机床安装用起重机的设计大学毕业论文

河北理工大学毕业设计（论文）目录PAGEPAGE１目录TOC\o"1-6"\h\z摘要 １Abstract 21国内外起重机发展现状和动向 41.1国外起重机发展现状和动向 41.2国内起重机发展现状和动向 62起重机设计总论 82.1起重机主要技术参数及其选择 82.2起重机工作级别 102.3计算载荷及其组合 112.4.材料 123起重机各部件的选择与计算 143.1滚动轴承的选择与计算 143.2阶梯轴的校核计算 163.3立柱的选择与计算 203.4立柱稳定性计算 223.5焊缝的强度计算 233.6套筒联轴器所用键的选择与校核 253.7卡箍联结螺栓的选择 263.8环链电动葫芦的选择 273.9工字钢翼缘弯曲强度计算 283.10梁的稳定性计算 323.11电动机的选择 33结论 37致谢 38参考文献 39摘要摘要定柱式悬臂起重机是由固定立柱，旋转悬臂，旋转支撑装置，环链电动葫芦和电气控制系统组成。立柱采用无缝钢管制作，下端依靠法兰及地脚螺栓固定在基地上，上端安装有旋转支承装置。环链电动葫芦用来升降载荷并沿悬臂移动达到变幅的目的。定住式悬臂起重机立柱不动只起支承作用。由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。有相当批量的起重机是在通用的场合使用，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，也可命名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快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。关键词：定柱式；悬臂；起重机。AbstractPAGE25Abstractcantilevercraneisscheduledcolumnbycolumnfixed,rotatingcantilever,rotatingSupportUnit,chainelectrichoistandelectriccontrolsystem.Columnbymakingseamlesssteeltubes,andtheflangeonthebottomofAnchorBoltfixedonthebase,thetoprotationsupportingdevicesinstalled.ChainelectrichoistusedtoloadandmovementsalongthecantilevermovingtoChangethepurpose.Dingzhu-cantilevercranecolumnisnotonlymovingfromsupportingrole.Asindustrialproductionincreasedscale,increasingproductionefficiencyandproductionprocessofloadingandunloadingofmaterialshandlinggraduallyincreasetheproportionofthecost,tolargecraneorthedemandforhigh-speedgrowth,sincemoreandmoreweight,increasingthepaceofworkAndhigherenergyconsumptionandreliabilityrequirements.Cranehasbecomeautomatedproductionprocessesinanimportantlink.Craneshouldnotonlyeasy-to-use,easytomaintainandbettersecurity,higherreliability,requiresexcellentdurability,trouble-free,maintenanceanduseofeconomy.

Aconsiderablebulkofthecraneisincommonuseoftheoccasion,theworkisnotveryheavy.Largequantitiesofsuchcranes,wideuse,considerthebenefits,minimizetheappearancerequirementscraneheight,tosimplifythestructure,reducingtheforcesroundpressure,mayalsorenametheentirebuildingheightdeclineinlightofthebuildingstructure,reducingconstructioncosts.Thereforeelectrichoistgirderbridgecraneandacranewillbefasterdevelopment,andwillreplacethemajorityofsmallandmediumtonnageofgeneral-purposebridgecrane.

