《桥式起重机的设计-起升运行机构的设计》8200字（论文）

绪论1.1研究的背景及意义随着国家现在机械制造业的快速发展，我国对起重机的重视，起重机已经成为了现在运输链上非常重要的一环。起重机是用来对重物，进行搬运；安装；拆卸，组装等工作的机械化设备，在我国各个行业的工作地点都有着广泛的应用，我国也在培养着相关的作业人员，起重机可谓是在我国现代化生产中起着非要重要的地位。起重机的广泛应用不仅可以提升我国的生产效率，更能保证生产的质量，减轻人为的劳动力，从而降低所需的工作成本，提高运输效率，加快物资的运输等方面都起着不可或缺的作用。起重机是我国现在工业制造业不可缺少的一部分，也是推进生产业不可缺少的辅助工具，对于安全生产以及减少工作出现的事故都起着非常明显的作用，在这当中生产车间的桥式起重机，是起重机系列的其中一个非常关键的类型，它的形状跟桥差不多。应用在如钢铁，冶金和建材等行业。它可以抬起几吨到几百吨的重物，完成起重和吊装的工作，具有非常重要和不可替代的作用，所以非常受现代人的喜欢和使用。1.2相关的研究现状当今的中国发展速度日新月异，在紧赶慢赶之中逐渐坐实了工业大国的位置，而在这样的发展速度离不开一样东西，那就是起重机，起重机的身影在以前是频繁出现在各大沿海城市，因为有各种各样的大宗商品交易需要用到它，但是现在不仅在沿海城市能见到它，在各大城市的建筑工地以及各大企业都能见到它的身影，由此可见它对我国的经济发展起到了不可替代的作用。尽管我们的起重机设备在这一方面的发展速度很快，但是和国外还是有一定的差距，于他们而言，他们用的技术是与应用在第四代电脑上的技术相当的，把集成，微机，微处理，监控作用于一体实现高效率运转。在另一方面他们主张的环保理念也得到了落实，在节能减排这一方面做到了极致，目前在这一方面还没有新技术诞生可以超越它的。其次他们的设计理念是大中有小，小中有大。大是指起重机的整体外观较大，小指的是其中的集成零件，例如减速制动器，电动机，齿轮，滚筒，滑轴等各种相对的小型零件。在一般的大批量生产零件当中，应用的技术大多是模具设计相应的零件然后进行大批量制造，但在这个起重机设备制造当中，不能完全按照模具设计的方法来制造，更多的是用焊接的方式来直接装配。这样的方法，大大减轻了模具浇筑的难题。当然起重机里面有一个必不可少的结构就是液压杆，液压杆的应用范围越来越广，发展的速度越来越快。适用的范围也越来越大，带来的结果就是发展逐渐全面化。所以我国要想奋起直追乃至全面超越国外的技术，就必须先正视国外的技术并运用起来。而我们要做的就只有这几点：技术，安全，质量。所谓技术，就是在他们一体化的基础之上延伸出更加完善的技术。安全是指制作过程当中的人员安全，使用过程中的操作者安全，以及环境安全。质量问题是保证以上两者的关键所在。所以我们应该在正视实际的情况下大力发展起重机，延伸出不同品类并运用。目前国外工程机械发展总的趋势是:发展快,水平高。如国外工程机械产品在集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控技术等方面都有广泛的应用,一些节能新技术得到了推广,可靠性、安全性、舒适性、环保性能得到了高度重视,并向大型化和微型化方向发展[]。1.3课题来源及主要研究目的1.3.1课题来源如今,我国公路建设规模快速增长,公路建设事业任重道远,公路机械化施工势在必行[3]。目前看来，我国在世界上属于世界汽车大国、工程机械大国，但都不是强国。相比较来说，工程机械离强国更接近，因为世界上马路上跑的汽车少有中国制造，而各个建设工地所用的工程机械则多为中国品牌。