畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-5t門式起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　三 江 學(xué) 院</b></p><p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</p><p>　　論文題目 　　5噸門式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)　　 </p><p>　　高等職業(yè)技術(shù)學(xué)（系）機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) G105152

2、021　 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 講師 </p><p>　　指導(dǎo)教師工作單位 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　起訖日期 2013年12月16日--2014年4月7日 </p><p><b>　　摘 要</b></p&

3、gt;<p>　　在如今社會(huì)隨著物資和設(shè)備集成化運(yùn)輸，起重機(jī)在運(yùn)輸環(huán)節(jié)中的作用在不斷的提升。來適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)和市場來滿足廣大客戶的各種需求，發(fā)展趨勢是集大型化的；高速化的；模塊化的；自動(dòng)化的；以及時(shí)智能化的。在現(xiàn)在社會(huì)為減少物流的成本，客戶對(duì)起重機(jī)的要求也是越來越高，不光要求其質(zhì)量要輕；剛性要好；工作區(qū)域要大，還要求各類起重機(jī)大小車速度快，工作效率高。在現(xiàn)代化社會(huì)激烈的起重機(jī)制造業(yè)下，能占領(lǐng)最高點(diǎn)，很多的商家采用了先進(jìn)的技術(shù)

4、以及工藝，如：模塊化設(shè)計(jì)。由此來滿足廣大客戶要求的時(shí)候也能夠最大程度的降低制造成本。</p><p>　　本文指門式起重機(jī)的起升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及對(duì)其重要部分的計(jì)算。在繪圖時(shí)，不僅繪制一張總裝備圖，還運(yùn)用計(jì)算機(jī)繪制起重機(jī)的起升結(jié)構(gòu)圖以及卷筒圖。這樣就好達(dá)到對(duì)起重機(jī)設(shè)計(jì)有個(gè)更加好的了解。</p><p>　　此次的設(shè)計(jì)重點(diǎn)包括了鋼絲繩；吊具；卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度；減速器；制動(dòng)器；電機(jī)；聯(lián)軸器的選擇；

5、氣制動(dòng)時(shí)間；電動(dòng)機(jī)發(fā)熱測試；總體穩(wěn)定性能等多方面。</p><p>　　關(guān)鍵字：起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；門式起重機(jī)；總體穩(wěn)定性</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the integrated transport of materials and equipment, the role of gantry

6、crane systems in the transport links has been continuously improved. To meet the needs of the market, the gantry crane systems is becoming more large, high speed, modularity, automation, and intelligent. In order to redu

7、ce costs of logistics, the user need high performance of gantry crane systems, such as light weight, rigid, automation and a large operating space, and require crane car and truck operations to be high-s</p><p

8、>　　This article aims to the design of the gantry cranes systems and the overall stability, especially for the design and calculation of lifting mechanism. In drawing, we do not only complete the map of total machine b

9、y hand-draw, and also use computer to draw the total plan of the hoisting mechanism and reel assembly. Thus, we can get a better understanding of the gantry crane design.</p><p>　　This article focuses on the

10、 design of steel wire rope, roller, motor, reducer, brake, coupling selection, at the same time, make the calibration of motor heating, starting and braking time, the over all stability.</p><p>　　Keywords: G

11、antry crane; Overall stability; Hoisting mechanism design目 錄</p><p>　　第一章 緒 論1</p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 起重機(jī)械概論1</p><p>　　1.3起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀2</

12、p><p>　　1.3.1 國內(nèi)外先進(jìn)起重機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢2</p><p>　　1.4課題的研究目的和意義3</p><p>　　1.5 本文所要做的主要工作4</p><p>　　第二章 整機(jī)總體方案的選型5</p><p>　　2.1 參數(shù)設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)

13、標(biāo)準(zhǔn)5</p><p>　　2.3 橋架結(jié)構(gòu)形式的選擇5</p><p>　　2.3.1 金屬結(jié)構(gòu)的形式5</p><p>　　2.3.2 金屬結(jié)構(gòu)的連接6</p><p>　　2.4 起升機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.4.1 起升機(jī)構(gòu)組成6</p><p>　　2.4.2

14、 起升機(jī)構(gòu)的工作原理8</p><p>　　2.5 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)8</p><p>　　2.5.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成8</p><p>　　2.5.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作原理9</p><p>　　2.5.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)類型10</p><p>　　第三章 計(jì)算過程及其說明11</p><

15、;p>　　3.1起升機(jī)構(gòu)計(jì)算11</p><p>　　3.1.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案、選擇滑輪組和吊鉤組11</p><p>　　3.1.2 選用鋼絲繩12</p><p>　　3.1.3確定滑輪主要尺寸13</p><p>　　3.1.4確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度13</p><p>　　3.1.5選擇電

16、動(dòng)機(jī)15</p><p>　　3.1.6驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件15</p><p>　　3.1.7選擇減速器16</p><p>　　3.1.8驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率16</p><p>　　3.1.9校核減速器輸出強(qiáng)度16</p><p>　　3.1.10選擇制動(dòng)器17</p><p&

17、gt;　　3.1.11選擇聯(lián)軸器17</p><p>　　3.1.12驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間18</p><p>　　3.1.13驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間18</p><p>　　3.1.14高速浮動(dòng)軸計(jì)算19</p><p>　　3.2卷筒部件計(jì)算20</p><p>　　3.2.1卷筒心軸的計(jì)算20</p>&

18、lt;p>　　3.2.2支座反力21</p><p>　　3.2.3疲勞計(jì)算21</p><p>　　3.2.4靜強(qiáng)度計(jì)算22</p><p>　　3.2.5選擇軸承22</p><p>　　3.2.6大端軸承22</p><p>　　3.2.7右端軸承23</p><p>　

19、　3.2.8繩端固定裝置計(jì)算23</p><p>　　第四章 結(jié)論25</p><p><b>　　致 謝26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b></p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p>&

20、lt;b>　　1.1 引言</b></p><p>　　起重機(jī)是一種古老的機(jī)械，迄今，其承載結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、取物裝置、控制系統(tǒng)及安全裝置等各方面都有了很大的進(jìn)步, 其設(shè)計(jì)理論、制造工藝、檢測手段等都逐漸趨于完善和規(guī)范化, 并已經(jīng)成為一種較完善的機(jī)械。但由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的操作要求,起重機(jī)的類型、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新, 性能參數(shù)也需要不斷變化與改善。由于現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的建立和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等

21、現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段的施用，使起重機(jī)設(shè)計(jì)觀念和方法有了較大的更新，其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門不斷取得的新科技成果在起重機(jī)上的滲透、推廣應(yīng)用等，更使起重機(jī)的各方面不斷地豐富更新。因此, 起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智能化、更安全方便可靠的方向發(fā)展。</p><p>　　1.2 起重機(jī)械概論</p><p>　　起重機(jī)械的基本任務(wù)是上下升降貨物，而且可兼使重物作短距離的水平移動(dòng)，來滿足貨物裝卸、轉(zhuǎn)載、安裝等的要

