【文章內(nèi)容簡介】 汽車 輪胎 履帶 固定式 移動(dòng)式 起重機(jī)械 表 11 起重機(jī)械的類別 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 P 輪壓是指一個(gè)車輪傳遞到軌道或地面上的最大垂直載荷，按工況不同，分為工作輪壓和非工作輪壓。 H和下降深度 h 起升高度是指起重機(jī)水平停機(jī)面或運(yùn)行軌道至吊具允許最高位置的垂直距離，單位為 m。某些起重機(jī)，吊具 需要深入到運(yùn)行軌道或者地平面以下作業(yè)，應(yīng)考慮下降深度，其指的是吊具最低工作位置與起重機(jī)水平支承面之間的垂直距離。 V 工作速度，按起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)的不同可分為：起升（下降）速度 Vn，回轉(zhuǎn)速度 w，起重機(jī)（大車）運(yùn)行速度 Vk，小車運(yùn)行速度 Vt，吊重行走速度，變幅速度 V1等。 表面起重機(jī)工作繁重程度的參數(shù)，是為了考慮起重量和時(shí)間的利用程度以及工作循環(huán)次數(shù)的工作特征。 是表示臂架型起重機(jī)作業(yè)性能的曲線，他有起重量曲線和起升高度曲線組成。 橋門式起重機(jī)的基本構(gòu)成 橋門式起重機(jī)一般有橋架（門架），裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，操作室，小車導(dǎo)電裝置，起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置等組成。 本篇設(shè)計(jì)主要針對起升機(jī)構(gòu)中的副起升機(jī)構(gòu) —— 額定起重量為 5T，它的主要機(jī)構(gòu)包含以下裝置： 驅(qū)動(dòng)裝置 包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)、卷筒等五大部件，其中卷筒又屬于鋼絲繩卷繞系統(tǒng)中的部件。 鋼絲繩卷繞系統(tǒng) 包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪等四大部件，其中卷筒又屬于驅(qū)動(dòng)裝置中的部件。 取物裝置 包括吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種形式，本篇設(shè)計(jì)采用吊鉤這一形式。 安全保護(hù)裝 置 包括安全制動(dòng)器、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，安全保護(hù)裝置采用國標(biāo)配件，即根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，進(jìn)行零件的選配即可。 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 圖 11 橋門式起重機(jī)的水平實(shí)物圖 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 主要設(shè)計(jì)任務(wù) 依據(jù)起重機(jī)械的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)出能夠使 30/5T 橋門式起重機(jī)（指主起升機(jī)構(gòu)最大起重量為 30T，副起升機(jī)構(gòu)最大起重量為 5T 的橋門式起重機(jī)）正常運(yùn)行的副起升機(jī)構(gòu)，其包括對副起升機(jī)構(gòu)中的對驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置、安全保護(hù)裝置的各部件的設(shè)計(jì)與選配。 設(shè)計(jì)技 術(shù)要點(diǎn) ，了解其副起升機(jī)構(gòu)的各主要部件的功30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 能、作用及工作原理 ，通過查找相應(yīng)的資料進(jìn)行選配。 圖 12 橋門式起重機(jī)的三視圖 Y Z R 1 6 0 LY Z R 1 6 0 L30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 第 2 章 副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案選擇 副起升機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)設(shè)定 本次設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)主要用于設(shè)備檢修使用，該起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)利用等級為 T4（經(jīng)常清閑的使用），載荷狀態(tài) L2中（機(jī)構(gòu)經(jīng)常承受中等載荷，較少承受最大載荷）主要設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 額定起重量： Gn=5t 小車軌距： K=2500mm 工作級 別： M4（依據(jù)起重機(jī)的利用等級和載荷狀態(tài)選擇確定） 起升高度： H=16m 起升速度： V 起升 =12m/min 小車運(yùn)行速度： V 運(yùn)行 =45m/min 小車自重： 噸 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要素設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)需要給定的主要參數(shù)有：起重量、工作級別、起升高度和起升速度。 額定起重量對起升機(jī)構(gòu)的組成形式、傳動(dòng)部件、電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率有重要影響。在起重機(jī)系列設(shè)計(jì)中，合理選擇起重量是重要的環(huán)節(jié)。一般情況下，當(dāng)起重量超過 10t 時(shí)，常設(shè)置兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)，即主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu)。主起升機(jī)構(gòu)的起重能力大，用 以起吊重量大的貨物。副起升機(jī)構(gòu)的起重能力小，但速度較快，用以起吊較輕的貨物或作輔助性工作，提高工作效率。 起升速度的選擇與起重量、起升高度、工作級別和使用要求有關(guān)，中、小起重量的起重機(jī)選用高速以提高生產(chǎn)率，大起重量的起重機(jī)選用低速以提高驅(qū)動(dòng)功率，提高工作的平穩(wěn)性和安全性。