LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構(gòu)設(shè)計

LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構(gòu)設(shè)計,ld,10,橋式起重機,總體,整體,機構(gòu),設(shè)計 LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構(gòu)設(shè)計 河北建筑工程學院 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題 目 LD-10單梁橋式起重機總體及 起升機構(gòu)設(shè)計 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械電子工程 班 級 機電112 姓 名 辛東旭 指 導(dǎo) 教 師 李杰 摘 要 橋式起重機用來提升和平移物體。橋式起重機主要由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、小車架和一些安全防護措施組成，橋架橫跨車間兩側(cè)的軌道上，小車在橋架橫梁上的軌道上沿著橫梁運動，吊鉤可到達車間的每一個角落，實現(xiàn)物體的提升和平移。橋式起重機，具有適應(yīng)范圍廣，提升重量范圍大，操作簡單，安裝拆卸方便等優(yōu)點，廣泛用于工廠生產(chǎn)和港口物流搬運中。隨著機械行業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，人們對起重機的要求也越來越高，這就對起重機的設(shè)計提出了更高的要求，起重機能否順利有效的運行，取決于它的各個主要部分的好壞及其性能穩(wěn)定性的高低，所以說橋式起重機的優(yōu)化設(shè)計意義深遠。 　　該橋式起重機的起重量為10噸，跨度為12米，起升高度為9米，起升速度為0.6m/s，小車運行速度為0.6m/s，機械部分主要由小車架、卷筒、吊鉤、橋架橫梁和操縱室等構(gòu)成。 　　橋式起重機可實現(xiàn)升降、平移兩種工作模式，本設(shè)計中根據(jù)起重量、起升速度和運行速度計算出電機功率、減速器、卷筒及各聯(lián)軸器型號，并以此依據(jù)來選型，綜合考慮多方面的因素，根據(jù)橋式起重機工作環(huán)境設(shè)計了起重機的安全保護措施，例如：在起重機的起動和運行過程中首先考慮到對制動的保護；以及對運動位置的限位保護等；同時各個系統(tǒng)有相應(yīng)的安全保護措施來保證起重機安全可靠運行。 關(guān)鍵詞：軌道；橋式起重機；小車；卷筒 LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構(gòu)設(shè)計 ABSTRACT Bridge crane used to upgrade and translation objects. From the main bridge crane lifting bodies, car running, trailers and some small measure of security, across the bridge on both sides of the Workshop on track, the car in the bridge beams on the track of movement along the beams, Hook can reach every corner of the workshop, to achieve the objects and enhance pan. Bridge crane, to a wide range of upgrading the weight of the large, simple, easy to install demolition of the advantages of widely used in factory production and handling in the port logistics. With the machinery industry and the development of modern logistics industry, one of the cranes rising demand, which the design of the crane has put forward higher requirements, the crane can smooth and effective operation, it depends on the major part of the Good or bad performance and the level of stability, so that optimal design of the bridge crane far-reaching significance. The bridge crane from the weight of 10 tons, have a span of 12meters, up from the height of 9 meters, lifting speed of 0.6m/s, the car running at 0.6m/s. Some of the major machinery from small trailers, reel, hook, bridge beams and manipulation, such as a room. Bridge crane movements can be realized, the translation work of the two models, in accordance with the design from weight lifting and running speed to the velocity of the electrical power, reducer, reel and coupling models, and as a basis for selection, Considered various factors, the working environment under the bridge crane designed crane safety protection measures, such as: cranes in the process of starting and running to first consider the protection of the brake, and the location of the movement