1、 毕业设计文献综述 机械设计制造及其自动化 50 吨桥式起重机小车机构设计 一、 综 述 起重机械包括各种简单的起重设备和各类起重机。它广泛使用在起重、运输、装卸和 安装等作业中，以减轻体力劳动，提高劳动生产率或在生产过程中进行某些特殊的工业操作；对机械化和自动化生产，它更是一项不可或缺的物料搬运机械设备。 桥式起重机是指用吊钩或抓斗吊取货物的一种机械，它由桥架（大车）和起重小车两大部分组成。桥架横跨于厂房或露天货场上空，沿吊车梁上的起重机轨道纵向运行，起重小车在桥架上沿小车轨道横向运行，通用桥式起重机有大车运行机构 （装在桥架上）、起升机构和小车运行机构（装在小车上）等三中工作性机构，皆为电
2、动。一般情况下大车运行轨道为直线，起重机可在长方形场地作起重装载工作；在特殊情况下大车运行轨道可为一个圆圈，起重机则工作于一个圆形场地上。 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。 桥式类型起重机可分为：梁式起重机、通用桥式起重机、龙门起重机、装卸桥、冶金桥式起重机和缆索起重机。 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减速器 、 制动器和电动机组合成一体的 “ 三合一 ” 驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装
3、置常采用万向联轴器。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。桥架主梁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。 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。 国外起重机的发展方向： 1. 重点产品大型化，高速化和专用化 2. 通用产品小型化、轻型化和多样化 3. 系列产品模块化、组合化和标准化 4. 产品性能自动化、智能化和数字化 5. 产品组合成套化
4、、集成化和柔性化 国内起重机的发展方向： 1. 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 ； 更新零部件，提高整机性能。 2. 作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善 机械化运输系统的组合应用 3. 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 4. 电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用 5. 向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展 6. 充分吸收利用国外先进技术 起重机在国民经济中的地位： 自有人类文明以来，物料搬运便成了要类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发
5、展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高，科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高， 激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革 如何。 物料的搬运在整个国发经济中有着十分重要的地位。提高起重机的生产效率，确保运行安全可靠性，降低物料搬运成本是十分重要的。据统计在美国每百元工业产品成品中，物料搬运费用要占 2025 美元，美国某厂生产流程中物料搬运所用的工时占总生产周期的 80%.英国每年用于工厂及工地物料
6、搬运的费用达 10 亿英磅，相当于全国工资支出的九分之一。1974 年英国工业部下属的物料搬运调查委员会曾对 30 家公司进行调 查并指出：“工序间的物料搬运费用占加工费的 12%以上，如果加上工序内和工厂外的搬运达到成本的 20%25%。德国 Demag 公司也曾作过详细调查，证实物料搬运费用占生产费用的 45%。 日本每年物料搬运费用是国民生产总值的 10 %左右 ,美国工业产品总成本的 20 %25 %为搬运费用 , 而我国炼钢工业中物料搬运费用占生产总成本的 40 %左右 。由此可见 ,起重运输机械与国民经济有着较密切的关系 。 我国东风汽车厂也作过统计，汽车零件在工厂中的加工工时仅占
7、 5%，其他 95%的工时均用在搬运和储存之中。生产 1t 产品要把物料提升 50t 次，生产 1 铸件要搬运 80 次，东风汽厂的生产能力原定为 10 万辆，物料搬运设备占了总设备的很大部分。由此看到，作为物料搬运设备重要组成的起重机的需要量是十分可观的，起重机械行业有着广阔的前景。 二、 桥式起重机小车的总体设计 1. 起重机小车的构造 桥式起重机小车主要由起升机构，小车运行机构和小车架三部分组成；另外还有一些小车的其他的部件。 我国制造的桥式起重机的小车具有下列特征： (1） 在设计机构和小车架的时候，遵循“三化”（标准化、通用化和系列化）的原则。 (2) 起升和运行 机构由独立的部件构
8、成。这些部件间采用补偿联轴器联系起来。 （ 3） 小车的车架用钢板焊接而成。 （ 4） 所有机构中都采用滚动轴承。 （ 5） 对于制动器，近年来趋向用制动性能良好的电动液压推杆和电磁液压推杆式制动器。 （ 6） 起升机构和运行机构采用减速器式传动装置，仅在起重量较大、传动比高时，低速级才采用一级开式齿轮，而高速级仍采用减速器传动。 （ 7） 为简化起重机机构的维护工作，轴承的润滑最好采用集中润滑系统。 （ 8） 在制造起重机，由于零件的热处理得到了广泛的应用，从而大大的提高了零件表面的耐磨性，延长了他 们的使用寿命。 （ 9） 起重小车除有起升、运行机构、小车架和一些部件外，还必须有必要的安全