工作級別高、經(jīng)常使用、要求生產(chǎn)率高的起重機(jī)宜采用高速；反之，工作級別低、用于輔助性工作的起重機(jī)可選用低速。用于安裝與設(shè)備維修的起重機(jī)除選用低速外，還需配備有微速或調(diào)試功能。大起升高度的起重機(jī)為了提高工作效率，除適當(dāng)提高起升高速外，還可備有空 載快速升降功能。 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 副起升機(jī)構(gòu)方案的選擇 副起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置 (包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、等 )、鋼絲繩卷繞裝置 (包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪 )、取物裝置和安全保護(hù)裝置組成。 當(dāng)起重量在 50t 以下時(shí)，常見的橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置方式如圖 21所示： 1 1電動(dòng)機(jī)； 2制動(dòng)輪； 3制動(dòng)器； 4轉(zhuǎn)動(dòng)軸； 5聯(lián)軸器； 6卷筒； 7減速器； 圖 21 起升機(jī)構(gòu)配置方案 圖 22 副起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 9 圖 21的方案布置形式，在通用橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)在實(shí)際設(shè)計(jì)中普遍應(yīng)用，具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)穩(wěn)定、安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)起重量在 510t時(shí)，典型的雙聯(lián)滑輪組起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞如圖 22所示。 根據(jù)《起重運(yùn)輸機(jī)械》冶金工業(yè)出版社 表 22選擇起重量≤ 5t 時(shí)，雙聯(lián)滑輪組倍率 a 取 1~2，本設(shè)計(jì)計(jì)算選擇滑輪組倍率 a=2。 圖 23 起重小車元器件各機(jī)構(gòu)的配置方案圖 圖 24 副起升機(jī)構(gòu)的部件布置圖30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 第 3 章 驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì) 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的 驅(qū)動(dòng)方式 可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；另一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的，本設(shè)計(jì)采用駕操控制方 式進(jìn)行設(shè)計(jì)。 電動(dòng)機(jī)的選擇及核算 電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的設(shè)備，是驅(qū)動(dòng)設(shè)備中的核心，如同人的心臟。電動(dòng)機(jī)按使用電源不同分為直流電動(dòng)機(jī)和 交流電動(dòng)機(jī) ，電力系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)大部分是交流電機(jī)，可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)（電機(jī)定子磁場 轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速不保持同步速）。本設(shè)計(jì)采用的是三相異步交流電動(dòng)機(jī)。 初選電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)的選擇，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械所需要的功率來選擇，盡量使電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下運(yùn)行。選擇時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過小 ,就會出現(xiàn)“小馬拉大車”現(xiàn)象，造成電動(dòng)機(jī)長期過載，使其絕緣因發(fā)熱而損壞，甚至電動(dòng)機(jī)被燒毀； (2)如果電動(dòng)機(jī)功率選得過大．就會出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，其輸出機(jī)械功率不能得到充分利用，功率因數(shù)和效率都不高，不但對用戶和電網(wǎng)不利，而且還會造成電能浪費(fèi)，要正確選擇電動(dòng)機(jī)，必須根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際工 況，進(jìn)行對比選擇。 首先，先對起升機(jī)構(gòu)滿載是的凈功率進(jìn)行粗略計(jì)算，經(jīng)查閱起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊，易知凈功率的計(jì)算公式如下： ?6000 nj PQVN ? 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 11 其中各字母代表的含義如下： Nj—— 起升機(jī)構(gòu)滿載時(shí)的靜功率（ Kw） Q—— 起升載荷，指起升質(zhì)量的重力（ N） P—— 在計(jì)算起升重物時(shí)用到的一個(gè)起升安全系數(shù)，一般取值為 ~，本設(shè)計(jì)為保證足夠的安全，取最大值 Vn—— 起升速度（ m/min） η —— 起升機(jī)構(gòu)的總效率 （包括減速器、卷筒和滑輪組的效率），采用齒輪減速器，一般可取η = 則由： η —— 起升機(jī)構(gòu)的總效率取值 Q —— 起升質(zhì)量的重力 =5000kg P—— 起升安全系數(shù)，取值 Vn —— 起升速度 =12m/min 可得： 起升機(jī)構(gòu)滿載時(shí)的靜功率 kwP Q VN nj 00 00 00 6 00 0???????? 