设计说明书-垃圾转运站出料天车的设计与仿真研究

1、垃圾转运站出料天车的设计与仿真研究摘要本次设计的是专为垃圾转运站工作的起重机。垃圾转运站出料天车是一种桥式起重机,它既要以通用起重机的设计准则为前提，又要充分满足垃圾转运站物料运输的作业特点。经过查阅大量的资料，进行了数次实地考察，并且到相关生产厂家进行了走访后，总共历时近五个月的时间完成了设计工作。本产品完全符合起重机设计规范（GB3811-83）的规定，并对一些老式桥式起重机的缺陷进行了改进，使得起重机在吊运集装箱时定位准确、快速、自动化，并且在采用柔性连接的吊运方式时减小了集装箱因惯性而过分摇晃的问题。关键词：桥式起重机，垃圾转运站，标准 AbstractWhat this time d

2、esign is the crane for the garbage transport station.The air derrick that used in garbage transport station is a kind of overhead travlling crane, regarding the design standard of the general use derrick as the premise, and to satisfy well the garbage transport station characteristics that station m

3、aterials transport.Passed by to checking a lot of data, taking several investigating on the spot, and going to related production factory to proceed visitting, all amount to last five months ,the design has been completed.This product meets the provision of the derrick design norm( GB3811-83) comple

4、tely, and proceeded the improvement to the blemish of some old style overhead travlling crane, making derrick at mourns to carry to gather to pack the fixed position is accurate, fleetness, automation, and at adopt gentle mourns to carry copularly way hour let up to gather to pack excessively the pr

5、oblem that flutter because of inertial.Keywords ：Overhead Travlling Crane ，The garbage transport station，Standard 目 录第1章 前言41.1设计的目的和意义 41.2当前的发展和形式 4第 2 章 出料天车的用途、规格、主要技术性能及特点62.1 设计课题说明62.2 起重机的分类及规格 62.2.1起重机的分类 72.2.2 起重机械的主要参数72.2.3起重机构的标准用语 72.2.4 起重机安全装置 72.2.5起重机械工作特点及存在危险因素7第3章总体方案设计83.1 总体

6、构想83.2 设计步骤8第 4 章 运行机构94.1运行支承装置 94.1.1 车轮的设计94.1.2起重机的运动导轨114.2运行机构的类型和构造114.2.1主动轮的布置方式114.2.2驱动方式124.2.3电动机的选择计算124.2.4减速器的选择和计算144.2.5制动器的选择和计算16第 5 章 起升机构185.1起升机构概述185.2起升机构的设计计算195.2.1电动机的选择和计算195.2.2减速器的选择205.2.3制动器的选择和计算215.3钢丝绳225.3.1钢丝绳的种类和特性225.3.2钢丝绳的选择和计算235.4滑轮组和卷筒235.4.1滑轮及滑轮组235.4.2

7、卷筒255.5取物机构275.5.1取物装置的概述275.5.2取物装置的设计和计算27第 6 章 桥架29第 7 章 技术经济分析31第 8 章 设计总结32致谢 34参考文献35附录：1 毕业设计任务书362 小论文（1）（2）393 调研报告484 文献综述报告 535 开题报告 606 英文翻译 667 毕业设计进度记录表768 周报告799.使用说明书 9710.毕业设计情况汇总表 99第1章 前言1.1设计的目的和意义本次毕业设计的内容是垃圾转运站出料天车的设计与仿真研究。出料天车是一种起重机，是用于垃圾转运站物料运输的起重设备。因此，要设计一种符合垃圾转运站物料搬运的起重机。起重

8、运输行业是一种古老的机械行业，在我国的现代化建设中发挥着重要的作用。起重运输机械已经成为国民经济中任何部门必不可缺的重要设备。在现代物质生产中，物料搬运是整个生产过程中的有机环节，在产品成本中占有很大的比重，使用起重运输机械实现机械化装卸不仅能减轻工人的劳动强度、降低装卸费用，而且能减少货物损坏、缩短工时等。因此，对于我国目前的现代化建设来说，实现物料搬运作业机械化和自动化的重要性是不言而喻的，而物料输送系统，就是实现这一切的物质手段。这其中，天车是一种最为常见的起重运输机械。起重机的设计和制造已经有相当长的历史了，通用起重机的制造早已经成为系列，由国家制定相关标准。本次设计的出料天车是专门应

