50-10t双梁桥式起重机小车主起升机构设计【全套CAD图纸+毕业答辩论文】

买文档送全套 14951605 含 纸和论文 最新答辩完整资料 图 书 分类号： 密 级： 毕业设计 (论文 ) 50/10F N 50/10T 生姓名 赵呈旺 学院名称 机电工程学院 专业名称 机械设计制造及其自动化 指导教师 汪菊 2008 年 06 月 02 日 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) I 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工 程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 要 起重机械广泛应用于工 矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。 起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。 此次设计的起重机为 50/10t 双梁桥式起重机， 主要用于各车间、分段生产线和钢材堆场等处。桥式起重机本身作横向移动，车架上的绞车作纵向移动，吊在绞车上的吊钩 作垂向移动，三个方向的运动的合成才能使起重机起作用。为了防止桥式起重机在驾驶员看不清楚具体的吊钩运动方式，地面上一般配备有起重工进行指挥或夹、放吊钩。 本课题主要对 50/10t 双梁桥式起重机的主起升机构进行总体设计，设计过程中查阅了大量国内外的相关资料，所做的设计运用了大量的专业课程。首先通过确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组，选择合适的钢丝绳，计算滑轮的主要尺寸，确定卷筒尺寸并验算其强度，计算高速浮动轴，选择合适的电动机、减速器、制动器和联轴器。要求起重设备运行平稳 , 定位准确 , 安全可靠 , 技术性能稳定。 关键词 ：起重机；桥式起重机；起升机构设计 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) he in so on it to on to in it is of In in s to of is 0/10t in so on on s on s s s to an In to to at of in as as in is a to on or to on to 0/10t s in to s is is is 州工程学院毕业设计 (论文 ) I 目 录 1 绪论 . 1 重机概述 . 1 重机的分类 . 1 升机构介绍 . 2 2 起重机的国内外发展状况 . 4 重机的国外发展状况 . 4 重机的国内发展状况 . 6 3 桥式起重机的主要技术参数与工作级别 . 8 式起重机的主要技术参数 . 8 式起重机的工作级别 . 10 4 传动方案的选择 . 11 动装置的布置方式 . 11 动起升机构 . 11 压起升机构 . 11 5 钢丝绳的选择 . 13 丝 绳的特性 . 13 丝绳的种类 . 13 据钢丝绳的捻绕次数分类 . 13 钢丝绳的捻向分类 . 13 据股的形状分类 . 14 据股的构造分类 . 14 据钢丝表面处理分类 . 15 据钢丝绳股数的数目分类 . 15 据绳芯分类 . 15 丝绳的选择 . 15 6 滑轮、卷筒的计算 . 17 筒的构造与类型 . 17 钢丝绳在卷筒上的卷绕层数分类 . 17 卷筒的表面不同分类 . 17 . 18 筒、滑轮的设计计算 . 18 轮、卷筒最小直径的确定 . 18 筒长度和厚度的计算 . 18 筒转速 . 19 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 卷筒压应力验算 . 20 筒强度验算 . 20 丝绳在卷筒上的固定方法 . 21 7 初选电动机和减速器的选择 . 22 选电动机 . 22 速器的选择 . 22 8 制动器的选择 . 24 述 . 24 动装置的分类 . 24 制动器的结构形式分类 . 24 制动器工作状态分类 . 25 制动器的驱动方式分类 . 25 式制动器 . 25 式制动器的设计 . 27 动时间与起动加速度的验算 . 29 动机起动可靠性的验算 . 29 . 31 轴器选择 . 31 速浮动轴的验算 . 32 结论 . 33 致谢 . 34 参考文献 . 35 附录 . 36 附录 1 . 36 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 州工程学院毕业设计 (论文 ) 州工程学院毕业设计 (论文 ) V 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 1 1 绪论 重机概述 起重机械是用来对物料进行起重、 运输、装卸和安装作业的机械。它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域和部门中得到了广泛的应用。随着生产规模日益扩大，特别是现代化。