橋式起重機(jī)的使用工況較接近 S S4和 S5，根據(jù) Nj=， JC=25%,初選電動(dòng)機(jī) YZR180L8,其基準(zhǔn)功率為 13Kw（超出部分是為進(jìn)行高速起升、下降所預(yù)留的）： 在 S4工況中，當(dāng) CZ=150， JC=25%時(shí)，其允許輸出功率 N= Kw（ 此值設(shè)定為該電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率） ,轉(zhuǎn)速 nd=700r/min； 在基準(zhǔn)工作制時(shí)，額定輸出功率 Ne=11 kW,力矩允許過載λ =，Jd= m2 電動(dòng)機(jī)的校驗(yàn) 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 按《起重運(yùn)輸機(jī)械》冶金工業(yè)出版社 式（ 65）： kwZGP QVN nw 0 0 0 0 0 0 6 0 0 039。?????????? NW=N= KW,驗(yàn)算通過。 式中， G為穩(wěn)態(tài)負(fù)載系數(shù)，經(jīng)查詢《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》，可查得， G 取值 。 由于該設(shè)備可能出現(xiàn)在高溫環(huán)境中使用，因此電動(dòng)機(jī)自身發(fā)熱率不得超過75%，電 動(dòng)機(jī)的自身最高發(fā)熱率 =，發(fā)熱率符合要求。 按《起重運(yùn)輸機(jī)械》冶金工業(yè)出版社 式（ 66）： 過載功率 kwZP QVN n 0 0 0 0 0 0 6 0 0 0H 39。????????????過 Ne=11 KW KW,驗(yàn)算通過。 式中， H 代表繞線異步電動(dòng)機(jī)，經(jīng)查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》，可查得， H 取值。 λ表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)，經(jīng)查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》，可查得，λ取值 。 電動(dòng)機(jī)過載率 。 通過計(jì)算發(fā)熱率及過載率，發(fā)現(xiàn)型號為 YZR180L8，基準(zhǔn)功率為 13kw 的電動(dòng) 機(jī)完全能夠承受設(shè)計(jì)要求，并沒有出現(xiàn)過多盈余而導(dǎo)致資源浪費(fèi)。 卷筒的設(shè)計(jì) 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 13 在起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)中，滑輪起著省力和支撐鋼絲繩并為其導(dǎo)向的作用。對于輕、中型工作類型的橋式起重機(jī)的滑輪可用灰鑄鐵和球墨鑄鐵制造；對于重級以上工作類型的橋式起重機(jī)的滑輪，可用鑄鋼制造。對于大直徑（ D800mm）的滑輪可用碳鋼焊接?；喌闹睆綄︿摻z繩使用壽命有直接的影響，鋼絲繩每經(jīng)過滑輪一次，就要彎曲一次，這樣多次反復(fù)彎曲，是造成鋼絲繩損壞的重要原因之一。 卷筒是起重機(jī)的重要承重部件，通過電機(jī)的作用來卷繞鋼絲繩以實(shí)現(xiàn)起吊重物的下降或提升， 它承載起升載荷，收放鋼絲繩，實(shí)現(xiàn)取物裝置的升降。因此，起重機(jī)械卷筒的安全性、可靠性非常重要。 確定卷筒的主要尺寸 D≥ d（ e1） =11（ 251） =264mm 由《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》附表 13選用 1D =300 mm， 卷筒繩槽尺寸由《起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表 333得槽距， 1t =13 mm，槽底半徑 1r =6 mm。 ： mmLtZDHiL h120820203)4221016(2)4(23100??????????????? 取 L =1500mm 式中： 0Z —— 附加安全系數(shù)，取 0Z = 2； 1L —— 卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距，即 1L =200 mm，30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 實(shí)際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減； 0D —— 卷筒計(jì)算直徑 0D =D+d=300+11=311 mm δ =+（ 6～ 10） = 300 +（ 6～ 10） =12～ 16 mm 取δ =4 mm 卷筒的強(qiáng)度校驗(yàn) ： M pamNSty/12876262m a xm a x???????? 式中， Smax 表示鋼絲繩所承受的壓力，其計(jì)算方法在鋼絲繩卷繞系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中將涉及到。 依據(jù)《起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》中對卷筒部件的設(shè)計(jì)要求，以及考慮到卷筒的安全性、可靠性等 ，并通過查詢各類鋼材的性能及工藝，初步選用灰鑄鐵 HT200作為本設(shè)計(jì)中副起升機(jī)構(gòu)卷筒的制造材料，最小抗拉強(qiáng)度σ b =195MPa，許用壓應(yīng)力： Mpan b ][1??? ?? 因 maxy? ﹤ y][? ，故抗拉強(qiáng)度是足夠的。 ： 由于卷筒長度 L≥ 3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎曲應(yīng)力產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示 3130/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15 所示： 圖 32 1 卷 筒彎矩圖 圖 31 卷筒彎矩圖 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)： mNLLSlSMw????????83694002202050012876)2( 1m a x1m a x 卷筒斷面系數(shù)： mNDDDW i???????3004444 30/5T 橋門式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16