9、用于垃圾转运站的集装箱型桥式起重机，在设计上以垃圾转运站物料运输的特点为前提，充分满足其特殊要求，同时以国家标准为参照和依据，完成设计工作。本设计说明书按照桥式起重机特有的设计步骤，进行了规范的设计计算和完备的介绍解说。1. 2当前的发展和状况起重机械的发展经历了很长的时间，上个世纪70年代以来，随着生产力和科学技术的发展，起重机械无论是在产量上还是在品种上及质量上都得到了极其迅速的发展。我国的起重运输机械也得到了快速的发展。随着国民经济建设的快速发展，特别是国家加大基础工程规划建设的实施，建设工程规模日益扩大，起重安装工程量越来越大，需要吊装和搬运的结构件和机器设备的重量也越来越大。这极大的

10、促进了起重机，特别是大型起重机的发展。下面我们来看看起重机各方面的发展状况。传统的起重运输设备给人的印象是粗大笨重、操作复杂、维护困难的工业设备，而现在的起重设备是将现代工业面向用户的设计理念与世界最先进技术完美结合，塑造出其体积轻巧、结构紧凑、操作简便、使用安全、免维修等优秀特性，成为用户随心所欲的工具。国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距，就工程起 重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面： l、整机性能：由于先进技术和新材料的应用，同种型号的产品，整机重量要轻20%左右。随

11、着结构分析应用和先进设备的使用，结构形式更加合理： 2、高性能、高可靠性的配套件，选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥； 3、电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用； 4、操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善： 5、向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。第2章 出料天车的用途、规格、主要技术性能及特点2.1设计课题说明 定义：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。广泛应用于工业、交通运输业、建筑

12、业、商业和农业等。本次设计的出料天车属于桥式起重机，它将用于垃圾转运站的集装箱的搬送，其设计要素决定于垃圾转运站物料搬运的特点和要求。垃圾转运站的起重机吊装的物品是统一规格的集装箱，不同于一般起重机的吊具，而是集装箱专用吊具，因此在设计上有所不同。 2.2 起重机的分类及规格2.2.1起重机的分类起重机门类繁多，以下介绍的仅是常用的工厂企业，尤其是车间类使用的起重机械。环链葫芦 （Electric Chain Blocks）悬臂起重机 （Cantilever Cranes）钢绳葫芦 （Electric Wire Rope Hoists） 梁式起重机 （Beam Cranes）桥式起重机 （Ov

13、erhead Travlling Cranes）门式起重机 （Gantry Cranes）本次设计的出料天车属于桥式起重机。桥式起重机由桥架和起重小车两大部分组成，桥架两端通过运行装置，直接支承在高架轨道上，沿轨道纵向运行；其中小车沿在桥架主梁上沿小车轨道横向运行。大部分天车都具有较为接近的结构，其区别主要在于载重量的不同和用途的差异上。2.2.2 起重机械的主要参数 额定起重量Gn 、跨度S、幅度L、起升高度H、运行速度V、起重力矩M、轨距k、基距B、轮压p、工作级别等。 2.2.3起重机构的标准用语 (1) 钢结构:主梁、端梁(横梁)、小车架、支腿、下横梁、起重臂、平衡臂、立柱、门架、拉杆

14、、塔身、走台和司机室等。 (2) 传动机构:起升机构、运行机构、回转机构、变幅机构和顶升机构等。 (3) 电气系统:手持或主令控制器、导电装置、电缆卷筒、电阻箱、变频器和控制柜等。 (4) 主要零部件: 吊钧、抓斗、起重电磁铁、钢丝绳、环链、滑轮、卷筒、制 动器、车轮和轨道等。 2.2.4 起重机安全装置 上升高度限位器、运行极限限位器、缓冲器、锚定装置、夹轨器或防风铁鞋、安全钧、防后倾装置、起重量限制器、力矩限制器和防碰撞装置等。2.2.5 起重机械工作特点及存在危险因素(1) 起重机械通常具在庞大的结构和比较复杂的机构,作业过程中常常是几个不同方向的运动同时操作, 技术难度较大。 (2)

15、能吊运的重物多种多样,载荷是变化的。有的重物重达上百吨,体积大且不规则,还有散粒、热融和易燃易爆危险品等,使吊运过程复杂而危险。 (3) 需要在较大的范围内运行,活动空间较大,一旦造成事故,影响的面积也较大。 (4) 有些起重机械,需要直接载运人员做升降运动,其可靠性直接影响人身安全。第3章 总体方案设计3.1总体构想（1） 初步设计天车的外形轮廓，主要结构，标注其主要几何参数。经过在小武基的两次参观考察，其装载垃圾的集装箱有两种规格，20立方米和28立方米。其中较大的即28立方米的集装箱的长宽高尺寸约为6米2.3米2.3米。因此天车的尺寸应以此为依据尽可能的小。此外，集装箱的满载重量约为20

