【文章內(nèi)容簡介】 梁構(gòu)成的。主梁承受垂直載荷、自重及水平載荷，副梁承受自重和水平載荷。主梁由上弦桿、下弦桿、斜桿、豎桿等組成。連接主粱與副梁的桿件是水平桿、斜桿等。各桿件用鉚釘或電焊相連接，也可以考慮螺栓連接。各桿件上作用有軸向應(yīng)力，即拉應(yīng)力和壓應(yīng)力。 主粱的形狀有魚腹型和直線型。對于承受自重、動載荷及彎曲力矩等外力，武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 6 前者是最理想的結(jié)構(gòu)形式。但這種形式對于材料利用和組裝存在有困難。后者是通常采用的形式，目前幾乎都采用后一種形式。 橋式起重機(jī)除承受因垂直載荷產(chǎn)生的彎 矩外，還承受因風(fēng)載及行走運(yùn)動的水平載荷所產(chǎn)生的彎矩。因此在主粱的側(cè)面設(shè)置與主粱形狀相同的副桁架。 副桁架與主梁的結(jié)合是用水平桿、斜桿構(gòu)成框形，以防受載變形。在水平桿上裝設(shè)著走臺、電動機(jī)、行走機(jī)構(gòu)的長軸、軸承。 橫梁與主桁架和副桁架裝在一起，把兩根主桁架連接起來。它與主桁架是用堅(jiān)固的連接板，以精制螺栓裝在一起。橋式起重機(jī)上的載荷和沖擊較大，行走驅(qū)動裝置的車輪裝在橫粱上。由輪距為 l單位的橫梁來承受最大載荷，由小車產(chǎn)生的載荷作用在小車橫行軌道上。對普通橋式起重機(jī)輪距 l取為跨度的 1/5～ 1/7 較好。小重量起重機(jī)的橫 梁通常采用槽鋼，大起重量起重機(jī)的橫梁通常用鋼板作成槽形或箱形。 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)的組成 在起重機(jī)中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷揚(yáng)式。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響整臺起重機(jī)的工作性能。 起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動裝置包括電動機(jī)、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種型式。安全 保護(hù)裝置有超負(fù)荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。 起升機(jī)構(gòu)有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動、電動機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動三種驅(qū)動方式。 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的起升機(jī)構(gòu)，其動力由內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動裝置集中傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi)的各個工作機(jī)構(gòu)。這種驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源，機(jī)動靈活，適用于流動作業(yè)的流動式起重機(jī)。為保證各機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動，整機(jī)的傳動系統(tǒng)復(fù)雜笨重。由于內(nèi)燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn)，不能帶載起動，需依靠傳動環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)起動和換向．這種驅(qū)動方式調(diào)速困難，操縱麻煩．屬于淘汰類型。目前只在現(xiàn)有的少數(shù)履帶起重機(jī) 和鐵路起重機(jī)上應(yīng)用。 電動機(jī)驅(qū)動是起升機(jī)構(gòu)主要的驅(qū)動方式。直流電動機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但獲得直流電源較為困難。在大型的工程起重機(jī)上，常常用內(nèi)燃機(jī)和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動。交流電動機(jī)驅(qū)動能直接從電網(wǎng)取得電能．操縱簡單，維護(hù)容易，機(jī)組重量輕，工作可靠，在電動起升機(jī)構(gòu)中被廣泛采武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 7 用。本起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)采用的啟動方式也為電動機(jī)驅(qū)動。 液壓驅(qū)動的起升機(jī)構(gòu)，由原動機(jī)帶動液壓泵．將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件 (液壓缸或液壓馬達(dá) )使機(jī)構(gòu)動作，通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速。