1、XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 I 页XXXX 学 院 （ 2009 届） 本科毕业设计 题目： 5 吨桥式起重机小车设计 专题： 起重机电动机的选择探讨 专 业： 机械设计制造机器自动化 班 级： 机电 BS051 姓 名： 学 号： 0211204331 指导教师： 说明书 43 页，图纸 5 张，专题 3 页，译文 6 页 XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 II 页5 吨桥式起重机小车设计 摘 要 起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特 殊的工艺操作，实现机械化和自动化。起重机械运送
2、的物料可以是成件物品，也可以是散料或者是液态的。起重机受的载荷是变化的，它是一种间歇动作的机械。起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成，机械方面是指起升、运行、变幅和旋转等机构，即起重机一般是多动作的。 本设计通过对桥式起重机的小车运行机构部分的总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用；运行机构的设计计算和零件的校核计算及结构设计， 同时 完成了桥式起重机的小车起升机构部分的设计。通过一系列的设计，满足了 5t起重量、设计要求，并且整个传动过程比 较平稳，且小车运行机构结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。 关键词： 桥式起重机，起升机构，减速器 XXXX 学院本科生毕
3、业设计 (论文 ) 第 III 页5-ton bridge crane trolley design Abstract Crane is a kind of mechanical equipments used for lifting, moving, loading/unloading, and installing. It can lower the manual workload and upgrade productivity. It can be operated in some special environment, too, and work with high automat
4、ic level. Crane can operate whole objects, disintegrated materials, or liquid substances. The crane loads vary from time to time, so it is a periodic operational machine. A crane contains three major parts, mechanic components, a metal structure, and electrical devices. A cranes mechanical movements
5、 are multi-actions, such as raising, running, and rotating. This paper is main deal with mechanical design for the moving mainframe of bridge crane, including all design calculation selection of electrical motors, clutch, buffer, and brakes, the design and calculation of the mainframe reducer, calib
6、ration and verification of the calculation for the parts, and structure designs. Through a series of work, the design is satisfied with the functional requirments, 5ton lifting power The course of drive is quite smooth. The mechanical structure of the mainframe is simple, easy to install/disassemble
7、, and maintain. And it has low cost. Key words: bridge crane, hoisting mechanism, Reduction gear XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 IV 页目 录 摘 要 II 1 绪 论 1 2 总体方案设计与选择 5 2.1 起升机构的传动方案 . 5 2.2 小车运行机构的传动方案 . 6 2.2.1.主动轮的布置方案 . 6 3 起重机各部件的选择 8 3.1 起升机构滑轮组和吊钩组的选择 . 8 3.2 选择钢丝绳 . 8 3.3 确定滑轮主要尺寸 . 9 2.4.确定卷筒尺寸并验算 . 10
8、 3.4 选择电动机 . 12 3.5 选择减速器 . 13 3.6 选择制动器 . 13 3.7 选择联轴器 . 14 3.8.运行机构车轮与轨道的选择并验算其强度 . 15 3.9.选择电动机 . 17 3.10 选择减速器 . 17 3.10.选择制动器 . 17 3.11.选择高速轴联轴器及制动轮 . 18 3.12.选择低速轴联轴器 . 19 4. 起重机小车的零部件校核与验算 20 XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 V 页4.1.验算起升机构电动机发热条件 . 20 4.2 起升机构电动机过载验算 . 20 4.3 校核减速器输出轴强度 . 21 4.4 验算起升速度
9、. 21 4.5 验算起升机构制动时间 . 22 4.6 起升机 构起动时间验算 . 23 4.7 验算运行机构电动机发热条件 . 23 4.8 验算运行机构起动时间 . 24 4.9 验算运行速度和实际所需功率 . 24 4.10 运行阻力计算 . 25 4.11 验算不打滑的条件 . 25 4.13 高速浮动轴计算 . 26 4.14 验算低速浮动轴强度 . 27 5.可行性与经济性分析 29 6 电动机选择与探讨 32 结 论 35 致 谢 36 参考文献 37 附录 38 XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 1 页1 绪 论 起重机一般有使 起重机吊物品沿空间的三个方向运动的
