20-5T双梁桥式起重机设计【4张CAD图纸和WORD毕业论文】
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桥式起重机
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目录
内容摘要……………………………………………………………………………1
关 键 词……………………………………………………………………………1
Abstract……………………………………………………………………………1
Key words…………………………………………………………………………1
绪 论………………………………………………………………………………2
1.主起升机构计算…………………………………………………………………3
1.1钢丝绳选择…………………………………………………………………3
1.2卷筒设计……………………………………………………………………3
1.3起升电机选择………………………………………………………………5
1.4减速器选择…………………………………………………………………5
1.5制动器选择…………………………………………………………………6
2. 副起升机构计算…………………………………………………………………7
2.1钢丝绳选择…………………………………………………………………7
2.2卷筒设计……………………………………………………………………8
2.3起升电机选择………………………………………………………………9
2.4减速器选择…………………………………………………………………9
2.5制动器选择…………………………………………………………………10
3．小车运行机构计算………………………………………………………………10
3.1运行阻力……………………………………………………………………11
3.2选择电动机…………………………………………………………………12
3.3确定减速器…………………………………………………………………12
4．大车运行机构计算………………………………………………………………13
4.1轮压计算……………………………………………………………………13
4.2电机选择……………………………………………………………………14
4.3确定减速器…………………………………………………………………15
5．主梁设计………………………………………………………………………… 16
5.1选择主梁……………………………………………………………………16
5.2主梁载荷计算………………………………………………………………18
5.3起升载荷及其最大弯矩计算………………………………………………18
5.4水平惯性载荷………………………………………………………………20
5.5载荷组合与主梁应力计算…………………………………………………20
5.6刚度计算……………………………………………………………………22
6.端梁计算…………………………………………………………………………23
6.1中间断面系数计算…………………………………………………………23
6.2端部支承处断面系数计算…………………………………………………24
7.整车总功率………………………………………………………………………25
7.1整车电机功率之和…………………………………………………………25
总结语………………………………………………………………………………26
参考文献……………………………………………………………………………27
致谢…………………………………………………………………………………28
- 内容简介：
-
内容摘要：桥式起重机主要由起升机构、小车运行机构、小车架和一些安全防护措施组成，桥架横跨车间两侧的轨道上，小车在桥架横梁上的轨道上沿着横梁运动，吊钩可到达车间的每一个角落，实现物体的提升和平移。桥式起重机，具有适应范围广，提升重量范围大，操作简单，安装拆卸方便等优点，广泛用于工厂生产和港口物流搬运中。机械部分主要由小车架、卷筒、吊钩、桥架横梁和操纵室等构成。桥式起重机可实现升降、平移两种工作模式，本设计中根据起重量、起升速度和运行速度计算出电机功率、减速器、卷筒及各联轴器型号，并以此依据来选型，综合考虑多方面的因素，根据桥式起重机工作环境设计了起重机的安全保护措施等；同时各个系统有相应的安全保护措施来保证起重机安全可靠运行。 关键词：桥式起重机 车间 起重机 机械部分Abstract： Bridge crane hoisting mechanism, cars run by institutions, mainly composed of small frame and some security measures, on a bridge across the shop floor on either side of the track, trolley tracks along the beam movement on the bridge beams, crane to reach every corner of the shop, improving the realization of objects of peace moves. Bridge cranes, has to adapt to a wide range and large range of lifting weights, simple operation, easy installation and removal, and other advantages, widely used in factories and ports for transport. Mechanical parts, mainly by small frame, reel, hook, form of bridge beams and cabinets. Bridge type crane can implementation lifting, and pan two species work mode, this design in the under up weight, and up rose speed and run speed calculation out motor power, and reducer, and reel and the all coupling model, and to this pursuant to to selection, integrated considered many of factors, under bridge type crane work environment design has crane of security protection measures. At the same time the system has the appropriate security measures to ensure the safe and reliable operation of a crane.Key Words：Bridge type hoist shop crane The mechanical part绪 论桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道上运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版word版说明书，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加QQ 83753222，最后，希望此文能够帮到你！普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。中、小型桥式起重机的运行机构较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式。起重机的行走一般用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。桥架的金属结构由主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。设计参数：起重量： 主起升20t 副起升5t 跨度13.5m起升高度 ：主起升12m 副起升14m速度： 主起升 7.2m/min 副起升 19.5m/min 小车44.6m/min 大车84.7m/min工作级别 ： 主起升M5 副起升 M5 大车 M5 小车M5车轮直径 ： 大车 600mm 小车350mm卷筒直径 ： 主起升 500mm 副起升400mm起升倍率： 主起升 4 副起升 21.