桥式起重机小车说明书

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页1摘要起重机的出现大大的提高了人们的劳动效率，以前需要许多人力花很长时间才能完成搬运的大型物件现在用起重机就能达到效果。而在工厂内桥式起重机的作用尤为重要。桥式起重机小车主要包括起升机构、小车架、小 车运行机构、吊具等部分。此次设计是对 小车的起升机构和运行机构的设计，其中起升机构包括：滑轮组与吊钩组的选择、滑轮尺寸计算、卷筒尺寸、减速器、制动器、高速浮动轴以及电动机的计算与校核。运行机构计算包括：传动方案的选择、车轮强度、运行阻力、电动机、制动器、浮动轴的计算与校核。最后则是对桥式起重机的润滑、环保与 维护等方面进行了介绍，通 过本次设计希望 对以后桥式起重机设计开发与维修具有一定的参考作用。关键词：桥式起重机；运行机构；起升机构；减速器 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页2AbstractThe emergence of the crane greatly improve peoples labor efficiency, before many human needs to take a long time to complete the large objects with handling now crane can achieve results. And within the plant bridge cranes effect is particularly important. Bridge crane car mainly includes hoisting mechanism, the small car frame, the car running institutions, sling etc parts. The design of the car is the lifting mechanism and operation design of organization, including lifting mechanism including: belts and pulleys and hook group selection, pulley size calculation, drum brake, size, reducer, high-speed floating axis and calculation of the electric motor and checking. Operation organization calculation include: transmission scheme selection, wheel strength, operation resistance, electric motors, brake, the calculation of floating shaft and checking. Finally, the of a bridge crane lubrication, environmental protection and maintenance are introduced in this paper, through this design hope for future bridge crane design development and maintenance to have the certain reference function. Keywords: bridge crane；operation organization ；lifting mechanism reducer 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页3摘要 .1Abstract.21.绪论 .61.1 起重机介绍 .61.2 桥式起重机的介绍 .81.2.1 桥式起重机的分类 .81.2.2 桥式起重机的组成和特点 .81.3 国内发展趋势 .91.3.1 模块化和组合化 .91.3.2 大型化和专用化 .101.3.3 自动化和智能化 .101.3.4 成套化和系统化 .101.3.5 轻型化和多样化 .101.3.6 新型化和实用化 .101.4 国外工程起重机发展动向 .101.4.1 发展超大型起重机 .101.4.2 迷你”起重机大量涌现 .111.4.3 伸缩臂结构不断改进 .111.4.4 静液压传动起重机进入市场 .11.111.5 本次毕业设计中的内容 .112 方案选择 .122.1 起升机构的传动方案选择 .122.2 小车运行机构传动方案选择 .143.1 选择滑轮组和吊钩组 .163.2 选择钢丝绳 .163.3 滑轮组主要尺寸确定 .173.4 确定卷筒尺寸，并验算强度 .173.5 电动机的选择 .193.6 电动机发热条件的验算 .203.7 减速器的选择 .213.8 验算起升速度和实际所需功率 .213.9 减速器输出轴强度校核 .223.10 选择制动器 .233.11 选择联轴器 .243.12 验算起动时间 .253.13 验算制动时间 .263.14 高速浮动轴计算 .26小车运行机构计算 .294.1 确定机构传动方案 .294.2 选择车轮与轨道验算其强度 .304.3 运行阻力计算 .324.4 选择电动机 .334.5 验算电动机发热条件 .34 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页44.6 选择减速器 .344.7 验算运行速度和实际所需功率 .344.8 验算起动时间 .354.9 按起动状况校核减速器功率 .374.10 验算其中不打滑条件 .374.11 选择制动器 .394.12 选择高速轴联轴器及制动轮 .404.13 选择低速联轴器 .414.14 验算低速浮动轴强度 .425. 机构的润滑与维护 .445.1 机构的润滑 .445.3 桥式起重机的检查与维修 .465.4 起重机的存放 .476. 