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橋式起重機總體方案及起升裝置的設計
學生姓名：祝耀欣 班級：088105441
指導老師：劉文光
摘 要：本論文課題是設計由電力驅動的50/10t橋式起重機中的機構。這些機構是起重機的主要組成部分。正是這些機構，使起重機能夠實現(xiàn)其價值，取代人力搬運貨物，既減輕勞動者的勞動強度，降低裝卸或搬運的費用，減少貨物的破損，又能提高生產(chǎn)率，在生產(chǎn)過程中進行某些特殊的工藝操作，從而提高了經(jīng)濟效益。
橋式起重機主要由金屬結構、機械部分（機構）和電氣設備三大部分組成。機械部分主要包括起升機構和運行機構等。起升機構是最重要和最基本的機構，沒有起升機構就不能稱其為起重機，其工作的好壞直接影響整臺起重機的工作性能；運行機構包括小車運行機構和大車運行機構，它是實現(xiàn)起重機將貨物橫向和縱向移動的機構。
本次設計是按照起升機構部分進行的。起升機構的設計包括起升機構布置方案的選擇、卷筒的設計、鋼絲繩的選擇，以及電動機、減速器、制動器、制動輪和聯(lián)軸器的選用和設計計算；利用AutoCAD按照確定好的各機構布置方案和設計的尺寸生成裝配平面圖，可以初步的檢查出各個零件設計是否合理，是否影響裝配。通過生成裝配平面圖，可以直觀的確定設計的正確性，從而實現(xiàn)當初的設想。
關鍵詞：橋式起重機；起升機構
指導教師簽名：
I
Design of Overall Program of Bridge Crane and Hosting Mechanism
Student name:Zhu Yaoxin Class: 088105441
Supervisor: Liu Wenguang
Abstract ：The design of some organizations in the electric drive 50/10t bridge crane is designed in this paper. These organizations are the main constituents of this crane. Because of these organizations, the hoist crane enables to realize its value, instead manpower transporting cargo, both reduces worker's labor intensity, reduces loading and unloading or the transporting expense, reduces the breakage of the cargo, and can enhance the productivity, carries on certain special craft operation in the production process, thus enhanced the economic efficiency.
The bridge crane mainly consists of the metal structure, the machine part (organization) and the electrical equipment. The machine part mainly includes the lifting mechanism and the movement organization. The lifting mechanism is the most important and the most basic organization, if not these organization ,it was not able to call the hoist crane, its work quality direct influence the operating performance of the crane; The movement organization including the car movement organization and the large cart movement organization, which can realizes the cargo crosswise and the longitudinal shift.
This design defers to the lifting mechanism. About designing the lifting mechanism, which includes the organization scheme of arrangement choice, the reel design, the steel wire choice, as well as electric motor, reduction gear, brake, brake pulley and shaft coupling selection with design calculation. According to determined using AutoCAD various organizations scheme of arrangement and the design size production assembly horizontal plan, may preliminary inspection each components design whether reasonably, whether affects the assembly. Through the production assembly horizontal plan, may the direct-viewing determination design accuracy, thus realized the initial tentative plan.
Keywords: Bridge Crane；Hosting Mechanism；Mechanism of Running Car
Signature of Supervisor:
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
橋式起重機總體方案及起升裝置的設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：
橋式起重機主要由金屬結構、機械部分（機構）和電氣設備三大部分組成。本設計
是對機械部分進行設計，機械部分主要包括起升機構和運行機構等。
設計技術要求：
1. 起重機的最大起重量為50T，副起重量為10T；
2. 主起升，起升高度為12m，工作級別為M6，起升速度為7.8m/min；
3. 副起升，起升高度16m，工作級別為M6，起升速度為13.2m/min；
4. 起重機的跨度為22.5m，工作級別為M6；
5. 要求畢業(yè)論文敘述條理清楚，設計計算正確，論文格式規(guī)范。
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告
第01周—第 04周
2．閱讀與橋式起重機相關的設計理論與方法 第05周—第 06周
3．確定橋式起重機的總體方案 第07周—第 07周
4．完成橋式起重機的機構設計分析、主要數(shù)據(jù)計算
第08周—第 10周
5．繪制總裝圖、部件圖 第11周—第 12周
6．繪制零件圖 第13周—第13周
7．編寫設計計算說明書（畢業(yè)論文）一份 第14周—第 15周
8．畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 第16周—第 17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
[1]．張質文主編. 起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001
[2]．張質文主編. 起重運輸機械[M].北京：中國鐵道出版社，1983
[3]. 趙兵主編. 重型機械標準[M].北京：中國標準出版社，1998
[4]. 成大先主編, 機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002
[5]. 濮良貴,紀名剛主編.機械設計（第七版）[M].北京：高等教育出版社,2006
[6]．Patton W.J. Mechanical Power Transmission [M]. New Jersey: Printice-Hall,1980
航空工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0881054 班
學生（簽名）： 祝耀欣
填寫日期： 年 月 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
系主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
畢業(yè)設計（論文）
題目： 橋式起重機總體方案及起升裝置的設計
系 別 航空與機械工程系
專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化
班級學號
學生姓名
指導教師
二O一二 年 五 月
學士學位論文原創(chuàng)性聲明
本人聲明，所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立完成的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。
作者簽名： 日期：
學位論文版權使用授權書
本學位論文作者完全了解學校有關保留、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權南昌航空大學科技學院可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本學位論文。
作者簽名： 日期：
導師簽名： 日期：
