32∕8T双梁桥式起重机大车运行机构设计

图书分类号：密级：32/8T双梁桥式起重机大车运行机构设计32/8TDOUBLEBEAMBRIDGECRANECARTRUNNINGMECHANISMDESIGN学生姓名班级学院名称专业名称指导教师年月日I1.绪论1.1起重机的背景和意义现代工厂对各种各样的起重机械的需求越来越大，因为使用起重机不仅可以省很多人力还可以减少成本，大大提高工厂的运行效率，这些对企业的发展很有促进作用。在现代企业的生产发展过程中，多数起重机械都被用来吊运、输送、装载各种物料，还有一些起重机械在工厂的各工序的生产中进行某些特殊的操作，因此起重机在很多生产线上成为了非常重要的一种必不可少的设备，实现了工业中的柔性化生产。起重机在很多领域都发挥着重要作用，例如码头、工矿企业、机械厂、以及各种需要工业搬运的场所。其中桥式起重机在各工作领域使用的机会也很多，尤其是在各大厂房中，因为桥式起重机不仅不占用地上的面积，还不会影响车间里的操作工及各种机床的正常工作，除此以外，还可以在允许的其中高度范围内进行横向和纵向的吊运货物。通过对起重机的研究，我们了解到起重机除了可以实现吊运物件还有很多其他的作用，同时也会了解到起重机的不足之处，这对起重机的改进有很大的帮助。1.2本课题拟解决的问题大车作为桥式起重机的组成部分，有着无可替代的重要性。大车主要包括大车的运行机构、大车架、起升机构、电器设备等。而大车运行机构是大车上非常重要的传动机构。本课题所需解决的问题是确定大车机构传动方案，选择适合起重机起重的电动机、减速装置、制动装置以及联轴器，并要对各性能、力矩进行校核。主要包括：定下大车运行机构的传动方案；选择合适的车轮、车轮组、轨道，还要分别对所选择的相关组件型号进行检验校核；结合起重机各项参数，把数据代入相对应的公式中从而确定合适的电动机及减速器，并且按照起重机其中的工况来校验减速装置的功率；同样，用以上所讲的思路确定减速器和制动器。在开始进行起重机设计的时候要先针对本次课题拟定总体的设计方案，至关重要的一点就是先要确定大车运行的传动方案。选择大车运行机构所需要的各种装置参数后还需要完成大车运行机构的总装图、部件图及零件图。1.3起重机的作用及工作特点1.起重机械的任务起重机械是对物料进行起重、传输、装载卸货、安装等工作的机械设备，是国民经济力求发展所不可或缺的重要机械装备，是各工厂生产作业中无法被取代的重要机械装备。起重机械的本职工作是上下吊运货物还可以使重物在一定的距离范围内完成水平移动，来实现对货物的吊装、输送、转移以及卸货。起重机械是替代或减轻体力劳动、提高作业效率、保证安全生产、实现生产过程机械化和自动化必不可少的起重、运输设备。在国民经济各部门的发展中，起重机不仅可以帮助起重机完成物质发展，还可以促进部门物资的高效运行，起重机在工艺上起到非常重要的作用，是目前机械设备中最关键的辅助装备，在各行各业种运用的都很广泛。2.起重机械的应用领域在水利还有电力的发展上面，起重机可以说是被使用频率最高的机械装备。在这些领域中起重机可以用来装运各种各样的器材及其重大设备，涉及大厂房的建造时起重机还可以起到吊运部件的作用，在安装水电站的时候还可以吊运既重又不好运输的混凝土，建造厂房剩下的各种废料残渣也可以通过起重机来清理，所以在这两大行业中都需要大量使用到起重机。同样，在火力发电厂的各项工作中，很多时候会需要吊装和搬运重达数万吨的物料，火力发电厂中很多重要部件的重量重达数百吨，这些都需要使用到起重机所以，在火力发电厂的工作环境以及建造厂房的时候，都需要用到大型的起重机。随着火电机组容量的增大，对起重机的重量及对所能够吊运货物的重量的要求也是越来越高，对大型起重机的需求也是越来越大。目前我国普遍使用的起重有很多，起重包括门式起重机、门座起重机、塔式起重机、履带式起重机、轮胎式起重机以及各大小工厂内设置的各种结构的桥式起重机。3.起重机械的工作特点起重机械对物料进行上下提升和允许范围内的水平输送工作，它靠反反复复的输送货物来完成实现自身的价值。所以起重机主要进行重复的工作，即吊运，水平输送、卸货等工作。起重机的工作内容就是把地面上的货物吊送到起重机大车上，然后运用起升机构来实现对货物的垂直输送，上升到一定得高度需要的话还可以进行一定得水平输送，最后把货物放下，起重机回到原始的位置，起重机就是这样不断地完成这些重复性的工作，只是搬运的重物不同，搬运的高度不同，工作原理都是一致的。起重机的一个工作循环即完成一次搬运物料的过程，一般情况下都是拿起地面上的重物、运用提升机构将重物提起、将货物进行必要的小范围的水平移运、把货物放下、把货物送到地面上、起重机的主钩或副钩返回到地面。在这样一个工作过程中，起重机会有短暂的停止运动的过程。在一个工作循环中，每个机构都会处于起动或者制动、正向或者反向的相互交替的工作状态中。前面所描述的起重机的工作特点，决定起重机在它的工作结构中以及承载载荷的工作结构中具有下面的特点：第一，起重机的工作载荷是正向和反向不断交各个结构都会承受较大的工作载荷，这将导致起重机各零部件件都将会受到不稳定的变幅应力的作用。起重机械的很多运动都是很危险的，一旦起重机发生事故，后果不堪设想，不仅会损失很多的钱财，还会造成严重的人员伤亡，还会影响原本计划的工作的正常进行，所以在设计制造起重机的时候一定要严格按照国家的标准要求来执行。1.4起重机的组成起重机机械装备主要由以下三部分组成：工作机构、金属机构、动力机构和控制装置等。1.工作机构工作机构就是指起重机在工作过程中的执行机构，主要起到装载物品、吊运物品、水平传递物品、卸下物品的过程。