【文章內(nèi)容簡介】 、檢測、報警及控制。 （ 2）交流調速控制系統(tǒng) :對于起重機械來講，交流驅動仍是國內(nèi)普遍采用的方案而且多數(shù)停留在繞線式電機轉子串電阻來調速。隨著功率電子技術的發(fā)展，早在六十年代后期，國外就開始致力于晶閘管定子調壓調速技術的開發(fā)研究。 可編程序控制器 PLC引入到交流電氣傳動系統(tǒng)后，使傳動系統(tǒng)性能發(fā)生了質的變化。在橋式起重機 實現(xiàn)了抓斗的自動控制和故障診斷、檢測顯示等，達到了新的技術高度。 （ 3）變頻調速 :變頻調速的控制方法有恒壓頻比控制，轉差頻率控制，矢量控制，直接轉矩控制等。這些控制方法都得到了不同程度的應用，但其控制性能有一定的差異。直流電動機之所以與有良好的控制性能，其根本原因是當勵磁電流恒定時，控制電樞電流的大小就能無時間滯后的控制瞬時轉矩的大小。異步電動機產(chǎn)生瞬時轉矩的原理雖然與直流電動機相同，但由于建立氣隙磁場的勵磁分量和電磁轉矩所對應裝置電流有功分量都應包含在定子電流中，無法直接將它們分開，在運行過程中，這兩個分 量有會互相影響。 因此，要控制異步電動機的瞬時轉矩十分困難。像采用恒壓 共 頁 第 8頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設計（論文）選題背景及主要內(nèi)容 橋式起重機被廣泛地應用在國民經(jīng)濟建設的各個領域，產(chǎn)品目前己經(jīng)形成多個系列。隨著經(jīng)濟建設的發(fā)展，用戶對其性能要求越來越高，同時對產(chǎn)品的個性要求也越來越多樣化。但是目前國內(nèi)的橋式起重機結構型式比較落后，和國外同類產(chǎn)品相比仍有很大差距。本課題是結合大連工程機械研究所的科研工作提出和展開的，對于提高橋式起重機的設計水平和設計效率，應用現(xiàn)代 CAD/CAM 技術，增強企業(yè)對市場需求的相應速度，提升企業(yè)的競爭 力具有重要的實際意義。 本課題中以橋式起重機作為研究實體，由上可知，傳統(tǒng)橋式起重機的控制系統(tǒng)主要采用交流繞線機轉子串電阻的方法進行啟動和調速，繼電 — 接觸器控制，這種控制系統(tǒng)的主要缺點有： （ 1）橋式起重機工作環(huán)境差，工作任務重，電動機以及所串電阻燒損和斷裂故障時有發(fā)生。 （ 2）繼電 — 接觸器控制系統(tǒng)可靠性差，操作復雜，故障率高。 （ 3）轉子串電阻調速，機械特性軟，負載變化時轉速也變化，調速不理想。所串電阻長期發(fā)熱，電能浪費大，效率低。 要從根本上解決這些問題，只有徹底改變傳統(tǒng)的控制方式。近 年來，隨著微機技術的迅猛發(fā)展和電子計算機技術的廣泛應用， PLC 控制技術開始應用在起重機的電力拖動系統(tǒng)。電控系統(tǒng)是起重機正常工作的關鍵設備，電氣設計立足于安全，可靠，技術先進，性能價格比合理，維修方便。因此采用 PLC 控制的調速技術是起重機各項技術性能的主要保證。 PLC 控制系統(tǒng)的主要特點： （ 1） 采用 PLC對起重機電控系統(tǒng)進行控制和管理 , 使其工作時對信號顯示和故障監(jiān)測十分方便 , 可大大縮短檢修時間。 （ 2） 采用 PLC作為電控系統(tǒng)裝置 , 可節(jié)省司機室內(nèi)的空間 , 方便司機操作。 （ 3） 電控系統(tǒng) 的邏輯控制大多由 PLC以掃描方式執(zhí)行用戶程序來完成。與繼電器控制電路相比 , 減少了大量的中間繼電器和時間繼電器 , 使單臺起重機的電控配置達到相當高的技術水平 , 各種調速裝置 (如可控硅定子調壓調速裝置、交流變頻 ) 均可順利聯(lián)接于 PLC的控制當中 ,從而實現(xiàn)對各機構電動機的高精度實時控制。 （ 4） 使用 PLC的控制系統(tǒng)的自動化程度較高 , 既適用于新產(chǎn)品的開發(fā) , 又適用于老設備的改造。隨著起重機電控設備更新?lián)Q代步伐的加快和計算機自控技術的不斷發(fā)展 , 應用高科技技術來保證起重機安全可靠性 , 將是必然的趨勢。 共 頁 第 9頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 2 章 起重機總體方案設計 本次起重機設計的主要參數(shù)如下 : 起重量 10t,跨度 ，起升高度為 12m，起升速度 16m/min，小車運行速度 v=40m/min，大車運行速度 V=110m/min，大車運行傳動方式為分別傳動 。橋架主梁型式是箱形梁。小車估計重量 ，起重機的重量 ，工作類型為中級。 根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下： 大車運行機構的設計 大車運行機構的設計通常和橋架的設計一起考慮，兩者的設計工作要交叉進行，一般的設計步驟： (1) 確定橋架結構的形 式和大車運行機構的傳方式。 (2) 布置橋架的結構尺寸。 (3) 安排大車運行機構的具體位置和尺寸。 (4) 綜合考慮二者的關系和完成部分的設計。 對大車運行機構設計的基本要求是： (1) 機構要緊湊，重量要輕。 (2) 和橋架配合要合適，這樣橋架設計容易，機構好布置。 (3) 盡量減輕主梁的扭轉載荷，不影響橋架剛度。 (4) 維修檢修方便，機構布置合理。 大車機構傳動方案，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本設計采用分別傳 動的方案。 ： (1) 聯(lián)軸器的選擇 (2) 軸承位置的安排 (3) 軸長度的確定 這三者是互相聯(lián)系的。 