桥式起重机设计毕业设计论文

本科毕业设计（论文）桥式起重机设计摘要建国以来，我国起重机械行业在产品设计、生产和科学研究方面取得了很大的成绩，积累了不少的经验，为了总结这些经验，提高生产效率，以适应国民经济日益发展的需要，制造行业中对桥式起重机的各方面的要求越来越高。本设计要完成了桥式起重机主体结构部分的设计及主梁和端梁的校核计算。采用正轨箱形梁桥架，正轨箱形梁桥架由两根主梁和端梁构成。主梁外侧分别设有走台，并与端梁通过连接板焊接在一起形成刚性结构。为了运输方便在端梁中间设有接头，通过连接板和角钢使用螺栓连接，这种结构运输方便、安装容易。小车轨道固定于主梁的压板上，压板焊接在盖板的中央。本设计正确选择了起重机桥架钢结构构造形式和构件截面，以保证其在使用过程中的强度、刚度和稳定性。设计时，同时还注意了起重机的结构制造工艺性、省料、安装以及维修方便等问题，使大车运行和起升机构能够工作中得到更好的安全和使用性能保证。关键词桥式起重机；大车运行机构；主梁BRIDGETYPEHOISTCRANEABSTRACTSINCETHEFOUNDINGOFNEWCHINA,CHINASCRANEINDUSTRYINPRODUCTDESIGN,PRODUCTIONANDSCIENTIFICRESEARCHHASMADEGREATACHIEVEMENT,ACCUMULATEDALOTOFEXPERIENCE,INORDERTOSUMUPTHESEEXPERIENCE,IMPROVEPRODUCTIONEFFICIENCY,TOMEETTHEGROWINGNEEDSOFTHEDEVELOPMENTOFNATIONALECONOMY,MANUFACTURINGINDUSTRYOFBRIDGECRANEINTHEVARIOUSASPECTSOFINCREASINGLYHIGHDEMANDTHISDESIGNTOCOMPLETETHEBRIDGECRANEMAINSTRUCTUREDESIGNANDCALCULATIONOFMAINGIRDERANDENDGIRDERTHETRACKBOXGIRDERBRIDGE,TRACKBOXGIRDERBRIDGECONSISTSOFTWOMAINBEAMSANDSIDEBEAMSMAINBEAMARERESPECTIVELYARRANGEDOUTSIDETHEPLATFORM,ANDWITHTHEENDBEAMTHROUGHACONNECTINGPLATEAREWELDEDTOGETHERTOFORMARIGIDSTRUCTUREINORDERTOCONVENIENTTRANSPORTATIONINTHEENDBEAMISARRANGEDINTHEMIDDLEOFAJOINT,THROUGHTHECONNECTIONPLATEANDTHEANGLESTEELBOLTCONNECTIONSTRUCTURE,THECONVENIENTTRANSPORTATION,EASYINSTALLATIONTROLLEYRAILISFIXEDONTHEMAINBEAMOFTHEPLATEN,PLATENWELDINGINTHEFLATCENTRALTHEDESIGNCORRECTSELECTIONOFCRANESTEELSTRUCTUREFORMANDCOMPONENTSECTION,INORDERTOENSUREITSUSEINTHEPROCESSOFSTRENGTH,STIFFNESSANDSTABILITYTHEDESIGN,BUTALSOPAYATTENTIONTOTHECRANESTRUCTUREMANUFACTURINGPROCESS,MATERIALSAVING,CONVENIENTINSTALLATIONANDREPAIRWAITFORAPROBLEM,MAKETHEENGINEOPERATIONANDTHEHOISTMECHANISMCANWORKTOGETBETTERSAFETYANDPERFORMANCEGUARANTEEKEYWORDSCRANECRANETRAVELINGMECHANISMGIRDER目录摘要IABSTRACTII1绪论111桥式起重机的概述112桥式起重机的综述和原理113起重机国内外发展情况2131国外起重机制造业发展趋势2132国内起重机存在的问题314双梁桥式起重机研究的意义42大车运行机构方案拟定及选择521大车运行机构的可供选择的几种常用方案5211低速集中驱动5212中速集中驱动6213高速集中驱动6214分别驱动722大车运行机构的几种方案7221低速集中驱动7222中速集中驱动7223高速集中驱动8224分别驱动823大车运行机构方案的选择83大车运行机构的设计931运行阻力的计算9311摩擦阻力MF9312坡道阻力P11313风阻力WF1132电动机的选择12321概述12322电动机静功率13323电动机初选13324电动机过载校验14325电动机发热校验15326起动时间与起动平均加速度校验15327选择合适的电动机型号1733减速器的选择17331概述17332总体设计17333确定传动比18334计算传动装置的传动参数18335齿轮的设计19336齿轮的强度结构设计19337齿轮的几何尺寸计算21338低速轴设计21339轴的结构设计223310轴上的载荷243311校核轴承的寿命