车瑷滚轮 装置静谨努稼捌，一罄j 主辑絮谯育可麓被，j 、率掩起( 魁翻2 - 6 ) ，鲡栗黼好遮耩桥檠边安装商大车 驱动装擞，这时的大车驱动车轮很可能空转溅者打滑，火车不能行走，浇铸超重机也无法1 ：作。 纂于此种可髓健，在桥槊两侧布置有心襄火_ 率运行驱动装谶 圈3 - 1 大车逡行枫构) 。 圈3 - 1 大车运行机构 对丁蕊劫车轮，由于通趟瓣式起重桃大擎车轮为6 3 0 m m ，车轮个数为4 个，键1 1 吨挢式 浇铸超重极大率车轮个数为8 ，囡瑟车轮赢径戆用q b 4 0 0 m m ( 还考虑与、率车轮的互换往) 。经过 2 0 中灞农妊大学硕学位论文第三章主要部髂熬设计号选型 设诗诗箕，选取丈车运 i 扭梭熬主要技术参数翔下； 轨躐：1 4 0 5 m 运 亍速度： 3 5 m r a i n 轮题： 1 3 1 ，6 5 m 车轮直径； 巾4 0 0 m m 驱动装置型号： s p z h 4 4 b s m d l o o l a h - 4 g l t 驱动装置毫楗功率：2 。2k w 4 上作级别：m 5 3 。 。3 小车逶彝枫擒 按超重量为2 0 堍通用桥式起重桃的小车运行机构考虑，萁只有套单独驱动的小车运行杌 褥。出予l l 睫接式巍鳞起重撬在工撂过程书立拄霹能受到横囱剿囱力的影响，小车袈一测可我 被抬起，与大车运行机构的受力状况兴似，如果只有一套驱动装置，小车率轮的驱动车轮很可能 空转或者打滑，小车不能行走，浇铸超重视也无法工作。基于此种可能性，在小市对角线方向布 嚣商露套，j 、车运行驱动装置( 匿3 - 2 小车运纷枫穗) 。嗣黠在小车下安装蠢反滚轮装置，骆盘小 车被抬起的现粮发生。 经殴计计算，选取小车运行机鞫的主要控术参数如下： 孰躐； 2 7 m 运行速度：2 5 m r a i n 轮糖：2 2 7 m 车轮妻经： 毒4 0 0 m m 驱动装置型号：s p z h 4 4 8 6 3 一d 1 0 0 l a h - 4 g - l 1 驱穑装置电机功率：2 2k w 2 t = 终级别：m 5 2 1 2 2 7 0 + 。一一_ j 黼3 - 2 小车运行机构 3 。2 1 睫橇式浇铸起譬凝豳转撬粳设计与选型 3 2 1 阐转支承结构疆式的确定 根据1 1 吨桥式浇铸起重机所使阁的工况和小车布置的尺寸火小以及同转支承内罔周定、外 强匿转的特点，选取徐嫂罗黪艾德国转支承鸯羧公遴l 系岁莓擎搀交叉滚链式圄转支番。邀静虱 转支承由两个崩圈组成，滚柱轴线l ：1 交叉排列，接触压力角为4 5 。由于滚牲与滚道阐是线 接触，所以承载能力高于单排钢球式。由于奠制造精度高，装配间隙小，安装精度也要求商，所 以适鲻哥起重壤使鲻。 回转支承狂使用过程中，般要承受轴向力e t 径向力只以及倾覆力矩 f 的共同俘用，由 于主机的工作方式及结构型式不同，一e 述三种载荷的作用组合情况将有所变化。针对回转支承的 受力特点，在结构安排挺式上嚣鬣减少受力的褒仡可娃延长醐转支承的使用寿命，掇高j ：作效率。 国外起重机傣4 造巍在使用| 瑗转支承时，般帱躐f 采翅娃式同转支晕装置，对哥襞用转盘式 回转支承时，很多情况下都是把起升骧动布置在回转支承上，这种结构布嚣一方面加大r 轴向力 e ，舅一方面也增大h 三种裁荷编台的变化。其原阏是起辩载荷在额定载荷以下它是经常变化 静。在布置 堍辑式浇铸起霾辊两转支承绩构辩，洚了避免起升载荷直接作爝在翻转支承上， 通过起升驱动装爱支架把起升裁荷作用在小车上，使网转支承在轴商方向上只受固定立柱秘连接 柱的重力作用，巧妙地解决了阐转支承的受力问题和周定立桂与移动立柱的旋转问题。 # 窀轿式浇铸起熏撬酲转支承受力蓬3 0 f a 一轴向力f r 一径向力m 倾覆力矩y i 、y 2 _ 一支承反力 鬻墨1 3 溺转支承受力 3 2 2 阐转支承当量载荷的计算1 】m ( 按超重机回转支承装置的计算载荷要求进行计算) 轴趣力疋= g ( 3 】) 式中g 一起重机问转部分中固定立柱和逐接柱囱重( 9 2 k n ) 玩= g = 9 2 k n 径囱力只一謦+ 殇) t g a ( 3 之) 式中恐一起升载荷 盯一吊重相对铅垂线的偏摆角 考虑静载荷试验按额定载荷的1 2 5 倍取值，移动立桂自重约为4 0 0 0 k g ，货叉自擞约为 1 0 0 0 k g 蜀= 1 2 5 x1 1 0 0 0 0 + 5 0 0 0 0 = 1 8 7 5