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 橋式起重機總體方案及起升裝置的設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號
學 生 姓 名
指 導 教 師 老師
填 表 日 期 2012 年 2 月 24 日
說 明
開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應保持一致
一、選題的依據(jù)及意義：
起重機是指能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械，以反復短暫的工作循環(huán)方式完成貨物裝卸或設備安裝作業(yè)的。一個工作循環(huán)包括：取物、貨物上升、水平運動、下降、卸載，然后空吊具返回原地。一個工作循環(huán)時間一般從幾分鐘到二三十分鐘，其間各機構在不同時刻有短暫的停息時間。
橋式起重機是生產(chǎn)車間中應用廣泛的一種起重設備，起升機構是橋式起重機的重要組成部分，起重小車用以支撐整機的機械 電器設備以及被起升的重物，承受和傳遞作用在起重機上的各種較為復雜的載荷。為了全面了解小車架結構在多重載荷組合作用下的應力大小及其分布狀況，找出結構承載的薄弱部位，對其進行結構分析的非常必要的。在對小車架結構進行分析時，傳統(tǒng)的力學解析方法復雜，且不精確，很難反映小車架結構實際的承載狀況。相比之下，利用有限元分析方法建立小車架的有限元模型，并按實際的載荷分布進行加載、求解，能得到實際的承載狀況，具有快捷、方便、求解結果相對準確的優(yōu)點。
起重機作為物料搬運、裝卸或用于安裝的機械設備，可以減輕或代替人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率。它被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域之中。在冶金行業(yè)、機械制造工業(yè)、電力工業(yè)、煤炭工業(yè)、交通運輸業(yè)、建筑工業(yè)、建材工業(yè)等國民經(jīng)濟支柱行業(yè)中，起重運輸機械都扮演著重要的角色。隨著時代的發(fā)展，制造工廠和裝卸作業(yè)場所開始轉向室內(nèi)，使橋式起重機占據(jù)了主導地位。橋式起重機主要應用于大型加工行業(yè)，如鋼鐵冶金和建材等行業(yè)，完成生產(chǎn)過程中的起重和吊裝等工作。其中用于生產(chǎn)車間的橋式起重機，是起重機的一個主要類型，由于起重機行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個廠房的建筑面積，具有非常主要的不可替代的作用，因而深受用戶歡迎，得到了極大發(fā)展。
橋式起重機：橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料場上空進行物料吊運的起重設備。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。
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。
中、小型橋式起重機的運行機構較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅動方式。起重機的行走一般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。
橋架的金屬結構由主梁和端梁組成。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。
起重機械為特種設備，為保證設備的正常運行以及人員、財產(chǎn)的安全，起重機都必須設置必須的安全裝置，如：起升高度限位器、行程限位開關及各相應的聯(lián)鎖機構等。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
目前，國內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機的廠家很多。其中以中聯(lián)重科、三一重工、撫挖等公司產(chǎn)品系列較全，市場占有率較高。中聯(lián)重科在2007年12月宣布實行品牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后?，F(xiàn)已成功開發(fā)了50t~600t履帶式起重機產(chǎn)品系列。作為中國起重機行業(yè)的領跑者，徐州重型機械有限公司現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車起重機為主導，履帶式起重機和全路面起重機為側翼強勢推進的龐大型譜群。國內(nèi)最具歷史的履帶式起重機生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有35t~350t的履帶式起重機產(chǎn)品系列。QUY350是撫挖2007年推出的國產(chǎn)首臺350t履帶式起重機，填補了國內(nèi)350t履帶式起重機的產(chǎn)品型譜空白。
目前，國外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機廠家很多。其中利勃海爾、特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司產(chǎn)品系列較全， 市場占有率較高。利勃海爾公司的產(chǎn)品技術先進、工作可靠，其生產(chǎn)的LR系列履帶起重機最大起重量已達1200t。其桁架臂履帶式起重機系列在2007年又喜添新品LR1600/2，使其產(chǎn)品型譜更加完善。
未來的一段時間內(nèi)，起重機的發(fā)展趨勢包括以下幾個方面：
（1）起重機的大型化。近年來，火電發(fā)電機組的功率不斷增大，由以前的30萬KW為主轉為60萬KW乃至100萬KW 為主，對起重機的噸位需求增大。由于美國核電技術的推廣應用，使大件吊裝量大幅增加催生了大型起重機市場的需求。大型石化項目，同樣需求大噸位的大型起重機特別是履帶式起重機。
（2）創(chuàng)新設計。開展對起重機傳動型式創(chuàng)新、結構構造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及技術基礎研究，為此著重研究新材料、新工藝、新的傳動裝置，從而通過對不同設計方案的優(yōu)選、分解和組合來產(chǎn)生新的設計方案，不斷推出創(chuàng)新設計成果。
（3）核心技術化。各大知名企業(yè)均具有其獨特的核心技術，并不斷創(chuàng)新，努力保持在同行業(yè)內(nèi)的領先地位?，F(xiàn)在各大公司均大力研究開發(fā)自己的核心技術，以不斷提升自己的產(chǎn)品檔次和競爭能力。
（4）模塊化和組合化。極短交貨期的市場需求要求開展基于網(wǎng)絡的協(xié)同異地設計技術、并行工程技術研究，這樣可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。
（5）大噸位的自拆裝系統(tǒng)。履帶起重機體太笨重在公路上無法自由行走，必須拆卸才可運輸，到達工作地點后再進行組裝，需要輔助吊車。為減少或不用輔助吊車，節(jié)省施工費用，因此研制自拆裝系統(tǒng)勢在必行。（6）混合型起重機。履帶起重機和輪式起重機各有利弊，將兩者取長補短后，混合型起重機應運而生，這也是起重機新型式的大膽嘗試與突破。它集履帶起重機桁架臂大起重量、大作業(yè)空間的優(yōu)勢和輪式起重機的機動靈活優(yōu)勢于一體，主要用于大型起重機。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
橋式起重機主要由金屬結構、機械部分（機構）和電氣設備三大部分組成。本設計是對機械部分進行設計，機械部分主要包括起升機構和運行機構等。
1)設計技術要求：
一·起升機構 ：
1.起重機的最大起重量為50T，副起重量為10T；
2.主起升，起升高度為12m，工作級別為M6，起升速度為7.8m/min；
3.副起升，起升高度16m，工作級別為M6，起升速度為13.2m/min；
二·運行機構 ：運行速度：小車 38.5m/min ，工作級別為M5；
三·起重機的跨度：22.5m，工作級別為M6。
2)設計所需的條件:
一. 理論知識: 機械原理機械設計理論力學材料力學機械結構設計等課程。
二.軟硬件條件: AUTOCAD Word 等軟件。
三.研究手段: 完成此課題的研究要對橋式起重機的傳動系統(tǒng)原理結構具有相當透徹的了解并利用圖書館與網(wǎng)絡的資源以及通過實際考察通過對AUTOCAD軟件的掌握完成此課題的任務并撰寫論文。
3) 設計的大體流程:
一.總體方案布置確定傳動方案
二. 計算基本尺寸和參數(shù)的確定
三. 主要零部件設計
4）課題設計重點：
熟悉橋式起重機的工作原理對橋式起重機的機構設計分析并且對起升機構進行計算，卷筒組結構計算；繪制繪制總裝圖、部件圖 、零件圖。
四、目標、主要特色及工作進度
一．目標：通過對橋式起重機的設計達到設計技術的要求。
二．特色:橋式起重機一般由裝有大車運行機構的橋架、裝有起升機構和小車運行機構的起重小車、電氣設備、司機室等幾個大部分組成。外形像一個兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運行的單跨平板橋。起升機構用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運動；橋架和大車運行機構用來將起重小車和物品作縱向移動，以達到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運和裝卸貨物用。
橋式起重機是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機，其他形式的橋式起重機基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎上派生發(fā)展出來的.
