桥式起重机的机械部分设计设计说明

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4、械运送的物料可以是成件物品，也可以是散料，或者是液态的。起重机受的载荷是变化的，它是一种间歇动作的机械。起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成，机械方面是指起升、运行、变幅和旋转等机构，起重机一般是多种动作的。本设计通过对桥式起重机的大车个“个”改为“和”小车运行机构部分的总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用，运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，完成了桥式起重机的机械部分设计。通过一系列设计，满足了16/3.2t起重量、桥跨度为16.5米的设计要求，并且整个传动过程比较平稳，且去掉“且”大车运行机构结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。 关键词：桥式

5、起重机；大车运行机构；减速器；起升机构AbstractCrane is a kind of mechanical equipments used for lifting, moving, loading or unloading, and installing. It can lower the manual workload and upgrade productivity. It can be operated in some special environment too, and work with high automatic level. Crane can operate who

6、le objects, disintegrated materials and liquid substances. The crane loads vary from time to time, so it is a periodic operational machine. A crane contains three major parts, mechanic components, a metal structure, and electrical devices. A cranes mechanical movements are multi-actions, such as rai

7、sing running and rotating.This paper is main deal with mechanical design for the moving mainframe of bridge crane, including all design calculation selection of electrical motors, clutch, buffer, and brakes, the design and calculation selection of the mainframe reducer, calibration and verification

8、of the calculation for the parts, and structure designs. Through a series of work, the design is satisfied with the functional requirements, 16/3.2t lifting power and 16.5 meters bridge span. The course of drive is quite smooth. The mechanical structure of the mainframe is simplified, easy to instal

9、l or disassemble, and maintain. And it also has lower cost.Keywords 不需空格：Bridge crane；加分号且空一格The moving mainframe；The reducer；Hoisting mechanism不需“回车键”目录第1章 绪论- 1 -1.1 概述- 1 -12 桥式起重机的历史及发展概况- 1 -1.2.1 桥式起重机的历史- 1 -1.2.2 国内桥式起重机的发展动向- 1 -1.2.3 国外桥式起重机的发展动向- 2 -1.3 桥式起重机机械故障及其预防措施- 4 -1.3.1 吊钩- 4 -1.

10、3.2 钢丝绳- 4 -1.3.3 减速器齿轮- 5 -1.3.4 卷筒及钢丝绳压板- 5 -1.3.5 制动器- 5 -1.3.6 车轮与轨道- 6 -1.3.7 安全附件- 7 -14 起重机设计的总体方案- 7 -1.4.1 小车的设计- 7 -1.4.2 端梁的设计- 7 -第二章 起重机主起升机构的设计- 8 -21 钢丝绳的选择- 8 -2.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算- 8 -2.1.2 钢丝绳型号选择- 8 -2.1.3 滑轮组选择- 9 -22 卷筒的选择- 9 -2.2.1 卷筒直径的选择- 9 -2.2.2 卷筒长度- 9 -2.2.3 卷筒的转速计算- 10 -23

11、选择电动机- 10 -2.3.1 电动机静功率的计算- 10 -2.3.2 电动机功率- 10 -2.3.3 电动机过载能力校验- 11 -24 减速器的选择- 11 -2.4.1 传动比的计算- 11 -2.4.2 标准减速器的选择- 11 -2.4.3 验算减速器- 11 -25 制动器的选择- 12 -26 选择轴及联轴器- 12 -2.6.1 轴的选择- 12 -2.6.2 联轴器的选择- 12 -27 启动及制动时间验算- 13 -2.7.1 启动时间和启动加速度验算- 13 -2.7.2 制动时间和制动平均加速度验算- 13 -第三章 起重机副起升机构的设计- 15 -31钢丝绳的

12、选择- 15 -3.1.1钢丝绳受到静拉力的计算- 15 -3.1.2 钢丝绳型号选择- 15 -3.1.3 滑轮组选择- 16 -32 卷筒的选择- 16 -3.2.1 卷筒直径的选择- 16 -3.2.2 卷筒长度- 16 -3.2.3 卷筒的转速计算- 17 -33 选择电动机- 17 -3.3.1 电动机静功率的计算- 17 -3.3.2 电动机功率- 17 -3.3.3 电动机过载能力校验- 17 -34 减速器的选择- 18 -3.4.1 传动比的计算- 18 -3.4.2 标准减速器的选择- 18 -3.4.3 验算减速器- 18 -35 制动器的选择- 18 -36 选择轴及联