起重机械主要的工作机构有使货物做上下运动的起升装置、作水平移动的运行装置、使回转运动的回转装置、改变回转半径的变幅装置，这就是我们经常所说的四大工作机构。2.金属机构 金属机构是起重机械的主要组成部分，相当于起重机的核心部件，起重机的机构、构造主要就是取决于金属机构，金属机构是工作机构的支承机构，货物的重力、起重机自身的重力、外部施加的载荷都要由金属机构来承载。3.动力和控制装置动力和控制装置为起重机械提供动力、控制、通信等，常用的驱动装置主要是电动机和电气装置。1.5桥式起重机的传动原理双梁桥式起重机的运动主要包括大车的上下搬运货物的运动、小车水平运输货物的运动及吊钩相对应的上下运动。双梁桥式起重机大车运行机构的传动过程：首先，电动机是动力的来源，当电动机发出动力后，制动轮联轴器、补偿轴和半齿联轴器就会紧接着把动力传递给减速器的高速轴端，并且会经过减速装置把电动机一开始的高转速状态转变成到工作所需要的转速，最终由减速装置低速的那一段输出，之后还要再经过全齿联轴器与大车主车轮轴联接，这样就可以带动大车主动车轮的旋转，从而实现桥架纵向输送货物的目的。1.6国内起重机发展趋势1.大型化和专用化随着工程建设和制造业的发展，对起重机械的起重能力的要求也不断提高，这使得起重机的起重量不断增大，工作范围不断扩大。大型船舶的建造导致大型造船门式起重机的发展，其起重量已达到1500t；大型水电站的建设产生了大起重量的坝顶门式起重机和电站厂房桥式起重机，三峡水电站的厂房桥式起重机的起重量达到了1200t，其坝顶门式起重机的起重量达到了1000t.起重机针对不同的工作场所，以及吊运货物的不同，可以分为很多种类，如冶金起重机（包括铸锭起重机、脱锭起重机等），专用于港口装卸的集装箱起重机，水电站建设中用于混凝土浇筑的塔带机等，这些专用起重机械于施工或生产工艺联系紧密，其作业能力往往可以决定生产工艺的选择和施工进度，这些专用设备已经不是一般意义上的起重机，而是生产工艺系统的重要组成部分。2标准化、系列化、自动化由于起重机被使用的领域越来越多，需求越来越大，所以起重机的的各项性能参数以及组件及零件都应该有一系列的标准化，这对提高生产效率、降低起重机制造成本、对起重机各结构进行优化改进都有很大的促进作用，这也是很多企业制定标准化、系列化产品的原因所在。通过先进的科学技术可以实现起重机操作的自动化、无人化。3.新材料和结构形式的应用起重机的大型化，带来对材料的大量消耗，因此减小自重这一设计追求显得更有意义，采用强度非常高的材料或者设计合理的产品结构，对于减小起重机及其金属结构的自重都有着重要的作用。在结构方面，除桁架结构、箱型结构外，还采用筒形结构、空腹结构以及大型薄板结构等1.7国外起重机发展动向1.发展超大型起重机目前有很多工程企业都是往大型化方向发展的，这就使起重机需要的部件和相配套的装备重量不断增加，所以，未来会对超大型起重机有越来越多的需求。2.迷你起重机大量涌现大型起重机的需求有很多，甚至是越来越多，但是迷你型起重机也是未来发展的必然趋势。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RT产品。5.汽车起重机也在不断发展除了有普通的起重机外，还有存在先进的起重机，即汽车起重机。它是目前发展的新技术，这项新产品在我国甚至是全世界都在不断发展。1.8大车运行机构要求及具体布置的主要问题1.大车运行机构要求：（1）大车运行机构结构要紧凑，重量要轻（2）大车运行机构和桥架的配合要合适（3）大车运行机构要尽量减轻主梁的扭转载荷，尽量不要影响 桥架的刚度 ；（4）维护检修方便，合理布置机构，驾驶室上、下台走方便，便于装拆零件及操作2.具体布置的主要问题：（1）选择车轮和轨道（2）选择电动机（3）选择减速器（4）选择制动器（5）选择联轴器（6）对各项选择进行校核计算2.大车运行机构的设计大车运行机构的选用要求：（1）大车运行机构都必需要安装制动装置，为了使大车断电以后可以在安全范围内停车。当断电后，如果滑块在滑动一定距离后仍然没有停止，就需要重新调整或者选择制动装置，直到其制动行程能够符合要求为止。在工作中是绝对不允许开反车停止的。（2）制动装置应该进行周期性的检查调整，周期一般为2~3天。大车运行机构使用分别驱动，两端的制动装置应该调整一致，这是为了避免制动时发生大车倾倒的现象。（3）所有的大车机构都应该安装终端行程限位器，而且还要在大车行程的两端安装终端行程压尺，这主要是为了使大车在运行到终点时能触碰到限位器，起到断电的作用；如果同一个轨道上有两台起重机，也应该安装相应的限位触尺，这样可以使两车位置达到一定距离时触碰限位器，这样就防止了两个大车带点触碰。（4）桥式起重机的四个端角都必须装有缓冲器，缓冲器可以使弹簧式的，也可以是液压式的，还要在起重机的末端安装止挡体，这是为了避免起重机会脱轨，所以止挡体必须是硬木或胶垫的金属构架式的，止挡体还可以吸收起重机释放出来的动能，起到缓冲减震的作用，这样可以有效地保护起重机及周围的建筑不收损坏。2.1设计主要技术参数原始数据如下：跨度：16.5m主钩起升高度：16m副钩起升高度：18m工作级别：M6主起升速度：9.3m/min副起升速度：15.6m/min小车运行速度：37.1m/min大车运行速度：105.4m/mi n小车质量：12.5t总质量：34.2t起吊重量：主钩32t、副钩8t电源：三相交流电源，380V,50Hz,机构接电持续率：JC=25%2.2确定机构的传动方案桥式起重机大车运行机构主要组成是电动机、减速装置、制动装置、联轴器以及车轮和轨道等，大车运行机构的主要驱动方式有集中驱动和分别驱动两种。