22、求。起重機(jī)械是現(xiàn)代化生產(chǎn)中必不可少的重要機(jī)械裝備，它對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)率和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的機(jī)械化、自動(dòng)化以及改善人民的物質(zhì)、文化生活起到了重大的意義。 </p><p>　　起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、港口碼頭、倉庫、建筑工地、海洋開發(fā)、宇宙航行等各個(gè)工業(yè)部門，可以說陸地、海洋、空中、民用、軍用各個(gè)方面都有起重機(jī)械在進(jìn)行著有效的工作。 </p><p>　　起重機(jī)械不僅可以作為

23、輔助的生產(chǎn)設(shè)備，完成原料、半成品、成品的裝卸、搬運(yùn)，進(jìn)行機(jī)電設(shè)備的安裝、維修，而且它也是一些生產(chǎn)過程工藝操作中的必備設(shè)備，例如，鋼鐵冶金生產(chǎn)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，從爐料準(zhǔn)備、加料到煉好的鋼水澆鑄成錠以及脫模取錠等。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國冶金、煤炭部門的機(jī)械設(shè)備總臺(tái)數(shù)或總量中，起重運(yùn)輸機(jī)械 約占25~65%。 </p><p>　　起重機(jī)械與運(yùn)輸機(jī)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(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要

24、標(biāo)志之一。在我國四個(gè)現(xiàn)代化的發(fā)展和各個(gè)工業(yè)部門機(jī)械化水平、 勞動(dòng)力的提高中，起重機(jī)械必將發(fā)揮更大的作用。 </p><p>　　起重機(jī)械的工作特點(diǎn)在于作為一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(jī)械，具有重復(fù)而短暫的工作特征。起重機(jī)械在搬運(yùn)物料時(shí)，通常經(jīng)歷著上料、運(yùn)送、卸料以及回到原位的過程，各工作機(jī)構(gòu)在工作時(shí)作往復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng)。例如：起升機(jī)構(gòu)的工作由物品的升、降所組成；運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作由負(fù)載和空載時(shí)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)所組成。在起重機(jī)械的每一個(gè)工作

25、循環(huán)，即每搬運(yùn)一次物品的過程中，其有關(guān)的工作機(jī)構(gòu)都要做一次正向和反向的運(yùn)動(dòng)。起重機(jī)械和連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械的主要區(qū)別就在于前者是以周期性的短暫往復(fù)工作循環(huán)運(yùn)送物品，而后者是以長期連續(xù)單向的工作運(yùn)送物品。起重機(jī)械一般由下列三個(gè)基本部分組成：工作機(jī)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)和動(dòng)力設(shè)備。</p><p>　　1.3起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.3.1 國內(nèi)外先進(jìn)起重機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢</p>

26、<p>　　自有人類文明以來，物料搬運(yùn)便成了人類活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高，科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，推動(dòng)了現(xiàn)代設(shè)計(jì)和制造能力的提高，激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術(shù)的競爭。這些都促使起重機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革?，F(xiàn)根據(jù)起重機(jī)的新理論、

27、新技術(shù)和新動(dòng)向，結(jié)合實(shí)例，簡要論述國內(nèi)外先進(jìn)起重機(jī)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢。</p><p>　　1、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的模塊化、個(gè)性化和機(jī)電一體化</p><p>　　用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。在滿足不同客戶個(gè)性化需求而需要對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)時(shí)，只需針對(duì)某幾

28、個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。隨著科技發(fā)展，具有自分析、自調(diào)整、自糾錯(cuò)的智能化操作的全自動(dòng)、半自動(dòng)操作形式的高度機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)理念已經(jīng)應(yīng)用到起重機(jī)設(shè)計(jì)當(dāng)中。使得起重機(jī)更安全更易

29、于操作和維修。</p><p>　　2、產(chǎn)品制造新材料和新工藝</p><p>　　由于鋼鐵工業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，鋼材質(zhì)量得以提高。DOMEX系列高強(qiáng)度及超高強(qiáng)度剛才，在設(shè)計(jì)起重機(jī)主梁強(qiáng)度時(shí)，可使用較高的許用應(yīng)力，而不需要很高的安全系數(shù)，以減少起重機(jī)材料用量，從而降低設(shè)備的重量和價(jià)格。車輪采用空氣硬化鎳鉻鉬合金鋼制造，可使其使用壽命延長5年以上。在電葫蘆上使用聚合材料制造運(yùn)行機(jī)構(gòu)的齒輪、滑輪和

30、導(dǎo)繩器等。在機(jī)加工方面，盡量采用少切削的精密鑄件，尤其是鋁合金鑄件占多，加工設(shè)備大量采用高精、高效的數(shù)控自動(dòng)機(jī)床等，既保證了加工質(zhì)量，又提高了生產(chǎn)率，降低了成本。</p><p>　　3、產(chǎn)品性能的自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化</p><p>　　經(jīng)過長時(shí)間的發(fā)展，起重機(jī)在引入先進(jìn)技術(shù)和設(shè)計(jì)理念之后，其產(chǎn)品性能已得到了很大的提高。例如傳感器技術(shù)的應(yīng)用使得起重機(jī)能夠準(zhǔn)確的稱量起吊重量和進(jìn)行定位。限

31、于起重機(jī)自身的外形特點(diǎn)特別是大型起重機(jī)的外形特點(diǎn)，其起吊的貨物有時(shí)候需要花費(fèi)很長的時(shí)間來進(jìn)行對(duì)位，由于位置擺放不對(duì)引起事故的情況也屢見不鮮。為此，很多起重機(jī)采用了防搖擺、準(zhǔn)確對(duì)位技術(shù)并利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行精確計(jì)算，再加上專家方案，能夠很好的解決此類問題。現(xiàn)在的人工費(fèi)已經(jīng)在節(jié)節(jié)攀升，自動(dòng)化高效化的機(jī)械設(shè)備越來越受到企業(yè)的喜愛。起重機(jī)也不例外，在采用傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和新材料之后，其產(chǎn)品性能正向著自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化方向發(fā)展。</

32、p><p>　　4、起重機(jī)設(shè)計(jì)專業(yè)化協(xié)作</p><p>　　為了能迅速制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品，同時(shí)降低起重機(jī)的制造成本，這就要求企業(yè)之間密切聯(lián)系和協(xié)調(diào)，企業(yè)走向?qū)I(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。因?yàn)槭褂脴?biāo)準(zhǔn)件設(shè)備能迅速組合和安裝，減少標(biāo)準(zhǔn)件外組合部分的加工制造就顯得特別重要。組合構(gòu)件的使用比起生產(chǎn)非標(biāo)準(zhǔn)件起重機(jī)來，有助于減少成本。與此同時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)件也可以在很大程度上減少設(shè)計(jì)的工作量。</p

33、><p>　　1.4課題的研究目的和意義</p><p>　　起重機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域是一個(gè)有著悠久歷史的行業(yè)。經(jīng)歷長時(shí)間的摸索和創(chuàng)新，該領(lǐng)域已經(jīng)形成了一整套完整而且行之有效的設(shè)計(jì)形式。但隨著時(shí)間的推移，顧客要求的提高，起重機(jī)設(shè)計(jì)行業(yè)也在不斷前行。最大起重量不斷在上升，從小起重量到重達(dá)好幾千噸的起重機(jī)，起重機(jī)制造呈現(xiàn)出梯度型。與此同時(shí)，同噸位的起重機(jī)逐漸向智能化，高效化，低成本話方向發(fā)展。</p