13、轴器- 19 -3.6.1 轴的选择- 19 -3.6.2 联轴器的选择- 19 -37 启动及制动时间验算- 20 -3.7.1 启动时间和启动加速度验算- 20 -3.7.2 制动时间和制动平均加速度验算- 20 -第四章 小车运行机构的设计- 22 -4.1 运行阻力的计算- 22 -4.1.1 摩擦力的计算- 22 -4.1.2 坡道力的计算- 22 -4.1.2 运行风阻力- 22 -4.2 电动机的选择- 22 -4.2.1 电动机的静功率的计算- 22 -4.2.2 电动机的选择- 23 -4.2.3 电动机的过载能力校验- 23 -4.3 启动时间与启动平均加速度的验算- 23

14、 -4.3.1 满载、上坡、迎风的启动时间- 23 -4.3.2 启动平均加速度计算- 24 -4.4 标准减速器的选择- 24 -4.4.1 减速器传动比- 24 -4.4.2 标准减速器的选用- 24 -4.5 制动器的选择- 24 -4.6 传动轴和联轴器的选择- 25 -4.6.1 轴的直径的选择- 25 -4.6.2 高速联轴器- 25 -4.6.3 低速轴的联轴器- 25 -4.7 运行打滑验算- 25 -4.7.1 启动时按下式进行验算- 25 -4.7.2 制动时按下式进行验算- 26 -第五章 大车运行机构设计- 27 -5.1 设计的基本原则和要求- 27 -5.1.1 机

15、构传动方案- 27 -5.1.2 大车运行机构具体布置的主要问题- 27 -5.2 大车运行机构的计算- 27 -5.2.1 摩擦力的计算- 27 -5.2.2 坡道力的计算- 28 -5.2.3 运行风阻力- 28 -5.3 电动机的选择- 28 -5.3.1 电动机的静功率的计算- 28 -5.3.2 电动机的选择- 28 -5.3.3 电动机的过载能力校验- 29 -5.4 启动时间、启动平均加速度和电动机发热的验算- 29 -5.4.1 启动时间的验算- 29 -5.4.2 平均加速度验算- 30 -5.4.3 电动机发热验算- 30 -5.5 标准减速器的选择- 30 -5.5.1

16、减速器传动比- 30 -5.5.2 标准减速器的选用- 30 -5.5 制动器的选择- 31 -第六章 双梁桥式起重机金属结构设计- 32 -6.1 载荷的计算- 32 -6.1.1 自重载荷- 32 -6.1.2 移动载荷- 32 -6.2主梁的结构及尺寸选择- 33 -6.2.1 按梁的强度条件确定梁高- 33 -6.2.2按梁的刚度条件确定梁高- 33 -6.3 主梁设计计算- 34 -6.3.1强度计算- 34 -6.3.2主梁的刚度计算- 36 -第七章 焊接工艺设计- 37 -结论- 40 -致谢- 41 -参考文献- 42 -第1章 绪论1.1 概述桥式首行缩进2个字符起重机是桥

17、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。 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

18、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。12 桥式起重机的历史及发展概况1.2.1 桥式起重机的历史自有人类文明以来，物料搬运便成了要类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的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，科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。中国首行缩进2个字符古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人

19、力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。1.2.2 国内桥式起重机的发展动向我国起重机最早是通过学习好 应改为“和”仿造苏联技术制造出来的。受到我国国内条件以及传统冶金工艺的制约，国内起重机制造业在改革开放前几乎没有发展，还是50年代前苏联的水平。改革开放后国内起重机生产厂家开始对起重机进行各种摸索和改进以适应日益强大的生产需求，其中

20、有成功的例子，也有失败的教训。加入世贸组织后，虽然国内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，在这种情况下使去掉“使”国内主机和配套件企业更清晰认识到自己与国外同行的差距，更多地了解国内产品存在的致命问题，这使得国内的企业有一种危机感，从而将导致主机和配套件企业不得不在技术创新和技术进步上下功夫，从而缩小这种差距。国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品的性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距，就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面：1、整机性能：由于先进技术和新材料的应用，同种型号

