【終稿全套】JQ50滑移式起重夾鉗設(shè)備的總體設(shè)計(jì)【5張CAD圖紙+文檔】

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疊層陶瓷噴嘴的沖蝕磨損（譯文） 鄧建新，劉麗麗，趙進(jìn)龍，孫軍龍 山東大學(xué)機(jī)械工程系，中國(guó)山東省濟(jì)南 250061， 接稿 2006 年 3 月 31 日；收搞 2006 年 6 月 30 日 摘要 SiC/（W,Ti)C疊層結(jié)構(gòu)的陶瓷噴嘴通過(guò)熱壓成形，熱壓是為了減少噴嘴進(jìn)出口區(qū)域的拉應(yīng)力。在合成物的燒結(jié)過(guò)程中由于SiC和(W,Ti)C固溶體的熱量膨脹系數(shù)和收縮率不同將導(dǎo)致殘余應(yīng)力產(chǎn)生，通過(guò)有限元方法可以分析該殘余應(yīng)力。疊層陶瓷噴嘴的沖蝕磨損是由沙粒的沖擊產(chǎn)生，這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和一個(gè)在相同條件下不受壓應(yīng)力的參考噴嘴實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比較而得。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)論已經(jīng)表明疊層陶瓷噴嘴比相類似的自由應(yīng)力噴嘴有更高的抵抗沖蝕磨損性能。 1.引言 噴沙處理是一個(gè)研磨的加工程序并且廣泛地作為表面的加強(qiáng)[1],表面的修正[2]表面的清理和除銹,等等。它適用于硬且脆的材料, 易延展的金屬，合金和非金屬的材處理。在沙噴的過(guò)程中，從噴嘴里出來(lái)的高速噴射的精細(xì)研磨微粒和載流氣體撞擊目標(biāo)對(duì)象的表面來(lái)沖蝕該表面。精細(xì)微粒通常由高于幾倍大氣壓的氣流來(lái)加速。粒子直接對(duì)表面進(jìn)行處理。當(dāng)粒子沖擊表面時(shí), 粒子引起一個(gè)小的破碎，氣流會(huì)將研磨粒子和已破碎的粒子帶離去。噴嘴是噴沙設(shè)備中最緊要關(guān)頭的部份。有許多因素影響力噴嘴的磨損如：流量率和沖擊角度，沖蝕研磨劑性能，噴嘴的材料和它的幾何形狀，溫度。有高耐磨性的陶瓷有很大的潛力做為沙噴的噴嘴材料。 一些研究已經(jīng)顯示陶瓷噴嘴的進(jìn)口區(qū)域展現(xiàn)了一個(gè)感應(yīng)去除程序的脆性破碎而中央的區(qū)域顯示出材料切除模態(tài)的耕犁類型。在沙噴中當(dāng)沖蝕的微粒以高的角度 ( 將近 90 °) 沖撞噴嘴進(jìn)口區(qū)段 (見(jiàn)到圖1) ，噴嘴進(jìn)口區(qū)域遭受形嚴(yán)重的研磨沖擊, 這可能引起大的張應(yīng)力。最高的張應(yīng)力位于噴嘴的進(jìn)口區(qū)域。因此，噴嘴進(jìn)口區(qū)域的沖蝕磨損相對(duì)于中心區(qū)域的磨損來(lái)說(shuō)，總是嚴(yán)重的。 圖1 沙噴過(guò)程中沖蝕粒子與噴嘴間的作用示意圖 由不同材料的交替層構(gòu)成的疊層混合結(jié)構(gòu)能適當(dāng)?shù)乇辉O(shè)計(jì), 促使對(duì)一個(gè)表面產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力，從而提高了表面的機(jī)械性能和耐磨性。殘余應(yīng)力增大主要是在于熱膨脹系數(shù) (CTE) ，燒結(jié)率，相階段和相鄰層的彈性模量之間的搭配, 并且殘余應(yīng)力區(qū)域決定于分層的結(jié)構(gòu)幾何形狀和層之間的厚度比率。 Toschi 等人報(bào)告疊層混合結(jié)構(gòu)能改善氧化鋁的滑動(dòng)耐磨性。Portu 等人表明表面區(qū)域受壓縮殘余應(yīng)力的疊層結(jié)構(gòu)組成而得的混合物材料能具備更好的磨擦性能。鄧教授等人證實(shí)傾斜的陶瓷噴嘴能展現(xiàn)出比一般位置的陶瓷噴嘴更高的耐磨性。 目前的研究中, SiC/(W,Ti)C 疊層結(jié)構(gòu)的陶瓷噴嘴為了要在噴嘴的進(jìn)出口區(qū)域減少?gòu)垜?yīng)力 , 靠熱壓的方式生產(chǎn)。在燒結(jié)過(guò)程式中疊層噴嘴的殘余應(yīng)力由有限元方法計(jì)算而得。疊層陶瓷噴嘴沖蝕磨損對(duì)照于相同的條件下一個(gè)不受應(yīng)力的叁考噴嘴而被考查。 2．材料和實(shí)驗(yàn)步驟 2.1. 準(zhǔn)備疊層陶瓷噴嘴材料SiC /(W,Ti)C 開(kāi)始的材料是(W,Ti)C固溶體粉末，平均顆粒大約為0.8μm，純度為 99.9% 。SiC粉末的平均顆粒大約為1μm，純度為 99.8%。六種不同含量的 (W,Ti) C(55,57,59,61,63,65 vol.%)被選擇去設(shè)計(jì)六層結(jié)構(gòu)SiC /(W,Ti)C疊層噴嘴材料。疊層陶瓷噴嘴材料的成分分配在圖 2 被顯示。它指出疊層噴嘴材料的成分分配在噴嘴軸的方向中改變。如SiC的熱導(dǎo)率比 (W,Ti) C 的更高, 當(dāng)它的熱膨脹系數(shù)比 (W,Ti) C 的更低時(shí)候, SiC的最高含量的層被提出在進(jìn)入層和出口層中兩地方 ( 見(jiàn)圖 2.1 a) 。相似的無(wú)應(yīng)力的噴嘴沒(méi)有成分變化在圖中 2(b) 被顯示。疊層陶瓷噴嘴在進(jìn)入和出口兩區(qū)域叫做 GN-3, 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴叫做 CN-2 。 圖2.1a為陶瓷噴嘴在進(jìn)口和出口區(qū)域（ GN-3 ）輾壓的照抄原文/ （ W ， Ti ） C 成 分分配示意圖； b 為相似的無(wú)應(yīng)力噴嘴（ CN-2 ） SiC/(W,Ti) C 以六種不同混合比合成的粉末被分別地在酒精中和接合的碳化物球體研磨 80 個(gè)小時(shí)而成濕球來(lái)作準(zhǔn)備。在弄干之后，和不同的混合比的混合物粉末依次被疊壓進(jìn)入模子之內(nèi)。這時(shí)樣品在流動(dòng)的氮?dú)庵幸?30 MPa 壓力 ,1900 ℃溫度熱壓 40 分鐘。 2.2.噴沙測(cè)試 如圖2.2.1所示，空氣噴射研磨機(jī)床 ( GS-6 類型) 的示意圖，它由一個(gè)空氣壓縮機(jī)，一只噴射槍，一個(gè)控制閥，粒子供應(yīng)管，一個(gè)過(guò)濾器，一個(gè)干燥器，一個(gè)調(diào)壓閥，灰塵捕捉器，一個(gè)研磨漏斗 , 和一個(gè)噴嘴。氣流流程率被被壓縮的空氣控制，而且研磨粒子的速度經(jīng)過(guò)噴嘴被調(diào)整為 60 米/ 秒。 圖2.2.1 空氣噴射研磨機(jī)床的示意圖（（ 1 ）空氣壓縮機(jī)，（ 2 ）控制閥，（ 3 ）過(guò) 濾器，（ 4 ）干燥器，（ 5 ）調(diào)壓閥，（ 6 ）吸塵器，（ 7 ）噴槍）（ 8 ）研磨漏斗，（ 9 ）陶瓷噴嘴）。 被用于這一項(xiàng)研究的沖蝕研磨劑是 50–150μm谷粒大小碳化硅粉末。作為干沙噴射的SiC粉末的SEM顯微圖在圖4中所示。 圖2.2.2 沙噴中被用的SiC研磨劑的SEM顯微圖 內(nèi)直徑 8 毫米和長(zhǎng)度 30 毫米的噴嘴由SiC /(W,Ti) C 的疊壓結(jié)構(gòu) (GN-3) 制造而成，無(wú)壓應(yīng)力結(jié)構(gòu) (CN-2) 被熱壓制造而成，如圖2.2.3所示。 圖2.2.3 GN-3 疊層陶瓷噴嘴的照片 磨損的噴嘴損失量被一個(gè)精確的電子稱測(cè)量。 ( 最小量 0.1 毫克) 。 所有的測(cè)試情況在表一中被列出。噴嘴的沖蝕率 (W) 被定義為噴嘴損失量除以噴嘴密度 d和沖蝕研磨粒子的乘積: W的單位為 。 有限元方法 (FEM) 被做為一種數(shù)字地分析在制造過(guò)程中疊層陶瓷噴嘴的殘余應(yīng)力和它的分布狀態(tài)的方法。為微小損害的觀察和沖蝕機(jī)制的檢測(cè), 磨損的噴嘴被軸向地分為區(qū)段。噴嘴的被侵蝕的孔表面由掃描電子顯微鏡檢查。 3．結(jié)果和討論 3.1 疊層噴嘴材料的顯微結(jié)構(gòu)特征和性能 硬度測(cè)量在 GN-3 疊層噴嘴材料的橫截面面的每層上放著維氏壓痕處操縱。壓痕負(fù)荷是 200 N ，這時(shí)每層的三個(gè)壓痕的最小量被測(cè)試。每層的維氏硬度 (GPa)靠（P是壓痕負(fù)荷（N），2是壓痕對(duì)線的長(zhǎng)度）計(jì)算所得。每層 GN-3 疊層噴嘴材料的硬度被列出在表二中。 GN-3 疊層陶瓷的噴嘴材料磨光的每層SEM顯微圖如圖3.1所示。黑色的區(qū)域被 EDX 分析鑒別為SiC, 和鮮明的對(duì)比白色的區(qū)域是(W,Ti)C。可以被看到，SiC粒子非常勻均地在顯微結(jié)構(gòu)中普遍分布, 多孔性事實(shí)上是不存在的。 圖3.1 GN-3 疊層陶瓷的噴嘴材料磨光的每層SEM顯微圖（a）第一層（進(jìn)口區(qū)域），（b）第二層，（c）第三層，（d）第四層，（e）第五層，（f）第六層 3.2 疊層噴嘴的殘余應(yīng)力 制造過(guò)程中的疊層陶瓷噴嘴的殘余應(yīng)力被假設(shè)箱子從燒結(jié)溫度1900℃冷卻到室溫 20℃經(jīng)由有限元方法計(jì)算。（W，Ti）C和SiC的熱機(jī)械性能依下列各項(xiàng)所得: 由于對(duì)稱，軸對(duì)稱的計(jì)算被推薦。假定它是穩(wěn)定狀態(tài)邊界條件，在GN-3疊層噴嘴中從燒結(jié)溫度冷卻到窒溫過(guò)程中軸向的，徑向的。很明顯，一個(gè)額外的壓縮殘余應(yīng)力在GN-3疊層噴嘴進(jìn)口與出口區(qū)域處被形成。 圖3.2 GN-3疊層噴嘴在制造過(guò)程中的(a)軸向的()，(b)徑向的()，(c)圓周向的()殘余應(yīng)力沿噴嘴軸向不同位置的分布 3.3 疊層噴嘴的沖蝕磨損 GN-3 疊層陶瓷噴嘴的沖蝕磨損靠在沙噴時(shí)和 CN-2 無(wú)應(yīng)力陶瓷噴嘴對(duì)比來(lái)被評(píng)定。圖3.2顯示GN-3和CN-2噴嘴在沙噴過(guò)程中累積的損失量。很明顯累積的損失量隨著操作時(shí)間不斷地增加。在相同實(shí)驗(yàn)條件下，與 GN-3 疊層噴嘴比較,CN-2 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴有更高的累積損失量。 圖3.3 a GN-3 噴嘴和 CN-2 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴在沙噴過(guò)程中累積的損失量 磨損的陶瓷噴嘴在操作之后在縱向的方向被切斷，出現(xiàn)分析失敗。圖3.3 a所示為操作 540分鐘后的GN-3 和 CN-2 噴嘴的內(nèi)部孔的輪廓相片。它被表明沿著噴嘴縱向的方向磨損的 CN-2 噴嘴的內(nèi)部孔的直徑是比磨損的 GN-3 疊層噴嘴更大, 尤其在噴嘴進(jìn)口區(qū)域。 圖3.3 b 操作540分鐘后的GN-3和CN-2噴嘴的內(nèi)部孔的輪廓相片 GN-3 和 CN-2噴嘴進(jìn)口孔直徑隨著沖蝕時(shí)間而變化的結(jié)果如圖3.3 b所示。它被指出CN-2無(wú)壓應(yīng)力噴嘴進(jìn)口孔的直徑隨操作運(yùn)行時(shí)間而擴(kuò)大得很快。然而GN-3 疊層噴嘴進(jìn)口孔直徑慢慢地隨操作運(yùn)行時(shí)間增大。圖3.3 d表示沙噴過(guò)程中GN-3 和 CN-2 噴嘴的沖蝕率對(duì)比。顯而可見(jiàn)，無(wú)壓應(yīng)力噴嘴的沖蝕率比疊層噴嘴的沖蝕率更高。因此，很顯然在相同測(cè)試條件下 GN-3 疊層噴嘴比起GN-2 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴展現(xiàn)了較高的沖蝕耐磨性。 圖3.3 c GN-3 和 CN-2噴嘴進(jìn)口孔直徑隨著沖蝕時(shí)間而變化 圖3.3 d 沙噴過(guò)程中GN-3 和 CN-2 噴嘴的沖蝕率對(duì)比 圖3.3 e 表明受磨損的 CN-2 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴的進(jìn)口孔的表面 SEM 顯微像。從這些 SEM 顯微像, 噴嘴的不同形態(tài)學(xué)和破碎模態(tài)能被清楚地看見(jiàn)。CN-2 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴在進(jìn)口區(qū)域處以非常脆的方式中失敗, 而且展現(xiàn)了一個(gè)促使去除處理的脆性破碎。位于噴嘴孔表面上有許多明顯的凹坑，該表面表示脆性破碎發(fā)生的表面。呈現(xiàn)在GN-3 疊層陶瓷噴嘴被侵蝕的進(jìn)口孔表面的典型SEM圖 如圖3.3 f所示。顯而可見(jiàn)，疊層噴嘴受侵蝕的區(qū)域的出現(xiàn)表示與無(wú)壓應(yīng)力噴嘴受侵蝕的區(qū)域相比，它有一個(gè)相對(duì)平滑的表面。 圖3.3 e受磨損的CN-2無(wú)壓應(yīng)力噴嘴的進(jìn)口孔的表面 SEM 顯微像 圖3.3 f 受磨損的GN-3疊層陶瓷噴嘴的進(jìn)口孔表面的SEM圖 因沖蝕磨損而失敗的陶瓷噴嘴通常由在噴嘴進(jìn)口區(qū)域受大的張應(yīng)力的破碎所引起的 [11-15]。因?yàn)閲娮爝M(jìn)口區(qū)域遭受嚴(yán)重的研磨沖擊, 而且產(chǎn)生大的張應(yīng)力,這可能引起表面下的側(cè)部裂縫而且促進(jìn)了材料碎片的去除.因此，噴嘴在進(jìn)口區(qū)域處的沖蝕磨損依賴于壓應(yīng)力的分布。一旦最大的張應(yīng)力超過(guò)噴嘴材料的極限強(qiáng)度，將會(huì)發(fā)生破碎。 在進(jìn)口區(qū)域和出口區(qū)域根據(jù)壓縮殘余應(yīng)力的形成而分析， GN-3 疊層噴嘴比 CN-2 無(wú)壓應(yīng)力噴嘴具有較高的沖蝕耐磨性。當(dāng)計(jì)算以上數(shù)據(jù)之時(shí),在從燒結(jié)溫度到室溫的制造過(guò)程中，GN-3 疊層噴嘴的進(jìn)口區(qū)域和出口區(qū)域處將形成受壓的殘余應(yīng)力，它可能會(huì)部份地與產(chǎn)生外部負(fù)載的噴嘴的進(jìn)出區(qū)段處的的張應(yīng)力相抵消。這影響可能導(dǎo)致增加對(duì)破碎的抵制, 因此增加了疊層噴嘴的沖蝕耐磨性。 4．結(jié)論 SiC/(W,Ti)C疊層陶瓷噴嘴通過(guò)熱壓而制造。目的是在沙噴過(guò)程間減少噴嘴在進(jìn)口和出口的區(qū)域的張應(yīng)力。特別注意的是疊層陶瓷噴嘴的沖蝕磨損。結(jié)果表示了相對(duì)于類似的無(wú)壓應(yīng)力陶瓷噴嘴，疊層陶瓷噴嘴有上好的沖蝕耐磨性?？煽康臋C(jī)制被解釋作為在制造過(guò)程中疊層陶瓷噴嘴進(jìn)口和出口兩區(qū)域壓縮殘余應(yīng)力的形成，它可能會(huì)部份地與產(chǎn)生外部負(fù)載的張應(yīng)力相抵消。疊層結(jié)構(gòu)在陶瓷噴嘴中是一種有效的改善無(wú)壓應(yīng)力陶瓷噴嘴的沖蝕耐磨性的方法。 鳴謝 該研究受到了“中國(guó) (50475133) 的國(guó)家自然科學(xué)基金”“高等教育 (20030422105) 的博士計(jì)劃專門研究基金”，“山東省 (Y2004F08) 自然科學(xué)基金”和“大學(xué)（NCET-04-0622）新世紀(jì)杰出人才計(jì)劃”的大力支持。 參考文獻(xiàn) [1]李國(guó)英，曲面工程，北京，機(jī)械工業(yè)出版社，1998 [2]鄧建新，改良的機(jī)器制造陶瓷合成物表面完整性和可靠性的技術(shù)，曲面工程 2000； 16(5):411 –4. 