【正文】 方向移動物品或改 變起重機(jī) 工作范閑的目的。 根據(jù)零 部件的功用，遠(yuǎn)行機(jī)構(gòu)的組成 可 以分為運(yùn)行支承 裝置 、遠(yuǎn)行驅(qū)動裝置和運(yùn)行安 全裝置三 部分 。這些參數(shù)是表征門座起重機(jī)性能的主要指標(biāo)，也是進(jìn)行起 重 機(jī)設(shè)計(jì)工作的技術(shù)依據(jù)。起重量的單位是噸 (t)。起升高度的單位是米 (m)。從運(yùn)行軌道面向下到取物裝置的下極限位置之間的垂直距離稱為下降深度。 本次設(shè)計(jì)起升高度 H=50 幅度 （ R） 門座起重視的幅度是指從 起 重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線到取物裝置懸吊點(diǎn)之間的距離。當(dāng)起重臂外伸處于最遠(yuǎn)極限位置時，從起重機(jī)旋轉(zhuǎn) 中 心到取物裝置懸吊 點(diǎn)之間的 距離 稱為最大幅度；當(dāng)起重臂內(nèi)收處于最近極限位置時，從起重機(jī)旋轉(zhuǎn) 中 心到取物 裝置 懸吊點(diǎn)之間的距離稱為最小幅度 。 起升速度是指取物裝置的上升速度。 變幅速度是指取物裝置從最大幅度到最小幅度沿水平方向移動的平均速度。 旋轉(zhuǎn)速度是指上部旋轉(zhuǎn)部分相對下部運(yùn)行部分繞旋轉(zhuǎn)中心線的轉(zhuǎn)動速度。 運(yùn)行速度是指起重機(jī)沿運(yùn)行軌道的行走速度。 應(yīng)當(dāng)指出，上述四種工作速度的選擇應(yīng)與其相應(yīng)的工作行程相協(xié)調(diào)，以使各個機(jī)構(gòu)在正常工作時能夠達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動。對于主要機(jī)構(gòu)的工作速度(如起升速度 )一般采用電氣或機(jī)械方法調(diào)速，以滿足不同的工作要求。 工作類型 工作類型是用來表征門座起重帆的載荷特性 和工作繁忙程度的參數(shù)。為使產(chǎn)品安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用，設(shè)計(jì)時必須考慮工作類型。 對于一臺門座起重機(jī)而言，各個機(jī)構(gòu)可以具有不同的工作類型，但是整臺 門座起重機(jī)及其金屬結(jié)構(gòu)的工作類型應(yīng)由主起升機(jī)構(gòu)的工作類型來決定。 軌距（ L） 門座起重機(jī)的軌距是指起重機(jī)兩條運(yùn)行軌道軸線之間的距離。 輪壓 (P) 門座起重機(jī)的輪壓是指起重機(jī)的一個行走車輪 對 運(yùn)行軌道的壓力。 門座起重機(jī)在工作狀態(tài)最大風(fēng)壓和起重臂處于最不利的工作位置的條件下，滿載起動或制動時所具有的輪壓稱為工作狀態(tài)的最大輪壓。單位是米 (M)． 基本參數(shù)如下表 表 22 基本參數(shù) 起重量 Q 80 (t) 起升高度 H 50（ m） 幅度 3165（ m） 起升速度 9(m/min) 變幅速度 13(m/min) 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第三 章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)最主要的機(jī)構(gòu)，用以實(shí)現(xiàn)重物的升降運(yùn)動。 滑輪是用來改變鋼絲繩的受力方向的，可以作為導(dǎo)向滑輪，更多地用 來組成滑輪組，它是起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的重要組成部分。 制動器在起升機(jī)構(gòu)中是不可缺少的組成部分，制動器的作用主要有： 支持 —— 保證重物能在空中保持不動； 2 停止 —— 用摩擦消耗運(yùn)動部分的動能，以一定的減速度使機(jī)構(gòu)停止下來； 3 落重 ——制動器與重力平衡，重物以恒定的速度下降。 下圖為起升機(jī)構(gòu)簡圖： 圖 31 起升機(jī)構(gòu)示意圖 1減速器； 2制動器； 3聯(lián)軸器兼制動輪； 4電動機(jī)； 5卷筒； 6鋼繩； 7 導(dǎo)向滑輪； 8導(dǎo)向滑輪及定滑輪組； 9動滑輪組夾套及吊鉤 卷繞系統(tǒng) 卷簡與物品之間通達(dá)撓性件構(gòu)成聯(lián)系，撓性 件 依次通過各卷繞構(gòu)件 (滑輪和卷筒 )，形成卷維系統(tǒng) 。所以卷繞裝置實(shí)際上是傳動系統(tǒng)的一個組成部分，它參與著運(yùn)動形式及能 量 的轉(zhuǎn)化的作用。 吊鉤按制造方法可分為鍛造吊鉤和片式鉚接吊鉤；按其結(jié)構(gòu)型式可分為單鉤和雙鉤；長溝和短鉤等。 吊鉤斷裂可能導(dǎo)致重大的人身及設(shè)備事故，因此，吊鉤的材料要求沒有突然斷裂的危險。 