16、吨以上，因此其额定载重量应以此为依据并确保其安全可靠。（2） 天车行走机构的设计。天车由电动机驱动，由于电动机在市场上很普遍，种类齐全，因此按其额定功率计算，确定其型号再购买成品。此外，还有导轨机构的设计。小武基垃圾转运站的导轨是在建筑过程中就装好的，这样使得导轨机构的安全性和可靠性更高。（3）吊装机构设计： 小武基垃圾转运站的天车吊装机构是由钢缆连接的，柔性较大，因此吊装货物时较为困难，在此初步定为采用刚性连接来代替柔性连接。 如何使吊装货物快捷准确是要解决的主要问题之一。即如何“抓”牢集装箱。3.2设计步骤在设计桥式起重机时，可以把它看成是一个大型的“组装玩具”，由几个大的部分组成，每个部

17、分又由许多个小的结构组成，各个大部分基本独立，但最后要组合在一起才能构成一部完整的桥式起重机。桥式起重机主要由运行机构、起升机构组成，并由桥架将它们连接到一起。运行机构和起升机构都是按照从后向前的设计思路进行设计的，下面两章就是运行机构和起升机构的具体设计过程。第4章 运行机构运行机构主要用于水平运移物品，调整起重机工作位置，将作用在起重机上的这载荷传递给支承的基础。在每个工作循环中起重机都要吊重物运行，这种运行称为工作性运行，桥式起重机的运行机构就属于工作性运行机构。桥式起重机的运行机构为有轨运行机构，依靠刚性车轮沿着专门铺设的轨道运行，由于有轨运行范围比较固定，便于从电网上配电，故一般使用

18、电动机驱动。这次设计的垃圾转运站出料天车就采用这种结构。运行机构包括运行支承装置和运行驱动机构两大部分。 4.1运行支承装置运行支承装置用来承受起重机的自重和外载荷，并将所有这些载荷传递到轨道基础上。运行支承装置主要包括均衡装置，车轮，轨道等。4.1.1 车轮的设计起重机用车轮的类型目前有三种：（1） 轨上行走式车轮（2） 半圆槽滑轮式车轮（3） 悬挂式车轮按有无轮缘又分为：双轮缘车轮，单轮缘车轮，无轮缘车轮。20吨的桥式起重机一般采用轨上行走式车轮。而为了使车轮不会在运动中脱轨，所以采用双轮缘车轮，车轮通过轴承及支座安装。轨上行走式双轮缘车轮业已标准化，国标号为GB 462884 ， SYL

19、型代表双轮缘车轮。目前国内生产的起重机车轮一般都使用滚动轴承，其运行阻力小，装配、维护简便。此车轮轴承采用滚子轴承。价格便宜，精度值也比较高，适合使用。车轮的选用和校核起重机所承受的载荷与运行机构的传动系统的载荷无关，可直接根据起重机外载荷的平衡条件来求出。由于起重机有满载和空载之分，车轮踏面与轨道间的接触因素（机架变形或安装偏差等）使接触应力不均布，所以，车轮存在着最大轮压和最小轮压。20吨的桥式起重机一般设置4个车轮，2个主动轮，2个从动轮。车轮最大轮压：（假定轮压均匀分布）Pmax=Q（1+0.7）+G/4=20000（1+0.71.67）+23000/4=11336111100 N式中

20、：Pmax起重机正常工作时的最大轮压；Q起重机的起升重量；G起重机的自重（设计之初不知道起重机的自重，G=23吨，此数值是根据调查得到的估计值，设计完成后再进行验算。）；起重机的起升速度。（初步定为10m/min0.167 m/s）。车轮最小轮压：（假定轮压均匀分布）Pmin=G/4=575056350N式中：Pmin起重机正常工作时的最小轮压；初选车轮直径 Dc=630 mm. 随后校核。由起重机设计手册表381查得此双轮缘车轮的各种基本尺寸。强度验算： 按车轮与轨道线接触及点接触两种情况验算车轮的接触强度。车轮踏面疲劳计算载荷：Pc=(2Pmax+Pmin)/3=92850 N车轮材料选用

