电动机的发展、原理和运行维护-毕业论文及电动单梁桥式起重机桥架设计说明书

PAGEI电气工程及其自动化毕业论文论文题目：电动机的发展、原理和运行维护班级：xxx姓名：xxx

摘要近几十年来，随着电力电子技术、微电子技术及现代控制理论的发展，中、小功率电动机在工农业生产及人们的日常生活中都有极其广泛的的应用。特别是在乡镇企业及家用电器中，更需要有大量的中、小功率电动机。由于这种电动机的发展及广泛的应用，它的使用、保养和维护工作也越来越重要。

电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。本文主要介绍了电动机技术发展及现状、工作原理和电动机的运行维护。关键词技术现状

工作原理

运行维护

目录摘要———————————————————2引言———————————————————4第一章电动机分类、发展现状及未来—————51.1电动机分类—————————————51.2电动机技术发展现状—————————61.3电动机的未来————————————7第二章

电动机的工作原理—————————72.1三相异步电动机的结构及工作原理———72.2三相异步电动机的结构—————————10第三章

电动机的运行维护—————————113.1电动机启动前的准备—————————113.2启动时应注意的问题—————————113.3电动机运行中的监视—————————123.4电动机的定期检查和保养———————13结论————————————————————14

引言

转瞬间三年的大学生活即将结束，回忆在山东劳动职业技术学院的日子里，是那样丰富多彩。在这个大学校园里，使我们不仅学到了知识，也学到了即将踏入社会的我们，如何面对这样一个竞争激烈的时代，如何在竞争激烈的社会大潮中立足、生存、发展。作为一名高职毕业生，一名学习电气专业并取得高级电工证的毕业生，首先要给自己一个准确的定位。只有把心态摆正，把定位作准确，才能实现将来的理想得到发展的道路，我给自己的定位是一名普通的技术工人。在山东劳动职业技术学院学习的三年里，我学习了大量的电气专业理论知识，也锻炼了深厚的实习操作技能先后考取了中级电工证、中级制图员、高级电工证等职业资格证书，成为一名准技术工人。但是在这样的社会中，不一定你拥有多少证书，你就一定得到发展，你必须还有一定的手上和脑子里的真东西，必须有过硬的操作能力。在两年的生活学习中，我们接触最多的就是电动机，我一直想找一个机会写一写关于电动机的心得，整理一下两年来学的东西，苦于一直没时间，今天就借这个机会来写一写我所了解的关于电动机的一些知识。电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。常见的电动机可分为交流电动机和直流电动机。电动机是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。单相电机不能理解为直流电机.交流电机分单相电动机和三相电动机.没有两相电机.一、三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，三相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，定子绕组产生旋转磁场后，转子导体（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速低于旋转磁场的转速不同步。为此我们称三相电动机为异步电动机。二、单相交流电动机的旋转原理单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。单相电不能产生旋转磁场.要使单相电动机能自动旋转起来，我们可在定子中加上一个起动绕组，起动绕组与主绕组在空间上相差90度，起动绕组要串接一个合适的电容，使得与主绕组的电流在相位上近似相差90度，即所谓的分相原理。这样两个在时间上相差90度的电流通入两个在空间上相差90度的绕组，将会在空间上产生（两相）旋转磁场，在这个旋转磁场作用下，转子就能自动起动。

一、

电动机分类、发展现状及未来

1.1

电动机分类电动机机应用广泛，种类繁多、性能各异，分类方法也很多。1.根据电动机工作电源的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2.电动机按结构及工作原理可分为异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。3.电动机按起动与运行方式可分为电容起动式电动机、电容运转式电动机、电容起动运转式电动机和分相式电动机。按用途分类。电动机按用途可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具用电动机、家电用电动机及其它通用小型机械设备用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。4.电动机按转子的结构可分为笼型感应电动机和绕线转子感应电动机。5.电动机按运转速度可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。1.2