设计大车运行机构主要是为了使大车能够顺利的行走，使起重机能够纵向地行走从而可以顺利的输送货物。大车运行机构一般都会连接两个大功率的电动机，电动机输出地功率会传递给与之相连的各个轴。轴会分别连接在减速器上，减速器会和车轮相连接，这样车轮就会从减速器获得动力，从而推动整个大车运行机构的运动。通过以上的分析，可以总结出大车运行机构的传动原理：电动机向大车运行机构输出动力，动力会通过所使用的联轴器把动力传递给减速器的高速端，动力还会经过减速器，把电动机传输出来的高转速转化为工作所需要的转速，获得的工作需要的转速会经过传动轴输出，动力还会通过联轴器使大车的主动车轮组获得能量即动力，这样整个的过程才会使大车主动车轮旋转起来，从而使大车实现纵向的运动，并且可以吊运重物。2.3大车运行机构的分析集中驱动就是一套驱动装置给中间的轴传递能量，从而使可以驱动大车两边的主动车轮，使其旋转。分别驱动就是两套驱动装置（且这两套驱动装置都是独立的）给中间轴传递动能，带动大车两边主动轮旋转。在目前使用的多数起重机选用的都是分别驱动，只有旧式的起重机或者是吨位很小的起重机才会使用集中驱动方式。1.低速集中驱动电动机与减速器连接，从而通过减速装置驱动传动轴旋转，其中全齿联轴器是电动机与减速器的中间连接装置，每个传动轴都是通过联轴器连接在一起的。大车运行机构的主动轮安装在传动轴的端部位置，制动装置安装在电动机的端部轴上，制动装置还可以安装在减速装置和电动机相连接的那根轴上。低速集中驱动的传动轴的转速一般在50~100r/min,虽然转速很小，传递的转矩却很大。所以低速集中驱动所选用的轴、轴承、轴承座都是大型的，所以整个大车运行机构的重量就会增加很多，如果是大型的起重机就不适合用这种低速集中驱动装置了。其中，低速集中驱动常常用在开式齿轮传动中。2.中速集中驱动中速集中驱动是电动机输出的动力传递给制动装置和减速装置，从而带动传动轴的旋转。传动轴会把动力传递给开式齿轮从而驱动大车运行机构的车轮沿着车轮轨道行走。同样，每段传动轴都是通过联轴器连接的。中速集中驱动与低速集中驱动比较，转速较高，为200~300r/min,传动的扭矩相对较小，所以会选择相对较小一些的轴、轴承、联轴器等，所以此时大车运行机构的重量会比低速集中驱动时大车运行机构的重量小很多。但是此种传动方案的劣势是齿轮磨损的会很快。此外，由于车轮是安装的心轴是固定不动的，所以拆装及修护的时候很不方便。所以，这种结构的驱动方式也是很少使用的。3.高速集中驱动电动机是与两个减速装置连接在一起的，两者的连接是通过补偿轴来实现的。制动装置安装在电动机的端部。采用补偿轴连接是为了提高安装的精度，减轻齿轮的磨损情况，因为减速器高速轴端的转速太高，容易增加磨损降低安装精度。高度集中驱动的运行速度快，一般速度为600~1500r/min,所以使大车运行机构的重量非常轻。高速集中驱动的缺点是因为传递的扭矩很小，所以两个减速器才能完成工作，除此以外，还对传动轴有相当高的精度要求。4.分别驱动分别驱动是通过使用两套独立的驱动装置来实现主动车轮运转的。它的主要特点是：两套独立的驱动装置都分别有各自独立的电动机、制动装置、减速装置、轴和车轮等。使用分别驱动的传动方式就不需要中间的传动轴了，这样大车运行机构的重量有比之前三种方案的重量减轻很多。分别驱动除了有以上的优点，还有使用分别驱动会使大车运行机构不容易变形，即使是主梁变形了也不会影响到大车运行机构的传动性能。而且，因为分别驱动有两套独立的驱动装置，所以如果一个驱动装制坏了，另一个驱动装置仍然会继续工作，虽然时间很短，但是这些缓冲时间已经足够了。2.4确定最终大车运行机构方案此次设计的桥式起重机，起重量为32/8吨，自重大约有15吨，所以大车运行机构要带动的最大负载为47吨。跨度为16.5m，此桥式起重机的大车运行机构采用分别驱动，图3-1所示为分别驱动的桥式起重机大车运行驱动方案。每个主动轮都配置电力驱动装置，其传动系统简单，自重小，易于安装和维护。为了避免桥架受载变形，可以在高速或低速轴安排一段浮动轴，浮动轴的两端一般都用半齿轮联轴器来连接。当浮动轴在低速轴且由于变形引起的角位移较大时，两个半齿轮联轴器可以用万向联轴器代替。·图3-1大车运行机构图1—电动机2—制动器3—高速浮动轴4—联轴器5—减速器6—联轴器7低速浮动轴8—联轴器9—车轮2.5选择车轮与轨道，并验算其强度1.车轮车轮不仅要撑起起重机的重量，还要支承外部载荷的重量，除此以外，车轮还要通过在轨道上的运行实现起重机搬运货物的目的。车轮的材料一般为铸钢，常用ZG55钢，对于那些轮压很大的车轮，多数都使用铸造合金钢，例如ZG35CrMo、ZG55SiMn、ZG55CrMnSi。那些尺寸较小的车轮一般都使用45、65Mn。当轮压小于等于50KN、运行速度小于等于30m/min时，可以选择使用铸铁车轮。耐磨塑料车轮的使用也在不断探索中。为了保证车轮的接触疲劳强度和使用寿命，车轮的踏面应进行热处理，要求表面硬度为300~350HBW。目前，由于淬硬层深度已达15~20mm，疲劳剥落的情况很少，而起重机车轮的主要磨损形式就是正常的滚动磨损。车轮与轨道之间磨损的主要原因是由于碾压和滑动摩擦所致，碾压式滚动磨损主要原因，轮与轨的接触表面在碾压以后不断发生塑性变形，周期应力的长时间作用，便导致表面片状磨屑脱落。