国家工程机械质量监督检验中心主任李建友在刚刚结束的中国工程起重机分会的年会上表示，在中国工程机械行业中，工程起重机是离世界强国较近的一个行业，因为我们的技术参数与世界最先进的产品已没有多少差距，有的甚至超过，但在质量和可靠性等方面还需努力[2]。1.3.2主要研究目的目前国外工程机械产品在集成电路、微处理器、微型计算机及电子监控技术等方面都有广泛的应用，一些节能新技术得到了推广，可靠性、安全性、舒适性、环保性能得到高度重视，并向大型化和微型化方向发展[2]。桥式起重机是在各行各业都得到了广泛的应用，在工矿业，桥式起重机是物料搬运的主力军，因为桥式起重机具有结构简单、易操作、易维修和起重量大等诸多优点。桥式起重机的运动由水平运动和竖直运动组成，能在范围内自由运动。传统的起重机靠操作员的经验、试验和静态分析等，因此起重机存在各种问题，生产周期长、质量不稳定、缺乏竞争力。所以，起重机在国内有广阔的发展空间。202桥式起重机起升运行机构分析2.1起重机总体装配图图2-1起重机总体装配图铺设在两侧高架上的轨道是桥式起重机桥架的运行轨道，且呈纵向运行，而桥架下方的空间则可被充分利用来吊运物料,制动器、减速器、卷筒装置、吊钩配置、锥形电机等则可组成不受地面设备的阻碍桥式起重机的提升结构,起升电动机被固定在小车架上，其由联轴器和中间轴与减速机构相联接，主机中部安装着卷筒，钢丝绳卷绕在卷筒上，并且通过固定滑轮和吊钩装置来提升或者放下重物。三级外齿合斜齿轮传动机构是减速机构常常采用的方式之一，其具备强度高、耐磨性好等优点，其原因在与齿轮轴及齿轮皆经过了高强度合金刚制成的，且经过了热处理。传动轴用滚动轴承支承，其齿轮的润滑是由密封在减速机箱当中的润滑油润滑。锥形转子制动电动机是由电动机与制动器组成一体的制动电动机，也是起升电动机采用的制动电动机，电动机遵循制动转子原理工作。电动机接电运行时，锥形转子发生轴向窜动，制动器脱开，从而电动机正常运转；断开电路后，由于弹簧力的作用，转子返回，同一时间制动轮与后端盖锥面刹紧。其优点是制动可靠、耐磨性较好、方便调整、易更换。双速机构亦是电机起升的常用机构之一，其分为两种形式，一为背包式，二为轴线式。由此可知，重物在吊钩上获得左右运动是由小车在车间宽度决定的，获得上下运动是由卷筒的旋转决定的，获得前后运动是由大车在车间长度决定的。双速机构可完成起重运输任务，把重物移到车间任意位置，离不开其在垂直、横向、纵向着三个方向上的优势。2.2起升机构工作的数值计算本次题目的各项内容初始数值为：类型等级是中级，起重量：Q=50/10t；跨度：H=19.5m；起升速度：V=8m/min；大车运行机构采用集中驱动方式；大车运行速Vq=90m/min;小车轮距Bxc=1400mm，小车的规矩Lxc=2000mm；起重机估计总重（含小车重量）G=24t，小车重Gxc=4t。2.3机构的分析毕业论文的机构思考与策划：1.确定好这次毕业设计论文题目的方案；2.提前做好课前预习，阅读并且大量参考文献，最后确定好自己的目标；3.思考确定各个课题所需要的要求准则；4.在做实验之前事先确定好数值，再核算出起重机械的数值指标和各项内容；5.通过上边所准备的各项内容来完成这次毕业设计的目的。2.4起升运行机构的设计内容本次设计的主要设计内容如下：1.电机的型号选择；2.制动器类型的应用；3.齿轮的应用方式；4.轴的选择与绘制；5.轴承组合的选择与绘制；6.联轴器的绘制与选择；7.键的明确与键的强度校核；8.确定减速器以及它的配件。