1、毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：门式起重机起升机构设计 设计（论文）主要内容： （1） 英文资料翻译，查阅收集与课题相关的英文文献（5 页以上）一篇，翻译并打 印。 （2） 写开题报告并开题。开题报告中必须明确门式起重机国内外发展概况及趋势、 结构形式及使用特点等。 （3） 整机总体方案的设计，特别是起升机构的设计。以通用门式起重机为设计参考， 确定门机金属结构的型式和机构的方案。 （4） 起升机构的设计计算。根据起升机构的结构形式，进行相关的运行阻力计算。 根据计算结果，进行电动机、卷筒、减速器、制动器、联轴器的选型，同时进行电动 机发热、过载的校验和起制动时间的验算，关键部位的强
2、度校核。 （5） 手工绘制门式起重机总图 1 张，起升机构 CAD 图 1 张，卷筒总成 CAD 图 1 张。 （6） 撰写、整理毕业设计论文及相关资料。按武汉理工大学本科生毕业设计（论 文）撰写规范（理工类） 撰写。 要求完成的主要任务： 1. 英文资料翻译及资料搜集。中文文献 12 篇以上，外文文献 3 篇以上。 2. 书写开题报告并开题。字数不少于 3000 字。 3. 总体方案的设计，特别是起升机构的设计。确定门机金属机构的型式和机构设计方 案。 4. 起升机构的设计计算。参考起重机设计手册，进行相关的计算，并进行相关的校核 和验算。 5. 门机总图、起升机构图及卷筒总成图的绘制。 6
3、. 整理毕业设计论文及相关资料。 7. 毕业答辩。 参考资料： 1 张质文主编起重机设计手册S北京：北京铁道出版社，1997. 2 蒋国仁港口起重机械M大连：大连海事出版社，1995. 3 GB3811-83.起重机设计规范S.北京:国家标准局出版社 ,1983. 指导教师签名： 系主任签名： 院长签名（章）： 本科学生毕业设计（论文）开题报告 1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 1.1 门式起重机起升机构设计的意义 起重机械设计领域是一个有着悠久历史的行业。经历长时间的摸索和创新， 该领域已经形成了一整套完整而且行之有效的设计形式。但随着时间的推移，顾 客要求的提高，起重机设计行业也在
4、不断前行。最大起重量不断在上升，从小起 重量到重达好几千吨的起重机，起重机制造呈现出梯度型。与此同时，同吨位的 起重机逐渐向智能化，高效化，低成本化方向发展。 在现今信息化的时代，借助现代计算机技术和信息技术许多在以前很复杂的 问题就变的简单了许多了，设计周期得以大大缩短。在计算中，起重机的载荷为 静载荷，惯性载荷和震动载荷。静载荷是起重机在平稳状态下运行所受的载荷。 除此之外，在起制动过程中还受惯性载荷，速度变化越大，惯性载荷越大。对于 起重机来说，各部分结构并不是理想的刚体，而是一个弹性系统，所以在上述基 本载荷状态下还叠加了按一定频率变化的振动载荷，它提高了起重机各部分的应 力峰值，同时
5、它的反复作用也使起重机的某些敏感部分疲劳损坏。现代大型计算 机系统能够很好的模拟起重机这一类机械的工作情况，并对其进行仿真。由此可 以得到震动的源头。设计人员可以依次来进行优化设计，并将优化设计方案在计 算机中进行模拟仿真以检验优化结果。这样可以大大节省起重机改进时间和成本。 振动载荷对于起重机的强度有重要的意义，研究起重机动力学的主要目的就是要 弄清这部分应力的大小。 目前，我国起重机械整体水平虽有了一些进步，但无论性能还是内在质量与 国外产品相比尚有较大差距，主要表现在：起升机构仍沿袭小而短的传统卷筒、 反弹乱绳现象严重、钢丝绳易于疲劳、报废率高等。现行起升机构的上述缺陷， 严重影响了主机
6、的工作性能、可靠性和安全性。面对人世的严峻挑战，加快研究 开发高性能的新型起升机构，迅速提高起重机械整体水平具有十分重要的意义。 1.2 门式起重机起升机构设计的目的 作为搬运工具的龙门起重机，在对其进行设计时必须要注意到它的一般性的 要求（如起升高度，起升速度，跨度） ，此外还应该注意到一些各个子系统之间的 相互协调性。以有限的资源设计出满足客户要求的起重。在设计中进行的相关工 作的目的在于： 1) 起重机的基本外形尺寸。 2) 起重机的行参数如起升高度，起升速度，跨度。 3) 本次设计的重点即对起升机构的设计和优化，以防止和减小上述中提到 的起重机起升机构设计中常出现的问题 4) 对起重机
