20t桥式起重机计算说明书

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊毕业设计（论文）共60页第页摘要桥式起重机使厂矿企业实现机械化生产，减轻繁重体力劳动的重要设备。在一些连续性生产流程中他有事不可或缺的工艺设备。目前，桥式起重机被广泛应用在国民经济建设各个领域，产品也已经形成多个系列。随着经济建设的发展，用户对其性能要求越来越高，这需要我们从其零件着手，优化设计，提高桥式起重机的综合经济效益。本文主要介绍了桥式起重机的整体设计理论和设计过程，其中重点设计了桥式起重机的起升机构和运行机构。主要包括桥式起重机小车运行机构的整体设计及传动机构的布置、起升机构的计算、小车运行机构计算。还有起升机构卷筒组的设计计算和吊钩组的设计计算，还有联轴器的选择、电动机的选择、减速器的选择和校核。

关键词：桥式起重机；起升机构；起重机小车；卷筒；吊钩

AbstractBridgecranetoenabletherealizationofmechanicalproductionofFactoriesandminestoreducetheimportanceofheavyequipmentmanual.Insomeofthecontinuityoftheproductionprocessitisessentialforprocessequipment.Itcanbeinplant,warehouseuse,alsosonoftheuseofopen-airyard,isamostwidelyusedmechanicalcrane.Atpresent,thebridgecraneiswidelyusedinvariousfieldsofnationaleconomicconstruction,theproductionhasalsoformedanumberofseries.Withthedevelopmentoftheeconomicconstruction,usersincreasinglyhighperformancerequirements.soitsdesignrequirementshasbecomemoresophisticated,WhichrequireustoproceedfromthepartsAndoptimizethedesign,improveimprovethecomprehensivecost-effectivebridgecrane.Thisarticlemainlyintroducedtheentiredesigntheoryanddesignprocessofbridge-typehoistcrane，whichfocusedonthedesignofthebridgecranehoistingmechanismandoperationofinstitutions．Includingmajorbridgecranecarrunningintheoveralldesignandlayoutofthetransmissionmechanism，theliftingbodies，agenciescalculatecarrunning．Sincetherearegroupsorinstitutionsreelandhookthedesignandcalculationofthedesigngroup，andthechoiceofbearandcoupling，thechoiceofmotor，thechoiceandcheckingofreducer．

KEYWORDS：bridge-typehoistcrane；theliftingbodies；cranetrolley；reel；hook目录前言 1第一章起重机总体方案的设计 21.1、桥架结构的选型设计 21.2、起升机构 31.2.1、起升机构传动方案的确定 31.2.2、钢丝绳选择 51.2.3、卷筒的设计 71.2.4、滑轮及滑轮组的设计 71.3、运行机构 71.3.1、运行机构的驱动方式选择 81.3.2、大车运行机构 81.3.3、小车运行机构 91.4、金属结构设计 101.4.1、桥架的总体结构 101.4.2、桥架结构的设计要求 121.5、附件设计 131.5.1、司机室的选择 131.5.2、缓冲器的选择 131.5.3、电气系统设计 131.5.4、控制系统电路图设计 14第二章起升机构的设计计算 152.1、主起升机构的设计 152.1.1、钢丝绳的选择 152.1.2、卷筒的选择 172.1.3、滑轮及滑轮组的确定 192.1.4、主起升机构电动机 212.1.5、减速器的选用 222.1.6、制动器的选择 242.1.7、联轴器 242.2、副起升机构的设计 252.2.1、钢丝绳的选择 252.2.2、卷筒的选择 272.2.3、滑轮及滑轮组的确定 292.2.4、副起升机构电动机 302.2.5、减速器的选用 322.2.6、制动器的选择 332.2.7、联轴器 34第三章运行机构的设计计算 353.1、小车运行机构的设计计算 353.1.1、选择车轮与轨道并验算其强度 353.1.2、运行阻力的计算 363.1.3、电动机选择 373.1.4、减速器选择 383.1.5、制动器选择 393.1.6、联轴器的选择 393.1.7、打滑的验算 403.2、大车运行机构的设计计算 413.2.1、选择车轮与轨道并验算其强度 