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[28]鄧建新 ，劉麗麗 ，李建風(fēng) ，噴沙表面處理中基能上傾斜的陶瓷噴嘴材料發(fā)展，難熔金屬和高硬度材料的國(guó)際雜志，印刷，修正校樣 13 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 課題名稱：滑移式起重夾鉗設(shè)備的總體設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 方繼松 院 別：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師：譚湘夫 2010年12月1日 1、主題詞、關(guān)鍵詞： 滑移式起重機(jī)方案設(shè)計(jì);傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)計(jì)算; 夾鉗裝置的設(shè)計(jì);設(shè)備穩(wěn)定性分析 2、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容要求： (1) 查閱文獻(xiàn)資料, 其中中文文獻(xiàn)不得少于15篇，外文文獻(xiàn)不少于3篇，將其中一篇外文文獻(xiàn)（不少于3000英文單詞）翻譯成中文（將中英文裝訂在一起）。寫出國(guó)內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況、夾鉗裝置的工作原理、夾鉗裝置的工作要求及性能 (2) 確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案; 設(shè)計(jì)夾鉗裝置;傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì) (3) 設(shè)備穩(wěn)定性分析 (4) 用鉛筆繪起重運(yùn)輸設(shè)備總裝配圖一張(0#)，主要部件圖兩張；還要求用AUTOCAD將上述圖繪出 (5) 說(shuō)明書的撰寫要求認(rèn)真、準(zhǔn)確、條理清晰;文中引用的文獻(xiàn)要依次編號(hào)，其序號(hào)用方括號(hào)括起，如[1]、[2]，置于右上角，文獻(xiàn)內(nèi)容必須嚴(yán)格按照引用的先后順序依次在畢業(yè)設(shè)計(jì)論文的最后列出;文檔運(yùn)用 “word長(zhǎng)篇文檔排版技巧”，按學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)手冊(cè)要求的格式與樣式排版;用公式編輯器編輯公式;畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書正文字?jǐn)?shù)在1.5萬(wàn)字左右,交打印稿與電子稿 3、文獻(xiàn)查閱指引: [1]吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社，2007. [2]曹自立. 60t板坯夾鉗搬運(yùn)起重機(jī)試制成功[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械, 1996,(9):15-17. [3] 謝華,郗江云,李建紅.裝配設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007. [4]倪澤婭. 重力式板坯夾鉗的開(kāi)發(fā)與研制[J]. 重型機(jī)械科技, 2006, (2):14-17. [5] 利用百度搜索工具查閱相關(guān)內(nèi)容的最新進(jìn)展 [6]利用湖南理工學(xué)院圖書館電子閱覽室查閱、 收集相關(guān)資料 [7]一定要找到三篇與論文有關(guān)的英文原版參考文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)至少1８篇 其中外文文獻(xiàn)不少于3篇，將一篇外文文獻(xiàn)（不少于3000英文單詞）翻譯成中文 4、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排： 第1周 實(shí)習(xí);設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備工作，接受設(shè)計(jì)任務(wù)、收集資料（至少18篇參考文獻(xiàn)） 第2、4周 了解國(guó)內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況、夾鉗裝置的工作原理；作好制作準(zhǔn)備工作；將3000字的與本課題有關(guān)的英文文獻(xiàn)譯成中文；交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 第5、6周 進(jìn)行常用夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)分類與分析；確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案 第7、8周 夾鉗裝置的設(shè)計(jì);傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)；設(shè)備穩(wěn)定性分析;畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查 第9、10周用鉛筆繪起重運(yùn)輸設(shè)備總裝配圖一張(0#)，主要部件圖兩張；還要求用AUTOCAD將上述圖繪出；交論文初稿（紙質(zhì)打印稿） 第11、12周 制作夾鉗設(shè)備 第13、14周 整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書，交畢業(yè)設(shè)計(jì)完成稿（要交WORD文檔和PDF文檔兩種格式的電子稿)；準(zhǔn)備畢業(yè)答辯 第15周 交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯申請(qǐng)暨資格審查表 ；畢業(yè)答辯 教研室意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽名： 注：本任務(wù)書一式三份，由指導(dǎo)教師填寫，經(jīng)教研室審批后一份下達(dá)給學(xué)生，一份交指導(dǎo)教師，一份留系里存檔。 畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告 課題名稱： 滑移式起重夾鉗設(shè)備的總體設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 方繼松 院 別： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師： 劉 偉 香 2011 年 3 月 1 日 一、綜述國(guó)內(nèi)外對(duì)本課題的研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義： 國(guó)內(nèi)外對(duì)本課題的研究動(dòng)態(tài)： 夾鉗作為一種起重作業(yè)機(jī)具被廣泛應(yīng)用于冷、熱軋薄板廠，用來(lái)搬運(yùn)各種半成品及成品鋼卷，是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強(qiáng)、用途非常廣泛的起重設(shè)備，屬于冶金行業(yè)中的特種設(shè)備。按夾鉗在夾持物料的過(guò)程中有無(wú)輔助外力，可將其分為外力輔助式夾鉗和重力式夾鉗。外力輔助式央鉗是靠輔助外力實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持，不管貨物的尺寸如何，只要輔助設(shè)備工作得當(dāng)，這種夾鉗就能輕易地對(duì)其實(shí)現(xiàn)夾緊，它具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、夾持力可調(diào)等特點(diǎn)。相對(duì)于外力輔助式夾鉗，重力式夾鉗只能靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持，它具有安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、不消耗動(dòng)力能源、壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 目前我國(guó)應(yīng)用較多的是重力式夾鉗，由于其初始夾緊力的產(chǎn)生是靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)的，如何用合適的力夾取物料，做到既能安全實(shí)現(xiàn)夾取，又避免鉗體的受力太大而導(dǎo)致鉗臂或物料的破壞就顯得非常重要了。以帶卷夾鉗為例，如果鉗口產(chǎn)生的夾持力不夠大，夾鉗夾持帶卷就不可靠；如果產(chǎn)生的夾持力太大，鉗臂的受力會(huì)很大，各鉗臂的強(qiáng)度也會(huì)要求很高，導(dǎo)致鉗體笨重：而且在夾持高溫帶卷時(shí)，夾持力太大時(shí)帶卷接觸面容易出現(xiàn)較大的塑性變形，而使其表面產(chǎn)生較深的壓痕，破壞了帶卷表面的完整性，給它的進(jìn)一步加工帶來(lái)不必要的麻煩。 德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家，在央鉗的研究方面做得很好，這些國(guó)家很早就對(duì)各種鉗式取物裝置進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。在我國(guó)，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動(dòng)平移式板坯夾鉗等方面進(jìn)行過(guò)研究性工作。相對(duì)于國(guó)外，我們國(guó)家在夾鉗上的研究還是非常有限，特別是在重力式帶卷夾鉗上，很少進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。 選題的依據(jù)和意義 我國(guó)目前的現(xiàn)役重力式帶卷興鉗，一部分來(lái)源于原裝進(jìn)口，另一部分則是靠對(duì)國(guó)外同類產(chǎn)品的測(cè)繪仿制。由于缺乏對(duì)原裝進(jìn)口樣機(jī)的深入性研究，事實(shí)上并沒(méi)有真正消化吸收國(guó)外的相關(guān)技術(shù)，整個(gè)帶卷夾鉗的生產(chǎn)仍然處于仿制階段。 二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題： 研究的基本內(nèi)容: 1.了解國(guó)內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況、夾鉗裝置的工作原理，進(jìn)行常用夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)分類與分析。 2.確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案夾鉗裝置的設(shè)計(jì)、傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)以及對(duì)設(shè) 備的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。 擬解決的主要問(wèn)題: 通過(guò)了解學(xué)習(xí)掌握夾鉗裝置的工作原理，對(duì)起重夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類與分析，通過(guò)分析從而確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案夾鉗裝置的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)以及分析設(shè)備的穩(wěn)定性。 三、研究的步驟、方法、措施及進(jìn)度安排： 研究的步驟、方法、措施 先在導(dǎo)師的幫助下查閱相關(guān)的資料，通過(guò)收集資料對(duì)課題進(jìn)行初步的了解，在理清夾鉗裝置的工作原理之后對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，確定總體方案，然后確定傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)和分析穩(wěn)定性，最后通過(guò)分析設(shè)計(jì)模擬制作夾鉗設(shè)備，通過(guò)實(shí)踐看是否設(shè)計(jì)合理。 進(jìn)度安排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 熟悉課題及基礎(chǔ)資料 第一周 2 了解原理、翻譯以及開(kāi)題報(bào)告 第二～四周 3 確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案 第五～六周 4 夾鉗裝置的設(shè)計(jì);傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)；設(shè)備穩(wěn)定性分析;畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 第七～八周 5 繪制CAD圖和叫論文初稿 第九～十周 6 制作夾鉗設(shè)備 第十一～十二周 7 整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書，交畢業(yè)設(shè)計(jì)完成稿 第十三～十四周 8 交畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯申請(qǐng)暨資格審查表，答辯 第十五周 四、主要參考文獻(xiàn)： [1]吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:高等教育出版社，2007. [2]曹自立. 60t板坯夾鉗搬運(yùn)起重機(jī)試制成功[J]. 起重運(yùn)輸機(jī)械, 1996,(9):15-17. [3] 謝華,郗江云,李建紅.裝配設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2007. [4]倪澤婭. 重力式板坯夾鉗的開(kāi)發(fā)與研制[J]. 重型機(jī)械科技, 2006. [5] 馬保生. 夾鉗起重機(jī)的夾鉗裝置[J]. 太原重型機(jī)械研完所，2009. [6]賈和平. 25~112t電動(dòng)平移式板坯夾鉗起重機(jī)太遠(yuǎn)[J]. 太原重型機(jī)械(集團(tuán))有限公司設(shè)計(jì)研究院]，2009. 五、指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 資料搜索較全面，準(zhǔn)備充分，可以開(kāi)題。 簽名： 六、教研室意見(jiàn)： 簽名： 注：此表由學(xué)生本人填寫，一式三份，一份留系里存檔，指導(dǎo)教師和學(xué)生本人各保存一份。 摘 要 本文首先對(duì)起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)50kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定，包括針對(duì)本設(shè)計(jì)選取起重機(jī)的型號(hào)，確定為臂架式起重機(jī)，然后對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括夾持機(jī)構(gòu)、吊臂、鉗臂、軸、自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置和設(shè)備穩(wěn)定性分析等等的設(shè)計(jì)。采用了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法，機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件AutoCAD和Pro/e，設(shè)計(jì)制作出起重夾鉗設(shè)備，吊起重量達(dá)50Kg，起升速度達(dá)0.1m/s,運(yùn)行速度達(dá)0.5m/s,搬運(yùn)物體快速便捷，無(wú)卡殼，設(shè)備運(yùn)行良好。 