21、的产品，整机重量要轻20左右。随着结构分析应用和先进设备的使用，结构形式更加合理，工作效率有了显著提高；2、高性能、高可靠性的配套件，从而使选择余地大、适应性好，性能得到充分发挥；3、电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用；4、操作更方便、舒适、安全，保护装置跟更加完善；5、向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。 1.2.3 国外桥式起重机的发展动向一、重点产品大型化、高速化、耐久化和专用化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

22、高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要好用，容易维护，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均无故障工作时间要长。可靠性是国际市场产品竞争的焦点，国外许多大公司都制定了可靠性内控标准。 目前世界上最大的浮游起重机起重量6500t，最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起重量1200t，自动化立体仓库堆垛起重机最大运行速度达240mmin。工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。冶金专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、车辆专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性

23、比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养专用起重机，在国际市场上打开了销路。这种起重机跨度大，起升高度大，停准精度高。在起重小车下面安装有可伸缩回转的维修平台，可到达飞机任一部位。随着世界核电站的迅速发展，核电站专用起重机也得到相应发展，如反应堆室内的环形桥式起重机在放射性环境中工作，用于起吊压力容器顶盖及堆内构件等危险载荷，要求可靠性高，安全性好，能自动精确定位和缓慢下放物品等，并有多种保护装置和特殊安全装置。二、 系列产品模块化、组合化、标准化和实用化许多起重机是成系列成批量的产品，采用系统多目标整体优化方法进行起重机系列设计已成为发展重点，通过全面考虑性能、成本、工 艺、生产管理

24、、制造批量和使用维护等多种因素对系列主参数进行合理匹配，以达到改善整机性能应是句号降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数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。 用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件 制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。由于提高了通用化程度，可使单件小批生产的产品改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，降低制造成本。能以较少的模块形式，组合成多品种多规格的起重机

25、，满足市场需求，增加竞争能力。组合化，则是所有部件都可以实现大批量生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运线路在短时间内将各种部件组合搭配即成，这种起重机组合型非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，甚至能组成大型自动化物料搬运系统。三、 通用产品小型化、轻型化、简易化和多样化有相当批量的起重机是在一般的车间仓库使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高这些起重机的适用性，降低制造成本，是市场竞争能否获胜的关键。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

26、重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价和使用维护费用。因此电动葫芦桥式起重机和轻型梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位一般用途桥式起重机。四、 产品性能自动化、智能化、集成化和高效化起重机的更新和发展，很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将自动化技术和机械传动技术相结合，将先进的微电子技术、电力电子技术、光缆通讯技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现自动化和半自动化。使起重机组成的物料搬运系统具有更高的柔性，以适应未来多批次少批量的柔性生产模式。 五、产品组合成套化、系统化、复合化和信息化在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重

27、运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，能与生产设备有机结合，能与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度较高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存贮、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运系统中的传输。 起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。六、产品构造新型化、美观化、宜人化和综合化结构方面采用

28、薄壁型材和异型钢，减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式类型起重机桥架大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于加工、运输与安装。 在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构由于结构紧凑。拆装方便、调整简单并运行平稳，将成为起重机运行机构的主流，减速器壳体、卷筒及滑轮等的制造都以焊代铸，能减轻自重、增加承载能力和改善加工制造条件。减速器齿轮采用硬齿面，以减小体积，提高承载能力，增加使用寿命。1.3 桥式起重机机械故障及其预防措施对桥式起重机从吊钩、钢丝绳、减速器齿轮、卷筒及钢

29、丝绳压板、制动器、车轮与轨道及安全附件等7个能引起机械故障的方面进行了分析，提出了预防起重机发生机械故障的措施及建议。1.3.1 吊钩吊钩是桥式起重机用得最多的取物装置，它承担着吊运的全部载荷，在使用过程中，吊钩一旦损坏断裂易造成重大事故。造成吊钩损坏断裂的原因是由于摩擦及超载使得吊钩产生裂纹、变形、损坏断裂。为防止吊钩出现故障，就要在使用过程中严禁超负荷吊运，在检查过程中要注意吊钩的开口度、危险断面的磨损情况，同时要定期对吊钩进行退火处理，吊钩一旦发现裂纹要按照GB10051-88给予报废，坚决不要对吊钩进行焊补。特种设备管理人员对吊钩的检查要按照GB10051-88的要求判断吊钩是否能够使