滑动摩擦是车轮与轨道之间不可避免的，它的磨损率比滚动摩擦大若干倍，因此提高起重机与轨道装配质量，减少啃道或急刹车现象，可以显著减小滚动摩擦时的相对滑动量。车轮轮缘有三种形式，即双轮缘、单轮缘和无轮缘。轮缘的主要作用是导向、避免起重机在工作状态下车轮脱轨。大多数的起重机使用的都是双轮缘车轮。如果起重机需要承载很大的外载荷或者需要吊运很重的货物的话，可以在双轮缘的基础上增加水平轮，这样就不会出现轮缘和轨道侧面接触的现象了。单轮缘和无论缘车轮一般用在轮距较小的小车上。如果需要采用无论缘车轮时，就需要安装水平的导向轮。车轮与轴之间大多采用滚动轴承支承，轴承应采用自动调心型球面滚子轴承，也可采用圆锥滚子轴承。采用角型车轮组结构分组性好，便于装拆和检修。桥式起重机的大车车轮一般都装在角型轴承座中，由车轮、轴和角型轴承箱组成车轮组，然后用螺栓固定在起重机结构上。车轮踏面形状分为圆柱形和圆锥形两种，一般制成圆柱形的。对于集中驱动的桥式起重机大车运行机构的驱动轮可采用锥度为1:10的锥形踏面，但必须配用圆顶轨道，并在安装时大端安装在轨道内侧，以便自动消除两边驱动轮因直径不同产生啃道现象。2.车轮组从车轮制造、安装和维修更换的方便性以及系列化要求考虑，起重机械上常把车轮、轴、轴承及固定、轴承箱与安装等一体化设计为标准系列的车轮组件，成为车轮组。当车轮或其他零件损坏时，用事先准备好的新车轮进行更换，可极大地缩短生产停歇时间。根据车轮轴在其中的构造特点，车轮组可以分为主动车轮和从动车轮组，而主动车轮组又可以分为转轴式和心轴式两种类型。近代起重机械上的车轮轴承基本上都采用滚动轴承，虽然滚动轴承价格较高，但它的运行阻力很小，特别是在起动期间的摩擦阻力仍然很小，且安装、维护与检修都很方便，能使保养和维修费大大降低。车轮既可通过滚动轴承直接装设在车轮轴上，也可通过滚动轴承-中间滑配抗转轴套一起支承在车轮轴上。车轮组是运行支承装置的基本构件和易损元件，除考虑承载、导行、防脱轨等作用外，还应考虑其与车架的安装方式，以解决安装、调试、维护、更换等问题。桥式起重机的大车车轮一般都装在角型轴承座中，然后用螺栓固定在起重机结构上，车轮与轴之间大多采用滚动轴承支承，轴承应采用自动调心型球面滚子轴承，也可以采用圆锥滚子轴承。采用角型车轮组结构分组性好，便于装拆和检修为了提高车轮组的安装精度，便于安装、维修和更换。还可采用45度剖分轴承箱的车轮安装形式。3.台车与轮压起重机运行车轮支撑在轨道上，车轮的尺寸取决于轮压的大小，而轮压受到轨道承载能力的限制。一般轨枕道砟式基础的许用轮压不大于250KN，地耐力较好并经特殊设计的轨枕道砟式基础可达到400KN以上。在混凝土和钢结构支撑的轨道上的许用轮压一般不大于600KN。因此，在起重机上每个支撑点的压力较大时，常通过增加车轮数目来减小每个车轮承受的轮压。为了使轮压分布均匀，在结构上采用铰接的平衡梁连接各个车轮，构成台车。各层平衡梁之间用水平销轴连接，允许相对摆动。销轴的位置根据平衡力作用原理布置，以保证每个车轮的轮压相等。4.轨道起重机所用的轨道有起重机专用钢轨、铁路钢轨、方钢。如图所示。铁路钢轨和起重机专用钢轨一般制成圆顶形的。实践表明，圆顶形钢轨可以适应车轮的歪斜及起重机跑偏的情况，增大使用寿命。与铁路钢轨相比，起重机专用钢轨圆顶的曲率半径较大，底面较宽，截面的抗弯模量较大，在轮压较大时多采用起重机专用钢轨。对支承在钢结构上的小车运行轨道，通常采用性能不比Q275钢差的材料轧制方钢或扁钢，轨顶是平的。轨道既是支承起重机或运行小车上全部载荷的承载构件，也是保证实现起重机或小车正常定向运动的导行元件，并且应将所承受的全部载荷有效地传递给轨道的支承基础。为了确保正常地实现轨道的基本职能，从而对其提出如下基本要求：1）轨道顶面应具有适当的宽度，以承受由全部载荷所形成的轮压对其产生的挤压作用。2）轨道应具有足够的宽度，以减轻对铺设基础的比压力，并考虑对其固定问题。3）轨道断面应具有适当的高度以及良好的抗弯截面系数和刚度，以使轮压能在适当的长度范围内均衡地扩散至铺设基础，并保证其实现正常支承间距条件下的轮压传递。4）轨道应尽可能选用专门轧制的型材轨道或标准型刚，材料通常选用含碳锰硅量较高地钢材，使其具有足够的强度和冲击韧性，顶面应具有足够的硬度以抵抗磨损。5）轨道应便于铺设与安装，且易于调整、校准和拆卸更换，设计时还应考虑环境温度变化引起的变形补偿要求、焊接后的直线度与平整度要求等。安装好的轨道应牢牢地紧固于所铺设的基础上，当起重机工作时，轨道不能有横向和纵向的移动。轨道的选用要求：1）做轨道接头的时候可以把它做成直的，也可以做成倾斜45度角的。轨道接头的时候接头的间隙一定要小于2mm,并且两个轨道之间的高度差别一定要小于1mm,横着的方向错位要小于1mm.2）对于通用桥式起重机和通用门式起重机，它们的两个轨道同样的位置的高度差一定要小于10mm,而对于梁式悬挂型桥式起重机两轨道同一位置的高度差必须要小于5mm。两个轨道的长度差别要每两米测量一次，其中的差别一定要小于2mm,全长也一定不能超过10mm。3）两个轨道必须是平行的，而且它们的接头位置必须要错开，但是错开也是有讲究的，其距离一定不可以等于双梁桥式起重机两个车轮的基距。2.5.1车轮与轨道的初选用四车轮，对面布置桥架自重：式(2.1）式中——起升载荷重量，为16000；——起重机的跨度，为16.5；满载最大轮压：=式（2.2）式中——小车自重，为12.5；——小车运行极限位置距轨道中心线距离，为1.5；代入数据计算得：空载最大轮压:=式（2.3）代入数据得=109空载最小轮压：式（2.4）代入数据得=55载荷率：查设计手册得，当运行速度在，，工作类型为中级时，选取车轮直径为600时，型号为的轨道的许用轮压为178，故可用。