经济性与环保性分析 .476.1 经济性分析 .472. 经济评价 .486.3 技术、经济综合评价 .497.3 环保性分析 .51结束语 .52致谢 .53参考文献 .54 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页51.绪论1.1 起重机介绍起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升、下降和水平移动的搬运机械。起重机械的作业通常带有重复循环的性质，一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载等环节。经常起动、制动、正反向运动是起重机械的基本特点。起重机械的主要任务是起重，而直接承担起重任务的是起升机构，其他机构都是为了扩大起重机的使用范围。最简单的起重机实际上也就仅有一个起升机构。现代的绝大多数起重机，不论他们的型式和用途如何，都是根据同一个工作原理构成的。随着生产的发展，起重量和起升速度不断提高，因而机构演变日趋完善。图 1.1a是起重机的原始形式辘轳的机构简图根据起重机械所搬运的物品的特征、动作的复杂程度以及工作场所或者生产工艺要求等条件的不同，可以将起重机械简单的分为三大类：（1）简单起重机械：一般只作升降运动，而且大多数是手动的。如各种千斤顶、绞车和滑车等。（2）通用起重机械：除使物品升降运动外，还能使物品作水平运动。如桥式起重机和汽车起重机等。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页6（3）特种起重机械：只适合于某些专业性的工作，其构造往往比上述两者更为复杂。如各种冶金用起重机、建筑用起重机和港口用起重机等。在中国将起重机械总体划分为 12 大类型，即轻小型起重设备、旋臂式起重机、桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、流动式起重机、铁路起重机、门座起重机、桅杆起重机、缆索起重机、升降机和机械式停车设备。进一步可划分为近百种型式( 品种) 和数百种型号。门式起重机 塔式起重机 流动式起重机 桅杆式起重机中国起重机械整机制造企业，截止到 2005 年 9 月底统计有 1615 家。由于中国劳动力相对便宜，制造成本较低，发展潜力仍很巨大。同时，我们也应该清醒地认识到，与发达国家相比，中国起重机械制造状况有以下几个因素令人担忧。（1）整体技术含量偏低，突出表现在钢结构件制作材料和电气控制系统水平较低；（2）规模化发展不够，突出表现在低水平重复建设严重，造成资源浪费， 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页7专业化发展严重滞后；（3）国际知名品牌寥寥无几，除振华港机外，能够打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有；（4）恶性竞争严重，合理利润难保，并造成安全措施投入极少，事故率居高不下。因此，我们应该有清醒认识，并高度关注中国起重机械的长远发展和不失时机的加快科技创新能力。1.2 桥式起重机的介绍1.2.1 桥式起重机的分类梁式起重机 堆垛起重机桥式起重机 桥 式 类 型 起 重 机通 用 桥 式 起 重 机和 堆 垛 起 重 机 冶 金 专 用 起 重 机加料起重机 料箱起重机 铸造起重机 脱锭起重机 夹钳起重机 揭盖起重机 料耙起重机 锻造起重机 淬火起重机 龙 门 桥 式 起 重机 和 装 卸 桥龙门起重机 装 卸桥 集装箱装卸桥通用龙门起重机 集装箱龙门起重机 造船龙门起重机 电站龙门起重机 抓斗装卸桥 桥式缆索起重机缆索起重机缆 索 起 重 机图 2.1 桥式类型起重机的大致分类1.2.2 桥式起重机的组成和特点取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页8“桥架型起重机”。桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机，称为“桥式起重机”。桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。 1.3 国内发展趋势1.3.1 模块化和组合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。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页91.3.2 大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大，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。1.3.3 自动化和智能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。1.3.4 成套化和系统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。1.3.5 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，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。1.3.6 新型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。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页101.4 国外工程起重机发展动向1.4.1 发展超大型起重机由于各重点工程向大型化发展，所需构件和配套设备重量不断增加，对超大型起重设备的需求日趋增长。1992 年 200t 以上伸缩臂式起重机的世界销量为 90 台，到 1997 年增至 130 台。德国厂商在起重机大型化发展进程中处于领先地位。