强度验算243312按弯矩合成应力校核轴的强度253313减速器型号的选择2534制动器的选择26341制动器概述26342制动器相关参数的计算26343制动器型号的选择2835联轴器的选择2836运行打滑验算294主梁方案的拟定及选择3041主梁可供选择的几种方案30411工字钢主梁30412桁架主梁30413箱形主梁3142主梁方案分析32421工字钢主梁32422桁架主梁32423箱形主梁3243主梁方案选择335主梁的设计及优化3351主梁设计要求简介3452主梁跨度的确定3453主梁上钢轨的选择3554主梁的合理强度设计35541梁的强度条件35542梁的合理截面形状37543变截面梁与等强度梁38544梁的合理受力3855主梁合理刚度设计39551梁的刚度条件39552梁的合理刚度设计396结论42致谢43参考文献441绪论11桥式起重机的概述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。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥，所以又称“天车”或者“行车”。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，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。它是使用范围最广、数量最多的起重机械。12桥式起重机的综述和原理桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。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。起重机运行机构的驱动方式可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，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机运行机构一般只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。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。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。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、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。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，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，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余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，这在中国是较为广泛采用的一种型式。普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。13起重机国内外发展情况131国外起重机制造业的发展趋势近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多国外起重机制造商从应用计算机辅助设计系统（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块化设计。根据市场调查预测的统计数字和积5累的资料、图表、图线规律，在严密的科学理论指导下，拟定起重机结构、机构、部件等多层次的标准化、模块化单元。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代、新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需针对几个需要修改的模块；设计新的起重机只需选用不同的模块重新进行组合；提高了通用化程度，可使单件小批量的产品改换成相对批量的模块生产。亦能以较少的模块形式，组合成不同功能和不同规格的起重机，满足市场的需求，增加竞争能力。132国内起重机存在的问题起重机制造厂家要按用户的要求承担特殊的设计，即包括起重机的所有部件和起升高度、所必须移动物料的距离等，在厂房建好前，就必须将厂房建筑蓝图或厂房的主要尺寸提供给起重机制造厂家，设计者按用户的要求，设计起重机的外形及确定其主要参数，用户确认后，才开始设计制造。从这个过程，国内起重机制造厂与国外工业发达国家有很多相似之处。但目前国内起重机行业存在的问题已严重阻碍着自身的发展。1设计手段不完善、工艺水平较低长期以来，利用图板手工设计制图，需要较长的设计周期。虽然CAD技术在国内起重机行业得到广泛的作用，但应用水平却参差不齐，关键问题是由于“设计”上的差异。国内一些应用水平较高的部门已真正做到了计算机辅助设计，而还有相当一部分用户仍停留在传统型CAD应用系统上，对一些重大非标准起重机产品设计，设计是在设计人员的头脑中完成，再利用计算机实现几何信息的处理，把CAD技术作为一种绘图、描图的工具。