30、用。1.3.2 钢丝绳一、故障分析钢丝绳在运行过程中，每根钢丝绳的受力情况非常复杂，因各钢丝在绳中的位置不同，有的在外层，有的在内层。即使受最简单的拉伸力，每根钢丝绳之间受力分布也不同，此外钢丝绳绕过卷简、滑轮时产生弯曲应力、钢丝与钢丝之间的挤压力等，因此精确计算其受力比较困难，一般采用静力计算法。钢丝绳中的最大静拉力应满足下式要求： 式中：钢丝绳作业时可以承受的最大静应力；钢丝绳的破断应力； n安全系数。 式中：Q起重机的额定起重量q吊钩组重量；a滑轮组承载的绳分支总数；滑轮组的总效率。钢丝绳最大允许工作拉力的计算式为： P=Pd/n式中：P钢丝绳作业时额定的最大静应力 PPmax是安全的。

31、由此可知，钢丝绳破断的主要原因是超载，同时还与在滑轮、卷筒的穿绕次数有关，每穿绕一次钢丝绳就产生由直变曲再由曲变直的过程，穿绕次数越多就易损坏、破断；其次钢丝绳的破断与绕过滑轮、卷筒的直径、工作环境、工作类型、保养情况有关。 第一章最好不需公式。二、预防措施（1）、起重机在作业运行过程中起重量不要超过额定起重量。（2）、起重机的钢丝绳要根据工作类型及环境选择适合的钢丝绳。（3）、对钢丝绳要进行定期的润滑（根据工作环境确定润滑周期）。（4）、起重机在作业时不要使钢丝绳受到突然冲击力。（5）、在高温及有腐蚀介质的环境里的钢丝绳须有隔离装置。1.3.3 减速器齿轮 1故障分析 减速器是桥式起重机的重

32、要传动部件，通过齿轮啮合对扭矩进行传递，把电动机的高速运转调到需要的转速，在传递扭矩过程中齿轮会出现轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶和、齿面磨损等机械故障，造成齿轮的故障原因分别如下： a短时间过载或受到冲击载荷，多次重复弯曲引起的疲劳折断； b齿面不光滑，有凸起点产生应力集中，或润滑剂不清洁； c由于温度过高引起润滑失效； d由于硬的颗粒进入摩擦面引起磨损。 2预防措施 a起重机不能起载使用，启动、制动要缓慢、平稳，非特定情况下禁止突然打反车； b更换润滑剂要及时，并把壳体清洁干净，同时要选择适当型号的润滑剂； c要经常检查润滑油是否清洁；发现润滑不清洁要及时更换。对齐1.3.4 卷筒及钢丝绳压板

33、 卷筒是起重机重要的受力部件，在使用过程中会出现筒壁减薄、孔洞及断裂故障。造成这些故障的原因是卷筒和钢丝绳接触相互挤压和摩擦。当卷筒减薄到一定的程度时，因承受不住钢丝绳施加的压力而断裂。为防止卷筒这种机械事故的发生，按照国家标准，卷筒的筒壁磨损达到原来的20%或出现裂纹时应及时进行更换。同时要注意操作环境卫生和对卷筒、钢丝绳的润滑。1.3.5 制动器一、故障分析制动器是桥式起重机重要的安全部件，具备阻止悬吊物件下落、实现停车等功能，只有完好的制动器对起重机运行的准确性和安全生产才能有保证，在起重机作业中制动器会出现制动力不足、制动器突然失灵，制动轮温度过高与制动垫片冒烟、制动臂张不开等机械故障

34、。造成这些机械故障的原因分析如下：a制动带或制动轮磨损过大；制动带有小块的局部脱落；主弹簧调得过松；制动带与制动轮间有油垢；活动铰链外有卡滞的地方或有磨损过大的零件；锁紧螺母松动整拉杆松脱；液压推杆松闸器的叶轮旋转不灵活； b制动垫片严重或大片脱落，或长行程电磁铁被卡住，主弹簧失效，或制动器的主要部件损坏； c制动器与垫片间的间隙调的过大或过小；d铰链有卡死的地方或制动力矩调得过大，或液压推杆松闸器油缸中缺油及混有空气，或液压推杆松闸使用的油脂不符合要求，或制动片与制动轮间有污垢。 二、定期对制动器进行检查、维护，起升机构的制动器必须每班一次，运行机构的制动器要每天一次，主要检查以下内容： a