9、保护装置：如栏杆、排障板、限位开关、撞尺和缓冲器等。 2. 设计小车的基本原则的要求 在设计桥式起重机小车时，必须力求满足以下几方面的要求： （ 1）小车上机构的布置及同一机构中各零部件的配合要求适当。 （ 2）整台起重机与厂房建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要适合。 （ 3）小车架上的机构与小车架配合要适当。 （ 4）小车车轮的轮压分布要求均匀。 （ 5）尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。 （ 6） 小车各部件的设计应考虑制造、安装和维护检修方便，尽可能保证个部件拆下修理时而不需移动邻近的部件。 3. 起升机构传动方案 I、起升机构传动方案 桥式起重机小车，因为
10、起重量、起升高度与起升速度等设计参数的不同。而有多种传动方案。在这些方案中大体可分为闭式传动和开式传动两类。由于本课题为 50 吨桥式起重机，故选用闭式起升机构传动方案。 在电动机与卷筒之间，大多数情况采用传动效率高的圆柱齿轮轻减速器，而窝轮减速器，由于传动效率低，除非受地位限制外，一般较少应用。 有时在电动机与减速 器之间采用一带制动轮的弹性柱销联轴器或带制动轮的全齿联轴器直接相连接。有时在电动机与减速器之间采用一中间轴，轴饿一端联有半齿联轴器，另一端则联有带制动轮的半齿联轴器。（即浮动轴） II、大起升高度的起升机构 对于 Q50tf 的桥式起重机或桥式装卸机，当起升高度 H 18m 时，
11、卷筒用单层卷绕即可满足。起升高度超过不大时可采用加大卷筒直径的单层卷绕法；对于室内用桥式起重机，不能单纯用加大卷筒的方法，因为小车高度尺寸的增加要受到厂房高度尺寸的限制。解决大起升高度的合理方案有以下几种 ： (1）简单方法 减小滑轮组倍率 当起升高度一定时，卷筒的绕绳量与滑轮倍率成正比，倍率愈大绕绳愈大。起升高度大时，适当减小倍率便能减少钢丝绳上卷筒的长度。但减少倍率会使钢丝绳的拉力相应要增大，绳直径变粗要求卷筒直径也增大。故只有在减少绕绳量使机构外形尺寸缩小比卷筒外径更为有利才考虑。 2）双层卷绕 可分为普通双层卷绕与四联滑轮组双层卷绕 3）多层卷绕 为使钢丝绳排列整齐，提高寿命，可装设专
12、门的排绳装置。 III、起升机构的几种机械变速方法 许多场合要求起重机的工作速度 可以调节，如装配作业中要求下降时能微动以便对准装配位置；在铸造车间要求下降速度尽可能小以便合箱。在热处理车间淬火用起重机却要求能快速下降以满足淬火工艺的需要，在一些要求高生产效率的装卸起重机中，也提出空钩快速下降的要求。为满足各种变速要求，可以用电气控制方法，也可以用机械控制方法。更多是依靠两者相结合的方法来实现。其中常见的机械变速方案： (1） 拔叉变速减速器 它适用于不需要经常变速的场合。 (2) 双电动机 行星减速器传动 利用机构中两台电动机转向以及停转等不同工作状况的组合，可以使卷筒得到四种不同的工 作转
13、速。这种方案适用于需经常变速的场合。 (3) 双电动机 行星联轴器（微动装置）传动 采用此法可得到相当于正常速度下 1%的微动速度。它适用于经常有微动的场合。 4. 小车运行机构的传动方案 对于具有四个车轮其中半数为主动轮的小车运行机构，其传动方案可分为全部为闭式齿轮传动和带有开式齿轮传动两大类。 5. 小车的布置图 选定电动机、减速机、制动器、卷筒和车轮等零件以后，就可以作起升机构和运行机构的布置图，然后再作小车的平面布置图。在作小车平面布置图时，其方法如下： 一、确定小车轨距和小车轮距 小车轨距查相 关资料。小车轮距则应根据使机构布置紧凑的原则决定 ,或参考已有的设计数据决定，或参考已有数
14、据决定。 二、按照选定的小车结构方案进行下列几项工作 1. 小车远行机构的布置 在布置小车远行机构时 ,根据已选定的机构传动方案 ,最好先在坐标纸上按比例画出减速器的轮廓 ,并注意准确画出外伸轴端的位置，注好尺寸。其次 ,在减速器低速轴线上 ,根据选好的小车轨迹画出车轮和车轮轴的位置 .然后沿减速器高速轴画出电动机 ,制动机等位置。 2. 求出小车远行机构的重心 求小车远行机构重心的目的，在于使各机构连同起升载荷的总重心能处于或接近于 小车架的中心上 ,从而能使各车轮的轮压均匀分布。其求法是先把对称于中心平面的各零件重量合在一起考虑 ,并假使其总重量为 G1(kgf)，它应包括减速器 ,低速传
15、动轴以及四个联轴器等重量，但不包括车轮部件上午自重 ,因四个车轮与小车架一起可考虑其重心与小车架的中心重合。其次，求其他非对称中心平面的零件的重量 :如联轴器自重 G2，电动机重量 G3，制动轮与制动器重量 G4。并定出各零部件重心作用线的位置 ;然后在计算小车的总重心作用线距中心平面的距离 d: d=(G2a+G3b+G4c)/(G1+G2+G3+G4) 式中 G1,G2,G3,G4-小车运行机构总重量 (kgf) a,b,c-相应于 G2,G3,G4 各重心与中心平面的距离 (mm)。 3. 布置起升机构 ,并求其重心作用线在水平面上的位置 4. 确定起升机构在小车架上的位置和决定小车轮距
16、 5. 小车轮压计算和最后确定机构的安装位置 6小车计划图 1.绘制小车计划图的母的机器与小车装配图的区别 2.对于绘制小车计划图的要求 3.小车计划图的画法 三、 桥式起重机小车的部件设计 1.卷筒部件的设计 2.吊钩装置的设计 3.制动器的设计 4.小车架的设计 四、结束语 本次课题设计重点阐述了桥式起重机，起升机构、运行机构的设计计算过程。其中，起升机构包括卷筒、钢丝绳、滑轮的设计；运行机构包括小车传动方案的设计、主从车轮的设计、运行轨道的设计。今后桥式起重机应该向轻型化、数控化、精确化等多元化发展，走向更多更广的层面，为推动国民经济的发展作出更大的帮助。 五、参考文献 1成大先 .机械
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