10、机构。其中作上下移动的起升机构是不可缺少的。平面运动可以用两种不同的运动组合来实现。按照这种组合方式不同，起重机可分为两大类型：桥式起重机和回转类型起重机。 桥式类型起重机是依靠起重机运行机构和小车运行机构的组合使所搬运的物品在长方形平面内运动。驱动起重机运动的是运行机构，用来起吊货物的是起升机构。为了实现 这些运动、安放这些机构并承受载荷，起重机必须有足够的强度和刚度的金属结构，有驱动机构运动并实现运动控制的动力控制系统；以及，为保证起重机安全并可靠运转的安全和信号指示装置。 随着时代的发展，制造工厂和装卸作业场所逐渐由室外转为室内，这样桥式起重机逐渐占据主导地位。 桥式起重机的特点在于：它
11、不占据建筑物内的主要地面，却能以较少的物资材料和极为稳定的形态把建筑物内各处都当作可能的作业范围，进行高速、高效的服务。此外，桥式起重机容易以低廉价格实现借助控制盘和操纵盘进行自动控制、或半自动控制、内撞电脑的程序控制。可 以说，设置在室内的起重机中，桥式起重机约占 90%。 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。 桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥 式起重机可分为普通桥式起
12、重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮； 另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的 “三合一 ”驱动X
13、XXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 2 页方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根 主粱和端粱组成。主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主粱上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主粱的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构
14、。 箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种。正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。 偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨 布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂。 四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较
15、少生产。 空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备 装在桥架内部， 自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。 桥式起重机分类 1) 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达 60 米。 2) 简易梁桥式起重机又称粱式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主粱是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面粱，用手拉葫芦或电动葫芦配
16、上简易小车作为起重小车，小车一般在工字粱的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这 种起重机称为悬挂粱式起重机。 XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 3 页3) 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。 4) 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。 5) 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均
17、热炉中，或把它取出放到运锭车上。 6) 脱锭起重机： 用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。 7) 加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。 8) 锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件 。 桥式起重机发展趋势 ： 对桥式起重机，特别是大功率 的桥式起重机的需要量日以增加。随着现代科学技
18、术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了工程起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面： 1）通用型起重机以中小型为主，专用起重机向大型大功率发展 为了提高建设工程的装卸和安装作业的机械化程度，工程起重机的发展，仍然是以轻便灵活的中小型起重机为主。 2）重视 “三化 ”，逐步过渡采用国际标准 三化是指：标准化、系列化、通用化 3）发展一机多用产 品 为了充分发挥工程起重机的作用，扩大其使用范围，有的国家在设计起重机是重视了 产品的多用性。 4）采用新技术、新材料、新结构
19、、新工艺 XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 4 页为了减轻起重机的自重，提高起重机的性能，保证起重机可靠地工作，现在都多采用新技术、新材料、新结构和新工艺。 XXXX 学院本科生毕业设计 (论文 ) 第 5 页2 总体方案设计与选择 2.1 起升机构的传动方案 2.1.1 确定起升机构的传动方案 桥式起重机小车由 2 大部分组成：起升机构和运行机构。 起升机机构由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、制动器及其他安全装置等组成，不同种类的 起重机需配备不同的取物装置，其驱动装置亦有不同，但布置方式基本上相同。此外，根据需要还装设各种辅助装置，如：终点开关（大多用于限制起升高度，也有限制下放行程）、载重量限制器和称量装置等。 起升机构的总体布置在很大程度上决定于驱动的型式。起重机的驱动型式分为：集中驱动（一台原动机带动多个机构）和分别驱动（每个机构有各自的原动机）。如图为带有中间轴的起升机构布置图，图中电动机通过联轴器与减速器的高速轴相连，为了安装方便，并当小车架受载变形时为了避免使高速轴受到弯曲，联轴器应当是带有补偿性能的，通常都采用用弹性柱 销联轴器或齿轮联轴器。为了使安装方便，并提高补偿性能，通常齿轮联轴器用一段轴联接起来，该轴称为浮动轴。本设计起升机构采用浮动轴联接齿轮联轴器。还考虑到了小车布置，宜紧凑原则。 图 2.1
