双梁桥式起重机机械开题报告.doc

一 课题来源双梁桥式起重机是一种以提高劳动生产率为主的重要物品搬运设备，主要适应车间的物品搬运、设备的安装与检修等用途。我国生产的吊钩电动双梁桥式起重机额定起重范围为5500t。一般10t以上，起重机有主、副两套起升机构；300t以上，起重机还有三套起升机构。电动双梁起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成。在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，小车运行机构采用集中驱动。起升机构滑轮组采用双联式滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳可靠，且钢丝绳的安装和更换也很容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积较大，单位压力低的优点。起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起升重量很大、常用增加车轮的办法来降低轮压力。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使得起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁是刚性连接，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，供起重小车运行使用。桥架主梁的结构类型有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是应用最广泛的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但是它的缺点就是自重较大。偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较为复杂。四桁架式结构是由四片平面桁架组合成的封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，刚度大，自重轻，但与其他结构相比，外形尺寸较大，制造较为复杂，疲劳强度较低，现已很少生产。 空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭式结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其它三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这种形式在中国应用比较广泛。起重机是起升、搬运和输送物料及产品的机具，是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可或缺的机械设备。起重机械对于提高工程机械各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，都起着非常重要的作用。起重机属于起重机械的一种，是一种做循环或者间歇运动的机械。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，使取物装置返回到原位，以便进行下一次循环。如图1-1所示：图1-1 双梁桥式起重机二 双梁桥式起重机的现状和发展趋势我国起重机运输机械的生产在解放前是一个空白点，解放后在毛主席无产阶级革命路线指导下，才获得快速的发展。1949年10月27日，由大连起重机器厂生产出我国第一台起升重量为5吨、跨距为22.5米的双梁箱形桥式起重机，至今已有59年的历史。我国对起重机的标准化、系列化、通用化工作也十分重视。几年来，我国对起重机运输机械产品组织制定技术条件标准，以及产品零部件标准工作，大多数已经批准为国家标准。随着我国工业发展的需要，对“三化“工作不断提出新的要求。因此，有关领导组织工厂和研究、设计、适用单位对产品进行系列设计工作，逐渐形成系列化生产。至今为止，我国生产起重机是从无到有，由仿制到自行设计，品种不断增加，质量不断提高，技术水平和生产能力也都有了很大的提高。近几十年来，我国自行设计制造的起重机不仅可以满足国内的需要，而且可以部分出口。双梁桥式起重机是现代工业在实现生产过程机械化、自动化，改善物料搬运工作，提高劳动生产率必不可少的重要机械设备。它对于发展国民经济，改善人们的物质文化生活都起着非常重要的作用。双梁桥式起重机用于高层建筑的施工，上万吨级或几十万吨级的大型船只的建造，火箭和导弹的发射，大型电站的施工和安装，大型重件的装卸和搬运等。它不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品的装卸和搬运，进行机电设备、船体分段的吊运与安装，而且也是一些生产过程及工艺操作中的必需的装备。再如冶炼金属工业生产中的炉料筹办、加料、钢水浇铸、脱模取锭等，必需依靠起重机进行生产作业。据统计，在国内的冶炼金属、煤炭部门的机械设备总数量中，起重运输机械约占45%。起重机是机械化作业的重要的物质基础，是大多数工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、建筑施工工地、海洋开发、车站库场、港口码头、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的生产力要素，在生产中进行着高效的工作，组成合理批量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代生产过程中应用越来越广泛，作用也愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。