limit protection At the same time the system has the appropriate security measures to ensure safe and reliable operation of a crane. KEY WORDS：Track. Bridge crane .Car .Roll 目錄 第1章 前 言----------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1 起重機發(fā)展概況------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 橋式起重機的分類----------------------------------------------------------------------------------3 第2章 總體設(shè)計------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1單梁橋式起重機的工作方式-------------------------------------------------------------------4 2.1.2單梁橋式起重機機構(gòu)的特點-------------------------------------------------------------------4 2.1.3 起重機各部件的作用----------------------------------------------------------------------------4 2.1.4運行機構(gòu)----------------------------------------------------------------------------------------------5 2.1.5 遙控的應(yīng)用-----------------------------------------------------------------------------------------6 2.2主要技術(shù)參數(shù)及其選擇----------------------------------------------------------------------------7 2.3大車總體布置-----------------------------------------------------------------------------------------7 2.4電氣控制總體布置----------------------------------------------------------------------------------8 2.5整體及機構(gòu)工作級別的確定--------------------------------------------------------------------9 2.6 選擇電動葫蘆的型號及規(guī)格-------------------------------------------------------------------10 第3章 起升機構(gòu)設(shè)計-------------------------------------------------------------------------------11 3.1確定起升機構(gòu)傳動方案---------------------------------------------------------------------------11 3.2 選擇鋼絲繩-------------------------------------------------------------------------------------------11 3.3 確定滑輪主要尺寸---------------------------------------------------------------------------------12 3.4 確定卷筒尺寸并驗算強度-----------------------------------------------------------------------12 3.5 選擇電動機-------------------------------------------------------------------------------------------14 3.6 驗算電動機發(fā)熱條件------------------------------------------------------------------------------14 3.7選擇減速器---------------------------------------------------------------------------------------------14 3.8驗算起升速度和實際所需功率---------------------------------------------------------------15 3.9校核減速器輸出軸強度---------------------------------------------------------------------------15 3.10 選擇制動器------------------------------------------------------------------------------------------16 3.11 選擇聯(lián)軸器------------------------------------------------------------------------------------------16 3.12驗算起動時間---------------------------------------------------------------------------------------17 3.13 驗算制動時間--------------------------------------------------------------------------------------17 3.14 高速浮動軸計算-----------------------------------------------------------------------------------18 第4章 小車運行機構(gòu)計算------------------------------------------------------------------------20 