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十吨位桥式起重机起升机构设计
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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：1、题目十吨位桥式起重机起升机构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据来源于生产实践。 选题依据：工作级别M6，吊运金属工件，起重机设操作室。起重量主钩10t，跨度22.5m，起升高度16m，桥架结构材料为Q235。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、对以前所学知识进行检测，能不能灵活运用。 2、深刻理解起升机构的工作原理。 3、完成设计计算说明书（不少于10000字）。 4、完成相关装配图，零件图（不少于3张A0图纸）。 I四、接受任务学生： 机械95 班 姓名 江泽琳 五、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日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目： 十吨位桥式起重机起升机构 设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0923240 学生姓名： 江泽琳 指导教师： 陈炎冬 （职称：讲 师 ） （职称： ）2012年11月25日课题来源来源于生产实践科学依据（包括课题的科学意义；国内外研究概况、水平和发展趋势；应用前景等）科学意义起升机构是起重机中用来将货物提升或下方的最重要的装置，其工作性能的优劣直接影响到整台起重机的工作效率和稳定性。国内外研究水平（1） 国内现状：目前，国内专业的生产大型起重机的厂家很多，起升机构的起升重要也越来越大，目前已成功开发出50t600t的起重机产品。最近有新推出了QUY350型起重机，填补了国内350t起重机的产品型谱的空白。（2） 国外现在：目前，国外的专业生产起重机的厂家也有很多，起升机构产品系列较全，市场占有率较高。其起升机构的起升重量已经达到1200t。2007年又推出了新产品LR1600/2，使产品的型谱更加的完善。国内外发展动向 加入世贸组织后，国内起升机构的市场将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用以及新的发展契机。国外起升机构则朝着大型化、专用化、模块化、组合化，实现高效率的专业化生产。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用少量规格数量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。研究内容 (1)传动方式的选择（2）起升机构计算（3）钢丝绳的计算选择（4）滑轮组、卷筒的计算选择（5）电动机的选择（6）减速器的选择（7）制动器的计算选择（8）联轴器的选择（9）起制动时间验算拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析（1） 研究方法 借阅相关书籍杂志，充分利用图书馆资源。（2） 技术路线 收集资料，对十吨位桥式起重机起升机构做选择设计计算，并画出相对应的装配图零件图。（3） 实验方案 去现场观看过桥式起重机，对其外观构造工作原理有一定了解。（4） 可行性分析 通过对论文课题的学习研究达到巩固、扩大、深化已学理论知识、提高思考分析解决实际问题等综合素质的目的。并对机械设计，CAD等有更深层次的学习巩固。研究计划及预期成果研究计划2012年11月11日2012年11月24日：收集资料；2012年11月25日2012年12月8日：整理消化知识点；2012年12月9日2013年1月21日：初定方案；2013年3月4日2013年3月22日：确定起升机构传动方案；2013年3月25日2013年4月5日：进入详细的设计计算；2013年4月8日2013年4月19日：装配图的设计；2013年4月22日2013年4月26日：零件图的设计；2013年4月29日2013年5月25日：整理说明书，递交毕业设计资料，准备答辩材料。预期成果：设计中各个部件的选择需要具体分析和理论设计，方案拟定正确；设计计算根据来源可靠，计算数据准确无误；机械结构图纸要求试图完整、符合国家最新标准，图面整洁、质量高；用CAD完成起升机构装配图和零件图。特色或创新之处理论与实际结合，能更好的吸收书本上的知识，方便以后我们能更好的运用到现场实践中去。已具备的条件和尚需解决的问题 书本知识运用还不完全。 使用CAD绘图的能力还有待加强。指导教师意见 指导教师签名：年 月 日教研室（学科组、研究所）意见 教研室主任签名： 年 月 日系意见 主管领导签名： 年 月 日 英文翻译Traffic safety technical requirementsA hook1, should be checked regularly, at least semiannually, and clean lubrication.2, new and put into use the hook to recognize that the hook on the mark, the technical documentation of the manufacturing units and factory certification.3, before put into use by means of marking load test, allows the use of qualified before confirmation.4, are not allowed to use the casting hook. The hook should be fixed firmly rotating parts should be flexible, leptospirosis smooth surface, no cracks, spalling and any damage wire rope defects.5, leptospirosis defects shall not welding. To prevent spreader to decoupling, the hook should be set to prevent accidental decoupling safety devices.6, one of the following conditions occurs, the hook should be scrapped:(1) Surface cracks.(2) the amount of wear of the dangerous section: hook manufactured in use by industry standards, should not be greater than 10% of the original size; manufactured by GB10051.2 hook should be less than 5% of the original height.(3) the degree of opening than the original size increased by 15%.(4) The torsional deformation of more than 10 .(5) the dangerous section or hook neck plastically deformed.