35、铰链处有无卡滞及磨损情况，各紧固处有无松劲； b各活动件的动作是否正常； c液压系统是否正常；d制动轮与制动带间磨损是否正常、是否清洁。 根据检查的情况来确定制动器是否正常，坚决杜绝带病运行，同时对制动器要定期进行润滑和保养。为了保证起重机的安全运行，制动器必须经常进行调整，从而保证相应机构的工作要求。1.3.6 车轮与轨道起重机在运行过程中车轮与轨道常见的故障为车轮的啃道及小车的不等高、打滑。其中造成啃道的原因是多方面的，且啃道的形式是多样的。啃道轻者影响起重机的寿命，重者会造成严重的伤亡事故，因此特种设备管理人员对于啃道要引起足够的重视。造成啃道的主要原因是安装时产生不符合要求误差的、不均

36、匀摩擦及大车传动系统中零件磨损过大、键连接间隙过大造成制动不同步。因此各单位的特种设备主管部门在安装、维修起重机时一定要找有资质的单位进行安装、维修，从而保证设备安全及运行寿命；同时特种设备管理人员要加强平时的检查管理，避免起重机发生啃道的机械故障，在检查过程中要认真、细致地找出啃道的原因，并采取相应的措施。小车车轮的不等高是起重机运行中的极不安全的因素，小车的不等使小车在运行中一个车轮悬空或轮压太小可能引起小车车体的震动。造成小车车轮不等高的因素是由多方原因引起的，但是主要原因是安装误差不符合要示求及小车设计本身重量不均匀，因此对小车不等高的故障要全面分析，把小车不等高的问题解决好。 起重机

37、空2个字符在运行过程中，加“，”由于轨道不清洁、启动过猛、小车轨道不平、车轮出现椭圆、主动轮之间的轮压不等的原因使得小车产生打滑环应为“现象”象，这就要求特种设备管理人员在检查过程中一定要认真仔细，发现问题要及时解决，避免产生小车打滑的现象。1.3.7 安全附件 桥式起重机的安全附件完全是从保护设备及操作人员的角度设置的保护装置，安全附件的管理一定要按照特种设备安全监察条例的要求，加强对安全附件的管理及监察力度，使安全附件处于良好状态，保证桥式起重机安全运行。 桥式起重机的机械故障是比较复杂的，预防机械故障需要加强设备管理，同时要按时向当地特种设备管理监察部门提出年审申请，通过特种设备监察部门

38、的检查指导，把设备的不安全因素消灭在萌芽状态，从而保证设备、人员的安全。这段最好不要14 起重机设计的总体方案段前段后为0.5行本次起重机设计的主要参数如下： 起重量16t，跨度16.5m，起升高度为10m，起升速度7.9m/min，小车运行速度V=44.6/min，大车运行速度V=84.7m/min，大车运行传动方式为分别传动，桥架主梁型式为桁架式，小车总重量为4t，起重机的重量为16.8t，工作类为中级。1.4.1 小车的设计小车主要有起升机构、运行机构和小车架组成。起升机构采用闭式传动方案，电动机轴与二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间采用两个半联轴器和一个中间浮动轴联接起来，减速器的低速轴和

39、卷筒之间采用圆柱齿轮传动。运行机构采用全部为闭式齿轮传动，小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有角形轴承箱的成组部件，电动机装在小车架的台面上，由于电动机轴和车轮轴不在同一个平面上，所以运行机构采用立式三级圆柱齿轮减速器，在减速器的输入轴与电机轴之间以及减速器的两个输出轴端与车轮轴之间均采用带浮动轴的半齿联轴器的连接方式。小车架的设计，采用粗略的计算方法，靠现有资料和经验来进行，采用钢板冲压成型的型钢来代替原来的焊接横梁。 1.4.2 端梁的设计端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成。端梁是由