主起升机构的计算1.1钢丝绳的选择1.1.1双联滑轮组，钢丝绳的最大静拉力式中Q额定起升载荷Q=20000；吊钩组重量=500；m滑轮组倍率m=4；滑轮组效率，查起重机设计手册=0.98图1.1起升机构计算简图1.1.2钢丝绳的选择所选钢丝绳的破断拉力应满足：;而式中钢丝绳破断拉力；钢丝绳破断拉力总和；折减系数，对于619钢丝绳=0.85钢丝绳安全系数对于M5 =5.5；由上式可得：16920kg根据查钢丝绳产品目录可选钢丝绳619181670 =18400kg, 16920kg, 所以满足要求 钢丝绳直径 1.2卷筒的设计1.2.1主起升卷筒的设计1）卷筒的主要几何尺寸的确定卷筒名义直径D：D=（e-1）d=（25-118=432mm式中D卷筒名义直径（卷筒槽底直径）d钢丝绳直径e简绳直径比（查起重机设计手册取e=25）2） 绳槽半径R：R=（0.53-0.56）d=9.353） 绳槽深度h：h=（0.25-0.4）d=6.84） 绳槽节距p：p=d+（2-4）=205） 卷筒上有螺纹部分长度：（）631mm式中最大起升高度=12m；m滑轮组倍率 m=4=D+d卷筒计算直径有钢丝绳中心算起的卷筒直径；= D+d=500+18=518mm为钢丝绳的安全圈数取Z=26） 卷筒长度l：l=2（）+=2631+60+60+155=1657mm 取l=1.7m式中无绳槽卷筒端尺寸，有结构需要决定固定钢丝绳所需长度=60mm中间光滑部分长度根据钢丝绳允许偏差决定取=155mm(根据计算常识得)7） 卷筒壁厚：=0.02D+（6-10）=181.2.2卷筒转速=1.3起升电机的选择1.3.1计算起升静功率kwkw初选电机功率=0.8526.50=22.53kw选择YZR 200L-8电机，N=22kw, n=720r/min 1.4减速器的选择1.4.1起升机构总的传动比：i=40.6根据传动比i=40，电机功率22kw，电机转速n=720r/min，从减速器产品手册上可选用 ：ZQ-65-3CA型减速器，1.4.2演算减速器被动轴的最大扭矩及最大径向力最大扭矩的验算式中电动机额定扭矩，=i传动比，i=40.6电动机至减速器低速轴的效率=0.94；电动机最大转矩倍数，=3.35减速器低速轴上的最大容许转矩，=6150kgm=0.753.3529.1848.60.942814.kgm最大径向力的验算式中，卷筒上钢丝绳最大拉力，=2615kg；卷筒重量，=800kg；低速轴端的最大容许径向载荷，=9940kg； 2615+3015kg 满足要求1.5制动器的选择制动器装在高速轴上，其制动应满足下式:(kg.m)式中制动安全系数对中级工作类型，=1.75；满载时制动轴上的静力矩=式中机构总效率，=0.91=1.75m查产品目录，选择YWZ4300E/50制动器，ed50/6匹配推力器制动轮直径D=300 最大制动力矩630Nm2. 副起升机构的验算2.1.钢丝绳的选择2.1.1双联滑轮组，钢丝绳的最大静拉力式中Q额定起升载荷Q=5000；吊钩组重量=100；m滑轮组倍率m=2；滑轮组效率，查起重机设计手册=0.981287.82.1.2钢丝绳的选择所选钢丝绳的破断拉力应满足;而式中钢丝绳破断拉力；钢丝绳破断拉力总和；折减系数，对于619钢丝绳=0.85钢丝绳安全系数对于M5 =5.5；由上式可得：8334kg根据查钢丝绳产品目录可选钢丝绳61916155; =8870kg,=88708334, 所以符合要求。d=16mm2.2卷筒的设计2.2.1主起升卷筒的设计1）卷筒的主要几何尺寸的确定（此处为图）卷筒名义直径D：D=（e-1）d=（25-1）16=384取D=400式中D卷筒名义直径（卷筒槽底直径）d钢丝绳直径e简绳直径比（查起重机设计手册取e=18）2)绳槽半径R：R=（0.53-0.56）d=76.883)绳槽深度h：h=（0.25-0.4）d=54)绳槽节距p：p=d+（2-4）=185）卷筒上有螺纹部分长度：（）式中最大起升高度=14m；m滑轮组倍率 m=2=D+d卷筒计算直径有钢丝绳中心算起的卷筒直径，=414mm；为钢丝绳的安全圈数取Z=2式中无绳槽卷筒端尺寸，有结构需要决定固定钢丝绳所需长度=54mm中间光滑部分长度根据钢丝绳允许偏差决定取=80mm6）卷筒长度l：l=2（）+=2425+54+54+80=1146mm;取1=1.2m。卷筒材料采用HT20-40，其壁厚按经验公式确定2.2.2卷筒转速=30.11r/min2.3起升电机的选择2.3.1计算起升净功率式中起升机构的总效率，=0.990.9850.94=0.917kw初选电机功率=0.8517.73=15.07kw式中起升机构按净功率初选电动机的系数，起起重机设计手册=0.85查电机手册，选功率YZR180L-8 ，N=17kw, 转速n=710n/min2.4减速器的选择2.4.1起升机构总的传动比：i=根据传动比i=23.58，电机功率16kw，电机转速n=710r/min，从减速器产品手册上可选用 ：ZQ6531.53CA2.4.2演算减速器被动轴的最大扭矩及最大径向力最大扭矩的验算式中电动机额定扭矩，=kgmi传动比，i=23.58电动机至减速器低速轴的效率=0.94；电动机最大转矩倍数，=3.92减速器低速轴上的最大容许转矩，=2500kgm=0.753.9221.9723.340.941417kgm最大径向力的验算式中，卷筒上钢丝绳最大拉力，=1288kg；卷筒重量，=360kg；=9600kg；1288+=1468kg 满足要求2.5制动器的选择制动器装在高速轴上，其制动应满足下式式中制动安全系数对中级工作类型，=1.75；满载时制动轴上的静力矩=1.75kgm查产品目录，选择YWZ4300/45制动器，Y45Z/6匹配推力器制动轮直径D=300 最大制动力矩630Nm=1.731.7满足要求3. 小车运行机构的计算3.1 小车运行机构传动简图根据起重小车架的平衡方程式，可分别示出主动轮和从动轮的轮压主动轮：式中P1主动轮轮压Kt小车轮距。为2400mm3.1运行阻力的计算3.1.1小车满载时的最大摩擦阻力=（Q+G+）式中（Q+G）额定起重量加吊钩重量，（Q+G）=20500kg；小车自重，=7500kg；k滚动摩擦系数，k=0.05cm；轴承摩擦系数，=0.015；附加摩擦阻力系数，=1.5；车轮直径，=350mm；d轴承内径，d=90mm；=（20500+7500）=56kg3.1.2小车满载运行时的最大坡度阻力=（Q+G+）式中坡度阻力系数，=0.02=（20500+7500）0.002=56kg空载运行时=16kg3.1.3小车满载时的最大静阻力=282+56=338kg=81+16=97kg3.2选择电动机3.2.1满载运行时电动机的静功率=kw3.2.2选择电机式中电机启动时为克服惯性的功率增大系数，=1.4N=1.42.74=3.86kw查电动机产品目录，选择YZR160电机；功率N=8.5kw，转速910r/min3.3确定减速器3.3.1确定传动比i=小车运行速度；n电机转速，n=910r/min；D小车车轮直径，D=0.5m=i=启动时的惯性力：式中小车满载启动时的平均加速度，取=0.1m/；启动时减速器输入功率N=根据启动时的输入功率，减速比i=22.4，输入转速及工作类型，查产品目录，选择ZQ50403CA型号。4.大车运行机构的计算4.1轮压计算 参考同类型规格相近的起重机，可挖认为主钩中心线至端梁两端主、从车轮中心线距离相等，主钩中心线离端梁中心线最小距离（极限尺寸）。大车最大轮压（满载）4.1.1大车最小轮压（满载）4.1.2大车最大轮压（空载）4.1.3大车最小轮压（空载）4.2电机的选择4.2.1运行阻力的计算=+式中起升运行静阻力；起重运行摩擦阻力；起重机在有坡轨道上运行时需克服的由起重机重量分力引起的阻力；1） 起重机满载运行时的最大摩擦阻力=kg2） 起重机满载运行时最大坡度阻力=(32.5+20.5) 10000.001=53kg；3） 起重机满载运行时的最大静阻力4） 起重机满载运行时最小摩擦阻力kg5） 起重机空在运行时坡度阻力kg6） 起重机空载运行时的静阻力kg4.2.2选择电动机1） 满载运行时电动机的净功率式中起重机满载运行时的静阻力，=530kg；大车运行速度，=84.7m/min；大车运行机构传动效率，=0.95；m电机个数，m=2；kw2） 初选电动机式中电动机启动时克服惯性的功率增大系数，=2；kw查电动机产品目录，选YZR180L电机，P=7.7kw，实际转速930r/min4.3确定减速器4.3.1减速器传动比式中大车运行速度，=84.7m/min；n电机转速，n=930r/min；大车车轮直径，=0.6m；4.3.2启动时的惯性力kg启动时减速器的输入功率kw根据启动时的输入功率，减速比i=20.67，输入转速及工作类型，查产品目录选ZQ5031.53CA减速器。