在具體布置大車運行機構的零部件時應該注意以幾點： (1) 因為大車運行機構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?，機構零部件在橋架上的安裝可能不十分準確，所以如果單從保持機構的運動性能和補償安裝的不準確性著眼，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載荷，應該使機構零件盡量靠近主梁而遠離走臺欄桿；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應該參考現(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計和制造方便。 共 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ (4) 制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。 小車運行機構的設計 普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。 起升機構包括電動機、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和小車運行機構等部件的機架，通常為焊接結構。 起升機構采用閉式傳動方案，電動機軸與二級圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個半齒聯(lián)軸器和一中間浮動軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動。 運行機構采用全部為閉式齒輪傳動，小車的四個車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動機裝在小車架的臺面上，由于電動機軸和車輪軸不在同一個平面上，所以運行機構采用立式三級圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入 軸與電動機軸之間以及減速器的兩個輸出軸端與車輪軸之間均采用帶浮動軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。 小車架的設計，采用粗略的計算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗來進行，采用鋼板沖壓成型的型鋼來代替原來的焊接橫梁。 端梁的設計 橋架的金屬結構由主梁和端梁組成，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。橋架主梁的結構類型較多比較典型的有箱形結構、四桁架結構和空腹桁架 結構。 端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。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傳動的方案。 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。 本章主要對箱形橋式起重機進行介紹，確定了其總體方案并進行了一些簡單的分析。箱形雙梁 橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在 5 噸到 10 噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結構形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)?，在設計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。 共 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 第 3 章 大車運行機構的計算 已知數(shù)據(jù)： 起重機的起重量 Q=100KN，橋架跨度 L=，大車運行速度 cVd =110m/min，工作類型為中級，機構運行持續(xù)率為 JC%=25，起重機的估計重量 G=221KN，小車 的重量為 xcG =56KN，橋架采用箱形結構。 計算過程如下： 確定機構的傳動方案 本起重機采用分別傳動的方案如圖 31： 圖 31大車運行機構 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 選擇車輪與軌道，并驗算其強度 按照其重量分布，計算大車的最大輪壓和最小輪壓： 滿載時的最大輪壓： L eLQP x ????? 2G x c4G x cGma （ 31） = 5610 04 5622 1 ???? = 空載時最大輪壓： L eLP ax ???? 2G x c4G x cG39。m （ 32） = 56221 ??? 共 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ = 空載時最小輪壓： LeP ??? 2G x c4G x cG39。m i n （ 33） = 56221 ?? = 式中的 e 為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離 e=1m. 載荷率： Q/G=100/221= 由 [11]表 196 選擇車輪：當運行速度為 cVd =90110m/min， Q/G=，工作類型為中級時，車輪直徑 mmDc 500? ，軌道為 QU70 的許用輪壓為 173KN，故可用。 （ 1）疲勞強度的計算 疲勞強度計算時的等效載荷： d ?? 1? （ 34） =? 100000=60000N 式中 Φ 1— 等效系數(shù)，由 [11]表 48查得 Φ 1=