电动机技术发展现状电动机是一种实现机、电能量转换的电磁装置。它是随着生产力的发展而发展的，反过来，电动机的发展也促进了社会生产力的不断提高。从19世纪末期起，电动机就逐渐代替蒸汽机作为拖动生产机械的原动机，一个多世纪以来，虽然电动机的基本结构变化不大，但是电动机的类型增加了许多，在运行性能，经济指标等方面也都有了很大的改进和提高，而且随着自动控制系统和计算机技术的发展，在一般旋转电动机的理论基础上又发展出许多种类的控制电动机，控制电动机具有高可靠性﹑好精确度﹑快速响应的特点，已成为电动机学科的一个独立分支。电动机的功能是将电能转换成机械能，它可以作为拖动各种生产机械的动力，是国民经济各部门应用最多的动力机械。在现代化工业生产过程中，为了实现各种生产工艺过程，需要各种各样的生产机械。拖动各种生产机械运转，可以采用气动，液压传动和电力拖动。由于电力拖动具有控制简单﹑调节性能好﹑耗损小﹑经济，能实现远距离控制和自动控制等一系列优点，因此大多数生产机械都采用电力拖动。按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系统和交流电力拖动系统两大类。纵观电力拖动的发展过程，交、直流两种拖动方式并存于各个生产领域。在交流电出现以前，直流电力拖动是唯一的一种电力拖动方式，19世纪末期，由于研制出了经济实用的交流电动机，致使交流电力拖动在工业中得到了广泛的应用，但随着生产技术的发展，特别是精密机械加工与冶金工业生产过程的进步，对电力拖动在起动，制动，正反转以及调速精度与范围等静态特性和动态响应方面提出了新的，更高的要求。由于交流电力拖动比直流电力拖动在技术上难以实现这些要求，所以20世纪以来，在可逆，可调速与高精度的拖动技术领域中，相当时期内几乎都是采用直流电力拖动，而交流电力拖动则主要用于恒转速系统。虽然直流电动机具有调速性能优异这一突出特点，但是由于它具有电刷与换向器（又称整流子），使得他的故障率较高，电动机的使用环境也受到了限制（如不能在有易爆气体及尘埃多的场合使用），其电压等级，额定转速，单机容量的发展也受到了限制。所以，在20世纪60年代以后，随着电力电子技术的发展，半导体交流技术的交流技术的交流调速系统得以实现。尤其是70年代以来，大规模集成电路和计算机控制技术的发展，为交流电力拖动的广泛应用创造了有利条件。诸如交流电动机的串级调速，各种类型的变频调速，无换向器电动机调速等，使得交流电力拖动逐步具备了调速范围宽，稳态精度高，动态响应快以及在四象限做可逆运行等良好的技术性能，在调速性能方面完全可与直流电力拖动媲美。除此之外，由于交流电力拖动具有调速性能优良，维修费用低等优点，将广泛应用于各个工业电气自动化领域中，并逐步取代直流电力拖动而成为电力拖动的主流。1.3

电动机的未来经历了100多年的技术发展，电动机自身的理论基本成熟。随着电工技术的发展，对电能的转换、控制以及高效使用的要求越来越高。电磁材料的性能不断提高，电工电子技术的广泛应用，为电动机的发展注入了新的活力。未来电动机将会沿着体积更小、机电能量转换效率更高、控制更灵活的方向继续发展。

二、电动机的工作原理

2.1

三相异步电动机的结构及工作原理目前较常用的主要是交流电动机，它可分为三相异步电动机和单相交流电动机两种。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。下面以三相异步电动机为例介绍电动机的工作原理。2.1.1三相异步电动机的结构三相异步电动机的结构主要由两个部分组成，一是固定不动的部分（简称定子），二是可以自由旋转的部分（简称转子）。定子与转子之间有一个很小的气隙。此外，还有机座、端盖轴承、接线盒、风扇等其他部分。异步电动机根据转子的绕组的结构不同，可分为鼠笼式和绕线式两种。鼠笼式异步电动机的转子绕组本身自成闭合回路，整个转子形成一个坚实的整体，其结构简单牢固、运行可靠、价格便宜，应用最为广泛，小型异步电动机绝大部分属于这类。绕线式异步电动机的结构比鼠笼式复杂，但启动性能较好，需要时还可以调节电动机的转速。三相鼠笼式异步电动机的结构。定子定子是用来产生旋转磁场的，主要由定子铁心、定子绕组和机座等部分组成。鼠笼式和绕线式异步电动机的定子结构是完全一样的。2.转子如图转子是异步电动机的转动部分，它在定子绕组旋转磁场的作用下获得一定的转矩而旋转，通过联轴器或皮带轮带动其他机械设备做功。转子由转子铁心、转子绕组和转轴等部分组成。3.机座机座是电动机的外壳和支架，它的作用是固定和保护定子铁心、定子绕组并支撑端盖，所以要求机座具有足够的机械强度和刚度，能承受运输和运行过程中的各种作用力。中、小型异步电动机通常采用铸铁机座，定子铁心紧贴在机座的内壁，电动机运行时铁心和绕组产生的热量主要通过机座表面散发到空气中去，因此，为了增加散热面积，在机座表面装有散热片。对大型异步电动机，一般采用钢板焊接机座，此时为了满足通风散热的要求，机座内表面与铁心隔开适当距离，以形成空腔，作为冷却空气的通道。