34、><p>　　在現(xiàn)今信息化的時(shí)代，借助現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)許多在以前很復(fù)雜的問題就變的簡單了許多了，設(shè)計(jì)周期得以大大縮短。在計(jì)算中，起重機(jī)的載荷為靜載荷，慣性載荷和震動(dòng)載荷。靜載荷是起重機(jī)在平穩(wěn)狀態(tài)下運(yùn)行所受的載荷。除此之外，在起制動(dòng)過程中還受慣性載荷，速度變化越大，慣性載荷越大。對(duì)于起重機(jī)來說，各部分結(jié)構(gòu)并不是理想的剛體，而是一個(gè)彈性系統(tǒng)，所以在上述基本載荷狀態(tài)下還疊加了按一定頻率變化的振動(dòng)載荷，它提高了起重機(jī)

35、各部分的應(yīng)力峰值，同時(shí)它的反復(fù)作用也使起重機(jī)的的某些敏感部分疲勞損壞?，F(xiàn)代大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠很好的模擬起重機(jī)這一類機(jī)械的工作情況，并對(duì)其進(jìn)行仿真。由此可以得到震動(dòng)的源頭。設(shè)計(jì)人員可以依次來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將優(yōu)化設(shè)計(jì)方案在計(jì)算機(jī)中進(jìn)行模擬仿真以檢驗(yàn)優(yōu)化結(jié)果。這樣可以大大節(jié)省起重機(jī)改進(jìn)時(shí)間和成本。振動(dòng)載荷對(duì)于起重機(jī)的強(qiáng)度有重要的意義，研究起重機(jī)動(dòng)力學(xué)的主要目的就是要弄清這部分應(yīng)力的大小。</p><p>　　目前，我

36、國起重機(jī)械整體水平雖有了一些進(jìn)步，但無論性能還是內(nèi)在質(zhì)量與國外產(chǎn)品相比尚有較大差距，主要表現(xiàn)在，起升機(jī)構(gòu)仍沿襲小而短的傳統(tǒng)卷筒、反彈亂繩現(xiàn)象嚴(yán)重、鋼絲繩易于疲勞、報(bào)廢率高等?，F(xiàn)行起升機(jī)構(gòu)的上述缺陷，嚴(yán)重影響了主機(jī)的工作性能、可靠性和安全性。面對(duì)人世的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加快研究開發(fā)高性能的新型起升機(jī)構(gòu)，迅速提高起重機(jī)械整體水平具有十分重要的意義。</p><p>　　1.5 本文所要做的主要工作</p>&l

37、t;p>　　綜上所述，本論文以堆場用龍門起重機(jī)為研究對(duì)象，首先進(jìn)行龍門起重機(jī)的總體布置方案選型論證，總體設(shè)計(jì)計(jì)算，在進(jìn)行橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算，主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)合《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》，對(duì)該龍門起重機(jī)進(jìn)行總體方案選型論證和總體設(shè)計(jì)計(jì)算。此次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是熟悉起重機(jī)設(shè)計(jì)的具體環(huán)節(jié)，基本掌握起重機(jī)設(shè)計(jì)中對(duì)于載荷類型的分析和計(jì)算過程。并對(duì)起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行初步選型和布置，繪制龍門起重機(jī)的總圖以及起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖。對(duì)龍門起重機(jī)的載荷和工況進(jìn)行詳細(xì)計(jì)

38、算，這樣橋架結(jié)構(gòu)的加載會(huì)更接近實(shí)際情況。</p><p><b>　　整機(jī)總體方案的選型</b></p><p><b>　　2.1 參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?、倨鹬亓浚?t􀑯</b></p><p>　?、谄鹕叨龋篐=12m?</

39、p><p>　?、燮鹕俣龋篤=19m/min 􀑯</p><p><b>　　④工作級(jí)別：M5</b></p><p>　?、菡麢C(jī)工作級(jí)別：A5</p><p>　　小車運(yùn)行速度vc=45m/min 大車運(yùn)行速度v=60m/min</p><p>　　鋼結(jié)構(gòu)為雙箱梁L型門腿&

40、lt;/p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)</b></p><p>　　1、GB3811-83 《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》</p><p>　　2、GB6067-85 《起重機(jī)安全規(guī)范》</p><p>　　3、GB/T14406-93 《通用龍門起重機(jī)》</p><p>　　4、GB10183-88

41、《橋式和龍門起重機(jī)制造及軌道公差》</p><p>　　2.3 橋架結(jié)構(gòu)形式的選擇</p><p>　　龍門起重機(jī)是一種工作條件十分繁重的重型機(jī)械設(shè)備，其載荷復(fù)雜多變，作為整臺(tái)起重機(jī)承載和連接骨架的金屬結(jié)構(gòu)，只有滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求才能保證起重機(jī)的使用性能和安全。起重機(jī)安全工作的壽命主要取決于金屬結(jié)構(gòu)不發(fā)生破壞的工作年限，而不是由任何其他裝置和零部件的壽命所決定。金屬結(jié)構(gòu)的破壞會(huì)給

42、起重機(jī)帶來極其嚴(yán)重的后果。</p><p>　　2.3.1 金屬結(jié)構(gòu)的形式</p><p>　　根據(jù)受力特征不同，起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)的部件可分三類，梁和桁架是主要承受彎矩的部件，柱是主要承受軸向壓力的部件，壓彎構(gòu)件是既承受軸向壓力又承受彎矩的部件。這些基本構(gòu)件根據(jù)其受力和外形尺寸又可分別設(shè)計(jì)成格構(gòu)式、實(shí)腹式或混合式的結(jié)構(gòu)型式。實(shí)腹式構(gòu)件實(shí)腹式構(gòu)件主要由鋼板組成，也稱箱形構(gòu)件，適用于載荷大、外

43、形尺寸小的場合。具有制造工藝簡單（可采用自動(dòng)焊）、應(yīng)力集中較小、疲勞強(qiáng)度較高、通用性強(qiáng)、機(jī)構(gòu)的安裝檢修方便等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是自重較大、剛性稍差。格構(gòu)式構(gòu)件是由型鋼、鋼管或組合截面桿件連接而成的桿系結(jié)構(gòu)。構(gòu)件的自重輕，風(fēng)的通過性好。缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，不便于采用自動(dòng)焊，節(jié)點(diǎn)處應(yīng)力集中較大。適用于受力相對(duì)較小、外形尺寸相對(duì)較大的場合。桁架是由桿件組成的受橫向彎曲的格構(gòu)式結(jié)構(gòu)，是金屬結(jié)構(gòu)中的一種主要結(jié)構(gòu)型式?；旌鲜綐?gòu)件部分為實(shí)腹結(jié)構(gòu)，部分為桿系結(jié)

44、構(gòu)。其特點(diǎn)和使用條件均介于格構(gòu)式構(gòu)件和實(shí)腹式構(gòu)件之間。</p><p>　　龍門起重機(jī)小車軌道在主梁上的布置位置有正軌、偏軌和小偏軌三種形式。偏軌箱型梁的小車軌道位于主腹板之上，優(yōu)點(diǎn)在于省去了正軌箱型的小車軌道位于主腹板之上，優(yōu)點(diǎn)在于省去了正軌箱型梁為支承軌道而設(shè)置的短橫向加勁板，從而也省去了大量焊縫，減少了制造過程的焊接變形，發(fā)揮了箱型結(jié)構(gòu)固有的抗扭特性。但是為了能在主腹板上方安置軌道和壓板，須使上翼緣板的懸伸