4.1確定機構(gòu)傳動方案----------------------------------------------------------------------------------20 4.2 選擇車輪與軌道并驗算其強度----------------------------------------------------------------20 4.3 運行阻力計算----------------------------------------------------------------------------------------21 4.4 選電動機--------------------------------------------------------------------------------------------22 4.5 驗算電動機發(fā)熱條件---------------------------------------------------------------------------22 4.6 選擇減速器-----------------------------------------------------------------------------------------22 4.7 驗算運行速度和實際所需功率--------------------------------------------------------------23 4.8 驗算起動時間--------------------------------------------------------------------------------------23 4.9 按起動工況校核減速器功率------------------------------------------------------------------24 4.10 驗算起動不打滑條件---------------------------------------------------------------------------24 4.11 選擇制動器-----------------------------------------------------------------------------------------25 4.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪-----------------------------------------------------------------25 4.13 選擇低速軸聯(lián)軸器-------------------------------------------------------------------------------26 4.14 驗算低速浮動軸強度----------------------------------------------------------------------------28 第5章 主梁的設(shè)計計算-------------------------------------------------------------------------30 5.1主梁截面的選擇--------------------------------------------------------------------------------------30 5.2主梁強度校核-----------------------------------------------------------------------------------------30 5.3主梁穩(wěn)定性計算--------------------------------------------------------------------------------------33 第6章 端梁設(shè)計計算------------------------------------------------------------------------------34 6.1 輪距的確定-------------------------------------------------------------------------------------------34 6.2端梁的強度計算--------------------------------------------------------------------------------------34 6.3 主端梁連接計算-------------------------------------------------------------------------------------35 6.4 起重機最大輪壓-------------------------------------------------------------------------------------38 第7章 大車運行機構(gòu)的設(shè)計計算----------------------------------------------------------40 7.1大車傳動機構(gòu)的確定-------------------------------------------------------------------------------40 7.2計算載荷------------------------------------------------------------------------------------------------40 7.3車輪踏面接觸強度計算---------------------------------------------------------------------------42 7.4 運行阻力計算----------------------------------------------------------------------------------------43 7.5 選擇電動機-------------------------------------------------------------------------------------------43 7.6驗算電動機發(fā)熱條件------------------------------------------------------------------------------44 