2.5起升运行机构方案的选择1-电动机；2-联轴器；3-传动轴；4-联轴器；5-制动器；6-减速器；7-卷筒；8-卷筒座；9-平衡滑轮；10-钢丝绳；11-滑轮组；12-吊钩图2-2起升机构的方案示意图桥式起重机械是由电动机、联轴设备、制动设备、减速设备等等控制上升和下降的运转架构。起重机起升运行机构的重要的启动组成是电动机的启动。假如起重重量在50吨以下的时候，这是桥式起重机械的上升和下降的运转架构情况如图所示2-2。2.5.1起升运行机构运行的理论分析在本次课题的设计当中，大部分的设计方法都是以电动机作为主动力源。来起升调运货物，常见的比如工地上的塔吊，来了解学习本次课题的内容，通过查阅大部分资料了解其工作原理，完成本次课题，电动机作为主要动力源，用于提升拉起重的货物，重实现升降运动。3起升运行机构设计计算3.1如何确定电动机3.1.1如何确定计算出的静功率：(3-1)其中，计算出的总效率 (3-2）（3-2）计算出电动机功率：(3-3）现在起重机属于维持在正常水平线上，可以查看表3-19可得可得选取并且认定交流异步绕线式型电动机数值为：任务目标,同等热发动功率，，相同速度；额定转速；转动惯量；转矩2；轴一侧的长度；电动机的直径。3.1.2电动机验算的过程1.热功率的校验相同功率：(3-4)令，符合我们所要求的内容。2.过载的验算的过程：(3-5)上边可得，H—系数，所需数值；z——电动机台数；——基准接电持续率时，电动机转矩允许过载的倍数所以符合不过载的要求。[]3.2确定所需制动器的型号数值当物体在做自由落体运动的扭矩:（3-6)制动转矩（3-7）通过上述问题可知，这个物体的运动类型为所需的数据：制动轮的直径，额定转矩3.3设计的减速器减速器的设计方案，属于单件，有封闭式，封闭在传动齿轮；蜗杆；传动齿轮。其类型分为齿轮减速机和蜗杆减速机。一般来说，它们用于提升设备，以降低设备的速度；齿轮减速机的优点是体积小，传动扭矩大，在极小部分的情况下。下行也用于提高=传输速度，称为加速装置。减速设备结构比较完整，实际效果比较大，维修非常方便，传动速度强；很多这些都可以生产，因此在当今的机械加工行业中得到了广泛的应用。本次设计方案采用标准圆柱锥齿轮两极减速装置[]。3.3.1明确总体和各级的传动效率1.确定传动比电动机转动速率：(3-8)电动机的传递效率：(3-9）传动效率2.减速器各级的传动比和分配原则从另一种角度思考，明确最大效率是，则，所以有3.3.2计算机械传动的功率1.每个轴的功率电动机轴一轴二轴三轴卷筒的轴2.各个轴的转动速度电动机轴一轴二轴三轴卷筒的轴3.每个轴的转矩计算电动机的轴(3-10)一轴二轴三轴卷筒的轴3.3.3齿轮传动的系统设计1.快速运转的齿轮传动的系统设计（1）齿轮原材料、齿面强度、热处理方法、精度等级和齿数的选择。齿轮必须采用8级精度；由于传动需要的动能过多，因此会导致选用硬齿轮来进行传动工作。这时候一定要参考《机械设备设计基础》这本书的内容。这时候可以看到如下表13-1。小齿轮：热处理钢（感应淬火），强度指标值为50HRC；大齿轮热处理钢（感应淬火），强度指标值。为了更好地扩展传输的可靠性，选取，，选取=111，选择在偏差类别中。由于选用了较软的齿面进行传动，因此根据斜齿轮的外形和抗压强度的工作能力进行规划，最终可以得到结转齿轮的承载能力。