对称三相交流电流通入对称三相绕组时，便产生一个旋转磁场。下面选取各相电流出现最大值的几个瞬间进行分析。如图当=0°时，U相电流达到正最大值，电流从首端U1流入，用表示，从末端U2流出，用⊙表示；V相和W相电流均为负，因此电流均从绕组的末端流入，首端流出，故末端V2和W2应填上，首端V1和W1应填上⊙，合成磁场的轴线正好位于U相绕组的轴线上。当=120°时，V相电流为正的最大值，因此V相电流从首端V1流入，用表示，从末端V2流出，用⊙表示。U相和W相电流均为负,则U1和W1端为流出电流，用⊙表示，而U2和W2为流入电流，用表示，此时合成磁场的轴线正好位于V相绕组的轴线上，磁场方向已从=0°时的位置沿逆时针方向旋转了120°。当=240°和=360°时，合成磁场的位置。当=360°时，合成磁场的轴线正好位于U相绕组的轴线上，磁场方向从起始位置逆时针方向旋转了360°，即电流变化一个周期，合成磁场旋转一周。由此可见，对称三相交流电流通入对称三相绕组所形成的磁场是一个旋转磁场。旋转的方向从U→V→W，正好和电流出现正的最大值顺序相同，即由电流超前相转向电流滞后相。如果三相绕组通入负序电流，则电流出现正的最大值的顺序是U→W→V。通过图解法分析可知，旋转磁场的旋转方向也为U→W→V。综上分析可知，三相异步电动机转动的基本工作原则是：(1)三相对称绕组中通入三相对称电流产生圆形旋转磁场，其转速为异步转速且n=60f/p式中：f为电源频率，单位为Hz；p为电机极对数。

(2)转子导体切割旋转磁场产生感应电动势和电流。

(3)转子载流导体在磁场中受到电磁力的作用，从而形成电磁转矩，驱使电动机转子转动，其转速（）小于同步转速（1）。异步电动机的转速不可能达到定子旋转磁场的转速，即同步转速，因为如果到达同步转速，则转子导体与旋转磁场之间没有相对运动，随之在转子导体中不能感应出电势和电流，也就不能产生推动转子的电磁力。因此，异步电动机的转速总是低于同步转速，即两种转速之间总是存在差异，异步电动机因此而得名。又因为异步电动机转子电流是通过电磁感应作用产生的，所以又称为感应电动机。（4）异步电动机的旋转方向始终与旋转磁场的旋转方向一致，而旋转磁场的方向又取决于异步电动机的三相电流相序，因此，三相异步电动机的转向与电流的相序一致。要改变转向，只要改变电流的相序即可，即任意对调电动机的两根电源线，便可使电动机反转。2.2三相异步电动机的结构1.定子结构：交流电机（包括异步机和同步机）其定子结构相同。*定子铁芯：是磁路的一部分用0.5mm硅钢片迭成，且片间绝缘*定子绕组：绝缘漆包线制成，用于通三相交流电源定子铁芯槽内嵌放三相绕组：2.转子结构*转子铁芯：用0.5mm硅钢片迭成，且片间绝缘。工作原理示意图第三章