(6) The board hook bushing wear up to 50% of the original size, should be scrapped bushing; the board hook mandrel wear up to 5% of the original size, should be scrapped mandrel. The panel hook caulking can not be loose, the gap between the boards can not be greater than 0.30mm.Second, the spreader1, hinge parts should be checked before use leverage deformation, cracks.2, the axis of the rotating parts, off the regular inspection and lubrication. In case of large loose, wear, deformation, etc., should be timely repair and replacement.3, new and put into use the spreader should load test, after passing inspection in order to allow the use of.Third, the wheel1, check all parts of the wheel, the tread of the wheel rim and spokes cracks are found, replace the wheel.2, when the wheel rim wear amount more than 50% of the original thickness, or rim bending deformation of up to 20% of the original thickness, the wheels should be scrapped.3, runout tolerance should not be greater than the diameter of the wheel tread.Wheel tread allows repair in the following situations:(1) a cylindrical the difference the two capstan tread diameter:Wheel diameter 250-500mm and no more than 0.125 mm;The wheel diameter 600-900mm and no more than 0.30mm.(2) Poor: the two passive wheel diameter cylindrical treadWheel diameter 250-500mm, is not greater than 0.60mm;The wheel diameter 600-900mm and no more than 0.90mm.(3) conical tread diameter deviation is greater than the nominal diameter of 1/1000, should be re-processed for repair.During use, the tread strip, the scratch area is greater than 2cm2, when the depth is greater than 3mm, allowing Repair, or should be scrapped.Wheel tread thickness loss of 15% of the thickness due to wear or re-machining due to other defects, repair, when the wheel is scrapped.(4) assembly of wheels, wheel basis nose will swing shall not be greater than 0.1 mm, the wall thickness of the rim and the wheel diameter deviation should not be greater than 3 mm, the wheel assembly group should be able to hand the flexibility to rotate.Fourth, trackCheck rail, bolts, fish plates for cracks, loose and corrosion. Found that the cracks should be replaced if any other defects should be promptly repaired.2, the adjustment of the track: track joints can be made directly to the head, also can be made into a 45 inclined joint general joint gap for 1-2mm in the cold winter construction or installation should consider the temperature gap is generally 4-6mm . Joints, two rail top surface of the difference in height shall not be greater than 1 mm, side straightness is not greater than 2 mm.The same cross-section of the two rail height difference shall not be greater than 10 mm. Each track along the length 2m measuring length shall not be greater than 2 mm, total length must not exceed 15mm.Fifth, pulley block1, good lubrication of the pulley block, flexible rotation; pulley lateral pendulum shall not exceed one-thousandth of the nominal size of the pulley.2, pulley cover and other parts shall not prevent the wire rope run. Should prevent the rope to jump out of the wheel groove guards.3 pulley one of the following conditions should be scrapped:(1) there is a crack or damage the rim.(2) round slot uneven wear up to 3mm.(3) The wall thickness of the wheel groove wear up to 20% of the original wall thickness.