1792_橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1792_橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì),橋式起重機(jī),小車,運(yùn)行,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文1引言物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機(jī)的要求也越來越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革。起重機(jī)械是用來對物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它的出現(xiàn)改變了人類幾千年來以手工來搬動(dòng)重物的狀況，現(xiàn)在幾個(gè)按鈕就能完成以前做不到或很難做到的搬運(yùn)工作，人得到了休息，效率也提高了。起重機(jī)械發(fā)展歷史悠久，種類日益繁多，應(yīng)用極為廣泛。當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，如冶金、機(jī)械、交通運(yùn)輸、電力、建筑、采礦、化工、造船、港口、鐵路、農(nóng)場、林區(qū)和國防等都離不開起重機(jī)械。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，日益顯現(xiàn)出起重機(jī)械作為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的特種設(shè)備的突出地位。現(xiàn)代起重機(jī)械結(jié)構(gòu)已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的機(jī)電一體化方向發(fā)展。1 起重機(jī)介紹1.1 起重機(jī)的定義起重機(jī)械是一種以間歇作業(yè)方式對物料進(jìn)行起升、下降和水平移動(dòng)的搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)械的作業(yè)通常帶有重復(fù)循環(huán)的性質(zhì)，一個(gè)完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)、正反向運(yùn)動(dòng)是起重機(jī)械的基本特點(diǎn)。1.2 起重機(jī)的工作原理起重機(jī)械的主要任務(wù)是起重，而直接承擔(dān)起重任務(wù)的是起升機(jī)構(gòu)，其他機(jī)構(gòu)都是為了擴(kuò)大起重機(jī)的使用范圍。最簡單的起重機(jī)實(shí)際上也就僅有一個(gè)起升機(jī)構(gòu)。現(xiàn)代的絕大多數(shù)起重機(jī)，不論他們的型式和用途如何，都是根據(jù)同一個(gè)工作原理構(gòu)成 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機(jī)構(gòu)演變?nèi)遮呁晟?。圖 1.1 起重機(jī)工作原理圖 1.1a 是起重機(jī)的原始形式轆轤的機(jī)構(gòu)簡圖。它有圓柱形卷筒和裝有手柄的軸組成。卷筒上纏有懸掛物品的繩索，繩索的張力 在這種情況下就等于物品重量 。SQ張力在卷筒軸上產(chǎn)生的載荷力矩為。在全部工作過程中，如不計(jì)摩擦阻力，則載荷力矩應(yīng)該為手柄的驅(qū)20DQM??載動(dòng)力矩 所平衡，即RP驅(qū)或 驅(qū)載 M?RPDQ??20故 02DRPQ?從上式可以看出，欲增加起重量 必須加大 或 ，或減小 。但手柄作用力0受到人體力限制，一般不超過 30 公斤； 受到手臂長度限制，一般約為 300-400P毫米；而為了保證鋼絲繩不致產(chǎn)生過大的彎曲，卷筒直徑 又不能任意減小，因此，0D對于這種原始起重機(jī)，起重量不能很大。為了提高起重量，采取了下面三個(gè)步驟：（1）軸和手柄分開，中間裝一個(gè)傳動(dòng)比為 的傳動(dòng)裝置，即圖 1.1b 中減速器。0i如 和 都與圖 1.1 a 所示的相同，則傳到卷筒軸上的驅(qū)動(dòng)力矩為 。根0D驅(qū)M 驅(qū)Mi?0據(jù)力矩平衡原理，所得的載荷力矩 為：載M?驅(qū)載 i??0即 RPDQ?0 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文3可得： Qi???0即加裝傳動(dòng)比 的傳動(dòng)裝置后，起重量可以提高 倍。并且可以隨 增大而提0i 0i0i高。但是，傳動(dòng)裝置是機(jī)構(gòu)中最復(fù)雜和成本最高的部分，而且傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、自重和成本又直接取決于傳動(dòng)比的大小，所以，僅靠提高傳動(dòng)比來提高起重量是不經(jīng)濟(jì)的。（2）除采用了一定傳動(dòng)比 的傳動(dòng)裝置外，同時(shí)還可以采用滑輪組。如圖0i1.1c 中所的滑輪組由一個(gè)定滑輪和二個(gè)動(dòng)滑輪所組成。繩索一端固定在卷筒上，另一端由卷筒繞下，依次經(jīng)過動(dòng)滑輪和定滑輪，最后固定在機(jī)架上。被起升的重物由四根繩索分支所支承，并隨動(dòng)滑輪一起升降。若不計(jì)阻力，則由卷筒繞下的繩Q索分支的張力 或 。如果 均維持不變，這時(shí) 等于圖4QS??S?00,DMi，驅(qū) 載M?1-1b 中 ，亦即 。即：載M?? Qi??????? 044由此可見，如裝四支分滑輪組后，起重量又提高了 4 倍，而且將隨滑輪組繩索分支數(shù)的增加而增大。但與此同時(shí)繩索的長度相應(yīng)地加長，使機(jī)構(gòu)更為復(fù)雜和繩索的磨損加劇。所以也不能無限制地靠增加滑輪組繩索分支來提高重量。通常在起重量一定的情況下，可以利用滑輪組繩索分支數(shù)的增加來減小傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 。0i但選擇分支數(shù)的原則必須是減小傳動(dòng)比的所得完全抵償增加分支數(shù)的所失才行。（3）目前除少數(shù)的幾種起重機(jī)中仍保留人力驅(qū)動(dòng)外，大多數(shù)起重機(jī)都采用能發(fā)出較大力矩的電動(dòng)機(jī)來代替手柄（圖 1.1c 中虛線所示） ，以增大驅(qū)動(dòng)力矩 ，于驅(qū)M是起重量又可以獲得進(jìn)一步提高。但在這種情況下，所采用的傳動(dòng)裝置和滑輪組不僅如上面所分析的那樣提高起重量，而且也將很高的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)閷?shí)際需要的卷筒轉(zhuǎn)速，從而得到合理的物品升降速度。圖 1.1c 所示是現(xiàn)代各種起重機(jī)中較為完善的起升機(jī)構(gòu)原理圖。它包括下列幾個(gè)組成部分：（1）取物裝置；（2）繩索滑輪和卷筒；（3）傳動(dòng)裝置；（4）驅(qū)動(dòng)裝置；（5）制動(dòng)裝置。其中制動(dòng)裝置在圖中沒表示出來，它是用來使被提升的物品可靠的停駐在空中的裝置，對于起重機(jī)的安全操作是不可缺少的重要部件。1.3 起重機(jī)的類型及特點(diǎn)根據(jù)起重機(jī)械所搬運(yùn)的物品的特征、動(dòng)作的復(fù)雜程度以及工作場所或者生產(chǎn)工 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文4藝要求等條件的不同，可以將起重機(jī)械簡單的分為三大類：（1）簡單起重機(jī)械：一般只作升降運(yùn)動(dòng)，而且大多數(shù)是手動(dòng)的。如各種千斤頂、絞車和滑車等。（2）通用起重機(jī)械：除使物品升降運(yùn)動(dòng)外，還能使物品作水平運(yùn)動(dòng)。如橋式起重機(jī)和汽車起重機(jī)等。（3）特種起重機(jī)械：只適合于某些專業(yè)性的工作，其構(gòu)造往往比上述兩者更為復(fù)雜。如各種冶金用起重機(jī)、建筑用起重機(jī)和港口用起重機(jī)等。