21、铸钢ZG340640，抗拉强度极限640Mpa，抗弯强度极限 340 Mpa。线接触局部挤压强度：Pc=KDclCC=6.0630460.840.9=131453.28 N式中： K许用线接触应力常数（N/mm）,由起重机设计手册表386查得K6.0； Dc车轮大径； L 车轮与轨道有效接触强度，对于轨道查起重机设计手册表3815，得l=46； C转速系数，由起重机设计手册表387查得C0.84； C 工作级别系数，由起重机设计手册表388查得C0.9。显然 Pc=92850N Pc=131453.28 N 所以通过检验。点接触局部挤压强度： Pc= KCC = 0.1323150.7650.

22、840.9 221222.9N式中： K许用点接触应力常数N/mm，由起重机设计手册表386查得K=0.132； R曲率半径，车轮与轨道曲率半径中的较大值，车轮r=D/2=710/2=305mm；轨道曲率半径r=13mm， 由起重机设计手册表3815查得；m由r/R比值决定（r为r与 r当中的较小的那一个）所确定的系数，r/R = 13/305 = 0.0426, 查起重机设计手册 表389 用插值算法求得 m=0.765。显然 Pc=92850N Pc=221222.9N 所以通过检验。 根据以上计算结果，选定直径Dc=630mm双轮缘车轮。目前国内生产的起重机车轮一般都使用滚动轴承，其运行

23、阻力小，装配、维护简便。此车轮轴承采用滚子轴承，它价格便宜，精度值也比较高，适合使用。由起重机设计手册中的630车轮系列选用圆锥滚子轴承7524，系列化使用，满足要求。4.1.2起重机的运动导轨起重机所用的导轨有铁路钢轨（P型），起重机专用钢轨（QU型）以及方钢或扁钢。前两种钢轨一般制称圆顶。使用经验表明，圆顶钢轨可以适应车轮的倾斜及起重机跑偏的情况，且使用寿命长。起重机专用钢轨圆顶的曲率半径比铁路钢轨大，底面也比较宽，这样可以减小对基础的挤压应力，并且截面的抗弯强度也比较大，故当轮压较大时采用起重机专用钢轨。由于选定了直径Dc=630mm双轮缘车轮，查起重机设计手册表3816，选用铁路钢轨P

24、43。4.2运行机构的类型和构造4.2.1 主动轮的布置方式主动轮布置的位置及主动轮的数目应保证在任何情况下都有足够的主动轮轮压，否则，主动轮在启动或制动的过程中，由于附着力不足将会导致出现打滑的现象。主动轮的布置方案有以下几种：1. 单面布置2. 对面布置3. 对角布置4. 四角布置本次设计的出料天车选用的主动轮的布置方式是对面布置，这种布置方式在跨度比较小的桥式起重机上用的比较多，因为机构便于布置，能够保证主动轮轮压之和不随位置不同而变化。4.2.2 驱动方式有轨运行机构的驱动装置一般由电动机，制动器，传动装置和车轮组成。根据布置不同，驱动方式有自行式和牵引式两种。自行式是机构直接装在运行

25、部分上，依靠主动轮与轨道间的附着力运行，这种方式布置方便，构造简单，应用广泛。牵引式是驱动机构装在运行部分以外，通过钢丝绳牵引运行。本次设计的出料天车选用自行式的驱动方式。自行式运动机构又分为集中驱动和分别驱动两种形式。集中驱动是用一台电动机通过传动轴驱动两边的主动轮。这种机构可以减少电动机和减速器的台数，但是需要复杂而笨重的传动系统，且起重机金属结构的变形，对传动零件的强度及寿命的影响较大，而且成本高，维修不便现代起重机上广泛采用分别驱动，即两边的车轮分别由两套独立的无机械联系的驱动装置驱动，省去了中间传动轴及其附件，自重轻。这种机构的工作性能好，受机架变形的影响小，安装和维修也比较方便。而

26、且可以省去较长的走台，有利于减轻主梁的自重。在起重机的运行机构上得到了广泛的采用。因此，综合考虑之后，本次设计出料天车的运行机构最终决定选用主动轮对面布置自行式分别驱动方式。4.2.3电动机的选择计算F= F+ F+ F+ F式中：F起重机在稳定运行过程中所受到的阻力，称之为静阻力；F摩擦阻力；F坡道阻力；F风阻力；F惯性阻力。现分别计算如下：F=（Q+G）=（20000+23000）9.80.006=2528.4N式中：摩擦阻力系数，由起重机械表79查得=0.006。F=（Q+G）sin=（Q+G）i=（20000+23000）9.80.001=421.4N 在坡度很小时，桥式起重机可用轨道