车轮材料为ZG310-570,320HB。[2]2.5.2车轮踏面疲劳强度的校验车轮踏面的疲劳计算载荷：式（2.5）代入数据计算得：车轮踏面的疲劳强度：式（2.6）式中——与材料有关的许用点接触应力常数，查《起重机械》取为0.1；——曲率半径，取车轮和轨道曲率半径中之大值，取为600；——由轨道顶与车轮曲率半径之比所确定的系数，查表取为0.468；——转速系数，查表取为0.96；——工作级别系数，查表取为1.00；代入数据计算得:故满足要求。2.6运行阻力计算式（2.7）式中——起重机大车运行静阻力；——起重机大车运行摩擦阻力；——起重机大车在有坡度轨道上运行时须克服由起重机重量分力引起的阻力；——室外起重机大车运行时由风载荷引起的阻力；2.6.1运行摩擦阻力起重机大车满载运行时的最大摩擦阻力：式（2.8）式中——起重机大车自重，估计为2500；——滚动摩擦系数，查表取0.06；——轴承内径，取为10；——轴承摩擦系数，查表取为0.015；——附加摩擦阻力系数，查表取为1.5；——车轮直径，取为60；——摩擦阻力系数；故计算得：满载运行时最小摩擦阻力：式（2.9）代入数据得：空载运行时最小摩擦阻力：式（2.10）代入数据得：2.6.2满载运行时最大坡度阻力起重机大车满载运行时的最大坡度阻力：式中——坡度阻力系数，查表取为0.001故计算得：=18.52.6.3满载运行时最大风阻力本次设计的桥式起重机是在理想条件下运作的，故不考虑风的因素，即：=0故综上所述，起重机大车运行静阻力143.42.7选择电动机起重机上使用的电动机具有能够适应复杂的载荷，能够做简谐运动，能够在短时间重复工作的特殊性，电动机行业专门设计的特殊电动机，制定了与起重机械工况相对应的电动机工作制S2~S5，产品规格与基准工作制为设计特征，在不同标准接电持续率或工作时间下电动机拥有不同的额定功率，具有优良的机械特性，结构强度高，固定牢靠，适应范围广，可满足不同类型起重机械的选用要求。起重机还具有能够适应变化范围很大的载荷的特殊性、过载的特殊性以及频繁的进行正逆方向运动的特殊性，专用电动机通过特殊设计，具有较大的初始启动转矩和最大转矩值，起动能力和过载能力强，足够的初始启动转矩和最大转矩倍数既满足了起重机械经常满负荷起动、频繁正逆运动的特殊性，又适应了主机载荷变化范围大的要求。此外，电动机还具有适应安全可靠和恶劣工作环境的要求，专用电动机通常采用高等级绝缘材料，能适应较高的工作环境温度，温升裕度大，寿命好；加强了电动机的密封和防护等级，封闭型密封性能好，较高的防护等级；适应露天、多灰、振动大、恶劣气候等环境，工作可靠性好。2.7.1满载运行时的电动机的静功率式(2.11）式中——起重机大车满载运行时的静阻力；——起重机大车运行速度为105.4；——机构传动效率取为0.9；——电动机个数，本次设计采取分别传动的方案，故取2；故计算得:=1.42.7.2电动机的初选对于双梁桥式起重机的大车运行机构，可按下式初选电动机:式（2.12）式中——电动机启动时为克服惯性的功率增大系数，查表取为1.87故：1.87×1.4=2.618三相异步电动机用于驱动各种型式的起重机械。这种电动机有很高的机械强度，还有很大的过载保护能力，比较适合短时间的或者周期的运行，对于需要频繁启动、制动的设备，以及工作中有剧烈的振动与冲击的设备都比较适合选用此类型的电动机。故查询《起重机械》[2]，选取电动机额定功率为3，故初选电动机型号为Y132S-6，其额定转速为960。2.7.3初选电动机后确定减速器的传动比和车轮的转速车轮的转动速度为105.4，即为1.76式（2.13）代入数据得：55.9 ·2.7.4满载运行时电动机的静力矩式中——减速器的传动比代入数据计算得：2.992.7.5电动机的过载能力校验运行机构的电动机必须进行过载校验。式（2.14）式中——基准接电持续率时电动机额定功率；——平均启动转矩表示值（相对于基准接电持续率时的额定转矩）对绕线型异步电动机取1.7，笼型异步电动机取转矩允许过载倍数的；——运行静阻力为1434；——运行速度，即为车轮的转速1.76；——机构传动效率，取为0.9；——机构总转动惯量，即折算到电动机轴上的机构旋转运动质量与直线运动质量转动惯量之和；按下式计算得：式（2.15）——电动机转子转动惯量；——电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量(+=0.65)；——考虑其他传动件飞轮矩影响的系数，一般取=1.1~1.2，取1.1；——电动机额定转速；——机构初选启动时间，桥式起重机大车运行机构=8~10，取10s。故计算得:已知=3＞，故满足要求。2.7.6电动机的发热校验对工作频繁的大车运行机构，为防止电动机因过热而损坏，需进行发热校验。式（2.16）式中——电动机工作的接电持续率值、值时的允许输出容量；——工作循环中负载的稳态功率；——稳态负载平均系数，查《起重机械》取；代入数据计算得：即满足不发热条件。2.8选择减速器2.8.1减速器的介绍齿轮减速器在双梁桥式起重机中的主要功能是配合转动速度、传递转动力矩。在现代社会的发展中，大多数机械行业中都使用齿轮减速器。减速器通常被称为减速装置，有时候还会被叫做减速机。减速器在起重机上发挥着传动的作用，主要是把电动机传递出来的高的转动速度调整到各个工作机构工作时需要的传动速度，这是减速机的主要功能。