三．工作進度:
1.查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告
第1周—第 4周 2．閱讀與橋式起重機相關的設計理論與方法 第5周—第 6周
3．確定橋式起重機的總體方案 第7周—第 7周
4．完成橋式起重機的機構設計分析、主要數(shù)據(jù)計算 第8周—第 10周
5．繪制總裝圖、部件圖 第11周—第 12周
6．繪制零件圖 第13周—第13周
7．編寫設計計算說明書（畢業(yè)論文）一份 第14周—第 15周
8．畢業(yè)設計審查、畢業(yè)答辯 第16周—第 17周
五、參考文獻
[1]．張質文主編. 起重機設計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，2001
[2]．張質文主編. 起重運輸機械[M].北京：中國鐵道出版社，1983
[3]. 趙兵主編. 重型機械標準[M].北京：中國標準出版社，1998
[4]. 成大先主編, 機械設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2002
[5]. 濮良貴,紀名剛主編.機械設計（第七版）[M].北京：高等教育出版社,2006
[6]. 朱學敏主編.起重機械[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003
[7]．Patton W.J. Mechanical Power Transmission [M]. New Jersey: Printice-Hall,1980
南昌航空大學科技學院學士學位論文
目 錄
1 緒論 1
1.1 課題的研究背景 1
1.2國內(nèi)外橋式起重機發(fā)展概況 1
1.3 本論文的主要內(nèi)容 2
2. 橋式起介紹 4
2.1 橋式起重機的特點和分類 4
2.1.1通用橋式起重機 4
2.1.2專用橋式起重機 5
2.1.3電動葫蘆型橋式起重機 6
2.2橋式起重機的組成和特點 7
2.2.1橋式起重機小車 7
3．總體方案設計 8
3.1引言 8
3.2起重機設計的總體方案 8
3.2.1方案一：選擇箱形雙梁橋式起重機 8
3.2.2方案二：選擇通用吊鉤橋式起重機 9
3.3方案的確定 10
3.4 小結 10
4起升機構的設計及計算 11
4．1 引言 11
4.2 吊鉤電動起升機構的布置方案 11
4.3 主起升機構的計算 14
4.3.1 鋼絲繩直徑的選取 14
4.3.2 滑輪與卷筒的計算 15
4.3.3 選擇電動機 17
4.3.4 減速器的選擇 18
4.3.5選擇制動器 19
4.3.6選擇聯(lián)軸器 21
4.4 副起升機構的計算 22
4.4.1 鋼絲繩直徑的選取 22
4.4.2 滑輪、卷筒的計算 23
4.4.3 電動機的選擇 24
4.4.4 減速器的選擇 25
4.4.5 選擇制動器 26
4.4.6 聯(lián)軸器的選擇 28
4.5 小結 29
5 結論 30
5.1全文總結 30
5.2展望 30
參 考 文 獻 32
致 謝 33
34
1 緒論
1.1 課題的研究背景
當今中國工業(yè)經(jīng)濟處于高速發(fā)展時期，建筑工業(yè)化和工業(yè)現(xiàn)代化的進程中起重機的使用是不可缺少的。
從古代，人們?yōu)榱私ㄔ齑笮徒ㄖ桶l(fā)明了原始的起重設備，到了今天，起重機設計制造已經(jīng)成為一個專門的產(chǎn)業(yè)。起重設備的應用給人們帶來了很大的便利，小到倉庫里的叉車，大到航天中心的吊裝火箭的起重機械，建筑工地上隨處可見的塔式起重機，港口碼頭的大型龍門吊，起重機的身影無處不在。
正是由于起重機使用的普遍性，起重機設計制造具有很強的應用性。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，僅工程起重機一項，全球的年銷售額就有75億美元，但是這些大多是由歐美企業(yè)壟斷。
近些年來，伴隨著我國固定資產(chǎn)投資的飛速增長、基礎設施建設和大型項目的不斷上馬，使得我國工程機械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們越來越多的關注。我國的起重機制造商與歐美的競爭對手相比在技術上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結構方面也存在著一定的劣勢，但這并非遙不可及。更主要的是，我國在這一領域從未放棄過自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個蜚聲全球的知名品牌。
起重機屬于典型的機械產(chǎn)品，根據(jù)其使用環(huán)境的不同，起重機的設計又具有不同特性，作為畢業(yè)設計的選題不僅可以檢驗自己的機械專業(yè)能力還可以考察創(chuàng)新創(chuàng)造能力。
1.2國內(nèi)外橋式起重機發(fā)展概況
起重機械是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設備。它在國民經(jīng)濟各部門都有廣泛的應用，起著減輕體力勞動、節(jié)省人力、提高勞動生產(chǎn)率和促進生產(chǎn)過程機械化的作用。起重機械在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中決不是可有可無的輔助工具，而是合理組織生產(chǎn)的必不可少的生產(chǎn)設備。
通用橋式起重機是使用最為廣泛的橋架型起重機。目前，國產(chǎn)通用橋式起重機系列尚未采用參數(shù)化設計系統(tǒng)，既不能將設計人員從大量繁瑣的重復勞動中解放出來，也不能發(fā)揮出CAD/CAM的有事。為了發(fā)揮設計人員的創(chuàng)造性減少設計、計算、制圖、制表所需的時間，縮短設計周期，新產(chǎn)品，新材料，新工藝的研究，會使得起重機的整機布置更趨優(yōu)化，部件更加緊湊耐用；起重機的控制和安全保護裝置大為改善，保證了操作的安全性和可靠性。
我國的起重機械制造行業(yè)起步較晚，原有的基礎比較薄弱，與工業(yè)先進型國家相比，差距不小。但是，經(jīng)過見過60年來的不斷發(fā)展，目前的差距明顯縮小，已經(jīng)建立起自己的子終極研究部門、生產(chǎn)廠和專業(yè)人才培養(yǎng)的高等學校，并能夠批量生產(chǎn)各種累心軌道起重機械，不僅滿足了國內(nèi)市場需求，部分也打入了國際市場。
目前世界上最大的履帶起重機起重量3000t，最大的橋式起重機起生日一1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達350m/min，堆垛起重機級最大運行速度240m／min，垃圾處理用起重機的起升速度達100m／min。實現(xiàn)了 重點產(chǎn)品大型化，高速化和專用化 德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司采用起重機模塊化設計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計的設計費用下降12％，生產(chǎn)成本下降45％，經(jīng)濟效益十分可觀。 起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。 例如德國采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導取物裝置自動抓取貨物。吊具自動防搖系統(tǒng)能在運行速度200m/min,加速度0.5m/s2情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個毫米。起重機可通過磁場變換器或激光達到高精度定位。在起重機單機自動化的基礎上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設備有機結合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調配合。這類起重機自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲、運算、邏輯判斷、變換等處理加工，進而向執(zhí)行機構發(fā)出控制指令。日本東芝浜川崎工廠用全自動橋式起重機組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運柔性加工線上的夾具和工件，為機床運送毛坯或將加工好的零件送到下一工序或倉庫。
目前各行業(yè)中使用的橋式起重機數(shù)不勝數(shù)，普遍采用小型PLC控制和調壓調速，基本上沒有智能化產(chǎn)品。中小型橋式起重機大多應用16/3.2T,50/10T以及32/16T等類型，在冶金工業(yè)的大型起重機，各大鋼鐵公司基本上采用200t～480t起重機，而中小企業(yè)絕大多數(shù)采用趨于淘汰邊緣的75t～160t起重機，這些起重機的更新?lián)Q代和現(xiàn)代化改造項目，形成了巨大的市場需求，也是科研人員進一步研發(fā)的動力和機會。
1.3 本論文的主要內(nèi)容
橋式起重機主要由金屬結構、機械部分（機構）和電氣設備三大部分組成。金屬結構部分的設計主要是指橋架的結構設計，比較復雜，而電氣設備是用來控制起重機的運轉，在本次設計中沒有對它們進行設計計算，機械部分（機構）主要包括起升機構和運行機構等，這是本設計的重點。本論文的主要設計內(nèi)容如下：
1) 根據(jù)已知的數(shù)據(jù)參數(shù)和起重機的工作等級，首先確定此次設計的總體方案，根據(jù)所確定的方案，進行設計計算。
2) 起升機構用來實現(xiàn)貨物的升降，是任何起重機不可缺少的部分，是起重機中最重要與基本的機構。50/10t橋式起重機，有主、副兩套起升裝置，首先應確定好兩套裝置的合理布置方案，兩套裝置的原理相類似，只是額定起重量不同，布置方案確定好后，就可以開始進行計算了。起升機構主要由驅動裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置與制動裝置等組成。完成了對其組成部分的數(shù)據(jù)計算后，利用AutoCAD把它們裝配在一起，可以直觀的檢查設計是否合理，提前發(fā)現(xiàn)問題。