45、寬度加大，因而增加了為保證懸伸部分局部穩(wěn)定性而設(shè)置的三角勁板。小偏軌梁既省去了短的橫向加勁板，又取消了三角勁板，是一種較好的結(jié)構(gòu)形式。</p><p>　　近年出現(xiàn)的偏軌箱形梁較成功的解決中軌箱形梁上翼板局部彎曲的問題。軌道完全偏在主梁的一側(cè)腹板上時(shí)稱全偏軌。盡管它具有自重大，主梁易下?lián)?，橋架水平較差，箱形內(nèi)部施焊條件差，上翼板與腹板之間連接焊縫壽命低，上翼板與橫向加勁桿之間的焊縫易開裂等缺點(diǎn)。但是它同型鋼，桁架

46、式結(jié)構(gòu)比較具有制造工藝簡單，組裝方便，通用性強(qiáng)，便于自動(dòng)焊，抗扭剛度等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　2.3.2 金屬結(jié)構(gòu)的連接</p><p>　　金屬機(jī)構(gòu)的連接方法有，焊接連接、鉚接連接和螺栓連接，其中比較成熟和完善的是焊接連接。他與其他連接方法比較起來，不但具有省工、省料、易于機(jī)械化和自動(dòng)化施工，而且能簡化結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，減輕結(jié)構(gòu)自重，因此焊接一是金屬結(jié)構(gòu)中最主要，最普遍的連接方法。它的缺點(diǎn)

47、主要是由于焊接局部加熱會(huì)影響到焊接部位的力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)致材料的性能下降。而且焊縫的質(zhì)量檢驗(yàn)也是比較費(fèi)事。</p><p>　　鉚釘連接是很早就使用的方法。由于它制造費(fèi)工，用料多，自重大，而且釘孔削弱了構(gòu)件的截面，是構(gòu)件在受拉時(shí)降低了承載能力，因此，目前已逐步被焊接所代替，在起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)制造中基本上已被淘汰。</p><p>　　螺栓連接是一種可拆卸的連接方法。由于它具有裝配方便、迅速、質(zhì)量

48、可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此它主要用于結(jié)構(gòu)安裝連接，或者用于需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移工作地點(diǎn)的可拆卸式結(jié)構(gòu)中。其中螺栓連接又分為普通螺栓連接和高強(qiáng)度螺栓連接。由于高強(qiáng)度螺栓連接減輕了螺栓連接中釘孔對(duì)構(gòu)件的削弱影響，較精制普通螺栓連接裝配更方便和迅速，而且接頭的承載能力比同樣尺寸的鉚接連接和普通螺栓連接連接更高，工作又更可靠。</p><p>　　2.4 起升機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)物料垂

49、直升降，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最主要、也是最基本的機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)的安全狀態(tài)，是防止起重事故的關(guān)鍵，將直接地關(guān)系到起重作業(yè)的安全。</p><p>　　2.4.1 起升機(jī)構(gòu)組成</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、制動(dòng)器及其他安全裝置等組成，不同種類的起重機(jī)需配備不同的取物裝置，其驅(qū)動(dòng)裝置亦有不同，但布置方式基本上相同。典型起升機(jī)構(gòu)平面布置

50、見圖2-1。</p><p>　　圖2-1 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡圖</p><p>　　1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-制動(dòng)器 4-減速器 5-聯(lián)軸器 6-卷筒</p><p>　　7-鋼絲繩 8-吊鉤滑輪組 9-上升極限位置限制器</p><p>　　1、驅(qū)動(dòng)裝置，起升機(jī)構(gòu)有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)三種驅(qū)動(dòng)方式。由于可以容易獲得電能，操縱簡單

51、，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕和工作可靠，在大型的工程起重機(jī)中光分采用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。液壓驅(qū)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比?.可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速，機(jī)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，操作方便，過載保護(hù)性能好。目前正得到越來越廣泛的應(yīng)用。流動(dòng)式起重機(jī)，如汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)等，以內(nèi)燃機(jī)為原動(dòng)力，傳動(dòng)與操縱系統(tǒng)比較復(fù)雜。目前大有被液壓驅(qū)動(dòng)代替的勢頭。</p><p>　　2、傳動(dòng)裝置，包括減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸。減速器常用封閉式的臥式標(biāo)準(zhǔn)兩級(jí)或

52、三級(jí)圓柱齒輪減速器，起重量較大者由于起升速度相對(duì)較慢，減速器的傳動(dòng)比較大，所以有時(shí)增加一對(duì)開式齒輪以獲得低速大力矩。為補(bǔ)償?shù)踺d后小車架的彈性變形給機(jī)構(gòu)工作可靠性帶來的影響，通常采用有補(bǔ)償性能的彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器，有些起升機(jī)構(gòu)還采用浮動(dòng)軸，也稱補(bǔ)償軸，來提高補(bǔ)償能力、方便布置并降低磨損。</p><p>　　3、卷繞系統(tǒng)，它是傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分，有撓性元件（鋼絲繩或鏈條）、導(dǎo)向和貯存元件（滑輪和卷筒）組成。它

53、將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變成直線運(yùn)動(dòng)，起著運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換和能量的傳遞作用。橋架類型起重機(jī)采用雙聯(lián)滑輪組，單聯(lián)滑輪組一般用于臂架類型起重機(jī)。本文設(shè)計(jì)的龍門起重機(jī)采用雙聯(lián)滑輪組。</p><p>　　4、取物裝置，它是根據(jù)被吊物料的種類、形態(tài)不同，采用不同種類的取物裝置。取物裝置種類繁多，使用量最大的是吊鉤。</p><p>　　5、制動(dòng)器及安全裝置，制動(dòng)器室保證起重機(jī)安全的重要部件，其升級(jí)股的每一套獨(dú)立

54、的驅(qū)動(dòng)裝置至少要裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器。制動(dòng)器既是機(jī)構(gòu)工作的控制裝置，又是安全裝置。起升機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器必須是常閉式的。一般起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)只裝配一個(gè)制動(dòng)器，通常裝在高速軸上（也有裝在與卷筒相連的低速軸上）。制動(dòng)器經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一個(gè)半體兼作制動(dòng)輪，即使聯(lián)軸器損壞，制動(dòng)器仍能起安全保護(hù)作用。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)常用塊式制動(dòng)器，流動(dòng)式起重機(jī)采用帶式制動(dòng)器，近幾年采用了盤式制動(dòng)器。</p><p>　　此外，起升機(jī)構(gòu)還配備起重

55、量限制器、上升極限位置限制器、排繩器(可以將繩整齊的排好)等安全裝置。</p><p>　　2.4.2 起升機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器（和傳動(dòng)軸）與減速器的高速軸相連，減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，吊鉤等取物裝置與卷繞在卷筒上的省力鋼絲繩滑輪組連接起來。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)傳遞給卷筒時(shí)，通過卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩卷入或放出，從而使吊鉤與吊掛在其上的物料實(shí)現(xiàn)升降

56、運(yùn)動(dòng)，這樣，將電動(dòng)機(jī)輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為吊鉤的垂直上下的直線運(yùn)動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在通電時(shí)松閘，使機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使吊鉤連同貨物停止升降，并在指定位置上保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑輪組升到最高極限位置時(shí)，上升極限位置限制器被觸碰面動(dòng)作，使吊鉤停止上升。當(dāng)?shù)踺d接近額定起重量時(shí)，起重量限制器及時(shí)檢測出來，并給予顯示，同時(shí)發(fā)出警示信號(hào)，一旦超過額定值及時(shí)切斷電源，使起升機(jī)構(gòu)停止運(yùn)行，以保證安全。</p><p>　　2.