对于起重机CAD的二次开发，如起重机方案设计和起重机械零部件辅助工艺规程设计还未完善。起重机方案图设计，只是把预先设计外形尺寸及主要参数输入到计算机内，显示并打印出所需起重机的总图，计算机不能对主要受力点的应力进行分析，不能进行设计计算和标准部件的选择。一些起重机厂家，对成系列、成批量的通用起重机产品如550T双梁桥式起重机，为了降低成本，简化生产管理，通用化设计也只能做到对车轮组、滑轮组、卷筒组和联轴器的通用化设计，对于运行机构、小车架，仍只能按不同起重量设计，桥架端梁则按不同起重量，不同小车轨距多款设计，对桥式起重机的设计不能使整机与机构、机构与部件、部件与零件之间的参数匹配。国内企业，普遍缺乏生产技术，工艺水平较低，一些起重机生产企业的工装设备、装配及检测手段比较落后，油漆及焊接工艺不过关，严重影响了起重机的质量。2专业化协作水平较低我国专业化协作目前只做到20，80仍靠企业自己设计、制造。一台起重机中只有电动机、减速器、制动器及一些电气元件可外购，其它铆焊件、机加工件、台主梁、车轮组、端梁、小车架仍靠企业自行设计，这样需花费大量的时间，影响了起重机的生产周期。3交货期长由于设计及工艺原因，我们制作的非标准起重机交货期为46个月，是国外企业的2倍左右。这远远不能适应市场经济竞争的要求，使企业失掉了不少机遇。14双梁桥式起重机研究的意义随着现代工业的迅速发展，电子计算机的广泛应用，系统工程、优化工程、创造性工程、人机工程等现代化理论的发展，大大加快了现代工业的发展进程，使社会生产力又跃上了一个新水平。当今世界工业生产，由于市场竞争的需要，生产方式由单一品种的大批量向着多品种的变批量方向发展。30年代以来，物料搬运技术仅指的是各类起重运输设备，而90年代的物料搬运系统逐渐增加了许多自动化内容，包括自动识别、自动导向、自动计数、自动称重等。为了使生产和流动能够紧密配合，构成更大、更高效的物流系统，计算机技术得到了广泛的应用，起重机的很多工作将被机器人和其它机器所取代。目前世界销售市场对起重机械的需量正在不断增加，从而使国外各种制造起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机械自动化和自动化设备去提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。有关调查资料表明，65的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机设备的用户便越来越多。2大车运行机构方案拟定及选择桥式起重机的大车运行机构常见的驱动方式有三种集中低速驱动，集中高速驱动，集中中速驱动和分别驱动。桥式起重机的大车运行机构的作用，是驱动大车的车轮转动并使车轮沿着起重机轨道做水平方向的运动。它包括有电动机、制动器、减速器、联轴器、传动轴、角型轴承箱和车轮等零部件。车轮又是通过角型轴承箱、端梁和主梁，支承着起重机自身的重量及其全部外载荷的。21大车运行机构的可供选择的几种常用方案大车运行机构一般有大车运行机构用于驱动大车的运行，是大车纵向运动的动力来源（其主要参数如下表）。大车运行机构一般有一个或两个大功率的电动机来提供转矩，供给各个与之联接的轴。轴再分别与减速器（一个或两个）联接，减速器再与车轮联接（也可以减速器与电动机联接，依据所选驱动方案而定），从而输出动力给车轮，驱动整个大车运行机构前进或后退。由此过程即可以得出大车运行机构的传动原理大车运行机构的动力由电动机发出，经制动轮联轴器、补偿轴和半齿联轴器将动力传递给减速器的高速端，并经减速器把电动机的高转速降低到所需要的的转速之后，由低速轴传出，又经全齿联轴器把动力传递给大车的主动车轮组，从而带动了大车主动车轮的旋转完成桥架纵行吊运重物的目的。表32/5吨双梁桥式起重机大车运行机构及主梁技术性能表项目参数项目参数工作级别M6车轮直径（MM）800跨度（M）28减速器速比I18运行速度（M/MIN）80电动机功率（KW）11基距（M）5电动机转速（R/MIN）750三相交流电源AC38050HZ最大轮压（KN）312缓冲行程（MM）100限位开关LX3312钢轨型号QU80起重机工作级别A7大车运行机构由电动机、制动器、传动轴、联轴器、车轮等部件组成。大车运行机构可以分为低速集中驱动，中速集中驱动，高速集中驱动和分别驱动四种形式。由一套驱动装置，通过中间轴来驱使大车两边主动车轮旋转的驱动，叫做集中驱动。由两套各自独立的驱动装置，来驱使桥架两边主动车轮的转动，这种驱动方式叫做分别驱动。在新型的桥式起重机上，一般多采用分别驱动，只有在吨位小的时候或旧式的桥式起重机上仍采用集中驱动的形式。211低速集中驱动它的结构（如图21）是有一台电动机通过减速器同时带动两个主动轮，传动轴又远离主梁，故使主梁承受较大的扭矩载荷，使传动轴的转速低于电动机的转速，与车轮的转速相同，一般是50至100转/分。这种传动方式的优点是，传动轴转速低，因而安全。缺点是，传动扭矩大，因而轴轴承联轴节和轴承座尺寸较大，使整个机构较重，这种低速集中驱动形式采用开式齿轮传动结构的。因而，一般应用在510吨小起重量小跨度的桥式起重机上。1主动轮；2联轴器；3减速器；4制动器；5电动机；6传动轴；图21低速集中驱动运行机构212中速集中驱动方式电动机经制动器和减速器带动传动轴旋转。