40、两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁桥架受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的。大车运行采用分别传动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。第二章 起重机主起升机构的设计设计要求：起重量16t，跨度16.5m，起升速度7.9m/min，起升高度为10m。通常在起重机的设计过程中，在根据实际现场的工作环境，来确定起重机的工作级别。那么在本设计中，考虑到通常情况，选择一般情况A5级。在一般设计过程中需严格执行国家的标准。不能擅自进行非标的设计，必须通过国家特种设备

41、检验中心的许可。21 钢丝绳的选择通常段前空2个字符采用省力的机构，一般采用动、静滑轮组的组合，从而减轻对传动机构的要求。但是还需考虑运行速度以及设备外形尺寸的大小，同时还需考虑运行效率的问题。把二者进行优化，在滑轮组的选择手册上选得。初步段前空2个字符选择双联滑轮组，如图2-1所示。滑轮组省力倍数mm为斜体=3，滑轮效率。行距有问题2.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算最大静拉力：式中：Q起升量 m滑轮组省力倍数 滑轮效率Q=16t m=3 =0.95中间有分号，不需空格 所以=16x应为“乘号”x9.8/2x3x0.95=27.8KN2.1.2 钢丝绳型号选择钢丝绳是起重机的重要部件，也是安全

42、系数要求较高的部件，已经形成了国家标准，选择时药考虑到各种此型号的功能以及材料的利用率，进行有比较的选择。钢丝绳直径的计算公式为： 式中：d斜体钢丝绳直径 c钢丝绳选择系数 s斜体钢丝绳最大工作静拉力 c取0.104，所以在起重机设计手册钢丝绳选择列表选择6w（19）-17.5-1550-I型，其长度L斜体=86m。行距有问题？图2-1 钢丝绳绕线图2.1.3 滑轮组选择经过对钢丝绳的选择，双联滑轮组可以满足该机构的需要。滑轮组滑轮直径的计算式中：按钢丝绳中心计算的滑轮直径； e轮绳直径比系数； d斜体D0也是斜体钢丝绳直径； e取20，。所以在起重机滑轮组列表中选择355mm，滑轮组选择代号

43、为LGS8.5x355-169-80型。行距有问题22 卷筒的选择2.2.1 卷筒直径的选择卷筒直径式中：卷筒选择系数 d钢丝绳直径 查手册知取26，d为17.5mm，所以2.2.2 卷筒长度式中：钢丝绳缠绕部分长度 ； 无绳端尺寸； 固定钢丝绳用长度； 中间光滑部分长度注意行距；L1等是斜体其中，卷筒的螺距p=20mm，mm。取200mm，取80mm，取50mm。所以查起重机设计手册表3-3-6。卷筒的型号取T1024-500-1500-右-16t-20.2.2.3 卷筒的转速计算卷筒转速式中：m滑轮组倍率v起升速度 卷筒卷绕直径由以上取值可知m=3，v=7.9m/min，=500mm，所以

44、注意行距。nt；m；v是斜体23 选择电动机2.3.1 电动机静功率的计算电动机静功率 式中：Q起升载荷V起升速度机构总效率行距？Q；V是斜体其中 式中：滑轮组效率导向轮的效率卷筒的效率传动效率在表3-2-10中取0.95，在表2-2-3中取0.985，在表2-2-4中取0.85。所以，行距？2.3.2 电动机功率电动机功率 式中：Q起升载荷V起升速度机构总效率G稳态负载平均系数行距？斜体？ G于表2-2-5取0.8，所以，取26kw，初步选择YZR225M8-708型电动机。2.3.3 电动机过载能力校验这是什么公式要注明；变量要斜体？式中：在基准接电持续率时的电动机额定功率加分号电动机转矩

45、的允许过载倍数加分号u电动机台数加分号H超载系数加句号前文同样；下文很多这种情况请注意 取2.8，绕线型电动机H取2.1，u为一台，所以，。因为YZR225M8-708型电动机在，时，输出功率P=24.096kw，大于，故满足要求。24 减速器的选择2.4.1 传动比的计算 式中：n斜体电动机的额定转速分号？ 转筒转速句号？2.4.2 标准减速器的选择式中：K斜体，与公式中字体不一样？减速器的选择系数，取1.1所以，在减速器手册上选择ZQ-650-I-3CA型减速器，传动比为48.57。ZQ型减速器制造容易，价格低廉，能够满足设计需要。行距2.4.3 验算减速器最大径向力 式中：起升载荷系数