這里采用 T 字形截面的鍛造單鉤。 下圖為吊鉤簡圖。根據(jù)不同的使用目的，其結(jié)構(gòu)和編繞方式各不相同，有單繞、雙重繞、三重繞等型 式。 為解決鋼絲繩的選用問題，須先計(jì)算出鋼絲繩所受的最大靜載拉力，即吊載額定重量時卷上卷筒的鋼絲繩的拉力 S。 5 7 7 0 0S kgf? [ ]39。 卷筒計(jì)算 卷筒用以收放鋼絲繩，把原動機(jī)的驅(qū)動力傳遞給鋼絲繩，并將原動機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動。按照鋼絲繩在卷筒上的卷 繞的層數(shù)可分為單層繞卷筒和多層繞卷筒。單層繞卷筒表面通常切有螺旋形繩槽。 卷筒的直徑 卷筒的直徑為 12D e 25 1 812 .5e d m m? ? ? ? ? 因?yàn)榫硗驳臉?biāo)準(zhǔn)直徑 為： 300mm、 400mm、 500mm、 650mm、 700mm、 800mm、1000mm。 卷筒的長度 鋼絲繩直徑 mm? ， 卷筒上鋼繩繩圈節(jié)距 ( 2 ~ 3 ) 35t d m m m m? ? ?,當(dāng)起升高度為 H 及采用倍率 m的滑輪組時，直徑為 D 的卷筒上應(yīng)有繩槽圈數(shù)為： 50 00 0 4Hm( ) 3. 14 ( 32 . 5 10 00 )Z = 5 5 73Dd? ?? ? ?? ? ? ? 在 總?cè)?shù) Z 中加了 5 圈，其中 3 圈是鋼絲繩的固定圈，此外還考慮 2 圈的安全圈。 卷筒繩槽螺旋部分長度 ： 1 73 35 252 0l Z t m m? ? ? ? 卷筒倆邊 留邊部分分別為 ： 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 2 30l mm? ， 3 140l mm? 卷筒總長 ： 1 2 3 252 0 30 140 269 0L l l l m m? ? ? ? ? ? ? 卷筒的壁厚 及校核 卷筒用 A3 鋼板焊接， 223 00 /s kgf cm? ? ， 式中 s? 為屈服極限，卷筒壁 許用壓縮應(yīng)力 p? ，對于鋼 22 1 1 5 0 /sp k g f c m?? ?? 卷筒 壁厚 ( 4 ~ 8 ) 1000 5 25D? ? ? ? ? ? ?， 20 . 7 1 1 5 7 02 . 5 3 . 5 9 2 5 .6 /S pt k g f c m????? ?? ? ? ? 式中： ? 卷筒壁壓縮應(yīng)力 ? 卷筒壁厚 ? 折減系數(shù) S 鋼絲繩拉力 因此，此卷筒的 尺寸設(shè)計(jì)合理。直流電動機(jī)傳動的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作要求，調(diào)速性能好，但直流電源的獲得較為困難。交流電機(jī)由于能 直接自電網(wǎng)取得電流、結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)組重量輕、體積小，故在電力傳動的起升機(jī)構(gòu)上被廣泛采用。 以速度 V=9m/min 起升物品，電動機(jī)的靜功率為 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 0(Q + G )1000N V?? 式中： 0? —— 起升機(jī)構(gòu)傳動總效率 0 1 2 3 4 5? ? ? ? ? ?? 其中： 1? —— 滑輪組效率 2? —— 在滑輪組與卷筒之間的導(dǎo)向滑輪的效率 3? —— 卷筒的效率 4? —— 開式 齒輪傳動效率 5? —— 減速器的效率 當(dāng)計(jì)算 時 取 3 ? ? ， 4 ? ? ， 5 ? ? ， 則有 30 1 2 3 4 5 0. 97 5 0. 98 0. 98 0. 95 0. 94 0. 8? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? 0( Q + G ) ( 8 0 0 0 0 5 0 0 0 ) 91 0 0 0 1 0 0 0 0 . 8 6 0N 1 5 .9V kW? ????? ? ? 根據(jù)機(jī)構(gòu)的靜功率，就可以選用相應(yīng)的 JC%值的電動機(jī)。查電動機(jī)技術(shù)參數(shù)表，選用 YZR200L8 型電動機(jī)一臺 。 減速器的選擇 起升機(jī)構(gòu)采用的減速器通 常有以下幾種：圓柱齒輪減速器、蝸輪減速器、行星齒輪減速器等。 靜力矩的計(jì)算 起升靜力矩為 0() 8 5 0 0 0 1 . 0 3 2 52 2 4 1 4 2 . 4 0 . 8M 9 2 .3Q G Dj mi Nm?? ?? ? ?? ? ? ? 下降靜力矩 為 () 8 5 0 0 0 1 . 0 3 2 502 2 4 1 4 2 . 4M 0 .8 6 3 .6Q G Db mi Nm?? ???? ? ? ? ? 