2. 橋式起介紹
2.1 橋式起重機的特點和分類
1、橋式起重機的特點：
??? 取物裝置懸掛在可沿橋架運行的起重小車或運行式葫蘆上的起重機，稱為“橋架型起重機”。
??? 橋架兩端通過運行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機，稱為“橋式起重機”。
??? 橋式起重機一般由裝有大車運行機構的橋架、裝有起升機構和小車運行機構的起重小車、電氣設備、司機室等幾個大部分組成。外形像一個兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運行的單跨平板橋。起升機構用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運動；橋架和大車運行機構用來將起重小車和物品作縱向移動，以達到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運和裝卸貨物用。
??? 橋式起重機是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機，其他形式的橋式起重機基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎上派生發(fā)展出來的。
2、橋式起重機的分類
???（1）通用橋式起重機 （2）專用橋式起重機 （3）電動葫蘆型橋式起重機
2.1.1通用橋式起重機
通用橋式起重機是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機(見標準GB/T14405-93)。以下類型的起重機都屬于通用橋式起重機。
??? ①通用吊鉤橋式起重機
??? 通用吊鉤橋式起重機由金屬結構、大車運行機構、小車運行機構、起升機構、電器及控制系統(tǒng)及司機室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為10T以下的多為1個起升機構；16T以上的則多為主、副兩個起升機構。這類起重機能大多種作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運物料及設備。
??? ②抓斗橋式起重機
??? 抓斗橋式起重機的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別聯(lián)系抓斗起升、起升機構、開閉機構。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運作業(yè)。這種起重機除了起升閉合機構以外，其結構部件等與通用吊鉤橋式起重機相同。
??? ③電磁橋式起重機
??? 電磁橋式起重機的基本構造與吊鉤橋式起重機相同，不同的是吊鉤上掛1個直流起重電磁鐵(又稱為電磁吸盤)，用來吊運具有導磁性的黑色金屬及其制品。通常是經(jīng)過設在橋架走臺上電動發(fā)電機組或裝在司機室內(nèi)的可控硅直流箱將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，然后再通過設在小車架上的專用電纜卷筒，將直流電源用撓性電纜送到起重電磁鐵上。
??? ④兩用橋式起重機
??? 兩用橋式起重機有3種類型：抓斗吊鉤橋式起重機、電磁吊鉤橋式起重機和抓斗電磁橋式起重機。其特點是在1臺小車上設有兩套各處獨立的起升機構，一套為抓斗用，一套為吊鉤用(或一套為電磁吸盤用一套為吊鉤用，或一套為抓斗用一套為電磁吸盤用)。
???? ⑤三用橋式起重機
??? 三用橋式起重機是一種多用的起重機。其基本構造與電磁橋式起重機相同。根據(jù)需要可以用吊鉤吊運重物，也可以在吊鉤上掛1個馬達抓斗裝卸物料，還可以把抓斗卸下來再掛上電磁盤吊運黑色金屬，故稱為三用橋式(可換)起重機。
??? 抓斗交流電源工作，電磁盤直流電源工作。因此，該機型必須同電磁橋式起重機一樣，設置電動發(fā)電機組或可控硅直流電源箱。這種起重機適用于經(jīng)常變換取物裝置的物料場所。
??? ⑥雙小車橋式起重機
??? 這種起重機與吊鉤橋式起重機基本相同，只是在橋架上裝有2臺起重量相同的小車。這種機型用于吊運與裝卸長形物件。
2.1.2專用橋式起重機
①冶金橋式起重機
??? 冶金橋式起重機根據(jù)用途可以劃分為不同的類型，主要結構基本與通用吊鉤機型用于吊運與裝卸長形物件。橋式起重機相同，取物裝置多為專用。主要用于冶金車間的吊運作業(yè)，其起重量很大，最大的可達到數(shù)百噸。
??? ②防爆吊鉤橋式起重機
??? 按使用環(huán)境，將礦用防爆起重機(煤礦井下除外)規(guī)定為Ⅰ類，將工廠用防爆起重機規(guī)定為Ⅱ類。
??? Ⅱ類起重機，按電氣設備適用于爆炸性氣體混合物最大試驗案例間隙或最小點燃電流比，分為A、B、C三級，并按其表面最高溫度分為T1-T4四組。
??? 起重機所用防爆電氣設備及機械設備，其允許的表面最高溫度，對Ⅰ類起重機可能堆積煤塵時為150℃，采取措施防止堆積時，則為450℃。對Ⅱ類起重機須符合表1-2-15的規(guī)定。
??? 表1-2-15 允許的表面最高溫度
溫度組別
允許表面最高溫度℃
T1
450
T2
300
T3
200
T4
135
這種起重機的結構形式與通用吊鉤橋式起重機基本相同。但是所用的整套電氣設置具有防爆性能。與鋼軌接觸的運行車輪要采用不易產(chǎn)生摩擦火花的材料制作，以防止在起重機使用中產(chǎn)生火花引起爆炸或燃燒事故。主要用于具有易燃易爆物的車間、庫房或其他場所。目前產(chǎn)品規(guī)格較多。
③絕緣吊鉤橋式起重機
??? 這種起重機結構形式與通用吊鉤橋式起重機基本相同。但是為了防止工作過程中帶電設備的電流可經(jīng)過被吊物傳到起重機上，危及司機安全，故要求在吊鉤組、小車架、小車輪(或小車軌道下方)上設置3道絕緣裝置。主要用于冶煉鋁、鎂的工廠。
??? 上述橋式起重機除按起重機的結構及使用特性分類外，有時也按主梁的數(shù)目將其分為單主梁橋式起重機、雙梁橋式起重機、四梁橋式起重機等。單主梁橋式起重機只有一根主梁，起重小車帶有反滾輪，單側滿置，取物裝置多為吊鉤，也有電磁盤的；雙梁橋式起重機具有兩根對稱配置的桁架型或箱型主梁，是橋式起重機的基本形式；四梁橋式起重機多用于某些冶金橋式起重機中，四根梁以橋架縱向中心線對稱布置，外面兩根主梁上架設普通的單鉤或雙鉤起重小車，即副小車。主小車可跨在副小車上空運行。
2.1.3電動葫蘆型橋式起重機
其特點是橋式起重機的起重小車用自行式電動葫蘆代替，或者用固定式電動葫蘆作起重小車的起升機構，小車運行、大車運行等機構的傳動裝置也盡量與電動葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機相比，電動葫蘆型橋式起重機雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級別較低，但其自重輕、能耗較小、易采用標準產(chǎn)品電動葫蘆配套，對幫房建筑壓力負載較小，建筑和使用經(jīng)濟性都較好。因此在中小起重量范圍的一般使用場合使用越來越廣泛，甚至有替代某些通用橋式起重機的趨勢。
①電動梁式起重機
??? 其特點是用自行式電動葫蘆替代通用橋式起重機的起重小車，用電動葫蘆的運行小車在單根主梁的工字鋼下突緣上運行，跨度小時直接用工字鋼作主梁，跨度大時可在主梁工字鋼的上面再作水平加強，形成的組合斷面主梁。其主梁可以是單根主梁(電動單梁式起重機)，也可以是兩根主梁(電動雙梁式起重機)，其橋架可以是像通用橋式起重機那樣通過運行裝置直接支撐在高架軌道上，也可以通過運行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上(懸掛式)。
??? ②電動葫蘆橋式起重機
??? 其特點是采用固定式電動葫蘆裝在小車上作起升機構，小車運行機構也多采用電動葫蘆零部件作成簡單的構造形式，小車也極為簡便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的使用適應性。
2.2橋式起重機的組成和特點
2.2.1橋式起重機小車
橋式起重機小車主要由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成，另外，還有一些安全防護裝置。
我國制造的橋式起重機的小車有下列特征
（1） 起升和運行機構由獨立的部件構成。
（2） 在設計機構和小車架試，遵循了“三化”(標準化 、通用化和系列化)的原則。
（3） 小車架用鋼板焊接而成。
（4） 起升機構和運行機構采用減速器式傳動。
（5） 所有季后中都采用滾動軸承。
（6） 過去都采用短行程或長行程交流電磁鐵，彈簧上閘的瓦塊式制動器，而重錘上閘的長行程電磁鐵制動器已不采用
（7） 在制造起重機時，由于對零件進行熱處理，從而提高了零件表面的耐磨性，延長了使用壽命
為簡化起重機機構的維護工作是軸承的潤滑最好采用集中潤滑系統(tǒng)
3．總體方案設計
3.1引言
起重機(Crane)屬于起重機械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。
通常起重機械由起升機構(使物品上下運動)、運行機構(使起重機械移動)、變幅機構和回轉機構(使物品作水平移動)，再加上金屬機構，動力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。
3.2起重機設計的總體方案
本次起重機設計的主要參數(shù)如下:
1)起升機構 ：1.起重機的最大起重量為50T，副起重量為10T；
2.主起升，起升高度為12m，工作級別為M6，起升速度為7.8m/min；
3.副起升，起升高度16m，工作級別為M6，起升速度為13.2m/min；
2)運行機構 ：運行速度：小車 38.5m/min ，工作級別為M5；
3)起重機的跨度：22.5m，工作級別為M6。
根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下：
3.2.1方案一：選擇箱形雙梁橋式起重機
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)系取?