专业化生产的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的付诸机械，而且已成为生产流水线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。 起重机械是一种循环的、间歇动作的、短程搬运物料的机械。一个工作循环一般包括上料、运送、卸料及回到原位 的过程，即取物装置从取物地点由起升机构把物料提升，由运行、回转或变幅机构把物料移位，然后物料在指定地点下放，接着进行相反动作，使取物装置回到原位，以便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态之中。 在高层建筑、冶金、化工及电站等的建设施工中需要吊装和搬运的工程量日益增多，其中不少组合件的吊装和搬运重量达几百吨。因此，必须选用一些大型起重机进行诸如锅炉及厂房设备的吊装工作。通常采用的大型起重机有龙门起重机、门座式起重机 、塔式起重机、履带起重机、轮式起重机以及厂房内装置的桥式起重机等。 在道路、桥梁和水利电力等建设施工中，起重机的使用范围更是极为广泛。无论是装卸设备器材，吊装厂房构件、安装电站设备，吊运浇筑混凝土、模板、开挖废渣及其他建筑材料等，均须使用起重机械。尤其是水电工程施工，不但工程规模浩大，而且地理条件特殊，施工季节性强，工程本身又很复杂，需要吊装搬运的设备、建筑材料最大品种多，所需要的起重机数量和种类就更多，除了上面介绍的起重机外，在水电工程中还采用其他一些大型起重机，如缆索起重机、浮式起重机等。在电站厂房及水 电建筑物上也安装各种类型的起重机，供检修机组、启闭闸门及起吊拦污栅之用。这些用途的起重机有：大型桥式起重机、龙门起重机、固定卷扬起重机以及弧型闸门起重机等。这些专门用途的起重机一般吨位较大，如用于起吊闸门的龙门起重机和固定卷扬起重机的起重量，我国均已做到600t，电站厂房内的桥式起重机我国已做到 500t。电站厂房内安装的桥式起重机及大坝上的门式起重机等虽然属于电站的固定设备，然而在电站施工阶段却用来安装机组及闸门，起到了工程起重机的作用。 重机的分类 桥式起重机一般可分为通用桥式起重机和冶金桥式起重 机两大类。通用桥式起重机主要用于一般车间的物件装卸、吊运；冶金桥式起重机主要用于冶金生产中某些特殊的工艺操作。各类桥式起重机又由于取物装置、专用功能和构造特点等的不同成分成各种形式。 通用桥式起重机一般是电动双梁起重机，按照取物装置和构造可分为： 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 2 1)吊钩式桥式起重机 吊钩式桥式起重机是以吊钩作为取物装置的起重机，它是由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构和电气控制设备等几部分组成。 2)抓斗式桥式起动机 抓斗式桥式起动机是以抓斗作为取物装置的起动机，用于抓取碎散物料。其他部分与吊钩式桥式起动机完全相同。 3)电磁式桥式起动机 电磁式桥式起动机是用电磁盘作为取物装置的桥式起重机，吊运有导磁性的金属材料，如型钢、钢板和废钢铁等。 4)两用桥式起动机 两用桥式起重机是装有两种取物装置的桥式起重机，分为吊钩抓斗和抓斗电磁两种。两种取物装置均在一台小车上，同时装有两套各自独立的起升机构。第一种中一套起升机构用于吊钩，另一套起升机构用于抓斗；第二种中一套起升机构用于抓斗，另一套起升机构用于电磁盘。根据装卸和搬运物料的需要，可以随时更换其中的一种吊具。 5)三用桥式起重机 三用桥式起重机装有吊钩、电磁盘和电动抓斗 三种取物装置。根据不同的工作性质，可以变换其中任意一种吊具。电动抓斗使用交流电，而电磁盘使用直流电，使用时要通过转换开关来变更电源。这种桥式起动机适用于各种物料种类经常改变的情况。 6)双小车桥式起动机 双小车桥式起动机具有两台起重小车，两台小车的起重重量相同，可以单独作业也可以联合作业。在某些双小车桥式起动机的两个小车上，装有可变速的起升机构，轻载时可以高速运行，重载时可以低速运行；在吊运较重物件时，两台小车可以并行吊运。这种起重机的有效工作范围广，适用于吊运横放在跨度方向上的长形工件。 升机构 介绍 起升机构是用来实现货物升降的 ,它是天车中最基本的机构 动装置、卷绕装置、取物装置及制动装置等组成。此外，根据需要还可装设各种辅助装置，如限位器、起重限制器、称重装置等。 起升机构的构造是：电动机通过联轴器与减速的高速轴相连，而减速器的低速轴带动卷筒，将钢丝绳卷上或放下，经过吊钩组，是吊钩上升或下降 其中联轴器为齿轮联轴器，通常将齿轮联轴器制成两个半齿轮联轴器，中间用一段轴连起来，这根轴称为浮动轴或补偿轴。制动器一般为常闭式的，它装有电磁铁或电动推杆作为自动的松 闸装置与电动机电气连锁。减速器一般采用半封闭式的标准两级圆柱齿轮减速器。 卷筒安装在转轴上，卷筒轴一端支撑在双列调心球轴承上，另一端与减速器低速轴通过特种联轴器连接，支撑在减速器轴的内腔和轴承座中。 卷筒安装的另一种形式：将卷筒直接刚性地装在减速器轴上，为了消除小车架受载变形的影响，减速器被支撑在铰轴上，卷筒的轴承采用自位轴承，允许轴向游动，这种结构简单，维修方便，具有自动调整减速器低速轴与卷筒同心的作用。 