Craneupdatesanddevelopment,toalargeextentdependontheelectrictransmissionandcontrolimprovements.Machineryandelectronictechnologytotechnology,advancedcomputertechnology,microelectronictechnology,powerelectronicstechnology,fiberopticcabletechnology,hydraulictechnology,fuzzycontroltechnologyapplicationstodrivethemachineryandcontrolsystems,andcraneautomationandIntellectualized.Thestructureofadeformedsteelandthin-walledprofile,reducethestructureoftheseamstitchingandenhanceanti-fatigueproperties.Usingallkindsofsteelmaterials,enhancecapacityandimproveconditionsfortheforce,toreduceforcesandincreasetheaestheticappearance.KeyWords：Thecolumn;cantilever;Crane。MACROBUTTONNoMacro［单击此处键入1级标题］1起重机的发展现状和动向1.1国外起重机发展现状和动向近20年世界工程起重机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎起重机)和AT(全地面起重机)产品的迅速发展,打破了原有产品与市场格局,在经济发展及市场激烈竞争冲击下,导致世界市场进一步趋向一体化。目前世界工程起重机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等,世界顶级公司有10多家,世界市场主要集中在北美、日本/亚洲和欧洲。是生产工程起重机的主要国家,又是最大的世界市场之一。由于日本、德国起重机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起,美国厂商曾在60～70年代世界市场中占有的主导地位受到削弱,从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近几年美国经济回升,市场活跃,外国厂商纷纷参与竞争。美国制造商的实力也有所增强,特雷克斯起重机公司的崛起即是例证。特雷克斯起重机公司前身是美国科林起重机厂。1995年以来,通过一系列的兼并活动,已发展成为世界顶级公司之一。年销售额从1992年的5000万美元猛增到1998年的7.71亿美元,1999年有望突破10亿美元。日本从70年代起成为工程起重机生产大国,产品质量和数量提高很快,已出口到欧美市场,年总产量居世界第一。自1992年以来,由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响,年产量呈下降趋势。年总产值从1991年约5100亿日元下降到1997年的3100亿日元左右,1998年又比1997年下降1/3以上。1998年日本工程起重机总产量为25560台,其中,RT产品2087台,汽车起重机820台,履带起重机692台,随车起重机15032台,其他两类机种共7029台。RT产品年总产值达550亿日元,为各机种之首,其次为履带起重机,约400亿日元。1991年日本5t以上的轮式起重机市场总销售量达6700台,目前日本市场年需求量为3000台。欧洲市场是潜力很大的市场。欧洲各工业国既是工程起重机的出口国,也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场,其次为英国、法国、意大利等国。在德国AT产品市场份额中,利勃海尔占53%,格鲁夫占16%,德马泰克占14%,多田野和特雷克斯各占10%和5%。国外工程起重机行业的联合风潮起重机制造业中的联合之风与汽车业很相似,在汽车行业中,通用汽车、福特、雷诺、宝马、梅赛德斯、大众等大公司都走上了联合之路,这两个行业的世界市场已日趋一体化。欲在成熟的世界市场获取市场份额并保持增长,捷径是购买竞争对手,其长期目标是争夺世界市场的支配地位。在起重机行业,打入世界市场即意味着进入北美、日本/亚洲和欧洲三大市场。