【文章內(nèi)容簡介】 橋式起重機廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。 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。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)。起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式又可以分為兩類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 從結(jié)構(gòu)上來說起重機(crane)運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)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[3]。 　 橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。 　主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 　 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、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，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強度較低，已較少生產(chǎn)。 　 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá)60米。 為了確保起重作業(yè)安全可靠，起重機裝有較完善的安全裝置，以便在意外的情況下，起到保護(hù)機件或提醒操作人員注意，從而起到安全保護(hù)作用[4]。 　?。?）液壓系統(tǒng)中各溢流閥：可抑制回路中的異常高壓，以防止液壓油泵及馬達(dá)的損壞，并防止處于過載狀態(tài)。 　?。?）.吊臂變幅安全裝置：當(dāng)不測事故發(fā)生，吊臂變幅油缸回路中的高壓軟管或油管爆裂或切斷時，液壓回路中的平衡閥就起作用，鎖閉來自油缸下腔的工作油，使吊臂不致下跌，從而確保作業(yè)的安全性。 　?。?）.吊臂伸縮安全裝置：當(dāng)不測事故發(fā)生，吊臂伸縮油缸回路中的高壓軟管或油管爆裂或切斷時，液壓回路中的平衡閥就起作用，鎖閉來自油缸下腔的工作油，使吊會自己縮回，從而確保作業(yè)的安全性。 　　（4）.高度限位裝置：吊鉤起升到規(guī)定的高度后，碰觸限位重錘，打開行程開關(guān)，過繞指標(biāo)燈即亮，同時切斷吊鉤起升、吊臂伸出、吊臂伏到等動作的操作而確保安全。這時只要操縱吊鉤下降，吊臂縮回或吊臂仰起(即向安全方操作)等手柄時，使限位重錘解除約束，操作即恢復(fù)正常。在特殊的場合，如仍需要作微量的過繞操作，可按下儀表盒上的釋放按鈕，此時限位的作用便解除，但此時的操作必須十分謹(jǐn)慎小心，以防發(fā)生事故。 　?。?）.支腿鎖定裝置：當(dāng)不測事故發(fā)生，通往支腿垂直油缸的高壓軟管或油管破裂或切割時，液壓系統(tǒng)中的雙向液壓鎖能封鎖支腿封鎖油缸兩腔的壓力油，使支腿不縮或甩出，從而確保起重作業(yè)的安全性。 　　（6）.起重量指示器：起重量指示器設(shè)置在基本臂的合側(cè)方(即操縱室的右側(cè)面)，操作者坐在操縱室內(nèi)便能清楚地觀察到，能準(zhǔn)確地指示出吊臂的仰角及對應(yīng)工況下起重機允許的額定起重量。 （7）.起重特性表：設(shè)置在操縱室內(nèi)前側(cè)下墻板上，該表列出了各種臂長和各種工作幅度下的額定起重量和起重高度，以便操作時查閱。起重作業(yè)時，切不可超過表中規(guī)定的數(shù)值。為了確保起重作業(yè)安全可靠，起重機裝有較完善的安全裝置，以便在意外的情況下，起到保護(hù)機件或提醒操作人員注意，從而起到安全保護(hù)作用。 橋式起重機設(shè)計的總體方案 起重機課程設(shè)計的主要參數(shù): 起重機課程設(shè)計參數(shù) 工作級別A5跨度L（m）主起升副起升小車運行大車運行起升重量Q（t）163 起升高H(m)1214工作V(m/min)74工作級別A5A5A5A5JC%75%75%75%75% 主梁和橋架的設(shè)計 ,主要構(gòu)件是上蓋板、下蓋板和兩塊垂直腹板，主梁和端梁采用搭接形式，走臺的寬度取決于端梁的長度和大車運行機構(gòu)的平面尺寸，司機室采用閉式一側(cè)安裝，腹板上加橫向加勁板和縱向加勁條或者角鋼來固定，縱向加勁條的焊接采用自動焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，腹板的下邊和下蓋板硬做成拋物線形。 端梁的設(shè)計端梁采用箱型的實體板梁式結(jié)構(gòu)，是由車輪組合端梁架組成，端梁的中間截面也是由上蓋板，下蓋板和兩塊腹板組成；通常把端梁制成制成三個分段，端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運行采用分別驅(qū)動的方案。在裝配起重機的時候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 下面對主梁，端梁，橋架進(jìn)行詳細(xì)計算和校核。2 大車運行機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計的基本原則和要求大車運行機構(gòu)的設(shè)計通常和橋架的設(shè)計一起考慮，兩者的設(shè)計工作要交叉進(jìn)行，一般的設(shè)計步驟：1. 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳方式2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)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)系和完成部分的設(shè)計 對大車運行機構(gòu)設(shè)計的基本要求是：1. 機構(gòu)要緊湊，重量要輕2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機構(gòu)好布置3. 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度4. 