413.2.2、运行阻力的计算 433.2.3、电动机选择 443.2.4、减速器选择 453.2.5、制动器选择 463.2.6、联轴器的选择 473.2.7、打滑的验算 47第四章桥架结构的设计计算 494.1主要尺寸的确定 494.1.1、大车轮距 494.1.2、主梁高度 49（理论值） 504.1.3、端梁高度 504.1.4、桥架端梁梯形高度 504.1.5、主梁腹板高度 504.1.6、确定主梁的截面尺寸 504.2、主梁的计算 504.2.1、计算载荷确定 504.2.2、主梁垂直最大弯矩 514.2.3、主梁水平最大弯矩 524.2.4、主梁的强度验算 524.2.5、主梁的垂直刚度验算 544.2.6、主梁的水平刚度验算 544.3、主梁与端梁的焊接形式选择 55第五章附件的设计选择 565.1、起重机电气系统的选择 565.2、大车缓冲器的选择 565.2.1、碰撞时起重机的动能 565.2.2、缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功 565.2.3、缓冲器的缓冲容量 565.3、小车缓冲器的选择 575.3.1、碰撞时起重机的动能 575.3.2、缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功 575.3.3、缓冲器的缓冲容量 585.4、司机室的选择 58结论 58致谢 59参考文献 60前言起重机械是用来升降物品或人员的，有的还能使这些物品或人员在其工作范围内作水平或空间移动的机械。取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架型起重机”。桥架两端通过运行机构直接支承在高架轨道上的桥架型起重机，称之为“桥式起重机”。桥式起重机一般有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几大部分组成。外形像一个两端支承在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成的三维空间里做搬运和装卸货物用。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机都是在通用吊钩桥式起重机的基础上派生发展出来的。在设计过程中，结合起重机的实际工作条件，注意了以下几方面的要求：整台起重机与厂方建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要恰当。小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当。起升机构和小车平面的布置要合理，二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。但也不应太大，否则小车就不紧凑。小车架上的机构与小车架配合要适当。为使小车上的起升、运行机构与小车架配合得好，要求二者之间的配合尺寸相符；连接零件选择适当和安装方便。在设计原则上，要以机构为主，尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造和运行机构的要求设计，但在不影响机构的工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单，合理和便于制造、维修。尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。小车各部分的设计应考虑制造，安装和维护检修的方便，尽量保证各部件拆下修理时而不需要移动邻近的部件。总之，要兼顾各个方面的相互关系，做到个部分之间的配合良好。本次设计课题为20t电动双梁桥式起重机设计，我在学习、参观和借鉴各种文献资料的基础上，同时在老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的。电动双梁桥式起重机设计过程中，主要进行了结构和机构两大方面的设计，能将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用。因此，以此机型作为研究对象，具有一定的现实意义，又能便于我们理论联系实际。全面考察我们的设计能力及理论联系实际过程中分析问题、解决问题的能力。由于我们的设计是一种初步尝试，而且知识水平有限，在设计中难免会有错误和不足之处，敬请各位老师给予批评指正，在此表示感谢。第一章起重机总体方案的设计本次桥式起重机设计的主要参数如下：起重量20吨，跨度18米（厂房跨度20米），高度12米，工作等级A4，起升速度10m/min，小车运行速度44.5m/min，大车运行速度80m/min，大车运行方式为分别驱动，小车运行方式为集中驱动，箱形梁小车估计重量2.5t，起重机的估计总重量为32t。根据上述参数确定的总体方案如下：1.1、桥架结构的选型设计方案一电动双梁桥式起重机（图1—1）此方案结构简图所示。1—起重小车；2—桥架金属结构；3—桥架运行结构；4—电气控制设备图1—1电动双梁桥式起重机该起重机从大的方面可以分为起重小车1、桥架金属结构2、桥架运行机构3以及电气控制设备4等四个部分。通用电动双梁桥式起重机的起重量一般在5t和500t之间。我国目前生产的标准桥式起重机的起重量范围为5~250t，其中10t以上的有主、副两套起升机构，副钩起重量一般取主钩的15~20%左右，以便充发挥起重机的经济效能。