电动机的运行维护

3.1电动机启动前的准备为了保证电动机正常安全地启动，一般启动前应作好下述准备：（1）检查电源是否有电，电压是否正常，若电源电压过高或过低，都不宜启动。（2）启动器是否正常，如零部件有无损坏，使用是否灵活，触头接触是否良好，接线是否正确、牢固等。（3）熔丝规格大小是否合适，安装是否牢固，有无熔断或损伤。（4）电动机接线板上接头有无松动或氧化。（5）检查传动装置，如皮带轻紧是否合适，连接是否牢固，联轴器的螺丝、销子是否紧固等。（6）传动电动机转子和负载机械的转轴，看其转动是否灵活。（7）检查电动机及启动电器外壳是否接地，接地线有无断路，接地螺丝是否松动、脱落等。（8）搬开电动机周围的杂物并清除机座表面灰尘、油垢等。（9）检查负载机械是否妥善地作好了启动准备。（10）对正常运行中的绕线式电动机，应经常观察电动机滑环有无偏心摆动现象；观察滑环的火花是否发生异常现象。滑环上碳刷是否要更换。3.2启动时应注意的问题（1）接通电源后，如果电动机不转，应立即切断电源，绝不能迟疑等待，更不能带电检查电动机发故障，否则将会烧毁电动机和发生危险。（2）启动时应注意观察电动机、传动装置、负载机械的工作情况，以及线路上的电流表和电压表的指示，若有异常现象，应立即断电检查，待故障排除后，载行启动。（3）利用手动补偿器或手动星三角启动器启动电动机时，特别要注意操作顺序。一定要先将手柄推到启动位置，待电动机转速稳定后再拉到运转位置，防止误操作造成设备和人身事故。（4）同一线路上的电动机不应同时启动，一般应由大到小逐台启动以免多太电动机同时启动，线路上电流太大。电压降低过多，造成电动机启动困难引起线路故障或使开关设备跳闸。（5）启动时，若电动机的旋转方向反了，应立即切断电源，将三相电源线中的任意两相互换一下位置，即可改变电动机转向。3.3电动机运行中的监视电动机在运行时，值班工作人员可以通过仪表和感觉器官监视其运行情况，以便及早发现问题，减少或避免故障的发生。3.3.1监视电动机的温度电动机正常运行时会发热，使电动机温度升高，但不应超出允许的限度。如果电动机负载过大，使用环境温度过高，通风不畅或运行中发生故障，就会使其温度超出允许限度，导致绕组过热烧毁，因此电动机温度的高低是反映电动机运行的主要标志，在运行中经常检查。判断电动机是否过热，可以用以下方法：（1）凭手的感觉：如果以手接触外壳，没有烫手的感觉，说明电动机温度正常；如果手放上去烫得马上缩回来，说明电动机已经过热。（2）在电动机外壳上滴2-3滴水，如果只冒热气没有声音，则说明电动机没有过热，如果水滴急剧汽化同时伴有"咝咝"声，说明电动机已经过热。（3）判别电动机是否过热的准确方法还是用温度计测量。发现电动机过热应该立即停车检查，等查明原因，排除故障后再行使用。3.3.2监视电动机的电流一般容量较大的电动机应装设电流表，随时对其电流进行监视。若电流大小或三相电流不平衡超过了允许值。应立即停车检查。容量较小的电动机一般不装电流表，但也经常用钳形表测量。3.3.3监视电动机的电压电动机的电源上最好装设一只电压表和转换开关，以便对其三相电源、压进行监视。电动机的电源电压过高、过低或三相电压不平衡，特别是三相电源缺相，都会带来不良后果。如发现这种情况应立即停车，待查明原因，排除故障后再使用。3.3.4注意电动机的振动、响声和气味电动机正常运行时，应平稳、轻快、无异常气味和响声。若发生剧烈振动，噪音和焦臭气味，应停车进行检查修理。3.3.5注意传动装置的检查电动机运行时要随时注意查看皮带轮或联轴器有无松动，传动皮带是否有过紧、过松的现象等，如果有，应停车上紧或进行调整。3.3.6注意轴承的工作情况电动机运行中应注意轴承声响和发热情况。若轴承声音不正常或过热，应检查润滑情况是否良好和有无磨损。3.3.7注意交流电动机的滑环或直流电动机的换向器火花电动机运行中，电刷与换向器或滑环之间难免出现火花。如果所发生的火花大于某一规定限度，尤其是出现放电性的红色电弧火花时，将产生破坏作用，必须及时加以纠正。3.4电动机的定期检查和保养为了保证电动机正常工作，除了按操作规程正确使用，运行过程中注意监视和维护外还应进行定期检查和保养。间隔时间可根据电动机的类型、使用环境决定。主要检查和保养项目如下[9][10]：（1）及时清除电动机机座外部的灰尘、油泥，如使用环境灰尘较多，最好每天清扫一次。（2）经常检查接线板螺丝是否松动或烧伤。（3）定期测量电动机的绝缘电阻，若使用环境比较潮湿更应经常测量。（4）定期用煤油清洗轴承并更换新油（一般半年更换一次），换油时不应上满，一般占油腔的1/2~1/3，否则，容易发热或甩出，油要从一面加人，可以把没有清洗干净的杂质，从另一面挤出来。（5）定期检查启动设备，看触头和接线有无烧伤，氧化，接触是否良好等。（6）绝缘情况的检查。绝缘材料的绝缘能力因干燥程度不同而异，所以保持电动机绕组的干燥是非常重要的。电动机工作环境潮湿、工作间有腐蚀性气体等因素的存在，都会破坏电动机的绝缘。最常见的是绕组接地故障即绝缘损坏，使带电部分与机壳等不应带电的金属部分相碰，发生这种故障，不仅影响电动机正常工作。还会危及人身安全。所以电动机在使用中，应经常检查绝缘电阻，还要注意查看电动机机壳接地是否可靠。（7）除了按上述几项内容对电动机定期维护外，运行一年后要大修一次。大修的目的在于，对电动机进行一次彻底、全面的检查、维护，增补电动机缺少、磨损的元件，彻底清除电动机内外的灰尘、污物，检查绝缘情况，清洗轴承并检查其磨损情况。

结论

电动机从发展至今，一代代的产品的问世，都是围绕着基本的工作原理而开发的，如何去运行和维护电动机是我们目前主要工作的重中之重。电动机在我国的经济建设中担当着重要的角色，随着我国加入WTO后，我国电动机行业所面临的国际社会的巨大竞争压力和挑战日益加剧。从节约能源，保护环境出发，高效率电动机是目前国际发展的趋势。这样看来，推广中国的高效率电动机是非常有必要的。参考文献1《电动机的使用与维修》2《电动机原理与实用技术》摘要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。此次设计将主要对电动单梁桥式起重机的桥架进行设计与计算，说明书分为六章。第一章主要介绍了起重机的特点及发展趋势；第二章介绍了电动单梁桥式起重机的主要特点及给定的参数和电动葫芦的选择；第三章主要对主梁进行设计及计算，设计时应注意工字钢的选用、尺寸的确定及校核；第四章主要对端梁进行设计，设计时应特别要求对轮压进行计算；第五章主要对主梁和端梁的连接进行设计，进行设计应特别注意主、端梁的连接方式及螺栓的受力分析和校核，确定满足强度条件。第六章主要对大车运行机构进行设计，设计时应确定哪种驱动方式及其主要数据，应特别注意对缓冲器进行确定，应为他确保了起重机的安全防护。关键词：起重机，电动单梁桥式起重机，起升机构设计PAGEIIIABSTRACTCraneiswidelyusedinindustrialandminingenterprises,ports,railwaystationswarehouses,constructionsites,oceandevelopment,astronauticsandotherindustrialsectors,canbeland,sea,air,andcivilianandmilitaryliftingallaspectsofeffectiveworkgoingon.