(4) wheel groove bottom diameter of the wear volume of 50% of the rope diameter.4, the pulley has a smooth surface smooth, there should be no damage to wire rope defects.Six rolls1, the fetching means when the upper limit position, the the rope whole volume in the helical slot; extract means when the lower limit position, the end of each fixed should have safety 1.5-2 ring fixed rope groove and ring grooves.2, you should regularly check the operation status of the group of the roll.(1) Check the roll and shaft may crack, cracks were found to be scrapped update in a timely manner.(2) reel wall wear to 20% of the original wall thickness roll scrap, should be replaced immediately.(3) the reel hub without cracks, roll links should be solid, not loose.(4) fixed the end of the wire rope should be reliable, fixtures should be locking or self-tightening performance.3, roll around the skew angle of the rope for single-layer winding-up mechanism should not be greater than 3.5 for the multilayer winding institutions should not be greater than 2 .4, multi-layer winding roll ends should be flange. Flange should be higher than the outermost layer of wire rope or chain 2 times the rope diameter or width of the chain. The monolayer wound single joint roll should also meet the above requirements., An integral part of the roll group, rotating flexible roll, shall not block abnormal sound.Seven reducer1, always check the anchor bolts, shall not be loose, fall off and break.2 a day, check the gear unit housing, bearing at fever can not exceed the allowable temperature rise. When the temperature exceeds a room temperature of 40 C, the bearings should be checked for damage, improper installation or lack of grease, the load time is too long, running or without catching phenomenon.3, check the lubrication. Reducer during the initial period, should be replaced every three months the oil and clean the cabinet, remove the metal shavings, replaced every six months to a year later. The lubricating oil will not leak, the oil should be moderate.4, listening to the police gear meshing sound. Excessive noise or abnormal percussion, out of the box to check the shafts and gears for damage.5, with a magnetic or ultrasonic flaw detection gear unit housing and shaft cracks should be replaced.6, the housing shall not deformation, cracking defect.7, reducer parts of the following circumstances should be scrapped:(1) the gear cracks and broken teeth.(2) damage to the tooth surface pitting of the engagement surface 30% or 10% of the depth up to the original tooth thickness.(3) Hoisting mechanism at every level gear to wear up 10% of the original tooth thickness, the other engages level up to the original tooth thickness of 20% should be scrapped: other institutions meshing gear tooth thickness wear up to 15%, the tooth thickness wear of the original tooth thickness of the engagement level of 25% should be scrapped; open gear drive gear tooth thickness wear of the original tooth thickness of 30% of the gear scrapped.