1.4 起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r1.4.1 國內(nèi)起重機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r在中國將起重機(jī)械總體劃分為 12 大類型，即輕小型起重設(shè)備、旋臂式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、流動(dòng)式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、門座起重機(jī)、桅桿起重機(jī)、纜索起重機(jī)、升降機(jī)和機(jī)械式停車設(shè)備。進(jìn)一步可劃分為近百種型式(品種)和數(shù)百種型號。面對品種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大小不一，使用工況千差萬別的這些涉及人們生命安全和財(cái)產(chǎn)安全的起重機(jī)械，為了安全，中國政府將其納入特種設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制管理，在制度上建立了一整套法律、法規(guī)、規(guī)章、安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，在體制上建立了遍布全國 31 個(gè)行政區(qū)的安全監(jiān)察網(wǎng)絡(luò)，從起重機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、重大維修、使用、檢驗(yàn)檢測和監(jiān)督管理重要環(huán)節(jié)上進(jìn)行有效監(jiān)管，在此，我重點(diǎn)介紹中國的起重機(jī)械制造許可制度。起重機(jī)械制造企業(yè)的分布、數(shù)量、產(chǎn)量和現(xiàn)狀中國起重機(jī)械整機(jī)制造企業(yè)，截止到 2005 年 9 月底統(tǒng)計(jì)有 1615 家。這些制造企業(yè)主要集中分布在江蘇(347 家)、山東(203 家)、河南(180 家)、浙江(111 家)、遼寧(105 家)、廣東(100 家)、上海(83 家)、福建(80 家)等地。中國起重機(jī)械使用總量，據(jù) 2003 年底普查統(tǒng)計(jì)在用起重設(shè)備為 55．6 萬臺(tái)。設(shè)備的使用也主要集中分布在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，如廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、遼寧等地。中國的起重機(jī)械從 50 年代初創(chuàng)建至今，已經(jīng)形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模、具備了一定的技術(shù)水平、也基本形成了比較完整的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售體系，能基本滿足國民經(jīng)濟(jì)對該設(shè)備的需求。目前國家繼續(xù)實(shí)施的財(cái)政政策，拉動(dòng)著我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，而起重設(shè)備作為國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)備廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)，如冶金、煤炭、化工、電力、交通和制造等產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文5展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化程度的提高，起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用也愈來愈大，對起重機(jī)的要求也越來越高。起重機(jī)械正朝著大型化、高速度、人性化、環(huán)保性、通用產(chǎn)品小型化、零部件的模塊化和多樣化及安全監(jiān)察制度化與規(guī)范性方向發(fā)展。由于中國勞動(dòng)力相對便宜，制造成本較低，發(fā)展?jié)摿θ院芫薮?。同時(shí)，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識到，與發(fā)達(dá)國家相比，中國起重機(jī)械制造狀況有以下幾個(gè)因素令人擔(dān)憂。（1）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水平較低；（2）規(guī)?；l(fā)展不夠，突出表現(xiàn)在低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，造成資源浪費(fèi)，專業(yè)化發(fā)展嚴(yán)重滯后；（3）國際知名品牌寥寥無幾，除振華港機(jī)外，能夠打入國際市場并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有；（4）惡性競爭嚴(yán)重，合理利潤難保，并造成安全措施投入極少，事故率居高不下。因此，我們應(yīng)該有清醒認(rèn)識，并高度關(guān)注中國起重機(jī)械的長遠(yuǎn)發(fā)展和不失時(shí)機(jī)的加快科技創(chuàng)新能力。1.5 發(fā)展趨勢1.5.1 模塊化和組合化用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)。對起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)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。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機(jī)公司都已采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)費(fèi)用下降 12%，生產(chǎn)成本下降 45%，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。德國德馬格公司還開發(fā)了一種 KBK 柔性組合式懸掛起重機(jī)，起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)由冷軋型軌組合而成，起重機(jī)運(yùn)行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉(zhuǎn)彎、過跨、 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文6變軌距。所有部件都可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運(yùn)路線在短時(shí)間內(nèi)將各種部件組合搭配即成。這種起重機(jī)組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運(yùn)行成本低。有手動(dòng)、自動(dòng)多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機(jī)、雙梁懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、輕型門式起重機(jī)及手動(dòng)堆垛起重機(jī)，甚至能組成大型自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)。1.5.2 大型化和專用化由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量達(dá) 6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量達(dá) 3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量為 1200t，集裝箱岸邊裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度是 240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m/min。工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機(jī)的市場不斷擴(kuò)大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理的專用起重機(jī)，防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機(jī)的功能不斷增加，性能不斷提高，適應(yīng)性比以往更強(qiáng)。