46、S钢丝绳最大静拉力 卷筒的重力 减速器输出轴端的最大径向载荷取值1.2，为7379.4N, 为42000N，所以短暂最大扭矩 式中：T钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩 起升载荷动载系数 减速器输出轴允许的最大输出转矩 所以减速器符合设计要求。25 制动器的选择制动器是保证起重机安全的重要部件，制动器的制动力矩必须要大于货物产生的力矩。在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度。制动转矩应满足下式要求：式中：制动器制动转矩；制动安全系数，与机构的重要程度和机构的工作等级有关有关，查表2-2-7取值为1.75；Q额定起升载荷；卷筒的卷绕直径；机构的总效率；m滑轮组的倍率；i传动结构的传动比。 所以

47、选取YWZ3-315/90型液压制动器。其制动力矩为500，直径为315mm。行距？26 选择轴及联轴器2.6.1 轴的选择轴所传递的力矩 其中，所以： 直径取55mm2.6.2 联轴器的选择依据所传递的扭矩，转速和被连接的轴径等参数选择，起升机构联轴器应满足下式要求：式中：T所传扭矩的计算值； 按第II类载荷计算的轴的最大扭矩； 联轴器的许用扭矩；联轴器的重要程度系数；角度偏差系数。对于高速轴，计算得；对起升机构，取1.8；在表3-12-4中选值为1.25所以 故选用CL3型联轴器。27 启动及制动时间验算2.7.1 启动时间和启动加速度验算启动时间 式中：n电动机的额定转速电动机平均启动转

48、矩电动机静阻力矩，机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量，所以。按下式计算式中：电动机转子转动惯量制动轮和联轴器的转动惯量查表得取值0.82，的值在表3-7-4和3-12-7中选择0.6和0.12。，所以查表2-2-9知一般小于1.5s，所以满足要求。启动时间还要验算平均加速度来验证。平均加速度 式中：启动平均加速度起升速度平均升降加（减）速度推荐值 的推荐值为0.2，符合起重机设计标准。2.7.2 制动时间和制动平均加速度验算满载下降制动时间式中: 满载下降时电动机的转速，通常取制动器的制动转矩为900N.m满载下降时制动轴静转矩满载下降时换算到机构总的转动惯量 ， 推荐时间可取那么 制动

49、平均减速度式中：满载下降速度，可取无特殊要求不的大于表2-2-10中0.2表再哪里？计算得 ，符合设计规范的要求。限位开关取Lx36-84型。第三章 起重机副起升机构的设计参考第二章的修改！设计要求：起重量3.2t，跨度16.5m，起升速度16.5m/min，起升高度为12m。通常在起重机的设计过程中，在根据实际现场的工作环境，来确定起重机的工作级别。那么在本设计中，考虑到通常情况，选择一般情况A5级。在一般设计过程中需严格执行国家的标准。不能擅自进行非标的设计，必须通过国家特种设备检验中心的许可。31钢丝绳的选择通常采用省力的机构，一般采用动、静滑轮组的组合，从而减轻对传动机构的要求。但是还

50、需考虑运行速度以及设备外形尺寸的大小，同时还需考虑运行效率的问题。把二者进行优化，在滑轮组的选择手册上选得。初步选择双联滑轮组，如图3-1所示。滑轮组省力倍数m=2，滑轮效率。3.1.1钢丝绳受到静拉力的计算最大静拉力：式中：Q起升量； m滑轮组省力倍数； 滑轮效率Q=3.2t m=2 =0.98 所以=3.2xx9.8/2x2x0.98=8KN3.1.2 钢丝绳型号选择钢丝绳是起重机的重要部件，也是安全系数要求较高的部件，已经形成了国家标准，选择时要考虑到各种此型号的功能以及材料的利用率，进行有比较的选择。钢丝绳直径的计算公式为： 式中：d钢丝绳直径； c钢丝绳选择系数； s钢丝绳最大工作静