世界顶级公司都对世界市场具有强大影响力,但迄今还没有一家公司在上述三大市场取得主导地位。有4家公司已在两大市场建立了根据地:格鲁夫和特雷克斯在北美与欧洲；多田野在亚洲和欧洲；住友建机在亚洲及北美。格鲁夫、特雷克斯和多田野公司是通过收购竞争对手进入欧洲市场的。格鲁夫先是在1984年吞并了英国柯尔斯,而后在1995年购入德国克虏伯。特雷克斯公司于1995年兼并了法国PPM和意大利Bendini公司之后,近几年又收购了其他一些欧美公司。多田野在1990年吞并了德国法恩公司。住友公司在1986年收购了美国林克．贝尔特公司。利勃海尔和德马泰克公司都向美洲和亚洲出口起重机,加藤公司也将产品出售到欧洲。但起重机生产本地化要比依赖当地代理商能创造更多机会,多田野和加藤这两家公司产品相似,汽车起重机底盘也相同,但多田野海外投资多于加藤公司,因而在增加出口、改善国内市场萎缩带来的困境方面处于更有利的位置。多数厂商在争夺上述市场的同时,还努力扩大产品系列。格鲁夫公司的汽车起重机和RT产品具有竞争优势,购买克虏伯公司后,在AT产品方面也颇具实力,该公司还准备生产履带式起重机。马尼突沃克公司已在履带式起重机行业居支配地位,但也希望在其他起重机产品领域取得相同影响力。以往起重机厂商的某些合作,大多集中于营销协定或许可证贸易协定。许可证贸易要比全面并购方式开展早,风险也小,在行业中已有先例。但按许可证协定进行制造,往往在期满后因产权争议而告终。特雷克斯与日本IHI公司有历史联系,在50年代科林起重机厂取得了IHI桁架臂技术,至今特雷克斯还提供涂装AmericanCrane公司产品标志的IHI履带式起重机。有人会将特雷克斯－IHI的合作看作许可证贸易行得通的例证。但此类协定难以持久,其结果无非是特雷克斯要求加强对IHI公司的控制,或者谋求独立生产履带式起重机。IHI目前尚未建立北美市场份额,仅起分承包商作用。英国格鲁夫公司从1999年开始销售神钢履带式起重机和城市型起重机。多田野和日立建机公司在1978年签订的相互提供产品、扩展双方产品系列的合作协议,收效不大。在国内市场萎缩情况下,日立建机于1999年2月宣布,将再次考虑扩大流动式起重机生产与销售领域与多田野的合作。而多田野公司则希望能拥有一家美国制造基地,但目前时机尚未成熟。拥有多种类产品可使收入多样化。特雷克斯公司既经营采矿设备又经营起重搬运设备,起重搬运设备包括AT和RT产品、汽车起重机、履带式起重机、塔机、叉车、伸缩臂式搬运机、高空作业车及随车起重机。林克．贝尔特公司基于其生产挖掘机的经验,成为首先将液压技术应用于桁架臂式起重机的厂商之一。但目前住友公司已将其在日本和美国的起重机与挖掘机企业(包括林克．贝尔特)分开,其依据是起重机和挖掘机属于不同行业。利勃海尔既生产挖掘机,也生产流动式起重机和塔式起重机,还在爱尔兰生产集装箱搬运起重机,各企业均为单独实体。国外工程起重机从整体情况分析，领先国内10~20年(不同类型产品有所不同)。随着国外经济发展速度趋于平稳，工程起重机向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能方向发展。25t以下基本上不生产，产品向高附加值、大吨位发展，如利勃海尔公司汽车起重机基本退出市场，目前市场主导产品为全地面起重机，最小吨位是35t，而80t和160t是主导产品；格鲁夫公司：主导产品是全地面起重机和轮胎起重机，最小吨位是25t；多田野公司：汽车起重机只占20%，主导产品是全地面起重机和轮胎起重机，最小吨位16t。因此行业配套也与国内有所不同：

1、下车主要是300kW以上柴油大功率发动机，与之配套的液力变矩器和自动换档变速箱、12吨级驱动转向桥及越野轮胎。

2、上车：高强度材料、大扭矩的起升机构、回转机构、回转支承。

3、液压系统：变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬挂系统阀、液压

锁、液压缸及管路标准配套件。

4、智能控制系统：力限器显示控制、记忆通讯及单缸顺序伸缩自动控制。由于国外工程机械起步较早，形成了成熟的配套件体系。如力士乐的泵马达、阀、起升、回转、行走机构；贝林格的主阀、先导阀、平衡阀；哈威的主阀、先导阀、平衡阀；ZF的变速箱、分动箱；凯斯兰的桥；PAT的力限器等等。配套厂能与主机厂协作密切，联合开发，再加上主机厂家的专有技术，能形成很强的核心竞争优势，能够保证主机性能的发挥和可靠性的提高。多家外国厂商看好中国塔式起重机市场全球起重机巨头力图抢占中国市场份额国内外随车起重机现状及发展趋势