正向大型化、模块化、专业化、轻型化、组合化、多样化发展。欧洲是起重机的发源地，其技术水平和生产能力也较高。随着科学技术的进步和生产规模的扩大，各主要欧美国家为了垄断技术，争夺市场，对于桥式起重机的制造工艺及控制系统分别做了大量的试验，对产品进行了多方面技术改进。例如对起重机零部件进行通用化既大大提高了质量，也减少制造过程的劳动量，降低成本，同时还可以减少起重机的运营支出和维修时间。还有为了减少减速器在安装时的调整工作量，很多厂商采用了直接悬挂到卷筒或车轮轴上的减速器。此外，还有采用圆盘制动器等一系列改进措施。当今起重机械的发展方向如下：向大型、高效和节能方向发展；向自动化、集成化、智能化和信息化发展。将机械技术与电子技术相结合，将先进的微电子技术、光缆技术、液压技术、电力电子技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现自动化和智能化；向成套化、系统化、综合化和规模化发展。将各种起重机械的单机组合为成套系统，实现生产设备与物料搬运机械的有机结合，提高自动化程度，改善人机系统；向组合化、模块化、系列化和通用化发展。许多通用起重机械是以系列大批量的产品，为了降低制造成本，提高通用化程度，可采用模块组合的方式，用较少规格的零部件和各种模块组成多品种、多规格和多用途的系列产品，充分满足各类用户的需要；向小型化、简易化、轻型化和多样化发展。有相当批量的起重机是在一般的车间和仓库等处使用，采用新理论、新方法、新技术和新手段提高设计的质量，进一步应用计算机技术，不断提高产品的设计水平与质量，采用新结构、新部件、新材料和新工艺提高产品性能。三 课题研究的目的双梁桥式起重机差不多是所有加工与制造车间必不可少的重要设备，在厂房总造价中占有一定的比重。目前，企业为适应市场的需求，往往要调整自己的产品与品种，并随之要调整厂房的容量与能力。为此，就要对现有的标准双梁桥式起重机作技术改装设计。标准起重机具有额定的主参数(起重量Q，跨距L) ，要想改变行车的主参数，必然要突破原来的设计规范。这是一个带有普遍意义的工程问题,首先要从理论上作一深刻的探讨，并解决改装设计的可靠性，以确保改装后能安全使用。跨度是双梁桥式起重机的重要参数，起重机某一参数的改动。势必严重影响整个结构的受力情况。梁是桥式起重机金属构架的主体部分，加长跨距，增加了自重，梁的弯矩、拱度、应力都将随之而改变。虽然其起升重量不变，但其总体结构的强度、刚度将受到极大影响。起重机械是现代工业生产不可缺少的设备，被广泛应用于各种物料的起重作业中，使生产过程实现机械化和自动化。起重机是以间歇与重复的工作方式，通过起重吊钩或其他吊具起升、下降，或升降与运移物料的机械设备。它在搬运物料时，经历上料、运送、卸料及返回原处的过程，工作范围较大。起重机的工作特点如下：起重作业是多种运动的结合。吊物一般具有很大的质量和很高的势能。作业范围大。多人配合的群体作业。暴露的。作业条件复杂多变。随着现代科学技术的飞跃发展，在国民经济各部门和基本建设中，新结构、新工艺、新技术、新材料的不断应用，一些大、中型构件、桥梁等设备的垂直运输及在高难度建筑上的安装工作，没有大型起重机械设备是很难完成的。目前世界上发达国家已经进入了新的科学技术革命时代，而我国仍然处在生产技术落后，起点低，人力资源得不到充分的发挥，相对于发达国家还存在一定的距离。我们应当在学习国外先进技术的同时不断提高自己，加快我国的社会主义现代化建设。由于我国起重机械起步较晚，虽然技术水平上有了长足的发展和进步，但是与国际先进水平相比，还存在着一定的差距。产品开发能力较弱。产品性能一般，产品性能是设计、制造、安装、维护使用的综合反映。制造工艺水平较低。配套件供应和质量问题影响较大。产品检测水平不够完善。产品技术标准更新滞后、实施乏力。基于以上我们需要对此进行进一步的研究。四 设计任务4.1设计内容50t/20t双梁桥式起重机设计（起升机构的设计）如图4-1所示：图4-1桥式起重机起升机构4.2设计参数1.主起升机构：额定起重量50t，最大起升高度18m，起升速度16m/min，工作级别M62.副起升机构：额定起重量20t，最大起升高度20m，起升速度18m/min，工作级别M53.小车运行机构：小车轨距2.5m，运行速度40m/min，工作级别M54.大车运行机构：大车轨距22m，运行速度40m/min，工作级别M54.3设计的目的和意义毕业设计是我们大学期间一个重要的实践环节，其目的在于通过对双梁桥式起重机设计（起升机构的设计）的设计，使我们在拟订设计方案、结构形式和装配、制造工艺、零件设计计算，机械制图和编写技术文件的过程中巩固所学知识，并对已经学过的基本知识，基本理论和基本技能进行综合运用。从而培养我们对结构分析和实物设计的能力，使我们树立正确的设计思想，扩大我们的知识面，锻炼我们的专业综合素质。五 设计方法和实施方案5.1 起重机结构介绍此次设计的起重机为双梁桥式起重机，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。该起重机上设有主、副起升机构。主、副吊钩可单独起吊，也可配合起吊。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。小车架势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。