57、5 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)</p><p>　　2.5.1 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組成</p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)是使起重機(jī)或起重小車作水平直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用于水平運(yùn)移物品，非工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)只是用來調(diào)整起重機(jī)（小車）的工作位置。在專門鋪設(shè)的軌道上運(yùn)行的稱為有軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其突出特點(diǎn)是負(fù)載大，運(yùn)行阻力小，但作業(yè)范圍受軌道限制，無軌運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用輪胎或履帶，可以在普通道路上行走，其良好的機(jī)動(dòng)性擴(kuò)大了

58、起重作業(yè)的選擇范圍。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、運(yùn)行支承裝置和安全裝置組成。</p><p><b>　　1、運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置</b></p><p>　　運(yùn)行驅(qū)動(dòng)裝置包括原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置（傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器和減速器等）和制動(dòng)器。大多數(shù)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)機(jī)，流動(dòng)式起重機(jī)則為內(nèi)燃機(jī)，有的鐵路起重機(jī)使用蒸汽機(jī)。自行式運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置全部設(shè)置在運(yùn)行部分上，驅(qū)動(dòng)力主要來自主動(dòng)車輪或履帶

59、與軌道或地面的附著力。牽引式運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用外置式驅(qū)動(dòng)裝置，通過鋼絲繩牽引運(yùn)行部分，因此可以沿坡度較大軌道運(yùn)行，并獲得較大的運(yùn)行速度。本文的起重機(jī)采用的是電動(dòng)機(jī)驅(qū)。</p><p><b>　　2、運(yùn)行支承裝置</b></p><p>　　軌道式起重機(jī)和小車的運(yùn)行支承裝置主要是鋼制車輪組與軌道。車輪以踏面與軌道頂面接觸并承受輪壓。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)多采用鐵路鋼軌，當(dāng)輪壓較大時(shí)采

60、用起重機(jī)專用鋼軌。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的鋼軌采用方鋼或扁鋼，直接鋪設(shè)在金屬結(jié)構(gòu)上。本文設(shè)計(jì)的起重機(jī)采用專用鋼軌。</p><p>　　車輪組由車輪、軸與軸承箱等組成。為防止車輪脫軌而帶有輪緣，以承受起重機(jī)的側(cè)向力。車輪的輪緣有雙輪緣、單輪緣及無輪緣三種（見圖2-2）。一般起重機(jī)大車主要采用雙輪緣車輪，一些重型起重機(jī)，除采用雙輪緣車輪外還要加裝水平輪，以減輕起重機(jī)歪斜運(yùn)行時(shí)輪緣與軌道側(cè)面的接觸磨損。軌距較小的起重機(jī)或起重小

61、車廣泛采用單輪緣車輪（輪緣在起重機(jī)軌道外側(cè)）。如果有導(dǎo)向裝置，可以使用無輪緣車輪。在大型起重機(jī)中，為了降低車輪的壓力，提高傳動(dòng)件和支承件的通用化程度，便于裝配和維修，常采用帶有平衡梁的車輪組。無軌式起重機(jī)運(yùn)行支承裝置是輪胎或履帶裝置。</p><p><b>　　圖2-2 車輪型式</b></p><p>　　雙輪緣 (b) 單輪緣 (c) 無輪緣</p>

62、<p>　　由于本文設(shè)計(jì)的起重機(jī)為堆場用起重機(jī)，跨距較小，因此采用雙輪緣車輪。由于是雙梁設(shè)計(jì)。雙梁小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的車輪采用的是單輪緣車輪。為了減少輪緣啃軌，軌道內(nèi)側(cè)常增設(shè)水評(píng)論。小車架上的立式減速器、聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車輪，制動(dòng)器放在電動(dòng)機(jī)另一端的外伸軸上。</p><p><b>　　3、安全裝置</b></p><p>　　運(yùn)行機(jī)構(gòu)的安全裝置有行程限位

63、開關(guān)、防風(fēng)抗滑裝置、緩沖器和軌道端部止擋，以防止起重機(jī)或小車超行程運(yùn)行脫軌，防止室外起重機(jī)被強(qiáng)風(fēng)刮跑造成傾覆。</p><p>　　2.5.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作原理</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的原動(dòng)力通過聯(lián)軸器（和傳動(dòng)軸）傳遞給減速器，經(jīng)過減速器的減速增力作用，帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力靠主動(dòng)車輪輪壓與軌道之間的摩擦產(chǎn)生的附著力，因此，必須要驗(yàn)算主動(dòng)輪的最小輪壓，以確保足夠的驅(qū)動(dòng)力。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)

64、器使處于不利情況下的起重機(jī)或小車，在限定的時(shí)間內(nèi)停止運(yùn)行。</p><p>　　2.5.3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)類型</p><p>　　軌道式運(yùn)行機(jī)構(gòu)有集中驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)兩類。集中驅(qū)動(dòng)是由一個(gè)電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)軸帶動(dòng)兩邊車輪驅(qū)動(dòng)。有低速軸集中驅(qū)動(dòng)、高速軸集中驅(qū)動(dòng)和中速軸集中驅(qū)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)方式對(duì)橋架水平剛性要求不高，但對(duì)走臺(tái)剛性要求較高。低速軸驅(qū)動(dòng)工作可靠，但自重較大。高速軸驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸雖輕，但對(duì)安裝

65、要求高。中速軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，分組性差。分別驅(qū)動(dòng)是由兩套獨(dú)立的無機(jī)械聯(lián)系的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，省去了中間傳動(dòng)軸，自重輕、部件的分組性好、安裝和維修方便。與集中驅(qū)動(dòng)相比，分別驅(qū)動(dòng)起重機(jī)運(yùn)行較穩(wěn)定，在起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上得到廣泛采用。對(duì)于大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，集中驅(qū)動(dòng)只用于小跨度的起重機(jī)。本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)的大車行走機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)型式，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用低速軸集中驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　計(jì)算過程及其說明</b&

66、gt;</p><p><b>　　參數(shù)： </b></p><p>　　起重量：Q=5t, 起升高度 H=12m,起升速度 V=19m/min </p><p>　　整機(jī)工作級(jí)別 A5，機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M5 </p><p><b>　　3.1起升機(jī)構(gòu)計(jì)算</b></p><p&

67、gt;　　3.1.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案、選擇滑輪組和吊鉤組</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)中大多數(shù)情況采用閉式減速器傳動(dòng)，并且以漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)為主。一些相應(yīng)的處理方式如圓弧處理、擺線行星齒輪傳動(dòng)、漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)正被逐漸引用到起重機(jī)械上來。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)軸與卷筒軸平行布置的方案應(yīng)用最廣泛。為了安裝和維修的方便，起升機(jī)構(gòu)采用帶浮動(dòng)軸的方案，浮動(dòng)軸的一端聯(lián)有