1.2国内起重机发展现状和动向我国的生产起步较晚，到70年代末，全国生产的产品品种还很单一，生产规模很小，到80年代，产品的品种及产量均呈增长趋势，近几年来，在国内市场的产销总量增长势头更猛，从行业统计结果可以看出，1999年市场总量为1000台左右，2000年市场总量约为1300台，2001年市场总量约为1700台，目前的市场总量约为2000台。改革开放20多年来，国民经济突飞猛进，国家基础建设蓬勃发展，带动着国内工程机械的需求，推动着工程机械的发展。工程起重机行业也同其它工程机械一样得到长足的发展。目前从行业2003年13家企业报表来看，1-6月份销售量4600台，比去年同期增长50%以上，估计全年将超过8000台市场规模，各个企业都有不同程度的增长。从起重机行业历年来的销售数据分析，以下四个特点十分明显：

一是市场规模具有显著的地域性，经济发达的地区持续热销，落后地区的购买力则相对较弱；二是中大吨位产品增长迅速，16吨以上产品均有较大幅度增长，今年上半年20吨级以上产品增幅更是高达100%以上；三是行业发展与国家投资政策关联率较大，周期变化受国民经济发展影响明显；四是用户的不确定性和分散性，据统计，目前私人用户占整体用户的70%以上，而且还有不断增加的趋势。可以预见在2002年大发展的基础上，今年又将取得突破性发展，体现着国民经济发展的强大动力和潜力。随着国家发展战略调整，各项措施的到位和落实及全民共谋发展奔小康的强烈愿望，经济建设必将走向快速健康发展之路，工程起重机及配套行业，通过市场竞争的洗礼，也必将摆脱前几年徘徊局面，进入健康稳步发展的新时期。我国工程起重机行业面对新一轮挑战全国生产的厂家约有10多家，主要企业有徐州公司、石家庄煤矿机械厂、山西长治清华机械厂、武汉汽车起重机厂、湖南专用汽车制造厂等。另外，近年锦州重型机械股份有限公司与韩国广林特装车株式会社组建的合资公司也开始涉足领域，且发展势头良好；常林股份有限公司与奥地利的PALFINGER公司也将开始合作生产。徐州公司组建于2001年9月，在消化吸收国外先进技术的基础上生产SQ系列伸缩臂式、折叠臂式，并由航天部定点生产国防工程专用随车起重运输装填车、雷达车等产品，其产品曾批量出口伊拉克等国家。近两年来，依靠技术创新，取得了较快发展，2002年开发了近20个新产品，在国内处于领先地位，成为我国行业的后起之秀。石家庄煤矿机械厂是我国较早生产直臂卷扬的工厂，其产品风格和日本多田野TM－23系列相似，具有一定的市场覆盖率。山西长治清华机械厂是航空航天部直属企业，早期生产直臂式。该厂引进瑞典希亚伯（HIAB）公司生产技术后，生产折臂式产品，无起升机构，采用变幅方式进行重物升降，具有欧洲产品的风格。武汉汽车起重机厂是较早生产的厂家，其产品为直臂式卷扬起重机，与东风、解放及黄河汽车配套，可在汽车底盘的尾部又加装了10ｔ液压绞盘，特别适合于电业部门抢险与施工需要。湖南专用汽车制造厂始建于1950年，系湖南省机械行业重点企业，是国家计委、国家经贸委和机械工业部在全国唯一定点的随车起重运输车生产基地。主要产品有随车起重运输车、自卸车、厢式车、运输加油车、后装压缩式垃圾车等。工程起重机行业在94~99年是发展低谷，5年中行业几个主要的生产厂家，苦练内功，积极组织产品变型和换代，在产品外观上下功夫。从99年以来，随经济建设新一轮启动，工程起重机市场竞争格局发生巨大变化，各企业不断调整思路、更新观念、转换机制、提高核心竞争力，努力开发产品，开拓市场。产品重心也从8t、12t向16t、25t、50t中大吨位发展，25t增速最快，产量不断翻新，基本占据主导地位。50t产品由于需求面较广，技术逐渐成熟，也大批量进入市场。目前国内主要产品系列，汽车起重机为8t、12t、16t、20t、25t、35t、50t、65t、80t、l00t，全地面起重机为25t、50t、125t、160t和履带起重机为35t、50t、l00t、150t。整体技术风格是：下车有全头和半头两种不同风格，多年来半头车因总体布置的方便性及价格因素一直被广泛采用。但近年来随着物质条件的改善，人们的生活条件和质量提高，操作方便、舒适、可靠逐渐成为用户关注的焦点，中大吨位向全头方向发展。上车操纵从传统的机械操作向液比例和电液比例方向发展，起重吊臂也从传统的三节向四节、五节方向发展，产品的起重性能和起重高度有了较大提高，产品的外观和可靠性有了较大幅度提高。我国工程起重机市场趋势与对策分析。