起重量在 10用一套起升机构，即一个吊钩；在 15T 以上的天车采用徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 3 主、副 两套起升机构，即两个吊钩。其中起重较大的称为主起升机构或主钩，较小的称为副起升机构或副钩，副钩的起重量约为主钩的 1/6 1/4。副钩的起升速度较快，可以提高货吊运的效率。主副钩的起重量用分数表示，分子表示主钩的起重量，分母表示副钩的起重量，例如 20/5，表示主钩的重量为 20T，副钩的起重量为 5T。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 4 2 起重机的国内外发展状况 重机的国外发展状况 自有人类文明以来，物料搬运便成了要类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的 提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高，科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。现根据起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述国外先进起重机的特点和发展趋势。 1)重点产品大型化，高速化和专用化 由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高 速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起生日一 1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350m/垛起重机级最大运行速度 240m 圾处理用起重机的起升速度达 100m 2)系列产品模块化、组合化和标准化 用模 块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。目前，德国、英国 、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降 12，生产成本下降 45，经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种 性组合式悬挂起重机，起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成，起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置，可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大扎遏生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成 本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，甚至能组成大型自动化 物徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 5 料搬运系统。 3)通用产品小型化、轻型化和多样化 有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可命名整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十 年的开发和创新，已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量 1 80吨，工作级别 个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、 统两种 方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造成本，同时也可减小起重机的运行功率和运行成本。与通用产品相比较，起重量 10t，跨度 用双梁桥式起重机自重 24t，起重机轨面以上高度 1876重机宽度 5980马格起重机的自重只有 量轻了 176，起重机轨面以上高度 920低了 104，起重机宽度 2980形尺寸减少了 100%。 4)产品 性能自动化、智能化和数字化 起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、 现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。 5)产品组合成套化、集成化和柔性化 在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合， 与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 6 逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统，柔性加工制造系统，商业货物配送集散系统，集装箱装卸搬运系统，交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。 