通過(guò)了解學(xué)習(xí)掌握夾鉗裝置的工作原理，對(duì)起重夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類與分析，通過(guò)分析從而確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案夾鉗裝置的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)以及分析設(shè)備的穩(wěn)定性。 關(guān)鍵字：起重機(jī)；起重夾鉗；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置；穩(wěn)定性 ABSTRACT This paper firstly lifting clamp technology development and application, domestic and foreign development and development trend of 50kg crane, through the design scheme based on the determination of design, including selecting the model, determine crane for arm, then to pose crane components of the crane structure design, including holding mechanism, the arm, clamp arm, axle, automatic switch devices and equipment stability analysis and so on design. Adopted the general design method of mechanical design, mechanical design support software AutoCAD and Pro/e, design a lifting clamp device, lift the weight of hoisting speed, 50Kg of 0.1 m/s, operation speed reaches 0.5 m/s, handling objects without jam, fast and convenient, equipment operation is good. By understanding learn clamp device's working principle, the structure of the crane clamp device classified and analysis, through the analysis to determine crane design scheme clamp device design, transmission device scheme design and analysis equipment stability. Keywords: Lifting appliance； Clamping devices； Design of structure； Automatic control device； Stability 1 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 起重機(jī)簡(jiǎn)介 1 1.1現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向 1 1.2國(guó)產(chǎn)起重機(jī)與國(guó)外產(chǎn)品的差距 5 2起重夾鉗簡(jiǎn)介 7 2.1 國(guó)內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展?fàn)顩r 7 2.2 常用夾鉗裝置的發(fā)展與應(yīng)用 7 2.3.1 螺桿夾緊式 8 2.3.2 夾鉗自重夾緊式 9 2.3.3 夾鉗裝置自重夾緊式 12 2.3.4 鋼繩張力附加夾緊式 13 3 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容 15 3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 15 3.2 設(shè)計(jì)目的 15 4 50kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定 15 4.1 50kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)思想 15 4.2 50kg起重機(jī)種類的選擇與確定 15 4.3 臂架式起重機(jī)的工作原理 16 4.4 50kg起重機(jī)電機(jī)的選擇 17 4.5 50kg起重機(jī)的傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì) 17 4.5.1功率與效率 17 4.5.2速度 18 4.5.3外廓尺寸、質(zhì)量和成本 18 4.6 50kg起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 19 4.6.1起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇 19 4.6.2 起重機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案 20 5 50 kg起重夾鉗主機(jī)的總體設(shè)計(jì) 21 5.1 起重夾鉗設(shè)計(jì)思想 21 5.2 50kg起重夾鉗工作原理 22 5.3 起重夾鉗的夾持機(jī)構(gòu) 22 5.4 吊臂的設(shè)計(jì) 22 5.4.1吊臂的材料的選擇 23 5.4.2吊臂的尺寸計(jì)算 23 5.5 鉗臂的設(shè)計(jì) 23 5.5.1鉗臂的材料的選擇 23 5.5.2鉗臂1的設(shè)計(jì) 23 5.5.3鉗臂2的設(shè)計(jì) 24 5.6 軸的設(shè)計(jì) 27 5.6.1軸的材料選擇 27 5.6.2主軸的設(shè)計(jì) 28 5.6.3軸1的設(shè)計(jì) 29 5.6.4軸2的設(shè)計(jì) 30 5.6.5吊軸的設(shè)計(jì) 30 6 起重夾鉗主要部件的工藝 31 6.1 吊臂的工藝 31 6.2 鉗臂的工藝 31 6.3 軸的工藝 31 7 自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的設(shè)計(jì) 32 7.1自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的材料選擇 32 7.2自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 8 設(shè)備的穩(wěn)定性分析 34 8.1溫度對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 34 8.2機(jī)械加工及整體裝配對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 34 9 潤(rùn)滑劑的選擇 35 10 結(jié)論及前景 36 10.1 結(jié)論 24 10.2 前景 25 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38 1. 起重機(jī)械簡(jiǎn)介 起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕繁重體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。如在港口碼頭和鐵路車站，沒(méi)有起重機(jī)械，裝卸工作就不能進(jìn)行；在冶金生產(chǎn)中．起重機(jī)械已用于金屬生產(chǎn)的全部過(guò)程；現(xiàn)代建筑工程，不能離開(kāi)起重機(jī)械；在農(nóng)業(yè)和林場(chǎng)，最困難、最費(fèi)力的工作也由起重機(jī)械來(lái)完成；在核發(fā)電站中，采用特殊的起重機(jī)，用以代替人的操作去擔(dān)當(dāng)對(duì)人體健康有嚴(yán)重危害的作業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展．起重機(jī)械在不斷地完善和發(fā)展之中。 1.1現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)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(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用愈來(lái)愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。尤其是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使了許多跨學(xué)科的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)代制造技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的提高。激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越依賴于技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。這些都促使起重機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。 ????我國(guó)正以前所未有的速度進(jìn)入全球化國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，中國(guó)的起重機(jī)制造業(yè)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的新形勢(shì)。因此起重機(jī)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是關(guān)鍵?，F(xiàn)根據(jù)國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的新理論、新技術(shù)和新動(dòng)向，結(jié)合實(shí)例，簡(jiǎn)要論述現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向。 1、重點(diǎn)產(chǎn)品大型化、高速化、耐久化和專用化 ????由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)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(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)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)不但要好用，容易維護(hù)，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均無(wú)故障工作時(shí)間要長(zhǎng)?？煽啃允菄?guó)際市場(chǎng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，國(guó)外許多大公司都制定了可靠性內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)起重機(jī)的性能要趕超世界先進(jìn)水平，最關(guān)鍵的是要提高可靠性，使起重機(jī)具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)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6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量1200t，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度達(dá)240m／min。 學(xué)號(hào)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題目：JQ50起重夾鉗設(shè)備的總體設(shè)計(jì) 作者： 屆 別： 2010屆 院別： 機(jī)械工程學(xué)院 指導(dǎo)教師： 譚湘夫 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 職 稱： 副教授 完成時(shí)間： 年 月 日 摘 要 本文首先對(duì)起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況、國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)對(duì)50kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定，包括針對(duì)本設(shè)計(jì)選取起重機(jī)的型號(hào)，確定為臂架式起重機(jī)，然后對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括夾持機(jī)構(gòu)、吊臂、鉗臂、軸、自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置和設(shè)備穩(wěn)定性分析等等的設(shè)計(jì)。采用了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法，機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件AutoCAD和Pro/e，設(shè)計(jì)制作出起重夾鉗設(shè)備，吊起重量達(dá)50Kg，起升速度達(dá)0.1m/s,運(yùn)行速度達(dá)0.5m/s,搬運(yùn)物體快速便捷，無(wú)卡殼，設(shè)備運(yùn)行良好。 通過(guò)了解學(xué)習(xí)掌握夾鉗裝置的工作原理，對(duì)起重夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類與分析，通過(guò)分析從而確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案夾鉗裝置的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)以及分析設(shè)備的穩(wěn)定性。 