(4) the reducer housing severe deformation, cracks and fix the value of the end-of-life.Eight coupling1, the rotating coupling runout or face runout is beyond the limit.2, the bond between the coupling and connector availability of loose, deformed, or out of the slot; keyway for cracks and deformation, with or without scroll keys. Connected to the coupling with the order of the shear bolt, the bolt of the availability of loose, fall off and break, when the above situation, stop the treatment.3, a lubricating device coupling sealing device should be intact.4, gear couplings for cracks, broken teeth or from the lifting mechanism and the non-equilibrium luffing mechanism gear tooth thickness wear volume of the original tooth thickness of 15% and 20% of other agencies gear tooth thickness wear volume of the original tooth thickness associated The axis is no longer available.The use of lifting mechanism brake wheel coupling, heat pad should be added.Nine, brakeBrake frame hinge point by the wear and tear caused Songkuang, resulting backlash over tic drive 10% of the working stroke of the device, the response to the hinge point for repair.2, the hinge pin having a diameter exceeding 5% of the original diameter of more than 0.5mm or ovality, shall replace the pin. The replacement pin hole should be trimmed to restore the roundness, and then the preparation of a new pin according to the aperture. Shaft hole diameter wear more than 5% of the original diameter, should be re-trimmed shaft hole, the preparation of a new pin.(3) on the brake pad lining wear more than 50% of the original thickness, defects and cracks should be scrapped, the replacement of the friction plate. Replacement, a rivet embedded in the brake lining attempt should be more than 1/2 of the original thickness.4, the parts of the braking device cracks should be scrapped.5 should be replaced, the brake spring plastic deformation occurs.6, from the lifting mechanism and luffing mechanism brake wheel, when the wear of the rim thickness up to 40% of the original thickness, should be scrapped. Other bodies of the brake wheel, the wear of the rim thickness up to 50% of the original thickness, should be scrapped.7, brake wheel shaft hole with the drive shaft connected to key loose, replace the tic wheel and drive shaft.8, the brake wheel uneven degrees of 1.5mm, allowing Repair. Flange thickness shall comply with the requirements of section 6 of the repair can continue to use, or should be scrapped.中文翻译行车安全技术要求一、吊钩1、应定期检查，至少每半年检查一次，并进行清洗润滑。2、新投入使用的吊钩要认明钩件上的标记、制造单位的技术文件和出厂合格证。3、投入正式使用前应根据标记进行负荷试验，确认合格后才允许使用。4、不准使用铸造吊钩。吊钩应固定牢靠，转动部位应灵活，钩体表面光洁，无裂纹、剥裂及任何有损伤钢丝绳的缺陷。5、钩体上的缺陷不得补焊。为防止吊具自行脱钩，吊钩上应设置防止意外脱钩的安全装置。6、出现下述情况之一时，吊钩应报废：（1）表面有裂纹。（2）危险断面磨损量：按行业沿用标准制造的吊钩，应不大于原尺寸的10%；按GB10051.2制造的吊钩，应不大于原高度的5%。（3）开口度比原尺寸增加15%。（4）扭转变形超过10。（5）危险断面或吊钩颈部产生塑性变形。（6）板钩衬套磨损达原尺寸的50%时，应报废衬套；板钩芯轴磨损达原尺寸的5%时，应报废芯轴。板钩的铆接不得松动，板间的间隙不得大于0.30mm。二、吊具1、使用前应检查铰接部位的杠杆有无变形、裂纹。2、对转动部位的轴、销进行定期检查和润滑。如有较大的松动、磨损、变形等，应及时予以修理和更换。3、新投入使用的吊具应进行负载试验，经检验合格后才能允许使用。三、车轮1、检查车轮各个部位，车轮的踏面、轮缘和轮辐发现裂纹时，应更换车轮。2、车轮轮缘磨损量超过原厚度的50%时，或轮缘弯曲变形达原厚度的20%时，车轮应报废。3、车轮踏面的径向跳动不应大于直径的公差。车轮踏面在下列情况时允许修理：（1）圆柱形踏面的两主动轮的直径差：车轮直径250500mm时，不大于0.125mm；车轮直径600900mm时，不大于0.30mm。（2）圆柱形踏面的两被动轮的直径差：车轮直径250500mm时，不大于0.60mm；车轮直径600900mm时，不大于0.90mm。（3）圆锥形踏面直径偏差大于名义直径的1/1000时，应重新加工修理。在使用过程中，踏面剥离、擦伤的面积大于2cm2，深度大于3mm时，允许修理，否则应报废。车轮由于磨损或因其他缺陷，重新加工修理，踏面厚度损失达厚度的15%时，车轮报废。（4）装配后的车轮组，车轮基准端面摆辐不得大于0.1mm，轮缘及轮径的壁厚偏差不应大于3mm，装配后的车轮组，应能用手灵活地转动。四、轨道1、检查钢轨、螺栓，鱼尾板有无裂纹，松脱和腐蚀。发现裂纹应及时更换，如有其他缺陷应及时修理。2、轨道的调整：轨道的接头可做成直接头，也可以做成45斜接头，一般接头的缝隙为12mm，在寒冷地区冬季施工或安装时应考虑温度缝隙一般为46mm。接头处，两轨顶面高度差不得大于1mm，侧面直线度不大于2mm。两轨道同一截面高度差不得大于10mm。每根轨道沿长度方向，每2m测量长度不得大于2mm，全长上不得超过15mm。五、滑轮组1、滑轮组润滑良好，转动灵活；滑轮侧向摆不得超过滑轮名义尺寸的千分之一。2、滑轮罩及其他零部件不得妨碍钢丝绳运行。应有防止钢丝绳跳出轮槽的防护装置。3、滑轮有以下情况之一时，应报废：（1）有裂纹或轮缘破损。（2）轮槽不均匀磨损达3mm时。（3）轮槽壁厚磨损达原壁厚的20%时。（4）轮槽底部直径磨损量达钢丝绳直径的50%时。