德國德馬格公司研制出一種飛機(jī)維修保養(yǎng)的專用起重機(jī)，在國際市場打開了銷路。這種起重機(jī)安裝在房屋結(jié)構(gòu)上，跨度大、起升高度大、可過跨、停車精度高。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導(dǎo)管，與飛機(jī)維修平臺(tái)相連，并可作 360 度旋轉(zhuǎn)。通過大車和小車的位移、導(dǎo)管的升降與旋轉(zhuǎn)可使維修平臺(tái)到達(dá)飛機(jī)的任一部位，進(jìn)行飛機(jī)的維護(hù)和修理，極為快捷方便。1.5.3 自動(dòng)化和智能化起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文7數(shù)字化操縱給定檢測等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。重點(diǎn)開發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測，特殊場合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。例如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(dǎo)取物裝置自動(dòng)抓取貨物。吊具自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度 200m／min、加速度0.5m2／s 的情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個(gè)毫米。起重機(jī)可通過磁場變換器或激光達(dá)到高精度定位。起重機(jī)上安裝近場感應(yīng)系統(tǒng)，可避免起重機(jī)之間的互相碰撞。起重機(jī)上還安裝了微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提供大部分常規(guī)維護(hù)檢查內(nèi)容，如齒輪箱油溫、油位，車輪軸承溫度，起重機(jī)的載荷、應(yīng)力和振動(dòng)情況，制動(dòng)器摩擦襯片的壽命及溫度狀況等。1.5.4 成套化和系統(tǒng)化在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)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(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn)輸和郵電部門行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。例如生產(chǎn)工程機(jī)械的美國卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購置了一條以橋式起重機(jī)為主的物料自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)，用于鋼板的噴丸處理、切割和入庫的自動(dòng)裝卸搬運(yùn)作業(yè)，比原先采用單機(jī)操作工作效率提高了 65%。日本東芝浜川崎工廠用全自動(dòng)橋式起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件，為機(jī)床運(yùn)送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}庫。這些在空間移動(dòng)的起重機(jī)搬運(yùn)系統(tǒng)代替了過去通常使用的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車，使車間的地面面積得到充分利用。1.5.5 輕型化和多樣化 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文8有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機(jī)。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個(gè)輕型組合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。起重量為 1-63 噸，工作級別為 A1-A7，整個(gè)系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個(gè)品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機(jī)都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調(diào)速。操縱方式有地面手電門自行移動(dòng)、手電門隨小車移動(dòng)、手電門固定、無線遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動(dòng)、司機(jī)室自行移動(dòng)等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導(dǎo)電、DVS 系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項(xiàng)，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機(jī)，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大大降低廠房建筑物的建造成本，同時(shí)也可減小起重機(jī)的運(yùn)行功率和運(yùn)行成本。與通用產(chǎn)品相比較，起重量為 10t，跨度 22.5m，通用雙梁橋式起重機(jī)自重是 24t，起重機(jī)軌面以上高度 1876mm，起重機(jī)寬度 5980mm；德馬格起重機(jī)的自重只有 8.7t，重量輕了 176%，起重機(jī)軌面以上高度為 920mm，降低了 104%，起重機(jī)寬度為 2980mm，外形尺寸減少了 100%。1.5.6 新型化和實(shí)用化結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，便于運(yùn)輸與安裝。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡化機(jī)構(gòu)。 “三合一”運(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)，國外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。為使中小噸位的起重小車結(jié)構(gòu)盡量簡化，同時(shí)降低起重機(jī)的尺寸高度，減小輪壓，國外已大量采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動(dòng) 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文9器的應(yīng)用范圍也越來越大。此外，各機(jī)構(gòu)采用的電動(dòng)機(jī)都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而減小電機(jī)基座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動(dòng)力矩小的制動(dòng)器。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性，增加起重機(jī)的功能。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。德國近年為解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來尋找開始加速的最佳時(shí)刻，將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動(dòng)工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量，再利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)像熟練司機(jī)一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。