關(guān)鍵字：起重機(jī)；起重夾鉗；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置；穩(wěn)定性 ABSTRACT This paper firstly lifting clamp technology development and application, domestic and foreign development and development trend of 50kg crane, through the design scheme based on the determination of design, including selecting the model, determine crane for arm, then to pose crane components of the crane structure design, including holding mechanism, the arm, clamp arm, axle, automatic switch devices and equipment stability analysis and so on design. Adopted the general design method of mechanical design, mechanical design support software AutoCAD and Pro/e, design a lifting clamp device, lift the weight of hoisting speed, 50Kg of 0.1 m/s, operation speed reaches 0.5 m/s, handling objects without jam, fast and convenient, equipment operation is good. By understanding learn clamp device's working principle, the structure of the crane clamp device classified and analysis, through the analysis to determine crane design scheme clamp device design, transmission device scheme design and analysis equipment stability. Keywords: Lifting appliance； Clamping devices； Design of structure； Automatic control device； Stability 38 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 1 起重機(jī)簡(jiǎn)介 1 1.1現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向 1 1.2國(guó)產(chǎn)起重機(jī)與國(guó)外產(chǎn)品的差距 5 2起重夾鉗簡(jiǎn)介 7 2.1 國(guó)內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展?fàn)顩r 7 2.2 常用夾鉗裝置的發(fā)展與應(yīng)用 7 2.3.1 螺桿夾緊式 8 2.3.2 夾鉗自重夾緊式 9 2.3.3 夾鉗裝置自重夾緊式 12 2.3.4 鋼繩張力附加夾緊式 13 3 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容 15 3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 15 3.2 設(shè)計(jì)目的 15 4 50kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定 15 4.1 50kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)思想 15 4.2 50kg起重機(jī)種類的選擇與確定 15 4.3 臂架式起重機(jī)的工作原理 16 4.4 50kg起重機(jī)電機(jī)的選擇 17 4.5 50kg起重機(jī)的傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì) 17 4.5.1功率與效率 17 4.5.2速度 18 4.5.3外廓尺寸、質(zhì)量和成本 18 4.6 50kg起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 19 4.6.1起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇 19 4.6.2 起重機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案 20 5 50 kg起重夾鉗主機(jī)的總體設(shè)計(jì) 21 5.1 起重夾鉗設(shè)計(jì)思想 21 5.2 50kg起重夾鉗工作原理 22 5.3 起重夾鉗的夾持機(jī)構(gòu) 22 5.4 吊臂的設(shè)計(jì) 22 5.4.1吊臂的材料的選擇 23 5.4.2吊臂的尺寸計(jì)算 23 5.5 鉗臂的設(shè)計(jì) 23 5.5.1鉗臂的材料的選擇 23 5.5.2鉗臂1的設(shè)計(jì) 23 5.5.3鉗臂2的設(shè)計(jì) 24 5.6 軸的設(shè)計(jì) 27 5.6.1軸的材料選擇 27 5.6.2主軸的設(shè)計(jì) 28 5.6.3軸1的設(shè)計(jì) 29 5.6.4軸2的設(shè)計(jì) 30 5.6.5吊軸的設(shè)計(jì) 30 6 起重夾鉗主要部件的工藝 31 6.1 吊臂的工藝 31 6.2 鉗臂的工藝 31 6.3 軸的工藝 31 7 自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的設(shè)計(jì) 32 7.1自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的材料選擇 32 7.2自動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 8 設(shè)備的穩(wěn)定性分析 34 8.1溫度對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 34 8.2機(jī)械加工及整體裝配對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 34 9 潤(rùn)滑劑的選擇 35 10 結(jié)論及前景 36 10.1 結(jié)論 24 10.2 前景 25 參考文獻(xiàn) 37 致 謝 38 湖南理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1. 起重機(jī)械簡(jiǎn)介 起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕繁重體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。如在港口碼頭和鐵路車站，沒(méi)有起重機(jī)械，裝卸工作就不能進(jìn)行；在冶金生產(chǎn)中．起重機(jī)械已用于金屬生產(chǎn)的全部過(guò)程；現(xiàn)代建筑工程，不能離開(kāi)起重機(jī)械；在農(nóng)業(yè)和林場(chǎng)，最困難、最費(fèi)力的工作也由起重機(jī)械來(lái)完成；在核發(fā)電站中，采用特殊的起重機(jī)，用以代替人的操作去擔(dān)當(dāng)對(duì)人體健康有嚴(yán)重危害的作業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展．起重機(jī)械在不斷地完善和發(fā)展之中。 1.1現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)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(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用愈來(lái)愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。尤其是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使了許多跨學(xué)科的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)代制造技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的提高。激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越來(lái)越依賴于技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)。這些都促使起重機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。 ????我國(guó)正以前所未有的速度進(jìn)入全球化國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，中國(guó)的起重機(jī)制造業(yè)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的新形勢(shì)。因此起重機(jī)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是關(guān)鍵。現(xiàn)根據(jù)國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的新理論、新技術(shù)和新動(dòng)向，結(jié)合實(shí)例，簡(jiǎn)要論述現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向。 1、重點(diǎn)產(chǎn)品大型化、高速化、耐久化和專用化 ????由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)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(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)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)不但要好用，容易維護(hù)，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均無(wú)故障工作時(shí)間要長(zhǎng)。可靠性是國(guó)際市場(chǎng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，國(guó)外許多大公司都制定了可靠性內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)起重機(jī)的性能要趕超世界先進(jìn)水平，最關(guān)鍵的是要提高可靠性，使起重機(jī)具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)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6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量1200t，自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度達(dá)240m／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(chǎng)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。冶金專用起重機(jī)，防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、車輛專用起重機(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(guó)德馬格公司研制出一種飛機(jī)維修保養(yǎng)專用起重機(jī)，在國(guó)際市場(chǎng)上打開(kāi)了銷路。這種起重機(jī)跨度大，起升高度大，停準(zhǔn)精度高。在起重小車下面安裝有可伸縮回轉(zhuǎn)的維修平臺(tái)，可到達(dá)飛機(jī)任一部位。隨著世界核電站的迅速發(fā)展，核電站專用起重機(jī)也得到相應(yīng)發(fā)展，如反應(yīng)堆室內(nèi)的環(huán)形橋式起重機(jī)在放射性環(huán)境中工作，用于起吊壓力容器頂蓋及堆內(nèi)構(gòu)件等危險(xiǎn)載荷，要求可靠性高，安全性好，能自動(dòng)精確定位和緩慢下放物品等，并有多種保護(hù)裝置和特殊安全裝置。 2、系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化 ????許多起重機(jī)是成系列成批量的產(chǎn)品，采用系統(tǒng)多目標(biāo)整體優(yōu)化方法進(jìn)行起重機(jī)系列設(shè)計(jì)已成為發(fā)展重點(diǎn)，通過(guò)全面考慮性能、成本、工??藝、生產(chǎn)管理、制造批量和使用維護(hù)等多種因素對(duì)系列主參數(shù)進(jìn)行合理匹配，以達(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。 ????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(guò)不同模塊的組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)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。由于提高了通用化程度，可使單件小批生產(chǎn)的產(chǎn)品改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，降低制造成本。能以較少的模塊形式，組合成多品種多規(guī)格的起重機(jī)，滿足市場(chǎng)需求，增加競(jìng)爭(zhēng)能力。 ????德國(guó)德馬格公司生產(chǎn)的橋式起重機(jī)充分考慮了模塊化和組合化，使系列、整機(jī)、機(jī)構(gòu)、部件和零件互相之間的參數(shù)匹配，能力分布達(dá)到最為經(jīng)濟(jì)合理的搭配效果。利用起重量與起升速度的乘積為常數(shù)的方法使起升機(jī)構(gòu)主要部件達(dá)到最大限度的通用。再通過(guò)滑輪倍率的變化派生出更多的規(guī)格。5～125t橋式起重機(jī)系列，多種工作級(jí)別，只需4種基型的起重小車。該公司開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)車輪箱模塊系列，上面有多組聯(lián)接孔，可選裝不同型號(hào)的驅(qū)動(dòng)單元，可組裝成臺(tái)車，可與金屬結(jié)構(gòu)件組合后用作各種橋式、門式起重機(jī)，巷道堆垛起重機(jī)或其它軌行式起重運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行機(jī)械，其車輪有多種踏面形式可供選用。由于不受基距限制，組合靈活，用途廣泛。該公司的端梁標(biāo)準(zhǔn)模塊系列已經(jīng)商品化，與主梁之間采用摩擦環(huán)和高強(qiáng)度螺栓的連接方式，提高了互換性和尺寸精度，減少了接合面的加工量。與任一主梁都可快速有效相接。有適用于單梁或雙梁兩種形式的端梁模塊，根據(jù)起重量及跨度就可確定出適用的端梁型號(hào)。 3、通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡(jiǎn)易化和多樣化 ????有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在一般的車間倉(cāng)庫(kù)使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高這些起重機(jī)的適用性，降低制造成本，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能否獲勝的關(guān)鍵?？紤]綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)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)和使用維護(hù)費(fèi)用。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和輕型梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位一般用途橋式起重機(jī)。 ????用戶的需求性促進(jìn)了起重機(jī)的多樣性。起重機(jī)的系列參數(shù)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，功能選擇進(jìn)一步增加，一機(jī)多用產(chǎn)品進(jìn)一步得到發(fā)展，以增強(qiáng)應(yīng)變能力。在一般使用場(chǎng)合采用無(wú)線遙控操作的比例也將逐步增多。 ????德國(guó)德馬格公司經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新，已形成一個(gè)輕型組合式標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。