7.7 選擇減速器-------------------------------------------------------------------------------------------44 第8章 關(guān)鍵零部件選擇和認識----------------------------------------------------------45 8.1銷軸-----------------------------------------------------------------------------------------------45 8.2鍵---------------------------------------------------------------------------------------------------------46 第9章起重機有關(guān)的安全裝置----------------------------------------41 第10章 起重機的組裝及試車要求----------------------------------------------------------------47 10.1 起重機的安裝應(yīng)注意的事項------------------------------------------------------------------47 10.2 起重機的試車要求---------------------------------------------------------------------------------48 第11章 設(shè)計小結(jié)----------------------------------------------------------------------------------------50 致謝---------------------------------------------------------------------------------------------------52 參考文獻---------------------------------------------------------------------------------------------------53 附：英文原文 英文翻譯 第1章 前 言 橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料上空進行物料吊運的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的應(yīng)用越來越廣，作用越來越大，對起重機的要求也越來越高。尤其是計算機技術(shù)的廣泛應(yīng)用，許多跨學科的先進設(shè)計方法出現(xiàn)，這些都促使起重機的技術(shù)進入嶄新的發(fā)展階段。起重機械運用廣泛，在現(xiàn)在工業(yè)中不僅對起重機的安全和高效提出越來越多的要求，而且隨著自動化的控制以及計算機管理系統(tǒng)的日益廣泛，起重機從單一的搬運工具逐步演變成自動化、柔性化生產(chǎn)中的重要組成部分。現(xiàn)今電子技術(shù)以及先進的加工技術(shù)運用廣泛，計算機輔助設(shè)計更是提高了設(shè)計師們的工作效率。 起重機械與運輸機械發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為合理組織成批大量生產(chǎn)和機械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標志之一。在我國四個現(xiàn)代化的發(fā)展和各個工業(yè)部門機械化水平、勞動生產(chǎn)率的提高中，起重機必將發(fā)揮更大的作用。 隨著起重機的高速化和大型化，還需進一步深入開展對起重機載荷變化規(guī)律、動態(tài)特性和疲勞特性的研究。進一步開展對起重機及零件的可靠性實驗研究，提供起重機新的設(shè)計方法和數(shù)據(jù)。極限狀態(tài)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計、有限元法、模塊化設(shè)計、反求工程設(shè)計、疲勞設(shè)計和簡裝設(shè)計會更深入全面的得到應(yīng)用。 結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼，減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀，橋式起重機橋架大多采用箱型機構(gòu)，主梁與端梁采用高強度螺栓連接，便于加工、運輸和安裝。在機構(gòu)方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構(gòu)?！叭弦弧边\行機構(gòu)由于機構(gòu)緊湊，拆裝方便、調(diào)整簡單并運行平穩(wěn)，將成為起重機運行機構(gòu)的主流。減速器齒輪采用硬齒面，以減少體積，提高承載能力，增加使用壽命。 本課程設(shè)計的目的是綜合運用以前學過的基礎(chǔ)理論知識，對整體起重機主要部分進行設(shè)計，學習設(shè)計方法，熟悉零件的工藝性，機器裝配和安全技術(shù)等方面的知識，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。 1.1起重機發(fā)展概況 國際起重機制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，主要生產(chǎn)國為德國、美國、日本、法國、意大利等，世界頂級公司有十多家，世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。 經(jīng)過多年發(fā)展，中國起重機械企業(yè)已經(jīng)有能力對現(xiàn)有技術(shù)進行自主創(chuàng)新，研發(fā)出符合國內(nèi)外市場需求的個性產(chǎn)品。到目前，我國起重機械行業(yè)的產(chǎn)品種類已超過1000個，并不斷有新的起重機械設(shè)備問世。“十一五”期間，我國起重運輸機械產(chǎn)品的工業(yè)總產(chǎn)值、銷售收入和利潤總額的年平均增長率超過15%。到2010年，該行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值達到3000億元。 