5.主梁的设计5.1选择主梁 断面面积F=55(11.2)20.6115=259惯性矩水平惯性矩垂直惯性矩断面模数5.2 主梁载荷的计算箱形双梁桥架的自重载荷和起升载荷算式中为一根主梁的重量，大小为5298kg为传动侧走台的重量，大小为1273kg为主梁轨道的重量，大小为595kg为一侧栏杆的重量，大小为147kg为主梁上的一些其他小物件，如接线盒等，大小为176kgL为跨度，大小为13.5m计算式所需的各个部件的重量，由参考文献和设计手册中差得，最后应按实际结构的重量进行校核修改，具体数据大小参考了大连起重机器厂73年系列产品的主梁数据均布载荷产生的最大弯矩（在跨中）固定集中载荷的跨中产生的弯矩：式中大车运行机构的重量，大小为440kg为操纵室的重量，大小为1100kg为布置在走台上的电气设备的重量，大小为194kg=2588kg.m固定载荷上主梁上的最大弯矩5.3起升载荷及其最大弯矩的计算小车静轮压：小车计算轮压：式中 为小车自重引起的轮压为负载引起的轮压为动力系数，根据起重机的工作级别来确定，起重机的工作级别为M5，参考设计手册，取。小车静轮压：静载最大弯矩计算最大弯矩式中 小车轮距为2.4m起重机跨度为L=13.5m5.4水平惯性载荷水平惯性载荷是在小车及桥架的运行机构起动或制动时产生的这种惯性力，通过制动车轮的粘着力，传递到主梁上。当小车制动时，水平惯性力。由于是纵向作用，所以在箱形结构主梁计算中一般不考虑，只在端梁计算中考虑。当桥架制动时，横向作用于主梁轴线的水平惯性载荷根据主动车轮数决定。在计算中，一般不单独计算，而对主梁取水平惯性力引起弯矩等于垂直载荷引起的弯矩的0.1倍，端梁计算中去0.15倍。由水平惯性力产生的主梁最大弯曲力矩为5.5 载荷组合及主梁应力的计算5.5.1 跨中主梁法向应力第一类载荷组合：第二类载荷组合第三类载荷组合为第一、第二类许用应力,对取=1400kg/为第三类许用应力,对取=1700kg/5.5.2 跨端主梁腹板的剪应力式中：在固定载荷及活动载荷的作用下，主端跨端的最大剪力其中: 为小车位于跨端极限位置，所以去=0：满足要求55.6 刚度的计算 5.6.1主梁的静刚度对两个轮压力：式中 为小车的实际静轮压，不计动力系数，分别取7.3t和6.7tL为起重机的跨度，大小为1350cmE为弹性模数，大小为为主梁跨中毛截面对中心轴的惯性矩，大小为558751满足要求5.6.2 主梁的动刚度按空载时的自振周期; K= ；所以满足要求6.端梁计算端梁采用箱型的实体板梁式结构，是由车轮组合端梁架组成，端梁的中间截面也是由上盖板，下盖板和两块腹板组成；通常把端梁制成制成三个分段，端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。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驱动的方案。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。箱形结构桥架的端梁一般亦采用箱形断面。端梁构造如图6.1端梁构造图6.1中间断面系数下盖板净断面面积对xx轴净断面惯性矩对xx轴净断面系数；对y-y轴净断面惯性矩对y-y轴净断面系数6.2端部支承处断面系数断面上部对x-x轴的静矩断面上盖板对x-x轴的静矩断面下盖板对x-x轴的静矩7.整车总功率7.1整车电机功率之和PP=22+17+8.5+2=62.9kw结束语通过此次毕业设计，让我了解到了很多方面东西。首先，此次毕业设计把大学几年来的理论知识复习、总结并应用于实践当中，让我们对工程机械特别是起重机械有了更深入的了解。从整体结构到各个部件都有了一个全面的认识。此次设计不但是对我们以前学习的一种深入，更是我们今后工作的一种理论基础。回顾整个毕业设计的过程，从自己确定设计题目，到自己通过各种方法收集资料，为设计做准备，再到设计与计算等等。我独立完成了整个毕业设计，其中的感受是深刻的，不是几段文字能完全表达清楚的，在这期间，设计带给我苦闷，也给我带来了欢乐。我设计的主要是桥式起重机的整体。桥式起重机包括起升机构、大车运行机构、小车运行机构、金属结构中主梁、端梁、以及一些其它小零部件。在整个设计过程中，要有详细的图纸，我的图纸折合4张图纸，包括桥式起重机总图一张，小车运行机构一张，主梁一张和端梁一张，图纸还不完全详细。在这过程中，发现了自己的一些不足，包括计算时有些细节没有考虑到，画图时，还不是很专业，难免会出现一些小的错误，因此我会在今后学习和工作中会加以改进。参考文献1中国国家标准.起重机设计规范（GB3811-83）.北京：中国标准出版社,1984，2035 2 徐格宁.起重运输机金属结构设计M.北京：机械工程出版社，1995，67793张质文 等.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社,1998，891034起重运输机械J.国外期刊文摘，2006.11，66895陈道南.起重运输机械M.北京:冶金工业出版社，1988.8，12326黄大巍等.现代起重运输机械M.北京:化学工业出版社，2006.6，731017林贵瑜，史勇.关于起重机发展的几个技术问题J.建设机械技术与管理,2006,12，203277 8坂本种芳、长谷川政弘著. 池成渊 译 .桥式起重机计算.中国铁道出版社出版 ，1987，108122致谢 29 毕业论文（设计）任务书题目名称 20/5吨双梁桥式起重机学生姓名所学专业机械设计制造及其自动化班级指导教师姓名所学专业职称完成期限2012年4月一、论文（设计）主要内容及主要技术指标1、对起重机的介绍及双梁桥式起重机机构组成和工作原理的说明。 2、起重机结构方案的比较与确定确定桥架结构的型式和大车运行机构的传动方式。3、工程力学、金属机构学、机械设计参数的选择与计算。 4、主要零部件选择方案的比较与确定。5、综合考虑完成各部分的设计。二、毕业论文（设计）的基本要求1、进行广泛的资料查询和文献检索等前期准备工作，并完成符合要求的开题报告和任务书。2、开题报告、任务书经指导教师审核通过后进行论文的撰写工作。3、论文写作要求符合新乡学院本科毕业论文排版规范。4、按时、保质、保量完成论文撰写，并按标准格式装订成册。三、毕业论文（设计）进度安排（1）2012年4月上旬，查阅与题目有关的报告，填好论文开题报告，经指导老师及指导小组初审再经教研室集体讨论通过后，开始毕业论文写作提纲的编写。4月中旬向指导老师提交论文写作提纲，待指导老师批准后，正式开始论文写作。（2）2012年4月下旬完成论文处稿，经指导老师审阅提出修改意见后进行修改。（3）2012年5月上旬前完成论文第二稿，再经指导老师进行修改，最后定稿。（4）2012年5月上旬，进行论文答辩资格审查。拟选题目双梁桥式起重机的设计选题依据及研究意义起重机是指能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，具有动作间歇性和作业循环性，多用于人力不能完成的任务。桥式起重机是生产车间中应用广泛的一种起重设备,起升机构是桥式起重机的重要组成部分,起重小车用以支撑整机的机械、电器设备以及被起升的重物,承受和传递作用在起重机上的各种较为复杂的载荷。为了全面了解小车架结构在多重载荷组合作用下的应力大小及其分布状况,找出结构承载的薄弱部位,对其进行结构分析是非常必要的。在对小车架结构进行分析时,传统的力学解析方法复杂,且不精确,很难反映小车架结构实际的承载状况。相比之下,利用有限元分析方法建立小车架的有限元模型,并按实际的载荷分布进行加载、求解,能得到实际的承载状况,具有快捷、方便、求解结果相对准确的优点。 起重机作为物料搬运、装卸或用于安装的机械设备，可以减轻或代替人们的体力劳动，提高劳动生产率。它被广泛应用于国民经济的各个领域之中。在冶金行业、机械制造工业、电力工业、煤炭工业、交通运输业、建筑工业、建材工业等国民经济支柱行业中，起重运输机械都扮演着重要的角色。随着时代的发展，制造工厂和装卸作业场所开始转向室内，使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业，如钢铁、冶金和建材等行业，完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机，是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的不可替代的作用，因而深受用户欢迎，得到了极大发展。