10吨位桥式起重机总体设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 纸 Q 号交流 414951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目： 十吨位桥式起重机总体设计 信机 系 机械 工程 及自动化 专业 学 号： 0923283 学生姓名： 夏宇峰 指导教师： 陈炎冬 （职称： 讲师 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 I 无锡太湖 学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文） 十吨位桥式起重机总体设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 96 学 号： 0923283 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院 信机 系 机械 工程 及 自 动 化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 、 题目 十吨位桥式起重机总体设计 、专题 二、课题来源及选题依据 生产实践所得。根据起重机主要技术参数包括起重量 Q=10t，起升高度 H=16m，跨度 L=升速度 V=行速度V=行速度 V=器重量 G=车轨距l=2m，工作级别为 行选择。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求： 熟悉 桥式起重机的工作特点和基本参数 ； 熟练掌握 桥式起重机的主要零部件和工作原理 ； 熟练掌握 桥式起重机的大小车及起升机构的布置型式 ； 掌握 主梁的受力分析及各种载荷的验算； 能够熟练 了解变频调速 的基本原理桥式起重机的变频调速； 熟练使用 桥式起重机进行控制系统的设计。 四、接受任务学生： 机械 96 班 姓名 夏宇峰 、开始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、设计（论文）指导（或顾问）： 指导教师 签名 签名 签名 教 研 室 主 任 学科组组长研究所所长 签名 系主任 签名 2012 年 11 月 12 日 要 经过十几年的发展，我国工业化进程不断推进，起重行业的需求进一步增大。桥式起重机是桥架型起重机中最主要的型式 ,它具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点。桥式起重机一般由桥架，起升机构和小车运行机构，大车运行机构，操纵室，小车导电装置，起重机总电源导电装置等组成。本设计采用 10 吨位电动双梁桥式起重机进行研 究。 全文分五部分内容来完成本次设计课题内容： 第一部分为绪论部分，简要介绍了起重机械的作用、国内外起重机械的发展状况及存在的问题、我国起重机械的发展方向。 第二部分为总体结构布置的确定，该部分主要分析了起重机的工作特点，主要参数及组成部分包括起升机构、大小车机构的布置方案，轮压的计算。 第三部分为桥架结构的设计，该部分包括桥式起重机主要尺寸如大车轮距、主梁高度、端梁高度、加劲板的布置尺寸等和计算载荷，箱型结构主梁，主要焊缝的验算。 第四部分为电气部分的设计，该部分介绍了变频调速的基本原理及发展现状，桥式起重机的变频调速，起升机构的变频调速，大小车的变频调速及整体 第五部分为结论及展望部分，对本设计进行分析总结，论证桥式起重机基本尺寸和电气部分的可靠性，同时也指出其不足待改进之处。 关键词：桥式起重机；起升机构；桥架结构； V of is of it of so In is of of of is to is of of of at be is of of of of of of be is of of as of of of so We of is of of be is a of In to to to be to of ,V 目 录 摘 要 . . V 目 录 . V 1 绪论 . 1 言 . 1 外发展现状 . 1 内发展现状和目标 . 1 2 起重机总体结构的布置方案 . 2 重机工作时的特点 . 2 重机主要参数的确定 . 2 重机的主要组成部分 . 2 升机构的布置方案 . 2 车运行机构的布置方案 . 3 车运行机构的布置方案 . 