由于我国起步于70年代，相对较晚，而且发展速度不快，只是近几年才有较大发展，和国外相比，还有很大的差距。具体表现在：1.品种少、产量低我国现处于初级发展阶段，品种较少。中小吨位重复较多，至今尚未形成大、中、小完整的系列，年产量只相当于国外一个厂家的生产能力。2．起重力矩小，技术水平低我国以直臂卷扬为主，受国内汽车底盘的限制，起重力矩小，其他性能指标也一般低于国外先进产品。目前国内企业对的研究开发投入很少，液压系统、控制系统的技术水平也有一定差距。3．安全装置不齐全，操作不方便我国仅装有起升高度限位及平衡阀、溢流阀等一般安全装置，全部为手动操作。而国外早已将电子技术广泛运用到上，如带有微电脑的力矩限制器及防倾翻保护器等，并且已实现了有线与无线遥控。4．功能单一我国以起重作业及运输功能为主，而国外均有多种附具，主要加装在吊臂头部，如工作斗、抓斗、高空作业平台、各种抓具、夹具、吊篮、螺旋钻、板叉、装轮胎机械手、拔桩器等，使具备了一机多用的功能。另外，国外一些厂家进一步开发了铁路专用等专用产品。5．外形不美观我国设计单调，忽视了和汽车外形的协调，而国外对的着色非常严格，不仅在外形和着色上实现和卡车的一体化，还要求和城市的景观相协调。2MACROBUTTONNoMacro［单击此处键入1级标题］2起重机设计总论2.1起重机主要技术参数及其选择起重机的技术参数表征起重机的作业能力是设计起重机的基本依据，起重机的主要技术参数有：起重量.起升高度.跨度(桥式起重机).幅度(臂架类型起重机).机构工作速度和生产率。臂架类型起重机的主要技术参数中还包括起重力矩.对于轮胎.汽车.履带.铁路等起重机.爬坡度和最小转弯(曲率)半径也是主要技术参数。（一）起重量起重机正常工作时允许一次起升的最大质量称为额定起重量，单位为吨(t)或千克(Kg)。吊钩起重机的额定起重不包括吊钩和动滑轮组的自重，起重机对应不同的臂架长度和幅度有不同的额定起重量.(本设计中要求起重量为100Kg左右)。起重机的起重量常用符号Q或P或Cp等表示.起重量是质单位(Kg)，但习惯用的起重量单位为吨(t)。这可视为非国际单位制的质量单位(1t=1000kg)。当起重量视为载荷时，起升载荷的单位为牛(N)或千牛(KN)。（二）起升高度：起升高度是指从地面或轨道顶面至取物装置最高起升位置的铅垂距离（吊钩取吊环中心），单位为米。起升高度的选择按作业要求而定，在确定起升高度时，应考虑配属的吊具，路基，保证起重机能将最大高度的物品装入车内本设计中取起升高1.５米。（三）机构工作速度：起重机机构工作速度根据作业要求而定。额定起升载荷指起升机构在额定转速时，取物装置满载起升的速度。起升速度与起重机的用途，起重量大小和起升高度等有关，额定运动速度是指运行电动机在额定转速时，起重机或小车的运行速度，运行速度与起重机类型和用途有关，悬臂起重机按满载确定运行速度。货物升降速度：1.6~2.0m/s，运行小车为25m/min。（四）生产率：起重机在一定作业条件下，单位时间内完成的物品作业量叫生产率。生产率可按小时、共班、天、月、年或用起重机整个使用寿命期间中累计完成的物品作业量来表示。生产率分为计算生产率（理论生产率）和技术生产率（实际生产率），按额定起重量、额定工作速度和规化作业周期算出的生产率为计算生产率。起重机作业时实际达到的生产率叫技术生产率。影响技术生产率的因素很多，一般只能由统计方法得到。计算生产率P按下式计算：式中：--起重机每个作业循环吊运的物品质量，即起重量（t）或体积（）或数量（件）。--每小时工作的循环数，，其中为作业循环周期（s），取60s计算的：生产率是起重机的综合技术参数，它受起重机的起重量、机构工作速度，起升和运行距离，物品包装和吊具完善情况、司机操作熟练程度等因素的影响。（五）起重力矩：起重力矩是臂架类型起重机主要技术参数之一，它等于额定起重量（Q）和与其相应的工作幅度（R）的乘积，即M=QR。起重力矩一般用t×m为单位。起重力矩比起重量更全面说明臂架类型起重机的工作能力。额定起重量为定值与幅度无关的起重机，在最大幅度起吊额定起重量物品时产生最大起重力矩。（六）最大爬坡度由于本设计中，起重机仅限于几台固定机床之间工作，属于车间用起重机，地面可视为平整，忽略微小坡度。（七）最小转弯（曲率）半径：轮胎起重机在地面上行驶时，起重机能够顺利转弯所通过的最小半径叫最小曲率半径。最小转弯（曲率）半径是表征起重机机动性能的参数。本设计中最小转弯（曲率）半径为1m。2.2起重机工作级别划分起重机的工作级别是为了对起重机金属结构和机构设计提供合理基础，也为用户和制造厂家进行协商时提供一个参考范围。它能使起重机胜任它需要完成的工作任务。在确定起重机的工作级别时，应考虑两个因素：利用等级和载荷状态。（一）、起重机利用等级起重机在有效寿命期间有一定的总工作循环数。起重机作业的工作循环是从准备起吊物品开始，到下一次起吊物品为止的整个作业过程工作循环总数表征起重机的利用程度，它是起重机分级的基本参数之一。