Thedesignwillbemainlyelectricsinglegirderoverheadbridgecranedesignandcalculation,theinstructionsaredividedintosixchapters.Thefirstchapterintroducesthefeaturesanddevelopmenttrendofthecrane;secondchapterintroducestheelectricsingle-girderoverheadcranemainfeaturesandgiventhechoiceofparametersandtheelectrichoist;thirdchapterfocusesonthedesignandcalculationofthemainbeam,thedesignshouldbenotedthattheselectionofI-beam,andcheckingtodeterminethesize;fourthchapterofthesidebeamdesign,thedesignofthetirepressureshouldbespecificallyaskedtocalculate;fifthchapterofthemainbeamandsidebeamsconnectingthedesign,conductdesignshouldpayparticularattentiontothemain,endbeamboltconnectionsandmechanicalanalysisandverification,determinedtomeetthestrengthconditions.ChapterVIofthetravelingmechanismdesign,thedesignshoulddeterminewhichofthemaindata-drivenapproach,specialattentionshouldbeconductedtodeterminethebuffershouldbetoensurethatthecraneforhissafety.

Keywords:Crane,electricsinglegirderoverheadcranes,liftingmechanismdesign目录摘要 IABSTRACT II1绪论 11.1桥式起重机的特点 11.2桥式起重机发展趋势 12型式及主要技术参数 32.1型式及构造特点 32.2主要技术参数 32.3电动葫芦的选择 43主梁设计 63.1主梁断面几何特性 63.2主梁强度的计算 73.3刚度计算 123.4稳定性计算 144端梁设计 154.1轮距的确定 154.2端梁中央断面几何特性 154.3起重机最大轮压 164.4选取车轮直径和轨道型号和尺寸 194.5最大歪斜侧向力 104.6端梁中央断面合成应力 214.7车轮轴对端梁腹板的挤压应力 215主、端梁连接设计 235.1主、端梁连接形式及受力分析 235.2螺栓拉力的计算 236大车运行机构的设计 2886.1主要参数与机构的布置简图 286.2电动机的选择 286.2缓冲器的选择 31设计总结 33致谢 34参考文献 35PAGE61绪论1.1桥式起重机的特点起重机的用途是将物品从空间的某一地点搬运到另一地点。为了完成这一作业，起重机一般有使物品沿空间的三个方向运动的机构。其中作上下移动的起升机构是不可缺少的。平面运动以用两种不同的运动组合来实现。按照这种组合方式不同，起重机可分为两大类型：桥式起重机和回转类型起重机。桥式类型起重机是依靠起重机运行机构和小车运行机构的组合使所搬运的物品在长方形平面内运动。驱动起重机运动的是运行机构，用来起吊货物的是起升机构。为了实现这些运动、安放这些机构并承受载荷，起重机必须有足够的强度和刚度的金属结构，有驱动机构运动并实现运动控制的动力控制系统；以及，为保证起重机安全并可靠运转的安全和信号指示装置。随着时代的发展，制造工厂和装卸作业场所逐渐由室外转为室内，这样桥式起重机逐渐占据主导地位。桥式起重机的特点在于：它不占据建筑物内的主要地面，却能以较少的物资材料和极为稳定的形态把建筑物内各处都当作可能的作业范围，进行高速、高效的服务。此外，桥式起重机容易以低廉价格实现借助控制盘和操纵盘进行自动控制、或半自动控制、内撞电脑的程序控制。可以说，设置在室内的起重机中，桥式起重机约占90%。1.2桥式起重机发展趋势对桥式起重机，特别是大功率的桥式起重机的需要量日以增加。随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有利地促进了工程起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面：1）通用型起重机以中小型为主，专用起重机向大型大功率发展为了提高建设工程的装卸和安装作业的机械化程度，工程起重机的发展，仍然是以轻便灵活的中小型起重机为主。