世界市场中 150t 以上的大吨位起重机多数是由利勃海尔和德马泰克公司提供的。1.4.2 迷你”起重机大量涌现起重机向微型化发展，是适应现代建设要求而出现的新趋势。10 年前开发的神钢 RK70(7t)是世界首台装有下俯式吊臂的“迷你”(Mini) RT 产品。目前下俯式吊臂已成为“迷你”起重机的重要标志。1.4.3 伸缩臂结构不断改进利渤海尔 LTM1090/2(90t)和 LTM1160/2 型(160t)AT 产品，采用了装有“Telematik”单缸自动伸缩系统的卵圆形截面主臂。这种卵圆形截面主臂在减轻结构重量和提高起重性能方面具有良好效果。1.4.4 静液压传动起重机进入市场首台静液压传动起重机是原克虏伯公司 1992 年研制的双轴 KMK2035 型(35t)AT 产品。瑞士 Compact Truck 公司 1993 年推出的双轴 CT2(35t)AT 产品是世界第一台投放市场的静液压传动起重机。据介绍，某些机型采用静液压传动后，可大约减重 1/3。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页111.5 本次毕业设计中的内容1.起升机构设计2.运行机构设计3.机构的润滑与维护4.机构的环保性与经济性分析 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页122 方案选择2.1 起升机构的传动方案选择因起重量、起重速度和起升高度等设计参数不同，桥式起重机小车有多中传动方案。在这些方案中大体上可分为闭式传动和开式齿轮传动两类。闭式传动是在电动机与卷筒之间，大多数情况采用传动效率较高的圆柱齿轮减速器，如图 2-1：图 2-1 闭式传动起升机构构造型式1.电动机 2.联轴器 3.减速器 4.卷筒途中电动机与减速器之间采用一中间轴，轴的一端炼油半齿轮联轴器，另一端则联有制动轮的半齿轮联轴器。这种在两个半齿轮联轴器之间没有外支座的中间轴，除允许径向和角度有微量偏移外，由于可沿轴向稍微串动，因此称它为浮动轴。利用浮动轴连接比只有一个联轴器连接有下列优点：1)容许较大的安装误差 2)由于有足够的维修操作空间，便于拆卸和更换零件；3）使小车由零部件自重引起的轮压分布均匀。利用浮动轴的缺点，就是增加了零件数量和增大了转动惯量，因而在启动和制动的时候增加了动力矩。为安全计，带制动轮的半齿轮联轴器和制动器应靠近减速器。这样，万一浮动轴扭断，制动器仍可以制动住卷筒。如图中虚线所示。这种连接方式的优点是，结构紧凑和分组性好，安装维修方便。其缺点是构造比较复杂，制造费工。开始齿轮传动是在电动机与减速器之间，除了减速器之外有开始齿轮传动如图 2-2。这种构造形式适用于起升速度较低的情况，如我国生产的大起重量 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页13的桥式起重机的起升机构多采用这种形式。由于开式齿轮传动适用于齿轮圆周速度较低的情况工作，因此都将其放在靠近卷筒的最后一级传动中，在这类机构中，电动机与圆柱齿轮减速器的连接形式上与上一类起升机构完全相同。插图综上所述，起升机构各种方案的组成方式虽然不同，但所有的零部件基本上是相同的。各方案之间区别在于：1）在电动机与减速器高速轴之间，可以用浮动轴连接或直接用联轴器连接；2）在电动机与卷筒之间的传动方式，可以直接用减速器，或另加一级开式齿轮；3）减速器低速轴与卷筒可合二为一，也可以分为两段通过联轴器连接。所以，结合本次设计，根据其重量、起升速度、起升高度、安装位置和小车轨距等综合考虑，选择闭式传动。2.2 小车运行机构传动方案选择具有四个车轮的其中半数为主动轮的小车运行机构，有闭式传动和带有开式齿轮的传动两种。由于开式齿轮易于磨损，因此现代起重机已经很少采用。闭式之论传动的方案如团 2-3、2-4 所示。在这些方案中，齿轮易于维护保养，齿轮传动构成独立的减速器部件，机构的装拆分组性较好。减速器装在小车旁边的方案（图 2-3）：插图这种方案的优点是，安装和维护减速器的工人可以在桥架走台上工作，较为安全方便。缺点是，减速器与靠近的一个车轮之间的转矩较大，等于全部输出转矩，所需轴径也较大。在减速器和车轮之间间隙小难以选择合适和可靠的 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页14结构。这种方案中，要求在小车安装轴承处加工，以保证这轮轴线足够的平行和准确，因此要求有较高的加工工艺水平。减速器装在两车轮中间的方案（图 2-4）：图 2-4 1.电动机 2.制动器 3.减速器 4.浮动轴 5、6. 联轴器7.车轮 这种方案传动轴所受的转矩较小，每边出轴的转矩是减速器出轴转矩的一半。减速器出轴与车轮之间可用半齿轮联轴器和浮动轴连接，或用一个全齿轮联轴器和一根浮动轴连接。由于安装的偏差允许稍大一些，以你此易于安装。这种方案的缺点是机构中的车轮轴承和联轴器较多，因而使运行机构显得比较复杂和笨重，成本也较高。起重量 10t 以上的桥式起重机多采用这种方案。综上所述，由于本次设计起重量为 15t 的桥式起重机，所以悬着加速器安装在车轮中间的方案。 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页153.小车起升机构计算3.1 选择滑轮组和吊钩组按照布置应紧凑的原则，因此采用闭式传动，如图 3-1 所示，采用双联滑轮组。按 Q=15t，由1 中表 4-2 取得滑轮组倍率 =3，承载绳分支数 Z=2 =6hi hi又由1中附表选图号为： -362.1507 两动滑轮间距 A=140mm 自重 1T=3220N0G3.2 选择钢丝绳由1中表 2-1 得滑轮组效率 =0.985；h因此，钢丝绳受最大拉力：= （3-1）maxShiGQ20代入数据得： 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页16= = =25925.55NmaxShiGQ20985.3201查1中表 2-3 得 M8（重级）的安全系数 K=6.0，钢丝绳选用圆股线接触，6W（19）型钢丝绳，其破断拉力换算系数 =0.85.