【正文】 ........................................52學士學位論文 6第 1章 緒 論 課題背景在德國、美國、日本及芬蘭等發(fā)達國家，半自動和全自動控制的垃圾抓斗起重機已經(jīng)形成系列產(chǎn)品，廣泛應用于垃圾焚燒工程。針對起升機構(gòu)，本設(shè)計進行了起升電機，減速器和制動器的選用以及卷筒和鋼絲繩的設(shè)計和校核，使其滿足起重量，起升速度的要求，達到初定的工作級別。學士學位論文 I 學士學位論文垃圾運輸車抓斗橋式搬運起重機構(gòu)設(shè)計摘 要該設(shè)計介紹了垃圾搬運起重機的主要組成結(jié)構(gòu)及其各結(jié)構(gòu)的作用。驅(qū)動系統(tǒng)則統(tǒng)一采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一” 驅(qū)動型式設(shè)計，其中重點在于選擇各成品部件，并根據(jù)其特性和技術(shù)參數(shù)選擇匹配的小車架。Type Driving。而我國在環(huán)保產(chǎn)品生產(chǎn)及環(huán)保技術(shù)開發(fā)等領(lǐng)域，仍以常規(guī)技術(shù)、通用產(chǎn)品占主導地位，與國外技術(shù)之間存在的巨大差距，單機處理垃圾量則只有2501500t/d，在我國堅持走可持續(xù)發(fā)展道路的方針，越來越注視環(huán)境保護的大前提下，已經(jīng)遠遠不能滿足國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求。19 世紀前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動。由于各國工業(yè)的迅猛發(fā)展，城市人口劇增，使大量的工業(yè)垃圾和生活垃圾成為地球公害。而且垃圾焚燒處理后的灰渣呈中性，無氣味，不會引發(fā) 2次污染，且體積減少 90％，重量減少 75％以上，明顯減容減量。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。 工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機的市場不斷擴大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導管，與飛機維修平臺相連，并可作 360 度旋轉(zhuǎn)。設(shè)計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設(shè)計后，比單件設(shè)計的設(shè)計費用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，學士學位論文 8經(jīng)濟效益十分可觀。有手動、自動多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機、雙梁懸掛起重機、懸臂起重機、輕型門式起重機及手動堆垛起重機，甚至能組成大型自動化物料搬運系統(tǒng)。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。操縱方式有地面手電門自行移動、手電門隨小車移動、手電門固定、無線遙控、司機室固定、司機室隨小車移動、司機室自行移動等七種選擇。與通用產(chǎn)品相比較，起重量為 10t，跨度，通用雙梁橋式起重機自重是 24t，起重機軌面以上高度 1876mm，起重機寬度 5980mm。大型高效起重機的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，以適應自動化生產(chǎn)的需要。起重機上安裝近場感應系統(tǒng)，可避免起重機之間的互相碰撞。這類起重機還具有較好的信息輸入、輸出接口，實現(xiàn)信息全部、準確、可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸。日本東芝浜川崎工廠用全自動橋式起重機組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運柔性加工線上的夾具和工件，為機床運送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}庫。橋式起重機的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接，便于運輸與安裝。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動和全自動操縱。德國近年為解決起重機吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來尋找開始加速的最佳時刻，將有經(jīng)驗司機防擺實際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實現(xiàn)最優(yōu)控制。通過一系列的設(shè)計不僅有效得減輕了起重機的自重，更使起重機的結(jié)構(gòu)簡潔可靠，驅(qū)動機構(gòu)達到同步，起升重物高速平穩(wěn)。 