【導(dǎo)讀】.程文明.曾佑文.汪春生等.《起重機設(shè)計手冊》，第一版，北京，中國鐵道出版社，.《機械零件設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社，2020年；東科技出版社，1996年3月；.《起重運輸機械》，機械工業(yè)出版社，1982年；.《起重機課程設(shè)計》，冶金工業(yè)出版社，1993年；.《起重機設(shè)計手冊》，第2卷，武漢，化學(xué)工業(yè)出版社，1996年；

　　

【正文】 省 1/2 力多費 1 倍距離，如圖 42所示： 圖 42 動滑輪 滑輪主要的功能是牽拉負載、改變施力方向、傳輸功率等等。多個滑輪共同組成的機械稱為“滑輪組”，或“復(fù)式滑輪”，如圖 43。滑輪組的機械利益較大，可以牽 拉較重的負載。滑輪也可以成為鏈傳動或帶傳動的組件，將功率從一30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 27 個旋轉(zhuǎn)軸傳輸?shù)搅硪粋€旋轉(zhuǎn)軸。 圖 43 簡單的滑輪組 滑輪組主要尺寸的設(shè)計與選擇 起重機一般都需要起重較大噸位的重物，因此，必選減少大量的承受力，如此才能降低成本，從而選擇尺寸、型號最合適的鋼絲繩。如此一來，使用滑輪組就可以滿足這點要求。 依據(jù)現(xiàn)場使用的要求，并以現(xiàn)場師傅的經(jīng)驗為依據(jù)，本設(shè)計選擇典型的雙聯(lián)滑輪組起升機構(gòu)鋼絲繩卷繞，其卷繞方式如下圖所示： 圖 44 副起升 機構(gòu)鋼絲繩卷繞方式簡化圖 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 28 確定滑輪的主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： D≥ d（ e1） =11（ 251） =264mm 式中 : 系數(shù) e=25 由 [1]表 24 查得， 由《起重機課程設(shè)計》附表 2 表選用滑輪直徑 D=280 mm，取平衡滑輪直徑Dp≈ = 280=168 mm， 由《起重機課程設(shè)計》附表 2選用 Dp= 225 mm。 再根據(jù)《起重運輸機械》冶金工業(yè)出版社 表 22 選擇鋼絲繩的起重量≤ 5t 時，雙聯(lián)滑輪組倍率 a取 1~2，本設(shè)計計算選擇滑輪組倍率 a=2。 鋼絲繩的選擇與設(shè)計 概 述 鋼絲繩是一種具有強度高、彈性好、自重輕及撓性好的重要構(gòu)件 ,被廣泛用于機械、造船、采礦、冶金以及林業(yè)等多種行業(yè)。 鋼絲繩用鋼絲捻制成的繩索 ,結(jié)構(gòu)見圖 45和圖 46。中間的纖維繩稱繩芯，捻在繩芯周圍的鋼絲叫繩股。鋼絲繩直徑一般為 ～ 65mm，最粗可達 120mm，非捻制鋼絲繩直徑可達 1000mm。 19 世紀初，歐洲已在礦井上使用鐵絲制成的繩索代替麻繩和鐵鏈，后來出現(xiàn)了鋼絲繩。 圖 45 鋼絲繩的結(jié)構(gòu) 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 29 圖 46 鋼絲繩的集中擰繞形式 鋼絲繩用途很廣，品種繁多。 70 年代末，世界鋼絲繩產(chǎn)量為全 部鋼產(chǎn)量的 ％左右。中國在 1939 年前后開始生產(chǎn)鋼絲繩，現(xiàn)在已能生產(chǎn)很多品種。 鋼絲繩廣泛應(yīng)用于張、拉、提、升、引、牽等方面。 鋼絲繩主要生產(chǎn)地區(qū)有天津、上海、沈陽、陜西、江蘇等地的鋼絲繩廠生產(chǎn)。其產(chǎn)品除供應(yīng)國內(nèi)使用外，還輸往菲律賓、新加坡、香港、西班牙、加拿大、埃及、也門等。我國進口的鋼絲繩主要來自：德國、日本、英國、俄羅斯、韓國等。 鋼絲繩功能與其他其它繩索比較，鋼絲繩具有強度高、鋼絲繩韌性好、無噪音、使用方便等優(yōu)點。