7、各部位尤其是关键部位进行强度校核。 5) 对起重机的优化以提高操作性，降低成本，便于维护。 6) 安全测试。 总而言之，合理的设计可以有效地降低设备的设计和采购成本提高作业效率。 同时，今年来随着人性化设计的深入人心，在起重机设计行业中越来越看重人机 效应。这里面不仅意味着提高工人的作业效率，还意味着保证作业工人的安全和 起重机操作员工的舒适性。 2、基本内容和技术方案 2.1 门式起重机起升机构设计的基本内容 2.1.1 设计（论文）的任务是： 在给定的相关初始条件下，设计出一型起重机。 2.1.2 设计（论文）的主要要求： 1) 满足工况要求。 2) 起重机性能的稳定性。 2.2 门式起重
8、机起升机构设计的技术方案 2.2.1 电动机、卷筒、减速器、制动器、联轴器的选型 一般的，根据客户的要求，即起重机的起升速度，起升高度，起升过程中的 加减速度来初略的选出所需要的电动机，制动器，联轴器，并设计卷筒的外型尺 寸。此次设计中动力系统的选定根据客观条件选择全电动驱动。在确定布置形式 之后，对其进行校核。 2.2.2 电动机发热、过载的校验和起制动时间的演算 这个过程一般的要进行两部分的检验，简单一点的是根据经验公式进行校核， 但是，很明显的这类方法得到的结果不够准确。另一类，也就是现代很多起重机 设计公司所用的方法即利用实验室的计算机仿真加上在起重机进行载荷试验。此 方法能够得到较为
9、准确的试验结果，满足工厂企业设计需求。此次毕业设计由于 条件的限制，本次电动机发热、过载的校核和气制动时间的演算采用第一种方法。 简单易行。 2.2.3 关键部位的强度校核 起升机构的关键部位在于卷筒和钢丝绳，其中钢丝绳经常会发生报废的情况。 所以再设计中要对其进行强度校核。一般情况下，由于卷筒没有标准件，所以大 多数情况下卷筒都是焊接而成的。由于焊接会影响到材料的力学性能，所以，对 于卷筒的强度校核主要集中在对关键焊接部位的加载强度校核。此处还应该根据 卷筒的受力情况对于焊接工艺进行优化。以提高卷筒的强度。 起升机构中的钢丝绳不断受到变应力作用还要受到缠绕卷筒式的弯曲应力。 由此，对于钢丝绳
10、的强度校核主要集中与在测试载荷下测试其应力情况。并根据 应力情况优化卷绕的设计。 2.3 门式起重机起升机构设计的原则是： 在起重机设计时应该考虑到机械的外形影响，零件的选型与制造。设计原则 主要有： 1) 单元负载原则：根据载荷的尺寸大小、规格和负载形式，决定起重机的外 型尺寸以及性能参数。 2) 标准化原则：起重机械设计中的零部件应尽可能的采用标准部件，这样可 以加快制造过程和降低成本。 3) 物量节省原则：起重机设计中有很多加强型的肋板等结构，这类结构可以 采用大型部件的边角料。这样可以节省资源。 4) 空间利用率原则：充分利用空间。 5) 保护环境原则：对加工废料，油漆产品及其他废弃物
11、应合理回收。 6) 安全原则：不仅要考虑到使用时的安全要求还应考虑到制造时的安全要求。 对于具体的设备和材料选择应注意到使用方法，性能参数，力学性能等。 2.4 门式起重机起升机构设计的过程安排如下： 1) 作业货种分析及载荷分析； 2) 设备分析性能要求及选型； 3) 强度校核； 4) 方案修正； 5) 画出起重机总图，起升机构和卷筒的设计图； 3、进度安排 1. 3 月 22 日4 月 4 日：英文资料翻译以及资料的搜集。中文文献 12 篇以 上外文文献 3 篇以上。 2. 4 月 5 日4 月 11 日：书写开题报告并开题。开题报告不少于 3000 字。 3. 4 月 12 日4 月 2
12、0 日：总体方案的设计，特别是起升机构的设计。确定 门机的型式和机构设计方案。 4. 4 月 21 日5 月 17 日：起升机构的设计计算。参考起重机设计手册，进 行相关的计算，并进行相关的校核和验算。 5. 5 月 18 日6 月 2 日：门机总图、起升机构图及卷筒总成图的绘制。 6. 6 月 3 日6 月 6 日： 撰写、整理毕业论文以及相关资料。 7. 6 月 7 日6 月 11 日：毕业答辩。 4、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 目 录 摘 要 I AbstractII 1 绪 论 1 1.1 起重机的发展现状 1 1.1.1 国内外先进起重机的特点和发展趋势 1 1.2 课
13、题的研究目的和意义 2 1.3 本文所要做的主要工作 3 2 整机总体方案的选型 4 2.1 参数设计 4 2.2 设计标准 4 2.3 桥架结构形式的选择 4 2.3.1 金属结构的形式 4 2.3.2 金属结构的连接 5 2.4 起升机构方案设计 6 2.4.1 起升机构组成 6 2.4.2 起升机构的工作原理 7 2.5 大车运行机构 7 2.5.1 运行机构的组成 7 2.5.2 运行机构的工作原理 9 2.5.3 运行机构的驱动类型 9 2.6 司机室 9 2.6.1 司机室的种类 9 2.6.2 司机室的安全技术要求 9 2.7 梯子 栏杆 电气设备 11 2.7.1 防护栏杆 1