传动轴又经开式齿轮驱动车轮沿轨道运行。各段传动轴是通过联轴器联接在一起的。这种传动形式与低速集中传动形式比较，由于转速增高到200300转/分，传动扭矩相对减小了，所以轴、轴承、联轴器、轴承座的尺寸也随之减小，使整个运行机构减轻了重量。但传动轴两端的开式齿轮磨损却很快。另外，由于车轮安装在固定的心轴上，所以装卸和维修也不方便。现在这种结构已不再使用了。中速集中驱动如图22所示。图22中速集中驱动运行机构1车轮；2轴承座；3联轴器；4减速器；5制动器；6电动机；7中速轴；8开式齿轮213高速集中驱动（如图23）的大车运行机构，是有电动机通过制动轮直接与联轴节传动轴联接，再通过减速器与车轮联接。运行机构的传动轴是转速与电动机的转速相同，一般是7001500转/分。所以传递扭矩小，传动轴和轴系零件尺寸也较小，传动机构的重量也较轻。缺点是所传递的扭矩小，需要两个减速器，加工装配精度要求高，以减少偏心在高速旋转中所引起的激烈振动，一般要求轴在每米长度上的径向跳动不大于05毫米。适用于配合大跨度的桥梁，为了保证安全，在传动轴上联轴器处应加保护罩。1主动轮；2减速器；3联轴器；4制动器；5电动机；图23高速集中驱动运行机构214分别驱动方式（如图24所示）的大车传动机构中，中间没有较长的传动轴，在装有运行机构的走台两端各有一套驱动装置。每套驱动装置由电机通过制动轮联轴节减速器与大车车轮联接。分别驱动的运行机构，是用两台同样型号的电动机，用同一控制器控制。分别驱动是指采用两套各自独立的驱动装置，来驱使桥架两边主动车轮转动的方式。它的特点是大车两端的每套驱动机构都是单独的由电动机、制动器、补偿轴、减速器和主动车轮等零部件组成的。分别驱动又分为普通型和“三合一”方式两种不同结构。“三合一”的方式，即将电动机、制动器及减速器合成一个整体，使其体积小、重量轻、结构紧凑等优点更为显著（图24B）。“三合一”方式的缺点是行走部分的振动比较剧烈，对传动机构和金属结构有不良影响，不利于安全。1主动轮；2减速器；3电动机；4制动器；5联轴器；图24桥式起重机分别驱动运行机构22大车运行机构的几种方案221低速集中驱动的特点主梁承受较大的扭矩载荷，使传动轴的转速低于电动机的转速，与车轮的转速相同，一般是50至100转/分。这种传动方式的优点是，传动轴转速低，因而安全。缺点是，传动扭矩大，因而轴轴承联轴节和轴承座尺寸较大，使整个机构较重，这种低速集中驱动形式采用开式齿轮传动结构的。因而，一般应用在510吨小起重量小跨度的桥式起重机上。222中速集中驱动的特点这种传动形式与低速集中传动形式比较，由于转速增高到200300转/分，传动扭矩相对减小了，所以轴、轴承、联轴器和轴承座的尺寸也随之减小，使整个运行机构减轻了重量。但传动轴两端的开式齿轮磨损却很快。另外，由于车轮安装在固定的心轴上，所以装卸和维修也不方便。现在这种结构已不再使用了。223高速集中驱动的特点电动机通过制动轮直接与联轴节传动轴联接，再通过减速器与车轮联接。运行机构的传动轴是转速与电动机的转速相同，一般是7001500转/分。所以传递扭矩小，传动轴和轴系零件尺寸也较小，传动机构的重量也较轻。缺点是所传递的扭矩小，需要两个减速器，加工装配精度要求高。224分别驱动的特点分别驱动的特点是1）保证了运行机构多方面的可靠性分别驱动的机构，不因其主梁的变形而在大车传动性能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。2）大车运行机构的重量减轻由集中驱动形式改为分别驱动形式后。大车运行机构本身与走台部分一共可以减少35吨。由于省去了中间部分的传动轴，所以大车运行机构的重量减轻很多，同时走台尺寸及大车重量也随之减少。许多单位做过统计，在起重量为10吨，跨度为25米的桥式起重机上。3）避免造成停工或引起事故分别驱动与集中驱动相比具有以下优点由于省去了传动轴，自重量油较轻，按转和维修方便，实践证明使用效果良好。目前我国生产的桥式起重机大部分采用分别驱动方式。分别驱动形式，当一端电动机损坏后，另一端的电动机依然可以维持短时间工作，而不致造成集中驱动结构形式那样由于电动机出现故障就马上会造成停工或引起事故。23大车运行机构方案选择这次设计的是桥式起重机大车及主梁，起重量为32/5T，加上其自重（约10吨左右），所以大车运行机构要驱动的最大负载为45吨左右。使用分别驱动形式就可以大幅度减轻大车本身的自重，是整个电机的负荷和车轮的负载都尽量降低，从而达到最可靠的生产安全性和最大的经济效益。为了减少传动轴的使用和尽量减少联轴器的个数，这里选用如图24A结构的普通型分别驱动方式，以达到节省起重机生产成本和最佳工作效率的目的这种吨位属于重负荷大型起重机类型，由以上分析可以得知分别驱动更适合这种吨位的起重机。所以这里优选分别驱动形式。3大车运行机构的设计31运行阻力的计算起重机或小车在稳定运行过程中所受到的即力称为静阻力。