本次设计的是主、副起升机构，它们是桥式起重机的重要组成部分。在本次毕业设计中，将详细的对双梁桥式起重机主、副起升机构进行一系列的设计。5.2 起升结构该起重机上设有主、副起升机构。主、副吊钩可单独起吊，也可配合起吊。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。起升机构减速器低速轴侧采用卷筒联轴器与卷筒联接。起升机构上滑轮组轴两端设有负荷式传感器，在司机室内平台前方设有大屏幕显示屏，可显示起吊负荷。起升机构设有重锤式和旋转式双重限位开关。5.3运行机构起重机运行机构的驱动方式分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，本次设计的起重机属于大起重机，为了便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。大车运行机构为两侧分别驱动，采用万向联轴器与主动平衡架连接。大车运行机构共有16个车轮，其中4个为主动轮。大、小车运行车轮装置、卷筒轴承座轴承、卷筒联轴器、滑轮装置，吊钩装置均采用单点分别润滑。各机构均采用全封闭自润滑的中硬齿轮减速器，它具有运行平稳、寿命长的特点。运行机构减速器立式安装，带油泵润滑。5.4 传动方案的确定在进行桥式起重机小车起升机构设计前，要先确定合理的传动方案。桥式起重机小车，因起升重量、起升速度和起升高度等设计参数的不同，有多种传动方案。在这些方案中大体可分为闭式传动和开式传动两种。本次设计的是50t/20t双梁桥式起重机，选用闭式的传动方案。5.5 电动机的选择我国起重机采用专用的直流和交流电动机。直流电动机的主要优点是过载能力强、调速范围大、平滑的调速特性和较大的起动、制动转矩。工作电压为220 V 和440 V。但存在设备费用高、体积大和需要专用的供电电源等缺点, 少数冶金起重机和要求在较大范围内平稳调速的传动机构采用直流电机。笼式感应电动机的优点是构造简单, 操纵方便, 有较高的转差率, 适用于直接启动, 价格也便宜, 缺点是启动电流大(达额定电流的46 倍)和不能承受较多的起动次数。作为起升机构用电机，需要频繁起动，因此笼式电机不适合选用。电动机机械部分的强度和刚度设计的足够大，所以电动机的选择主要是电动机热容量的选择。因为起升机构属于断续周期工作，起升机构电机可认为是S3工作制。在起重机械中, 一般采用三相交流感应电动机和锥形转子电动机, 其工作电压为220 V/ 380 V 和500V。根据机构工作级别，一般选择JZR2 、YZR、JZRH型3相交流电机。绕线式感应电动机使用的最多。因为这种电动机的转子电路可以外接起动电阻实现起动调速, 起动平稳、起动电流通常不超过额定电流的2215倍, 且有较高的过载能力。所以这次选用这种电动机。5.6 减速器的选择减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在机构设计中，应尽可能选择由减速器制造厂供货的标准减速器，起重机减速器分为ZQA型和QJ型两大类，其中QJ型又分为带底座型和三支点支承型两种。QJ系列减速器减速比范围宽，机械传动效率高，运转平稳，噪音低，使用寿命长，承载能力高，易于拆检，易于安装。这里选用QJ系列标准减速器。5.7 制动器的选择制动器是起升机构不可缺少的安全装置，而且要安装在高速轴与卷筒刚性联系的位置。一般起重机常用的减速器有盘式和瓦块式两种。因为盘式制动器是以平面的摩擦块双向压到制动盘上产生制动力，制动摩擦力合摩擦受损均匀，更换也方便，所以这里选用盘式制动器。5.8 联轴器的选择联轴器是将两个独立的传动部件联系起来，如电动机输出轴和减速器输入轴的连接，减速器输出轴与卷筒轴的连接等。对这些联轴器的要求，除了能有足够的传递转矩能力外，还有两个重要的附加要求：一是有一定的径向、轴向和角度向的补偿能力，因为机构的底座制造有误差，或发生了变形，使的这种补偿非常必要；二是安装方便，要求不挪动设备的情况下可以拆卸。在电动机输出轴与减速器高速轴之间，选用梅花形弹性联轴器，因为电机输出转速高，具有冲击和振动，这种类型的联轴器有缓冲减振的作用，另外还有转动惯量小，补偿能力好的优点。减速器低速轴与卷筒间有较大的转矩，如果使用普通齿轮联轴器，尺寸会很大，因此，可以选用近年来研发的齿形联轴器。5.9卷筒的选择起升机构的卷筒是用来卷绕并储存起升绳的。在批量生产的通用中小型起重机中多用铸铁制造的卷筒，一般采用单层卷绕。单层卷绕卷筒表面切有弧形断面的螺旋槽，用以增大钢丝绳与筒体的接触面积，并使钢丝绳在卷筒上缠绕的位置固定，以避免相邻钢丝绳互相摩擦而影响寿命。根据毕业设计要求则采用单层卷绕式的钢丝绳铸造卷筒。5.10钢丝绳的选择钢丝绳是一种很细且强度很高的钢丝，按一定的螺距绕成股，再由股绕成绳。钢丝绳主要起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件的不同对钢丝进行表面处理。在作为中小型起重机起升机构使用时，纤维芯钢丝绳在抗拉强度和破断力方面可以满足其使用要求，并且起重机在运送物料时需要卷绕。因此选用纤维芯钢丝绳，以增加使用寿命并且减少更换次数。六 设计进度计划第一阶段 2012.3.52012.3.25 课题的确定，完成外文翻译，文献综述的资料搜索；第二阶段 2012.3.262012.3.31 完成文献综述，开题报告的撰写，为中期检查作好准备；第三阶段 2012.4.12012.04.1 接受学院和学校的中期检查，对提出的意见对其进行修改；第四阶段2012.4.112012.4.27 对零件进行工艺分析，确定正确的工艺方案。完成初步设计和零件、机