4、滑轮轮槽表面光洁平滑，不应有损伤钢丝绳的缺陷。六、卷筒1、取物装置在上极限位置时，钢丝绳全卷在螺旋槽中；取物装置在下极限位置时，每端固定处都应有1.52圈固定钢丝绳用槽和2圈以上的安全槽。2、应定期检查卷筒组的运转状态。（1）检查卷筒和轴不得有裂纹，如发现裂纹要及时报废更新。（2）卷筒壁磨损至原壁厚的20%时卷筒报废，应立即更换。（3）卷筒毂上不得有裂纹，与卷筒联结就应坚固，不得松动。（4）钢丝绳尾端的固定应可靠，固定装置应有防松或自紧性能。3、卷筒与绕出的钢丝绳的偏斜角对于单层缠绕机构不应大于3.5，对于多层缠绕机构不应大于2。4、多层缠绕的卷筒，端部应有凸缘。凸缘应比最外层钢丝绳或链条高出2倍的钢丝绳直径或链条的宽度。单层缠绕的单联卷筒也应满足上述要求。5、组成卷筒组的零件齐全，卷筒转动灵活，不得有阻滞现象及异常声响。七、减速器1、经常检查地脚螺栓，不得有松动、脱落和折断。2、每天检查减速器箱体，轴承处的发热不能超过允许温度升高值。当温度超过室温40时，应检查轴承是否损坏，是否安装不当或缺少润滑油脂，负荷时间是否过长，运行有无卡滞现象等。3、检查润滑部位。减速器使用初期，应每三个月更换一次润滑油，并清洗箱体，去除金属屑，以后半年至一年更换一次。润滑油不得泄漏，同时油量要适中。4、听察齿轮啮合声响。噪声过高或有异常撞击声时，要开箱检查轴和齿轮有无损坏。5、用磁力或超声波探伤检查减速器箱体和轴，发现裂纹应及时更换。6、壳体不得有变形、开裂缺损现象。7、减速器零件中有下列情形之一时，应予以报废：（1）齿轮有裂纹和断齿。（2）齿面点蚀损坏达啮合面30%或深度达原齿厚的10%时。（3）起升机构每一级啮合齿轮磨损达原齿厚的10%，其他啮合级达原齿厚的20%时应报废：其他机构第一级啮合齿轮原齿厚磨损达15%，其他啮合级齿厚磨损达原齿厚的25%时应报废；开式齿轮传动中的齿轮齿厚磨损达原齿厚的30%时，该齿轮报废。（4）减速器壳体严重变形、裂纹，且无修复价值时，该件报废。八、联轴器1、转动中的联轴器径向跳动或端面跳动是否超出极限。2、联轴器与被连接件间的键有无松动、变形或出槽；键槽有无裂痕和变形，有无滚键。用承剪螺栓连接的联轴器，其螺栓有无松动、脱落和折断，当出现上述情况时，应停机处理。3、带有润滑装置的联轴器的密封装置应完好。4、齿轮联轴器有裂痕、断齿或起升机构和非平衡变幅机构齿轮齿厚磨损量达原齿厚的15%，其他机构齿轮齿厚磨损量达原齿厚的20%，联轴器不能再使用。5、起升机构使用的制动轮联轴器，应加设隔热垫。九、制动器1、制动器架各铰接点经磨损造成松旷，导致无效行程超过抽动驱动装置工作行程的10%时，应对各铰接点进行修理。2、各铰链处的销轴，其直径超过原直径的5%或椭圆度超过0.5mm时，均应更换销轴。更换时，应修整销轴孔，恢复圆度，然后根据孔径配制新的销轴。轴孔直径磨损超过原直径5%时，也应重新修整轴孔，配制新的销轴。3、制动瓦块上摩擦片的磨损超过原厚度的50%，或有缺损和裂纹时，应报废更换新的摩擦片。更换时，铆钉埋入制动摩擦片的尝试应超过原厚度的1/2。4、制动装置的零件出现裂纹时应报废。5、制动弹簧出现塑性变形时应更换。6、起升机构和变幅机构的制动轮，当轮缘厚度磨损达原厚度的40%时，应报废。其他机构的制动轮，轮缘厚度磨损达原厚度的50%时，应报废。7、制动轮的轴孔与传动轴连接的键出现松动时，应更换抽动轮和传动轴。8、制动轮凹凸不平度达1.5mm时，允许修理。修复后轮缘厚度应符合上述第6条的要求时可继续使用，否则应报废。 无锡太湖学院毕业设计（论文）题目： 十吨位桥式起重机 起升机构设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0923240学生姓名： 江泽琳 指导教师： 陈炎冬 （职称：讲师 ） （职称： ） 2013年5月25日III无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目： 十吨位桥式起重机起升机构 设计 信机 系 机械工程及自动化 专业学 号： 0923240 学生姓名： 江泽琳 指导教师： 陈炎冬 （职称：讲 师 ） （职称： ）2012年11月25日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） 十吨位桥式起重机起升机构设计 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95 学 号： 0923240 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：1、题目十吨位桥式起重机起升机构设计 2、专题 二、课题来源及选题依据来源于生产实践。 选题依据：工作级别M6，吊运金属工件，起重机设操作室。起重量主钩10t，跨度22.5m，起升高度16m，桥架结构材料为Q235。 三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、对以前所学知识进行检测，能不能灵活运用。 2、深刻理解起升机构的工作原理。 3、完成设计计算说明书（不少于10000字）。 4、完成相关装配图，零件图（不少于3张A0图纸）。 I四、接受任务学生： 机械95 班 姓名 江泽琳 五、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日摘 要起重机是用来对物料做起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和自动化。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。本文就十吨桥式起重机起升机构做设计计算，确定起升机构传动方案，确定起升机构工作级别，对起升机构的主要部件卷筒、钢丝绳、滑轮等钢丝绳卷绕系统，电动机、联轴器、减速器等驱动装置进行设计计算，验证卷筒壁压应力，卷筒应力，确定吊钩装置构造方案，吊钩横梁，滑轮轴的计算等。对起升机构运行的过程，包括起升速度、起升和制动时间进行计算和验算。关键词：传动方案；卷绕系统；驱动装置；起升运行III AbstractCrane is used to start heavy materials, transportation, handling and installation of machinery and equipment and other operations, which can reduce manual labor, improve labor productivity and in the production process for some special process operation, mechanization and automation. Lifting mechanism includes a motor, brake, reducer, drum and pulley. Motor through reducer, driving drum rotation, so that the wire rope around the drum or from a roll down to lift heavy loads.In this paper, ten tons crane hoisting mechanism to do the design calculations to determine the transmission scheme lifting mechanism, hoisting mechanism to determine the working level of the main components of the hoisting mechanism drum, wire rope, wire rope winding system