钢丝绳的计算破断拉力总和：bS= （3-2） bSmaxK得：= = =183003.88NbSmax5.298.06查1表 23-5，6w（19）公称抗拉强度 1550N/ ，直径 d=17.5mm 2mbS=198500N标记如下：6W（19）-17.5-155-I-光-右交-（GB1102-74)3.3 滑轮组主要尺寸确定最小许用直径：D d（e-1） （3-3）D d（e-1）=17.5 （30-1）=507.5mm由2中表 2-3得 e=30-35 取 30.又由2中附表 1和附表 2得 D=500mm滑轮直径： =0.6D=300mm，并且由2中表 23可查得滑轮绳槽的部分尺P寸。3.4 确定卷筒尺寸，并验算强度由1得知卷筒直径： 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页17D d（e-1）=17.5 （30-1）=507.5mm （3-4）选用 D=500mm，由4 附表 23-12 得绳槽距 t=20mm，卷筒长度 L：L=2 10)4(LtZHih公式中：附加安全系数，为 2；0Z卷槽不切槽部分长度，等于吊钩组动滑轮间距；1L卷筒计算直径， =D+d=500+17.5=517.5mm；0D0D因此： L=2 = =1561.575mm10)4(LtZHih1402)5.74.3(2取 L=1500mm。卷筒壁厚： (3-5)106(2.0D所以 取 30mm；卷筒压应力验算：(3-6)tSymax因此：=tymax 2/093.42305.9mN对于 HT15-33 铸铁材料抗压强度极限 ，抗拉强度极限2/6by，需用压应力2/150mNb 2/94.15Ny所以强度足够。maxyy卷筒拉应力 ： 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页18卷筒的弯矩最大时发生在钢丝绳位于卷筒中间时，即：)2(1maxLSMw(3-7)代入数据得：=)2(1maxLSMw mN3.17692450.9卷筒断面系数： DWi41.0(3-8)公式中：D卷筒外径；卷筒内径； =D-2 =500-2*30=440mm；i iD所以， =Wi41.0 245038501. m于是， 2/.387692NMwl所以合成应力为：maxylll(3-9)公式中：2/30/15/ mNbl 所以 =maxylll2/198203.415932. 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页193.5 电动机的选择计算静功率：6012)(VGQNj(3-10)公式中：机构总效率=0.80.9，取 0.85；=6012)(VGQNj kw908.5.6012)35(电动机计算功率：jdeNK(3-11)公式中：系数 由3表 6-1 取 0.8；dK所以， =0.8 58.9=47.12kwjdeN由1附表 30 得选用 JZR-63-10，Ne(40%)=48kw, 转速为581r/min，飞轮转矩 =156N 。2dGD2m3.6 电动机发热条件的验算按照等效率法，求 JC=40%时所需的等效功率；jxrNK40 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页20（3-12 ）公式中：查2表 6-4 取 0.75；40K查2表 6-3 取 0.92；因此， =0.75jxrN40kw647.098.52.0NxNe 满足要求3.7 减速器的选择卷筒转速：0DVinhj（3-13 ）代入数据得：=0DVinhjmin/9.36517.432r减速器总传动比：75.1936/5810jni选择 ZQ-650-VI-3CA，当重级工作类型时，许用功率 N=40kw,传动比 ，75.10i自重 Gg=878kgf。输入轴直径 =60mm，轴端长度 。1dml10 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页213.8 验算起升速度和实际所需功率实际起升速度：0iv（3-14 ）代入数据得： =0ivmin/06.275.1.2误差：%03.26.0%1 v 15实际所需功率：kwNekwvNx 48%)0(659.420.647. 3.9 减速器输出轴强度校核由2中公式 6-16 得：)(21maxaxRGjSR（3-15 ）公式中：=2 25925.55=51851.1N；maxSGj 由1附表 8 得 7880N； 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页22R为 ZQ-650 减速器最大允许径向载荷R=46000N；所以 5.2986)701.58(.0)(21maxax RGjSR 通过审核。计算输入轴最大扭矩：)8.07(0maxmax MiMe（3-16 ）公式中：电动机额定力矩 Me=975 ；mNnNe 5.801497%)0(1由5 表 33-6 查得为 2.8；95.0，mNRM46所以， 26973 95.0715.802).70()8.0(maxmaxie 满足要求。3.10 选择制动器所需制动力矩： 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页2302)(iDGQKMhzjz（3-17 ）公式中：为制动安全系数；75.1ZK所以，02)(iDGQMhzjzmN1.2485.7.153)(75.1由1中附表 15 选用 TKT-400X20 制动器，其制动力矩，制动轮直径 NmMe10Dz=400mm，制动器质量 Gz=67.0kg3.11 选择联轴器高速轴联轴器计算转矩：ezIjsMn（3-18 ）公式中：Me电机额定转矩为 0.85；联轴器安全系数为 1.5；In刚性动载系数为 1.8；z 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文） 第 页24所以，ezIjsMnNm85.2174.