标准的电动双梁桥式起重机的跨度为10.5~31.5m，每3m一个规格。方案二单主梁桥式起重机单主梁桥式起重机（图1—2），其特殊的起重小车1是在仅有一根箱形截面主梁的桥架2上运行的。小车上起升机构3的吊钩在主梁的一侧升降。由小车运行机构驱动的车轮在主梁盖板上偏置的轨道上运行。为了保持小车的平衡，利用垂直的反滚轮4来实现。桥架运行机构5多数采用分别驱动方式，安装在主梁另一侧的走台上。起重机的司机室、电源供给以及安全防护设施均与电动双梁桥式起重机类似。1—起重小车；2—桥架；3—起升机构；4—垂直反滚轮；5—桥架运行机构图1—2单主梁结构的桥式起重机方案比较：以上两种方案，从原理上来说，都能完成设计任务书提出的要求。单主梁桥式起重机的优点：①自重较轻，对于大跨度尤为明显；②刚性好。其缺点：对起重小车的维修不方便。因此方案三也不合适。方案一，电动双梁桥式起重机的起重量一般在5～500t，跨度为10.5～31.5m，符合设计任务书的要求。故经比较选择方案一：电动双梁桥式起重机。桥架横跨于厂房或露天广场上空，沿吊车梁上的起重机轨道运行，起重小车在桥架主梁上沿小车轨道横向运行。1.2、起升机构1.2.1、起升机构传动方案的确定起升机构主要由下列部分组成：驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置等。用来实现物品上升和下降动作。不同的物品，需要用不同的取物装置，其驱动装置亦稍有不同，但布置方式基本上相同。起重量超过10吨时，常设两个起升机构：主起升机构（起重量大）与副起升机构（起重量小），这两个机构可分别工作，也可协同工作。副钩起重量一般取主钩起重量的20~30%。对桥式或龙门起重机的起重量常取：12.5/3吨，16/3吨，20/5吨，32/8吨，50/12.5吨，80/20吨，100/32吨，125/32吨，160/50吨，200/50吨，250/50吨，300/80吨，350/80吨，400/80吨，450/100吨本设计中桥式起重机的最大起重量为20吨，所以主钩起重量为20吨，副钩起重量为5吨。图1-3起升机构驱动装置整体布置简图。主起升机构和副起升机构。图1-4所示为电动驱动的起升机构简图。电动机通过联轴器与减速器的高速轴相联。图1-4起升机构简图为了使安装方便，并提高补偿能力，通常如同图1—6那样将齿轮联轴器用一段轴联接起来，该轴称为浮动轴。图1-5主起升机构驱动装置布置简图1.2.2、钢丝绳选择（1）起升钢丝绳卷绕系统的设计卷绕系统是传动系统的组成部分，起着运动形式的转换作用。图1-6桥式类型起重机起升绳卷绕系统钢丝绳卷绕系统中，在钢丝绳绕过卷筒或滑轮时都要发生1～2次弯折，反复弯折的次数愈多，钢丝绳中钢丝便愈易疲劳。而钢丝绳同向弯折的耐久性要比反向弯折的耐久性高一倍，这相当于钢丝绳寿命相同时，同向弯折的次数要比反向弯折的次数高一倍。为了提高钢丝绳的耐久性，应尽量减少钢丝绳反向弯折的次数。但在某些起重机的卷绕系统中，反向弯折是不可避免的，此时，可用增大滑轮直径（即提高滑轮直径D/钢丝绳直径d的比值）来补偿由此引起的钢丝绳寿命之降低。钢丝绳钢丝绳的选型钢丝绳按其内外层接触不同可以分为：点接触钢丝绳、线接触钢丝绳和面接触钢丝绳。根据设计经验：不经过导绕系统的钢丝绳选用点接触钢丝绳；经过导绕系统的钢丝绳选用线接触钢丝绳。本设计中的起升机构的钢丝绳需要经过导绕系统，选用线接触钢丝绳。而根据《起重机设计手册》表12—2最小和e值查得：，e=25；再根据《起重机设计手册》表12—1钢丝绳的使用场合及其结构形式查得：钢丝绳选择：6W（19）瓦林吞式钢丝绳（图1-7）。图1—7钢丝绳端部的固定及绳具图1-8钢丝绳端部的固定方法常用的绳端固定方法：编结法（图1—8a)钢丝绳一端绕过套环后与自身编结在一起并用细钢丝扎紧。固定处的强度约为钢丝绳自身的75～90％。楔形套筒固定法（图1—8b）钢丝绳一端绕过楔，利用楔在套筒内的紧锁作用使钢丝绳固定。固定处的强度约为钢丝绳自身的75～85％。锥形套筒固定法（图1—8c）钢丝绳末端穿过锥形套筒后松散钢丝，将头部钢丝弯成小钩并浇入铅或锌液，凝固后即成。固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。④绳卡固定法（图1—8d）此法简单、可靠，目前广泛应用。用绳卡固定时，绳卡数量应不少于三个，其间距也应适当；而且绳卡底板应扣在钢丝绳的工作段上，U形螺栓扣在钢丝绳的尾段上。固定处的强度约为钢丝绳自身强度的80～90％，如绳卡装反，则固定处的强度降低到75％，甚至更低。钢丝绳的绳端固定方法选择：以上四种方法均可以满足工作要求，但绳卡固定法不仅结构简单，安装与维修方便，而且工作可靠，固定处的强度高。因此选择绳卡固定法。1.2.3、卷筒的设计卷筒是一个圆柱形的空心筒体，其表面形状分为光滑无槽和有螺旋槽两种。桥式起重机上均采用两段带反向螺旋槽的和中间留有一段无槽部分的圆柱形卷筒。螺旋槽的作用是增大钢丝绳和卷筒的接触面积，减轻钢丝间的接触应力和钢丝间的摩擦，以提高钢丝绳的使用寿命，并且使重物升降保持准确。螺旋槽有标准槽和深槽两种类型。一般的升降机构的采用标准。1.2.4、滑轮及滑轮组的设计钢丝绳卷绕系统中，由绕有钢丝绳的定滑轮与动滑轮组成滑轮组。在起升机构中，它用来省力或变速（主要是减速）。由于桥式起重机没有定滑轮，若采用单联滑轮组工作时，物品在垂直运动时，还产生水平运动，而采用双联滑轮组工作时无此现象。