制繩的常用鋼號為 60、 6 70、 75MnCuTi 等，其硫、磷含量不得超過 %。圖 47 為南通大鋼對鋼絲繩的詳細解剖，直觀展示了鋼絲繩的組成包括鋼絲、鋼股，內(nèi)芯。 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 30 圖 47 鋼絲繩的詳細解剖圖 鋼絲繩之所以用途十分廣泛，是因為它有以下特點： ； ； 、抗疲勞強度和抗沖擊韌性； ，耐磨、抗震、運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性好； ，能夠在各種有害介質(zhì)的惡劣環(huán)境中正常工作； ，適宜于牽引、拉拽、捆扎等多方面的用途； 系數(shù)大，使用安全可靠； ，便于攜帶和運輸； 鋼絲繩的選擇 滑輪組采用滾動軸承，當(dāng) hi =2，查《起重機設(shè)計手冊》表 3211 得滑輪組效率 ?=，鋼絲繩所受最大拉力： 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 31 kNkgiGQSh 2 8 7995 0 0 020m ax????????? 查《起重機設(shè)計手冊》表 312，工作級別 A5 時，安全系數(shù) n=,鋼絲繩計算破斷拉力 bS ： kNnSS b a x ???? 查《起重運輸機械》附表 1 所選瓦林吞型纖維芯鋼絲繩 6 19W+FC，鋼絲公稱抗拉強度 1570MPa，光面鋼絲，右交互捻，直徑 d=11mm，鋼絲繩最小破斷拉力][bS =, 標(biāo)記如下： 鋼絲繩： 11NAT 6 19W+FC 1570 ZS GB891888 鋼絲繩的長度選擇 本設(shè)計使用的起升高度為 H=16m，則 鋼絲繩的計算長度 =4（起升高度 +卷筒的卷繞直徑） 因此有 鋼絲繩的計算長度 =4（ 16+） = 但在起重機械使用的實際現(xiàn)場中，計算長度只是一個參考數(shù)據(jù)，為保證安全起重，在起升機構(gòu)中都在保留 34圈的安全圈（指固定卷繞在卷筒上以保證安全的鋼絲繩圈數(shù)），本設(shè)計中為副起升機構(gòu)，卷筒的左右兩端的安全圈保留 3 圈即可，則有 安全圈長度 =6卷筒的卷繞直徑 =6 = 則鋼絲繩的總計算長度 =鋼絲繩的計算長度 +安全圈長度 =+= 據(jù)實際現(xiàn)場作業(yè)人員中的現(xiàn)場專業(yè)工程師的經(jīng)驗知，鋼絲繩的長度一般為計算長度的 倍，此是因此在檢修作業(yè)過程中，除了在非作業(yè)情況中在空中懸 掛的一部分鋼絲繩以外，還會在滑輪組以及卷筒上卷繞部分鋼絲繩，這些長度30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 32 沒有辦法直接進行計算，因此，在實際鋼絲繩的使用時都會有一定的誤差，因此，在使用時，鋼絲繩的長度一般為計算總長度的 倍，則本設(shè)計中的鋼絲繩實際長度選擇為 =，選擇 75m 的鋼絲繩。 使用鋼絲繩的注意事項 ，請務(wù)必通過其中起重設(shè)備或滑板輕輕裝卸，以免造成繩盤損壞和亂卷現(xiàn)象；地面搬運時，鋼絲繩盤不允許在凹凸不平的地面上滾動，使鋼絲繩表面壓傷；嚴禁以鋼絲繩表面作為杠桿的支點移動軸上 的鋼絲繩；沒有外包裝的鋼絲繩搬運時，鋼絲繩表面不能粘有影響使用的石塊、粘土等；要按正確的方向纏繞或放繩。 、防雨防潮的倉庫內(nèi)，防止陽光直射或熱氣燥烤，庫房內(nèi)鋼絲繩不能多層堆放。若鋼絲繩長期大量存放時，應(yīng)經(jīng)常進行檢查，防止生銹。發(fā)生生銹后應(yīng)及時處理，并重新涂潤滑油，如腐蝕嚴重，該段鋼絲繩應(yīng)作報廢處理。若鋼絲繩放在室外時，應(yīng)放在干燥的地面上，用木版墊起，并用遮雨布蓋好。 ；如果可能，使用前對鋼絲繩預(yù)拉伸。可提高壽命；應(yīng)防止過負荷、超速運轉(zhuǎn)并防止沖擊和振動。 ：在使用鋼絲繩時 ,應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進行定期檢查，并將檢查結(jié)果做好記錄。