1、毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 50 吨桥式起重机大车机构设计 一、起重机概述 随着社会劳动生产的发展，在现代工矿企业、车站港口、料场仓库、建筑工地、林区农场、食品加工和国防建设等国民经济各部门越来越广泛地使用各种起重机运输机械，进行装卸、运转、输送、分配等生产作业。它是减轻工人劳动强度、降低装卸费用、揽胜劳动生产率、实现生产过程机械化和自动化不可缺少的机械设备。 起重机是以反复短暂的工作循环方式完成货物装卸货设备安装作业的。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空吊具返回原地 。 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
2、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。 它具有承载能力大，工作可靠性高，制造工艺相对简单等优点 二、起重机国内与国外发展动向 起重机作为一种古老的机械，时至今日，在其承载结构、驱动机构、取物装置、控制系统及安全装置等各方面都有了很大的发展，其设计理论、制造工艺、检测手段等都逐渐趋于完善和规范化，并已经成为一种较完善的 机械。但由于生产发展提出新的使用要求，起重机的种类、形式也需要相应地发展和创新，性能参数也需要不断变化与究善。由于现代化设计方法的建立和计算机辅助设计等现代设计手段的应
3、用，使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新，其它技术领域和相邻工业部门不断取得的新科技成果在起重机上的渗透、推广应用等，更使起重机的各方面不断地丰富更新。因此，起重机将向现代化、智能化、更安全可靠方便的方向发展。 2 国内桥式起重机发展动向 加入世贸组织后，虽然国内市场 (特别是配套件 )将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用，使国内 主机和配套件企业更清晰认识到差距，更多地了解国产产品存在的致命问题，必将引导主机和配套件企业的技术创新和技术进步。 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
4、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 。 2 国外起重机的发展动向 2.1、重点产品大型化，高速化和专用化。 由于工业生产规模不断扩大，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
5、逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。目前世界上最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起生日 一 1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机级最大运行速度 240m min，垃圾处理用起重机的起升速度达 100m min。 2.2、系列产品模块化、组合化和标准化 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。 2.3、通用产品小型化、轻型化和
6、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，也可命名整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。 2.4、产品性能自动化、智能化和数字化 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。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。 2.5、产品组合成套化、集成化和柔性化 在起重机单机自动化的
7、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。 2.6、产品构造新型化、美观化和实用化 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。采用各种启强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观 三、起重机桥架结构 桥式起重机的主要金属机构是桥架，横架在车架两侧立柱支撑起来的轨道上，并能在其上作前后运行 ,是主要的承载构件。它一方面承受着承载的起重小车的轮压作用，另一方面它又通过支撑桥架的大车运行车轮，将满 载起重机的全部总量传给厂房轨道和建筑结构。桥架的重量一般占起重机总重