选定滑轮组倍率多少，对驱动装置总体尺寸有较大的影响。倍率增加时，钢丝绳每个分支拉力减少，比较省力，卷筒直径也可减少；但倍率增加后，起升高度一定时，卷筒长度要增加；而且在物品升降速度不变时，需要提高卷筒转速，即需减少传动比，有时会使减速器外形变大。倍率i增大，虽省力但效率低；倍率i减小，虽效率高但不省力。本设计的桥式起重机的额定起重量为20吨，查《起重机手册》表8-2，选择双联滑轮组，倍率i=4，则承载绳的分支数z=2*i=2*4=81.3、运行机构运行机构的任务是使起重机和小车做水平运动。有时用于搬运物品；有时用于调整起重机的工作位置。运行机构由电动机、传动装置、联轴器、传动轴、车轮组和制动器所组成。运行机构的速度随起重机的用途而定。运送大量物品的运行机构速度应较高，作装卸用途的起重机和装卸桥小车等也应取较高值。此外运行速度还与运行的距离有关，距离长的取高速度，距离短的取低速度。例如桥式起重机大车运行速度一般比小车运行速度大一倍左右。当小车运行速度大于120m/min，而且司机室悬挂在小车上时，应装设减震装置。1.3.1、运行机构的驱动方式选择集中驱动它是以一台电动机通过传动轴来带动两边主动轮的驱动型式。这种型式只用一台电动机与一台减速器，但传动轴系统（包括轴、轴承与联轴器）复杂笨重，故目前只用于小车运行机构及跨度与起重量较小的桥式起重机的大车运行机构。分别驱动由两套独立的无机械联系的运行机构组成，省去了中间传动轴。其特点是：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。在减速器与主动车轮之间也采用补偿轴连接的。电动机与补偿轴之间，采用带制动轮的联轴器相连接。分别驱动有以下优点：①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小。②分别驱动的结构，不因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。③当一端电动机损坏之后，另一端的电动机依然可以维持短时间的工作，而不致造成像集中驱动结构形式那样，由于电动机出现故障立即就会造成停工或引起事故。因此，桥式起重机的运行机构广泛采用分别驱动，分组性好，装配和维修也方便。1.3.2、大车运行机构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。大车机构传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，桥式起重机常用的跨度（10.5-32M）范围均可用分别传动的方案本设计采用分别传动的方案。1-电动机2-联轴器3-减速器4-车轮图1-9大车运行机构分别驱动布置简图大车运行机构的驱动方式选择：分别驱动。1.3.3、小车运行机构桥式起重机的起重小车，是由小车架、起升机构和小车运行机构组成的，另外，还有一些安全防护装置。按小车的主梁结构形式，可以分为单梁起重小车和双梁起重小车。桥式通用起重机的起重小车都是双梁的。起重小车的运行机构承担着重物的横向运动。它有三种类型（图1-10).1-传动轴2-大齿轮3-小齿轮4-减速器5-制动器6-电动机7-轴承8-主动车轮9-轨道10-联轴器11-半齿联轴器12-补偿轴图1-10小车运行机构的类型在图1-10（a）中，小车的主动车轮8装在传动轴1上。传动轴上设有大齿轮2，由减速器4低速轴伸出的小齿轮3带动旋转，使车轮沿轨道运行。电动机6与小齿轮之间，用减速器或为一级开式齿轮相连接。这种类型的优点是结构简单，缺点是车轮部位维修不方便。在图1-10（b)的类型中，减速器装在小车架的一侧。减速器的高速轴，通过齿轮联轴器与电动机轴相连接。减速器低速轴通过十字滑块联轴器10（或齿轮联轴器）与车轮轴连接。十字滑块联轴器的一半与减速器低速轴做成一体，另一半与车轮轴做成一体，中间有一个十字滑块。这种类型的联接方式优点是结构简单，造价低廉，适合于小跨度小起重量的小车上使用。缺点是因两车轮的中间轴过长，容易产生扭曲变形，以及靠近减速器的车轮在起动时超前，在制动时因惯性力的作用而落后，促成两车轮不能同时起动或停止。如果轴的刚性不够，这种变形将会引起小车运行时的歪斜。从而造成车轮的啃道。在图1-10（c）的类型中，是用三级立式减速器装在小车两主动车轮中间。减速器的高速轴与电动机轴之间用补偿轴联接（或用全齿联轴器），并使制动器靠近电动机的一侧，使之在制动时补偿轴能够帮助吸收一部分冲击振动。低速轴与主动车轮之间也用补偿轴联接。这种结构的优点是采用了立式减速器、角型轴承箱和补偿轴，使整个结构变得紧凑，传动性能良好和维修方便。缺点是成本较高。综合以上所述，小车运行机构选择图1-10（c）类型（即集中驱动）。1.4、金属结构设计桥架类型起重机是一种工作条件十分繁重的重型机械设备，其载荷复杂多变，作为整台起重机承载和连接骨架的金属结构，只有满足强度、刚度和稳定性的要求才能保证起重机的使用性能和安全。1.4.1、桥架的总体结构①方案一:箱形截面桥架结构1-主梁；2-端梁；3-传动侧走台；4-输电侧走台；5-司机室舱门；6-缓冲器挡板；7-小车行程开关支座；8-小加劲板；9-水平加劲角钢；10-大加劲板；11-栏杆图1-11箱型截面梁式桥架结构箱形截面的板梁式桥架的主梁1是由钢板组合的实体梁式结构，它由上、下盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面（参见图1-15中的C-C剖面）。