14、1 2.7.2 走台 11 2.7.3 斜梯 12 3 起重机整机稳定性校核 13 3.1 轮压计算 13 3.1.1 小车支撑反力 13 3.1.2 小车引起桥架支撑反力 13 3.1.3 无臂龙门起重机附加垂直反力 15 3.1.4 大车总支承反力 15 3.1.5 大车轮压计算 16 3.2 抗倾覆稳定性 16 3.3 防风抗滑安全性 17 3.3.1 正常工作状态 17 3.3.2 非工作状态 18 4 起升机构设计计算 19 4.1 概述 19 4.1.1 起升机构的设计计算过程 19 4.1.1 起升机构计算载荷特点 19 4.1.2 设计参数 19 4.2 计算步骤 19 4.2
15、.1 钢丝绳的选型 19 4.2.2 卷筒的尺寸与转速 20 4.2.3 起升机构静功率计算 21 4.2.4 电动机的选型 22 4.2.5 减速器的选型 23 4.2.6 制动器的选型 24 4.2.7 联轴器的选型 24 4.2.8 起制动时间验算 25 小结 28 参考文献 29 致谢 30 摘 要 随着物资设备的集成化运输，起重机在运输环节中的作用得到了不断的提升。为适应 市场的发展和满足广大客户的不同需求，起重机的发展趋势是集大型化，高速化，模块 化，自动化和智能化。为降低物流成本，用户对于起重机性能的要求也越来越高，不仅 要求起重机重量轻，刚性好，作业空间大，而且要求起重机小车和
16、大车运行速度高，作 业效率高。在激烈的起重机制造行业，为占领制高点，许多起重机制造厂商广泛采用先 进的生产工艺，模块化设计等等，以期在满足用户需求要求的同时能够最大程度的降低 生产制造成本。 本文旨在龙门起重机的总体及其稳定性设计，尤其对于起升机构的设计计算。在绘 制机械制图时，不仅手工绘制了一张整机总图，还运用计算机绘制了起升机构总图和卷 筒总成图。这样对起重机设计有一个更好的了解。 本文的设计重点在于对钢丝绳、卷筒、电动机、减速器、制动器、联轴器的选型,同 时对电动机发热、起制动时间、总体稳定性进行了校验。 关键字：龙门起重机；总体稳定性；起升机构设计。 Abstract With the
17、 integrated transport of materials and equipment, the role of gantry crane systems in the transport links has been continuously improved. To meet the needs of the market, the gantry crane systems is becoming more large, high speed, modularity, automation, and intelligent. In order to reduce costs of
18、 logistics, the user need high performance of gantry crane systems, such as light weight, rigid, automation and a large operating space, and require crane car and truck operations to be high-speed, high efficiency. In the crane manufacturing industry, to occupy high ground, many manufacturers of gan
19、try crane adopt advanced technology, modular design, so as to meet needs of customer and reduce manufacturing cost at the greatest extent. This article aims to the design of the gantry cranes systems and the overall stability, especially for the design and calculation of lifting mechanism. In drawin
20、g, we do not only complete the map of total machine by hand-draw, and also use computer to draw the total plan of the hoisting mechanism and reel assembly. Thus,we can get a better understanding of the gantry crane design. This article focuses on the design of steel wire rope, roller, motor, reducer