檢查內(nèi)容應(yīng)包括以下各項：鋼絲繩磨損程度、斷絲情況、腐蝕程度、潤滑情況、變形情況、繩連接部分或末端緊固部分以及其它異?，F(xiàn)象等。鋼絲繩在卷筒、滑輪及過線輪等構(gòu)件上面滑動，經(jīng)過磨擦構(gòu)件很容易磨出槽來使鋼絲繩的磨損加快，有時滑輪的磨損還會使鋼絲繩變形，增加彎曲疲勞。因此，這些構(gòu)件都必須認真檢查，若有不合適的，必須立即更換和修正。 ，及時更換鋼絲繩。 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 33 第 5 章 取物裝置的設(shè)計 取物裝置的概述 取物裝置是通過吊、抓、吸 、夾、托或其他方式，將物料與 起重機 聯(lián)系起來進行物料吊運的裝置。根據(jù)被吊物料不同的種類、形態(tài)、體積大小，采用不同種類的取物裝置。例如，成件的物品常用吊鉤、吊環(huán)；散料（如糧食、礦石等）常用抓斗、料斗；液體物料使用盛筒、料罐等。也有針對特殊物料的特種吊具，如吊運長形物料的起重架空單軌系統(tǒng)橫梁，吊運導(dǎo)磁性物料的起重電磁吸盤，專門為冶金等部門使用的旋轉(zhuǎn)吊鉤，還有螺旋卸料和斗輪卸料等取物裝置，以及集裝箱專用吊具等。 合適的取 物裝置可以減輕作業(yè)人員的勞動強度，大大提高工作效率。防止吊物墜落，保證作業(yè)人員的安全和吊物不受損傷是對取物裝置安全的基本要求。 所有取物裝置應(yīng)該盡量滿足以下幾個基本要求： 1） 能夠迅速地取得或卸下物料； 2） 具有足夠的強度和剛度，而且自重要輕，盡可能地增加有效起重量； 3） 構(gòu)造簡單，拆裝使用方便，便于維修，安全可靠。 起重機械中常用的取物裝置基本有兩大類： ，如吊鉤和吊環(huán)等； ，如抓斗、電磁吸盤，集裝箱專用吊具、夾鉗、真空吸盤等。 在吊雜貨碼頭以及貨種不固定的中小港口，起 重機用吊鉤再配以一定的吊具，便可以裝卸各種貨物。抓斗用于裝卸散貨，如裝卸煤炭、礦粉、礦石、散糧等。電磁吸盤用于裝卸鋼鐵等磁性材料。裝卸大批量同類件貨可用夾鉗。真空吸盤可以裝卸具有平整表面的貨物。 本設(shè)計中，使用通用取物裝置中的吊鉤裝置，使用與維護都較為簡單、方便、快捷，生產(chǎn)過程中較大眾化。 吊鉤的概述 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 34 吊鉤組 通用取物裝置中，最常見的是吊鉤。吊鉤本身是一個零件，通常與動滑輪組合成吊鉤組進行工作。有兩種型式： 。 長型吊鉤組的滑輪軸２和吊鉤橫梁４是分開的兩個零件，平行地 安裝在拉板３上，滑輪１的數(shù)量可為奇數(shù)或偶數(shù)，可選用短頸的吊鉤５。整體高度較大，應(yīng)用時將占去一些起升高度。 圖 51 吊鉤組 a） 長型吊鉤組； b）短型吊鉤組 1滑輪； 2滑輪軸； 3拉板； 4吊鉤橫梁； 5吊鉤 短型吊鉤組的滑輪軸和吊鉤橫梁是同一個零件，省掉了拉板，但滑輪必須安30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 35 裝在吊鉤兩邊，滑輪數(shù)目必須是偶數(shù)，才可使兩邊對稱、使兩邊滑輪繩索受力相等。 為使吊鉤轉(zhuǎn)動不致碰到兩邊滑輪，須選用鉤頸較長的吊鉤，但總的高度仍較長型吊鉤組為短。這種吊鉤組當(dāng)滑輪數(shù)目較多時，將使滑輪軸跨距增大，受力情況不佳。因此，因根據(jù) 具體情況，合理選用吊鉤組。 為掛鉤方便，要求吊鉤能繞垂直軸線靈活地轉(zhuǎn)動，因而在吊鉤端頭的螺母與橫梁之間都裝有推力滾動軸承，吊鉤自重較大時，建議采用推力球面軸承。這樣不僅使吊鉤轉(zhuǎn)動輕便，而且也使軸承受力均勻。為盡量減少裝卸物品過程中掛鉤和卸重的輔助人力操作勞動，有的起重機已采用旋轉(zhuǎn)吊鉤組。 