2）重视“三化”，逐步过渡采用国际标准三化是指：标准化、系列化、通用化3）发展一机多用产品为了充分发挥工程起重机的作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机是重视了产品的多用性。4）采用新技术、新材料、新结构、新工艺为了减轻起重机的自重，提高起重机的性能，保证起重机可靠地工作，现在都多采用新技术、新材料、新结构和新工艺。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。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。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。其中起升机构由电动葫芦来实现其功能。大车运行部分的电动机选用“三合一”电动机。2型式及主要技术参数2.1型式及构造特点电动单梁桥式起重机是一种有轨运行的轻小型起重机，它适用起重量为1~30吨，适用跨度为4.5~16.5米，工作环境温度在一35与+35范围内，常用于机械制造、装配、仓库等场所。图2一1电动单梁桥式起重机外形图它的主梁结构是采用钢板压延成形的U形槽钢，再与工字钢组焊成箱形实腹板梁，横梁也是用钢板压延成U形槽钢，再组焊成箱形横梁。在主横梁之间用螺栓(45号钢制)连接而成的。起升机构与小车尽行机构是采用CD，MD等形式的电动葫芦。运行机构采用分别驱动形式，驱制动靠锥形制动电动机来完成。电动单梁桥式起重机的外形见图2一1.基本技术参数见表2一1。表2一1起重量（吨T）跨度（米大车运行速度（米/分）起升机构起升速度（米/分）起升高度（米）运行速度（米/分）12.513.520817202.2主要技术参数起重量:吨;跨度:L=13.5米大车运行速度:=20m/min;工作制度:中级25%;电动小车采用CD型12.5吨电动葫芦。起升速度，葫芦起升高度H=17米，葫芦运行速度=20米/分;操纵室操纵。葫芦最大轮压4700公斤(K取1.3~1.4)。2.3电动葫芦的选择本次设计规定采用CD1型电动葫芦，根据给定的数据查表，选择电动葫芦。根据要求选出CD1型电动葫芦。如图所示2—2。图2—2CD1型12.5吨6—30米电动葫芦外形结构图起升机构减速器2.卷筒装置3.起升电动机4.制动调节器5.电器装置6,电动小车7.吊钩装置8.按钮开关8.运行机构减速器10.运行电动机11.软缆电流引入器电动葫芦查表选取ZDY2-4/13.葫芦自重.葫芦最大轮压.3主梁设计3.1主梁断面几何特性根据系列产品资料，初步给出主梁断面尺寸如图3—1查得普型工字钢（GB706-65)的尺寸参数；h=400毫米；b=142毫米；d=10.5毫米；t=16.5毫米；=86.112毫米；=67.60平方厘米；=21700毫米；Jy=660毫米毛；图3一1主梁跨中断面图3.F=0.5(-2)+2h+2++=0.5（50-20.6）+20.670+20.633.6+86.112+12.1=2523.1.式中刃.—主梁断面的总面积();—各部分面积对轴的静矩之和()—各部分面积形心至轴的距离(厘米);=62.463.=3.2主梁强度的计算根据这种结构形式的起重机之特点，可以不考虑水平惯性力对主梁造成的应力，及其水平平面内载荷对主梁的扭转作用也可以忽略不计。主梁强度计算按第类载荷进行组合。对活动载荷由于小车轮距很小，可近似按一集中载荷计算。验算主梁跨中断面弯曲正应力和跨端断面剪应力。跨中断面弯曲正应力包括梁的整休弯曲应力和由小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，合成后进行强度校核。梁的整体弯曲在垂直平面内按简支计算。在水平面内按刚接的振架计算。图3—23.2.1式中其中Q—额定起重量，Q=12500千克—电动葫芦自重，=1136公斤;—动力系数，对中级工作类型=1.2;—冲击系数，对操纵室操纵时，=1.1;—主梁下表面距断面形心轴x—x的距离；=62.46厘米—主梁跨中断面对x—x轴惯性矩，=416029；—操纵室重心到支点的距离，=100厘米;—操纵室的重量，=400公斤，—电动葫芦自重.=1136公斤;q—桥架单位长度重量(公斤/米)。其中F—主梁断面面积，F=0.0252，—材料比重，对钢板，=7.85吨/米，—主梁横加筋板的重量所产生的均布载荷.