3 重机的轮压的计算 . 4 架支撑反力的计算 . 4 车支承反力的计算 . 5 3 桥式起重机桥架结构的计算 . 6 要尺寸的确定 . 6 确定尺寸 . 6 车轮距的计算 . 6 梁高度的计算 . 6 梁高度的计算 . 6 架端部梯形高度的计算 . 6 梁腹板高度的选用 . 6 梁截面尺寸的确定 . 6 劲板的布置尺寸 . 7 算载荷 . 9 定载荷的计算 . 9 动载荷的计算 . 10 平惯性载荷的计算 . 10 轮侧向载荷的计算 . 11 荷组合 . 12 形结构主梁的计算 . 12 梁垂直方向最大弯矩和剪力的计算情况 . 12 梁水平方向最大弯矩的计算 . 13 梁的强度验算 . 14 主梁的垂直刚度验算 . 16 梁的水平刚度验算 . 16 要焊缝的计算 . 17 梁与端梁的连接焊缝 . 17 梁上盖板焊缝 . 17 算总结 . 18 4 电气部分的设计 . 19 4. 1 变频调速的基本原理及发展现状 . 19 频器工作原理 . 19 频调速的方式 . 19 频器的类型 . 20 频调速时电动机的 过渡状态 . 20 频器的功能 . 21 式起重机的变频调速 . 21 式起重机的负载特点 . 21 式起重机的调速方法和节能比较 . 22 动机容量选择 . 23 频器容量选择 . 24 升机构的变频调速 . 24 升机构的转矩分析 . 24 升过程中电动机的工作状态 . 24 升机构对拖动系统的要求 . 26 升机构变频器的调速方案 . 26 车的变频调速 . 28 车拖动系统 . 28 车变频调速控制要点 . 28 车的变频调速 . 29 制系统的设计 . 29 制系统的设计原则 . 29 制系统的设计步骤 . 29 控系统的类型 . 30 制系统设计 . 30 5 结论与展望 . 41 论 . 41 足及展望 . 41 致谢 . 42 参考文献 . 43 吨位桥式起重机总体设计 1 1 绪论 言 起重机最基 本要求是对物体进行垂直升降，同时带动物体在较短的一段距离进行移动，以此来适应物体在不同状态下的需求。随着时代的发展，起重机在现代生活中扮演着越来越重要的角色，它为人们节省了大量的人力、物力并在机械自动化方面得到进一步的发展。 因为看起来像金属的桥架，桥式起重机因此得名。桥式起重机主要被放置在仓库 、工厂等场所并只能在指定的区域内进行工作。 外发展现状 在国外，起重机发展速度较快，水平较高。国外在集成电路 、微处理器、微型计算器及电子监控技术等方面具有较大的运用，并在节能、环保方面等方面加大了投入。 内发展现状和目标 随着时代的发展，我国起重机械的种类不断增加，但在集成电路和微型计算机方面仍需不断加强。对比国外发展情况，我国应大力发展机电一体化产品，加强起重机可靠性和技术水平，应用新技术来改善恶劣工作条件，进一步提高产品质量。 相关业内人士指出，未来全球起重机行业将向重点产品大型化、高速化和专业化方向，系列产品模块化、组合化、标准化和实用化方向及通用产品小型化、轻型化、简易化和多样化方向发展。因此本土起重行业应加大开发，注重人才的培养和引进，切实增强行业的核心竞争力，积极参与国际市场竞争。 无锡太湖学院学士学位论文 2 2 桥式 起重机总体结构 上 布置方案 的确定 重机工作时的特点 起重机械是间歇动作并具有一定的重复特点，在搬运物体时，首先起升重物，然后进行水平方向的移动，随着降落被吊物会回到原始位置。像起升机构包括空载和负载两种升降情况，而对于大车这类运行机构则具有空载和负载下的往复运动。对于起重机械的一个工作循环，即搬运一次物品的过程中，相关的工作机构需要进行一次正向和反向的运动。对于起重机械和连续运输机械的区别就在于前者是以周期性的短暂工作循环往复运送物品，而后者是以长期连续单向的工作运 送物品。就是这种差异导致起重机械与连续运输在结构和用途上有着区别。 重机主要参数的确定 对于起重机，它的主要参数有额定起重量 Q 、上升高度 H 、起升速度梁跨度 L 、大车额定工作速度车额定工作速度重机总质量 G 、轨距小车轮距 B 、最大和最小轮压 F 和额定工作级别6M。 其具体数值如下： 10; 16; ; 3 .3 m / m i n ; 1 6 .8 m / m i n ; 3.8 m / m i n; G ; 2 5 4x c m a . 5 1 0 N; 4x c m 1 0 N ; d cm 1 7 k N ; d c m 2 k N ;额定工作级别为 6M 。 