静阻力由摩JF擦阻力、坡道阻力和风阻力三项组成，即MFPWF（N）式JPW（31）表31滚动摩擦系数F车轮钢轨车轮踏面直径（MM）材料形式100，160200，320400，500630，710800900，1000平顶钢轨0250305060707钢圆顶钢轨030406081012平顶钢轨0406080909铸铁圆顶钢轨0507091214表32轴承摩擦系数轴承形式滑动轴承滚动轴承轴承结构开式稀油润滑滚珠和滚柱式锥形滚子式010080015002311摩擦阻力MF起重机或小车满载运行时的最大摩擦阻力为式（N）式（32）式中起升载荷（N）；Q起重机运行小车自重载荷（N）；G滚动摩擦系数（MM），由表31查取；F车轮轴承摩擦系数，由表32查取；与轴承相配合处车轮轴直径（MM）；D车轮踏面直径（MM）；D附加摩擦阻力系数，见表33；摩擦阻力系数，初步计算时可按照表34选取。满载运行时的最小摩擦阻力（N）式2MFDQGD12MFDFQGD（33）空载运行时最小摩擦阻力（N）式（34）由设计要求可知Q32T，G9T，根据以下表分别选择参数计算可得（3200012800）00135824NFM1388NFM2111N表33附加阻力系数车轮形状机构驱动形式圆锥车轮桥式起重机大车运行机构集中12有轮缘分别15无轮缘桥式、门式和门座起重机的大车运行机构分别11有轮缘具有柔性支腿的装卸桥、门式起重机的大车运行机构分别13滑线集中20有轮缘双梁桥、门式起重机小车运行机构电缆集中15有轮缘16无轮缘滑线15有轮缘13圆柱车轮无轮缘偏心载荷单梁小车运行机构电缆12单边驱动15圆锥车轮（单轮缘）悬挂在工字钢梁上的小车运行机构双边驱动20单主梁起重机垂直反滚轮式小车满载运行时的最大摩擦阻力（N）式（35）式中垂直反滚轮的轮压（N）；HR2MFDFGD122MHHFDFDFQGRD2MFDQQG、分别为垂直反滚轮的轴承内径和踏面直径（MM）。1DD表34摩擦阻力系数车轮直径MM车轴直径MM滑动轴承滚动轴承200以下50以下0028002200400506000180015400600659000160016008009010000130006注计算电动机功率时，应将表中值加大0005；在曲线轨道上运行上午塔式起重机，值加大一倍。单主梁起重机水平反滚轮式小车满载运行时的最大摩擦阻力（N）式（36）式中水平反滚轮的轮压（N）；ER、分别为水平反滚轮的轴承内径和踏面直径（MM）。2DD312坡道阻力PF计算公式如下式SINPQG（37）式中为坡度角。当坡度很小时，在计算中可以用轨道坡度代替，即ISIN式PFI（38）值与起重机类型有关。桥式起重机为0001，门式和门座式起重机为I0003，建筑塔式起重机为0005，桥架上的小车为0002。在臂架或桥架悬臂上运行的小车，值应由计算确定。IFP3200012800000145N313风阻力W只有露天工作的起重机才考虑风阻力的因素。露天工作的起重机要考虑的风阻力有起重机所受的风阻力和起吊物品所受的风阻力，由于本设计是桥式起重机，其多用于厂房内的物料搬运，它的工作环境是室内，所以不必考虑风阻力，这里不再赘述。另外，除以上三项基本运行阻力外，有时还需要考虑特殊运行阻力，如加速运行时的惯性阻力GF22MEFDFDFQGRD15GQGFA（N）式（39）式中起重机的平均加速度（），见表35；A2/SM重力加速度（）；G15考虑驱动突变时对结构产生的动效应。带入数据可得FG1544800/980161097N对于在曲线轨道（弯道）上运行的起重机，还要考虑曲线运行附加阻力QF（N）式QQG（310）式中曲线运行附加阻力系数，一般须实验测定。对于桥式起重机，可以取。05表35运行机构加（减）速度及相应的加（减）速时间的推荐值AT行程很长的低、中速起重机通常用的中、高速起重机采用大加速度的高速起重机运行速度（M/S）ST（A2/SM）ST（2/SM）ST（A2/SM）400800506006731571044540582506303948052200910225603542047160830195003237043100660154002530033063520123201904041009825016025320078016250064由FMFPFW可得,大车运行阻力FJ5824510971724N32电动机的选择321概述起重机的工作特点反复短时运行，频繁起、制动和反转，经常过载，有较强的机械振动和冲击，工作环境多灰尘，且还有金属粉末等。为满足起重机的工作要求，起重机用电动机与一般工业用电动机相比有如下特点1）起重机用电动机按断续周期性工作类型制造，通常用负载持续率（接电持续率）、接电次数和起重次数3个参数表述起重起重机电气设备的断续周期工作制状况，并作为选型的重要依据；2）起重机用电动机具有较高的启动转距和最大转距（即过载能力）；3）起重机电动机具有较小的转子转动惯量，转子的长径比较大；4）起重用电动机最大安全转速超过额定转速的倍数较高，一般为同步转速的25倍；5）起重机用电动机具有2种以上地缘等级，分别使用在不同的环境温度下。具体到我国的实际，我国采用的专用的直流和交流电动机。322电动机静功率通过公式式中初选运行速度（M/S）；0V机构传动效率，可取085095；电动机个数。M根据该公式结合本毕业设计课题VOFPJJ6012KWJ1295874323电动机初选在电力拖动系统中，作为原动机的电动机，对它的选择，首要的是在各种运行状态下对其容量的选择。此外，在机械性能（起动、制动、调速等）方面应符合生产机械的特点，在结构上应适应工作环境的条件，同时还要确定电动机的电流种类、额定电压与额定转速。选择电动机容量，不仅是一个技术问题，还是一个经济问题。