液壓驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn)是傳動比大，可 以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速，結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，操作方便，過載保護(hù)性能好。缺點(diǎn)是液壓傳動元件的制造精度要求高，液體容易泄漏。目前液壓驅(qū)動在流動式起重機(jī)上獲得日益廣泛的應(yīng)用。 起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖 圖 為原動機(jī)驅(qū)動的起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖。電動機(jī) 1 通過聯(lián)軸器 2 與減速器 4 的高速軸相連。機(jī)構(gòu)工作時，減速器的低速軸帶動卷筒 7，將鋼絲繩 5 卷上或放出，經(jīng)過滑輪組系統(tǒng)，使吊鉤 6 實(shí)現(xiàn)上升或下降。機(jī)構(gòu)停止工作時，制動器3 使吊鉤連同貨物懸吊在空中。吊鉤的升降靠電動機(jī)改變轉(zhuǎn)向來達(dá)到。 圖 起升機(jī)構(gòu)簡圖 為了安裝 方便與避免高速軸在小車架受載變形時發(fā)生彎曲，聯(lián)軸器 2 應(yīng)是帶有補(bǔ)償性能的，通常采用彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器。前者構(gòu)造簡單并能緩沖，但彈性橡皮圈的壽命不長；后者堅(jiān)固耐用，應(yīng)用最廣。齒輪聯(lián)軸器的壽命與安裝質(zhì)量有關(guān)，并且需要經(jīng)常潤滑。為使布置更方便并增高補(bǔ)償能力，降低磨損，常將齒輪聯(lián)軸器制成兩個半齒輪聯(lián)軸器，中間用浮動軸或補(bǔ)償軸連起來。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 8 制動器通常裝在高速軸上，以減小其尺寸，如圖 所示位置。經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一個半體兼作制動輪。帶制動輪的聯(lián)軸器半體應(yīng)當(dāng)安裝在減速器軸上，這樣，即使聯(lián)軸器損壞，制動器仍能起作用，保 證了安全。 有時在高速軸上需要裝設(shè)兩個制動器，則第二個制動器可裝在減速器高速軸的另一端，如圖 虛線所示，或者裝在浮動軸的另一個聯(lián)軸器上。也可以把制動器裝設(shè)在電動機(jī)的尾部輸出軸上，但這時需要有兩端出軸的電動機(jī)，所以一般盡量避免。目前也有將制動器放在電動機(jī)尾部的殼體內(nèi)，制成一個組合部件，從而使機(jī)構(gòu)簡化緊湊。 起升機(jī)構(gòu)的制動器應(yīng)是常閉式的。采用塊式制動器，裝有電磁鐵或電動推桿作為自動的松閘裝置，與電動機(jī)電氣聯(lián)鎖。制動器的制動力矩應(yīng)保證有足夠的制動安全系數(shù)。在要求緊湊的情況下，也有采用帶式制動器的。 減速器常用 封閉式的標(biāo)準(zhǔn)兩級圓柱齒輪減速器。在起重量較大（超過 80t)的情況下，為得到低速并增大卷筒與電動機(jī)間的尺寸，常采用標(biāo)準(zhǔn)的封閉式兩級減速器，再增加一對開式齒輪作最后級傳動。 在要求緊湊的起升機(jī)構(gòu)中，也有采用蝸輪減速器的，其缺點(diǎn)是機(jī)械效率低。有時采用蝸輪減速器是為了盡量減少噪聲，例如在載客電梯中。近年來還有采用行星齒輪減速器的，減速器（如 3K 或擺線、漸開線齒形的少齒差行星減速器）裝在卷筒的內(nèi)腔中，電動機(jī)和卷筒成同軸線布置，其特點(diǎn)是十分緊湊，但維修不太方便。 卷筒通常裝在轉(zhuǎn)軸上，使軸承的檢查與更換都較方便。 卷筒與 減速器低速軸可通過特種聯(lián)軸器相連接，卷筒軸用自位軸承支承于減速器軸的內(nèi)腔和軸承座中，扭矩由齒輪連接來傳遞。這種方法緊湊，可靠，分組性好，能補(bǔ)償減速器軸與卷筒軸間的角度偏差，但減速器低速軸需帶特殊齒形軸端，加工時較為復(fù)雜。國外有采用鼓形滾子聯(lián)軸器的，它利用鼓形滾子與兩個半圓凹槽的配合實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。由于它不僅能傳遞扭矩，同時還能承受很大的徑向力，故省去了一個徑向支承裝置。這種布置還省去了卷筒長軸，使重量減輕。 當(dāng)卷筒與開式傳動的大齒輪相連接時，卷筒端面與齒輪間用沿圓周布置的螺釘聯(lián)接。為承受剪切力和傳遞扭矩，可以用精 制的鉸制孔用螺栓，也可以在螺孔中配一個受剪套筒而采用普通螺栓。 在某些需要能進(jìn)行貨物自由下降的起升機(jī)構(gòu)中，卷筒與減速傳動裝置間裝有摩擦離合器。這時，制動器應(yīng)裝在卷筒上，用來控制自由下降的速度，它應(yīng)當(dāng)是可操縱的。 卷筒的直徑一般盡量選用許用的最小值，因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加，轉(zhuǎn)矩與減速器的傳動比也增大了，會引起整個機(jī)構(gòu)的體積過大。但在起升高度較大時，往往增加卷筒直徑以求限制其長度。 滑輪組型式（單式或雙聯(lián)的）和它的倍率對起升機(jī)構(gòu)的尺寸也有很大的影響。