2 橋式起重機(jī)的介紹2.1 橋式起重機(jī)的分類2.1.1 通用橋式起重機(jī)通用橋式起重機(jī)是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機(jī)。以下類型的起重機(jī)都屬于通用橋式起重機(jī)。①通用吊鉤橋式起重機(jī)通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電器及控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為 10t 以下的多為 1個(gè)起升機(jī)構(gòu)；16t 以上的則多為主、副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)。這類起重機(jī)能在大多數(shù)作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備。②電磁橋式起重機(jī)電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同，不同的是吊鉤上掛 1 個(gè)直流起重電磁鐵，用來吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品。通常是經(jīng)過設(shè)在橋架走臺(tái)上電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或裝在司機(jī)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(shè)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。③抓斗橋式起重機(jī)抓斗橋式起重機(jī)的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別連接抓斗起升、起升機(jī)構(gòu)、開閉機(jī)構(gòu)。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運(yùn)作業(yè)。這種起重機(jī)除了起升 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文10閉合機(jī)構(gòu)以外，其結(jié)構(gòu)部件等與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同。④兩用橋式起重機(jī)兩用橋式起重機(jī)有 3 種類型：抓斗吊鉤橋式起重機(jī)、電磁吊鉤橋式起重機(jī)和抓斗電磁橋式起重機(jī)。其特點(diǎn)是在 1 臺(tái)小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，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(jī)三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī)。其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同。根據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)重物，也可以在吊鉤上掛 1 個(gè)馬達(dá)抓斗裝卸物料，還可以把抓斗卸下來再掛上電磁盤吊運(yùn)黑色金屬，故稱為三用橋式起重機(jī)。⑥雙小車橋式起重機(jī)這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同，只是在橋架上裝有 2 臺(tái)起重量相同的小車。這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長形物件。2.1.2 專用橋式起重機(jī)①冶金橋式起重機(jī)冶金橋式起重機(jī)根據(jù)用途可以劃分為不同的類型，主要結(jié)構(gòu)基本與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同，取物裝置多為專用。主要用于冶金車間的吊運(yùn)作業(yè)，其起重量很大，最大的可達(dá)到數(shù)百噸。②絕緣吊鉤橋式起重機(jī)這種起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是為了防止工作過程中帶電設(shè)備的電流可經(jīng)過被吊物傳到起重機(jī)上，危及司機(jī)安全，故要求在吊鉤組、小車架、小車輪上設(shè)置 3 道絕緣裝置。主要用于冶煉鋁、鎂的工廠。③防爆吊鉤橋式起重機(jī)這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是所用的整套電氣設(shè)置具有防爆性能。與鋼軌接觸的運(yùn)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(jī)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。2.1.3 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(dòng)葫蘆代替，或者用固定式電動(dòng)葫蘆作起重小車的起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行、大車運(yùn)行等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置也盡量與電動(dòng)葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機(jī)相比，電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)雖然一 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文11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(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套，而且對廠房等建筑物的壓力較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好。①電動(dòng)梁式起重機(jī)其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆替代通用橋式起重機(jī)的起重小車，用電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行小車在單根主梁的工字鋼下突緣上運(yùn)行，跨度小時(shí)直接用工字鋼作主梁，跨度大時(shí)可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng)，形成的組合斷面主梁。其主梁可以是單根主梁，也可以是兩根主梁，其橋架可以是像通用橋式起重機(jī)那樣通過運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上，也可以通過運(yùn)行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上。②電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)其特點(diǎn)是采用固定式電動(dòng)葫蘆裝在小車上作起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)也多采用電動(dòng)葫蘆零部件作成簡單的構(gòu)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(yīng)性。 梁式起重機(jī) 堆垛起重機(jī)橋式起重機(jī) 橋 式 類 型 起 重 機(jī)通 用 橋 式 起 重 機(jī)和 堆 垛 起 重 機(jī) 冶 金 專 用 起 重 機(jī)加料起重機(jī) 料箱起重機(jī) 鑄造起重機(jī) 脫錠起重機(jī) 夾鉗起重機(jī) 揭蓋起重機(jī) 料耙起重機(jī) 鍛造起重機(jī) 淬火起重機(jī) 龍 門 橋 式 起 重機(jī) 和 裝 卸 橋龍門起重機(jī) 裝 卸橋 集裝箱裝卸橋通用龍門起重機(jī) 集裝箱龍門起重機(jī) 造船龍門起重機(jī) 電站龍門起重機(jī) 抓斗裝卸橋 橋式纜索起重機(jī)纜索起重機(jī)纜 索 起 重 機(jī)圖 2.1 橋式類型起重機(jī)的大致分類2.2 橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn)取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車或運(yùn)行式葫蘆上的起重機(jī)，稱為“橋架型起重機(jī)” 。