圖3-1為箱形雙梁橋式起重機
3.2.2方案二：選擇通用吊鉤橋式起重機
圖3-2為通用吊鉤橋式起重機
通用吊鉤橋式起重機適用于機械加工與裝配車間、金屬結構車間、機械維修車間、各類倉庫、冶金和鑄造車間的輔助吊運工作等可以承載較強的工作級別，可以在較復雜和工況較惡劣的情況下使用。檢修方便。但是價格高，輪壓大，自重量大。
3.3方案的確定
根據(jù)上述兩種方案中的優(yōu)缺點的比較并查找相關的資料最終確定選取方案二選用通用吊鉤起重機。
3.4 小結
通過課題的設計參數(shù)去選取起重機是非常重要的，通常要考慮實用性，方便等特點。對于起重機有所更深刻的了解，也確定了設計的方向。
4起升機構的設計及計算
4．1 引言
起升機構是起升貨物并使它產(chǎn)生升降運動的機構，它是起重機最重要和最基本的機構，沒有起升機構就不能稱其為起重機，其工作的好壞直接影響整臺起重機的工作性能。
起升機構一般由驅動裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護裝置等組成。驅動裝置包括電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動滑輪。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種型式/安全保護裝置有超負荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護開關等，根據(jù)實際需要配用。
起升機構依動力裝置的不同可分為三種：（1）內(nèi)燃機經(jīng)機械傳動裝置帶動起升卷筒轉動，這種驅動方式的優(yōu)點是具有獨立的能源，就整機而言它屬于集中驅動。為保證各機構的獨立運動，傳動系統(tǒng)比較復雜，操縱也不方便；（2）電動機經(jīng)機械傳動裝置帶動起升卷筒轉動，簡稱電動起升機構，它屬于分別驅動，傳動裝置簡單，可以采用標準件，在橋式起重機、龍門起重機和門座起重機上廣泛應用；（3）由油馬達經(jīng)機械傳動裝置或直接驅動起升卷筒，簡稱夜壓起升機構，它屬于分別驅動，具有結構簡單，外形尺寸緊湊，重量輕等優(yōu)點，在汽車起重機和輪胎起重機上得到廣泛應用。
根據(jù)以上分析，在本課題的設計中選擇電動起升機構，它的動力裝置是電動機，直流電動機電動機的機械特性適合起升機構工作要求，調速性能好，但獲得直流電源較為困難，通常采用交流電動機，交流電源能直接從電網(wǎng)取得，操作簡單，維護容易，機組重量輕，工作可靠，在電動起升機構中被廣泛應用。
起重機必須通過取物裝置將起吊物品與起升機構聯(lián)系起來，從而進行這些物品的裝卸、吊運以及安裝等作業(yè)。按照取物裝置的不同可分為吊鉤起升機構、電磁吸盤起升機構和抓斗起升機構。吊鉤和吊環(huán)是起重機中應用最廣泛的取物裝置，在本課題中選用的是吊鉤起升機構。
4.2 吊鉤電動起升機構的布置方案
吊鉤電動起升機構，它由電動機、制動器、減速器、卷筒、滑輪、鋼絲繩和吊鉤等組成。電動機經(jīng)過減速器減速后驅動卷筒旋轉，使鋼絲繩繞進卷筒或由放出，從而使吊鉤升降。卷筒的正反向轉動是通過改變電動機的轉向來達到的；而機構運動的停止或使貨物保持在懸吊狀態(tài)是依靠制動器抱住制動輪來實現(xiàn)的。制動器通常裝在高速軸上，這樣所需要的制動力矩小，因而制動器的尺寸小、重量輕。根據(jù)上述的描述，可以對下列方案進行選擇。
方案一： 電動機與卷筒并列布置的起升機構
電動機與卷筒并列布置是大多數(shù)吊鉤起重機常用的起升機構的形式，電動機通過三級標準減速器帶動卷筒轉動如圖4-1所示。并列式起升機構分組性好，宜選用標準件，機構布置勻稱，安裝維修方便，因而得到廣泛應用。
圖4-1 平行軸線布置的起升裝置
1—減速器；2—制動器；3—帶制動輪的聯(lián)軸器；4—浮動軸；5—聯(lián)軸器；
6—電動機；7—卷筒；8—卷筒支座
方案二： 電動機與卷筒同軸布置的起升機構
采用行星傳動可以實現(xiàn)電動機與卷筒同軸線布置如圖4-2所示。由于行星傳動的齒輪是圍繞著中心軸線布置的，形成圓筒形，因此可以將它置于卷筒內(nèi)部，使機構布置十分緊湊，同時可以提高組裝性能，但加工精度和安裝要求較高，維修不太方便。由于行星傳動具有傳動比大，體積小、重量輕等優(yōu)點，在起重運輸機械上的應用日益廣泛。
圖4-2 同軸線布置的起升裝置
綜合比較以上兩種布置方案，選擇方案一。
50t/10t橋式起重機是設有主副兩套起升機構，一般當起升重量超過12.5噸時除主起升機構（主鉤）外，通常還設有副起升機構（副鉤）。副起升機構的構造與主起升機構相同，只有規(guī)格小一些，通常起重機起吊額定起重量的情況（用主鉤起吊）是比較少的，多數(shù)情況下是起吊一些比額定起重量小得多的貨物，這時用起升速度較高的副鉤起吊是比較經(jīng)濟的。所以這臺起重機的起升機構布置如圖4-3所示。
圖4-3 主、副起升機構布置
1—主起升機構 2—副起升機構
4.3 主起升機構的計算
4.3.1 鋼絲繩直徑的選取
吊取額定起升載荷的貨物時繞上卷筒的鋼絲繩分支的最大靜拉力
（4-1）
式中 ——額定起升載荷 ——吊具的自重載荷
——繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù) ——滑輪組倍率
——滑輪組效率 ——導向滑輪效率
由
(4-2)
圖4-4 主起升鋼絲繩纏繞簡圖
按選擇系數(shù)C確定鋼絲繩直徑 （4-3）
其中C=0.114，則
（4-4）
根據(jù)參考文獻[1]選擇鋼絲繩型號6X19-26-155-I，則鋼絲繩直徑d=26mm，其破斷拉力必須滿足
（4-5）
（其中鋼絲繩的破斷拉力則 滿足 （4-6）
4.3.2 滑輪與卷筒的計算
1）滑輪、卷筒最小直徑的確定
為了確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪、卷筒的直徑（自繩槽底部算起的直徑）應滿足
（4-7）
式中h——與機構工作級別和鋼絲繩有關的系數(shù)h=25，則
（4-8）
取卷筒直徑D=800mm，滑輪直徑D=710mm。
從有利于傳動機構方面看，卷筒直徑愈小愈有利，因為卷筒直徑小可以降低減速機構的速比，可以選用較小的減速器，使機構緊湊。
但是在起升高度很大時，常常為了不使卷筒太長，選用教大的卷筒直徑。
圖4-5 卷筒
2）卷筒的長度和厚度計算（圖4-5）
Ⅰ.卷筒長度
卷筒長度主要取決于起升高度和滑輪組倍率
（4-9）
其中 （4-10）
式中 H——起升高度
——卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心直徑），
N——附加安全圈數(shù)，使鋼絲繩繩尾受力減小便于固定，通常n=1.5～3圈
——螺旋槽節(jié)距，
則 取 (4-11)
長度為固定繩尾所需長度，依固定方式而言，一般為卷筒兩端空余部分的長度，根據(jù)需要決定，取
由鋼絲繩允許的偏斜角度和卷筒軸到動滑輪軸的最小距離決定，鋼絲繩允許偏斜度通常約為根據(jù)結構尺寸決定； （4-12）
式中 ——吊鉤最高位置時滑輪線與卷筒軸線間的距離
通常在初步設計時，取=120mm
所以 L=2×（783+87+120）+120=2100mm (4-13)
Ⅱ.卷筒厚度
卷筒厚度可先按經(jīng)驗公式確定：
對于焊接鋼卷筒：=26mm， 然后進行強度校核。
3）卷筒強度計算
卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉剪應力，其中壓縮應力最大。當L≤3D時，彎曲和扭轉的合成應力不超過壓縮應力的10%～15%，只計算壓應力即可。
卷筒筒壁的最大壓應力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面，壓應力按下式計算
（4-14）
式中 ——卷筒壁厚（mm） P——繩槽節(jié)距（mm）
——應力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊度降低，鋼絲繩拉力減小，一般取=0.75。
——許用壓應力，鋼 ，為鋼的屈服極限。鋼材選用Q235-B，=225N/mm2，則=112.5 N/mm2。
則 =0.75×=53.36＜=112.5 N/mm2 （4-15）
能夠滿足條件。
4）卷筒的轉速
（4-16）
式中 ——轉速，單位r/min； ——起升速度，單位為m/min；
4.3.3 選擇電動機
1） 計算電動機的靜功率
（4-17）
式中 ——機構總效率，=0.96×0.98×0.99×0.93=0.87，為卷筒效率=0.99， 為傳動效率，=0.92～0.94。采用閉式齒輪減速箱傳動作初步計算時，機構總效率0.8～0.85。
2）選擇電動機功率
考慮起重機的類型、用途、機構工作級別和作業(yè)特點，以及電動機的工作特性，同時為了滿足電動機起動和不過熱要求。按滿載起升計算所得的靜功率應乘以穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)G，由此得到穩(wěn)態(tài)平均功率。根據(jù)參考文獻[1]一般車間及倉庫用吊鉤式橋式起重機，起升機構JC%取25%，機構CZ值宜取150；穩(wěn)態(tài)負荷平均系數(shù)G取0.8。
除電動葫蘆外，起重機的起升機構一般使用繞線異步電動機。繞線型異步電動機的穩(wěn)態(tài)平均功率：
（4-18）
由上計算，根據(jù)參考文獻[16]初選電動機型號YZR315S-8，該電機在JC25%，CZ=150時，輸出功率P=68.385kw[1]，基準工作制S3-40%時額定輸出功率=75kw，同步轉速=725r/min。
3)電動機的過載校驗
起動過載功率為 （4-19）
式中 H——系數(shù)，繞線型異步電動機取H=2.1 ——電動機個數(shù)
——電動機轉矩允許過載倍數(shù)，=2.8
電機過載利用率=56.6/75=75.5%，一般不超過105%則該電機通過過載試驗。
故選擇電動機型號為：YZR315S-8。
4.3.4 減速器的選擇
1）計算傳動比
（4-20）
選=50，三級傳動。
2）確定減速器的公稱輸入功率 ，
（4-21）
式中 ——計算功率 ——修正系數(shù)，一般=1.4
——工作機系數(shù)，根據(jù)工作機的載荷狀況和利用等級參照參考文獻[15] 選取
當=750r/min，=50，根據(jù)參考文獻[14]查得=1000mm，=83.9kw， 與相近，校核后再確定。由參考文獻[14] 初選ZQA1000-50ⅢC。
3）校核減速器的最大負荷
電動機的額定轉矩 （4-22）
由表查得，起升機構=0.9
（4-23）
=83.9kw＞=67.5kw，滿足要求，
故選型ZQA1000-50ⅢCA。
4.3.5選擇制動器
1）制動器的選擇
制動器是保證起重機安全的重要部件，起升機構的每一套獨立的驅動裝置至少要裝設一個支持制動器。支持制動器應是常閉式的，制動輪必須裝在與傳動機構鋼性聯(lián)結的軸上。起升機構制動器的制動轉矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉矩，在貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全裕度，制動轉矩應滿足下式要求：
（4-24）
根據(jù)參考文獻[13]選取電力液壓塊式制動器，型號為YW（B）400-1250。
2)起動、制動時間驗算
Ⅰ、起動時間和起動平均加速度驗算
起動時間：
（4-25）
式中 n——電動機額定轉速（r/min） ——電動機平均起動轉矩（），參照參考文獻[1]表2-2-8選取，
=（1.5～1.8）=（1.5～1.8）×987.93=1481.9～1778.3 （4-26）
——電動機靜阻力矩，
=930.44 （4-27）
——機構運動質量換算到電動機軸上的總轉動慣量（）， （4-28）
——電動機轉子的轉動慣量，在電動機樣本中查取，=7.22
——制動輪和聯(lián)軸器的轉動慣量，=1.675+0.70=2.375
則 =1.15×（7.22+2.375）+=11.2 （4-29）
——推薦起動時間（s），見參考文獻[1]表2-2-9，=1.5s
s （4-30）
當取=1.4s時，＜ ，可以滿足。
合適的起動時間依起升速度而定。對于一般起升速度不太大的起重機，≈0.5～2s。
起動時間是否合適，可根據(jù)起動平均加速度來判斷：
（4-31）
式中 ——起升速度（） ——平均升降加（減）速度推薦值（），見參考文獻[1]表2-2-10，=0.2。
＜=0.2 （4-32）
Ⅱ、制動時間和制動平均減速度驗算
滿載下降制動時間： （4-33）
式中 ——滿載下降時電動機轉速，通常取 =1.1=797.5
——制動器制動轉矩（），根據(jù)已選擇制動器的參考文獻[13]可查出
——滿載下降時制動軸靜轉矩（），按下式計算：=704.25 （4-34）
——下降時換算到電動機軸上的機構總轉動慣量，按下式計算：
（4-35）
=1.15×（7.22+2.375）+=11.15
——推薦制動時間（s），≈。