起重小车的轨道固定在主梁上盖板的中间，桥架结构的强度和刚度均由箱形主梁来保证。从图1-15中的俯视图可以看出，桥架两根主梁的外侧均有走台，其中一边的走台3用于安装运行机构和电气设备，走台的左端开有舱门5可以通到下面的司机室。另一边的走台4是安装起重小车的输电滑触线。走台位置的高低取决于车轮轴线的位置，以便使运行机构的传动轴与车轮轴在同一水平面内，可用齿轮联轴器直接连接。因此，桥架端梁2的构造要适应带角形轴承箱的车轮部件的安装（参见图1-15中B向视图）。走台通常是悬臂地固定在主梁上，借主梁腹板上伸出的撑架来支托走台的外侧装有栏杆11以保证进行维修工作的安全。为了减轻自重而又照顾到制造方便，主梁做成两端向上倾斜的折线形。为了保证上盖板和垂直腹板受载时具有足够的稳定性，箱形主梁的内部要安排大、小垂直加劲板8和10以及水平加劲角钢9.②方案二：四桁架式桥架四桁架式桥架的两根主梁都是由四个平面桁架组合成的封闭型空间结构（参见图1-16中的A-A剖面）。其中装有小车轨道的垂直桁架叫做主桁架（图1-16a),它承受着垂直载荷，所以主桁架的上下弦杆通常采用两个不等边角钢组合或用钢板焊接的T形断面，而主桁架的腹杆（竖杆和斜杆）则常用两根等边角钢所组成。主梁的另一个垂直桁架是副桁架（见图1-16b），它只受较小的垂直载荷，所以它的全部杆件均采用单根角钢所组成。主梁截面中利用上、下水平桁架将主、副桁架连成一体。在每一个节点截面上还设有斜撑杆（见图1-16中的A-A剖面），以保证主梁的空间刚性，并作为一个整体的空间桁架结构。③方案比较：A、在相同的强度和刚度条件下，桁架式桥架的主梁结构高度比箱形梁的大，因此在同样使用条件下厂房的建筑高度也必须随之增加。B、箱形梁式桥架比四桁架式桥架制造简单，可以节省人力、制造工时以及占用的施工场地也较少。C、箱形梁式桥架可以采用带角形轴承箱的车轮部件，使运行机构的分组性和互换性比较好，安装和更换车轮比较方便。综上所述，箱形梁式桥架虽然自重大些，但从制造省工省场地，结构总高度小，运行机构安装维修方便，以及对结构的疲劳强度有利等条件考虑，箱形梁式桥架结构更合理。主桁架；b）副桁架；c）上、下水平桁架图1-121.4.2、桥架结构的设计要求电动双梁桥式起重机的桥架结构主要是两根主梁和两根端梁组成。主梁和端梁刚性连接，端梁的两端装有车轮，作为支承和移动桥架之用。主梁上有轨道供起重小车运行用。主梁主梁是桥式起重机桥架中主要受力元件，由左右两块腹板，上下两块盖板以及若干大、小隔板及加强筋板组成。1.上盖板；2.小车轨道；3.纵向拉筋；4.腹板；5.下盖板；6.小筋板；7.大筋板；图1—13箱形结构主梁结构示意图主要技术要求有：主梁上拱度：当受载后，可抵消按主梁刚度条件产生的下挠变形，避免承载小车爬坡。主梁旁变：在制造桥架时，走台侧焊后有拉深残余应力，当运输及使用过程中残余应力释放后，导致两主梁向内旁弯；而且主梁在水平惯性载荷作用下，按刚度条件允许有一定侧向弯曲，两者叠加会造成大弯曲变形。腹板波浪变形：受压区，受拉区，规定较低的波浪变形对于提高起重机的稳定性和寿命是有利的。上盖板水平度，腹板垂直度，b为盖板宽度，h0为梁高。端梁端梁是桥式起重机桥架组成部分之一，一般采用箱型结构，并在水平面内与主梁刚性连接，端梁按受载情况可分下述两类：①、端梁受有主梁的最大支承压力，即端梁上作用有垂直载荷。②、端梁没有垂直载荷，端梁只起联系主梁的作用。1.5、附件设计1.5.1、司机室的选择司机室按是否运动有固定式和移动式。移动式一般随小车一起运行，例如，大跨度的装卸桥、港口卸船机等的司机室，大多与起重小车连接在一起。桥架类型起重机的司机室一般是固定的，装在无滑线一侧的桥架上。如下图均可选择。(a)封闭式司机室（b）敞开式司机室图1—14司机室1.5.2、缓冲器的选择当运行极限位置限制器或制动装置发生事故时，由于惯性的原因，运行到终点的起重机或主梁上的起重小车，将在运行终点与设置在该位置的止挡体相撞。设置缓冲器的目的就是吸收起重机或起重小车的运行功能，以减缓冲击。缓冲器设置在起重机或起重小车与止挡体相碰撞的位置。在同一轨道上运行的起重机之间，以及在同一起重机桥架上双小车之间也应设置缓冲器。如下图可选择。此次设计的缓冲器选择弹簧缓冲器。1.5.3、电气系统设计起重机的电气传动，要求能调速、能平稳起动、制动或迅速起动、制动，能实现大车运行机构的电气同步，能自动调整大车运行过程中发生的偏斜等。（1）、供电方式桥式起重机的小车与大车之间和大车与厂房之间，由于搬运物料的需要，必须有相对运动。因此，采用移动式供电装置，移动式供电装置可以归结为硬滑线供电和软滑线供电两种方式。（2）、起重机大车供电，是由固定在车间的角钢滑触线和安装在起重机上的集电托所组成，小车供电滑线采用电缆。1.5.4、控制系统电路图设计此次设计选用的电气系统为，绕线型异步电动机转子串多级电阻。因为，起动中的转差损耗大多数都消耗于电阻器上，一小部分消耗在电动机内，允许起动次数由电机和电阻器发热限制，次数较多。本次设计的20/5吨桥式起重机电气控制原理图如图1—21和图1—22.图1—15桥式起重机电气控制原理（1）图1—16桥式起重机电气原理（2）第二章起升机构的设计计算本桥式起重机的起升机构的设计包括：主起升机构的设计和副起升机构的设计。2.1、主起升机构的设计主起升机构的设计包括：钢丝绳的选择、卷筒的选择、滑轮及滑轮组的确定、电动机的选择、减速器的选择、制动器的选择、联轴器的选择。2.1.1、钢丝绳的选择⑴钢丝绳的最大拉力计算采用双联滑轮组，由于滑轮组受力比较大，故滑轮组轴承选择滚动轴承。