只有正确地选择电动机的容量，电力拖动装置才能可靠而经济的运行。如果电动机容量选择的过大，不仅增加了设备费用，电动机也不能充分利用。经常处于欠负载运行，效率和功率因数（对异步电动机而言）都将降低，运行费用较高，造成浪费。反之，如果电动机容量选得过小，电动机在工作中经常过载，容易使电动机过热和使绝缘材料提前老化，造成电动机过早损坏。因此，电动机容量选得过大或过小，都是不合适的。选择电动机容量时，应满足下述三方面的要求1电动机在工作时，其稳定温升应接近但不超过绝缘材料的允许温升。2电动机应具有一定的过载能力，以保证在短时过载的情况下能正常工作。3电动机应具有生产机械所需要的起动转矩。在大多数情况下的电动机容量选择，首先从发热从发热的条件考虑，然后再按过载能力进行校验。对笼型电动机，有时还需要进行起动能力校验，看其是否满足生产机械的要求。对直流电动机与绕线型异步电动机则不必校验起动能力，因其起动转矩的数值是可调的。对于桥式起重机的大、小车运行机构，可按下式初选电动机式DJPKKW（312）式中考虑到电动机起动时的惯性影响的功率增大系数。室外工作的起D重机，常取1113（速度高者取大值）；对于室内工作的起重机及装卸桥小车运行机构，可取1226（对应的速度取30180M/MIN）。D通过以上公式，带入本设计中的数据201KWP式（313）324电动机过载校验运行机构的电动机必须进行过载校验式（314）式中基准接电持续率时电动机额定功率（）NPKW平均起动转距标么值（相对于基准接电持续率时的额定转距）；对AS绕线型异步电动机取17，笼型电动机取转距允许过载倍数的90。运行静阻力（N）按上式计算，风阻力按工作状态JFJMPWF最大计算风压Q计算，室内工作的起重机风阻力为零。运行速度（M/S）根据与初选的电动机转速N确定传动比I（见减V0V210918JNASMFVJNKMT6DNI速器的选择）。机构的传动效率。机构总转动惯量，即折算到电动机轴上的机构旋转运动质量与直J线运动质量转动惯量之和（）；计算公式2KGM式21293QGVJKN（315）式中电动机转子转动惯量（）。12KGM电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量（）。2J2KGM考虑其他传动件飞轮距的影响的系数，折算到电动机轴上可取K（1112）电动N机额定功率（R/MIN）机构初选起动时间，可根据运行速度确定；一般情况下桥式类型起AT机大车运行机构810S,小车运行机构46S。ATAT带入上面计算的数据式（316）经过计算过载校验合格。325电动机发热校验对于工作频繁的工作性运行机构，为避免电动机过热损坏，应进行发热校验。满足下式，电动机发热校验合格SP式中电动机工作的接电持续率JC值、CZ值的允许输出量（KW）。工作循环中，负载的稳定功率（KW）；按下式计算。S式（317）6254103732KWPS式中G稳态负载平均系数，见下表36JFVM91280754107282KWJPN通过带入数据经过验算确定SP所以发热校验合格。326起动时间与起动平均加速度校验满载、上坡、迎风的起动的时间计算公式如下式（318）式中电动机的平均起动转距；MQTNM满载、J上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力距，按下式计算。NM式（319）带入数据得表36运行机构稳态负载平均系数G室内起重机运行机构小车大车室外起重机G107085075G208090080G309095085G41109095MQJNJTS20JJFDTI471874J式中减速器传动比I起动时间一般应满足对大车，810S；对小车，46S。时间也可TTT参照下表37确定。起动平均加速度表37运行机构加（减）速度A及相应加（减）速度时间T的推荐值行程很长的低速与中速起重机通常使用的中速起重机才用大加速度的高速起重机运行速度加（减）速度时间S加（减）速度2S加（减）速度时间加（减）速度2S加（减）速度时间S加（减）速度2400315250200160100063040025016918366524132250220190150120098007800648071635650403225050044039035032025019016605448423730067058052047043033为了避免多大的冲击及物品摆动，应验算起动时的平均加速度，一般在允许的范围内参考下表，计算公式如下式中起动平均加速度A2/MS运行机构的稳定运行速度V/起动时间TS相关数据选择参见表37所示。VT带入数据得327选择合适的电动机型号（表38）通过计算和查阅资料决定选择电动机型号如下表38电动机的参数型号YZR160L外型尺寸功率KM11长宽高电动机转速R/MIN750325320410综合考虑到生产中应用的经济性和适用性，通过计算选定大车运行构选YZR160L8型电动机来提供给大车的动力。33减速器的选择331概述减速器是桥式起重机中重要的部件，他的作用是把电动机的高转速，降低到各机构所需要的工作转速。桥式起重机中减速器主要用来调整主起升机构、副起升机构以及大小车运行的速度，减速器的种类有很多，由于齿轮减速器在使用过程中效率高，工作寿命长，维护使用方便，因而在桥式起重机中的应用也很广。在此对大车运行机构所需要的减速器进行计算然后根据计算选择经济合理的。