桥式起重机：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。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。中、小型桥式起重机的运行机构较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式。起重机的行走一般用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。桥架的金属结构由主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。选题的研究现状1. 起重机历史。 中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。 我国起重机最早是通过学习和仿造前苏联的技术制造出来的，因此，我国起重机到现在还残留着前苏联起重机原型的影子。受到我国国内条件以及传统冶金工艺的制约，国内起重机制造业在改革开放前几乎没有发展，还是50年代前苏联的水平。改革开放后，国内起重机生产厂家开始对起重机进行各种摸索和改进，来适应日益强大的生产需求，其中既有成功的例子，也有失败的教训。20世纪90年代以来，以我国起重机龙头企业太原重型机械厂和大连起重机厂为首，一些厂家开始与国外同行接触，进行技术合作，把经过实践检验成熟可靠的技术应用于新的产品中，为我国铸造起重机行业揭开了新的篇章。为了在国际起重机行业占有一席之地，我们还必须在引进吸收先进技术的同时，举一反三，积极探索铸造起重机的发展方向，以形成自己的特色和优势。 2.起重机现状 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。拟研究的主要内容和思路大车运行机构的设计和桥架的设计同时进行。设计的思路如下： 1、确定桥架结构的型式和大车运行机构的传动方式；2、置桥架的机构尺寸；3、安排大车运行机构的的具体位置和尺寸；4、综合考虑两者的关系和完成各部分的设计； 同时，对大车运行的机构设计的基本要求如下： 1、机构要紧凑，结构要轻； 2、和桥架配合要合适。这样，桥架容易设计，机构好布置，并且使走台不致过大； 3、尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架的刚度； 4、维护检修方便，结构布置合理，使司机从驾驶室上、下走台方便，便于装拆零件及操作；主要参考文献1 北工学院机械零件设计手册编写组，机械零件设计手册（第二版），冶金工业出版社，19872 中华人民共和国国家标准GB3811-83 起重机设计规范.北京：中国标准出版陈道南，盛汉中.起重机课程设计M.北京：冶金工业出版社，19933 陈道南. 起重运输机械M.北京：冶金工业出版社，19974 张质文，王金诺，虞和谦等.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社，19985 王昆等.机械设计、机械设计基础课程设计M.北京：高等教育出版社，19966 宋寅. 起重机运行机构减速器选择中的几个问题. 铁道货运J ，2003，（2）：26-307 国家机械工业委员会西安重型机械研究所.重型机械标准S.北京：国家机械工8 业委员会重型机械局，19879 成大先.机械设计手册第2卷M.北京：机械工业出版社，2004其他说明指导教师意见指导教师签名：年 月 日指导教师小组意见指导教师小组负责人：年 月 日院（系）备案意见院（系）公章年 月 日毕业论文(设计)指导过程记录表论文(设计)题目20/5双梁桥式起重机学生姓名专业机械设计制造及其自动化学生学号班级指导教师姓名职称第1次指导：根据学生的爱好、特长和我校本科毕业设计的一些具体的要求，布置设计课题，指导学生搜集和查阅文献资料的方法，主要是学校图书馆电子资源的使用方法，并布置撰写开题报告的任务。 指导时间 2012 年 3 月 30 日第2次指导：检查开题报告，指出里面的问题，指导如何写开题报告中“选题依据及研究意义”、“研究现状”及 “研究思路”几个部分。说明排版的具体要求，指出存在的问题，检查学生对课题相关文献的掌握情况及其拟定设计思路的合理性。该同学的设计题目确定为31.5/50T双梁桥式起重机运行机构设计。 指导时间 2012 年 4 月 6 日第3次指导：第二次检查开题报告，指出里面内容上和格式上仍然存在的问题，并指导开题报告格式排版中的问题，参考文献的书写格式和具体要求。并检查资料搜集的情况和设计进展。 指导时间 2012 年 4 月 13 日第4次指导：验收打印出来的开题报告和任务书，该同学能够按照学院要求的格式撰写，内容上也很规范，并最终定稿。 指导时间 2012 年 4 月 16 日第5次指导：听取学生汇报近一周的研究进度，为学生提出的问题提供解决方法。 指导时间 2012 年 4 月 20 日第6次指导：检查学生交上来的进度报告，为学生提出的问题提供解决方法。 指导时间 2012 年 4 月 25 日续表第7次指导：解答学生所提出的设计中遇见的问题。布置撰写毕业论文的任务，传达了学校的一些具体的要求，指导撰写毕业论文的思路和方法，比较详细的讲述了一下论文的写作规范和写作流程。 指导时间 2012 年 5 月 4 日第8次指导：检查学生设计进度，该同学已经完成了论文的基本的章节，论文的结构已经初步成型。审核学生绘制的电子版的零件图，指出其中问题及修改方法。 指导时间 2012 年 5 月 11 日第9次指导：检查学生已初步撰写的论文章节，指出其中问题及修改方法，并指导如何撰写论文其余章节。该同学能够积极的提出问题，对文档中存在的问题进行了修改。 指导时间 2012 年 5 月 18 日第10次指导：对论文初稿进行修改，对学生存在的问题进行了集中的解决。该同学的设计在内容和形式上都和以前相比有了较大的改善。 指导时间 2012 年 5 月 20 日第11次指导：对论文在格式和内容上进行第二次修改，指导学生准备答辩材料，讲述答辩注意事项及答辩流程。 指导时间 2012 年 5 月 23 日第12次指导：审核打印出来的零件图、装配图和设计论文，该学生的毕业设计已经基本满足学院的要求和本科毕业设计的要求，可以进行答辩准备。 指导时间 2012 年 5 月 25 日说明：1.此表为指导教师指导学生结业论文(设计)的过程记录表，由指导教师填写。2.要求指导教师每周至少指导学生2次。每周集中填写指导记录表1次。3. 论文(设计)完成后，此表由指导教师交院(系)教学秘书处保存。题目：20/5吨双梁桥式起重机 机械部件选型及金属结构设计目录内容摘要1关 键 词1Abstract1Key words1绪 论21.主起升机构计算31.1钢丝绳选择31.2卷筒设计31.3起升电机选择51.4减速器选择51.5制动器选择62. 副起升机构计算72.1钢丝绳选择72.2卷筒设计82.3起升电机选择92.4减速器选择92.5制动器选择103小车运行机构计算103.1运行阻力113.2选择电动机123.3确定减速器124大车运行机构计算134.1轮压计算134.2电机选择144.3确定减速器155主梁设计 16 5.1选择主梁165.2主梁载荷计算185.3起升载荷及其最大弯矩计算185.4水平惯性载荷205.5载荷组合与主梁应力计算205.6刚度计算226.端梁计算236.1中间断面系数计算236.2端部支承处断面系数计算247.整车总功率25 7.1整车电机功率之和25总结语26参考文献27致谢28未来中国起重机的发展方向随着中国经济的不断发展,现代科学技术不断更新，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是电子计算机技术的广泛应用，促使了许多跨学科的先进设计方法出现，推动了现代制造技术和检测技术的提高。激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。我国正以前所未有的速度进入全球化国际竞争市场，中国的起重机制造业面临着机遇与挑战并存的新形势。因此中国起重机要不断发展和创新。现根据国内外起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述现代起重机的特征和未来中国起重机的发展方向。1.