68、半齒聯(lián)軸器，另一端聯(lián)有帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器。</p><p>　　利用浮動(dòng)軸連接比彈性柱銷聯(lián)軸器或全齒聯(lián)軸器有三大優(yōu)點(diǎn)：1)容許較大的安裝誤差，而且軸愈長允許的安裝誤差愈大。故浮動(dòng)軸長度一般不宜過短，否則，所起的補(bǔ)償作用不大。2）由于有足夠的維修操作空間，便于拆卸和更換零件。3）使小車由于自重引起的輪壓分布均勻。利用浮動(dòng)軸的缺點(diǎn)，就是增加了零件數(shù)量和增大了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)增加了動(dòng)力矩。</p&g

69、t;<p>　　為了安全，帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器和制動(dòng)器應(yīng)靠近減速器。這樣，萬一浮動(dòng)軸被扭斷，制動(dòng)器仍可以制動(dòng)住卷筒。也可以把制動(dòng)器放在減速器的外側(cè)。這時(shí)在浮動(dòng)軸的兩端應(yīng)采用同型號(hào)的兩個(gè)半齒聯(lián)軸器，并且要多安裝一個(gè)與制動(dòng)器相配合的剛性制動(dòng)輪。</p><p>　　在上述的起升機(jī)構(gòu)方案中，各部件都是分別支承固定在支撐底架上的，為了保證這些部件的軸線能相互對(duì)中，就要求底架具有足夠的剛度，從而使底架的自重增

70、大。</p><p>　　布置方案如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1起升機(jī)構(gòu)布置方案</p><p>　　方案采用雙聯(lián)滑輪組，按Q=5t，查[5]表 4-1 得滑輪組倍率=2 ，承載繩分支數(shù)：Z=2=4 查[5]附表 8 選用圖號(hào)為G13 的吊鉤組得其自重=99kg，兩動(dòng)滑輪間距A=200mm。</p><p>　　3.1.2 選

71、用鋼絲繩</p><p>　　撓性件常被用作卷繞傳動(dòng)的牽引部件，它們應(yīng)具有良好的彎撓特性，易于卷繞和貯存。 起升機(jī)構(gòu)主要采用鋼絲繩和鏈條作為提升、牽引物品的撓性件。</p><p>　　在起重機(jī)械中，鋼絲繩是最廣的牽引構(gòu)件，它的使用性能在于：具有良好的各方向相同 的撓性，使用可靠，無突然斷裂的現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)速度不受限制，平穩(wěn)無噪音，耐沖擊。由于露 天作業(yè)，因露天潮濕甚至浸水，所以鋼絲繩由鍍鋅的

72、鋼絲繞制，以防止銹蝕。</p><p>　　鋼絲繩進(jìn)出滑輪或卷筒彎繞時(shí)，除了產(chǎn)生拉應(yīng)力外，還有接觸應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。后兩種 載荷應(yīng)力呈脈動(dòng)特性，會(huì)引起金屬疲勞。實(shí)踐證明，這種多次彎曲造成的彎曲疲勞是造成鋼 絲繩破壞的主要因素之一。當(dāng)鋼絲繩彎繞過一定的次數(shù)以后，外層鋼絲首先開始斷裂，而且 破壞速度慢慢加快，直至完全斷裂。為提高鋼絲繩的壽命，減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)很有必要， 尤其應(yīng)盡量減少鋼絲繩反向彎折的次數(shù)。同時(shí)，采用

73、增大滑輪或卷筒直徑以減輕鋼絲繩彎折 程度極其重要。</p><p>　　若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)=2,查〔1〕表 2-1 得滑輪組效率=0.99.鋼絲繩所受最大拉力：</p><p>　　查〔1〕表2-4，中級(jí)工作類型（工作級(jí)別為M5）時(shí)，安全系數(shù)n=5.5 。</p><p>　　鋼絲繩計(jì)算破斷拉力Sb:</p><p>　　查[5]附表1

74、選用瓦林吞型纖維芯鋼絲繩 鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度 1670MPa,光面鋼絲，右交互捻，直徑d=12mm。鋼絲繩最小破斷拉力[Sb]=79.36KN。標(biāo)記如下：鋼絲繩。</p><p>　　3.1.3確定滑輪主要尺寸</p><p><b>　　滑輪的許用最小直徑</b></p><p>　　式中系數(shù)e=25由[1]表2-4查得。</p>

75、<p>　　由[5]附表2選用滑輪直徑D=315mm,滑輪的繩槽部分尺寸可由[5]附表3查得。由[5]附表4選用鋼絲繩直徑d=12mm，D=315mm,滑輪軸直徑D5=90mm的E1型滑輪標(biāo)記為：滑輪。</p><p>　　3.1.4確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度</p><p>　　卷筒與減速器軸可以通過特種聯(lián)軸器相聯(lián)接，在減速器輸出部分為齒輪盤接手。減速器輸出軸的扭矩并不通過卷筒軸

76、，而是通過齒輪盤接手直接傳給卷筒，這種連接方法緊湊可靠。</p><p>　　卷筒一般有鑄鐵或鑄鋼制成，大型卷筒也有用鋼板卷成筒形再焊接的。 </p><p>　　卷筒大多用作單層卷繞，卷筒上由螺旋繩槽，繩槽的尺寸是有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。半圓形的繩槽最有利于鋼絲繩與卷筒外壁之間的接觸。為了不使繩槽卡住鋼絲繩，繩槽半徑應(yīng)稍大于鋼絲繩半徑。卷筒與減速器軸可以通過特種聯(lián)軸器相聯(lián)接。在減速器輸出軸的懸臂部

77、分有半個(gè)齒形聯(lián)軸器，另外半個(gè)則在卷筒的輪輻上。同時(shí)卷筒軸的一端還支承在減速器的懸臂孔內(nèi)。減速器輸出軸的扭矩并不通過卷筒軸，而是通過齒形聯(lián)軸器直接傳給卷筒。這種連接方法緊湊可靠。</p><p><b>　　卷筒直徑：</b></p><p>　　由[5]附表13選用D=300mm。卷筒槽尺寸由[3]附表14-3查得槽距t=14mm,槽底半徑r=6.7mm.。</

78、p><p><b>　　卷筒尺寸：</b></p><p>　　，取L=1000mm。</p><p>　　式中：Z0—附加安全系數(shù)，取Z0=2。</p><p>　　L1—卷筒不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪間距，即L1=A=200mm,實(shí)際長度可在繩偏斜角允許范圍內(nèi)適當(dāng)增減。</p><p>

79、　　D0—卷筒計(jì)算直徑，D0=D+d=300+12=312mm </p><p>　　卷筒壁厚：，取δ=13mm。</p><p><b>　　卷筒壁壓的驗(yàn)算： </b></p><p>　　選用灰鑄鐵，最小抗拉強(qiáng)度，許用壓應(yīng)力</p><p><b>　　，故抗壓強(qiáng)度足夠。</b></p&g

80、t;<p>　　卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒長度L>3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力。卷筒彎矩圖示于下圖2-2所示</p><p>　　卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)，</p><p><b>　　卷筒斷面系數(shù)：</b></p><p>　　式中 D— 卷筒外徑300mm， </p><p>　

81、　—卷筒內(nèi)徑 =D-2δ=300-2×13=274mm.</p><p><b>　　于是 </b></p><p><b>　　合成應(yīng)力</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　所以</b></p&g