在國外，尤其是美國、日本和西歐的一些發(fā)達國家，機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)優(yōu)化已有幾十年的歷史，門橋式起重機已完全采用了模塊化設(shè)計，它可以根據(jù)用戶對設(shè)備起重量、起升高度和軌道跨距等主要參數(shù)的要求，并結(jié)合用戶現(xiàn)場的實際空間和工作環(huán)境等特點，直接調(diào)用參數(shù)化3D模型進行現(xiàn)場組裝，然后對起重機結(jié)構(gòu)進行有限元分析和優(yōu)化，直到滿足用戶的要求。而在國內(nèi)，由于主梁結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳統(tǒng)的設(shè)計方法很難分析主梁局部應(yīng)力和變形，使一些真正危險點被忽略，或?qū)σ恍┍疽呀?jīng)比較安全的部位無畏的加大或加厚，造成材料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，不利于產(chǎn)品的市場競爭。因此，對門橋式起重機主梁結(jié)構(gòu)的有限元分析和優(yōu)化具有很重要的現(xiàn)實意義。另外，隨著社會的進步，環(huán)保意識和勞動保護意識的提高，冶金起重機設(shè)計過程把人機工程及操作環(huán)境舒適要求提高。人機工程合理化正逐步成為現(xiàn)代冶金起重機發(fā)展的主要趨勢之一，越來越引起人們的關(guān)注。 橋架、小車架包括一些大型結(jié)構(gòu)件整體加工是保證冶金起重機產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要措施和有效途徑。由于冶金起重機工作的特殊性，對質(zhì)量提出了較高的要求，小車架整體加工是指焊在小車架上的電動機底座，制動器底座，減速器支承座，卷筒支撐座，和小車車輪支撐座等機座一次性的畫線加工而成相互間的行位、尺寸公差由機床保證，因此裝配工作變得特別簡單。只要把電動機、制動器、減速器、卷筒、車輪就位即可，不像舊的辦法，它們間的行位、尺寸誤差靠塞墊片來調(diào)節(jié)。簡而言之，這些部件間的形位公差由機床精度保證與裝配工人的技術(shù)等級無關(guān)，排除了人為因素，因而大達提高了裝配的精度和使用性能，同時也大大縮短了用戶的維護時間。 未來中國起重機的幾個發(fā)展趨勢如下：重點產(chǎn)品大型化、高速化，耐久化和專用化；系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標準化和實用化；通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡易化和多樣化；產(chǎn)品性能自動化、智能化、集成化和高效化；產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復(fù)合化和信息化；產(chǎn)品設(shè)計微機化、精確化、快速化和全面化；產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化、宜人化和綜合化；產(chǎn)品制造柔性化、精益化和規(guī)模化。 1.2橋式起重機的分類 橋式起重機可分為以下幾類:通用橋式起重機、電動葫蘆形橋式起重機。 通用橋式起重機是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機，分為通用吊鉤式起重機、抓斗橋式起重機、電磁橋式起重機、兩用橋式起重機、三用橋式起重機、雙小車橋式起重機。 電動葫蘆形橋式起重機其特點是橋式起重機的起重小車用自行式電動葫蘆代替，或者用固定式電動葫蘆作起重小車的起升機構(gòu)，小車運行、大車運行等機構(gòu)的傳動裝置也盡量與電動葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機相比，電動葫蘆形橋式起重機雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級別較低，但其自重輕、能耗小、已采用標準產(chǎn)品電動葫蘆配套，對廠房建筑壓力負載較小，建筑和使用經(jīng)濟性都較好。因此在中小起重范圍的一般使用場合使用越來越廣泛，甚至有替代某些通用橋式起重機的趨勢。 電動梁式起重機其特點是用自行式電動葫蘆代替通用橋式起重機的起重小車，用電動葫蘆的運行小車在單根主梁的工字鋼下翼緣上運行，跨度小時直接用工字鋼做主梁，跨度大時可在主梁工字鋼的上面再做水平加強，形成組合斷面主梁。其主梁可以在單根主梁，也可以是兩根主梁，其橋架可以是像通用橋式起重機那樣通過運行裝置直接支撐在高價軌道上，也可以通過運行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上。 電動葫蘆橋式起重機其特點是采用固定式電動葫蘆裝在小車上作起升機構(gòu)，小車運行機構(gòu)也多采用電動葫蘆零部件做成簡單的構(gòu)造形式，小車也極為簡便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的使用適應(yīng)性。 第2章總體設(shè)計 2.1概述 2.1.1單梁橋式起重機的工作方式 它安裝在產(chǎn)房高出兩側(cè)的吊車梁上，整機可在吊車梁上鋪設(shè)的軌道上橫向行駛，起重小車沿小車軌道行駛（橫向）。吊鉤做升降運動，即與CD1型（或MD1）的電動葫蘆配套使用完成重物的升降、平移等人們難以做到的需要。 2.1.2單梁橋式起重機機構(gòu)的特點 主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、對廠房的負荷小、建筑高度小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運輸和儲存方便，補充備件方便、輪壓小、工藝性好，適合采用自動焊接和流水作業(yè)加工，安裝快，維修方便。缺點是起重量不大。 2.1.3 LD型電動單梁橋式起重機各部件的作用 1.主梁，主梁是采用鋼板壓延成型的U型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實腹梁。作用是支承可移動的小車，并能沿鋪設(shè)的專用軌道運行，將起重機的全部質(zhì)量的重力傳給廠房建筑結(jié)構(gòu)。 2.端梁，端梁有兩種形式：一種是壓制成形，在焊接車門那個箱形結(jié)構(gòu)，適用于做中、小起重機吊鉤橋式起重機的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結(jié)構(gòu)，通常配制帶角形軸承箱的車輪組，但焊接工作量大，生產(chǎn)效率低于前種（本產(chǎn)品采用前一種） 。 3.主梁和端梁的聯(lián)接，該連接有兩種形式：一種是在主梁的兩端，用法蘭和高度的螺栓與端梁的法蘭相連接。