对于某些作业规范划一的起重机工作总数可以从已知的总工作小时数和每小时工作循环数获得。对于要完成各种不同任务的流动式起重机，只能根据经验估计适当的数值，工作循环总数是起重机在规定使用寿命期间所有工作循环次数的总和。确定适当的使用寿命时，要考虑经济技术和环境因素，同时也要计算设备老化的影响。本设计起重机是繁忙的使用，由GB/T3811-1983可以确定机构利用等级为T7。（二）起重机载荷状态载荷状态是起重机分级的另一个基本参数，它表明起重机的主要机构—起升机构受载的重要程度。载荷状态与两个因素有关：一个是实际起升载荷Q；与额定载荷Qmax之比（Qi/Qmax）另一个是实际起升载荷Qi的作用次数Ni与工作循环总数N之比(Ni/N)表示(Qi/Qmax)和(Ni/N0关系的线图称为载荷谱。选Q4—特种名义载荷谱系数KQ=1.0频繁起吊额定载荷。如果无法获得起重机在使用寿命期间起升载荷的次数和起升物品的质量等数据，应由用户和制造厂家时名义载荷状态的选择协商一致。本设计中总设计寿命为25000h，载荷状态为L3（三）起重机整机工作级别：确定了起重机机构利用等级和载荷状态，由GB/T3811-1983确定起重机整机工作级别为M8。2.3计算载荷及其组合为了保证起重机安全工作，起重机本身应具备三个条件：（1）金属结构和机械零部件应具有足够的强度、刚度和抗屈能力；（2）整机具有必要的抗倾覆稳定性；（3）原动机具有满足作业性能要求的功率，制动装置提供必须的制动转矩。在设计起重机时，需要通过计算来建立或检验这三个基本条件。计算时，首先要确定载荷，载荷计算是起重机机械设计计算的基础。根据ISO8686-1：1989对载荷的定义：载荷是以力位移或温度形式出现的外部或内部作用，它在起重机金属结构或机械零部件内部产生应力。起重机工作特点决定了载荷的随机性。在起重机设计计算中采用的是确定性方法。对于变化复杂的实际载荷，只能用简化的理论计算并与试验和经验结合的方法确定，由此得到的载荷只是真实载荷的近似，通常称为计算载荷。1.自重载荷：自重载荷是指起重机金属结构、机构、动力或电气设备，以及装在起重机上的料仓、连续机及相应的物料等质量的重力（起升质量的重力除外）。在起重机设计计算的初始阶段，自重载荷尚属未知，必须预先估出，最常用的估算方法是参考相近或相似的现有起重机，或利用统计经验公式、图表，进行初估，最后加以校核休整。自重载荷的作用方式视计算类型和结构特点而定。起重机总体计算时，将自重载荷视为通过各个部件重心的集中力。在本设计中，初步估算起重机自重为500kg。2.起重机载荷Q：起升载荷是指起升质量的能力。起升质量包括允许起升的最大物品，取物装置（环链电动葫芦）以及悬挂挠性件它随同起升的设备质量。起升载荷动载荷系数：物品突然离地起升或下降制动时，对承载结构和传动机构将产生附加的动载荷作用。这一动载荷作用可通过将起升载荷乘以大于1的起升载荷动载系数考虑。系数的取值方法，如下（ISO8686-1：1989）：当时，当时，式中：--稳定起升速度（m/s），与起升吊具有关，由空载电动机或发动机的稳定转速导出--起升状态级别系数--起升载荷最小动载系数，与起升状态级别有关。在本设计中选择：车间用起重机，即，所以经计算：2.4.材料起重机的机构零件、金属结构、联结件和附件均由黑色金属、有色金属和非金属材料加工制成。设计起重机时，应根据起重机机构和结构的载荷状态、利用等级、安全要求和经济合理等因素，正确选择材料。（一）机构零件材料起重机机构零件一般由锻件、轧制件、焊接件、铸件作为坯件，经机械加工而成。锻件、轧制件和焊接件主要采用碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金结构钢。重要零件采用合金结构钢。有特殊要求的零件用特殊合金钢。按照零件的载荷性质和工作要求，铸件可采用铸钢、铸铁和铸铜。为了改善材料的机械性能，提高零件的承载能力和使用寿命，铸件必须进行热处理。有色金属和合金钢用于性能有特殊要求的零件：高的导电性、耐磨性、抗腐蚀性和高强度。使用有色金属和合金时，应该注意经济合理性。（二）金属结构材料起重机金属结构使用的材料主要是钢材，铝合金比钢的比重小，延伸率大，弹性磨量仅为钢的三分之一，价格昂贵，国内起重机金属结构中尚未采用。普通碳素钢Q235是制造起重机金属结构最常用的材料。与碳素钢相比，低合金钢具有更高的屈服极限与抗拉强度，更好的抗低温冷脆性和耐磨性，较好的可焊性，但有效应力集中系数较高。如果结构的强度由最大载荷控制，不决定于受变载荷作用的疲劳寿命，这种情况下采用16Mn低合金钢效果最好。（三）联结材料1.焊接焊条或焊丝型号应与主体金属强度相适应。