6)产品构造新型化、美观化 和实用化 结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种启强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。为使中小吨位的 起重小车结构尽量简化，同时降低起童机的尺寸高度，减少轮压，国外已大量采用电动葫芦作为起升机构。为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采用齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大。此外，各机构采用的电动机都向高转速发展，从而减小电机基座号，减轻重量与减小外形尺寸，并可配用制动力矩小的制动器。 重机的国内发展状况 2006 年，我国工程起重机行业各项指标 将超过 2004 年的历史最高记录已成为定局。这意味着工程起重机行业已步入了较快可持续发展阶段。 2006年 1重机行业各项经济指标与 2005年同期比较，都以两位数增长：全行业的销售收入同比增长 工业增加值同比增长 利润总额同比增长 160%。目前我国起重机行业呈现出四大特点： 第一个特点是汽车起重机是流动式起重机中的主导产品，其销量占各类流动式起重机总和的 80%以上，并以中、下吨位为主。 第二个特点是我国汽车起重机的生产集中度较高。目前排在前四家的生产企业汽车起重机 销售之和占行业的 80%以上，并有逐年增加的趋势。今年 1 9月徐州重型机械有限公司汽车起重机的销售量达到 5659台，已超过全行业的 50%。 第三个特点我国履带起重机增长幅度大。由于石化、石油、化工、能源、大型市政建设的快速发展，极大地刺激了大型履带起重机市场。近两年来，我国的生产企业积极开发履带起重机产品，新近开发的较大吨位的新产品技术含量高，某些性能已达到世界同类产品的先进水平，并具有多项自主知识产权，国产的品牌逐步被广大用户接受。国产起重机在中、小吨位领域与国外品牌有一定的竞争力。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 7 第四 个特点是起重机出口剧增，进口锐减。今年 1 9 月汽车起重机出口大增，达到了 544 台，同比增长了 369%。其中徐重出口 457 台，占 84%，出口金额达到 7064 多万美元，占汽车起重机出口总额的 近两年，我国工程起重机行业的企业体制改革进入新阶段。几年前，工程起重机企业以国营为主，而现在是以民营和合资为主体。今年泰起和锦重完成了向民营的转制，中联完成了股权改制，长起与特雷克斯合资，徐工与凯雷合资，这都将对行业产生巨大的影响。 中国工程起重机行业今后发展方向和国际化发展问题是企业共同关注 的问题。目前中国工程机械行业的国际化水平，与中国工程机械行业的生产规模、能力以及世界上的地位不相适应。进一步提高国际化水平的关键还是提高我国企业素质和产品水平。如果在海外市场上，中国工程机械行业产品长期顶着 “ 低档货 ” 的帽子，是没有前途的。如果档次不提高，质量不稳定，就不可能大量、稳定地进入主流市场。他还提醒行业内的各大企业，近些年，我国整个工程机械出口迅速增长，起重机行业也面临着出口递增的大好局面，行业要保持理性，树立国际贸易摩擦防范意识，防止上演压价竞争。这样只会损害全行业利益，同时也会给国外反倾销制造口 实。 面对国际化竞争，起重机行业必须调整经营战略，不仅关注自身的竞争，同时也要关注供应商和客户的发展，打造共同盈利的平台，为参与国际竞争创造和谐的经营环境。我们要冷静地看待目前起重机行业的高速发展，目前起重机市场主要来自小吨位起重机的增长。今后发展国产大型履带起重机是一种必然的趋势，对于企业来讲更是非常必要。近两年国内石油、石化、核电、电站、钢铁等大型工程对超大设备吊装的需求增长快，为国产大型履带式起重机提供了广阔的市场。而中国起重机生产企业经过多年发展，有一定的产业基础和技术实力，要融入全球竞争环 境中去，必须要站在全球发展的角度去看自身的发展，研发、生产大型履带起重机正是为今后的国际竞争做技术储备。熊焰明同时指出，目前工程起重机行业中还存在着资源紧张和同行间合作不够等问题，因此需要强化协会的作用，加强企业间的合作，共同迎接来自国外品牌的挑战，打造民族品牌。 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 8 3 桥式起重机的主要技术参数与工作级别 式起重机的主要技术参数 起重机的技术参数表征起重机的作业能力，是设计、制造和使用起重机的基本依据。起重机的主要技术参数有：起重量、起升高度、跨度、机构工作速度和生产率。 1)起重量 起重机正常工作时允许一次起升的最大质量称为额定起重量，单位为吨或千克。吊钩起重机的额定起重量不包括吊钩和动滑轮组的自重。抓斗和电磁铁等可从起重机上