27、坡度系数i来近似的代替sin，一般取i=0.001。由于此起重机是在室内或半封闭的建筑里进行作业的，所以风阻力F 较小，可以忽略不计。F=1.5=2830.1N式中：起动时的平均加速度，由起重机械表710查得=0.43；重力加速度。所以 F= F+ F+ F+ F=2528.4+421.4+2830.1=5779.9N电动机的静功率：P=5779.91.6710000.852=5.678KW式中：v初选运行速度v=1.67（m/s）；机构传动效率，可取=0.85 - 0.95，为确保安全选为0.85； m电动机个数，因为上面决定了采用主动轮对面布置自行式分别驱动方式，所以电动机为2个，m=2。

28、由以上的计算结果，从起重机设计手册表5113选出YZR160M26型电动机。 YZR160M26型电动机是交流起重冶金用三相绕线型异步电动机，额定电压380V，额定频率50Hz。在起重机各机构上工作时，常处于频繁起、制动状态，能平稳制动，具有较高的过载能力和机械强度，适用于短，长或断续周期性等各种工作制，且性能良好，技术工艺较为成熟可靠，使用寿命长，维修保养简单易行，因此选用这种电动机。其具体技术数据如下表：（主要外形尺寸和安装尺寸见起重机设计手册表5111或图纸）技 术 数 据（单位）额定功率（kW）额定转速（r/min）功率因素(cos)效率 (%)最大转矩倍数(倍)YZR160M26 7

29、.5940 0.7979.62.8 4.2.4减速器的选择和计算减速器上指原动机与工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，二者地设计、制造和使用特点各不相同。7080年代，世界减速器技术有了很大发展，通用减速器体现了以下发展趋势：1） 高水平、高性能 圆柱齿轮普遍采用渗碳火、磨齿、承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。2） 积木式组合设计 基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。3） 型式多样化，变型设计多

30、摆脱了传统地单一地底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支撑底座、电动机与减速器一体式连接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。促使减速器水平提高地主要因素有：1） 理论知识地更完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构）。2） 采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。3） 结构设计更合理。4） 加工精度提高到IS056级。5） 轴承质量和寿命提高。6） 润滑油质提高。自60年代以来，我国先后制定了JB1130-70圆柱齿轮减速器等一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器地企业有150多家，年产通用减速器22

31、25万台，对发展我国的机械产品作出可贡献。 60年代的减速器大多是参照苏联4050年代的技术制造的，后虽有所发展，但总体水平与国际水平有较大差距。 改革开放以来，我国引进可一些先进的加工设备，通过引进消化、吸收国外的技术和科研攻关，开始掌握各种高速和低速重载齿轮装置的设计和制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度都有较大的提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB179-60的89级提高到GB10095-88的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。部分减速器采用硬齿面后，体积重量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了大幅度提高，对节能和提高主机的总体水平起到了明显作用。从1988年以来，我国相

32、继制订了5060种齿轮和蜗杆减速器的标准，研制了许多新型减速器。这些产品大多达到了80年代的国际水平。目前我国已设计制造了2800kw的水泥磨减速器、1700mm轧钢机的各种齿轮减速器。各种棒材、线材轧机用减速器可全部采用硬齿面。我国自行设计制造的高速齿轮减速器的功率可达44000kw，齿轮圆周速度达1500m/s以上。但是，我国大多数减速器的水平还不高，老产品不能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。减速器的种类很多，若按传动类型和结构特点来划分，可分五种：（1） 齿轮减速器主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆柱-圆锥减速器。（2）蜗杆减速器主要有圆柱蜗杆减速器、锥面包络圆柱

33、蜗杆减速器、直廊环面蜗杆减速器、蜗杆齿轮减速器。（3）渐开线齿轮行星减速器（4）摆线真轮减速器（5）谐波齿轮减速器接下来就是我所设计的减速器相关设计的减速器相关设计及计算。运行机构的减速器一般采用立式减速器，这样电动机和制动器就可以放在车架上面，便于安装和修理，并且可以减小车架的平面尺寸。选用标准型号的减速器时，其总设计寿命一般应与机构的利用等级相符合。在不稳定的运转过程中减速器承受动载荷不大的机构，可按照额定载荷或电动机的额定功率来选择减速器；对于动载荷较大的机构，应按照实际的载荷（考虑动载荷的影响）来选择减速器。由于运行机构起、制动时的惯性载荷大，惯性质量主要分布在低速部分，因此起、制动时