倍率i=4，钢丝绳所受最大拉力（载荷）：（1.1.1）————滑轮组效率，（查【1】表8—8）；Q————起升载荷，；：额定起升载荷；q：起升装置自重（查【1】表8—5）。经表查得：，％。代入公式（1.1.1）得：⑵钢丝绳直径的确定（1.1.2）d————钢丝绳得最小直径；c————选择系数，（1.1.3）n——安全系数，本设计的工作等级为A4，（查【2】表2—4）n=5.5；k——钢丝绳捻制折减系数，查【9】表3—1—2得：取k=0.88；——钢丝绳的充满系数，查【9】表3—1—2得：取；——钢丝绳的公称抗拉强度，取；代入公式（1.1.3）计算得：代入公式（1.1.2）计算得：mm本设计钢丝绳选用6W（19）型线接触钢丝绳。由于桥式起重机多用于室内，所以钢丝绳选用光面。⑶钢丝绳的破断拉力所选钢丝绳的破断拉力应满足下面条件：（1.1.4）————钢丝绳破断拉力（公斤）；————钢丝绳工作时承受之最大静拉力（拉力);n————根据机构重要性、工作类型及载荷情况而定的钢丝绳安全系数；代入公式（1.1.4）计算得：公斤（1.1.5）————钢丝绳破断拉力换算系数，（查【1】表12—3）；经查得，代入公式（1.1.5）计算得：综上，根据【1】表12—10,选取钢丝绳为：钢丝绳6W（19）—17.5—IWR1700—光—ZZ—21750—GB/1102—74钢公公光右最产丝称称面向小品绳直抗钢同破标结径拉丝捻断准构强拉编形度力号式图2—12.1.2、卷筒的选择选择铸铁卷筒，材料为HT200。⑴卷筒的直径D=e·d（1.2.1）d————钢丝绳直径，d=17.5mm；e————与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，（查【3】表8—2—2）；查得：e=16代入公式（1.2.1）计算得：D=1617.5=280mm根据【3】表8—2—6确定卷筒的直径为280mm。⑵卷筒的其他尺寸计算项目(单位：㎜)计算公式绳槽半径RR=（0.53~0.56）d绳槽深度hh=(0.25~0.4)d绳槽节距pP=d+(2~4)卷筒上有螺旋槽部分长=卷筒长度LL=2(++)卷筒壁厚符号意义及说明：最大起升高度,；m滑轮组倍率；卷筒的计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径:=D+d=280+17.5=297.5mm;固定钢丝绳的安全圈数，≥1.5,取；无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定，；中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角确定，；经过计算求得：R=（0.53～0.56）17.5=9.275～9.8，取R=9.5mm；h=（0.25～0.4）17.5=4.375～7，取h=5.5mm；P=17.5+（2～4）=19.5～21.5，取p=20mm；=mm；mm；（6～10）=62～66，取；⑶卷筒的强度验算卷筒在钢丝绳的拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当L≤3D时，弯曲和扭转的合应力不超过压缩应力的10%~15%，只计算压应力即可。卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面压应力。（1.2.2）A————与卷筒层数有关的系数，取A=1.4；————钢丝绳的最大拉力，；————卷筒壁厚，；P————卷筒节距，P=20mm；————许用应力，，（查【4】表8—1得）代入公式（1.2.2）计算得：因为，所以卷筒强度足够，安全可靠。2.1.3、滑轮及滑轮组的确定⑴滑轮的确定滑轮的名义直径（1.3.1）e————轮绳直径比系数，查【1】表12—2得：e=25；d————钢丝绳的直径，d=17.5mm；代入公式（1.3.1）计算得：因=D+d所以D。查【1】表13—2，取D=500mm，从而；滑轮绳槽的全尺寸确定铸造滑轮按“起重机用铸造滑轮绳槽断面”（ZBJ80006.1-87）选用【3】表8—3—4。根据钢丝绳的直径选用滑轮：图2—2滑轮绳槽滑轮E17.5500—80ZBJ80006.3—87表面精度2级，R=10.0mm，H=30.0mm，，E=33mm，C=1.5mm，，，，，M=12mm，N=0mm，S=12mm。由于本设计是中级桥式起重机，所以选用实体结构，用HT200为材料。⑵滑轮组的确定滑轮组倍率的选定，对于起升机构的总体尺寸影响较大。倍率增大，则钢丝绳的分支拉力减小，钢丝绳直径，滑轮和卷筒的直径也都减小，在起升速度不变时，需提高卷筒转数，即减小机构传动比，但倍率过大，会使滑轮组本身体积和重量增大，同时也会降低效率，加速钢丝绳的磨损。对于桥式起重机，选用双联滑轮组。倍率i=承载分支数的一半；根据【1】表8—2差得：倍率i=4。图2—3根据【1】表8—4差得：滑轮组效率。2.1.4、主起升机构电动机⑴电动机的选择普通桥式起重机考虑吊具自重，因此起升最大载荷：Q=1.025查【1】表8—1得：20吨中级桥式起重机的起升机构工作速度为6～8，因此取吊钩的额定起吊速度起升电动机的初选：起升电动机当机构工作级别低，JC值小，CZ值小，电动机容量由过载能力决定，反之，取决于发热校验。