這種方式的優(yōu)點是：主、端梁可以分批生產(chǎn)再組裝，加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點是：制造簡單、裝拆方便、成本低，是我國中、小起重機吊鉤橋式起重機端梁和主梁的主要連接形式。 4.電動葫蘆，它是一種由電機驅(qū)動，經(jīng)卷筒、滑輪或有巢鏈輪卷方起重機或起重鏈條，帶動取物裝置升降的輕小型起重設(shè)備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價格低、安全可靠等特點，主要應(yīng)用于起重量及工作范圍要求不大或?qū)ぷ魉俣纫蟛桓叩膱龊?。將上部固定，可將起重設(shè)備單獨使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運行，作電動單梁橋式起重機、龍門起重機、臂架型起重機的起重小車，使用作業(yè)面積擴大，使用場合增多，由于如此靈活，可作工廠、碼頭、倉庫、貨場等常用的起重設(shè)備。電動葫蘆的簡述其，有漸開線外嚙合齒輪傳動和行星齒輪傳動兩類，但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點。 5.大車，使起重機作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機上的載荷傳給支承它的基礎(chǔ)。 6.小車架，是支承和安裝起升機構(gòu)（電動葫蘆）和小車運行機構(gòu)的機架，同時又是之家和傳遞起升載荷的金屬結(jié)構(gòu)。 7.操縱室，用于司機操縱作起重機的運行工作，操作室的構(gòu)造與位置安裝，應(yīng)保證使司機有良好的視野。其結(jié)構(gòu)分為敞開式與封閉是兩種，橋式起重機的操作室應(yīng)安裝在無滑線一側(cè)的橋架上。 2.1.4運行機構(gòu) 運行機構(gòu)的任務(wù)是使起重機或小車作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機或小車上的載荷傳給支承它們的基礎(chǔ)。陸上的起重機的運行機構(gòu)分為有軌道運行和無軌道運行兩類，而橋式起重機的運行屬于前一類。橋式起重機上的運行機構(gòu)：由電機、傳動裝置（傳動軸、聯(lián)軸器和減速器等）、制動器和車輪組成。運行機構(gòu)按其特點（構(gòu)造）可分為分組式和一體式兩種。按其主動輪驅(qū)動的方式，可分為集中驅(qū)動和分別驅(qū)動兩種。運行機構(gòu)是依靠主動車輪與輪道間的摩擦力（通常稱為附著力或粘著力）來實現(xiàn)驅(qū)動的。為了保證有足夠大的驅(qū)動輪（主動車輪），驅(qū)動車輪應(yīng)布置得當，在任何情況下，都應(yīng)使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機上運行機構(gòu)的驅(qū)動輪，通常為總輪數(shù)的一半，采用對稱布置成四角布置，遮掩可保證驅(qū)動輪輪壓之和不變，不會發(fā)生打滑現(xiàn)象，使機構(gòu)運行正常。 1.小車運行機構(gòu)，LD型電動單梁橋式起重機采用自行式的電動葫蘆，其小車運行機構(gòu)就是電動葫蘆的自行式電動小車。 2.大車運行機構(gòu)，LD型電動單梁橋式起重機的大車運行機構(gòu)一般均作分別驅(qū)動的型式（即：每一邊軌道上的大車運行機構(gòu)的主動車輪分別單獨的電動機來驅(qū)動）電動機采用封閉自扇冷式，帶制動器的繞線型電動機或帶制動器的變極籠型電動機。司機室操縱時用繞線的電動機，傳動裝置采用自行式電動葫蘆電動小車的閉線減速器。一級開式齒輪減速器的型式。其中閉式齒輪部分是專用同軸式減速機，這種型式的傳動裝置簡單、輕巧、零件數(shù)量少、通用化程度高，便于制造和修理，但開式齒輪較易磨損，傳動效率稍低，在有特殊要求時，傳動裝置也可采用二級定軸式擺線行星式、少齒差漸開線行星式等。采用全封閉型減速器或采用帶制動器的電動機—減速器套裝組各式的傳動裝置。它便于專業(yè)化生產(chǎn)。傳動效率較高，但制造及安裝 5齒面圓柱精度要求較高。QS系列“三合一”減速器為三級漸開線布置平行軸傳動外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器（中華人民共和國專業(yè)標準號為：ZBJ19027—90）。減速器直接按與帶制動器的繞線是或鼠籠式電動相配，集減速器、電動機、帶制動器為一體，制動器不需配電源，所配電機具有雙重功能接通電源即可旋轉(zhuǎn)，切斷電源后，電機本身即產(chǎn)生制動力矩而制動。電動機—減速器驅(qū)動部件利用減速器機體直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主動車輪利用其伸出軸端直接插入到驅(qū)動部件減速器的低速空心軸內(nèi)。通過花鍵連接，靠力矩支承鉸保持平衡。大車運行機構(gòu)中采用“三合一”驅(qū)動部件，使機構(gòu)變得非常緊湊、自重輕、分組性好、裝配與更換方便，不受橋架起臺和小車架變形的影響，并由于驅(qū)動部件不與走臺相連接，可以減少主梁扭轉(zhuǎn)載荷，而且可使走臺的構(gòu)造也大為簡化，當電動機容量增大時，懸臂受力復(fù)雜化。故大型起重機的運行機構(gòu)，目前仍采用分組式分別驅(qū)動，大車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪，小車車輪采用圓錐鼓形車輪。 2.1.5 遙控的應(yīng)用 在科學技術(shù)不斷發(fā)展的今天，無線遙控技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)十分廣泛，大到人造衛(wèi)星，小到家用電視機、空調(diào)等都使用遙控技術(shù)來進行操作，遙控技術(shù)的發(fā)展被認為是一種現(xiàn)代化的標志，它可以充分使人從繁雜的體力勞動中解放出來隨心所欲地從遠距離進行控制。無線遙控技術(shù)的發(fā)展使人們享受著科學的魅力，由于遙控技術(shù)可以減低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率及提高作業(yè)的安全性等方面起著積極的作用，在工業(yè)自動化控制中無線遙控技術(shù)的應(yīng)用已愈來愈被人們重視。 起重機使用無線遙控系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點： 1.節(jié)省人力，對于橋式、門式起重機及汽車起重機等裝卸設(shè)備，其操作掛鉤可由一個人承擔，操作者可直視操作，不需要指揮。