橋架兩端通過運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機(jī)，稱為“橋式起 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文12重機(jī)” 。橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成。外形像一個(gè)兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng)；橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來將起重小車和物品作縱向移動(dòng)。橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，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(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。2.2.1 橋式起重機(jī)小車橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成；另外還有一些安全防護(hù)裝置。橋式起重機(jī)的小車主要具有下列特征：1）起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成。這些部件間采用補(bǔ)償聯(lián)軸器聯(lián)系起來。齒輪聯(lián)軸器補(bǔ)償了轉(zhuǎn)軸中心線的偏差和歪斜，這些偏差和歪斜系因制造與安裝不精確，以及小車架變形而發(fā)生彼此位移所引起的。由于采用了分組的獨(dú)立部件，因此使機(jī)構(gòu)的裝拆方便。2）在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和小車架的時(shí)候，遵循標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的原則。這使零部件的互換性得到了保證，大大的降低了制造和使用維護(hù)起重機(jī)的費(fèi)用，并使所需零件和部件的備品量縮減到最少。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文13圖 2.3 橋式起重機(jī)小車構(gòu)造圖1-墊板；2-從動(dòng)車輪組；3-主動(dòng)車輪組；4-減速器；5、6-起升及運(yùn)行機(jī)構(gòu)3）小車的車架用鋼板焊接而成。在車架上焊有墊板 1（圖 2.3） ，電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和可拆卸的軸承座等均安裝在墊板上。為了簡化車架的加工，墊板的加工面應(yīng)盡量布置在同一水平面或垂直面上。4）起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用減速器式傳動(dòng)裝置，僅在起重量較大、傳動(dòng)比高時(shí)，低速級才采用一級開式齒輪，而高速級仍采用減速器傳動(dòng)。5）所有機(jī)構(gòu)中均采用滾動(dòng)軸承。卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸上和轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸上。通常，從動(dòng)車輪安裝在帶有兩個(gè)角形軸承箱的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸上。而主動(dòng)車輪安裝在帶有兩個(gè)角形軸承箱的獨(dú)立轉(zhuǎn)軸上，它與減速器的輸出軸端用聯(lián)軸器相連接。因此，拆卸聯(lián)軸器后車輪可與其軸承箱一起從軌道上推出。減速器（圖 2.3 中 4）也可以單獨(dú)的拆裝。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(dòng)器，而重墜上閘的長行程電磁鐵制動(dòng)器已經(jīng)很少使用。近年來趨向用制動(dòng)性能良好的電動(dòng)液壓推桿和電磁液壓推桿式制動(dòng)器來取代上述幾種制動(dòng)器。要求制動(dòng)平穩(wěn)和容易得到直流電源的地方，還可應(yīng)用直流電磁鐵制動(dòng)器。為了使部件容易裝拆，通常，將制動(dòng)輪與齒輪聯(lián)軸器做成一個(gè)部件（圖 2.3 中5） 。但根據(jù)機(jī)構(gòu)布置需要，也可以將制動(dòng)輪作成獨(dú)立的零件來安裝（圖 2.3 中 6） 。7）制造起重機(jī)時(shí)，由于零件熱處理得到了廣泛的應(yīng)用，從而大大地提高了零件 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文14表面的耐磨性，延長了它們的使用壽命。8）為了簡化起重機(jī)機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作，軸承的最好采用集中潤滑系統(tǒng)。起重小車除有起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護(hù)裝置：如欄桿、排障板、限位開關(guān)、撞尺和緩沖器等。其具體要求分述如下：①欄桿和排障板：欄桿用于保護(hù)維修人員的操作安全。它設(shè)置在與小車軌道垂直的小車臺(tái)邊緣上。為便于小車維修人員上下，在小車的另外兩邊則不設(shè)欄桿。欄桿可用角鋼（L50）或鋼管制作，高度不低于 800mm。排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊，用于推開小車軌道上可能有的障礙物，以利于小車運(yùn)行。②限位開關(guān)：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機(jī)構(gòu)中，墜重式限位開關(guān)裝在小車平臺(tái)上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上位置，使其不能碰到小車架上。如圖 2.4a 限位開關(guān)的盒體伸出一個(gè)短軸，軸上固定有帶重塊的杠桿 1，其另一端用鋼繩懸掛一個(gè)墜重 2 保持平衡。墜重上裝有一個(gè)套環(huán) 3，此套環(huán)在起重鋼絲繩的一個(gè)分支外面，并不妨礙鋼絲繩上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)蹉^組上升到允許的最高位置時(shí)，固定在吊鉤組上的擋板 4 就將墜重 2 抬起，使懸掛它的鋼繩松弛，此時(shí)，杠桿 1 在另一端重塊作用下轉(zhuǎn)動(dòng)約 30o，因此使開關(guān)盒內(nèi)的電路觸點(diǎn)斷開，起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)斷電停止，吊鉤組不再上升。由于接線關(guān)系，這時(shí)吊鉤組只能向下降方向運(yùn)動(dòng)。圖 2.4b將墜重固定在一連桿 3 上，吊鉤組上升到極限位置時(shí)，撞上連桿使其繞一端固定鉸擺動(dòng)并抬起固定其上的墜重，使開關(guān)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)斷電。后一種布置方式使限位開關(guān)在小車臺(tái)面上的位置選擇較為靈活些。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文15圖 2.4 起升和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的限位關(guān)系上述兩種布置方式所用的墜重作用式限位開關(guān)，其動(dòng)作都離不開吊鉤組的工作位置。由于它直接控制了吊鉤組上升的極限位置，所以工作是十分可靠的。但是，這種裝置方式較為笨重。起升機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的另一種限位開關(guān)為螺旋式限位開關(guān)，它安裝在卷筒軸的一端，利用絲桿和螺母的相對運(yùn)動(dòng)來控制電路的觸點(diǎn)閉合，而絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)與卷筒的旋轉(zhuǎn)保持一定的聯(lián)系，因此，限位開關(guān)就通過卷筒的旋轉(zhuǎn)間接地控制了吊鉤組上升的極限位置。