重点产品大型化、高速化 由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作越来越频繁，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要好用，容易维护，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均无故障工作时间要长。可靠性是国际市场产品竞争的焦点，国外许多大公司都制定了可靠性内控标准。我国起重机的性能要赶超世界先进水平，最关键的是要改变传统的思维理念,提高可靠性，使起重机具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。2、系列产品模块化、标准化、组合化和实用化 许多起重机是成系列成批量的产品，采用系统多目标整体优化方法进行起重机系列设计已成为发展重点，通过全面考虑性能、成本、工艺、生产管理、制造批量和使用维护等多种因素对系列主参数进行合理匹配，以达到改善整机性能降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。 用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件 制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。由于提高了通用化程度，可使单件小批生产的产品改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，降低制造成本。能以较少的模块形式，组合成多品种多规格的起重机，满足市场需求，增加竞争能力。3、通用产品轻型化、小型化和多样化 有相当批量的起重机是在一般的车间仓库使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高这些起重机的适用性，降低制造成本，是市场竞争能否获胜的关键。考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价和使用维护费用。因此电动葫芦桥式起重机和轻型梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位一般用途桥式起重机。 用户的需求性促进了起重机的多样性。起重机的系列参数范围进一步扩大，功能选择进一步增加，一机多用产品进一步得到发展，以增强应变能力。在一般使用场合采用无线遥控操作的比例也将逐步增多。芬兰科尼起重机公司经过长期的开发和创新，已形成一个轻型组合式标准起重机系列。整个系列由组合式工字形单梁、箱形单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁、偏轨箱形双梁和UKA流动工作站多个品种组成。主梁与端梁相接共有20多种形式，可适合不同建筑物和不同起吊物的要求。每种规格起重机都有三种单速及三种双速可供任意选择，并且大小车运行采用变频控制作为标准配置，还能根据客户要求、使用工况做针对性的设计。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、远红外或无线电遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动、PLC编程控制等多种选择，外加不同的导电形式，不同的电控形式，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。4、产品性能自动化、智能化和集成化 起重机的更新和发展，很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将自动化技术和机械传动技术相结合，将先进的微电子技术、电力电子技术、光缆通讯技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现自动化和半自动化。使起重机组成的物料搬运系统具有更高的柔性，以适应未来多批次少批量的柔性生产模式。 大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器PLC、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。它赋于起重机以信息功能，可进行信息传递、处理及动力控制，大大提高了综合自动化水平。目前控制方面重点发展吊具防偏防摇技术，取物装置自动取、卸物技术，位置检测及自动位置控制技术，故障自诊断监控技术等。 电气传动方面重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，复杂条件下的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。 科尼起重机针对一些特殊行业，采用激光装置查找起吊物的重心位置，依靠超声波传感器引导取物装置抓取货物。大车和小车运行采用编码轨系统测定路径，起升高度采用恒定张紧的测量索和角度发生器测定。起重机采用磁场变换器或激光达到高精度定位。起重机上安装了近场感应系统，可避免起重机之间的互相碰撞。采用无线遥控时载重称量也能在远控发射机上显示。起重机上还装有微机自诊断监控系统，该系统能提供大部分常规维护检查内容，如钢丝绳状况，减速器油温油位，车轮轴承温度，起重机载荷、应力和振动情况，制动器摩擦衬片的寿命及温度状况等。5、产品设计微机化、精确化和快速化随着电子计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、可靠性工程、创造工程和人机工程等现代设计理论的不断发展，促使许多跨学科的现代设计方法出现，使起重机的设计进入创新、高质量、高效率的新阶段。目前，计算机辅助设计(CAD)已逐步深入到设计的各个阶段和设计工作所涉及的各个领域。不仅能利用计算机运算速度快、计算精度高、存储信息量大和逻辑推理能力强等优点代替人工进行方案选择、计算分析与绘图，而且还能通过人机交互，最大限度地发挥设计人员的创造力和经验。国际上一些大型的起重机公司都广泛应用CAD彻底抛弃了传统的图板。并且还与计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)相衔接，做到了无图化生产。 芬兰科尼起重机公司对其所有产品采用三维模拟仿真设计，对每个受力点进行模拟计算，使每个配件都能发挥理想的效用；并且科尼起重机公司以预先编制程序和设计标准为基础开发了高质，高效和先进的设计软件以确保起重机的安全性和可靠性。采用相同和标准的方法设计起重机和选择科尼的标准零部件，遍布全球的科尼工程师均可采用公司集中开发的软件，方便而先进的工程软件使得起重机设计更便捷和可靠。钢结构的优化设计和零部件正确选择确保起重机在其整个寿命内安全可靠，级别适宜，性能稳定。 随着起重机的高速化和大型化，还需进一步深入开展对起重机载荷变化规律、动态特性和疲劳特性的研究。进一步开展对起重机整机及零部件的可靠性试验研究，提供起重机新的设计方法和数据。极限状态设计、优化设计、可靠性设计、有限元法、模块化设计、疲劳设计将会更深入全面地得到应用。6、产品构造新型化、美观化和综合化 结构方面采用薄壁型材和异型钢，减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式类型起重机桥架大多采用箱形四梁结构(两根端梁,两根主梁)，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于加工、运输与安装。 在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构由于结构紧凑。拆装方便、调整简单并运行平稳，将成为起重机运行机构的主流，减速器壳体、卷筒及滑轮等的制造都以焊代铸，能减轻自重、增加承载能力和改善加工制造条件。减速器齿轮采用硬齿面，以减小体积，提高承载能力，增加使用寿命。7、售后服务快捷化、专业化和人性化 公司的发展很大程度来自于售后服务是否完善，对客户来说自己所购买的产品售后是否有保障，设备出现故障时能否即时处理，减少对生产的影响。 芬兰科尼起重机公司在电气系统方面采用了接插件设计，每部分控制电路都采用对号入座，大大提高了安装与维修的效率；在电气系统中加入了监控单元，对电气系统进行故障自检，电子显示屏显示错误信息，并对使用过程中的违规操作进行数据储存，这些数据都可以导入PC设备，从而很快的分析出原因，排出故障。科尼的培训中心，不仅仅只为科尼公司的技术人员和检测人员提供培训，同时也为客户的服务人员，起重机操作人员提供系统全面的设备培训。