对工作级别高，承受动载荷的结构焊缝，必须保证焊条或焊丝材料有足够的韧性和塑性。采用手工电弧焊时，所用的焊条符合GB5117-85《碳钢焊条》的要求起重机结构手工电弧焊焊条的运用见《起重机设计手册》表1-8-18。2.螺栓联接螺栓联结的常用材料应符合GB3098-82《紧固件机械性能》的规定。在常温下工作的起重机采用非铰制孔的螺栓和螺母，可采用Q235碳素结构钢。铰制孔的螺栓可用20号优质碳素结构钢制作，螺母材料可用Q235碳素结构钢。对于承载大的重要螺栓联结，宜采用35号或45号优质碳素结构钢，并经过调质处理。3MACROBUTTONNoMacro［单击此处键入1级标题］3起重机各部件的选择与计算3.1滚动轴承的选择与计算1.轴承类型的选择：选择轴承的类型与多种因素有关。（1）允许空间（2）载荷大小和方向。例如既有径向又有轴向的联合载荷一般选用角接触球轴承或圆锥滚子轴承，如果径向载荷大，轴向载荷小，可选用深沟球轴承和内外圈都有挡边的圆柱滚子轴承。如同时还存在轴或壳体变形大及安装对中性差的情况，可选用调心球轴承，调心滚子轴承。（3）轴承工作转速，旋转精度，G级公差轴承（4）轴承的刚性，一般滚子轴承的刚性大与球轴承，提高轴承的刚性可通过“预紧”单必须适当。（5）轴向游动（6）摩擦力矩（7）安装与拆卸。2.按额定动载荷选择轴承：选择轴承一般应根据机械的类型，工作条件，可靠性要求及轴承的工作转速n，预先确定一个适当上午使用寿命Lh（用工作小时表示），再进行额定动载荷和额定静载荷的计算。2.1基本额定动载荷计算轴承基本额定动载荷可按式（6-2-1）进行简化粗略计算。C=〈Cr或（Ca）（6-2-1）式中：C-基本额定动载荷计算值N；f=冲击载荷因数，按表6-2-10选取；P-当量动载荷，按式（6-2-2）计算，N；f-温度因数，按表6-2-11选取；f-寿命因数，按表6-2-8选取；Cr-轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N；f-速度因素，按表6-2-9选取；Ca-轴承尺寸及性能表中所列轴向基本额定动载荷，N；f-力矩载荷因素，力矩载荷较小时f=1.5，力矩载荷较大时f=2。2.2当量动载荷P的计算预设该机构寿命为3年，每年工作300天，每天工作8小时，则Lh=7200h。P=XFr+YFa式中：P-当量动载荷,N;Fr-径向载荷,N;Fa-轴向载荷,N;X-径向动载荷系数;Y-轴向动载荷系数。图3-4车轮与梁的配合尺寸简图由《起重运输设备选用手册》查得当工字钢为普通热轧工字钢时，翼缘表面斜度为1/6,取e=0.164R;采用轻型工字钢，工字钢翼缘表面斜度为12%，取e=0.118R，R为车轮踏面曲率半径。3.工字钢翼缘局部弯曲应力计算：i和a值一经确定，便可计算出，由值查出相应k1-k5值1点处局部弯曲应力：3点处局部弯曲应力：5点处局部弯曲应力：式中F-一个车轮最大轮压（N）;-工字钢翼缘离腹板（b-d）/4处厚度（mm）;-局部弯曲应力计算系数；式中负号表示压应力，正号表示拉应力。4.工字钢合成应力弯曲强度计算;工字钢合成应力弯曲强度，即工字钢下翼缘下表面各危险点的合成应力（包括整体与局部应力）按第四强度理论公式计算：1点处合成应力：由《机械设计手册》查得10号热轧工字钢的参数如下：h=100mm,r=6.5mm,b=68mm,d=4.5mm,t=7.6mm,h-工字钢高度，i-惯性半径，b-腿高度，d-腰厚度，s-半截面静力矩，t-平均腿高度，r-内圆弧半径，-腿端圆弧半径，I-惯性矩，W-截面系数。[]=215MPa,E=210GPa取a=32mm,c=3,R=1000mm,e=0.164R,()则i=a+c-e=32+3-1000×0.164=18.6mm工字钢翼缘局部弯曲应力计算1点处局部弯曲应力：3点处局部弯曲应力：工字钢合成应力弯曲强度计算经验算校核该工字钢的弯曲应力符合条件要求。3.10梁的稳定性计算梁的整体稳定性条件为—梁的最大弯矩（在最大弯曲刚度平面内）—抗弯截面系数—梁的弯曲许用应力，当梁的截面厚度不超过16mm时[]=215MPa(Q235钢)—梁的整体稳定系数集中载荷作用于下翼缘工字钢号：10自由长度l/m：3.1/均布载荷作用于下翼缘工字钢号：10自由长度l/m:2.5/梁的受力分析与弯矩图如下：图3-5梁的受力分析与弯矩简图经验算梁的稳定性符合所要求的条件。3.11电动机的选择1.选择电动机应综合考虑的问题：（1）根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。