橋式垃圾搬運起重機的結(jié)構(gòu)垃圾搬運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。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。主粱上焊有軌道，供起重小車運行。偏軌箱形雙粱和偏軌箱形單主粱的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主粱是由一根寬翼緣箱形主粱代替兩根主粱，自重較小，但制造較復雜。它負責給垃圾焚燒爐供料，并承擔搬運攪拌貯坑中垃圾的作業(yè)等。正確選擇垃圾的抓斗非常重要。對不均勻，斜面垃圾效果好，應用廣泛。液壓缸位于抓斗外側(cè)，便于檢修，且每個液壓缸上都安裝防塵罩。學士學位論文 13 垃圾搬運起重機作為非標特種起重機具有的特點工作環(huán)境惡劣：溫度高、濕度大、灰塵多、氣體腐蝕性強；工作載荷繁重：年平均工作時間 8000h、滿載率高、工作頻繁；維護保養(yǎng)困難：工作環(huán)境惡劣，垃圾腐爛的多種有害氣體增加了工作難度；可靠性要求高：如起重機出現(xiàn)故障無法及時彌補，將影響焚燒爐進料，造成垃圾焚燒場癱瘓。主要計算公式及計算結(jié)果如下：技術(shù)參數(shù)：結(jié)構(gòu)形式：半自動控制 垃圾抓斗起重機生產(chǎn)率：12022 噸/日/臺 起重量： 噸（包括抓斗）工作級別：A8 跨度：抓斗容積：8m 3 抓斗自重：5380kg起升速度：50m/min(上升) / 60m/min(下降)小車運行速度：50m/min起重機供電：三相交流 380V 50HZ大車輪壓為：145KN 單機裝機容量：150Kw小車軌距： 起升機構(gòu)計算按照文獻[6]的有關(guān)規(guī)定和步驟計算電動機，制動器；鋼絲繩，減速器和聯(lián)軸器等零部件。按鋼絲繩股內(nèi)相鄰層鋼絲的接觸狀態(tài)，分點接觸、線接觸和面接觸。用異形截面鋼絲可以捻制成封閉繩，繩的表面光滑，能承受橫向載荷，常用作纜式起重機和架空索道的承載繩。交互捻鋼絲繩是常用的型式，由于這里繩與股的扭轉(zhuǎn)趨勢相反，互相抵消，沒有扭轉(zhuǎn)打結(jié)的趨勢，使用方便。石棉纖維芯和金屬芯鋼絲繩是用于高溫車間，金屬芯鋼絲繩能承受較大的橫向擠壓力，可在多層繞卷筒上使用。按照鋼絲繩自行扭轉(zhuǎn)的程度分扭轉(zhuǎn)松散鋼絲繩（如鋼絲繩端不捆扎，或?qū)摻z繩切斷，繩中的股絲會自行松散） ，輕微扭轉(zhuǎn)鋼絲繩（多層多股，相鄰層股的捻向相反）和不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩（在捻制鋼絲繩之前，將鋼絲預先成型，加工成在繩中的形態(tài)，鋼絲內(nèi)應力小，不扭轉(zhuǎn)打結(jié)，撓性好，壽命長，較一般鋼絲繩可提高壽命 50%） 。4QS纖維芯具有較高撓性和彈性，不能耐高溫，不能承受橫向壓力。 電動機1 計算電動機的靜功率Kw ????(32) 134250mdS.??學士學位論文 16式中： Pj — 穩(wěn)態(tài)平均功率；Q,v — 起升負載及起升速度；η — 機構(gòu)總效率，對于抓斗式 η= 。 JC=40%， G=， CZ=450 。這主要由于電機廠已提供計算 YZR 系列繞線型異步電動機 SS5 工作方式下輸出容量的全套原始數(shù)據(jù)，進而以計算出 SS5 時，電機額定輸出功率，因而可用相應的發(fā)熱校驗方法。電動機選用 YZPF315M2—6。1 減速器傳動比起升機構(gòu)傳動比 i0按公式計算： (36)?式中： n — 電動機額定轉(zhuǎn)速；nt — 卷筒轉(zhuǎn)速；；???—減速器的個數(shù)；—卷筒初選直徑。根據(jù) n1,i 和 Ps查文獻[6]表 31010 表 31011 選取減速器的型號，使 Pn≥P s。3 校核減速器的最大轉(zhuǎn)矩 (38)95031fnMn??式中： Mn — 電動機的額定轉(zhuǎn)矩；f3 — 峰值轉(zhuǎn)矩系數(shù)，根據(jù)機構(gòu)的載荷狀況和利用等級由文獻[6]表31013 選取。4 起重機用硬齒面減速器特點：(1) 承載能力高。(5) 三支點減速器，可立式，臥式，甚至偏轉(zhuǎn)一定角度安裝，方便靈活。2 電動液壓塊式制動器的特點動作平穩(wěn)，噪音小，壽命長，尺寸小，重量輕，不易滲漏。在外形尺寸受限，制動轉(zhuǎn)矩要求很大的場合，可考慮選用帶式制動器，輪胎，汽車，履帶起重機較多使用帶式制動器。必須使用常開式操縱制動器時，應加裝停止器。門式、門座起重機和裝卸橋運行機構(gòu)制動器，應保證起重機具有工作狀態(tài)下的防風抗滑安全性。由文獻[6]表 3715，選擇 YW400—800—3 型。單推桿動作靈敏，可靠，壽命長，價格稍貴。結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，具有緩沖減震性能和一定的軸偏移補償能力，適于在不控制噪音環(huán)境的場合使用。