332总体设计原始数据如下表39表39减速器的参数带拉力F带速度V大车车轮直径D312KN15M/S800MM由于要求设计的减速器的传动比不大（经试算大约为834）且齿轮主要受径向力的作用，于是可采用一级直齿圆柱齿轮减速器。根据第上一步设计出来的电动机确定电动机的功率为11KW，所选择的型号为YZR160L。YZR160L的主要性能如表3106083A表310YZR160L8的主要性能型号额定功率/KW满载转速/（R/MIN）电流（380V）YZR160L1175072中心高H外形尺寸底脚安装尺寸螺栓孔直径13232532041016025412333确定传动比车轮的转速机构的传动比334计算传动装置的传动参数0轴0轴即电动机轴1ODPKW075/MINNRMIN54260138RDVCDC18542701CNI140759MNTO轴轴即减速器高速轴轴轴即减速器低速轴轴轴为卷筒轴计算结果如表311所示。表311运动和动力参数轴号功率/KW转速/（R/MIN）转矩/NM011750140140759MIN/121NTRNKWPO26137509MIN/321432NTRINKP475183690IN23413NTRINKWP1117501402102337528039361875477335齿轮的设计1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。带式卷筒运输机是一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）。查3中189页表101。小齿轮材料为45CR（调质），硬度为240HBS,大齿轮的材料选用45钢（调质）硬度为190HBS，其材料硬度相差50HBS。取小齿轮齿数24，大齿轮齿数1Z4822Z取49。这里采用互相啮合齿轮的齿数单双配对2Z336齿轮强度结构设计2确定许用应力确定安全系数由1中由齿轮硬度查的软齿面，一般传动，取接触安全系数SH11，弯曲安全系数SF14确定疲劳极限应力由1中查的接触疲劳极限查的弯曲疲劳极限故许用接触疲劳极限许用弯曲疲劳极限因硬度小于350HBS，属软齿面，按接触强度设计，再校核弯曲强度。按接触疲劳强度设计（确定小轮直径）小轮转矩T小140NMMPAH53082LIM1F9MPASH482153072LIM21LI1PASFF12948062LIM21LI1齿宽系数由1中查的，取载荷系数齿数比U对减速器传动UI1272初步计算小轮分度圆直径。ZE1898确定齿轮其他参数齿数Z，Z2040取Z123，Z2UZ123721656取Z2166模数取M3确定中心距验算速度误差实际传动比确定分度圆直径齿宽B计算齿宽圆周速度校核弯曲强度见1书中查的1D5KMZDUTHE72578192370142515231331637,1MZDMZA528316215230273612IZISSMZMD49816321BD7569112SMNV72106594310337齿轮的几何尺寸的确定确定齿轮的其他参数齿顶高齿根高全齿高齿顶高齿顶圆直径齿根圆直径齿距基圆直径338低速轴设计已经求得II轴II轴即减速器的低速轴大齿轮分度圆直径为21212FS149735910YT9432712211FFSFFSMPAZBMKMHA3MMZDPCHZDMMHHCBAFFAAAAFAF46820COS16320COS9495021612325041673563201275111212121MNTRINKWP2613751095IN24312MD8所以大齿轮所受的径向力见书2中M为齿轮传递的扭矩0D为分度圆直径初步确定轴的最小直径先按3152式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据3表153，取，于是得01A输出轴的最小直径显然是安连接键处轴的直径（如下图31）。12D图31输出轴的最小直径为了使所选的轴直径与链轮的孔径相适应，故应先确定链轮。12D安装链轮轴的直径为链轮的内径取26MM，安装链轮轴的长度，取。48936LHM34L339轴的结构设计根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度A为了满足链轮的轴向定位要求，12轴段右端需制出一轴肩，故取；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径为34MM。链轮与3DM轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在链轮上而不压在轴的端34L面上，故12段的长度应比计算略短一些。现取。123LMB初步选择滚动轴承。因轴承主要受径向力的作用，故用单列深沟球轴承。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、23DMNDFR10484982630MNPD5337501832MIN标准精度级的单列深沟球轴承6207，其尺寸为，故；而。45721DDBM34785DM781LMC右端滚动轴承采用轴肩膀进行轴向定位。由4第3卷查得6207型轴承的定位轴肩高度5MM，因此，取。