=7.5公斤/米所以=826.7公斤/图3—33.2.2(1)计算轮压作用点位置及系数式中i—轮压作用点与腹板表面的距离(厘米)；c—轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙，取c=0.4厘米；e=0.164R（厘米）；对普型工字钢，翼缘表面斜度为R—葫苗走轮踏面曲率半径，可从葫芦样本查得:R=17.5厘米；=6.575+0.4-2.87=4.105厘米=(2)工字钢下翼缘局部弯曲应力计算图3—4中1点横向(在xy平面内)局部弯曲应力由下式计算图3—4式中—翼缘结构形式系数，贴板补强时取=0.9；—局部弯曲系数，查图3—5得=2.1；其中t—工字钢翼缘平均厚度，t=1.65厘米；—补强板厚度，=1厘米；图3—4中1点纵向(在yz平面内)局部弯曲应力:由下式计算式中—局部弯曲系数，查图3一5得=0.7;图3—5局部弯曲系数曲线图图3—4中点纵向(在yz平面内)局部弯曲应力由下式计算式中—局部弯曲系数，查图3—5得=0.55;—翼缘结构形式系数，贴板补强时取=1.5;所以3.2.3图1一5中1点当量应力，由下式计算=1972图3一4中点当量应力由下式计算==826.7+552=1378.73.3刚度计算单梁桥式起重机应对主梁的垂直静刚度和水平静刚度进行验算并必须符合要求，而对动刚度一般可不验算，只有在使用上提出特殊要求时，如高速运行或精确安装的起重机，尚需验算动刚度.3.3.1式中f—主梁垂直静挠度(厘米);P—静载荷(公斤)，P=Q+G=12500+1136=13636公斤.L—跨度，L二1350厘米，E—材料弹性模量，对号钢E=；—主梁断面垂直惯性矩()，=416029—许用垂直静挠度(厘米)，取=厘米。，满足要求。3.3.2式中—主梁水平静挠度(厘米)；—水平惯性力(公斤)，=—主梁断面水平惯性矩，=142424—许用水平静挠度，取=厘米；=0.12cmcm，满足要求。注：系数的选取是按式中—水平惯性力(公斤);g—重力加速度g=9.8米/。—起重机运行的平均加速度，当驱动轮为总数的时，一般取=1.5米/左右。3.3.3在垂直方向的自振周期秒式中T—自振周期(秒)，M—起重机和葫芦的换算质量，其中g—重力加速度，g=980厘米/q—主梁均布载荷，q=2.75公斤/厘米;L—跨度，L=13500厘米;G—电葫芦的重量，G=1136公斤，所以=0.0545秒0.3秒。3.4稳定性计算稳定性计算包括主梁整体稳定性计算和主梁腹板，受压翼缘的局部稳定性计算。3.4.1由于本产品主梁水平刚度比较大，故可不计算主梁的移体稳定性。3.4.一由干葫芦小车的轮压作用在主梁的受拉区，所以主梁嘎板局部稳定性不子计算。3.4.由于本产品主梁是冷压成形的U形槽钢，通过每隔一米间距的横向加筋板及斜侧板同工字钢组焊成一体，U形槽钢的两圆角都将大大加强上翼缘板稳定性，所以受压翼缘板局部稳定性可不计算。4端梁设计本产品的端梁结构采用钢板冷压成U形槽，再组焊成箱形端梁见图4—1，端梁通过车轮将主梁支承在轨道上，端梁同车轮的连接形式是将车轮通过心轴安装在端梁端部腹板上。图4一1端梁示意图端梁应验算中央断面(支承主梁处断面)的弯曲应力和支承车轮处断面的剪应力，还应验算车轮轴对腹板的挤压应力。4.1轮距的确定..图4—2中央断面图,即K=,取K=2.2米。4.2端梁中央断面几何特性根据系列设计资料，初步给次端梁断面尺寸，如图4—2。=22.9cm=10cm4.2.3==42162.87==195674.2.44.3起重机最大轮压一般单梁桥式起重机是由四个车轮支承的，起重机的载荷通过这些支承点传到轨道上。4.3.1图4—34.3.2带额定载荷小车分别移到左、右两端极限位置时，按第类载荷计算最大轮压。(l)操纵室操纵，当载荷移到左端极限位置时各车轮轮压见图。式中Q—额定起重量，Q=12500公斤，G—电葫芦重量，G=1136公斤;—冲击系数，对有操纵室的单梁吊取=1.1;—动力系数，对中级工作类型单梁吊取=1.2—端梁重，=165公斤;—主动车轮装置重，=65.5公斤，—从动车轮装置重，=46公斤，—驱动装置重，=49公斤，—操纵室重量，G.=400公斤;q—主梁单位长度的重量，q=205.32公斤/米=2.0532公斤/厘米;L—跨度，L=1350厘米,K—轮距，K=220厘米，=605厘米，=25厘米，=100厘米，=8728kg=1404kg=1351kg=8523kg(2)操纵室操纵，当载荷移到右端极限位置时各车轮轮压见图4—3式中=557厘米，其它符号与前同。=1736=8440kg=8346.37kg=1975.6kg电动单梁桥式起重机，对操纵室操纵，它的最大轮压是在当载荷移到左端极限位置时的主动车轮A上，即为最大轮压，=8728公斤。4.4选取车轮直径和轨道型号和尺寸根据最大轮压，=8728公斤查下表得车轮直径D=，轨道型号为P24。