對于工作效率低的起重設(shè)備，一個人可同時管理多臺起重機設(shè)備?？稍谄鹬貦C操縱同時，完成與其關(guān)聯(lián)的輸送帶、加料器、搬運車等其它設(shè)備控制和管理。 2.安全性，遙控系統(tǒng)是起重機械的控制裝置，如果動作有誤，將發(fā)生物損、人傷的事故。因此必須保證遙控系統(tǒng)的百分之百的安全，具有操作者應(yīng)能直接進行緊急停車和系統(tǒng)自動急停的安全保護。 3.提高工作效率，由于操作者與地面指揮由一個人承擔，操作者可自行判斷，進行作業(yè)，提高了作業(yè)的準確性及工作效率。 4.抗干擾性強，能夠不受電焊、電爐及起重機變頻器等的電磁雜波干擾，能夠在小范圍內(nèi)同時多臺使用，互不干擾。 5.環(huán)境安全的提高，在有毒氣體、高溫、多粉塵和危險的作業(yè)場地，可選擇環(huán)境好、且安全的位置進行操作，操作者的人身安全得到保護，作業(yè)條件得到改善。 6.輕小型便于操作，發(fā)射系統(tǒng)由操作者攜帶進行操作，故應(yīng)體積小、重量輕、攜帶方便。 因此，采用無線遙控方式來控制起重機, 將起重機司機從高空移至地面, 可直接與檢修人員聯(lián)系共同操縱起重機, 從而提高了吊裝的精確性和安全性。用遙控器控制起重機的難點在于必須保證設(shè)備運行安全、可靠、平穩(wěn)和動作靈活準確, 避免因高溫、高粉塵和強電磁干擾等工業(yè)環(huán)境因素的影響造成遙控系統(tǒng)控制失常和誤動作。 2.2主要技術(shù)參數(shù)及其選擇 總體設(shè)計是起重機設(shè)計中極為關(guān)鍵部分，它是對起重機本身構(gòu)思、設(shè)計的總體思路。總體設(shè)計關(guān)系到起重機出廠后的性能、經(jīng)濟性、環(huán)保性、操作的舒適性等等，所以總體設(shè)計直接決定了起重機設(shè)計的成敗。 同時對設(shè)計對象進行構(gòu)想設(shè)計思路的過程，也至關(guān)重要。在拿到設(shè)計題目后，進行了具體的分析研究，參考同類型起重機的有關(guān)資料之后制定了總體設(shè)計原則。設(shè)計原則應(yīng)當保證在滿足使用要求的前提下，所設(shè)計的機型應(yīng)結(jié)構(gòu)合理并符合相關(guān)的性能、經(jīng)濟、環(huán)保等要求。 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。 通用橋式起重機一般由橋架、起升機構(gòu)、大車運行機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、電氣設(shè)備、司機室等幾大部分組成。設(shè)計參數(shù)： ① 定起重量：10噸； ② 起升高度9m；大車軌道跨度12m； ③起升和小車運行均采用單速，速度為0.6m/s；大車運行為3級速度控制，最大為1.5m/s；最小為0.6m/s; ④重物起升采用標準電動葫蘆，大車采用分立驅(qū)動型式； ⑤電氣控制回路要求設(shè)有安全保護開關(guān)； ⑥大車采用滑觸線供電，小車采用電纜供電； ⑦各電氣元件外殼注意接地保護； ⑧駕駛室與主梁采用螺栓聯(lián)接； 2.3大車總體布置 大車運行機構(gòu)的設(shè)計通常是和橋架的設(shè)計一起考慮，兩者的設(shè)計工作要交叉進行。一般的設(shè)計包括：1）確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳動方式；2）布置橋架的尺寸；3）安排大車運行機構(gòu)的具體位置和尺寸；4）綜合考慮二者的關(guān)系和完成各部分的設(shè)計。 大車運行機構(gòu)的傳動方案，基本分兩類，即：分別傳動和集中傳動。在橋式起重機常用的跨度（10.5～32m）范圍內(nèi)，均可用分別傳動的方案。若采用集中傳動時，對于大跨度（≥16.5m），宜采用高速集中傳動方案，而對于小跨度（≤13.5m），可采用低速集中傳動方案。 分別驅(qū)動省去了中間部分的傳動軸，使得質(zhì)量減輕，尺寸減小。分別驅(qū)動的結(jié)構(gòu)不因主梁的變形而在大車傳動性機能方面受到影響，從而保證了運行機構(gòu)多方面的可靠性。所以，大車運行機構(gòu)采用分別驅(qū)動。 大車運行系統(tǒng)的傳動原理：動力由電動機發(fā)出，經(jīng)制動輪聯(lián)軸器，補償軸和半齒聯(lián)軸器將動力傳遞給減速器的高速軸端，并經(jīng)減速器把電動機的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的轉(zhuǎn)數(shù)之后，由低速軸傳出，又經(jīng)全齒聯(lián)軸器把動力傳遞給大車的主動車輪組，從而帶動了大車主動車輪的旋轉(zhuǎn)，完成橋架縱行吊運重物的目的。大車兩端的驅(qū)動機構(gòu)是一樣的。 對大車運行機構(gòu)的設(shè)計基本要求是： 1） 機構(gòu)要緊湊，重量要輕； 2） 和橋架的配合要合適，這樣，橋架容易設(shè)計，機構(gòu)好布置，并且使走臺不致過大； 3） 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架的剛度； 4） 維護檢修方便，機構(gòu)布置合理，使司機上下走臺方便，便于裝拆零件及操作。 跨度12m為中等跨度，為減輕重量，決定采用電動機與減速器間、減速器與車輪間均有浮動軸的布置傳動方案如圖2-1所示。 圖2-1 分別傳動大車運行機構(gòu)布置圖 1-電動機；2-制動器；3-帶制動輪的半齒輪聯(lián)軸器；4-浮動軸；5-半齒聯(lián)軸器；6-減速器；7-車輪 2.4電氣控制總體布置 本設(shè)計的基本控制方案就是通過PLC的輸入端輸入控制信號從而使PLC發(fā)出控制信號去控制變頻器使變頻器啟動工作，同時斷電電磁制動器得電松開，同時相關(guān)指示燈亮。當PLC控制變頻器頻率端子輸入信號時或正反信號，控制變頻器的端子對變頻器發(fā)出改變頻率的信號正反轉(zhuǎn)的信號，從而使被控電動機的轉(zhuǎn)速發(fā)生改變或者轉(zhuǎn)速方向發(fā)生改變。當起重機運動到期限位置或主電路發(fā)生短路、過流、斷相、過載、突然停電等時，會使行程開關(guān)動作或變頻器發(fā)出短路、過流等信號輸入到PLC輸入端，使PLC發(fā)出變頻器停止、電磁制動器制動等信號。從而達到控制的要求和目的。下圖是電氣控制方案的控制框圖，圖中YB1、YB2、YB3是電機M1、M2、M3的斷電電磁抱閘制動器，圖中的箭頭方向表示控制控制信號流動的方向。 圖2-2控制方案簡圖 2.5整體及機構(gòu)工作級別的確定 綜合以上數(shù)據(jù)，結(jié)合起重機用途和工作條件，該設(shè)計起重機整體及機構(gòu)工作級別如下： 1.