本课题研究的双梁桥式起重机大车运行机构使用的减速器主要有两种类型，一种是开式齿轮传动结构，这种结构的齿轮传动的结构是露在外面的。还有一种齿轮传动机构是封闭式的齿轮传动结构，这种封闭式的齿轮传动结构就是减速器。这两种传动结构中，低速传动系统多用开式齿轮传动，但是这种传动机构现代的起重机械很少使用，主要是因为这种结构不好打理，很容易有灰尘进入到齿轮中，而且润滑的时候也是十分的不方便，所以，开式齿轮传动的缺点有很多，所以目前的起重机更趋向于使用闭式齿轮传动，这种传动结构补偿了开始传动机构的劣势，不仅不会有灰尘进入到传动机构中，而且润滑也很方便，这样减速器的寿命就会相比较而长久。这种闭式减速器还有立式和卧式之分，例如，卧式：ZQ型、ZHQ型；立式：ZSC型。齿轮减速器在使用的时候经常会出现磨损的现象，有的时候齿轮会出现断裂的现象，有的时候齿面会有点状腐蚀的情况，最常见的就是齿轮表面的磨损。所以在使用中要尽量避免这些磨损形式的出现，因为这也是提高减速器寿命的重要方法之一。很多零部件都有通用和专用之分，减速器也是如此，通用和专用在很多方面还是有很多差别的，例如它们的设计过程，制造方法，使用时的特点都是有很大差别的。现在随着科学技术的迅猛发展，减速器的种类也越来越多，功能也越来越强大。目前的减速器主要有齿轮式的减速器、蜗杆式的减速器、齿轮和蜗杆相结合式的减速器等。在目前机械中最常见的减速装置作如下简单介绍：涡轮蜗杆减速器蜗轮蜗杆减速器能够实现反方向自锁的功能，它的减速比的值可以很大，而且这种减速器的输入轴和输出轴都有各自独立的轴线，各自的工作平面。这种减速器的工作效率不是很高，传动精度的也较低。谐波减速器谐波减速器顾名思义，主要就是通过谐波来传动，是利用弹性变形来把运动和动力传递下去的。这种弹性变形是柔性的、可控的。谐波减速器的体积小、精度非常高，但是谐波减速器还是有缺点的，谐波减速器的使用的寿命比较短，抗冲击能力比较低，它和金属的部件相比，刚性比较差。除此之外，谐波减速器的输入时的转速低。行星减速器行星减速器有很多优点，它回程时的间隙不大，而且它有非常高的精度，能使用很长时间，还有，行星减速器具有非常紧密的结构，除此以外，它额定传递出来的扭矩不像谐波减速器那样，它可以把扭矩调整的很大。行星减速器的缺点生产的成本太高。2.8.2初选减速器 对于运行机构，其计算载荷按起动工况确定：式（2.17）式中——起重机大车运行时的静阻力；——起重机大车运行时的惯性力；式（2.18）代入数据计算得：即981.6+143.4=1125故减速器的计算输入功率为：==10.76根据计算输入功率，可从标准减速器的承载能力表中选择使用的减速器。查《机械设计手册新版第三卷》表18.1-50，选取两台QJR-236-20-I-P-L减速器。此减速器公称传动比=20，13.3，当输入轴的转速为600时，输入轴直径为38，长为80，减速器总长为828，总宽为450，总高为518，其许用功率为13.3，自重为240。在一般情况下，减速器的设计预期寿命应与该起升机构工作级别所对应的使用等级一致，对于工作特别繁重且允许在使用期限内更换减速器的场合，其值可小于该机构所对应的工作寿命。2.8.3减速器的使用要求（1）使用时必须要定期地检查减速器上面带有的各种地脚螺栓，防止螺栓在使用的过程中会松开、掉下甚至是断裂。（2）每天必须要检查减速装置的箱体部分的温度，轴承位置的温度值或者温度升高值不能大于允许的温度升高值。如果温度比屋内温度超出太多的话，大约在40度左右，这时就要检查轴承的使用情况了，因为在太高的温度环境下，轴承非常容易受到损坏，而且还会出现各种各样的问题，例如，安装可能会不合理，润滑的材料可能早就使用完了，承受负载的时间可能会太长，在减速装置运行的过程中，轴可能会出现阻塞现象。（3）每天都要定期检查润滑的部位，对于新买来的减速器，应该隔三个月就要换一次润滑油，而且还要把箱体清洗的干干净净，不仅要把残留的润滑剂清理掉，还要把里面的金属固体给清除出去，当减速装置使用很长时间以后，就可以延长更换润滑油的周期了，可以一年里更换一次或者两次，这样都是可以的。但是还是要经常检查润滑油的使用情况，防止它出现渗漏的情况。2.9验算运行速度和实际所需功率车轮转速：=机构传动比：式中——电动机转速，为960代入数据计算得：大车的实际运行速度：=故误差：＜实际所需电动机静功率：式（2.19）式中——大车运行需要的实际电动机静功率；——满载运行时电动机的静功率，为1.1。代入数据计算得：＜3故选取的电动机和减速器满足要求。2.10起动时间与起动平均加速度验算2.10.1起动时间的验算式（2.20）式中——电动机的平均起动转矩；——满载、上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力矩；——电动机个数，=2；——电动机转速，为960。查《起重机设计手册》得：代入数据计算得：对起重机的起重时间一般要求，故满足要求。2.10.2平均加速度的验算式（2.21）查表9-7得知起重机大车运行机构的平均加速度需在0.4~0.8之间即为合理，故满足要求。2.11起动打滑验算为了使起重机能够安全可靠的起动，必须要对驱动轮在启动时候进行打滑验算。大车在不吊运任何重物的时候是最容易发生打滑现象的，故有必要校验空载时大车是否打滑。