轮压、车轮直径D、轨道型号表表4—1最大轮压（吨）3.38.8162632394450车轮直径D（毫米）250330400500600700800900轨道型号P11P24P38QU70QU70QU70QUU70QU804.5最大歪斜侧向力起重机运行时，由于各种原因会出现跑偏、歪斜现象，此时车轮轮缘与轨道侧面的接触并产生与运行方向垂直的侧向力S.由图知4—3，当载荷移到左端极限位置时，操纵室操纵时，最大轮压为=8728，幷认为，这时最大歪斜侧向力为图4—4歪斜侧向力简图式中N—最大轮压，N=8728kg；—侧压系数。对于轮距K同跨度L比例关系在之间，可取0.1；所以由图4—3，当载荷移到右端极限位置时，操纵室操纵时，最大轮压为公斤，并认为，这时最大歪斜侧向力为4.6端梁中央断面合成应力由于操纵室连接架加强了操纵室侧端粱的强度，所以最大侧向力考虑当载荷向右移到极限位置时最大侧向力在B轮上，即公斤。式中k—轮距，k=220厘米;.—断面模数，=1841厘米,=1304厘米;—许用应力，由于端梁受力较复杂，一般只计算垂直载荷和歪斜侧向力，所以许用应力对3号钢取1400。=1400，安全。4.7车轮轴对端梁腹板的挤压应力车轮轴对端梁支承腹板的挤压应力为。=式中—操纵室操纵时，起重机最大轮压，当载荷小车移到左端极限位置时，最大轮压在A轮上，即=8728公斤;d。—端梁腹板轴孔直径，d。=12匣米，一一端梁支承腹板厚，=2厘米，—许用挤压应力，对3号钢取=1150。所以==1150,安全。图4—55主、端梁连接设计5.1主、端梁连接形式及受力分析本产品主、端梁连接是采用螺栓和减载凸缘结构的形式(图5—1)，主梁两端同端梁之间各用八个M24螺栓（45号钢)连接。图5—1受力分析:这种连接型式，可认为在主、端梁之间，垂直载荷由凸缘承受，凸缘将承受剪力及挤压力。此情况下，螺栓主要承受由起重机运行时的歪斜侧向力和起重机支承反力所造成的拉力。一般水平惯性力对螺栓的影响可忽略不计。本产品的操纵室是由一个刚强的连接架。同时连接到主梁及端梁上，这样就加弦了主、端梁之间的连接强度。所以这里仅验算非操纵室一侧的主、端梁连接强度。5.2螺栓拉力的计算已知参数:起重量Q=12500公斤，跨度L=1350厘米，起重机运行速度V=20米/分。5.2.1如图，起重机歪斜侧向力矩为:式中S—歪斜侧向力，由前一节端梁计算中得；K—轮距，K=2.2米。5.2.2见图b中对螺栓d的计算设歪斜侧向力矩对螺栓d的拉力为,式中系数2.5是考虑螺栓预紧力及载荷分布不均匀性的影响系数，式中—歪料侧向力矩,=1920.16，X—螺栓d距离图5—1(b)中的Y—Y轴的距离X=0.58米—每个受拉螺栓距离图5一1(b)的中Y—Y轴的距离平方之和()。=2067kg、5.2.3当载荷移动到非操纵室一侧的极限位置时，取端梁作为受力分离体，其受力如图，取C点为受力平衡点式中—力臂，如图1—13，取=13厘米，—支反力对C点的作用力矩(公斤.米);—所有受拉螺栓对C点的力矩之和，(公斤.米)；—起重机右端(图4一3)支反力，可认为是,=8440+8346.37=16786.37kg所以=16786.370.13=2182.2281图5—25.2.4设支反力矩对螺栓d的拉力为(公斤)=2.5式中—各螺栓的力矩和，=2182.2281公斤;y—螺栓d中心线至图中Z—Z轴的距离(米)，—每个受拉螺栓到图5一2中Z—Z轴距离平方之和，2—考虑螺栓预紧力及载荷分布不均匀性的影响系数。所以=4045kg5.2.5螺栓d承受的总拉力=2067+4045=6112kg5.2.式中—螺栓总拉力，=6112公斤，—螺栓净断面积()，其中—螺纹根径，对M24螺栓的螺纹底径=21毫米=2.1厘米。—螺栓的许用应力（）。=其中—材料屈伏极限，对端梁连接螺栓采用45号钢正火的M24螺栓，=3600。5.2.7剪应力:式中C—受剪断面形状系数，对矩形断面C=1.5—支反力，=16786.37kg;—受剪面积,=—材料许用剪切应力，对3号钢=950。5.2.8式中—支反力，=16786.37kg;;—承压端面面积，由图中得:F"=0.460=24;—材料的端面挤压许用应力，对3号钢取=2400所以=6大车运行机构的设计6.1主要参数与机构的布置简图单梁桥式起重机的桥架，起重量在1吨至50吨范围内一般均由四个车轮支承，其中两个车轮为主动车轮。主动车轮由大车运行机构分别驱动。主要参数起重量Q=12.5吨，跨度L=13.5米，工作制度中级JC%=25%;大车运行速度;大车轮距B=2.2米，车轮数4个(其中2个驱动)，驱动形式分别驱动，计算重量—主梁重量=qL=205.3213.5=2771.82kg—端梁重量=2qL=2（146.4452.6）=761.514kg—主动车轮装置重，=65.5公斤，—从动车轮装置重，=46公斤，—驱动装置重，=49公斤，—操纵室重量，G.=400公斤;=17.891吨6.2电动机的透择6.2.1式中—起重机