制動器的選擇 起升機(jī)構(gòu)制動力矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜力矩，使貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全裕度 。 ,其 容許制動力矩 160M kgf m??，222 5G D kg m?? zhMM? ， 制動器選擇合理。 起動時間為 20() 221 12375[ 0 . 9 7 5 ( ) ]q p jQ G V nq M M nt K G D G D???? ? ? ? 由于 1571295 50 95 50 20 1. 2NPe nM N m? ? ? ? ? ( 1. 5 ~ 1. 8 ) 1. 5 20 1. 2 30 1. 8qp eM M N m? ? ? ? ? 式中 qpM —— 電動機(jī)的平均起動力矩 eM —— 電 動機(jī)額定力矩 另取 K=，得起動時間為 20() 221 12375[ 0 . 9 7 5 ( ) ]z h jQ G V nq M M nt K G D G D???? ? ? ? 28 5 0 0 0 9 7 1 213 0 1 . 8 9 2 . 3 3 6 0 0 7 1 2 0 . 8 3 7 5[ 0 .9 7 5 1 .1 5 ( 6 .7 1 2 .5 ) ]?? ? ?? ? ? ? ? ? ? 起動平均加速度為 296 0 0 . 2 1 4 0 .7 /qVq ta m s?? ? ? 制動時間的驗(yàn)算 制動時，制動器制動力矩促使機(jī)構(gòu)減速，由原來起升速度減到速度為零，這一段時間就是制動時間。 湖南工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 第四 章 變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 變幅系統(tǒng) 是 門座起重機(jī)最重要的組成部分。 變 幅 系 統(tǒng) 的 優(yōu) 劣 還 決 定 性 地 影 響 整 個 門 座起重機(jī)的使用性能、可靠性和經(jīng)濟(jì)性。 臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 門座式起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)多種多樣，臂架也有很多不同，下圖為臂架結(jié)構(gòu)簡圖： 圖 41 臂架機(jī)構(gòu)簡圖 臂架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有許多種方法， 為使載重在變幅過程中沿水平 或接近 水平線移動，大多采用繩索補(bǔ)償法或組合 臂 架補(bǔ)償法。 門座起重 機(jī)變幅機(jī)構(gòu)優(yōu)化模型 本次設(shè)計(jì)就采用 一般四連 桿 組合臂架補(bǔ)償法 。 平面四連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)師是常用的一種優(yōu)化方法，變幅機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一個復(fù)雜的多變量組合過程，其變量涉及各構(gòu)件的長度和鉸點(diǎn)的位置， 在其設(shè)計(jì)時要求變幅過程中象鼻梁端點(diǎn)的位移軌跡為近似直線 。這主要是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的優(yōu)化進(jìn)程比較生硬，由于算法的多樣性和實(shí)際問題的復(fù)雜性，使優(yōu)化計(jì)算在迭代過程中經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī) 、死循環(huán)、不迭代和假收斂 等。 門座起重機(jī)平面連桿變幅機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖 如圖 4 43 所示。 但由于解此隱函數(shù)的超越方程不方便，一般僅用來計(jì)算最大及最小幅度對應(yīng)的值，并由此求出臂架的兩個相應(yīng)仰角 max min,?? ，再逐個計(jì)算出不同幅度 ix 對應(yīng)的象鼻梁端 點(diǎn) E坐標(biāo) iy 。實(shí)際設(shè)計(jì)時，出于對起重機(jī)總體結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上的考慮，常把象鼻梁與臂架的鉸點(diǎn) D 相對于其兩端鉸接點(diǎn)連線的下垂距離 c定為零或一固定數(shù)值 。 圖 44 簡化后的平面連桿變幅機(jī)構(gòu) 圖中 maxS —— 象鼻梁端點(diǎn)的最大行程 minS ——