武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 在橋式起重機(jī)中采用雙聯(lián)滑輪組，單式滑輪組只宜用于有導(dǎo)向滑輪的臂 架式起重機(jī)。 滑輪組倍率的選定對鋼絲繩中的拉力、卷筒直徑與長度、減速器的傳動比及總體尺寸都有關(guān)系。大起重量采用較大的倍率，可以避免采用過粗的鋼絲繩。有時采用增大滑輪組倍率同時相應(yīng)地降低起升速度的方式來提高起重量，可以使起升機(jī)構(gòu)達(dá)到通用性，即將同一起升機(jī)構(gòu)用于不同的起重量，這是在系列設(shè)計(jì)時常采用的方法。在某些情況下，還可能出于其它原因而適當(dāng)?shù)剡x用較小的倍率，如在臂架式起重機(jī)中選用較小的倍率可以減少臂架端部的定滑輪數(shù)目。在設(shè)計(jì)大起升高度的起升機(jī)構(gòu)時，也可以采用減小滑輪組倍率的方法來減少卷筒繞繩量，從而避免多層卷 繞或過長的卷筒。 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 3 主要的計(jì)算 確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： D )1( ?? ed 式中 e 為中級工作類型時的系數(shù)，取 e=25. 所以 )125(11 ??D =264mm。由（ 2）表 8165 選用滑輪直徑 D=280mm，取平衡滑輪的直徑 pD =? 264=8165 選用 pD =225mm?；喌睦K槽部分尺寸可由表 8166 查得。由（ 1）附表4 選用鋼絲繩直徑 d=11mm， D=280mm，滑輪軸直徑 5D =90mm。 1E 型滑輪標(biāo)記為：滑輪 1E 11 ? 28080 ZB J80 ； 由（ 2）附表選用 d=11mm， D=225，滑輪軸直徑 5D =45mm。標(biāo)記為： F11? 22545 ZB J180 確定卷筒尺寸，并驗(yàn)算強(qiáng)度 卷筒直徑： )125(11 ??D =264mm,由（ 2）表 8160 選 A 型卷筒模式， D=315mm，由（ 2）表 8159 得槽底半徑 R=7，槽距 1P =14mm。 卷筒尺寸由下列公式得： ???? oss in1 ?? fff 0 8916213) 31 0 0018(2 ?????? ??? 取 L=1100mm 上式中 0Z ——鋼絲繩安全圈數(shù)，一般為 2~ 0Z =2； 1L ——卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即1L =L=162mm，實(shí)際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可適當(dāng)增減； 0D ——卷筒計(jì)算直徑 0D =D+d=315+11=326mm 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 卷筒壁厚： mmD ~)10~6(3 1 )10~6( ??????? 取為 13mm 卷筒應(yīng)力驗(yàn)算： ?卷筒的長度 L=964,而 3 倍 D 為 945mm。 ?L＞ 3D，驗(yàn)算由彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力。 如下圖所示，卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時： 復(fù)M = maxS l = maxS 216211008620)2( 1 ???? LL =4042780N`mm 卷筒斷面抗彎模數(shù) ??? D DDW )( 44 內(nèi) 344 2 1 7 2 93 1 52 8 93 1 mm??? mmDD 2891323152 ????? ?內(nèi) M paWMi ???? 合成應(yīng)力： max][ ][39。 ????? iii ?? 式中： 由于選用 HT200，此材料的最小抗拉強(qiáng)度 b? =198Mpa，因此，許用拉應(yīng)力 i][? ， nbi ?? ?][ ，在此安全系數(shù)取 n=5， i][? =195/5=39Mpa ??max? 卷筒壁壓應(yīng)力 M p atS 51)1313/(8 6 2 0m a xm a x ???? ?? ][? 許用壓應(yīng)力 39。][ nb?? ? ， n39。取 ，所以 ][? =195/=130 M paiii ][ ][39。 m a x ?????? ????? 武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 ii ][39。 ?? ＜? 卷筒驗(yàn)算通過。 因此選擇卷筒直徑 D=315mm，長度 L=1100mm， r=7mm， t=13mm。倍率為 3。 靠近減速器一段的卷筒槽為左的 A 型卷筒： A3151100713203 左 選擇電動機(jī) 電動機(jī)的靜功率： kwvGQN j 8)995 0 00(60102 )( 0 ??? ?????? ? 式中 ?機(jī)構(gòu)總效率，一般為 ，在此取 電動機(jī)的計(jì)算功率： kwNKN jde ???? 式中 dK 由【 2】查得，對于 M5 機(jī)構(gòu)，取 查【 1】附表 30 選用電動機(jī) 8412 ??JZR , 其 kg21079m in ,/r710n,11d1????Gkw