整個(gè)系列由組合式工字形單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁多個(gè)品種組成。主梁與端梁相接共有15種形式，可適合不同建筑物和不同起吊物的要求。每種規(guī)格起重機(jī)都有三種單速及三種雙速可供任意選擇。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、遠(yuǎn)紅外或無(wú)線電遙控、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7種選擇，外加不同的導(dǎo)電形式，不同的電控形式，通過(guò)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，與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品相比較，起重量32t，跨度?25.5m，國(guó)內(nèi)雙梁橋式起重機(jī)自重為46.4t，電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)自重為28.3t，而德馬格電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)的自重只有18.5t，比國(guó)內(nèi)產(chǎn)品分別輕60％和35％。 隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，我們公司的產(chǎn)品，能夠適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，我們公司的智能超載限制器及科藍(lán)安控系統(tǒng)，作為起重機(jī)安全運(yùn)行的保護(hù)神，可異地、遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)控起重機(jī)的運(yùn)行。 4.產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化、集成化和高效化 起重機(jī)的更新和發(fā)展,很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合,將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜通訊技術(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)自動(dòng)化和半自動(dòng)化。使起重機(jī)組成的物料搬運(yùn)系統(tǒng)具有更高的柔性,以適應(yīng)未來(lái)多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。 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PLC、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。它賦于起重機(jī)以信息功能,可進(jìn)行信息傳遞、處理及動(dòng)力控制,大大提高了綜合自動(dòng)化水平。目前控制方面重點(diǎn)發(fā)展吊具防偏防搖技術(shù),取物裝置自動(dòng)取、卸物技術(shù),位置檢測(cè)及自動(dòng)位置控制技術(shù),故障自診斷監(jiān)控技術(shù)等。 5.產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復(fù)合化和信息化 在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,通過(guò)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(guò)中央控制室的控制,能與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合,能與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度較高,具有信息處理功能,可將傳感器檢測(cè)出來(lái)的各種信息實(shí)施存貯、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)系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成,能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合,取長(zhǎng)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),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。 生產(chǎn)工程機(jī)械的美國(guó)卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購(gòu)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),用以鋼板噴丸處理、自動(dòng)切割和出入庫(kù)的自動(dòng)裝卸運(yùn)輸作業(yè),比原先采用單機(jī)操作工作效率提高65%。日本東芝浜川崎工廠采用由全自動(dòng)橋式起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來(lái)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}(cāng)庫(kù)。這些在空間移動(dòng)的搬運(yùn)起重機(jī)代替了過(guò)去通常在地面行駛的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車,使車間地面面積得到充分利用。 6.產(chǎn)品設(shè)計(jì)微機(jī)化、精確化、快速化和全面化 隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)工程、優(yōu)化工程、價(jià)值工程、可靠性工程、創(chuàng)造工程和人機(jī)工程等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展,促使許多跨學(xué)科的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法出現(xiàn),使起重機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)入創(chuàng)新、高質(zhì)量、高效率的新階段。目前,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已逐步深入到設(shè)計(jì)的各個(gè)階段和設(shè)計(jì)工作所涉及的各個(gè)領(lǐng)域。不僅能利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、存儲(chǔ)信息量大和邏輯推理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)代替人工進(jìn)行方案選擇、計(jì)算分析與繪圖,而且還能通過(guò)人機(jī)交互,最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力和經(jīng) 驗(yàn)。美國(guó)、德國(guó)、日本等一些起重機(jī)公司都廣泛應(yīng)用CAD,徹底拋棄了傳統(tǒng)的圖板。并且還與計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)相銜接,做到了無(wú)圖化生產(chǎn)。 起重機(jī)是在復(fù)雜工況下工作的大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng),其動(dòng)態(tài)性能受多種因素影響,運(yùn)動(dòng)參數(shù)與載荷不能用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)模型描述。以往多以靜態(tài)設(shè)計(jì)為主,局限性很大。國(guó)內(nèi)外近年來(lái)在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采用了動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)新方法,用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)在各種工況下承受載荷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及隨時(shí)間變化過(guò)程的仿真模擬,得到仿真輸出參數(shù)和結(jié)果,以此來(lái)估計(jì)和推斷實(shí)際運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)。 人機(jī)工程學(xué)把起重機(jī)、人和作業(yè)環(huán)境作為整個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究,創(chuàng)造一種人與起重機(jī)最佳相互作用狀態(tài)。人機(jī)工程學(xué)在起重機(jī)上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在司機(jī)室的設(shè)計(jì),包括司機(jī)室的合理布置,減輕司機(jī)疲勞和提高工作效率的措施,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),減少灰塵和廢氣污染,減少司機(jī)室的振動(dòng)和噪聲等。 隨著起重機(jī)的高速化和大型化,還需進(jìn)一步深入開(kāi)展對(duì)起重機(jī)載荷變化規(guī)律、動(dòng)態(tài)特性和疲勞特性的研究。進(jìn)一步開(kāi)展對(duì)起重機(jī)整機(jī)及零部件的可靠性試驗(yàn)研究,提供起重機(jī)新的設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元法、模塊化設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)和健壯設(shè)計(jì)會(huì)更深入全面地得到應(yīng)用。 7.產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化、宜人化和綜合化 結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼,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。橋式類型起重機(jī)橋架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,便于加工、運(yùn)輸與安裝。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型傳動(dòng)零部件,簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)。“三合一”運(yùn)行機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單并運(yùn)行平穩(wěn),將成為起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流,減速器殼體、卷筒及滑輪等的制造都以焊代鑄,能減輕自重、增加承載能力和改 善加工制造條件。減速器齒輪采用硬齒面,以減小體積,提高承載能力,增加使用壽命。在電控方面開(kāi)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。有專家指出,未來(lái)的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),由于變頻調(diào)速系統(tǒng)越來(lái)越多地得到應(yīng)用,交流鼠籠電動(dòng)機(jī)將會(huì)重新受到重視并被廣泛采用。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)裝置和故障自動(dòng)顯示裝置,并重視司機(jī)工作條件的改善。 8.產(chǎn)品制造柔性化、靈捷化、精益化和規(guī)?；? 在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下,要提高起重機(jī)的市場(chǎng)占有率,確保起重機(jī)的高性能高質(zhì)量,并不斷推出新產(chǎn)品,生產(chǎn)企業(yè)必須具備市場(chǎng)變化的適應(yīng)能力和快速反應(yīng)能力。包括提高生產(chǎn)效率,提高和保持產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,降低生產(chǎn)成本,縮短生產(chǎn)周期,加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等。生產(chǎn)制造的柔性化是使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要,從適應(yīng)當(dāng)前單品種大批量生產(chǎn)方式向多品種小批量生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)制造的靈捷化是使產(chǎn)品生產(chǎn)與推向市場(chǎng)的準(zhǔn)備時(shí)間縮為最短,使企業(yè)機(jī)制能靈活向。生產(chǎn)制造的精益化是使生產(chǎn)過(guò)程勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高,保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,強(qiáng)調(diào)企業(yè)各部門相互密切合作。良好的生產(chǎn)機(jī)制和管理機(jī)制是企業(yè)發(fā)展的前提。起重機(jī)制造時(shí)廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)。采用擠壓成型、沖壓成型、精密鑄造等少、無(wú)切削工藝,采用光電跟蹤切割技術(shù)、焊接機(jī)器人技術(shù)。充分利用加工中心和全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床,提高加工制造的自動(dòng)化水平。制造手段的現(xiàn)代化是保持質(zhì)量穩(wěn)定,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的前提。 1.2國(guó)產(chǎn)起重機(jī)與國(guó)外產(chǎn)品的差距 近些年來(lái)，伴隨著我國(guó)固定資產(chǎn)投資的飛速增長(zhǎng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項(xiàng)目的不斷上馬，使得我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。近期炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的“徐工收購(gòu)案”更是吸引了眾多業(yè)內(nèi)外人士的目光。那么，我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力究竟如何？同國(guó)外的對(duì)手相比，孰優(yōu)孰劣？有關(guān)專家以起重機(jī)產(chǎn)品為例，從四個(gè)方面進(jìn)行了分析對(duì)比。 技術(shù)實(shí)力應(yīng)該說(shuō)，我國(guó)起重機(jī)的制造技術(shù)還是位于世界前列的，眾多產(chǎn)品也在國(guó)內(nèi)外擁有廣闊的市場(chǎng)。