（3）取安装齿轮处的轴段4567的直径；齿轮的左端与左轴承这间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的45宽度为58MM，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高，取45LM07HDHM，则轴环处的直径。轴环宽度，取。452D14B561LD轴承端盖的总宽度为16MM（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。取端盖的外端面与链轮右端面的距离，故取。29LM234LE取齿轮距箱体内壁之距，考虑到箱体铸造误差，在确定滚动轴18A承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度S8S。17BM经过计算至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。轴上零件的周向定位齿轮、链轮与轴的周向定位均采用键联接。用A型平键，由手册查得45DA型平键截面（GB109679），键长为52MM，同时为了保证齿轮与轴配128合有良好的对中性，故选取齿轮轮毂与轴的配合为；同样，链轮与轴的76HN联接，选用C型平键为（GB109679），链链轮与轴的配合为。307HN滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。6M确定轴上圆角和倒角尺寸参考4152，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径均为1MM。145校核键的强度据机械设计103页公式61及104页表62得联接齿轮键的强度校核符合强度要求。联接链轮键的强度校核6734L33210279805464PPTKLDMPAPA符合强度要求。表312轴的弯矩和扭矩参数3310轴上的载荷在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于6207型深沟球轴承，A由手册中查得。因此，作简支梁的轴的支承跨距。85AM14LM计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图如上（表312、）。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。3311校核轴承的受命强验算因减速器的使用期为8年，每年工作300天，两班制。所以轴承的理论受命为式830240LHH理（324）载荷水平面垂直面支反力2389510AZBFN571AYBFN弯矩M4ZM23YMM总弯矩805N扭矩1T332102810528PPTKLDMPAPA由前面计算可知，571AYFN23895AZ715BYFN0193BZF则22406AYZF201BB所以A为危险轴承。于是对A进行受命强度验算，由3312页的公式135得36610125614830HCLHNP所以轴承的寿命满足要求。理图32轴的弯矩图和扭矩图3312按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，只需对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据3365页公式155及上表中的数值，并取，轴的计算应力06A式222238068174CAMTMPW（325）。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由3355页表151查得。因此，故该截面安全。160MPA1CA3313减速器型号的选择通过计算和查阅资料，桥式起重机上多采用封闭式结构的减速器，齿轮都装在封闭的外壳内，灰尘进不去，润滑良好。由于减速器润滑条件好，维修方便，使用耐久，所以在近代的桥式起重机上都有广泛应用通过计算和资料确定大车运行机构的减速器为如下表313表313减速器的参数项目型号速比大车运行机构的减速器QJYD320031505Z95416434制动器的选择341制动器概述制动器是具有使运动部件（或运动机械）减速、停止或保持停止状态等功能的装置。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构寸制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。制动器（BRAKESTAFF）可以分两大类，工业制动器和汽车制动器,使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。起重机用制动器对于起重机来说既是工作装置，又是安全装置，制动器在起升机构中，是将提升或下降的货物能平稳的停止在需要的高度，或者控制提升或下降的速度，在运行或变幅等机构中，制动器能够让机构平稳的停止在需要的位置。控制制动器的操纵部位，如踏板、操纵手柄等，应有防滑性能；正常使用的起重机，每班都应对制动器进行检查。制动器的零件，出现下述情况之一时，应报废A裂绞；B制动带摩擦垫片厚度磨损达原厚度的50；C弹簧出现塑性变形；D小轴或轴孔直径磨损达原直径的5。342制动系统的一般工作原理制动系统的一般工作原理是，利用与车身或车架相连的非旋转元件和与车轮或传动轴相连的旋转元件之间的相互摩擦来阻止车轮的转动或转动