34、的惯性载荷几乎全部传递给了传动零件，所以在选用或设计减速器时，输入功率应按照起动时的工况确定。减速器的计算输入功率为：P=8.46 kW式中：z运行机构减速器的个数，因为上面决定了采用主动轮对面布置自行式分别驱动方式，所以减速器为2个，z =2。其他符号及其数值上文中均有，其中静阻力F=5779.9N ；惯性阻力 F=2830.1N ； v=1.67（m/s）；机构传动效率=0.85。按照实践经验，减速器的实际输入功率取1.5倍的计算输入功率为宜。即 P= P1.5=12.69 kW由以上的计算结果，从起重机设计手册表3105选出QJRD20020型减速器。QJR型减速器主要用于起重机的起升机

35、构和运行机构。减速器的箱体为焊接结构，外形美观，自重轻，单位重量传递的扭矩较大，立式和卧式减速器统一于一种结构形式，从而减少了产品种类，有利于组织生产。其主要技术数据如下表：（主要外形尺寸和安装尺寸见起重机设计手册表31011或图纸）技 术 数 据 （单位）许用输出扭矩(Nm)名义中心距（mm）公称传动比高速轴许用功率（kW）QJRD20020 2650200 20 12.94.2.5制动器的选择和计算制动器具有减速、停止和支持重物等功能，制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件。其分类如下，按工作状态分为：常闭式、常开式；按结构状态分为：块（闸瓦）式、带式、盘式等；按制动驱动方式分为：电磁

36、铁式、液压推动式、液压电磁式、惯性式等。制动装置用以防止悬吊的物品或吊臂下落，防止起重机在风力或坡道分力的作用下溜动，使起重机机构减速停车，在特殊情况下调节或限制起重机机构的运动速度。起重机的工作机构必须安装可靠的制动器。运行机构的制动器，应安装在电动机的轴端。这是因为起重机大车的车体质量和惯性较大，制动时高速轴能起一部分缓冲作用，以减小制动时的冲击。制动器的选择：根据起重机的自重、载重量、惯性力，以及电动机型号、行走速度等，由起重机设计手册表3721选得制动器的型号为YWZ160/22。YWZ160/22型制动器属于块式制动器，根据国内现有产品选择制动器，块式制动器技术成熟，使用可靠，价格适

37、中，维修方便，在起重机上应用最广，在同等条件下可优先选用。其主要技术数据如下表：（主要外形尺寸和安装尺寸见起重机设计手册表3722或图纸）技 术 数 据（单位）制动轮直径（mm）推动器额定推力(10N)额定制动转矩（Nm）自重（kg）YWZ160/2216022 10022第5章 起升机构5.1起升机构概述 在起重机中，用以提升或下降货物的机构称为起升机构，一般采用卷扬式（又称卷扬机）。起升机构是起重机中最重要、最基本的机构。起升机构一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括原动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒和滑轮组。取物

38、装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘等多种形式。安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器等。起升机构的驱动方式有内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种。本次设计的垃圾转运站出料天车的起升机构采用的是电动机驱动的驱动方式。电动机驱动是起升机构的主要驱动方式，一般采用交流电动机。交流电动机驱动能够直接从电网取得电源，交流电动机的过载能力强，可以带载起动，便于调速，操作简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动起升机构中被广泛采用。由于起重机上用的电动机需要频繁的起动和制动，故与一般长期连续运转的电动机要求有所不同，在起重机上一般采用JZR（绕线式）和JZ（鼠笼式）三相交流电动机。与一般电动机相比，它

39、的转子细而长（惯性小，允许短时间过载的能力强，起动力矩大）。在现代起重机的设计制造中，广泛的采用JZR和JZ系列电动机，其效率高，自重小，体积小，起动力矩大，而且省电。5.2起升机构的设计计算起升机构的设计计算是在给定了设计参数，并将机构布置方案确定后进行的。通过计算，选用机构中所需要的标准部件（如电动机、制动器、减速器、联轴器、滑轮组、钢丝绳等），对非标准零部件根据需要作进一步的设计计算校核。设计起升机构时需给定的主要参数有：起重量、工作级别、起升高度和起升速度。起重量对起升机构的组成形式、传动部件的型号尺寸和电动机的驱动功率都有重要的影响。起升速度的选择与起重量、起升高度、工作级别和使用要