式（2.22）式中——粘着系数，对室内工作的起重机取0.15；——粘着安全系数，上式中取平均起动力矩，故取K=1.12；——机构在起动时的传动效率；——驱动轮最小轮压；——电动机转子飞轮矩之和；——电动机轴上带制动轮联轴器的飞轮矩；——计及其他传动件飞轮矩影响的系数，换算到电动机轴上1.1；——验算打滑一侧电动机的平均起动力矩；——起重机大车起动时的平均加速度。大车空载起动时，驱动轮最小轮压等于空载最大轮压与最小轮压之和，即：=109+55=164kn=16.4kg故：===2.22＜2.51故成立即满足启动不打滑条件。2.12制动器2.12.1制动器的介绍为了更好地完成双梁桥式起重机的工作，而且在完成工作的基础上还要是工作能够安全有序的进行，它的大车运行机构上必须要安装制动器，因为制动器在起重机上至关重要，没有它起重机就没有办法安全顺利的进行工作。而且，制动器不仅仅只是大车运行机构会使用，回转机构、起升装置、运行机构以及变幅装置上都会使用制动装置。所有起重机工作的时候都有它的周期，而且还会在一段运行周期结束后停止几秒钟，这样起重机的每一个工作机构都会不停地工作、停止。如果没有制动器这些工作都没有办法完成，所以，制动装置在起重机上发挥着无可取代的重要作用，而且，如果没有制动装置，起重机的工作安全也不会得到保证，所以，如果想确定起重机的运行安全情况，最基本的做法就是每天检查制动装置的工作状况。如果需要检查制动装置工作是否能够达到安全标准，首先就要检查制动器的制动距离，因为制动距离也会影响大车运行机构上动力力矩的传递。所以，在设计起重机的时候，有非常严格标准的规定，就是有些起升装置在实现上下运动的时候会有一定的停止距离的要求，按照起重机设计标准，这个是停止距离的要求规范是小于等于起升机构在一分钟以内运行距离的六十五分之一。2.12.2制动器的作用(1)支持作用：保持吊起重物的静止状态，例如，在起升装置中，使吊起在半空中的货物静止在空中不动；（2）停止作用：耗费运动机构的动能，通过摩擦副的工作，使摩擦副产生摩擦热能，运行机构接收制动的信号，就会在极短的时间内停止运动。各个机构在运动的时候执行的制动就是停止运动的道理。（3）落重作用：在吊钩下降货物的过程中，产生的向上制动的里与重力成为一对平衡力，这样就保证货物以十分稳定的速度下降。2.12.3制动器的种类（1）根据构造不同制动器可以分为以下三类：①带式制动器。制动钢带在径直的方向抱紧制动轮，从而产生动力力矩。②块式制动器。制动瓦块是对称布置的，这两个制动瓦块在径直的方向环抱制动轮，从而产生动力力矩。③盘式制动器与锥式制动器。盘式和锥式的金属盘，它们都带有摩擦衬料，这两种金属盘在轴向相互环抱而产生制动的力矩。（2）按操作情况，制动器可以分为①常闭式制动器。起重机有工作的时候，也会有停止工作的时候，常闭式制动器在大车运行机构停止工作的时候也不会工作，它的工作状态就是闭合的；但是当电动机一段端的电源一旦接通，制动器也会相应的恢复到工作状态。②常开式制动器。这种制动器是一直处于工作状态的。在工作过程中一旦需要制动，起重机给制动器发出制动力矩的信号，制动器就会立刻执行制动的工作。综合式制动器。它是常开式制动器和常闭式制动器的综合制动器形式，（3）带式制动器带式制动器的组成主要有制动带、松闸器杠杆系统、制动轮等。在起重机大车运行机构上会有传动轴，而制动轮就是安装在这跟轴上的，传动轴里面那一侧会安装制动钢带，这种制动钢带是用带有摩擦的料做成的。制动钢带的一端铰接在固定住的机架上；制动钢带的另一端铰接在松闸器杠杆上。而且，松闸器会抱紧制动钢带。传动力矩也是有松闸器配合完成的，它通过杠杆系统使制动钢带紧紧压在制动轮上。（4）块式制动器块式制动器主要组成是用于制动的臂手、制动的轮子、松闸器以及制动的瓦块等。块式制动器有很多优点，它有很简单的结构，安装起来也是很方便的，在工作中制动轴不会受到外部各种载荷的影响，因为块式制动器上的瓦块有自动产生压力平衡的功能。2.12.4制动器的选择与使用制动装置多数都是安装在大车运行机构上高速传输轴的一端，也就是在电动机输入轴的那一端，当然也会有一些制动装置是安装在运行机构低速轴一端的，也可以是起重机的卷筒上，这主要就是为了避免货物掉下来的现象出现，因为传动轴断裂的话就会难免影响货物的承载。制动器安装在高速轴端的话，这样可以相应的减小制动力矩，相应的制动器也可以选择小一些型号的，相应的起重机的重量也会减小一点；如果制动器安装在低速轴端上，虽然减速器可能会选相对型号大一点，但是这种安装方式保证了起重机的工作安全性，避免发生货物坠落的现象，而且还保护了那些承载外部载荷的零部件。2.12.5制动器选用计算对于室外工作的起重机，其制动器的制动力矩应满足在满载、顺风及下坡的情况下，使起重机停住，即：式（2.23）式中——电动机的静力矩；——制动时间，取为2；——计及其他传动件飞轮矩影响的系数，取为1.1；——电动机转子飞轮矩；——电动机轴上带制动轮联轴器的飞轮矩；——制动器的个数，取为2。电动机的静力矩的计算公式如下：式（2.24）式中——满载运行时最大风阻力，取为0；——满载运行时最大坡度阻力，为18.5；——满载运行时最小摩擦阻力，为83.25。代入数据计算得：故因为驱动方式为分别驱动，故每个制动器的制动力矩为：=130查《机械设计手册第三版》得制动器的型号为YWZ200/25，其额定制动力矩为200。为避免打滑，使用时需将其制动力矩调至122以下。2.12.6制动器的选用要求任何正常工作的起重机，都必须要定期地检查制动装备的工作情况，主要检查制动装置的主要零部件组成部分，检查它们的结构、工作状况、受力情况等，还要检查摩擦副的工作状态，松闸器的灵活性，整个制动装置的总的工作状态都要保证安全顺畅。