如起動和制動時間過長，加速度小，要影響起重機的生產(chǎn)率，如起動和制動時間過短，加速度太大，會給金屬結(jié)構(gòu)和傳動部件施加很大的動載荷。起動時間是否合適，還可根據(jù)起動平均加速度來驗算。式中: n’ — 滿載下降時電動機轉(zhuǎn)速，通常取 n’=，n=1089r/min；Tz — 制動器制動轉(zhuǎn)矩；Tj’ — 滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩，按下式計算：(Nm)；?im2DQ039。??jT??2215069706kgm4..J. ????????zz tst ??..8制動時間長短與起重機作業(yè)條件有關(guān)，做精密安裝用的起重機，制動時間短，會引起物件上下跳動，難于準確對位。最好的措施是電氣控制制動與機械支持制動合并使用。 卷筒1 卷筒 卷筒組是起升機構(gòu)和牽引機構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。周邊大齒輪式卷筒組多用于傳動速比大，轉(zhuǎn)速低的場合，一般為開式傳動，卷筒軸只承受彎矩。根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。卷筒由鑄造或焊接經(jīng)機加工后制成。2 卷筒主要幾何尺寸確定：卷筒名義直徑 D (318)250med???? 繩槽半徑 R (319)??03612R.~.d繩槽深度 h（深槽） (320)9h繩槽節(jié)距 p（深槽） (321)8p?卷筒上有螺旋槽部分長 L0 (322)01034129638m6maxHLzD.???? ??????????????卷筒長度（單層雙聯(lián)卷筒） s (323)??0120s gLL?卷筒壁厚（鑄鐵卷筒） δ (324)?~.???式中： D — 卷筒名義直徑（卷筒槽底直徑） ； d — 鋼絲繩直徑；e — 筒繩直徑比，由文獻[6]表 332 選??；Hmax — 最大起升高度；m — 滑輪組倍率 m=1；D0=D+d — 卷筒計算直徑，由鋼絲繩中心算起的卷筒直徑；z1≥ — 為固定鋼繩的安全圈數(shù)；L1 — 無繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要決定；L2 — 固定鋼繩所需長度， L2≈ 3p；Lg — 中間光滑部分長度，根據(jù)鋼絲繩允許偏角確定。但實踐證明，帶螺旋槽的卷筒多層卷繞時，由于繩槽保證第一層鋼絲繩整齊排列，學士學位論文 24有利于以后各層鋼絲繩的整齊卷繞。 鋼絲繩在卷筒上的固定鋼絲繩端在卷筒上的固定必須安全可靠，便于檢查和更換鋼絲繩。壓板在卷筒側(cè)板上固定，鋼絲繩頭引出到卷筒側(cè)板外，用螺釘壓板將繩頭固定，構(gòu)造簡單。這種壓板適用于各種圓股鋼絲繩（GB110274）的繩端固定，不易用于電動葫蘆和多層繞卷筒。以避免亂繩。當 L≤3D 時，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應力不超過壓縮應力的10%～15%，只計算壓應力即可。多層卷繞時，卷筒外層繩圈的箍緊力壓縮下層鋼絲繩，使各層繩圈的緊度降低，鋼絲繩拉力減小，筒壁壓應力不與卷繞層數(shù)成正比，在這里 A2= 1；[ ]— 許用壓應力，對鑄鐵[ ]= /5， 為鑄鐵抗壓強度極限，c?c?bb對鋼[ ]= /2， 為鋼的屈服極限：ss ???? 運行機構(gòu)計算軌行式運行機構(gòu)主要由運行支承裝置與運行驅(qū)動裝置兩大部分組成。小車運行機構(gòu)常采用低速中集中驅(qū)動，電動機通過在小車架上的立式減速器、聯(lián)軸器和傳動軸驅(qū)動車輪，主動輪常取總輪數(shù)的一半，制動器放在電動機另一端的外伸軸上。這種驅(qū)動型式的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊，自重輕，裝卸方便，運行平穩(wěn)，使用可靠，但維修不太方便。為了減少輪緣啃軌，軌道內(nèi)側(cè)常增設(shè)水平輪。3 風阻力 Fw在露天工作的起重機要考慮起重機和起吊物品所受的風阻力。對于橋架類型起重機的小車運行機構(gòu)可按下式初選電動機：學士學位論文 27Kw (332)5.??jdPK式中： Kd — 考慮到電動機起動時慣性影響的功率增大系數(shù)。 (334)????...????????式中： J 1 — 電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量；J2 — 電動機軸上制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量；k — 計及其他傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，折算到電動機軸上可取k=—；n — 電動機額定轉(zhuǎn)速；ta — 機構(gòu)初選起動時間，根據(jù)運行速度確定，一般情況下橋架類型起重機大車運行機構(gòu) ta=8s～10s，小車巡行機構(gòu) ta=4s～6s；Q — 起升載荷；G — 起重機或運行小車的重力。起重時間一般應滿足下列要求：對起重機， t≤8s～10s；對小車， t≤4s