pulleys, motors, United coupling, reducer drives the design calculations, validation reel wall stress, stress reel, hook device is configured to determine program, hook beams, pulley shaft calculation. Hoisting mechanism for running processes, including the lifting speed, lifting and braking time calculations and checking.Keywords: transmission scheme; winding system; drive; lifting operationV1目录摘 要IIIAbstractIV目录V1 绪论11.1 桥式起重机的简介11.2 起重机械的发展21.3 起重机械的特点22 起升机构主要部件的设计计算42.1主要参数42.2确定起升机构传动方案42.3 确定吊钩和滑轮组52.4 钢丝绳的计算62.4.1 钢丝绳所受最大拉力62.4.2 钢丝绳允许的偏斜角72.5 卷筒的计算82.5.1 卷筒材料82.5.2 卷筒直径计算82.5.3 卷筒长度82.5.4 卷筒壁压应力验算82.5.5 卷筒应力验算92.6 绳端固定装置的计算102.7 取物装置122.7.1 确定吊钩装置构造方案122.7.2 吊钩主体结构的主要尺寸的计算122.7.3 吊钩强度验算132.7.4 吊钩弯曲部分断面A-A强度验算132.7.5 吊钩弯曲部分断面B-B强度验算142.7.6 推力球轴承的选择142.7.7 吊钩横梁的计算152.7.8 滑轮轴的计算162.7.9 拉板的强度校核173 起升运行机构设计193.1 力矩的计算193.1.1 平稳上升阶段193.1.2 平稳下降阶段203.1.3 上升起动阶段203.1.4 下降制动阶段223.2 电动机的选择223.2.1 电动机的功率确定223.2.2 验算电动机发热条件233.3 减速器的选择233.3.1 减速器传动比233.3.2 减速器的选取233.3.3 输出轴强度校核233.4 起升速度和实际所需功率243.4.1 实际速度243.4.2 实际功率243.5 制动器的选择243.6 起升和制动时间验算253.6.1 起动时间验算253.6.2 制动时间验算263.7.1 疲劳计算263.7.2 强度验算274 总结与展望294.1 总结294.2 展望29致 谢30参考文献31 V十吨位桥式起重机起升机构设计 1 绪论起重机械的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。起重机机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化及改善人民的物质、文化生活都具有重大的意义。起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。 起重机械不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料到炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭等。又例如原子能工业中的一些工艺操作等人所难达到之处，没有起重机械，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占2565。起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大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。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。1.1 桥式起重机的简介起重机械和其它自然科学一样，是人类生产斗争经验的总结，它是随着人们的生产实践逐渐发展并不断丰富完善的。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。桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化与自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶。而起重小车又可沿小车轨道横向行驶，吊钩则作升降运动。桥式起重机常见的类型有以下三种形式：通用桥式起重机：取物装置为吊钩，适用于各种物料的搬运，通用性强；抓斗式桥式起重机：取物装置是抓斗，用于大批量散粒物料的搬运；电磁桥式起重机：取物装置为电磁吸盘，为专用起重机，用于铁磁性物料的搬运。经过比较，选用电动双梁桥式起重机。这种起重机的各个工作机构均为电力驱动。起重小车在桥架主梁上方铺设的轨道上行驶，其桥架是双主梁结构形式。在桥架两侧的走台上，一侧用来安装大车运行机构，另一侧则安装有电气设备和给小车供电的滑线设施。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构和桥架金属结构组成。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。11.2 起重机械的发展随着现代科学技术的迅速发展，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。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。起重机发展趋势轻型化和多样化。有相当批量的起重机是在通用场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，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。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更好的发展，并将取代大部分中小吨位的一般用途桥式起重机。1.3 起重机械的特点起重机械是一种间歇动作的机械，它具有重要而短暂的工作特征。起重机械在搬运物料时，通常经历着上料、运送、卸料以及回到原处的过程，各工作机构在工作时作往复周期性的运动，例如经历起升机构的工作由物品的升、降和空载取装置的升、降所组成；运行机构的工作由负载和空载时的往复运动所组成。在起重机械的每一个工作循环，即每搬运一次物品的过程中，其有关的工作机构都要作一次正向和反向的运动。起重机械与连续运输机械的主要区别就在于前者是以周期性的短暂往复工作循环运送物品，而后者是以长期连续单向的工作运送物品。正是由于这一基本差异决定了起重机械和连续运输机械在构造和设计计算方面的许多重要差别。在起重机械中，用来使货物提升或下降的机构称为起升机构。起升机构是起重机械最基本的机构。起升机构通常包括：取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速装置、驱动装置以及安全装置等部分，其中不少零件采用标准通用零件。起升机构中大多数情况均采用闭式减速器传动，并且以渐开线圆柱齿轮传动为主。一些新颖的齿轮传动如圆弧齿轮，摆线行星齿轮传动，渐开线少齿传动和谐传动正被逐渐应用到起重机械上来。1.4 起重机械的组成工作机构，它是起重机械的执行机构，其作用是使被吊运的物品获得必要的升降和水平位移，从而实现物品装卸、转载、安装等作业要求。起重机械上常用的工作机构有起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构，即所谓起重机械的四大构件。