按照齿根弯曲的疲劳强度设计设计的公式为（3-11）1）初审螺旋角2）初步审查的负载系数3）小齿轮传递的扭矩4）取选定的齿宽指数去取5）齿比为6）内孔重合度(3-12)7）垂直重合度(3-13)8）重合度参数(3-14)9）螺旋角参数10）剂量齿标准值为、(3-15)11）齿廓系数、12）地应力调整系数、13）传动齿轮弯曲疲劳强度极限、14）接触压力循环系统的频率、(3-16)(3-17)15）弯曲疲劳极限使用寿命系数、可参考图13-8可得，,16）弯曲疲劳安全系数17）允许进行应力计算(3-18)18）分析计算与19）位移系数的计算—20）圆周上速度的计算—(3-19)21）负载系数的计算可参考表13-5可得，确定可参考13-13可得，确定由，参考表13-14可得，唇间载荷的扩散系数为。参考图13-15可得，载荷在齿方向的扩散系数系数所以(3-20)22）之前计算过程的修正(3-21)要使(3)齿轮传动系统基本参数测量计算1）管理中心距—a(3-22)圆整中心距，令2）计算出—β(3-23)3）计算出—和(3-24)4）计算出齿宽—和(3-25)来让，(4)校核的公式(3-26)通过查表13-6可得弹性模量2）通过查表表13-7可得弹性模量3）作用角与齿距角的比值—(3-27)4）—(3-28)5）—和和6）—和查图13-8可得，和7）这次设计令8）(3-29)(3-30)齿面接触疲劳强度的校核齿面接触疲劳强度足够[]。(5)整体尺寸的设计以大齿轮为例。由于齿轮的基本规格在150mm—600mm之间，所以本设计选用了这种类型的梁端，如下图3-1所示。图3-1高速齿轮架图3-2低俗齿轮结构图3-1高速级大齿轮结构图3-2低速级大齿轮结构2.慢速齿轮惯性力设计主要内容包括今天课题研究、训练和设计方案的具体内容是，低速档和高速档的分界点打火方式大致相同，档位一般是分等级的。有八个级别。应用方法是硬轴颈齿轮传动。齿轮的强度一般是固定的，齿轮的表面是解决的。其数据信息主要参数，，；螺旋角；中心距；，；，。以下整体设计以大齿轮为例。由于齿轮规格大多数在160mm-500mm之间，此时应选择梁端类似情况。如图3-2所示。3.3.4轴的设计轴设计成圆柱形。它位于车轮或传动齿轮的中间。大学毕业前实习的时候就接触过这种轴。根据一些材料，我了解到有少量轴。它看起来是方形的。轴是支撑旋转部件的机械零件，并没有那么多旋转来传递健身锻炼、扭矩或弯曲距离。它通常是带有实心芯的圆柱形金属材料条。每个段都有不同的大小。它安装在轴上，作为设备中的旋转健身部件。1.最初所预计轴的直径对于减速机中心轴的预测分析直径值初始估算的轴径应为116～129，由公式可得(3-31)考虑到轴上键槽削弱，轴径所需增大3%～5%，故取图3-3中间轴的结构2.预测轴径的结构及尺寸值(1)设计的快速轴快速轴的关键结构及尺寸值如图所示；(2)设计中间轴中间轴的关键尺寸和结构如下图所示；(3)设计的低速齿轮轴低速齿轮轴的关键尺寸和结构如下图所示；(4)设计钢丝绳卷筒轴钢丝绳卷筒轴的关键尺寸和结构如下图所示[]图3-4高速轴的结构图3-5低速轴的结构图3-6卷筒轴的结构图3-4高速轴的结构图3-5低速轴的结构图3-6卷筒轴的结构3.3.5校对和选择平键平键是一种以两侧为工作面的键，键与键槽的一侧挤压成型以传递扭矩。平键分为普通平键、薄平键、导向平键三种。普通平键中和性好，精度等级高，组装方便，但不能完成零件在轴上的轴向固定。它们用于快速或承受冲击和可变载荷的轴；薄平键采用厚壁结构，传递扭矩小的区域；导向型平键用螺钉固定在轴上，用于轴上零件沿轴运动量不大的场合。平键连接的关键无效方法是工作台面的压坏和损坏（用于动态连接）。除非有很重的负载，否则钥匙不容易折断。(1)快速轴上传动齿轮和联轴器平键的选择和校对首先，应该选择A型的平键，然后根据轴的直径和毂轮的宽度为，查表17-6可查得键的截面尺寸为，，，，。