無論是哪一種限位開關(guān)，吊鉤組上升的極限位置應(yīng)該與卷筒或定滑輪之間保持一定的距離。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的行程限位開關(guān)一共有兩個(gè)，它們安裝在起重機(jī)橋梁主梁的兩端，位于小車的一根軌道外側(cè)的主梁上蓋板上。在小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)固定著一根用角鋼彎折的撞尺。當(dāng)小車運(yùn)行至極限位置時(shí)，撞尺壓迫限位開關(guān)的搖柄轉(zhuǎn)動(dòng) 30o，使開關(guān)盒內(nèi)的觸點(diǎn)斷開，于是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)斷電。由于接線關(guān)系，此時(shí)電動(dòng)機(jī)只能作反向起動(dòng)。小車行程限位開關(guān)的位置要安裝適當(dāng)，應(yīng)考慮到小車撞尺觸及限位開關(guān)使電機(jī)斷電并制動(dòng)后，小車還要走一段制動(dòng)行程。因此，開關(guān)要安裝在小車緩沖器相碰的擋鐵前邊一段距離。③緩沖器與擋鐵：用于阻止小車越軌和減少?zèng)_擊，吸引小車與擋鐵相撞時(shí)的動(dòng)能。常用的小車緩沖器安裝在小車架上，而擋鐵則裝在橋架兩根主梁的兩端；也有將緩沖器和擋鐵的位置反過來安裝的。2.2.2 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由減速器、電動(dòng)機(jī)、車輪、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸以及一些附件所組成。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式有兩種．即減速器位于小車主動(dòng)輪中間或減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)。減速器位于小車主動(dòng)輪中間的小車傳動(dòng)方式．使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)的傳動(dòng)方式，安裝和維修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。2.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容2.3.1 橋式起重機(jī)的主要參數(shù)這次設(shè)計(jì)的起重機(jī)為 250/50/10t+250/50/10t-20.0M 水電站橋式起重機(jī)，安裝 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文16于豐滿水電站擴(kuò)建工程廠房內(nèi)，用于水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝和檢修工作。基本數(shù)據(jù)為橋機(jī)跨度：20m；主鉤額定起重量：250t；副鉤額定起重量：50t；主鉤起升高度：26 m；副鉤起升高度：32 m；大車運(yùn)行速度: 20m/min；小車運(yùn)行速度：2m/min。2.3.2 本次設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)本橋式起重機(jī)為雙梁單小車結(jié)構(gòu)形式。單小車上設(shè)有主、副鉤起升機(jī)構(gòu)，主、副鉤可單獨(dú)起吊，又可以相互配合使用。廠房內(nèi)設(shè)兩臺(tái) 250/50/10t 橋機(jī)，吊裝定子及轉(zhuǎn)子時(shí)，兩臺(tái)橋機(jī)下掛 500t 平衡梁，利用平衡梁與轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接起吊轉(zhuǎn)子。吊運(yùn)250t 以下物品時(shí)，用 250t 吊鉤來完成；當(dāng)?shù)踹\(yùn) 50t 以下物品時(shí)，用 50t 吊鉤來完成；在橋架司機(jī)室另一側(cè)的主梁副腹板下設(shè)有 10t 電葫蘆，擴(kuò)大了橋機(jī)的作業(yè)范圍。起重機(jī)由小車、橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備等組成。電氣設(shè)備設(shè)置在主梁內(nèi)，司機(jī)室內(nèi)設(shè)有冷熱空調(diào)。小車由起升機(jī)構(gòu)、小車架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、250t 吊具等部分組成。主、副起升機(jī)構(gòu)分別由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)減速器、一臺(tái)輪式制動(dòng)器、一套卷筒裝置和上滑輪裝置構(gòu)成。起升機(jī)構(gòu)減速器低速軸側(cè)采用卷筒聯(lián)軸器與卷筒聯(lián)接。起升機(jī)構(gòu)上滑輪組軸兩端設(shè)有負(fù)荷式傳感器，在司機(jī)室內(nèi)平臺(tái)前方設(shè)有大屏幕顯示屏，可顯示起吊負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到 0.9Gn 時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。當(dāng)負(fù)荷超過 1.05Gn時(shí)自動(dòng)切斷起升電源。起升機(jī)構(gòu)設(shè)有重錘式和旋轉(zhuǎn)式雙重限位開關(guān)。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)為兩側(cè)分別驅(qū)動(dòng)，采用萬向聯(lián)軸器與主動(dòng)平衡架連接。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)共有 16 個(gè)車輪，其中 4 個(gè)為主動(dòng)輪。大、小車運(yùn)行車輪裝置、卷筒軸承座軸承、卷筒聯(lián)軸器、滑輪裝置，吊鉤裝置均采用單點(diǎn)分別潤滑。各機(jī)構(gòu)均采用全封閉自潤滑的中硬齒輪減速器，它具有運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長的特點(diǎn)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器立式安裝，帶油泵潤滑。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文17大、小車緩沖器均為聚氨脂緩沖器。大、小車輪均采用索氏體淬火，車輪踏面和輪緣的硬度為 HB300-360，具有較長的使用壽命。車輪軸承箱是圓形的，45°安裝，平衡架軸承箱孔和中間鉸孔均是機(jī)床加工的，車輪軸承箱用半圓環(huán)固定在平衡架上，保證了車輪的偏斜在許用范圍內(nèi)，減少了啃軌的可能性。該結(jié)構(gòu)也便于車輪的裝拆。起重機(jī)的橋架由兩個(gè)偏軌箱形主梁和兩個(gè)箱形端梁以及平臺(tái)欄桿、扶梯、司機(jī)室等部分組成。偏軌箱形梁具有較大的垂直剛度和水平剛度，箱形梁里兩端有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，中間放置電器設(shè)備。兩側(cè)端梁通過鉸軸與主梁連接在一起，大車運(yùn)行連接鉸通過劃線整體加工來保證其平行度，使大車運(yùn)行平穩(wěn)，減少啃軌的環(huán)節(jié)。小車架由主梁、端梁、副梁、平臺(tái)、欄桿等組成，便于運(yùn)輸，中間斷開，用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。小車機(jī)構(gòu)的底座均通過劃線來整體加工，保證其機(jī)構(gòu)的安裝精度。3 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算3.1.1 計(jì)算條件一.跨度、額定起重量（1）跨度、額定起重量橋機(jī)跨度 mL20?