电动机静功率计算：（1.4.1）Q————起升最大载荷，Q=205000N；————吊钩的额定起吊速度，————机构总效率，起升机构采用封闭式齿轮传动时，取代入公式（1.4.1）计算得：5.25KW；为了满足电动机启动时间与不过热要求，对起升机构，可按下式初选相应于机构JC％=25，CZ=150的电动机功率：（1.4.2）————系数，查【1】表8—10得：取；代入公式（1.4.2）计算得：大多数起重机的工作循环周期小于10分钟，而起升机构每次运转时间又往往在1～2分钟内，在这种工况下使用的起升机构电动机可按S3（断续周期工作制）选择电动机型号。根据【5】表12—7查得：初选YZR160M1-6，该电动机在JC25%，CZ=150，额定功率，与最接近，故满足要求。⑵电动机的验算电动机过载验算起动过载功率：（1.4.3）H————系数，取H=2.1；m————电动机个数，m=1；————基准接电持续时，电动机转矩允许过载倍数，取；代入公式（1.4.3）计算得：电动机过载利用率，一般电动机过载利用率不超过105%可以认为电动机通过过载验算。电动机的发热验算等效功率：（1.4.4）根据【1】表8—14查得：通用桥式起重机的起升机构～0.1，取；查【1】图8—36得：v=0.75；代入公式（1.4.4）计算得：由于，所以电动机满足不过热条件。2.1.5、减速器的选用⑴减速器的确定电动机转速：卷筒的转速：（1.5.1）i————滑轮组倍率，i=4；V————吊钩的额定起吊速度，V=8————卷筒的名义直径，；代入公式（1.5.1）计算得：；传动比i：i=根据【6】表9—2—4，选定减速器的型号：ZSY—160—45—ⅢZBJ19004—1988ZSY————减速器型号（Z——圆柱齿轮、S——三级、Y——硬齿面）160————低速级中心距160mm；45————公称传动比为45；Ⅲ————第三种装配型式；ZBJ19004—1988————专业标准号；主要参数：输入轴转速；许用输入功率；⑵减速器的验算减速器的强度验算减速器ZSY—160—45—ⅢZBJ19004—1988按（1.5.2）进行强度验算。（1.5.2）————输入轴转速，；————减速器输入轴许用转速，；————减速器许用输入功率，；————减速器的工况系数，查【6】表9—2—6得：；P————减速器名义输入功率，P=6.3KW代入公式（1.5.2）计算得：故所选减速器强度足够。2.1.6、制动器的选择对于起升机构，制动力矩M通常是根据重物能可靠地悬吊在空中来确定，因有较大的安全系数，可略去惯性力矩。（1.6.1）——物和吊具的重量之和，——卷筒的名义直径，；——制动器到卷筒轴间的传动效率，0.613；S——制动安全系数，查【3】表6—4—2得：S=1.75；i——制动轴到卷筒轴间的传动比，；代入公式（1.6.1）计算得：查【3】表6—4—24选择制动器型号：YWZ3—500/90—12.5主要参数：制动轮直径D=500mm，制动器额定推力为90；N，制动器杠杆比为12.5。配用的推动器型号：MYT3(单杆式）整体重量为202Kg。2.1.7、联轴器⑴联轴器的选择根据【5】表12—9查得电动机输出轴的直径D=48mm，根据【6】表9—2—10查得减速器输入轴直径d=24mm；因此根据【1】表17—5查得：联轴器选用CL2型齿轮联轴器和CL1型齿轮联轴器。CL2型齿轮联轴器的主要参数：允许最大扭矩：1400N·m允许最大转速：3000r/min转动惯量：0.21模数m：2.5CL1型齿轮联轴器的主要参数：允许最大扭矩：710N·m允许最大转速：3780r/min转动惯量：0.12模数m：2.5⑵联轴器的力矩校验计算扭矩：（1.7.1）K————工作情况系数，根据【3】表6—2—2查得：K=2.3；————电动机的额定功率，；————电动机的输出轴转速，；代入公式（1.7.1）计算得：查【1】表17—5得：CL2联轴器的、CL1联轴器的，取max。由于，因此所选联轴器安全可靠。2.2、副起升机构的设计副起升机构的设计包括：钢丝绳的选择、卷筒的选择、滑轮及滑轮组的确定、电动机的选择、减速器的选择、制动器的选择、联轴器的选择。2.2.1、钢丝绳的选择⑴钢丝绳的最大拉力计算采用双联滑轮组，由于滑轮组受力比较大，故滑轮组轴承选择滚动轴承。倍率i=2，钢丝绳所受最大拉力（载荷）：（2.1.1）————滑轮组效率，（查【1】表8—8）；Q————起升载荷，；：额定起升载荷；q：起升装置自重（查【1】表8—5）。经表查得：，％。代入公式（1.1.1）得：⑵钢丝绳直径的确定（2.1.2）d————钢丝绳得最小直径；c————选择系数，（2.1.3）n——安全系数，本设计的工作等级为A4，（查【2】表2—4）n=5.0；k——钢丝绳捻制折减系数，取k=0.88；——钢丝绳的充满系数，取；——钢丝绳的公称抗拉强度，取；代入公式（2.1.3）计算得：代入公式（2.1.2）计算得：mm本设计钢丝绳选用6W（19）型线接触钢丝绳。由于桥式起重机多用于室内，所以钢丝绳选用光面。⑶钢丝绳的破断拉力所选钢丝绳的破断拉力应满足下面条件：（2.1.4）————钢丝绳破断拉力（公斤）；————钢丝绳工作时承受之最大静拉力（拉力);n————根据机构重要性、工作类型及载荷情况而定的钢丝绳安全系数；代入公式（2.1.4）计算得：公斤（2.1.5）————钢丝绳破断拉力换算系数，（查【1】表12—3）；经查得，代入公式（2.1.5）计算得：综上，根据【1】表12—10,选取钢丝绳为：钢丝绳6W（19）—11.0—IWR1550—光—ZZ—7310—GB/1102—74钢公公光右最产丝称称面向小品绳直抗钢同破标结径拉丝捻断准构强拉编形度力号式2.2.2、卷筒的选择选择铸铁卷筒，材料为HT200。