然而，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，我們的技術(shù)實(shí)力還是有一定差距的。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，級(jí)別超過(guò)200噸的履帶式起重機(jī)、超過(guò)100噸的汽車起重機(jī)大多要進(jìn)行國(guó)際招標(biāo)采購(gòu)，這說(shuō)明目前國(guó)內(nèi)在這方面尚不具備大量生產(chǎn)的能力。歐洲起重機(jī)的平均噸位在800噸，而我國(guó)目前這一數(shù)字卻不到200。徐州重型機(jī)械公司的QUY300型履帶式起重機(jī)重臂最大起重量可達(dá)300噸，QAY200型全路面起重機(jī)額定起重量為200噸，這已是目前國(guó)內(nèi)之最，與利渤海爾、馬尼托瓦克等國(guó)際起重機(jī)行業(yè)巨頭在技術(shù)方面還有很大差距。 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由于技術(shù)能力所限，我國(guó)起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不夠完善，難以同國(guó)外匹敵。中國(guó)國(guó)際招標(biāo)網(wǎng)的資料顯示，技術(shù)要求較高的全路面起重機(jī)和履帶式起重機(jī)這兩種產(chǎn)品在我國(guó)產(chǎn)能較低，目前只有徐州重機(jī)等少數(shù)幾家行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)具備一定的生產(chǎn)能力。而這兩種產(chǎn)品是起重機(jī)眾多類別當(dāng)中噸位最大的，其價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的汽車或輪胎式起重機(jī)，這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)產(chǎn)能的匱乏使得我們不得不付給國(guó)外廠商更多的成本。 產(chǎn)業(yè)鏈條決定產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的不只是技術(shù)研發(fā)的實(shí)力，處于產(chǎn)業(yè)鏈下游的制造業(yè)必將受制于上游產(chǎn)業(yè)的影響。在我國(guó)，鋼鐵企業(yè)的技術(shù)缺陷也給下游的工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展造成了一定程度的制約，鋼材的硬度、彈性、延展性等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，汽車工業(yè)的發(fā)展與起重機(jī)的關(guān)聯(lián)也十分密切，汽車底盤技術(shù)的成熟會(huì)對(duì)起重機(jī)承載能力的提高起到?jīng)Q定性的作用。然而，我國(guó)在這方面顯然不能同歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家相比。另外，下游的工程機(jī)械租賃產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)育階段，這也給起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)把握市場(chǎng)動(dòng)向、完善售后服務(wù)帶來(lái)了更多的成本消耗。 進(jìn)出口結(jié)構(gòu)從起重機(jī)的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)來(lái)看，我國(guó)起重機(jī)行業(yè)總體上以出口為主，貿(mào)易順差較大，尤其在亞洲有著非常廣闊的市場(chǎng)。盡管在技術(shù)上與歐美等國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手有一定差距，但是這并不影響我們成為起重機(jī)的制造大國(guó)。在中低端市場(chǎng)上，由于價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，我們擁有更多的市場(chǎng)份額，也涌現(xiàn)出了徐工，中聯(lián)浦沅這樣優(yōu)秀的民族品牌。 我國(guó)的起重機(jī)制造商與歐美的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢(shì)，但這并非遙不可及。更主要的是，我國(guó)在這一領(lǐng)域從未放棄過(guò)自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個(gè)蜚聲全球的知名品牌。這也就是為什么凱雷對(duì)徐工的收購(gòu)會(huì)引來(lái)如此大的反響，作為很有希望的民族產(chǎn)業(yè)，我們當(dāng)然不可能拱手相讓。  2 起重夾鉗簡(jiǎn)介 2.1 國(guó)內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展?fàn)顩r 夾鉗作為一種起重作業(yè)機(jī)具被廣泛應(yīng)用于冷、熱軋薄板廠，用來(lái)搬運(yùn)各種半成品及成品鋼卷，是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強(qiáng)、用途非常廣泛的起重設(shè)備，屬于冶金行業(yè)中的特種設(shè)備。按夾鉗在夾持物料的過(guò)程中有無(wú)輔助外力，可將其分為外力輔助式夾鉗和重力式夾鉗。外力輔助式央鉗是靠輔助外力實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持，不管貨物的尺寸如何，只要輔助設(shè)備工作得當(dāng)，這種夾鉗就能輕易地對(duì)其實(shí)現(xiàn)夾緊，它具有操作簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高、夾持力可調(diào)等特點(diǎn)。相對(duì)于外力輔助式夾鉗，重力式夾鉗只能靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持，它具有安全可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、不消耗動(dòng)力能源、壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 目前我國(guó)應(yīng)用較多的是重力式夾鉗，由于其初始夾緊力的產(chǎn)生是靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)的，如何用合適的力夾取物料，做到既能安全實(shí)現(xiàn)夾取，又避免鉗體的受力太大而導(dǎo)致鉗臂或物料的破壞就顯得非常重要了。以帶卷夾鉗為例，如果鉗口產(chǎn)生的夾持力不夠大，夾鉗夾持帶卷就不可靠；如果產(chǎn)生的夾持力太大，鉗臂的受力會(huì)很大，各鉗臂的強(qiáng)度也會(huì)要求很高，導(dǎo)致鉗體笨重：而且在夾持高溫帶卷時(shí)，夾持力太大時(shí)帶卷接觸面容易出現(xiàn)較大的塑性變形，而使其表面產(chǎn)生較深的壓痕，破壞了帶卷表面的完整性，給它的進(jìn)一步加工帶來(lái)不必要的麻煩。 在我國(guó)，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動(dòng)平移式板坯夾鉗等方面進(jìn)行過(guò)研究工作。相比對(duì)于國(guó)外，我們國(guó)家在夾鉗上的研究還是非常有限。 德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家，在央鉗的研究方面做得很好，這些國(guó)家很早就對(duì)各種鉗式取物裝置進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。在我國(guó)，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動(dòng)平移式板坯夾鉗等方面進(jìn)行過(guò)研究性工作。相對(duì)于國(guó)外，我們國(guó)家在夾鉗上的研究還是非常有限，特別是在重力式帶卷夾鉗上，很少進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。 2.2 常用夾鉗裝置的發(fā)展與應(yīng)用 夾鉗裝置是夾鉗起重機(jī)的取物裝置，它與起重機(jī)的幾個(gè)工作機(jī)構(gòu)配合，可從鑄錠車上擰斷湯道，夾取鋼錠，將鋼錠裝入均熱爐，再?gòu)木鶡釥t取出加熱后的鋼錠送進(jìn)運(yùn)錠車或直接放到棍道上運(yùn)往初軋機(jī)。此外，夾鉗起重機(jī)還可用來(lái)?yè)芤其撳V車或夾上清爐耙清理爐底。夾鉗起重機(jī)在完成上述工藝程序時(shí)，由于運(yùn)行速度較快，振動(dòng)大，夾持的又往往是紅熱的鋼錠，因此夾鉗裝置的各個(gè)零部件除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)有良好的夾持性能，保證夾持的鋼錠不至從鉗口脫落。 夾鉗裝置夾持鋼錠的工作可靠性通常用夾緊系數(shù)K表示。K為夾鉗鉗尖對(duì)鋼錠側(cè)面的兩個(gè)水平作用力(央緊力)之和對(duì)鋼錠自重的比值，K值越大，鋼錠越不會(huì)從夾鉗中脫落下來(lái)。為了加大夾緊系數(shù)K，除應(yīng)提高夾鉗裝置的強(qiáng)度與剛性外，還應(yīng)設(shè)法尋求最為合理舶結(jié)構(gòu)形式，以免過(guò)多地增大夾鉗裝置的幾何尺寸和自重，影響起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)功率或起升速度。因此合理地選擇及改進(jìn)央鉗裝置的結(jié)構(gòu)形式是減小設(shè)備自重和提高夾鉗裝置工作可靠性的重要環(huán)節(jié)。 2.3.1 螺桿夾緊式 夾鉗裝置有4個(gè)起升動(dòng)滑輪2， 每?jī)筛摾K由起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪成對(duì)地固定到小車架上的平衡杠桿或平衡輪上。央鉗開(kāi)圃機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在上方， 由電機(jī)通過(guò)立式減速機(jī)瓤傘齒輪對(duì)傳動(dòng)垂直螺桿4， 由具有內(nèi)螺紋可上下移動(dòng)的套筒帶動(dòng)拉桿， 使夾鉗啟閉。拉桿向上時(shí)夾鉗閉合，拉桿向下時(shí)，夾鉗在自重的作用下開(kāi)啟。亦可設(shè)計(jì)成使拉桿帶動(dòng)夾鉗上方的連桿， 當(dāng)拉桿向上時(shí)夾鉗閉合， 拉桿向下時(shí)夾鉗張開(kāi)如圖2.3.1的右邊小圖。 為了保持央鉗對(duì)鋼錠的穩(wěn)定夾持力， 在開(kāi)閉機(jī)構(gòu)自 底座上方裝有彈簧裝置，彈簧的壓力越大，夾鉗對(duì)鋼錠的夾緊力就越大。為了防止機(jī)構(gòu)過(guò)載， 在立式減速機(jī)上設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。在確定彈簧壓力時(shí)， 除應(yīng)根據(jù)電機(jī)功率、傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比， 螺桿螺紋導(dǎo)角、夾鉗鉗桿的傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率等因素外， 還與各運(yùn)動(dòng)物件運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量有關(guān)。此外， 它還應(yīng)根據(jù)極限力矩保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)值及其在使用過(guò)程中的穩(wěn)定性決定。螺桿夾緊式夾鉗裝置的夾鉗鉗桿自重對(duì)夾緊力的影響甚小。在不同的鉗口開(kāi)度， 鋼錠的自重對(duì)夾緊力雖有一定影響，但占的比重不大。這種夾鉗裝置的夾緊力主要是由機(jī)構(gòu)傳動(dòng) 在螺桿中產(chǎn)生軸向力帶動(dòng)夾鉗鉗桿產(chǎn)生的。夾鉗的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝于夾鉗裝置翼架的下方， 通過(guò)嚙合齒輪帶動(dòng)夾鉗回轉(zhuǎn)。為了防止機(jī)構(gòu)在刮渣時(shí)過(guò)載， 機(jī)構(gòu)也設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。其結(jié)構(gòu)形式如圖2.3.1。 圖2.3.1 2.3.2 夾鉗自重夾緊式 按照連接夾鉗鉗桿的銷軸數(shù)量和結(jié)構(gòu)， 夾鉗裝置可分為如圖2.3.a 所示的單銷軸式，圖2.3.2 b所示的雙銷軸式和圖2.3.2 c 所示的雙銷軸軸距可調(diào)式。單銷軸夾鉗裝置結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但適用的有效開(kāi)度較小，雙銷軸的適用于較大的鉗口開(kāi)度，在導(dǎo)槽曲線和夾鉗鉗桿兩段長(zhǎng)度比不變的情況下，雙銷軸式的夾緊系數(shù)較大。雙銷軸可調(diào)式夾鉗裝置適用于鋼錠尺寸變動(dòng)范圍較大的情況，軸距的調(diào)節(jié)可以用人工，亦可用機(jī)械 前者費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且在高溫時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的勞動(dòng)條件很差，后者可以無(wú)級(jí)調(diào)距， 但需增加一套傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。在夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置中，革銷軸式的應(yīng)用最為普遍，單銷軸夾鉗裝置有兩個(gè)起升動(dòng)滑輪，每根鋼繩由起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪固定到小車架平面上的拉桿上面。當(dāng)中的啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升卷筒上，它與起升鋼繩有相同的纏繞中徑。夾鉗的動(dòng)作原理是：當(dāng)夾鉗處于張開(kāi)狀態(tài)時(shí)，夾鉗的重量由啟閉鋼繩支承，而夾鉗裝置的其它部分，如：導(dǎo)槽架、立柱、橫粱等的重量壘由起升鋼繩支承。夾鉗須閉合時(shí)，由啟閉機(jī)構(gòu)。 將啟閉鋼繩下放，讓啟閉動(dòng)滑輪下降，與動(dòng)滑輪用拉桿和鏈條相連接的鉗銷軸隨之下降， 夾鉗因而下降。由于夾鉗鉗桿上部的滾予是沿著八字形導(dǎo)槽向下滾動(dòng)的， 夾鉗因而閉臺(tái)。當(dāng)鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，雖然啟閉機(jī)構(gòu)可能繼續(xù)使啟閉動(dòng)滑輪下降，但夾鉗及鉗銷軸已不能繼續(xù)下降，這時(shí)為了防止因鋼繩松弛而脫槽， 在拉桿和鉗銷軸之間采用了焊接鏈連接，用來(lái)保證必要的柔性環(huán)節(jié)。夾鉗的開(kāi)啟過(guò)程就是閉合運(yùn)動(dòng)的逆過(guò)程。為了防止啟閉機(jī)構(gòu)在使夾鉬向上運(yùn)動(dòng)時(shí)夾鉗鉗桿上部滾子與八字形導(dǎo)槽頂部接觸時(shí)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)過(guò)載，在啟閉機(jī)構(gòu)設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。