主鉤額定起重量 tGz5副鉤額定起重量 f電動(dòng)葫蘆額定起重量 td10（2）起升高度主鉤起升高度 26m副鉤起升高度 32m 電動(dòng)葫蘆起升高度 40m（3）工作級別起重機(jī)工作級別 A3 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文18主起升工作級別 M3副起升工作級別 M5電動(dòng)葫蘆工作級別 M5大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別 M3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別 M3電動(dòng)葫蘆運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別 M3（4）運(yùn)行起升速度大車運(yùn)行速度 min/20Vn?小車運(yùn)行速度 1電動(dòng)葫蘆運(yùn)行速度 i/5n主鉤起升下降速度 副鉤起升下降速度 i/4Vn?電動(dòng)葫蘆起升下降速度 m8大車微速運(yùn)行速度 i/2n?小車微速運(yùn)行速度 .1主鉤微速起升下降速度 i/0Vn副鉤微速起升下降速度 4.電動(dòng)葫蘆微速起升下降速度 mi/8n?（5）大車軌道 QU120最大輪壓 450KN整車自重（含吊具） tGn165?3.1.2 運(yùn)行阻力的計(jì)算a、靜阻力 jW初選車輪 mD710?摩檫阻力系數(shù) (表 3.1)8.?表 3.1 摩檫阻力系數(shù) 的平均值?車輪直徑（mm） 軸承內(nèi)徑（mm） 阻力系數(shù)（mm）250 70 0.0125315 90 0.0112 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文19400 100 0.0095500 130 0.0090630 170 0.0085710 190 0.0080800 200 0.0075900 220 0.00711000 240 0.0071????KNgGWznj 721.408.196520????????式中： —運(yùn)行機(jī)構(gòu)靜阻力， ；j KN—額定起重量， ；nt—起重機(jī)或小車的自重， ；z t—重力加速度， 。g2/81.9smb、運(yùn)行慣性阻力 2/045.3.01.Van??????KNaGKWz 593.104.61?????式中： —機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)的慣性阻力， ；a—考慮旋轉(zhuǎn)件的慣性阻力系數(shù)，取 ；2.?—起動(dòng)平均加速度， 。2/smc、總的阻力距 KNWajz 0314.59.172.4????3.1.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 ??KWZVGKPmgnznastn 37.59.0126250138.94???????式中： —電動(dòng)機(jī)在基準(zhǔn)制時(shí)的功率， ；n—海拔高度系數(shù)； K—工作環(huán)境的溫度系數(shù)；t 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文20—操作頻繁程度系數(shù)，見表 3.2；sK—運(yùn)行阻力系數(shù)，見表 3.3；a—齒輪傳動(dòng)效率；g?—電動(dòng)機(jī)數(shù)目。mZ表 3.3 運(yùn)行阻力系數(shù)車輪直徑（mm） 315?>315-710 >710-100靜阻力系數(shù) ?0.0125 0.0095 0.00750.041 0.00170 0.00138 0.001180.058 0.00186 0.00156 0.001380.065 0.00195 0.00165 0.001460.074 0.00204 0.00175 0.001560.082 0.00213 0.00184 0.001650.100 0.00233 0.00204 0.001850.113 0.00248 0.00219 0.001990.126 0.00263 0.00234 0.002150.141 0.00280 0.00250 0.00231運(yùn)行阻力系數(shù)Ka機(jī)構(gòu)加速度am/min0.158 0.00290 0.00270 0.00251表 3.2 操作頻繁程度系數(shù) Ks電動(dòng)機(jī)接電持續(xù)率 FC機(jī)構(gòu)工作級別M機(jī)構(gòu)作業(yè)持續(xù)JC15% 25% 40% 60% 100%~M3 15% 1.20 1.05 0.94 0.82 0.72M4~M5 25% 1.38 1.20 1.07 0.93 0.81M6 40% 1.55 1.35 1.20 1.03 0.90M7~M8 60% 1.82 1.58 1.40 1.20 1.04Ks100% 2.13 1.85 1.63 1.39 1.20 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文21續(xù)表 3.3 運(yùn)行阻力系數(shù)車輪直徑（mm） 315?>315-710 >710-100靜阻力系數(shù) ?0.0125 0.0095 0.00750.179 0.00323 0.00294 0.002740.200 0.00346 0.00317 0.002980.224 0.00373 0.00345 0.003250.237 0.00388 0.00359 0.003400.254 0.00407 0.00378 0.003590.286 0.00443 0.00414 0.003950.320 0.00482 0.00453 0.004340.358 0.00525 0.00496 0.004770.379 0.00549 0.00520 0.005000.405 0.00578 0.00549 0.005300.429 0.00605 0.00576 0.005570.453 0.00632 0.00603 0.005840.480 0.00663 0.00634 0.006150.509 0.00695 0.00667 0.00647運(yùn)行阻力系數(shù)Ka機(jī)構(gòu)加速度am/min0.544 0.00735 0.00706 0.00687電動(dòng)機(jī)型號 大連伯頓160YZP電動(dòng)機(jī)功率 7.5??KW電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 970min/N轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0.13252gJ?輸出軸 38 ??d3.1.4 打滑驗(yàn)算a、粘著摩檫系數(shù) 值對于在室內(nèi)工作的起重機(jī)取0?15.0????fjWaGKPi?????0 KNngi 538.7241.935?? 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文22式中： —第 個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪的輪壓， ；iPKN—粘著摩檫安全系數(shù)，取 ；0K2.105??—起重機(jī)或小車的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量， ；Gt—平均起動(dòng)加速度， ，見表 3.4。a2/sm81.53.715.00 ????Pi?????293.71.4260????fjWK，故打滑實(shí)驗(yàn)通過。29.8.1?表 3.4 機(jī)構(gòu)加速度和機(jī)構(gòu)加速時(shí)間Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ速度m/min 加速度m/s2加速時(shí)間 s加速度m/s2加速時(shí)間 s加速度m/s2加速時(shí)間 s加速度m/s2加速時(shí)間 s10 0.041 4.1 0.063 2.620 0.058 5.8 0.089 3.725 0.065 6.3 0.100 4.232 0.074 7.3 0.113 4.740 0.082 8.2 0.126 5.3 0.202 3.350 0.092 9.1 0.141 5.9 0.226 3.763 0.158 6.6 0.254 4.180 0.179 7.4 0.286 4.6100 0.200 8.3 0.320 5.2125 0.224 9.3 0.358 5.8 0.481 4.3140 0.237 9.9 0.379 6.1 0.509 4.6160 0.405 6.5 0.544 4.9180 0.429 6.9 0.577 5.2200 0.453 7.3 0.608 5.5225 0.480 7.7 0.645 5.9b、驅(qū)動(dòng)輪比與加速度驅(qū)動(dòng)車輪數(shù)量 21?n 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文2321?n需滿足條件 54.03.81.90.2145.01 ????????????????????gknamix??