⑴卷筒的直径D=e·d（2.2.1）d————钢丝绳直径，d=11.0mm；e————与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，（查【3】表8—2—2）；查得：e=16代入公式（2.2.1）计算得：D=1611.0=176mm根据【3】表8—2—6确定卷筒的直径为200mm。⑵卷筒的其他尺寸计算项目(单位：㎜)计算公式绳槽半径RR=（0.53~0.56）d绳槽深度hh=(0.25~0.4)d绳槽节距pP=d+(2~4)卷筒上有螺旋槽部分长=卷筒长度LL=2(++)卷筒壁厚符号意义及说明：最大起升高度,；m滑轮组倍率；卷筒的计算直径，由钢丝绳中心算起的卷筒直径:=D+d=200+11.0=211mm;固定钢丝绳的安全圈数，≥1.5,取；无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定，；中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角确定，；经过计算求得：R=（0.53～0.56）11=5.83～6.16，取R=6mm；h=（0.25～0.4）11=2.75～4.4，取h=3mm；P=11.0+（2～4）=13～15，取p=14mm；=mm；mm；（6～10）=46～50，取；⑶卷筒的强度验算卷筒在钢丝绳的拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当L≤3D时，弯曲和扭转的合应力不超过压缩应力的10%~15%，只计算压应力即可。卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面压应力。（2.2.2）A————与卷筒层数有关的系数，取A=1.4；————钢丝绳的最大拉力，；————卷筒壁厚，；P————卷筒节距，P=14mm；————许用应力，，（查【4】表8—1得）代入公式（2.2.2）计算得：因为，所以卷筒强度足够，安全可靠。2.2.3、滑轮及滑轮组的确定⑴滑轮的确定滑轮的名义直径（2.3.1）e————轮绳直径比系数，查【1】表12—2得：e=20；d————钢丝绳的直径，d=11.0mm；代入公式（2.3.1）计算得：因=D+d所以D。查【1】表13—2，取D=250mm，从而；滑轮绳槽的全尺寸确定铸造滑轮按“起重机用铸造滑轮绳槽断面”（ZBJ80006.1-87）选用【3】表8—3—4。根据钢丝绳的直径选用滑轮：滑轮E11.0250—45ZBJ80006.3—87表面精度2级，R=6.5mm，H=20mm，，E=25mm，C=1.0mm，，，，，M=8mm，N=0mm，S=9mm。由于本设计是中级桥式起重机，所以选用实体结构，用HT200为材料。⑵滑轮组的确定滑轮组倍率的选定，对于起升机构的总体尺寸影响较大。倍率增大，则钢丝绳的分支拉力减小，钢丝绳直径，滑轮和卷筒的直径也都减小，在起升速度不变时，需提高卷筒转数，即减小机构传动比，但倍率过大，会使滑轮组本身体积和重量增大，同时也会降低效率，加速钢丝绳的磨损。对于桥式起重机，选用双联滑轮组。倍率i=承载分支数的一半；图2—6根据【1】表8—2差得：倍率i=2。根据【1】表8—4差得：滑轮组效率。2.2.4、副起升机构电动机⑴电动机的选择普通桥式起重机考虑吊具自重，因此起升最大载荷：Q=1.025查【1】表8—1得：5吨中级桥式起重机的起升机构工作速度为8～10，因此取吊钩的额定起吊速度起升电动机的初选：起升电动机当机构工作级别低，JC值小，CZ值小，电动机容量由过载能力决定，反之，取决于发热校验。电动机静功率计算：（2.4.1）Q————起升最大载荷，Q=51250N；————吊钩的额定起吊速度，————机构总效率，起升机构采用封闭式齿轮传动时，取代入公式（2.4.1）计算得：KW；为了满足电动机启动时间与不过热要求，对起升机构，可按下式初选相应于机构JC％=25，CZ=150的电动机功率：（2.4.2）————系数，查【1】表8—10得：取；代入公式（2.4.2）计算得：大多数起重机的工作循环周期小于10分钟，而起升机构每次运转时间又往往在1～2分钟内，在这种工况下使用的起升机构电动机可按S3（断续周期工作制）选择电动机型号。根据【5】表12—7查得：初选YZR112M-6，该电动机在JC25%，CZ=150，额定功率，与最接近，故满足要求。⑵电动机的验算电动机过载验算起动过载功率：（2.4.3）H————系数，取H=2.1；m————电动机个数，m=1；————基准接电持续时，电动机转矩允许过载倍数，取；代入公式（2.4.3）计算得：电动机过载利用率，一般电动机过载利用率不超过105%可以认为电动机通过过载验算。电动机的发热验算等效功率：（2.4.4）根据【1】表8—14查得：通用桥式起重机的起升机构～0.1，取；查【1】图8—36得：v=0.75；代入公式（2.4.4）计算得：由于，所以电动机满足不过热条件。2.2.5、减速器的选用⑴减速器的确定电动机转速：卷筒的转速：（2.5.1）i————滑轮组倍率，i=2；V————吊钩的额定起吊速度，V=10————卷筒的名义直径，；代入公式（2.5.1）计算得：；传动比i：i=根据【6】表9—2—4，选定减速器的型号：ZSY—160—31.5—ⅢZBJ19004—