整體的工作級別：A4； 2.機構(gòu)的工作級別： 起升：M5， 小車運行：M3， 大車運行：M5(ISO 4301-5：1991)。 圖2-3電動單梁橋式起重機外形 2.6選擇電動葫蘆的型號及規(guī)格 電動葫蘆的形式與參數(shù)，選用目前應(yīng)用得最多的CD1或者MD1型。 CD1型和MD1型電動葫蘆的起重量一般為0.5～10噸，起重高度為6～30m，起升速度為8 m/min，起重量為10t時為7 m/min。而MD1型電弧爐具有兩種起升速度，除常速外，還有0.8 m/min的慢速可滿足精密裝卸，砂箱合模等精細作業(yè)的要求。電動葫蘆的總體結(jié)構(gòu)可分為起升機構(gòu)和運行機構(gòu)兩部分，起升機構(gòu)由電動機、制動器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。 本次設(shè)計的電動小車采用CD1型10t電動葫蘆，CD1型電動葫蘆的主輔電機為帶錐形制動器的錐形轉(zhuǎn)子電機，電機和制動器制成一體。使電動葫蘆結(jié)構(gòu)緊湊、自重輕。據(jù)資料查得，電動葫蘆型號,自重為1076kg。 結(jié)果：選用 第3章 起升機構(gòu)設(shè)計 3.1確定起升機構(gòu)傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照布置宜緊湊的原則，決定采用如圖的傳動方案，采用了雙聯(lián)滑輪組。根據(jù)所規(guī)定的起重量Q為標準數(shù)列：8，10，12.5，16t，故選用為起重量進行計算。由于滑輪組倍率：，因而承載繩分支數(shù)為： 圖3-1 起升機構(gòu)計算簡圖 查附表8選圖號為G15吊鉤組，得其自重；兩動滑輪間距 3.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動軸承，當查﹝1﹞中表2-1得滑輪組效率： 鋼絲繩所受最大拉力： 查﹝1﹞中表2-4得中級工作類型時，安全系數(shù)：。 鋼絲繩的計算鋼絲破斷拉力總和 查附表1選用瓦林吞型鋼芯鋼絲繩，鋼絲公稱抗拉強度,光面鋼絲，右交互捻，直徑d = 14mm，其鋼絲最小破斷拉力，標記如下： 鋼絲繩 3.3 確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： 式中系數(shù) 由﹝1﹞中表2-4查得的。由附表2中選用滑輪直徑，由此可以得出取平衡滑輪直徑 ，附表2數(shù)據(jù)可以選用。滑輪的繩槽部分尺寸可由附表3查得。由附表4選用的鋼絲繩的直徑為，，滑輪直徑的型滑輪標記。 滑輪 ZB J80 006.8-87由附表5平衡滑輪選用，，滑輪軸直徑的F型滑輪標記為： 滑輪 ZB J80 006.9-87 3.4 確定卷筒尺寸并驗算強度 卷筒直徑： 由附表13選用。卷筒繩槽尺寸由﹝3﹞附表14-8查得槽距，槽底半徑。 卷筒尺寸： 取 式中 ——附加安全系數(shù)，取； ——卷筒不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即，實際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當增減； ——卷筒的計算直徑。 卷筒壁厚： 取。 卷筒壁的壓應(yīng)力驗算： 選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強度，許用壓應(yīng)力： ﹝﹞y= 故抗壓強度足夠 卷筒拉應(yīng)力驗算：由于卷筒的長度，尚應(yīng)校驗由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力 圖3-2 卷筒彎矩圖 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中央時： 卷筒斷面系數(shù)： 式中 ——卷筒外徑，取； ——卷筒內(nèi)徑，取 于是 合成應(yīng)力： 式中許用拉應(yīng)力： 所以 卷筒強度驗算通過。故選定卷筒直徑，長度；卷筒槽形的槽底半徑，槽距；起升高度，倍率；靠近減速器一端的卷筒槽向為左的A型卷筒，標記為： 卷筒 左 ZB J80 007.2-87 3.5 選擇電動機 計算靜功率： 式中 ——機構(gòu)總效率，一般，取 電動機的計算功率： 式中 系數(shù)由﹝1﹞中表6-1查得，對于中級起重機， ,取 查表33選用電動機JZR2 63-10其， ，電動機質(zhì)量 3.6 驗算電動機發(fā)熱條件 按照等效功率法求得：當JC%=25時所需的等效功率： 式中 ——工作級別系數(shù)，查﹝1﹞中表6-4，（中級）； ——系數(shù)，根據(jù)機構(gòu)平均起動時間平均工作時間的比值（）值查得。由﹝1﹞表6-3，一般起升機構(gòu)，取，由﹝1﹞圖6-6查得 由以上計算結(jié)果 可知，故選電動機能滿足發(fā)熱條件， 電動機發(fā)熱計算通過。 3.7 選擇減速器 卷筒轉(zhuǎn)速： 減速器總傳動比： 查附表35選ZQ-500-Ⅱ-3CA減速器，當中級工作類型時，許用功率，;自重，輸入軸直徑，軸端長（錐形）。 3.8驗算起升速度和實際所需功率 實際起升速度： 誤差： 實際所需等效功率： 3.9 校核減速器輸出軸強度 由﹝1﹞中公式（6-16）得輸出軸最大徑向力： 式中 ——卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷； ——卷筒及軸自重，參考附表14估計； ——ZQ-500減速器輸出軸端最大容許徑向載荷，由附表40查得。 因此 由﹝1﹞中公式（6-17）得輸出軸最大扭矩： 式中 ——電動機的額定力矩； ——當JC5=25％時電動機最大力矩倍數(shù)； ——減速器傳動效率。 ——減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由附表36查得。因此由以上計算可知所選減速器能滿足要求 3.10 選擇制動器 所需靜制動力矩： = 式中 ——制動安全系數(shù)，由﹝1﹞查得。 由附表15選用制動器，其額定制動力矩；起重機制動輪直徑；制動器重量。 3.11 選擇聯(lián)軸器 高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，由﹝1﹞（6-26）式： 式中 ——電動機額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）； ——聯(lián)軸器安全系數(shù)； ——剛性動載系數(shù)， 。 由附表31查得電動機JZR2-63-10電動機軸端為圓錐形，。由附表34查