夾鉗裝置的起升運(yùn)動(dòng)是使起升卷筒以相同的速度纏繞起升鋼繩和啟閉鋼繩，起升動(dòng)滑輪與啟閉動(dòng)滑輪間相對(duì)位置不變，因而夾鉗裝置不論處于任何高度，夾鉗的鉗口開(kāi)度也不會(huì)變化。當(dāng)用夾鉗裝置央取鋼錠時(shí)，先下放夾鉗，使鉗夾與鋼錠側(cè)面接觸，并使鏈條呈松弛狀態(tài)。起升機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，起升動(dòng)滑輪帶動(dòng)上橫粱、立柱及導(dǎo)飴架一起上升。開(kāi)始時(shí)，夾鉗上部滾子與導(dǎo)槽之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)槽架上升到某一高度后，夾鉗開(kāi)始夾緊鋼錠， 滾子與導(dǎo)槽之間不再出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由夾鉗帶著鋼錠與導(dǎo)槽架一起上升。在夾鉗夾住鋼錠、起升機(jī)構(gòu)起升鋼錠前，夾鉗的夾緊力主要是夾鉗的自重產(chǎn)生的，此時(shí)的夾緊力稱為初始夾緊力。夾鉗的白重越大，初始夾緊力就越大。在夾鉗自重不變的情況下，夾緊力的大小只與夾鉗的幾何尺寸、鉗口開(kāi)度及導(dǎo)向槽的曲線形狀有關(guān)。當(dāng)夾鉗夾住鋼錠，導(dǎo)槽架帶動(dòng)夾鉗和鋼錠一齊起升時(shí)，夾緊力是由夾鉗和鋼錠的重量共同構(gòu)成的。為了使夾鉗裝置工作可靠，設(shè)計(jì)常取夾緊系數(shù)K≥1．8～2．0。起升機(jī)構(gòu)與啟閉機(jī)構(gòu)是完壘獨(dú)立的兩個(gè)機(jī)構(gòu)，它們可以單獨(dú)工作，亦可同時(shí)動(dòng)作。在實(shí)際工作時(shí)，夾鉗起重機(jī)所夾取的鋼錠品種和規(guī)格是多種多樣的，即使是同一品種和規(guī)格的鋼錠，由于鉗口與鋼錠側(cè)面的接觸位置不同，或夾鉗夾取鋼錠的開(kāi)度不同，夾緊系數(shù)常常是變化的。為了工作可靠，應(yīng)使夾鉗在任何開(kāi)度時(shí)的夾緊系數(shù)都保持足夠大的值，這可由設(shè)計(jì)特殊的導(dǎo)槽曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是這種曲線不論在設(shè)計(jì)和制造時(shí)都是困難的，通常簡(jiǎn)單地選用槧一等半徑的曲線。此種夾鉗裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)于小車架上，通過(guò)蝸輪蝸桿減速機(jī)、長(zhǎng)的方形立軸及齒輪對(duì)使夾鉗裝置回轉(zhuǎn)。為防止機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)刮渣時(shí)過(guò)載，機(jī)構(gòu)設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。 圖2.3.2 a單銷軸夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置 圖2.3.2b 雙銷軸夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置 圖2.3.2c 雙銷軸軸距可調(diào)式自重夾緊式夾鉗裝置 2.3.3 夾鉗裝置自重夾緊式 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖2.3.3。夾鉗裝置有4個(gè)起升動(dòng)滑輪，每?jī)筛鹕摾K由起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪成對(duì)地固定到小車架上的平衡滑輪上。兩根啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升卷筒上， 它們與纏繞在起升卷筒上的起升鋼繩有相同的纏繞中徑。 夾鉗在閉臺(tái)時(shí)，原來(lái)張開(kāi)的夾鉗裝置重量支承在啟閉鋼繩上，當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)下放鋼繩耐，啟閉動(dòng)滑輪3及外部滑塊2下降，夾鉗裝置的立柱及鉗銷軸因而下降，起升動(dòng)滑輪與鉗銷軸問(wèn)的距離變大，夾鉗開(kāi)始閉合 當(dāng)夾鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，閉臺(tái)動(dòng)作停止，立柱亦不再下降，啟閉機(jī)構(gòu)繼續(xù)下放鋼繩，夾鉗裝置的重量通過(guò)鉗銷軸懸掛在起升鋼繩上，從而產(chǎn)生初始夾緊力。夾鉗的張開(kāi)運(yùn)動(dòng)是閉合運(yùn)動(dòng)的通過(guò)程，當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，滑塊的移動(dòng)量由限位開(kāi)關(guān)控制。為了減小滑塊上升時(shí)與立柱的沖擊， 在其間裝有彈簧緩沖器夾鉗裝置起升時(shí)，起升卷筒以相同的速度卷繞啟閉鋼繩和起升鋼繩，因而啟閉動(dòng)滑輪與． 起升動(dòng)滑輪閥的距離不變，夾鉗的開(kāi)度也不變。如果夾鉗已夾住鋼錠，此時(shí)因滑塊已與立柱脫離，夾鉗裝置及鋼錠的壘部重量支承在起升鋼繩上并產(chǎn)生最大夾緊力。這起升機(jī)構(gòu)與啟閉機(jī)構(gòu)也是獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，它們可以分別動(dòng)作或 同時(shí)動(dòng)作?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在立柱最上方， 電機(jī)通過(guò)減速機(jī)傘齒輪對(duì)、立柱及立柱下方的內(nèi)齒輪使夾鉗回轉(zhuǎn)。 圖2.3.3 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置 2.3.4 鋼繩張力附加夾緊式 鋼繩張力附加夾緊式央鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見(jiàn)圖2.3.4。 在夾鉗裝置中有8個(gè)起升動(dòng)滑輪和4個(gè)起升定滑輪，在4根起升鋼繩中，每?jī)筛摾K由起升卷筒經(jīng)過(guò)內(nèi)側(cè)的兩個(gè)動(dòng)滑輪，依次繞過(guò)起升定滑輪，外側(cè)起升動(dòng)滑輪， 固定到小車架上的平衡滑輪上。兩極啟閉鋼繩由啟閉機(jī)構(gòu)卷筒繞過(guò)啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升巷筒上，它們與起升鋼繩有相同的繩繞中徑。夾鉗須閉合時(shí)：憲鉗處于張開(kāi)狀態(tài)的夾鉗裝置的重量支承在啟閉鋼繩上。當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)下放鋼繩，啟閉動(dòng)滑輪及其外部的滑塊下降，夾鉗裝置的立柱、鉗銷軸及起升定滑輪隨之下嘴 。由于起升動(dòng)猾輪與定滑輪間鋼繩數(shù)為開(kāi)閉鋼繩的兩倍， 起升動(dòng)滑輪以啟閉動(dòng)滑輪一半的速度下降。起升動(dòng)滑輪與鉗銷軸距離變大，夾鉗開(kāi)始閉合 當(dāng)鉗夾接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，閉合動(dòng)怍停止，立柱不再下降， 啟閉機(jī)構(gòu)繼續(xù)下放鋼繩， 夾鉗裝置便通過(guò)鉗銷軸懸掛到起升鋼繩上。 與夾鉗裝置自重夾緊式根比 在啟閉鋼繩下放速度樞同的情況下， 鋼繩張力附加夾緊式的夾鉗閉合速度為夾鉗裝置自重夾緊式的一半。由于在裝置中增淡了起升動(dòng)滑輪和定滑輪的纏繞系統(tǒng)， 該復(fù)滑輪組中的鋼繩張力增大了夾鉗的夾緊力， 使用于夾鉗閉合的有效重量為夾鉗裝置自重夾緊式的兩倍， 因而韌姑夾緊力亦為夾鉗裝置自重夾緊式的兩倍。當(dāng)夾鉗須張開(kāi)時(shí)， 啟閉機(jī)構(gòu)向上升方向運(yùn)動(dòng)， 卷筒卷繞鋼繩使啟閉動(dòng)滑輪及滑蚨上升。當(dāng)滑塊碰到上部立柱時(shí)， 滑塊帶著立柱上升，夾鉗開(kāi)始張開(kāi)， 夾鉗裝置曲重量作用在啟閉鋼繩上。與夾鉗閉合情況相同，夾鉗張開(kāi)速度亦為夫鉗裝置自重夾緊式的一半。當(dāng)夾鉗須起升對(duì)，啟閉機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，超升卷筒以相同的速度纏繞啟閉鋼繩和超升鋼繩，不改變啟閉動(dòng)滑輪與起升動(dòng)滑輪間的距離， 夾鉗開(kāi)度不會(huì)變化。如果夾鉗已夾住鋼錠，此時(shí)滑塊已與立柱脫離，夾鉗裝置及鋼鍵的重量全部作用在起升鋼繩上，并產(chǎn)生最大夾緊力，夾緊力為夾鉗裝置自重夾緊式的二倍。為了提高生產(chǎn)率，使啟閉機(jī)構(gòu)與夾鉗裝置自重夾緊式的有相同的啟閉速度，鋼繩張力附加夾緊式的啟閉鋼繩纏繞速度應(yīng)比夾鉗裝置自重夾緊式的快一倍。在此起升機(jī)構(gòu)與啟閉機(jī)構(gòu)亦為獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，可以分別動(dòng)作，亦可同時(shí)動(dòng)作，其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)亦設(shè)在立柱的最上方，電機(jī)通過(guò)立式減速機(jī)、傘齒輪對(duì)、立軸及立柱下方的內(nèi)齒輪對(duì)嚙臺(tái)使夾鉗回轉(zhuǎn)。為防止機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)刮渣時(shí)過(guò)戴。機(jī)構(gòu)亦設(shè)有極限力矩裝置。 圖2.3.4 鋼繩張力附加夾緊式夾鉗裝置 3 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容 3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 通過(guò)上網(wǎng)搜索技術(shù)資料、到圖書館查閱文獻(xiàn)、到機(jī)器制造有限公司實(shí)習(xí)搜集資料以及技術(shù)專家交流學(xué)習(xí)等方式，了解國(guó)內(nèi)外各種已經(jīng)生產(chǎn)的夾鉗，理解起重夾鉗的基本工作原理，從而在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出JQ50起重夾鉗設(shè)備。 3.2 設(shè)計(jì)目的 （1）了解國(guó)內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況； （2）掌握夾鉗裝置的工作原理、夾鉗裝置的工作要求及性能； （3）確定起重機(jī)總體設(shè)計(jì)方案； （4）給出傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)； （5）進(jìn)行夾鉗裝置的設(shè)計(jì)； （6）完成設(shè)備穩(wěn)定性分析。  4 50kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定 4.1 50kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)思想 (1)根據(jù)起重機(jī)的使用要求來(lái)選擇起重機(jī)的類型； (2)根據(jù)起重機(jī)的工作要求，計(jì)算作用在起重機(jī)各部件上的載荷； (3)根據(jù)起重機(jī)整個(gè)部件的類型，結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析起重機(jī)各部件可能的實(shí)效形式,從而確定起重機(jī)各部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； (4)根據(jù)起重機(jī)各部件的工作條件選擇適當(dāng)?shù)牟牧希? (5)根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算,確定起重機(jī)各部件的基本尺寸； (6)根據(jù)工藝性標(biāo)準(zhǔn)等原則進(jìn)行起重機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； (7)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性； (8)畫出起重機(jī)的總體裝配圖。 4.2 50kg起重機(jī)種類的選擇與確定 起重機(jī)械按其功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致可以分為下列4大類： （1）輕、小型起重設(shè)備 輕小型起重設(shè)備的特點(diǎn)是輕便、結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作簡(jiǎn)單，作業(yè)范圍投影以點(diǎn)、線為主。輕、小型起重設(shè)備，一般只有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，它只能使重物作單一的升降運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)葫蘆常配有運(yùn)行小車與金屬構(gòu)架以擴(kuò)大作業(yè)范圍。 （2）橋式起重機(jī) 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 （3）臂架式起重機(jī) 臂架式起重機(jī)包括：起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。依靠這些機(jī)構(gòu)的配合動(dòng)作，可使重物在一定的圓柱形空間內(nèi)起重和搬運(yùn)。臂架式起重機(jī)多裝設(shè)在車輛上或其他形式的運(yùn)輸（移動(dòng)）工具上，這樣就構(gòu)成了運(yùn)行臂架式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。如汽車式起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門座式起重機(jī)、浮式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)等。 （4）升降機(jī) 升降機(jī)的特點(diǎn)是重物或取物裝置只沿導(dǎo)軌升降。升降雖只有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，但在升降機(jī)中，還有許多其他附屬裝置，所以單獨(dú)構(gòu)成一類，它包括：電梯、貸梯、升船機(jī)等。 由上四種類型，結(jié)合50kg 起重機(jī)的載荷較輕，但需要實(shí)現(xiàn)垂直升降和水平運(yùn)移，在此篇論文中我選擇第三種類型——臂架式起重機(jī)。 4.3 臂架式起重機(jī)的工作原理 1-底座 2-電動(dòng)機(jī)1 3-電動(dòng)機(jī)2 4-皮帶輪 5-起重滑輪 6-吊臂 7-吊臂支柱 圖4.3 起重機(jī)總體裝配圖 臂架式起重機(jī)是通過(guò)起升機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)貸物的升降，通過(guò)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)貸物的水平運(yùn)移。 由圖4.3所示，電動(dòng)機(jī)2通過(guò)鋼絲繩卷與起重滑輪3結(jié)合帶動(dòng)鋼絲繩上的貸物升降運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)1通過(guò)皮帶輪6帶動(dòng)吊臂支柱7水平運(yùn)移同時(shí)鋼絲繩上的貸物也水平運(yùn)移。 