此外，针对某些特殊的使用要求，有时还设有伸缩机构，放倒机构，夹钳机构等，在这些机构中，实现物品垂直升降的起升结构是起重机械的基本工作机构，而其它机构则是辅助的工作机构，配合起升机构工作。根据具体使用要求，辅助的工作机构却是任何一种起重机械所必不可少的。金属结构，它是起重机械的骨架，决定了起重机械的结构造型，它用来支撑工作机构、物品的重力、自身I3重力以及外部载荷等，并将这些重力和载荷传递给起重机械的支撑基础。动力设备，它为起重机械提供工作动力、控制、照明和联络等。32 起升机构主要部件的设计计算引言起重运输机械通常用于搬运物料，随着大规模现代化生产运输的发展，对于各种起重机械的需求也越来越大，尤其是中小型起重机械以其灵活的高效的特性，在国名经济发展中发挥着重要作用。本文以十吨桥式起重机起升机构为例，对其主要组成部分进行设计计算。2.1主要参数10t桥式起重机的基本参数:起升重量Q=10t，起升高度H=16m，起升速度V=13.3m/s，跨度22.5m,工作制度M6。2.2确定起升机构传动方案起升机构的设计应该确保满足起重机的主要工作性能，要合理选择机构型式，要使机构工作可靠，结构简单，自重轻和维修保养方便等。 起升机构的传动方案大体可分为闭式传动和开式传动。 （1）闭式传动在电动机和卷筒之间，大多数情况采用传动效率高的圆柱齿轮减速器，而蜗轮减速器由于传动效率低，除特殊环境采用外，一般较少应用，如图2-1所示。图2-1 开式传动 （2）开式传动在电动机和减速器之间，除减速器外还有开式齿轮传动，这种构造类型适用于起升速度较低的情况，如我国生产的大型桥式起重机（Q80t）的起升机构多采用这种型式，由于开式齿轮传动适用于圆周速度较低的情况，因此都将其放在靠近卷筒的最后一级传动中，以保证正常工作。综合以上观点，又考虑到本课题的主要参数，选用传动效率高的闭式传动，如图2-2所示。图2-2闭式传动起升方案 1-电动机；2-带制动轮的全齿联轴器；3-制动器；4-减速器；5-全齿联轴器；6-轴承座；7-卷筒；8-带制动轮的半齿联轴器；9-浮动轴；10-半齿联轴器；11-减速器；12-制动轮 起升机构的设计计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构型式，并确定机构的传动布置方案；按给定的整机主要参数（最大额定起重量、起升高度、起升速度等）确定起升机构参数，并确定机构各部件的结构类型和尺寸；以及机构动力装置的选择计算等。 起升机构的起重零部件的选择计算主要包括：吊钩、起升机构滑轮组倍率、起重钢丝绳、滑轮与卷筒。起升机构的布置如图2.1所示： 图2.3 起升机构布置方案2.3 确定吊钩和滑轮组 吊钩分单钓和双钓，一般场合采用单钓，当起升重量较大时宜用双钩，根据10t其升重量选择单钩。吊钩材质以低碳合金钢或碳素结构钢为主。查标选用G13，自重99KG. 滑轮组分为单联滑轮组和双联滑轮组。单联滑轮组工作时，重物在垂直位移的同时，还会产生水平位移，将对卷筒支承造成附加载荷，而双联滑轮组在工作时重物无水平位移，当两边钢丝绳拉力有差别时，可以自动均载负载。故根据起升重量要求，选用双联滑轮组。如下图所示： 2.4.1双滑轮组 2.4.2单滑轮组 图2.4 滑轮组简图按，查文献8表（2-1）选滑轮组倍率，承载绳分支数：。查文献2选图号为G15吊钩组，得其质量：，两动滑轮间距。2.4 钢丝绳的计算2.4.1 钢丝绳所受最大拉力钢丝绳是由0.20.4mm的优秀碳素钢光钢丝捻制而成，具有强度高，耐磨性好，挠性好，无方向性，弹性大，能承受冲击。根据静载荷使用计算法选择钢丝绳。 若滑轮组采用滚动轴承，当滑轮组倍率时，查文献8表(2-1)得滑轮组效率。 刚丝绳所受最大拉力 (2-1)式中 取物装置重量（kgf）； a滑轮组形势的系数，当为单滑轮组时 a=1； 双滑轮组时 a=2； 滑轮组的效率，可查表可得为 0.985 查文献8表（2-2）得为中级工作类型，中级工作类型（工作级别）时安全系数。 表2-1钢丝绳滑轮组效率轴承形式滑轮组效率滑轮组倍率23456810滑动0.9750.950.9250.900.880.840.80滚动0.990.9850.9750.970.960.9450.915 表2-2钢丝绳安全系数n和轮绳直径比e钢丝绳的用途起升和变幅用工作类型轻级5.02016中级5.52518重级6.030352025钢丝绳的破断拉力总和 (2-2) 式中 为钢丝绳所受最大拉力；查文献1选用瓦林型纤维芯钢丝绳，钢丝公称抗拉强度，光面钢丝，右交互捻，直径，钢丝绳最小破断拉力，标记如下：钢丝绳: 14NAT619W+FC1770ZS10867.4GB/T8918-19962.4.2 钢丝绳允许的偏斜角2.4.2.1 钢丝绳进出滑轮时的允许偏角: (2-3) 式中由文献2查得: ；。所以 。2.4.2.2 钢丝绳进出卷筒时允许偏角：，查文献2。向空槽方向，向邻槽方向。2.5 卷筒的计算2.5.1 卷筒材料 一般用不低于HT20-40的铸铁，特殊需要的可用ZG25，ZG35铸铁。铸钢卷筒由于成本高，并且限于铸造工艺，壁厚并不能减少很多，因为很少采用。重要卷筒可用采用球墨铸铁。大型卷筒多用A3，16Mn钢板卷成筒形焊接而成，焊接卷筒特别适宜用于单件生产，可以降低自重。 2.5.2 卷筒直径计算 (2-4) 式中 为卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径（mm）； 为钢丝绳直径，即外接圆直径（mm）； 轮绳直径比，由表 （起重运输机械 表2-4）中查出为25； 卷筒的计算直径（钢丝绳缠绕圈截面中心直径）取，卷筒绳槽尺寸由文献2查得槽距，槽底半径。 2.5.3 卷筒长度 (2-5)式中起重机最大高度： ； 卷筒的计算直径：； 附加安全圈数，一般取圈：取； 绳槽节距：查文献2，取； 卷筒不切槽部分长度：取其等于吊钩滑轮的间距；取 。卷筒的壁厚： (2-6)取。 2.5.4 卷筒壁压应力验算 (2-7)式中多层卷绕系数， 取单层则； 应力减小系数，考虑绳圈绕入时对筒壁应力有减小作用，一般可取； 钢丝绳最大静拉力，； 卷筒壁厚，； 绳槽节距，；将数值代入上式，得：。对铸铁卷筒HT20-40，则文献6查得其最小抗拉强度。许用压应力： (2-8) ，故卷筒压缩强度足够。 2.5.5 卷筒应力验算由于卷筒长度，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图如图2.5。图2.5卷筒受力简图卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒是中间时: (2-9)卷筒断面系数: (2-10)式中卷筒外径,； 卷筒内径,于是 (2-11)合成应力: (2-12)式中许用应力 由文献6查，。 所以 ，卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径，长度，卷筒槽的槽底半径，槽距；起升高度H=16m，倍率a=3靠近减速器一端的卷筒槽为向左的A型卷筒，标记为：卷筒：左 JB/T 9006.21999卷筒如图2.6所示： 图2.6卷筒图 2.6 绳端固定装置的计算根据钢绳直径为，由文献2选择压板固定装置（图2.7）并将压板的绳槽改用梯形槽。双头螺柱的直径M24。图2.7 钢绳固定端简图用压板固定钢丝绳,已知卷筒长度计算采用的附加圈数，绳索与卷筒绳槽间的摩擦系数。则在绳端固处的作用力： (2-13)压板螺栓所受之拉力： (2-14)式中压板梯形槽与钢绳的换算摩擦系数。当时： (2-15)螺柱由拉力和弯矩作用的合成应力： (2-16) 式中（螺栓数）； （螺纹内径）； （弯矩）。 螺栓材料为，由文献6查取屈服极限，则许用拉伸应力为：（由文献6取安全系数）。， 因为，故通过强度验算。2.7 取物装置2.7.1 确定吊钩装置构造方案吊钩本身就是一个机械零件，通常都与动滑轮组合成吊钩组进行工作。吊钩组有两种形式；一种是长型吊钩组；另一种是短型吊钩组。吊钩装置用于三倍率双联滑轮组，所以必须采用长型的构造方案。