=1.8s＜ （4-36）
制動時間長短與起重機作業(yè)條件有關。通常可在一定范圍內(nèi)對制動器調整，確定合適的制動力矩。最好的措施是電氣控制制動與機械支持制動合并使用。
制動平均減速度：
（4-37）
式中 ——滿載下降速度（），可取=1.1
無特殊要求時，下降制動時物品減速度不應大于參考文獻[1]表2-2-10的推薦值。
＜=0.2 滿足 （4-38）
4.3.6選擇聯(lián)軸器
選擇的聯(lián)軸器安裝在高速軸上，依據(jù)所傳遞的扭矩、轉速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升機構中的聯(lián)軸器應滿足下式要求：
（4-39）
式中 ——按正常工作下的正常載荷計算的軸傳最大扭矩，
（4-40）
（其中為電動機轉矩允許過載倍數(shù)，=2.8）
——聯(lián)軸器度系數(shù)重要程，對起升機構=1.8
——選用齒輪聯(lián)軸器=1.25
則 T=1.8×1.25×（1871.8～2139.2）=4211.55～4813.2N?m （4-41）
1、一端與電動機軸相連的聯(lián)軸器
根據(jù)上面計算的數(shù)據(jù)，從參考文獻[1]選擇聯(lián)軸器的型號為：
2、一端與減速器高速軸相連的聯(lián)軸器
計算轉矩與上相同，根據(jù)參考文獻[1]，選擇的是帶制動輪的聯(lián)軸器，則聯(lián)軸器的型號為：大連起重機廠序號7，其中D=400，最大質量=72
4.4 副起升機構的計算
4.4.1 鋼絲繩直徑的選取
根據(jù)起重量10t，選擇雙聯(lián)齊升機構滑輪組倍率為3。鋼絲繩纏繞方式如圖4-6。
（4-42）
根據(jù)參考文獻[1]，=10t×9.8=98kN，=2.5%=2.5%×98=2.45kN，=3，x=2，=0.98，=0.98。
（4-43）
根據(jù)計算出的數(shù)值，由參考文獻[1]初選取鋼絲繩型號為：6X19-14-155-I，則鋼絲繩直徑=14。其破斷拉力必須滿足：
（其中，查表得）（4-44）
所以 ＞ 鋼絲繩滿足 （4-45）
圖4-6 副起升鋼絲繩纏繞簡圖
4.4.2 滑輪、卷筒的計算
1）滑輪、卷筒最小直徑（自繩槽底部算起）的確定
D≥（h-1）d=（25-1）×14=336 (4-46)
查標準規(guī)格選用滑輪的直徑D=400mm,卷筒的直徑D=400mm
2) 卷筒長度和厚度的計算
Ⅰ.卷筒的長度 (4-47)
==670 取=680 (4-48)
長度為固定繩尾所需長度，依固定方式而言，一般。為卷筒兩端空余部分的長度，根據(jù)需要決定，取=70
由鋼絲繩允許的偏斜角度和卷筒軸到動滑輪軸的最小距離決定，鋼絲繩允許偏斜度通常約為1：10，根據(jù)結構尺寸決定；
(4-49)
通常在初步設計時，取=120
所以 L=2×（680+51+70）+120=1722 (4-50)
Ⅱ.卷筒厚度 卷筒厚度可先按經(jīng)驗公式確定：
對于焊接鋼卷筒：=14mm， 然后進行強度校核。
3）卷筒的強度計算
卷筒筒壁的最大壓應力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面，壓應力按下式計算
(4-51)
＜=112.5 能夠滿足要求 (4-52)
4）卷筒的轉速
(4-53)
式中 ——轉速，單位r/min； ——起升速度，單位為m/min；
——卷筒的卷繞直徑，=D+d=414。 (4-54)
4.4.3 電動機的選擇
1）選擇電動機型號
初選電動機可從求穩(wěn)態(tài)平均系數(shù)開始，根據(jù)參考文獻[1]表5-1-41一般車間及倉庫用吊鉤式橋式起重機，起升機構JC%取25%，機構CZ值宜取150；穩(wěn)態(tài)負荷平均系數(shù)G取0.8。起升機構采用閉式齒輪減速箱傳動，機構總效率取0.85。根據(jù)公式得
(4-55)
由上計算，根據(jù)參考文獻[16]初選電動機型號為 YZR200L-6。該電機在JC25%，CZ=150時，輸出功率=23.187kw，與相近，故滿足要求。該電機基準工作制S3-40%時，額定輸出功率：=22，同步轉速：=1000
2）電動機的過載校驗
起動過載功率
==19.5 (4-56)
電動機過載利用率==88.6%＜105%， 所以該電動機通過過載試驗。
故選擇電動機的型號為：YZR200L-6。
4.4.4 減速器的選擇
1）計算傳動比
=31.6 (4-57)
根據(jù)上式計算所得，選取減速器的公稱傳動比=31.5，二級傳動。
2）確定減速器的公稱輸入功率 ，
22×1.0×1.3=28.6 (4-58)
當=1000， =31.5，由參考文獻[14]初選ZQA650-31.5ⅢC，則 =650，減速器高速軸許用功率=34.4＞=28.6，滿足要求。
3）校核減速器的最大負荷，
(4-59)
(4-60)
由表查得=0.8，則
(4-61)
=34.4＞=19.8，滿足要求。
故選型號為：ZQA650-31.5ⅢCA。
4.4.5 選擇制動器
1）制動器的選擇
制動器一般安裝在高速軸上，以減小制動轉矩。制動轉矩應滿足下式要求：
(4-62)
根據(jù)參考文獻[13]選擇電力液壓塊式制動器型號：YWZ4-300/50。
2）起動、制動時間驗算
Ⅰ、起動時間和起動平均加速度驗算
起動時間：
(4-63)
=（1.5～1.8）=（1.5～1.8）×217.95=326.92～392.3 (4-64)
——電動機靜阻力矩，
==252.55 （4-65）
——機構運動質量換算到電動機軸上的總轉動慣量（）， （4-66）
——電動機轉子的轉動慣量，在電動機樣本中查取，=0.67
——制動輪和聯(lián)軸器的轉動慣量，=0.32+0.13=0.45
則 =1.15×（0.67+0.45）+=1.34 （4-67）
——推薦起動時間（s），見參考文獻[1]表2-2-9，=2s
s 取=1.4s （4-68）
合適的起動時間依起升速度而定。對于一般起升速度不太大的起重機，≈0.5～2s。
起動時間是否合適，可根據(jù)起動平均加速度來判斷：
（4-69）
＜=0.2，滿足。 （4-70）
Ⅱ、制動時間和制動平均減速度驗算
滿載下降制動時間：
（4-71）
式中 ——滿載下降時電動機轉速，通常取 =1.1=1060.4
——滿載下降時制動軸靜轉矩（），按下式計算：==214.6 （4-72）
——下降時換算到電動機軸上的機構總轉動慣量，按下式計算：
（4-73）
=1.15×（0.67+0.45）+=1.33