圖 52 旋轉(zhuǎn)吊鉤組 1電動機； 2行星減速器； 3對開式齒輪； 4電磁推桿； 5插銷 吊鉤的形式 ： 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 36 目前吊鉤的主要形式有兩種：一種是用途最廣泛的單鉤，一種是吊運尺寸長且重的物品的雙鉤。單吊 鉤顧名思義就是用一個吊鉤來吊貨物的吊鉤，它只能吊起較輕的起重貨物，雙吊鉤起吊的起重貨物就相對來說比較重，但是談及吊鉤起重貨物，就不能不聯(lián)想到那些因為意外的故障導(dǎo)致的貨物墜落，從而造成的重大人身傷亡事故或者財產(chǎn)安全。因此對于吊鉤的質(zhì)量要求是相當(dāng)嚴格的，而要實現(xiàn)吊鉤的安全性能，就得從吊鉤的結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料配置、制造方法等方面著手，并且在制造和使用的過程中要加強檢查和維護，發(fā)現(xiàn)任何不合理的情況，必須要及時的報廢更新。 圖 53 吊鉤 a）鍛造吊鉤； b）鍛造雙鉤； c）迭板單鉤； d）迭板雙鉤 按照制 造方法，一般將吊鉤分為模鍛鉤和疊片鉤，其中模鍛吊鉤是整體制造，成本比較低，制造起來也很方便，故應(yīng)用比較廣泛，但是模鍛鉤一旦破壞，亦可以說是全部報廢了。而疊片鉤是由多片軋制鋼板鎦接成的，中間裝有緩沖的壓片，可以緩沖壓力帶來的能量，即使個別鋼板發(fā)生了破損，也不會影響到整體的斷裂和破損。 起重吊鉤除了承受物品重量之外，來自于起重機本身的起升機構(gòu)在起動與停30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 37 止的瞬間產(chǎn)生的沖擊載荷能量，也是不容小覷的，故吊鉤必須具有較高的機械強度和較好的沖擊韌性，而一般的高碳鋼材料脆性較大，通常對應(yīng)力集中和裂紋缺陷敏感，都采用質(zhì)量比較 好的低碳鎮(zhèn)靜鋼或者是低碳合金鋼制造等等。 鍛造單鉤是一整體，上面直桿部分稱為鉤頸，下面彎曲部分稱為鉤體，多數(shù)是做成圓角梯形截面。吊鉤的常用材料通常是： 20鋼、 20SiMn 等。從經(jīng)濟角度來看，副起升機構(gòu)的材料選配要求并不太高，在本篇設(shè)計，選擇鑄造單鉤，鑄造材料為 20鋼。 吊鉤主要參數(shù)的計算 目前的鍛造吊鉤為了能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場進行快捷、方便的更換，在配件上已標(biāo)準(zhǔn)化。因此，我們只需要將吊鉤組所有零件的靜強度計算出，選擇合適的吊鉤組即可。 參考《起重機設(shè)計手冊》的吊鉤組起升載荷設(shè)計公式，可得公式： ej 2?? 式中： ? 2—— 起升動載系數(shù)，經(jīng)查閱《起重機設(shè)計手冊》附錄 2 得到，吊鉤橋門式起重機的動載系數(shù) ? 2=1+ V—— 物品起升速度 12m/min=Qe—— 額定載荷 ? ? 用應(yīng)力。，吊鉤組各種零件的許拉n?? ? n 表示塑性材料的安全系數(shù)，經(jīng)查《起重機設(shè)計手冊》， n 一般取值 35，本設(shè)計取值 3； ? 拉 表示該材料的抗拉強度極限，經(jīng)查詢， 20鋼的抗拉強度是 353500MPa，在特種設(shè)備中選擇最低抗拉值，以保障設(shè)備的安全使用，本設(shè)計選擇 353MPa。 則有： 30/5T 橋門式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計 38 kNNQv eej 5 8 6 0 0 0 05)()(2????????????? ? ? Mpan ??? 拉?? 由于吊鉤的相關(guān)設(shè)備已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，不需要對吊鉤進行校驗，根據(jù)《起重機設(shè)計手冊》表 342中，查詢出起重量為 5t的吊鉤鉤號為 ，為保險起見，本設(shè)計選擇起重量為 8t 的吊鉤，其鉤號是 4。 30/5T 橋門式起重