每次使用起重机的时候，要先轻轻地将重物吊起，因为在这个过程中可以检测出制动装置的安全可靠性，如果制动装置正常工作，则可以正常的驱动起重机的运行，如果发现制动装置异常，则需要停对其进行检修，这样就避免了突发事故的产生，保证的机械以及周围人员的安全。在检查制动装置的安全状态时应重检测一下几点：所有制动轮都会有它们制动时所需要的摩擦面，在制动摩擦面上绝对不能有会妨碍或影响制动效果的杂质；制动带使用的材料，以及使用该材料后抗磨损性能；制动装置所使用的制动带与制动轮接触时，应测量其接触面积，保证接触面积大于理论的百分之七十；应该及时检查制动装置的热容量，防止制动装置出现过热的现象；用来控制制动装置的部件应该具备防止打滑的功能；2.13联轴器根据前面确定的传动方案，可以确定，分别驱动的每套机构的低速轴和高速轴都用浮动轴。2.13.1联轴器的分类与应用联轴器是用来连接轴的，它是轴之间的连接件，联轴器主要发挥连接两根轴使其转动，并且把动力传递出去的作用。一般情况下，联轴器会连接两根轴，这两根轴是个是用来输入动力的轴，一个是用来输出动力的轴。联轴器同样可以分为很多种类，在双梁桥式起重机上，主要使用对开式的刚性联轴器、十字滑块联轴器、齿轮式的联轴器、弹性柱销式联轴器等。1.凸缘联轴器在起重机械的应用中，应用最多的联轴器就是凸缘联轴器，凸缘联轴器上的半联轴器分别与两个轴端连接，它与联轴器的联接主要是借助键的联接，联接好后，两个半联轴器会用一组螺栓连接在一起。凸缘联轴器主要有两种连接方式：一种就是两种半联轴器镶嵌着对中联接，因为这两种联轴器一个是带有凸肩的，另一种是带有凹槽的，配合起来正合适；另一种连接方式就是通过螺栓与孔的过盈配合来传递力矩，这种配合方式是利用铰制孔来实现的。第二种连接方式在两轴分开时的操作很方便，只要移动一根轴，松开螺栓就可以了，但是这种连接方式因为需要用到铰制孔，所以加工非常复杂。凸缘联轴器有很多优点，它的结构十分的简单，成本也不高，而且在工作中可以传递很大的转动力矩，比较适合那种转速很低、承载的载荷也十分稳定、刚性很大的轴而联轴器与轴连接时对中性较好的工作条件及工作场合。2.十字滑块联轴器十字滑块联轴器主要是由两个半联轴器和一个滑块组成，半联轴器的两个端面都有凹进去的槽，滑块两面都带有十字交叉。这种联轴器有很多优点，制造起来十分的简单方便，结构也很紧密，传递的动力力矩很大，可以使用很长时间，而且长时间使用也不需要润滑。十字滑块联轴器也有很多缺点，它的位移的补偿量很小，两根轴在径直方向的位移量一般是轴颈的0.04倍；滑块突出啦的十字交叉与半联轴器的凹槽连接时，在侧面的位置会有两者配合的间隙，间隙较大就会影响大车的正常运行，使车体出现摆动的现象。如果严重的话，还会因为车轮脱离轨道而发生重大事故。除此以外，十字滑块联轴器没有凸缘联轴器装拆方便。3.齿轮联轴器齿轮联轴器是由具有内齿圈的外壳和具有外齿圈的两个半联轴器组成。齿轮联轴器有全齿形和半齿形两种齿轮联轴器的主要特点就是综合性的补偿能力比较大，比较适合在高速度、大的传动力矩的工作环境下工作，但是，齿轮联轴器的构造十分的复杂，很重，成本也很高，这种联轴器主要用在大型的机械中，在起重机械中也会普遍使用。4.弹性柱销联轴器弹性柱销联轴器主要有两种，一种是弹性橡胶圈柱销联轴器，一种是弹性尼龙圈柱销联轴器，这两种联轴器的结构基本上是一致的，唯一的区别就是柱销上的弹性圈材料不一样。本课题研究的双梁桥式起重机使用的这种联轴器都带有制动的轮子。在安装柱销式联轴器的时候，两个半联轴器之间要留有一定的距离，其间隙大约在三到五毫米。弹性柱销式联轴器如果有径直方向上的位移，那么轴心线有最多可以偏斜四十度角的可能；如果轴心线不发生偏斜，那么，这种联轴器最多可以在径向上位移零点二毫米的距离2.13.2联轴器的计算1.高速轴联轴器计算出高速轴的扭矩：式（2.25）式中——联轴器安全系数，取1.35；——刚性动截系数，取1.2~2.0，这里取1.6；——电动机额定扭矩。代入数据计算：查《机械设计课程设计手册》，电动机YZR132M1-6，其高速轴端为圆柱形，，。查《起重机设计手册》，减速器QJR-236-20-I-P-L，其输入端（高速端）为圆柱形，，。故查《起重机设计手册》，在两个电动机的高速轴端以及两个减速器的输入轴端均采用型号为LT6的弹性套柱销联轴器，浮动轴端，许用转矩为250。2.低速轴联轴器计算出低速轴的扭矩：式（2.26）式中——电动机至低速联轴器的传动比；——电动机至低速联轴器的传动效率。代入数据计算：查《机械设计手册第三版》，减速器QJR-236-20-I-P-L，其低速轴端为圆柱形，，。查《机械设计手册第五版单行本起重运输件五金件》，直径为的主动车轮的伸出轴为圆柱形，，。故在靠近减速器低速轴端，查《机械设计课程设计手册》表8-5，选用两个型号为LT10的弹性套柱销联轴器，浮动轴端，许用转矩为2000；在靠近主动车轮的伸出轴端，查《机械设计课程设计手册》，选用两个型号为LT10的弹性套柱销联轴器，其浮动轴端直径为，许用转矩为。2.14浮动轴的验算2.14.1低速浮动轴的验算式（2.27）式中：——等效系数，参考文献的=1.4。代入得：浮动轴最小直径d=100mm，故其扭矩转应为： 式(2.28)代入得：由于浮动轴载荷变化为对称循环（因为浮动轴在运行过程中正反转之扭矩相同），所以许用扭转应为：式（2.29）代入得：EMBEDEquation.3，。2.14.2高速浮动轴的验算式2.30代入得：式中：式中：——等效系数