機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)，制動(dòng)器使夾鉗連同貸物懸停在空中。夾鉗的升降靠電動(dòng)機(jī)2改變轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)，夾鉗的水平運(yùn)移靠電動(dòng)機(jī)1改變轉(zhuǎn)向來(lái)實(shí)現(xiàn)。 4.4 50kg起重機(jī)電機(jī)的選擇 對(duì)任何需要配備傳動(dòng)裝置或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子設(shè)備而言，電氣傳動(dòng)是最為理想和方 便的一類。其中控制電機(jī)和一些交、直流小功率電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。 根據(jù)50 kg 起重機(jī)的工作條件，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行選擇，主要從載荷和工作速度兩方面。該論文設(shè)計(jì)的起重機(jī)用來(lái)配合5 0k g 起重夾鉗來(lái)進(jìn)行工作，所以起吊速度不能太快，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)工作速度取0.1m /s較為合理。 根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率： 通過(guò)電機(jī)機(jī)械手冊(cè)查表得：有4 0w ～6 0w 的電機(jī)，例如YS5614就是一個(gè)50 W的電機(jī)。 4.5 50kg起重機(jī)的傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)工作原理的不同,可將傳動(dòng)分為兩類：機(jī)械傳動(dòng)；電傳動(dòng)。本論文所涉及的是機(jī)械傳動(dòng),具體可以分為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。 當(dāng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)時(shí)，如傳遞的功率P 、傳動(dòng)比i和工作條件已定，則不同類型的傳動(dòng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。選擇傳動(dòng)類型時(shí)所依據(jù)的主要指標(biāo)是：效率高、外廓尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)性能良好及符合生產(chǎn)條件（生產(chǎn)可能性、預(yù)期的生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本）等。至于在具體情況下，究竟選擇哪種傳動(dòng)類型，只有綜合對(duì)比若干方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后才能做出結(jié)論。 4.5.1功率與效率 各類傳動(dòng)所能傳遞的功率取決于其傳動(dòng)原理、承載能力、載荷分布、工作速度、制造精度、機(jī)械效率和發(fā)熱情況等因素。 一般地說(shuō)，嚙合傳動(dòng)傳遞功率的能力高于摩擦傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)工作的發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，因而傳遞的功率不宜過(guò)大；摩擦輪傳動(dòng)由于必須具有足夠的壓緊力，故在傳遞同 一圓周力時(shí)，其壓軸力要比齒輪傳動(dòng)的大幾倍，因而一般不宜用于大功率的傳動(dòng)；鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)為了增大傳遞功率的能力，必須增大鏈條和帶的截面面積或排數(shù)（根數(shù)），這就要受到載荷分布不均的限制；齒輪傳動(dòng)在較多的方面優(yōu)于上述各種傳動(dòng)，因而應(yīng)用也就最廣。 不斷提高傳動(dòng)的效率，就能節(jié)約動(dòng)力，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。效率的對(duì)立面是傳動(dòng)中的功率損失。在機(jī)械傳動(dòng)中，功率的損失主要由于軸承摩擦、傳動(dòng)零件間的相對(duì)滑動(dòng)和攪動(dòng)潤(rùn)滑油等原因，所損失的能量絕大部分轉(zhuǎn)化熱。為如果損失過(guò)大，將會(huì)使工作溫度超過(guò)允許的限度，導(dǎo)致傳動(dòng)的失效。因此，效率低的傳動(dòng)裝置一般不宜用于大功率的傳動(dòng)。 各種傳動(dòng)傳遞功率的范圍及效率概值見(jiàn)表1。 表4.5.1 各種傳動(dòng)傳遞功率的范圍及效率概值 傳動(dòng)類型 功率P/k W 效率η(未計(jì)入軸承中摩擦損失) 使用范圍 常用范圍 閉式傳動(dòng) 開(kāi)式傳動(dòng) 圓柱齒輪及錐齒輪傳動(dòng) 極小～60 000 — 0.96 ～0.99 0.92 ～0.95 蝸桿傳動(dòng) 可達(dá)800 20 ～50 自鎖的 0.40～0.45 0.30 ～0.35 非自鎖的，蝸桿頭數(shù)為： z 1=1、2 2 4、6 0.70 ～0.80 0.60 ～0.70 0.80 ～0.85 — 0.85 ～0.92 — 鏈傳動(dòng) 可達(dá)4 000 100以下 0.97 ～0.98 0.90 ～0.93 帶傳動(dòng)： 平帶 V帶 同步帶 摩擦輪傳動(dòng) 1～3 500 20 ～30 — 0.94～0.98 可達(dá)1 000 50 ～100 — 0.92～0.97 可達(dá)300 10 以下 — 0.95 ～0.98 很少至200 20 左右 0.90～0.96 0.80 ～0.88 4.5.2速度 速度是傳動(dòng)的主要運(yùn)動(dòng)特性之一。提高傳動(dòng)速度是機(jī)器的重要發(fā)展方向。表示傳動(dòng)速度的參數(shù)是最大圓周速度和最大轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)速度的提高，在不同傳動(dòng)形式中要受到不同因素的限制，例如載荷、傳動(dòng)的熱平衡條件、離心力及振動(dòng)穩(wěn)定性等。 表4.5.3中給出了各類傳動(dòng)一般的速度范圍，以供參考。 4.5.3外廓尺寸、質(zhì)量和成本 傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量與功率和速度的大小密切相關(guān),也與傳動(dòng)零件材料的力學(xué)性能有關(guān)。但當(dāng)這些條件一定時(shí)，傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和質(zhì)量基本上取決傳動(dòng)的形式。在大傳動(dòng)比的多級(jí)傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的分配對(duì)外廓尺寸有著很大的影響。 傳動(dòng)比是傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性之一。各類傳動(dòng)用于單級(jí)減速及單級(jí)增速時(shí)的傳動(dòng)比（主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速比）參考值見(jiàn)表2。 表4.5.3 各類傳動(dòng)的最大允許速度、轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)比（參照值） 傳動(dòng)類型 最大允許速度 最大允許轉(zhuǎn)速 減速傳動(dòng)比 普通平帶傳動(dòng) ≤25 (30 ) ≤3(5) 高質(zhì)量皮革帶傳動(dòng) 35 ～40 7 000 ～8 000 ≤5 特殊高質(zhì)量的織造的平帶傳動(dòng) 到 60 000 ≤5 鋼帶傳動(dòng) 80 ～100 － ≤5 V帶傳動(dòng) 普通V帶 窄V帶 25 ～30 12 000 ≤8(15 ) 35 ～40 15 000 ≤8(15 ) 同步帶傳動(dòng) 50 ～100 20 000 ≤10 (20 ) 鏈傳動(dòng) 4 0 8000 ～10000 ≤6(10)(滾子)≤1 5(齒形) 6級(jí)精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 到20 ＜30 000 5(8) 6級(jí)精度非直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 到50 30 000 5(8) 5級(jí)精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 到120 30 000 5(8) 蝸桿傳動(dòng) 1 5～3 ≤40 (80 ) 摩擦輪傳動(dòng) 15 ～25 ≤5(15 ) 綜上所述，從效率、外廓尺寸，質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)性能及生產(chǎn)條件等方面來(lái)考慮在50kg 起重機(jī)中選擇V帶傳動(dòng)較為合理。由于電機(jī)的額定速度較大，而工作速度較小，可以采用多級(jí)V帶傳動(dòng)來(lái)減速而達(dá)到所需速度。 4.6 5 0kg起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案 4.6.1起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇 任何設(shè)計(jì)都是與材料離不開(kāi)的，在設(shè)計(jì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)與部件之前，我們先要選擇一種比較合適的材料。 首先我們要介紹一下各類材料的性能和材料的一些基本知識(shí)。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，對(duì)含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。我國(guó)和某些國(guó)家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼（A類鋼），只保證力學(xué)性能，不?；C學(xué)成分；乙類鋼（B類鋼），只保證化學(xué)成分不保證力學(xué)性能；特類鋼（C類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。特類鋼常于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。 一、碳鋼牌號(hào)的表示方法 (1)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由屈服點(diǎn)“屈”字漢語(yǔ)拼音第一個(gè)字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D）及脫氧方法符號(hào)（F、b、Z）等四部分依次按順序組成。其中質(zhì)量等級(jí)按A、B、C、D順序依次增高，F(xiàn)代表沸騰鋼，b代表鎮(zhèn)靜鋼，代表鎮(zhèn)靜鋼等。如Q235 -A·F表示屈服強(qiáng)度為235M p a的A級(jí)沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。 (2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字代表鋼中的平均含碳量的萬(wàn)分之幾。例如4 5鋼，表示平均含碳量為0.4 5%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼08 鋼，表示平均含碳量為0.08 %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。 (3)碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號(hào)是用碳字漢語(yǔ)拼音字頭T和數(shù)字表示。其數(shù)字表示鋼的平均含碳量的千分之幾。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)，則在數(shù)字后面加“A”。例如，T 12 鋼表示平均含碳量為1.2%的碳素工具鋼。T 8鋼，表示平均含碳量為0.8%的碳素工具鋼。 T 12 A ，表示平均含碳量為1.2%的高級(jí)優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼。 二、碳鋼的用途舉例 Q195、Q215 ，用于鉚釘、開(kāi)口銷等及沖壓零件和焊接構(gòu)件。 Q235、Q255 ，用于螺栓、螺母、拉桿、連桿及建筑、橋梁結(jié)構(gòu)件。 Q275，用于強(qiáng)度較高轉(zhuǎn)軸、心軸、齒輪等。 Q345，用于船舶、橋梁、車輛、大型鋼結(jié)構(gòu)。 根據(jù)以上介紹，起重機(jī)的材料宜選擇45號(hào)鋼。 4.6.2 起重機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案 如圖4.5起重機(jī)的總體裝配圖可知，底座5設(shè)計(jì)成圓形，底座上的支架采用焊接成型為了提高該設(shè)備的適用性，支柱7采用可升降式。因?yàn)樵撛O(shè)備是配套電氣設(shè)備使用，為了有利于線路的布置，所以支柱7和吊臂4采用45號(hào)空心圓柱鋼管較合理，所使用的導(dǎo)可以通過(guò)支柱的中間，這樣既合理又顯得美觀。  5 50 kg起重夾鉗主機(jī)的總體設(shè)計(jì) 5.1 起重夾鉗設(shè)計(jì)思想 本論文對(duì)重力式板坯夾鉗做了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)方案確定如下: （1）根據(jù)夾鉗的使用要求，選擇夾鉗的類型為重力式夾鉗； （2）根據(jù)夾鉗的工作要求，計(jì)算作用在夾鉗各部件上的載荷； （3）根據(jù)夾鉗整個(gè)部件的類型，結(jié)構(gòu)和所受載荷,分析夾鉗各部件可能的實(shí)效形式,從而確定夾鉗各部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則； （4）根據(jù)夾鉗各部件的工作條件及對(duì)夾鉗各部件的特殊要求(例如高溫或在腐蝕性介質(zhì)中工作等),選擇適當(dāng)?shù)牟牧希? （5）根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算,確定夾鉗各部件的基本尺寸； （6）根據(jù)工藝性標(biāo)準(zhǔn)等原則進(jìn)行夾鉗各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （7）細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性； （8）畫出夾鉗各部件的工作圖，并寫出計(jì)算說(shuō)明書。 5.2 50kg起重夾鉗工作原理 本文所要介紹的夾鉗的主要組成部分由：吊臂、主鉗臂、副鉗臂、軸、自動(dòng)控制裝置等主要部件組成，結(jié)構(gòu)如下圖5.2所示。 1-鉗口 2-吊臂 3-主鉗臂1 4-副鉗臂2 5-主機(jī) 6-軸1 7-軸2 8-軸3 9-旋轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)裝置 圖5.2 夾鉗裝置的裝配圖 我們先介紹該夾鉗的動(dòng)作原理：先是夾鉗處于空載狀態(tài)，當(dāng)欲夾起一重物，則緩緩下降至重物高度位置。在夾鉗鉗口碰及重物時(shí)，夾鉗結(jié)構(gòu)