科尼“以客户为本”的宗旨，为客户解除后顾之忧，使客户能把更多的关注投入到生产发展上。 总结过去，中国的起重机应吸取国内外起重机的新理论、新技术和新动向，提高产品的可靠性，走现代化起重机之路，以强大的技术实力，融入国际化市场的大舞台！Chinas future development direction of crane Along with Chinas economic development, modern science and technology constantly updated, the expansion of the scale of industrial production and automation degree rise, crane in modern production process used more and more widely, and more and more big role, to the requirements of the crane more and more is also high. Especially the wide application of electronic computer technology, prompted many interdisciplinary advanced design method appears, promote the modern manufacturing technology and detection technology improvement. The fierce international competition in the market also rely more and more on technology competition. These have prompted the crane technical performance into a new stage of development, crane is experiencing a big changes. country is in an unprecedented speed into the global international competition market, Chinas crane manufacturing are facing opportunities and challenges of the new situation. Thus Chinas development and innovation to crane. Now according to the domestic and foreign crane of new theories, new technology and new trends, combined with examples, briefly discusses the modern crane characteristics and the future development direction of Chinese crane. 1. The key product large-scale, quick running With the industrial production scale unceasingly expands, the production efficiency is increasing day by day, and the product manufacturing process materials handling fee increase gradually proportion, prompting the large or high-speed crane growing demand. The weight is more and more big, the work is more and more frequent, and the energy consumption and demand higher reliability. Crane has become an important link in the automatic production process. Crane is not only to use, easy maintenance, convenient operation, and better safety, failure to less, the average trouble-free time should be long. Reliability is the focus of the products in the international market competition, the overseas many big companies have formulated reliability internal control standards. The performance of the crane to catch up in the advanced world level, the most important thing is to change the traditional thinking principle, improve reliability to make excellent durability, crane sex, maintainability and use without efficiency. 2.series product modularization, standardization, combination, and practical Many crane is a series of batch into product, the whole system multiobjective optimization methods for crane series design has become the focus of development, through the overall consideration performance, cost and process, production management, manufacturing batch and maintenance of the many factors such as parameters for reasonable matching series, in order to improve the comprehensive performance. Reduce manufacturing cost, improve generalization degree, with a relatively small number of parts specifications many varieties and specifications of products, fully meet user requirements. Use the modular design of the whole machine instead of traditional design method, the crane function basically the same components, components and parts are made from a variety of purposes, with the same connection elements and interchangeable standard module, through the combination of different modules, form different types and specifications of the crane. In crane was improved, just for one several modules. A new design crane, need to choose different modules combination again. Due to improve the generalization degree, can make mini-batch production of products with a batch convert the module production, achieve high efficiency specialized production, reduce the production cost. To less module form, a combination of many specifications varieties of crane, meet the market demand, increasing competition ability. 