滿足要求（表 3.5）表 3.5 驅(qū)動(dòng)輪比與允許的最大加速度驅(qū)動(dòng)輪比 n i:n 允許的最大加速度 m/s 21:6 0.135?1:4 0.2381:3 0.3401:2 0.544?1:1 0.6453.1.5 減速器計(jì)算a、速比車輪的踏面直徑 mD710?輪減速器速比 301.824.???nVNi?輪b、選用減速器功率減速器數(shù)量 2?gZ等效系數(shù) 5.1K??KWZVGPgnznag 286.5.1297.038????? 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文243.1.6 制動(dòng)器的選擇 minjfazM??式中： —制動(dòng)器的制動(dòng)力矩， ；z N?—機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)需制動(dòng)的慣性力矩；a—有利于機(jī)構(gòu)制動(dòng)的最小靜阻力矩；minj3.1.6.1 制動(dòng)慣性力矩 Ma ????569.301.4597260.1.49707.652.. 322 ?????? tnJKtnZVGMmimzgka ?式中： —制動(dòng)器數(shù)量；z—電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速， ；mnin/r—制動(dòng)時(shí)間， ；ts—計(jì)入其他旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù)，取 ；K2.1?—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， ；mJ 2mKg?—高速軸上除去電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子以外的其它旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，i；iJg??,2—機(jī)構(gòu)的額定運(yùn)行速度， ；kVin/ in/04.18.95701.439.0inD????—車輪踏面直徑， ；m—電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速， ；in/r—從車輪軸到高速軸的傳動(dòng)比。i3.1.6.2 最小靜阻力矩 Mjmin?? mNnZVGMmzgkj ??????? 450.2970.4.1352.625.6 3min ?制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 mNjaz ???1.450.269.30in3.1.7 聯(lián)軸器的選擇 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文253.1.7.1 聯(lián)軸器傳遞扭矩的確定 mgntitt iPMn????????89508式中： —標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器給出的許用公稱扭矩， ；t N?—聯(lián)軸器的選用安全系數(shù)，取 ；t 35.1?t—?jiǎng)傂哉駝?dòng)系數(shù)，取 ；887.?—被聯(lián)結(jié)軸上的扭矩， ；i ?—電動(dòng)機(jī)在基準(zhǔn)值時(shí)的額定功率， ；nPKW—電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速， ；mmN?—從電動(dòng)機(jī)到計(jì)算件的傳動(dòng)比。i高速聯(lián)軸器應(yīng)能傳遞的扭矩 mNniPnMmgtgt ???????? 31.68970.58.139508950 3?型號 AZBQ.214/傳遞力矩 樣本?a低速聯(lián)軸器應(yīng)能傳遞的扭矩 mNniPnMmgtdt ??????? 34.205897.815.735.1903?型號 AZBQ0./傳遞力矩 樣本?a3.1.8 緩沖器的選擇 KgZGHP32506式中： —一個(gè)緩沖器所承受的碰撞質(zhì)量， ；g—參與碰撞的總質(zhì)量， ；P—碰撞側(cè)緩沖器的數(shù)目。HZmNVGW??????????????????12.5064.12350622 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文26式中： —每個(gè)緩沖器應(yīng)吸收的功能， ；WmN?—起重機(jī)或小車碰撞時(shí)的碰撞計(jì)算速度， 。V in/SPH407.189.025????式中： —每個(gè)緩沖器的碰撞力， ；N—緩沖器的緩沖行程， ；m—緩沖器效率，對彈簧緩沖器取 ；H 90.?H?緩沖器的型號 5?CJQ緩沖器的尺寸 D10緩沖器的行程 753.2 減速器的設(shè)計(jì)減速器傳動(dòng)比的分配由于減速器采用的是三級斜齒圓柱立式減速器，所以傳動(dòng)比的分配為：令 ，18??低中高 ii 中高 ii??3.1低中 i3.1?計(jì)算得到： ， ，367.高 675中 594低表 3.6 總傳動(dòng)比及其分配總傳動(dòng)比 i高速級齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 1i中速級齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 2i低速級齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比 3i181 7.367 5.667 4.3593.2.1 減速器各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 KWP37.5?電 動(dòng) 機(jī) min/970r?2135.0mKg?（1）各軸的輸入功率 K31.5..??電 動(dòng) 機(jī) W04.968012 ?齒滾P78.4.3??齒滾 2.74齒滾 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文27KWP297.4.09842.45 ?????聯(lián)滾 ?（2）各軸的轉(zhuǎn)速 min/9701rnin/68.13.12 ri?i/24.7.523inmin/68.139.434 ri??（3）各軸的輸入扭矩 NnPT??367.5290.5011 m???94.8.1922 NnPT ??5.32.7045033 m???68.9.9443.2.2 高速級齒輪的計(jì)算， ， ，KWP319.5?in/9701rn?367.1?mNT?367.521材料：大小齒輪采用的材料為 ，并經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火，硬度為C4 HRC548?閉式傳動(dòng)，精度 7 級，初選材料螺旋角 使用期 6 年，每年工作 300 天，每天??8 小時(shí)。1、選用小齒輪齒數(shù) ，得 ，取 。19?Z973.137.12??iZ1402?Z2、由公式 3211 ][)()HdEtt uTK???????①試選載荷系數(shù) 。6.?t②小齒輪傳遞扭矩 。mN?31075 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文28③由表 10.7 取齒寬系數(shù) 。8.0?d?④由表 10.6 查得，材料的彈性影響系數(shù) 。2/18.9MPaZE?⑤由圖 10.30 選取區(qū)域系數(shù) 。45.2H⑥由圖 10.26 查得 76.01??0??2???⑦由圖 10.21e 查得，大小齒輪 。paHLimLi 1021??⑧應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 811 3.608976060 ????hLjnN8123.i⑨由圖 10.19 查得接觸疲勞壽命系數(shù)9.01?HNK98.0