82、t;<p>　　卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過，故選用卷筒直徑D=300mm, 長度L=1000mm ,卷筒槽形的槽低半徑r=6.7mm，槽距 t=14mm,起升高度H=12m,倍率；靠近減速器一端槽向?yàn)樽蟮腁型卷筒，標(biāo)記為：卷筒左ZB J80 007.2—87。</p><p>　　圖3-2 卷筒彎矩圖</p><p>　　3.1.5選擇電動(dòng)機(jī)</p><p>&

83、lt;b>　　計(jì)算靜功率</b></p><p>　　式中η—機(jī)構(gòu)總效率，一般η=0.8~0.9，取η=0.85。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率:</b></p><p>　　式中系數(shù)由[1]表6-1查得，對(duì)于級(jí)機(jī)構(gòu)=0.75~0.85,取=0.8。查[5]附表30，選用電動(dòng)機(jī)YZR200L-8,其(25%)=1

84、8.5Kw，=708rpm，[]=0.67，電機(jī)質(zhì)量= 320Kg。</p><p>　　3.1.6驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件</p><p>　　按照等效率法，求JC=25%時(shí)所需的等效功率： </p><p>　　式中—工作級(jí)別系數(shù)，查[1]表6-4，對(duì)于級(jí),=0.75。 </p><p>　　—系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均啟動(dòng)時(shí)間與工作時(shí)間比值查得，由[

85、1]表6-3一般起升機(jī)構(gòu)=0.1~0.2,取=0.1，由[1]圖6-6查得r=0.87。</p><p>　　由以上結(jié)果，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　3.1.7選擇減速器</p><p>　　起升機(jī)構(gòu)中大多數(shù)情況均采用閉式減速器傳動(dòng)，并且以漸開線圓柱齒輪傳動(dòng)為主。一些新穎的齒輪傳動(dòng)如圓弧齒輪、擺線行星齒輪傳動(dòng)、漸開線少齒差行星齒輪傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)

86、正被逐漸引用到起重機(jī)械上來。在本案中采用漸開線齒輪傳動(dòng)，在訂貨時(shí)注意說明。</p><p>　　目前常用的標(biāo)準(zhǔn)減速器型號(hào)為ZQ型或ZQH型，本案中采用ZQ型（漸開線圓柱齒輪減速器）。起升機(jī)構(gòu)中，由于物品慣性引起的附加載荷小，而且啟動(dòng)動(dòng)作又很短暫，故可按穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)由額定載荷引起的電動(dòng)機(jī)靜功率來選擇，使減速器在相應(yīng)的工作類型下的允許輸出功率等于或稍大于電動(dòng)機(jī)靜功率。</p><p><b

87、>　　卷筒轉(zhuǎn)速：</b></p><p><b>　　減速器總傳動(dòng)比：</b></p><p>　　查[5]附表35選ZQ-500-Ⅴ-3CA減速器，當(dāng)工作類型為M5級(jí)時(shí)，許用功率[N]=24Kw, =20.49，質(zhì)量=345Kg,輸入軸直徑=50mm,軸端長mm（錐形）。</p><p>　　3.1.8驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需

88、功率</p><p><b>　　實(shí)際起升速度：</b></p><p><b>　　誤差 </b></p><p><b>　　實(shí)際所需等效功率：</b></p><p>　　3.1.9校核減速器輸出強(qiáng)度</p><p>　　由[1]公式（6-16）得

89、輸出軸最大徑向力：</p><p>　　式中—卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷。</p><p>　　—卷筒及自軸重，參考[5]附表14估計(jì)=2.075。 </p><p>　　[R]—ZQ500減速器輸出軸端最大允許徑向載荷,由[5]附表36查得[R]=15.5KN。</p><p>　　由[1]公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：。</p&

90、gt;<p>　　式中—電動(dòng)機(jī)軸額定轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　—當(dāng)JC =25%時(shí)電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)，由[5]附表30查得。</p><p><b>　　一減速器顫動(dòng)效率。</b></p><p>　　[M]=24500Nm—減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由[5]附表36查得。</p><p><b&g

91、t;　　所以</b></p><p>　　由上計(jì)算可知，所選減速器能滿足要求。</p><p>　　3.1.10選擇制動(dòng)器</p><p>　　制動(dòng)裝置是保證起重機(jī)安全的重要部件。以減速或制動(dòng)為目的，用于將吊臂和貨物支懸在空中，在某些特殊情況下調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度，并可使運(yùn)行機(jī)構(gòu)停止。</p><p>　　在本案中采用塊式制動(dòng)

92、器，這種制動(dòng)器摩擦面的壓緊力大，多數(shù)是由彈簧力來實(shí)現(xiàn)的，松開彈簧副是由液壓推桿來完成的。</p><p><b>　　所需靜制動(dòng)矩：</b></p><p>　　式中=1.75—制動(dòng)安全系數(shù)，由[1]第六章查得：</p><p>　　由[5]附表15選用—200/30制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；制動(dòng)輪直徑；制動(dòng)器質(zhì)量。</p><p

93、>　　3.1.11選擇聯(lián)軸器</p><p>　　聯(lián)軸器本案中采用彈簧柱銷聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器適用于被連接兩軸距離較近的場合。</p><p>　　高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由【1】（6-26）式：</p><p>　　式中Me=218—電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩</p><p>　　n=1.5—聯(lián)軸器安全系數(shù)</p><p>　　—

94、剛性動(dòng)載系數(shù)，一般。</p><p>　　查【5】附表31得，YZR-200L-8電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形d=60mm，l=105mm。從附表35查得ZQ-500減速器的高速軸端為圓錐形d=50mm，l=85mm。</p><p>　　靠電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)軸器由【5】附表4選用CL半齒聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S395，最大容許轉(zhuǎn)矩，其飛輪轉(zhuǎn)矩，質(zhì)量。</p><p>　　浮動(dòng)軸的兩軸端

95、為圓柱形，d=35mm，l=55mm，靠減速器軸端聯(lián)軸器，由附表45選用帶制動(dòng)的半齒聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S429，最大容許轉(zhuǎn)矩，其飛輪轉(zhuǎn)矩，質(zhì)量。</p><p>　　3.1.12驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間</p><p>　　機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)必須發(fā)出較大的轉(zhuǎn)矩，即啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使原來靜止的質(zhì)量開始運(yùn)動(dòng)。這時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩除了克服靜阻轉(zhuǎn)矩外，還有一部分轉(zhuǎn)矩使運(yùn)動(dòng)質(zhì)量加速。這部分轉(zhuǎn)矩越大，加速的時(shí)間就越短。</p

96、><p><b>　　啟動(dòng)時(shí)間：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　靜阻力矩</b></p><p><b>　　平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：</b></p><p><b>　　所以</b

97、></p><p>　　通常起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間為1—2s，故所選電動(dòng)機(jī)合適。</p><p>　　3.1.13驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間</p><p>　　制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩使運(yùn)動(dòng)質(zhì)量減速，下降制動(dòng)時(shí)間較長，制動(dòng)時(shí)間長短與起重機(jī)作業(yè)條件有關(guān)，作精密安裝用的起重機(jī)，若制動(dòng)轉(zhuǎn)矩太大，會(huì)引起物品上下跳動(dòng)。制動(dòng)時(shí)間過分長，會(huì)產(chǎn)生“溜鉤”現(xiàn)象，影響吊裝工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。</p