吊钩钩身的截面形状有圆形，方形，梯形或字形。从受力情况分析，以字形截面最为合理，但锻造工艺较复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。锻造吊钩的材料一般采用号钢。起重量较小的吊钩也可采用或；片式吊钩由切割成型的多片钢板构成，其厚度不得小于20mm并使板钩在高度方向与钢板轧制方向一致。工程起重机常用T字形或梯形截面的锻造单钩。通过吊钩已经标准化，设计时可查阅有关手册直接选用。采用非标准吊钩或需对所选项吊钩进行强度验算时，可按下述方法进行。由文献3选择一个锻造单面吊钩,钩号为，材料采用号,吊钩如2.8图所示： 图2.8吊钩2.7.2 吊钩主体结构的主要尺寸的计算根据文献3当选择吊钩类型为直柄号吊钩，由文献5表所得。 吊钩螺母最小工作高度查文献4选M56螺母： mm (2-17)考虑设置防松螺栓，实际取螺纹高度：。螺母外径：mm (2-18)取。2.7.3 吊钩强度验算吊钩轴的颈部螺纹M56处拉伸应力： (2-19) 式中螺纹内径，由文献4查得，； 动力系数，由文献4查得。由文献6查得等级，安全系数，材料号钢，由文献6查得，故，故满足强度要求。2.7.4 吊钩弯曲部分断面A-A强度验算 其受拉力，偏心力距，由 (2-20)式中 得出：。MPa (2-21) MPa (2-22)因为,故满足强度要求。其应力分布如图2.9所示。 图2.9 吊钩弯曲处应力分布2.7.5 吊钩弯曲部分断面B-B强度验算系物绳张力一侧：kg (2-23)图2.10 钢丝绳一侧受力由上图2.10钢丝绳受力图可得：kg (2-24)MPa (2-25) (2-26)故满足强度要求。因为B-B断面尺寸按理当比断面小，但由于断面有强烈的磨损，一般取与断面相同的尺寸。2.7.6 推力球轴承的选择由于轴承在工作过程中很少转动，故可根据额定静负荷选择。由文献3选51211(GB/T301-1995)推力球轴承，由文献3查得其额定静负荷，由文献7查得载荷系数。轴承当量静负荷： (2-27)所以安全。式中安全系数由文献3选用。2.7.7 吊钩横梁的计算由文献1可知，横梁两侧拉板的间距是由滑轮之间尺寸所决定。横轴可做为一简支梁来进行强度计算。横梁的计算载荷如图2.11(a)： (2-28)式中由文献1查取动载系数。 横梁的最大弯矩： (2-29)中间断面的截面模数如图2.11b： (2-30)154图2.11 吊钩横梁和滑轮轴的计算简图弯曲应力： (2-31)横梁材料由文献6查取，许用应力。故横轴强度足够。其中式中为安全系数见文献6。2.7.8 滑轮轴的计算滑轮轴是一个简支梁，支点距离。它的作用是承受滑轮的三个压力，为计算简便起见，把三个力看作集中力如图2.11c。滑轮的作用力： (2-32)轴上的弯矩（和断面）：151 (2-33)和断面模数： (2-34)弯曲应力： (2-35)滑轮轴的材料与吊钩横轴相同，亦为号钢，许用应力也相同。，故强度足够。2.7.9 拉板的强度校核图2.12 拉板简图 拉板的尺寸如图2.12所示，断面a-a的拉伸应力：17 (2-36)式中应力集中系数，由文献1查得。拉板材料为Q-235号钢，由文献6得了屈服极限和安全系数，许用拉伸应力： (2-37)垂直断面内侧拉应力最大，其为： (2-38)又因为吊钩横梁的轴颈，材料铸钢ZG340-640，由文献6查出，由文献6查得安全系数为。 173 起升运行机构设计起升机构的工作过程：1、在装载地点起升物品；2、在负载情况下水平移动物品；3、在卸载地点下降并卸去物品；4、在五载情况下起升并水平移动返回到装载地点。如此重复循环地工作，每运送一次物品的时间称为一个周期。对于起升机构，在一个工作周期内，有两段工作时期和两段停歇时期。工作时期即起升物品和瞎讲物品时期；停歇时期即起升机构不工作而运行机构往返或旋转机构往返工作的时期。每一工作时期又分为起动，等速运转和制动三个阶段。图3-1 所示的是起升机构工作过程的速度-时间图解。速度的正值表示起升物品；速度的负值表示下降物品。机构计算主要就是计算上面所说的起动、平稳运动和制动三个阶段的力矩，以及在这些力矩的基础上进而选择电动机、减速器和制动器三种主要部件。以下结合典型起升机构简图讲诉计算方法。图3.1起升机构工作过程速度-时间图解3.1 力矩的计算零部件的计算与选择和力矩有关。如平稳上升阶段和上升起动阶段的力矩与选择电动机有关；而平稳下降和下降制动阶段的力矩又将决定制动器的选择。故以下着重讨论这四个阶段的作用力矩。 3.1.1 平稳上升阶段平稳上升就是等速起升载荷，这时卷筒上的载荷力矩为： (3-1)折算到电动机轴上的静阻力矩则为: (3-2) 式中 、分别为额定起重量（N）和取物装置（N）；卷筒计算直径；、滑轮组的倍率和效率；、减速器的传动比和效率；箭筒的效率，当用滚动轴承时，； 当用滑动轴承时，；起升机构总传动比，其值 ；起升机构总效率，其值。对于齿轮传动，当用滚动轴承时，。3.1.2 平稳下降阶段平稳下降就是等速下降载荷，这时为了防止载荷自由下落，通常采用电动机的反接制动法，使载荷在控制速度状态下降。也就是用电动机产生的制动力矩（并考虑机构摩擦力矩的影响）来平衡有载荷所产生的的力矩。这时电动机所产生的制动力矩，也就等于当载荷下降时的静阻力矩，即 (3-3) 因机构摩擦力矩无法详细计算，只能按来考虑。上述与公式（3-2）的区别仅为所在位置不同，因为哦擦里方向永远与运动放心相反，这时他帮助制动，所以房子公式中的分子位置。在起升机构的停歇阶段，电动机已停止转动，而制动器则同时合闸。这时制动器所产生的制动力矩是用来克服起升机构的再喝自行下降的静阻力矩，故其值亦为。3.1.3 上升起动阶段在上升起动时，载荷由静止达到额定起升速度，其中必然要经过一加速过程。这时电动机除了要克服静阻力矩之外，还要发出额外的力矩以克服惯性力所产生的惯性力矩。故起动力矩应为： （3-4）式中起动时克服惯性力的总动力矩 使机构转动零件加速时（换算到第一轴上）的动力矩 使载重等直线移动的质量加速时（换算到第一轴）的动力矩 。计算： （3-5）一般计算时，令 式中 电动机转子的飞轮矩； 联轴器的飞轮矩。一般情况下，可取。计算：假定机构等加速度起动，则起动时平均加速度于是物品的惯性力应为： 在计算过程中，起升速度V的单位应用m/s；而的方向应与加速度的方向相反，亦即与重力的方向一致。因此，电动机在起动时为平衡物品惯性力所需的动力矩，可按与计算相似的方法进行计算，即 （3-6）因 式中为卷筒转速（rpm）。故 （3-7）将公式（3-3）、（3-5）、（3-7）代入公式（3-4）并加以整理，得 （3-8）上式中的值就是欲使载荷在秒内启东而夹在电动机轴上的起动力矩。但因电动机的起动力矩并非常量，故实际上是代表由上升起动到等速上升这段起动过程中的平均起动力矩。3.1.4 下降制动阶段如前所述，起升机构在上升制动阶段，因载荷力矩是帮助制动的，所需要的制动力矩不打，故一般可不计算。但在下降制动阶段则不然，惯性力矩与载荷力矩的方向是一致的，所需要的制动力矩最大，必须加以计算。这时，家在制动器轴上的力矩，除了要克服载荷的静阻力矩外，还要克服由运动质量的惯性力所产生的力矩。因此，所需要的制动应为：= （3-9）式中 制动时间3.2 电动机的选择3.2.1 电动机的功率确定起升机构静功率： (3-10)式中机构总效率是由三部分组成：滑轮组效率、卷筒效率和减速器效率，由文献3查得一般，取。电动机的计算功率： (3-11)式中 系数由文献1表3-1查得，对于级机构，。查文献1选用电机，其，电机质量。表3-1 起升机构值电动机形式起重机工作特性及机构工作级别JZR2、YZR、JZRHM1M6级M7级M8级慢速（13m/min），经常满载的起重机0.750.850.850.951.01.10.91.0JZ、YZM1M6级及防爆起重机0.9JOM1M4级及某些特殊机构1.93
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