重机的主要组成部分 一个正常起重机由运行机构和起升机构、桥架金属结构和电力设施组成。其中运行机构和起升机构是使物体作升降及水平方向上的移动，以此来完成一个周期运动。 桥架金属结构是根据起重机的结构进行设计的，像运行机构和起升机构、被掉重物、桥架本身等这些重力将作用在金属结构上并要满足一定条件下载荷的要求。 电力设施为起重机提供动力来源，并相应提供一些辅助功能。 升机构的布置方案 本起升机构由吊钩，钢丝绳，制动器， 减速器，电动机等部分组成，其中有些零件采用标准件。 起升机构的连接方式为：电动机依靠联轴器同减速器进行连接，再经过减速器与卷筒相连，而卷筒上的钢丝绳因为连着吊钩而使物体可以进行升降。 起升机构需先确定技术参数方可考虑布置方案。主要的标准件根据计算进行选用，而非标准件要对零件受弯矩、剪力和组合载荷等情况进行考虑。 布置方案如图 示： 十吨位桥式起重机总体设计 3 图 升机构的传动简图 车运行机构的布置方案 小车运行机构依靠电动机与联轴器相连，并通过减速器，低速联轴器与小车主动轮进行连接。 起重小车运行机构的 功能是让小车在水平方向进行移动，使被吊重物能改变工作位置从而满足不同要求，而被吊重物又可通过小车传递载荷。 小车运行机构分为支撑装置和驱动装置。支撑装置主要通过车轮组传递载荷。运行时可通过平衡梁来减小轮压，而缓冲器安装在小车上可保证运行的安全。因为开式齿轮摩擦严重，因此驱动装置采用闭式齿轮传动，驱动方式为集中驱动，小车传动方案如图 图 车运行机构传动简图 1、电动机 2、制动器 3、减速器 4、车轮 5 联轴器 6 浮动轴 7 联轴器 本方案传动轴所受的扭矩较小，每边轴的扭矩是减速器输出轴 扭矩的一半。减速器输出轴与车轮轴之间的联接采用了半齿联轴器 5 和浮动轴 6，因而便于安装，且允许有较大的安装误差。由于齿轮的维护保养条件好，齿轮传动构成独立的减速器部件，因而机构的拆装分组性好。但这种方案中，车轮轴承和联轴器不可避免增多会使运行机构的结构复杂化，造成制造难度加大。 车运行机构的布置方案 在连接方式上，大车运行机构和小车运行机构基本相同，都是通过电动机与联轴器，减速器的连接将动力矩传递到到主动车轮组上，其与小车运行机构的主要区别在于两者间轨距的差别。 因为大车运行机构比起小车运行机构 对负载的要求更大，所以大车运行机构采用分别驱动，这样即方便了安装又不会因一侧电动机损坏而在运行时造成停止。传动方案如图 无锡太湖学院学士学位论文 4 图 车运行机构的传动简图 1、电动机 2、制动器 3、联轴器 4、浮动轴 5、联轴器 6、减速器 7、轴承座 8 车轮 重机的轮压的计算 架支撑反力的计算 考虑到桥架部分为柔性支撑架结构。暂定桥架重心与桥架支承平面交与 时设小车的重心位于 x x 轴线上（如图 那么桥架各支承点在静止状态下的支承反力如下： 图 架支承反 力计算图 11 2+2+ 1 14 4 4 2 桥 小 运 ( 11 2 t +2t+ 1 + 14 4 4 2 桥 小 运 ( 11 2 t +2t+ 1 + 14 4 4 2 桥 小 从 ( 11 2 t +2t+ 1 14 4 4 2 桥 小 从 (式中： =145106: 桥架自身重量（ N） 39330 : 小车自重（ N） Q P 10000: 起升载荷（ N） 25204 : 起重机运行部分自身重量（ N） 8920 : 从动车轮组自重（ N） 1 : 小车与桥架重心间的距离（ m） 十吨位桥式起重机总体设计 5 : 物品与小车重心间的距离（ m） L : 起重机跨度（ m） 当小车位于右端极限位置时，小车位于左端极限位置时， 当小车处于右极限位置时1t 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 2 1 0 . 5 5 1 0 0 0 0 2 5 2 0 41 1 4 9 6 9 04 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 2 1 0 . 5 5 1 0 0 0 0 2 5 2 0 41 1 7 2 7 3 24 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2B 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 2 1 0 . 