98、><p><b>　　制動(dòng)時(shí)間：</b></p><p><b>　　式中</b></p><p>　　由【1】表6-7查得當(dāng)時(shí)，因?yàn)椋屎线m。</p><p>　　3.1.14高速浮動(dòng)軸計(jì)算</p><p>　　疲勞計(jì)算：由[2]起升機(jī)構(gòu)計(jì)算基本載荷</p>&l

99、t;p>　　式中--動(dòng)載系數(shù)，式中</p><p>　　—起升載荷動(dòng)載系數(shù)（物品起升或下降制動(dòng)的動(dòng)載效應(yīng)）</p><p>　　由前面已選定軸頸d=45mm，因此扭矩應(yīng)力：</p><p>　　軸材料用45號(hào)鋼，彎曲</p><p><b>　　扭轉(zhuǎn)。</b></p><p>　　軸受脈循環(huán)

100、的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：</p><p>　　式中—考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)：</p><p>　　—與零件形狀有關(guān)，對(duì)于零件表面有急劇過度和開有鍵槽及緊配合區(qū)段</p><p>　　—與零件表面加工光潔度有關(guān)，一般，此處取</p><p>　　—考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù)，對(duì)碳鋼和低合金鋼</p><

101、p>　　—安全系數(shù)，=1.25（由【2】表300查得）</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　故通過。</b></p><p>　　浮動(dòng)軸的中間軸徑，取。</p><p><b>　　3.2卷筒部件計(jì)算</b></p><

102、p>　　聯(lián)接盤用于連接卷筒與減速器的出軸。它既是一個(gè)帶內(nèi)齒的半齒聯(lián)軸器，又是卷筒的一個(gè)轂。因此，它可使減速器輸出軸扭矩借聯(lián)接盤傳到卷筒上，而使卷筒旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　鋼絲繩在卷筒上的固定裝置應(yīng)保證工作可靠，便于檢查和容易拆換鋼絲繩，避免鋼絲繩在固定處受到過分彎曲?，F(xiàn)有的鋼絲繩固定裝置都是利用摩擦力來固定的。在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，應(yīng)該考慮由于附加圈數(shù)（1.5~3圈）與卷筒表面的摩擦力影響，而使進(jìn)入固定裝置的鋼

103、絲繩作用力的減少，計(jì)算時(shí)令繞入卷筒繩的張力為S，繩索在卷筒上的最少規(guī)定圈數(shù)為1.5圈。</p><p>　　卷筒的固定裝置采用蓋板的方法。選擇與卷筒配套的齒輪盤接手，其模數(shù)為3，齒數(shù)為56，型式為1，直徑為275mm質(zhì)量為14kg，卷筒規(guī)格直徑為300mm長度為1000mm。</p><p>　　3.2.1卷筒心軸的計(jì)算 </p><p>　　圖3-3 卷筒心軸受力

104、圖</p><p>　　圖3-4 心軸彎矩圖</p><p><b>　　3.2.2支座反力</b></p><p>　　心軸右輪轂支撐處最大彎矩： </p><p>　　3.2.3疲勞計(jì)算:</p><p>　　對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，由【5】表2-7查得等效系數(shù)，等效彎矩：</p>

105、;<p><b>　　彎曲應(yīng)力：</b></p><p>　　心軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)。由【5】2-11,2-13式知許用彎曲應(yīng)力：軸的材料為45號(hào)鋼，其</p><p>　　式中n=1.6—安全系數(shù);</p><p><b>　　K—應(yīng)力集中系數(shù)，</b></p><p><b

106、>　　故，</b></p><p><b>　　，通過。</b></p><p>　　3.2.4靜強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　卷筒心軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，</p><p><b>　　許用應(yīng)力：</b></p><p><b>　　，通過。&

107、lt;/b></p><p>　　故卷筒心軸的疲勞和靜力強(qiáng)度計(jì)算通過。</p><p><b>　　3.2.5選擇軸承</b></p><p>　　由于卷筒心軸上的左軸承的內(nèi)、外圈以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，故無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與心軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)載來選擇。</p><p>

108、;<b>　　3.2.6大端軸承</b></p><p><b>　　軸承的額定靜負(fù)荷</b></p><p>　　式中 —額定靜負(fù)荷；</p><p><b>　　—當(dāng)量靜負(fù)荷；</b></p><p>　　—安全系數(shù)，取=1.04；</p><p>

109、　　參考附表8，選用中型雙列球面軸承，型號(hào)1608（GB281-64），由[7]表19-9查得軸承的額定靜負(fù)荷,=16KN左軸承的當(dāng)量靜載荷：</p><p>　　式中=1—?jiǎng)迂?fù)荷系數(shù)，由【7】表19-6查得。</p><p><b>　　。安全。</b></p><p><b>　　3.2.7右端軸承</b></p

110、><p>　　今右端軸承采用1313型，其額定動(dòng)載荷</p><p><b>　　右端軸承的徑向載荷</b></p><p><b>　　軸向載荷=0</b></p><p>　　由【1】表1-4查得中級(jí)工作類型的軸承工作時(shí)數(shù)=4000小時(shí)，</p><p>　　由【7】表19-

111、16查得1313型軸承的e=0.28，今，故x=1，y=2.2，</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：。</b></p><p>　　由【7】（19-2）式得</p><p><b>　　故動(dòng)載荷</b></p><p><b>　　安全，驗(yàn)算通過。</b></p&g

112、t;<p>　　3.2.8繩端固定裝置計(jì)算</p><p>　　根據(jù)鋼絲繩直徑為12毫米，由[7]表23-11選擇壓板固定裝置并將壓板的繩槽改用β=40°梯形槽，雙頭螺柱的直徑為M 16。</p><p>　　已知卷筒長度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)20=Z，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)f=0.15。</p><p>　　在繩端固定處的作用力：<

113、/p><p><b>　　壓板螺栓所受拉力：</b></p><p>　　式中—壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)。當(dāng)時(shí)</p><p>　　螺柱由拉力和彎矩作用力合成應(yīng)力：</p><p><b>　　式中Z=3—螺柱數(shù)</b></p><p><b>　　—螺紋內(nèi)徑&

114、lt;/b></p><p><b>　　—彎矩，</b></p><p>　　螺柱材料為Q235-A,屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為：（由表2-21取安全系數(shù)）。</p><p><b>　　故通過。</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p>

115、<p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)機(jī)械知識(shí)中一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過這次比較完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，得到了豐富的經(jīng)驗(yàn)。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。

116、</p><p>　　此次設(shè)計(jì)是本人大學(xué)兩年以來的一個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要是對(duì)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。說明書首先介紹了此設(shè)計(jì)的選題，明確本設(shè)計(jì)的研究目的和意義，最后通過思考與討論，最終確定本設(shè)計(jì)的研究方案。在設(shè)計(jì)過程中詳細(xì)說明了起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算和選材，通過查閱相關(guān)方面的書籍，運(yùn)用大量有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)，讓我對(duì)機(jī)械方面的知識(shí)有了更深一層的認(rèn)識(shí)，使我懂得如何靈活運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中，這對(duì)我將來的工作或?qū)W習(xí)都