(2)强度的校核已知轴的转矩为，查表17-7可得，取许用应力,。由式中17-13可知﹤(3-32)所以挤压强度足够。2.中间轴上轴和齿轮之间所联接平键的选择与中间轴上齿轮和轴之间联接平键的校核应该选择使用为A型的平键，它的截面尺寸为b=17mm，h=10mm，L=50mm，t=6mm。同上计算可知挤压强度足够。3.低速轴上装联轴器段和轴之间平键的选择与校核应该选择使用为A型的平键，它的截面尺寸为，，，，。强度的挤压值是足够的[]。3.3.6轴承的组合与设计轴承是现代机械加工业非常重要的零部件，小时候玩的悠悠球就是利用轴承的特性，轴承的使用在我国目前的机械行业非常的普遍以前的轴承设计，是在一堆的撬板下边安上一小排的木排。跟现代直线运动轴承属于同一种工作类型。轴套轴承它是轴承设计中最简单的，他只是一个衬套作用的东西。随后，它的设计已经被现在的名为滚动轴承的所代替，可以裂解为用很多很多的原著形状的滚筒来代替掉以前的这个衬套，每一个滚动体可以理解为一个个的车轮，用来代替它的滑动接触表面是球面形状的，其最主要用于摆动，倾斜，以及旋转运动。滚动轴承滚动轴承的滚动体为滚珠(滚珠轴承)或圆柱滚子(滚子或“滚针”轴承).这些滚动体与轴套或“滚道”一起便于推动几乎无滑动阻力的运动。最常见的类型的滚动轴承可以适应径向和轴向负荷。然而，当滚道由于负荷而被滚动体导致变形时，或如果因过载、静态条件下重复负荷的摩擦腐蚀以及往复运动润滑不充分导致的磨损造成滚珠变形，滚动轴承会受到诸如摩擦腐蚀之类的故障模式的影响。圆柱滚动轴承为更重的负荷设计，与滚道的接触面更大，因此可将负荷分布在更大的面积上，但是并不适用于涉及推力负荷的应用。图3-7深沟球轴承深沟球轴承是最具象征意义的滚子轴承。于同规格的其他类型滚动轴承相比，该类滚动轴承摩擦阻力小，极限速比高，结构简单，生产成本低，能限制轴或轴承座两个方向的=轴向偏差，所以它可以用于双轴。要精确定位。深沟球轴承在轴向游戏较大时，具有角接触球轴承的特性，可承受较大的轴向载荷。深沟球轴承在轴向载荷非常大的告诉运行条件下比推力球轴承更具优势。图3-8调心球轴承推力球轴承图3-9双向推力角接触球轴承图3-10滚针轴承图3-11调心滚子轴承3.3.7减速器附件的选择为了使减速机机械设备更好的工作，减速机会安装一些小配件。这类配件的关键是：定位销；呼吸器；进油口；油位指示器的这些部件3.4如何确定联轴器确定好GⅡCLZ4型鼓形齿式联轴器。3.5起重作业机构机器设备型号规格表这次毕业论文确认的起升运行机构的设备型号如下表3-1所示：表3-1起升运行机构的设计型号电动机制动器减速器联轴器交流异步绕线式型展开式标准圆柱斜齿轮二级减速器GⅡCLZ4型鼓形齿式联轴器；ZLL3带制动轮弹性柱销齿式联轴器4部分零部件加工工艺规程的编制高速轴加工简图如下图4-1：图4-1高速轴高速轴的加工工艺过程如下表4-1[]。表4-1轴加工工艺过程序号工序工序内容1取材用料Φ65×470m2粗加工左端进行装夹，对端面进行车削3粗加工外圆粗加工，尺寸751mm，精车余量1mm4粗加工外圆粗加工，尺寸463mm，警车余量1mm5精加工加工尺寸为55mm和95mm，直径合格6滚花切削螺纹7粗加工左端进行装夹，对端面进行车削8粗加工外圆粗加工，长度197mm，留加工余量1mm9粗加工外圆粗加工，长度175mm，留加工余量1mm10精加工精加工长度为175mm和22mm，直径达到要求11车内孔槽工序所需长度12铣削加工工序所需长度13校核 5结论本次毕业论文设计的主要题目是桥式起重机的设计-起升运行机构的设计。主要内容如下