3. general product light-duty, miniaturization, and diversification There are quite a batch of crane is in general use workshop warehouses, the requirement is not very high, work is not very heavy. How to improve the applicability of the crane, reduce manufacturing cost, is the market competition can the keys of success. Consider benefit, and requirements to minimize appearance crane height, simplified structure, reduce weight and wheel pressure, also can make the whole building highly drop, light-duty architecture structure, reduce the costs and maintenance costs. So the electric hoist bridge crane and light beam type faster development opportunity lifting, and will replace most of medium and small tonnage general purpose bridge crane. The user needs of promoting the diversity of crane. The crane series parameters range further expand, function selection to further increase, multi-use further develop products, in order to improve capability. In general use occasions the remote proportion also will gradually increase. Finland coney crane companies after long-term development and innovation, and has formed a light combined standard crane series. The whole series single by combined i-section box single-girder, hanging box single-girder, Angle form small trunk form, partial rail single box beam and flow workstation double UKA of varieties. The main girder beams with various forms of 20 connect, suitable for different buildings and different lifted the requirement of content. Each specification cranes have three single speed and three double speed for any choice, and the big car running USES frequency conversion control as standard equipment, can also according to the customer request, do the design of specific aim operating conditions. Control have ground flashlight door to mobile, flashlight door with the small car mobile, flashlight door fixed, far infrared remote control, the driver or radio fixed, driver, with room room car mobile, the driver room to move, PLC program control and so on many kinds of choices, and different conducting form, the application of different forms, through the different combination, can match hundreds or thousands of kind of crane, fully meet the needs of different users. 4. product performance automation, intelligent and integration Crane update and development, to a great extent, depends on the electric drive and control improvement. Will automation technology and mechanical transmission technologies, advanced microelectronics technology, will power electronic technology, fiber optic cable communication technology, the hydraulic pressure technology, the fuzzy control technology is applied to mechanical drive and control system, and realize the automatic and semi-automatic. Make up of crane materials handling system has higher flexible, to meet the future batches of small quantity flexible production mode. Large efficient crane of a new generation of electrical control equipment has been developed as the electronic digital control system. Mainly by the digital control drive device, PLC programmable controller, fault diagnosis and data management system, digital manipulation of a given detection equipment. It with the information function of the crane fu, information transmission, processing and power control, greatly improving the integrated automation level. Currently control key development sling anti-eccentrically the wave technology, take content device to be automatic