維修檢修方便，機構(gòu)布置合理 機構(gòu)傳動方案大車機構(gòu)傳動方案，基本分為兩類：分別傳動和集中傳動，橋式起重機常用的跨度（）范圍均可用分別傳動的方案。 大車運行機構(gòu)具體布置的主要問題1. 聯(lián)軸器的選擇2. 軸承位置的安排3. 軸長度的確定這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運行機構(gòu)的零部件時應(yīng)該注意以幾點：1. 因為大車運行機構(gòu)要安裝在起重機橋架上，橋架的運行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準(zhǔn)確，所以如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。2. 為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺欄桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。3. 對于分別傳動的大車運行機構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間的長度，總之考慮到橋架的設(shè)計和制造方便。4. 制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。 大車運行機構(gòu)的計算參數(shù)：起重機估計總重G=，橋架跨度L=，起重量Q=16t，大車運行速度Vdc=74m/min，工作級別為A5級，機構(gòu)運行持續(xù)率為JC%=25%，小車的重量為Gxc=，橋架為箱形結(jié)構(gòu)。 確定機構(gòu)傳動方案 本起重機設(shè)計的傳動方案如圖所示： 大車運行機構(gòu)1—電動機 2—制動器 3—高速浮動軸 4—聯(lián)軸器 5—減速器 6—聯(lián)軸器 7低速浮動軸 8—聯(lián)軸器 9—車輪 大車車輪與軌道的選擇及其強度校核 如圖所示的重量分布，計算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓。 大車輪壓受力圖滿載時，最大輪壓：Pmax= （）= =空載時，最小輪壓：P‘min= （） = = 式中的e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離e=車輪踏面疲勞計算載荷： P==（2*+）/3= （） 車輪材料，采用ZG340640(調(diào)制)，σ=700MP，σ=380MP，由附表18選擇車輪直徑D=500mm，由 [1]表51 查得軌道型號為QU70（起重機專用軌道）按車輪與軌道為點接觸和線接觸兩種情況來驗算車輪的接觸強度 1）點接觸局部擠壓強度驗算： P=kRcc/m=281257N （） k許用點應(yīng)力常數(shù)(N/mm),由【1】表52，取k= R曲率半徑，由車輪和軌道兩者曲率半徑中取最大值。取QU70的曲率半徑為400mm M由軌頂和車輪的曲率半徑之比（r/R）所確定的系數(shù),由【1】表55查得，m=c轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)，由【1】表53，車輪轉(zhuǎn)速n=/πD=74/π/=,c=. c工作級別系數(shù),由表54，M級別，c=1 PP 故驗算通過 2）線接觸局部擠壓強度驗算 P=kDlcc= （）式中， k 許用點應(yīng)力常數(shù)(N/mm),由【1】表52，取k= l車輪與軌道的有效接觸長度，QU70中，l=70mm c轉(zhuǎn)數(shù)系數(shù)，由【1】表53，車輪轉(zhuǎn)速n=/πD=74/π/=,c=. c工作級別系數(shù),由表54，M級別，c=1 PP 故驗算通過 運行阻力運算 摩擦總阻力距 Mm=β（Q+G）（K+μ*d/2）由【3】 Dc=500mm車輪的軸承型號為：7520， 軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：（100+180）/2=140mm由【2】中表92到表94查得：滾動摩擦系數(shù)K=，軸承摩擦系數(shù)μ=，附加阻力系數(shù)β=，代入上式中：當(dāng)滿載時的運行阻力矩：Mm（Q=Q）= Mm(Q=Q)=b(Q+G)( k +m) =（160000+305000）（+） =1116Nm （）運行摩擦阻力：Pm（Q=Q）===4464N （）空載時：Mm（Q=0）=βG（K+μd/2） （） =305000（+） =732N P m（Q=0）= Mm（Q=0）/（Dc/2） （） =7322/ =2928N 選擇電動機電動機靜功率：Nj=PjVdc/（1000m ） （）=446474/1000/60/式中 Pj=Pm（Q=Q）—滿載運行時的靜阻力(P m（Q=0）=4464N) m=2驅(qū)動電動機的臺數(shù)初選電動機功率：N=Kd*Nj=*=式中Kd電動機功率增大系數(shù)，由【2】表76查得Kd=查【1】表3127選用電動機YZR160M1；Ne=，n1=927r/min，（GD2）=，電動機的重量Gd=154kg 驗算電動機的發(fā)熱條件等效功率：Nx=K25rNj ） = = （）式中K25—工作類型系數(shù)，由[1]查得當(dāng)JC%=25時，K25=r—由[1]按照起重機工作場所得tq/tg=，r=由此可知：NxNe,故初選電動機發(fā)熱條件通過。 選擇電動機：YZR160M1 減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/（πDc）=74/（）機構(gòu)傳動比： i。=n1/nc=927/= （） 查[【1】表35，選用兩臺ZQ350V1Z減速器i‘=；[N]=，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min時，可見Nj[N]。 驗算運行速度和實際所需功率實際運行的速度：V=Vdc i。/ i。‘=74（）誤差：ε=（VdcV）/ Vdc=（）/74100%=4%15%合適 （）實際所需的電動機功率：N=NjV/ Vdc=（）由于N‘jNe,故所選的電動機和減速器都合適 驗算起動時間起動時間：t= （）式中n1=927r/min m=2(驅(qū)動電動機臺數(shù)) Mq=9550N/n1=9550m滿載時運行靜阻力矩：Mj（Q=Q）===m （）空載運行時靜阻力矩：Mj（Q=0）= ()==m初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩：(GD2)ZL+(GD2)L=