5 5 1 0 0 0 0 8 9 2 01 1 6 4 5 9 04 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2C 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 2 1 0 . 5 5 1 0 0 0 0 8 9 2 01 1 4 1 5 4 84 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2D 当小车处于左极限位置时1t ； 2 1 0 . 5 5 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 1 0 0 0 0 2 5 2 0 41 + 1 7 2 7 3 24 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2 2 1 0 . 5 5 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 1 0 0 0 0 2 5 2 0 41 1 4 9 6 9 04 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2B 2 1 0 . 5 5 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 1 0 0 0 0 8 9 2 01 1 4 1 5 4 84 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2C 2 1 0 . 5 5 2 1 0 . 5 5 0 . 21 4 5 1 0 6 3 9 3 3 0 1 0 0 0 0 8 9 2 01 1 6 4 5 9 04 4 2 2 . 5 4 2 2 . 5 2D 车支承反力的计算 由于小车车架刚度很大，所以为刚性支承架，小车各支承点的支承反力如下计算： 2+14 4 小( 2+14 4 小(式中 b 为小车轮距（ m），其它符号同前。 故： 3 9 3 0 0 1 0 0 0 0 2 0 . 21 1 1 6 1 14 4 1 . 4 N 3 9 3 0 0 1 0 0 0 0 2 0 . 21 1 1 0 3 94 4 1 . 4 N 无锡太湖学院学士学位论文 6 3 桥式起重机桥架结构的计算 要尺寸的确定 确定尺寸 根据前面所知数据：额定起重量 Q 10t ；主梁跨度 L ；大车正常工作速度 1 6 .8 m / m i n;小车的轨距m；小车基距额定速度 v 1 3.3 m / m ;起重机工作额定级别为 6 级； 大车运行机构以分别驱动进行工作： 3 .3 m / m i n; 1 6 .8 m / m i n; 3.8 m / m i n;G ;m。 车轮距的计算 根据公式（ 算大车轮距 1184 (得： 11 2 2 . 5 2 . 8 5 . 6 取 5 梁高度的计算 根据公式（ 算主梁高度 18得： 2 2 . 5 1 . 2 5 （理论值） 梁高度的计算 端梁高度由公式（ 行计算 0 0 . 4 0 . 6得： 0 0 . 4 0 . 6 1 . 2 5 0 . 5 0 . 7 5 取 0 架端部上梯形高度大小 由公式（ 知端部梯形高度为 11 2 . 2 5 4 . 5 5（ 得 : 11 2 2 . 5 2 . 2 5 4 . 5 5C 取 梁腹板高度的选用 由上可知主梁计算高度为 梁截面尺寸的确定 主梁中间截面各构件板厚根据表 3荐确定如下： 十吨位桥式起重机总体设计 7 起重机Q( t） 0（ 15（ 16） 20 30（ 32） 506 4 160 10,121腹 板 厚1腹 板 厚 选取腹板厚1=6上下盖板厚2=8梁两腹板间距根据公 式（ 选择： b50L(得 : b 357 b 450 因此取 b=500 盖板的宽度由公式（ b + 2 + 4 0B （ 得 : 5 0 0 2 6 4 0 5 5 2 m 取 550 实际的主梁高度由公式（ 2 （ 得 : 1 2 5 0 2 8 1 2 6 6H m m 因为主梁支承截面的高度取 00么实际支承截面的高度为： 0 7 0 0 + 2 8 = 7 1 6 m 此时主梁对于支承和中间截面尺寸图如下： 劲板的布置尺寸 由于考虑到主梁截面里受压构件的稳定性，所以一些加劲板的增加必不可少， 表 3型主梁腹板和盖板厚度的荐用值 无锡太湖学院学士学位论文 8