——推薦制動時間（s），≈。
=1.4s＜ （4-74）
制動平均減速度：
（4-75）
則 ＜=0.2， 滿足。 （4-76）
4.4.6 聯(lián)軸器的選擇
起升機構中的聯(lián)軸器應滿足下式要求：
（4-77）
=411.796～470.624 （4-78）
則 （411.796～470.624）=926.541～1058.904 （4-79）
1、選擇與電動機相連的聯(lián)軸器
電動機與聯(lián)軸器相連的軸為錐形，所以選擇的聯(lián)軸器的軸孔一端必須為形軸孔。由之前確定的電機型號可查得電機軸的軸端最大直徑D=60。
根據(jù)以上得到的數(shù)值選取聯(lián)軸器型號為：
2、選擇與減速器相連的帶制動輪的聯(lián)軸器
選擇的聯(lián)軸器是與減速器的高速軸相連，由之前確定的減速器型號可查得，高速軸是錐形，最大軸端直徑D=60，及制動器D=300。
根據(jù)以上數(shù)值從參考文獻[1]選擇聯(lián)軸器型號為：大連起重機廠序號為3，其中D=300，最大質量=27.6。
4.5 小結
起升機構是用來實現(xiàn)貨物的升降，是不可缺少的部分。由于這臺起重機是帶有主副起升機構的，在設計時采用平面布置，是一種普遍采用的方法，這樣布置也有一定的對稱性；采用分別驅動，具有布置方便，安裝和檢修容易。
本章實現(xiàn)了對起升機構的設計，完成了以下幾個方面的內(nèi)容：
1.完成了起升機構的整體設計及方案的選擇，并且利用AutoCAD軟件完成了起升機構的布置平面圖。
2.完成了組成起升機構的各個零部件的設計和計算，利用AutoCAD按照設計的尺寸把零件裝配起來，充分發(fā)揮了設計者的能動性，提高了機構裝配設計的效率，并及時發(fā)現(xiàn)錯誤。
5 結論
5.1全文總結
到這里，本次的設計基本上接近尾聲了，通過將近三個月的來得努力，本課題的設計終于有了結果。
本論文是對橋式起重機進行的設計，橋式起重機占起重機總數(shù)的首位，使用范圍很廣，可以使用在機械加工和裝配車間、倉庫和料場，主要用在車間為生產(chǎn)工藝過程服務。在經(jīng)過了方案研究和設計計算后，總結如下：
1.在第二章對橋式起重機有了全面的了解，擴展了自己對與起重機方面的知識。
2.在第三章， 是通過比對從而確定總體的設計方案。它是非常重要的一個環(huán)節(jié)，選取了起重機從而度下面的起身機構進行設計。
3. 在第四章，是對起重機中的起升機構進行了設計計算。它是用來實現(xiàn)貨物的升降，是不可缺少的部分。而這臺起重機帶有主、副起升機構，采用平面布置是非常普遍的；主、副機構采用分別驅動，都裝有電動機；以上的布置的優(yōu)點是，方便，安裝和檢修容易。
4．根據(jù)提供的已知參數(shù)，采用分塊處理的方法，完成了各機構的設計計算。
5．用AutoCAD把起升機構和小車運行機構按照確定的布置方案，布置在同一個平面圖上，完成了總裝圖的繪制。用直觀的方法及時發(fā)現(xiàn)設計中不正確的地方，充分發(fā)揮了設計者的能動性，提高了機構裝配設計的效率。
當然，本課題的設計雖然實現(xiàn)的起重機中各機構的基本要求，但還有很多不足的地方。
5.2展望
本課題只是對橋式起重機的機械部分作了研究，不能進行生產(chǎn)。要設計一臺起重機還有很多工作要做。
1．橋架（金屬結構）的設計是整臺起重機最復雜的，，在設計計算時不可避免的要涉及空間的超靜定問題，應用手算方法實際上難以應付如此復雜的分析和繁重的工作量。傳統(tǒng)的設計方法不得不作出各種各樣的簡化和假定，計算結果與實際情況與較大的出入，不得不加大安全系數(shù)給予補償。所以這些問題都要通由電子計算機來處理。
2．電氣設備包括所有能使起重機運轉的裝置。要對起重機進行起降和移動都必須通過控制電氣設備才能得以實現(xiàn)。
起重機的設計是一個大工程。雖然我國的起重行業(yè)起步較晚，但是通過近幾十年來的發(fā)展，目前，國內(nèi)擁有了很多從事起重機設計和生產(chǎn)的公司。不僅滿足了國內(nèi)市場的需求，部分產(chǎn)品還打入了國際市場。
參 考 文 獻
[1] 張質文主編，起重機設計手冊.北京：中國鐵道出版社，2001年
[2] 中華人民共和國國家標準GB3811-83 起重機設計規(guī)范.北京：中國標準出版社， 1983年
[3] 中華人民共和國國家標準GB6974-86 起重機械名詞術語.北京：中國標注出版社，1986年
[4] 起重機設計手冊編寫組，起重機設計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1980年
[5] 大連起重機器廠編，起重機設計手冊.沈陽：遼寧人民出版社，1979年
[6] 楊長驥，付東明主編，起重機械.北京：機械工業(yè)出版社，1992年
[7] 張質文，劉全德主編，起重運輸機械.北京：中國鐵道出版社，1983年
[8] 倪慶興，王煥勇主編，起重機械.上海：上海交通大學出版社，1990年
[9] 張質文主編，起重運輸機械.北京：中國鐵道出版社，1983年
[10] 趙兵主編，重型機械標準.北京：中國標準出版社，1998年；
[11] 成大先主編, 機械設計手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2002年；
[12] 濮良貴，紀名剛主編，機械設計（第七版）.北京：高等教育出版社，2001年
[13] 電力液壓塊式制動器（產(chǎn)品手冊），江西華伍起重電器有限責任公司；
[14] 軟齒面減速器系列（產(chǎn)品手冊），江蘇省泰興減速機廠
[15] 硬齒面減速器系列（產(chǎn)品手冊），江蘇省泰興減速機廠
[16] 電動機系列（產(chǎn)品手冊），中國長江航運集團電機廠
致 謝
一分耕耘一分收獲，經(jīng)過了為期三個月的努力終于完成這篇論文。從一開始在劉老師手中選中這個課題時，真是不知道要如何去完成它。在自己看來這無非是一個嚴峻的挑戰(zhàn)。
在公司實習做這個課題時，帶領我實習的顧師傅給予了我很大的幫助-不管是工作還是學習。從他身上我深刻體會到作為一名合格的工程師所具備的態(tài)度·科研作風·精神。這些無非是人生中一筆寶貴財富，因此我要衷心的感謝我的師傅。
在論文的撰寫過程中，雖然和指導老師劉老師見面的機會不多，但是老師同樣給予我很大的幫助。每次老師都會認真地給我修改論文中存在的錯誤和不正確的地方，幫忙解決寫論文中遇到的難題。因此十分感謝劉老師。
于此同時，還有身邊很多的朋友和同學的關心、幫助讓我能夠得以順利的進行，在此表示誠摯的謝意！