51、拉力。 c取0.104，所以在起重机设计手册钢丝绳选择列表选择6W(19)-11-1550-I型，工作拉力为8.26KN，钢丝绳的长度为50m。图3-1 钢丝绳绕线图3.1.3 滑轮组选择经过对钢丝绳的选择，双联滑轮组可以满足该机构的需要。滑轮组滑轮直径的计算式中：按钢丝绳中心计算的滑轮直径 e轮绳直径比系数 d钢丝绳直径 e取20，。所以在起重机滑轮组列表中选择225mm，滑轮组选择代号为LGS5.0x225-85-55型。32 卷筒的选择3.2.1 卷筒直径的选择卷筒直径式中：卷筒选择系数 d钢丝绳直径 查手册知取26，d为9.3mm，所以3.2.2 卷筒长度式中：钢丝绳缠绕部分长度； 无

52、绳端尺寸； 固定钢丝绳用长度； 中间光滑部分长度。其中，卷筒的螺距p取14mm，。取100mm，取42mm，取30mm。所以查起重机设计手册表3-3-6。卷筒直径选择为300mm，卷筒的型号取T1020-300-1500-右-5T-20型。3.2.3 卷筒的转速计算卷筒转速式中：m滑轮组倍率v起升速度 卷筒卷绕直径由以上取值可知m=2，v=16.5m/min，=300mm，所以33 选择电动机3.3.1 电动机静功率的计算电动机静功率 式中：Q起升载荷V起升速度机构总效率其中 式中：滑轮组效率导向轮的效率卷筒的效率传动效率在表3-2-10中取0.95，在表2-2-3中取0.985，在表2-2-

53、4中取0.85。所以，3.3.2 电动机功率电动机功率 式中：Q起升载荷V起升速度机构总效率G稳态负载平均系数 G于表2-2-5取0.8，所以，取13kw，初步选择YZR180L-8型电动机，功率13kw，转速为700r/min。3.3.3 电动机过载能力校验式中：在基准接电持续率时的电动机额定功率电动机转矩的允许过载倍数u电动机台数H超载系数 取2.8，绕线型电动机H取2.1，u为一台，所以，故满足要求。34 减速器的选择3.4.1 传动比的计算 式中：n电动机的额定转速 转筒转速3.4.2 标准减速器的选择式中：K减速器的选择系数，取1.1所以，在减速器手册上选择ZQ-400-v-3CA型

54、减速器，传动比为20.49。ZQ型减速器制造容易，价格低廉，能够满足设计需要。3.4.3 验算减速器最大径向力 式中：起升载荷系数 S钢丝绳最大静拉力 卷筒的重力 减速器输出轴端的最大径向载荷取值1.2，为7379.4N, 为42000N，所以短暂最大扭矩 式中：T钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩 起升载荷动载系数 减速器输出轴允许的最大输出转矩 所以减速器符合设计要求。35 制动器的选择制动器是保证起重机安全的重要部件，制动器的制动力矩必须要大于货物产生的力矩。在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度。制动转矩应满足下式要求：式中：制动器制动转矩制动安全系数，与机构的重要程度和机构的工作等级

55、有关有关，查表2-2-7取值为1.75Q额定起升载荷卷筒的卷绕直径机构的总效率m滑轮组的倍率i传动结构的传动比 所以 选取YWZ3-250/45型液压制动器。其制动力矩为250，直径为250mm。36 选择轴及联轴器3.6.1 轴的选择轴所传递的力矩 其中，所以： 直径取45mm3.6.2 联轴器的选择依据所传递的扭矩，转速和被连接的轴径等参数选择，起升机构联轴器应满足下式要求：式中：T所传扭矩的计算值 按第II类载荷计算的轴的最大扭矩。 联轴器的许用扭矩联轴器的重要程度系数角度偏差系数对于高速轴，计算得；对起升机构，取1.8；在表3-12-4中选值为1.25。所以 故选用CL2型联轴器。37 启动及制动时间验算3.7.1 启动时间和启动加速度验算启动时间 式中：n电动机的额定转速电动机平均启动转矩电动机静阻力矩，机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量，所以。按下式计算式中：电动机转子转动惯量制动轮和联轴器的转动惯量查表得取值0.82，的值在表3-7-4和3-12-7中选择0.6和0.12。，所以查表2-2-9知一般小于1.5s，所以满足要求。