8、量的 60%以上。 桥式起重机桥架主要由主梁、栏杆、端梁、走台、轨道和操纵室等所组成，其外形尺寸取决于起重量、跨度、起升高度及桥架的结构形式。建国以来，我国先后试制成功了许多桥式起重机结构。目前生产较多的有四桁架式桥架、偏轨箱形结构桥架、偏轨空腹箱形结构桥架、空腹桁架式桥架、箱形梁式桥架结构。 箱形梁式桥架结构在桥式起重机中应用最普遍的桥架结构，因为箱形梁式桥架结构 (特别是小车轨道正中铺设的正轨型 )具有设计简单、制造工艺性好等优点，而这些有利 条件对于尺寸规格多、生产批量较大的桥式起重机标准化系列产品来说，就显得更为重要。 箱形梁式桥架结构主要是由两根主梁和两根端两梁所组成。主梁是由上、下
9、盖板和两块垂直腹板组成封闭的箱形截面的实体板梁结构。小车运行的轨道铺设在主梁上盖板的正中间，因此两根主梁的间距便取决与小车的轨距。桥架的两端梁间的距离决定于桥架的跨度大小。 走台采用悬臂式走台，其宽度决定于端梁的长度和大车运行机构的平面布置尺寸。走台可以做成等宽的，即外边是平直的；为了减轻结构自重，也可以将跨度中间的走台宽度减小，即外边向里凹折的。 桥架端梁的长 度主要取决于大车的轮距大小。大车轮距 K 和桥架跨度 L 的比值通常取为 K/L=1/71/5,比值过小容易引起架运行歪斜和车轮啃轨；过大则桥架外廓不紧凑，增大了厂房两端起重机不能有效服务的面积。 为了操纵和维护的需要，在传动侧走台的
10、下面装有司机室。司机室有敞开式和封闭式两种。一般工作环境的室内使用敞开式司机室，露天或高温等恶劣工作环境中使用封闭式司机室，如果在封闭式司机室的内壁加聚氨脂发泡塑料做的保温层，便可成为保温司机室，其工作环境温度可从 -60 C 至 120 C。 四、起重机的材料 制造起重机常用的材料和一般机 械制造中所用的材料相同，主要有：锻钢或轧制钢、铸钢、铸铁以及一些有色金属和非金属材料。为了降低成本和提高生产率，以提高零件的承载能力和使用寿命，机械零件一般均需进行热处理。 五、起重机运行机构 大车运行机构的设计通常和桁架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行。因为大车运行机构要安装在起重机桥上，桥架的
11、运行速度很高，而且受载之后向下挠曲，机构零件在桥架上的安装不可能准确，所以若单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼，凡是靠近电动机。减速器和车轮的轴，最后都用浮动轴。为了减少主梁的扭转载荷， 应使机构零部件尽量靠近主梁而远离走台栏杆，尽量靠近端梁。使端梁直接支撑一部分零件的重量。 六、起重机轨道安装 桥式起重机轨道安装精度是保证其安全运行的重要因素。但是其坚固可靠性更是不容忽视的重要条件。当桥式起重机大车制动时，则产生一纵向推力 ;若小车制动时，产生一横向推力。若大、小车同时制动时，便产生一合成制动力，使轨道承受一个斜向推力。如轨道安装成一边普遍高于另一边时，桥式起重机就会整体移向低的
12、一侧，从而增加了轨道所承受的横向力。由此，使轨道压板在上述诸力作用下，发生松动、脱落，随之轨道产生位移，而引起桥 式起重机运行“啃道”，大车“扭摆”、“摇晃”，无法稳钩，容易发生碰撞而产生事故。特别是露天桥式起重机，为防止被风刮跑和倾翻，在非工作状态时，夹轨器是夹压轨道上，这样轨道铺设的坚固可靠性显得尤为重要。除轨道的安装坚固可靠性外，同时必须考虑便于更换。特别是连续生产场所，更不能忽视这一点。为此绝大多数均不采用焊接等永久性的联接方式。目前轨道联接大致有压板固定法、钩形螺栓固定法等。 七 、 啃轨现象的危害 1、 在正常使用情况下，车轮踏面经过淬火处理后可以使用 10年左右，对于啃轨严重的车
13、轮使用寿命不超过 1年，有的只有几个 月 。频那个繁更换车轮，既影响生产，又增加设备维修费用。 2、据测定严重啃轨的桥式起重机运行阻止是正常运行阻力的 1.5-3.5倍左右，造成电动机和传动机构的超载，严重电动机烧损或传动机构损坏。 3、啃轨会产生 水平侧向阻力，导致轨道横向位移，使轨道固定螺栓松动。另外水平侧向力通过轨道传给厂房屋架，影响桥架和厂房的受力，严重会导致屋架板桥局部松动或断裂。 4、啃轨严重时，车轮轮缘被挤压变形，车轮轮缘就可能爬上轨道顶部造成脱轨事故尤其。特别是高空作业的干熄焦提升机来说，脱轨问题尤其严重。 预防啃轨的措施 造成 啃轨故障的原因很多，有时是多个因素同时作用的结果
14、，故障发生之后，应详细检查各种可能的情况，并测量各有关尺寸，综合分析找出啃轨原因，确定修理方案。在实际生产过程中要及时检查维护，提前发现征兆，及早处理。 （ 1） 减少主动车轮组直径的误差，提高车轮表面硬度，可减少踏面的磨损。在使用过程中应当经常检查车轮直径。 （ 2） 及时调整车轮或轨道的安装误差。 （ 3） 限制啃轨现象可以采取水平导向轮，控制桥架的走斜。 （ 4） 在主 、被动车轮组的轮缘处安装涂油器，采用稀油润滑车轮轮缘，减少摩擦，改善车轮运行状况。 参考文献 1 陈道南，盛汉中 .起重机课程设计 M. 北京：冶金工业出版社， 1982 2 陈道南，盛汉中，过玉卿 .起重运输机械 M.
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