（2）根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，考虑电动机的温升限制、过载能力和启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电动机功率应留有余量。负载率一般取0.8~0.9。过大的备用功率会使电机效率降低，对于感应电动机，其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。（3）根据使用场所的环境条件，如温度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和易燃气体等考虑必要保护方式，选择电动机的结构型式。（4）根据企业的电网电压标准和对功率因数的要求，确定电动机的电压等级和类型。（5）根据产生机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求，以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。除此之外，选择电动机还必须符合节能要求、考虑运行可靠性、设备的供货情况、备品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建设费用、运行和维修费用、生产过程中前后期电动机功率变化关系等各种因素。2.电动机类型和结构形式的选择：如无特殊要求，一般选用Y系列三相交流异步电动机。Y系列电动机为一般用途的全封闭自扇冷式电动机，试用于无特殊要求的各种机械设备。对于频繁启动、制动和换向的机械（如起重机械），宜选允许有较大振动和冲击，转动惯量小，过载能力大的YZ和YZR系列，起重用三相交流异步电动机。同一系列电动机有不同的防护及安装形式，可根据具体要求使用。因本设计安装所要求，选用立式电动机。例如L20020SB型号电动机，此系列电动机为厂家产品需外购。3.电动机容量的确定：电动机的容量选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响，选择功率小于工作要求，则才能保证工作机的正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；选择功率过大，则电动机价格高，能力不能充分利用而造成浪费。此设计中，由于设计任务书所要求工作机一般为稳定载荷连续运转的机械，而且传递功率较小，故只需使电动机的额定功率等于或稍大于电动机的实际输出功率，即就可以了，一般不需要对电动机进行热平衡计算和校核起动力矩。所需电动机的输出功率为：--工作机所需输入功率（KW）--传动装置的总效率工作机所需功率由工作阻力（F或T）和运动参数（v或n）按下式计算：或式中：F--工作机阻力（N）--工作机效率v--工作机线速度（m/s）T--工作机阻力矩（N·m）n—工作机转速（r/min）所以电动机的输出轴与转动部件是由键直接联结。传动装置的总效率为100%则所需电动机的输出功率：4．电动机的选择（1）初选电动运行小车驱动电动机的马力为400W，转速为1440r/min，约为1400r/min，减速比1/20，本机工作效率为符合要求，则初选电机合适。符合要求，则初选电机合适。电机的确定：马力4001/4HP4P减速比1/10～1/50取1/20电机转速1400r/min，减速后70r/min，型号28，重量18kg。验算小车运行速度：小轮直径60mm。则小车速度：与所选电葫芦要求的速度几乎相同，符合要求。此电动机型号为：L40020SB(2)初选悬臂驱动电机的马力为400W，转速为1400r/min,减速比1/100，本机工作效率为。符合要求，则初选电机合适。符合要求，则初选电机合适。电机的确定：马力：400W1/2HP4P,减速比：1/100-1/200取1/200电机转速1400r/min,减速后7r/min,型号：32，重量：58kg(3)以上所选用的电机为AC/DC电磁刹车变速齿轮减速马达（厂家产品）马力：60-420W（单相）25W-420W（三相）比数1/3-1/1800电压：110V-220V（单相）220V-380V（三相）特长：1.因配用速度控制器，可广泛范围平稳的加减速度。2.可按需要选择变速，制动转换正反转慢速起动，慢速减速等多种复杂的运转程序。3.确实地保持负载，即为无刺激磁动式电磁制动器。关掉电源时，立即产生制动力而确定地保持负载。4.短时间内制动，电动机单机时，超程是2-4旋转。5.可以控制较复杂的瞬时正反转，每分钟可以停止6次，采用刹车安全，灵敏保持力大的无刺激磁动式电磁制动器。在关掉电源时，立即产生制动力而确定地保持负载。结论PAGE28