40、求有关，中、小起重量的起重机选用高速以提高生产率；大起重量的起重机选用低速以降低驱动功率，提高工作的平稳性和安全性。工作级别高、经常使用、要求生产率高的起重机宜选用高速；反之，工作级别低、用于辅助性工作的起重机可选用低速。5.2.1电动机的选择和计算首先要进行电动机静功率的计算：P= =38.51（kW）式中：Q起升载荷（N）；起升速度 (m/s)；机构总效率， = （其中为滑轮组效率；为导向滑轮效率；为卷筒效率，；为传动效率。在初步计算时，0.85）考虑起重机的类型、用途、机构工作级别和作业特点，以及电动机的工作特性，按满载起升计算所得的静功率 P 应乘以稳态负载平均系数G，由此得到稳态平均

41、功率，按此功率选择接电持续率JC值和CZ值相吻合的电动机功率。考虑到垃圾转运站出料天车的工作特点，即在集装箱装满经过压缩的垃圾时大多达不到额定起重量，甚至常常远低于额定起重量（如秋季的落叶，经压缩后装满集装箱其重量只有4吨左右）。而金属物品垃圾则刚好相反，基本上装不满一集装箱就已经达到额定的20吨起重量了，但是金属物品垃圾往往很长时间收集不到一箱，即20吨的量。所以垃圾转运站的出料天车的工作量比较小，工作数量相对较多，因此，由起重机械表63和64查得G=0.7。所以，稳态平均功率P=G P=38.51 0.7=26.957（kW）由于本次设计的起重机是专门应用于垃圾转运站的，即吊装的物品是统一

42、规格的集装箱，不同于普通通用起重机的吊钩，因此初步选定采用两台电动机驱动，分置在与大车运动方向垂直的轴线上。在动力源与载荷货物之间有滑轮组和钢丝绳做联接，因此采用机构比较简单的省力滑轮组，滑轮组结构为倍率等于2的双联省力滑轮组。于是，额定起重量所需的功率由两台电动机承担，每台所选电动机的额定功率为：P= P2 =26.957 2=13.4785 （kW）由以上的计算结果，从起重机设计手册表5113选出YZR180L6型电动机，其具体技术数据如下表：（主要外形尺寸和安装尺寸见起重机设计手册表5111或图纸）技 术 数 据（单位）额定功率（kW）额定转速（r/min）功率因素(cos)效率 (%)

43、最大转矩倍数(倍)YZR180L6 15962 0.83479.63.2这样，本次设计的起重机一共选用了四台电动机，YZR160M26型电动机两台、YZR180L6型电动机两台，它们属于同一系列的产品，因此在选购、安装以及维护保养方面有很大的便利和优势。电动机的过载能力校检：起升机构是起重机中最重要、最基本的机构。因此起升机构的电动机必须经过严格的设计计算和检验。起升机构的电动机过载能力按下式进行校检：P P= 38.51=13.104 （kW）式中：P在基准接电持续率时的电动机额定功率（kW）；电动机台数；基准接电持续率时，电动机转矩的允许过载倍数（技术条件规定值或电动机厂实际达到值）。H考

44、虑电压降及转矩允差以及静载荷试验超载的系数，绕线型异步电动机取H=2.1。所以结果为： P=15（kW） P = 13.104 （kW）因此，电动机的过载能力符合相关要求。5.2.2减速器的选择选用标准型号的减速器时，一般情况下，可以根据传动比、输入轴的转速、工作级别和电动机的额定功率来选择减速器的具体型号，并使减速器的许用功率P满足下面的公式：P = 0.5 （1+1.1169） 1.12 15 = 17.7818 （kW）式中：起升载荷动载荷系数，由起重机械表19查得 =1+0.7v=1+0.70.167=1.1169；I工作级别，I=6。此外，由于倍率等于2的双联省力滑轮组的缘故起升速度

45、减小为原先的一半，所以，在选择减速器的传动比时应考虑此问题，选择传动比为50的减速器。由以上的计算结果，从起重机设计手册表3106选出QJRSD33575型减速器。QJR型减速器主要用于起重机的起升机构和运行机构。减速器的箱体为焊接结构，外形美观，自重轻，单位重量传递的扭矩较大。其主要技术数据如下表：（主要外形尺寸和安装尺寸见起重机设计手册表31013或图纸）技 术 数 据 （单位）许用输出扭矩(Nm)名义中心距（mm）公称传动比高速轴许用功率（kW）QJRSD3357512500335 75 24.0此减速器与运行机构所选用的QJRD20020型减速器属于同一系列的产品，因此，在选购、安装和