take things, unloading technology, position detection and automatic position control technology, fault diagnosis monitoring technology, etc. Electric drive in microprocessor key development as the core of the high-performance electric transmission device, make the crane with excellent speed and static dynamic characteristics, can undertake operating automatic control, automatic shows and records, crane operation of the automatic protection and automatic detection, under complicated conditions such as long distance remote, in order to adapt to the needs of the production of the automation. Coney crane for some special industries, using laser device it the center of gravity of the search that position, rely on ultrasonic sensors guide take content device grab goods. And the car running the cart coding rail systems measure path, lifting height of the constant tensioning measurement cable and Angle generator determination. Crane used magnetic field or laser achieve high precision positioning converter. The crane installed near field induction system, can avoid the each other between crane collision. Using wireless remote control truck when weighing also can be in that remote control on the launch. The crane with microcomputer diagnosis monitoring system, this system can provide most of the routine maintenance and inspection content, such as wire rope status, reducer oil temperature oil level, wheel bearing temperature, crane load, stress and vibration, the brake friction burr and life expectancy of the temperature condition and so on. 5. the design of the product of computerization, precision and quickly Along with the wide application of electronic computer technology and system engineering, optimizing the engineering, value engineering, reliability engineering, engineering and man-machine engineering to create the development of the modern design theory, prompting many interdisciplinary modern design method appears, make the design of the crane, high quality, and innovation in the new stage of high efficiency. At present, the computer aided design (CAD) has gradually into the design of each stage and design work involved in various fields. Dont Can only use computer operation speed, high precision, store information and logical reasoning ability strong advantages to replace artificial scheme selection and calculation analysis and drawing, but also through the human-computer interaction, maximum design personnels creativity and experience. Some large crane on international companies are widely used CAD thoroughly discards the traditional board. And still with computer aided process planning (CAPP) and computer aided manufacturing (CAM) link up, do no pictures of production. Finland coney crane company on the product all the 3 d simulation design, each bearing point to simulate calculation, and that every accessories can play the ideal utility; And coney crane company with programmed procedures and design standards for the development foundation of high quality, high efficient and advanced design software to ensure the safety and reliability of the crane. Use the same standard method and design and choice of crane coney standard parts, all over the worlds coney engineers are can use focuses on the development of software, convenient and advanced engineering software makes crane design more convenient and reliable. The steel structure of the optimization design and the parts to ensure the correct choice in the whole span crane safe, reliable, and suitable for level, stable performance. Along with the fast pace and large crane, must have further research on crane load change rule, d
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