46、维修时都比较方便易行。5.2.3制动器的选择制动器是保证起重机安全的重要部件。制动器具有减速、停止和支持重物等功能，制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件。其分类如下，按工作状态分为：常闭式、常开式；按结构状态分为：块（闸瓦）式、带式、盘式等；按制动驱动方式分为：电磁铁式、液压推动式、液压电磁式、惯性式等。起升机构的每一套独立的驱动装置至少要装设一个制动器。根据起重机起升机构的电动机型号、起升速度等，由起重机设计手册表3721选得制动器的型号为YWZ315/80。YWZ315/80型制动器属于块式制动器，根据国内现有产品选择制动器，块式制动器技术成熟，使用可靠，价格适中，维修方便，在起重机

47、上应用最广，在同等条件下可优先选用。其主要技术数据如下表：（主要外形尺寸和安装尺寸见起重机设计手册表3722或图纸）技 术 数 据（单位）制动轮直径（mm）推动器额定推力(10N)额定制动转矩（Nm）自重（kg）YWZ315/8031580 1000735.3钢丝绳5.3.1钢丝绳的种类和特性钢丝绳是起重机上最常用的一种绕性构件，它具有以下特点：1. 强度高，承载能力大，过载能力强，弹性好，耐冲击，自重小；2. 绕性较好，运行平衡，高速运行时噪音小；3. 工作可靠，不会突然破断。鉴于上述各点，钢丝绳广泛应用于起重机的多个机构中，在桥式起重机上即为起升机构上所用。钢丝绳是由直径0.52mm的钢丝

48、拧制而成的。钢丝绳的钢丝要求有很高的强度，通常用含碳量0.5%0.8%的优质碳素钢制成。优质钢锭通过热轧制成直径6mm的圆钢，然后经过多次的冷拔及热处理等专门的工艺过程，使其强度达到14002000N/mm。钢丝绳的分类：按照不同的分类方法有不同的分类：按钢丝绳的捻绕次数分为：单绕绳、双绕绳和三绕绳；按钢丝绳的捻绕方向分为：同向捻钢丝绳、交互捻钢丝绳和混合捻钢丝绳；按钢丝绳股的形状分为：圆股钢丝绳、异形股钢丝绳；按钢丝绳股的构造分为：点接触钢丝绳、线接触钢丝绳和面接触钢丝绳。5.3.2钢丝绳的选择和计算绕经滑轮和卷筒机构工作的钢丝绳应优先选用线接触钢丝绳。钢丝绳的性能和强度应满足机构安全工作的

49、要求。根据钢丝绳的构造特点，结合起重机的使用条件和要求，参照起重机械表21，选择钢丝绳型号，再按相应规则确定最小的钢丝绳直径。按选择系数确定钢丝绳直径：d = C=0.109 = 17.06 mm式中：d钢丝绳直径 (mm)；C选择系数(mm/)，根据起重机设计手册中表312选出C=0.109 mm/；钢丝绳最大工作静拉力(N) =200009.88=24500 N（由于起升机构的设计为双电动机驱动，且滑轮组结构为倍率等于2的双联省力滑轮组，共8根钢丝绳负担总起重量的拉力，因此还要除以8）。此外，再按安全系数进行选择：F n =624500=147000N式中：F所选钢丝绳的破断拉力（N）；n所选钢丝绳的安全系数，由起重机械表24查得n=6。根据d 和F的值，从起重机设计手册表316中选得钢丝绳为线接触，外粗型，6股，每股37根直径0.8 mm的钢丝，钢丝绳直径17.5mm，破断拉力为189500N（其自重为104.8kg/100m）。5.4滑轮组和卷筒在起重机的起升机构中，钢丝绳要先绕过若干个滑轮，然后固定在滚筒上。以下就是有关滑轮组和卷筒的设计和计算。5.4.1滑轮及滑轮组起升机构的滑轮组传动方案已经确定，滑轮组结构为倍率等于2的双联省力滑轮组，它是由两个动滑轮和一个滚筒组成的，卷入滚筒的钢丝绳为两根，动滑轮各自连接着平衡杠杆来调整两边