21、, brake, coupling selection,at the same time, make the calibration of motor heating, starting and braking time, the overall stability. Keywords: Gantry crane; Overall stability; Hoisting mechanism design. 1 绪 论 1.1 起重机的发展现状 1.1.1国内外先进起重机的特点和发展趋势 自有人类文明以来，物料搬运便成了人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的 发展历史。随着生产规模的扩大，自
22、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。现根据起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述国内 外先进起重机的特点和发展趋势 1）产品设计的模块化、个性化和机电一体化 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
23、格的起重机。在满足不同客户个性化需求而需要对起重机进行改进时， 只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小 批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的 生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用 化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。 随着科技发展，具有自分析、自调整、自纠错的智能化操作的全自动、半自动操作形式 的高度机电一体化的设计理念已经应用到起重机设计当中。使得起重机更安全更易于操 作和维修。 2）产品制造新材料和新工艺 由于钢铁工业新技术的应用，钢
24、材质量得以提高。DOMEX系列高强度及超高强度刚才， 在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要很高的安全系数，以减少 起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格。车轮采用空气硬化镍铬钼合金钢制造， 可使其使用寿命延长5年以上。在电葫芦上使用聚合材料制造运行机构的齿轮、滑轮和导 绳器等。在机加工方面，尽量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件占多，加工设 备大量采用高精、高效的数控自动机床等，既保证了加工质量，又提高了生产率，降低 了成本 1。 3）产品性能的自动化、智能化和数字化 经过长时间的发展，起重机在引入先进技术和设计理念之后，其产品性能已得到了 很大的提高。例如传感器技术的
25、应用使得起重机能够准确的称量起吊重量和进行定位。 限于起重机自身的外形特点特别是大型起重机的外形特点，其起吊的货物有时候需要花 费很长的时间来进行对位，由于位置摆放不对引起事故的情况也屡见不鲜。为此，很多 起重机采用了防摇摆、准确对位技术并利用计算机系统进行精确计算，再加上专家方案， 能够很好的解决此类问题。现在的人工费已经在节节攀升，自动化高效化的机械设备越 来越受到企业的喜爱。起重机也不例外，在采用传感器技术、计算机系统和新材料之后， 其产品性能正向着自动化、智能化和数字化方向发展。 4）起重机设计专业化协作 为了能迅速制造和装配出品种多样化的产品，同时降低起重机的制造成本，这就要 求企业
26、之间密切联系和协调，企业走向专业化、标准化和系列化。因为使用标准件设备 能迅速组合和安装，减少标准件外组合部分的加工制造就显得特别重要。组合构件的使 用比起生产非标准件起重机来，有助于减少成本。与此同时采用标准件也可以在很大程 度上减少设计的工作量。 1.2 课题的研究目的和意义 起重机械设计领域是一个有着悠久历史的行业。经历长时间的摸索和创新，该领域 已经形成了一整套完整而且行之有效的设计形式。但随着时间的推移，顾客要求的提高， 起重机设计行业也在不断前行。最大起重量不断在上升，从小起重量到重达好几千吨的 起重机，起重机制造呈现出梯度型。与此同时，同吨位的起重机逐渐向智能化，高效化， 低成本
27、话方向发展。 在现今信息化的时代，借助现代计算机技术和信息技术许多在以前很复杂的问题就 变的简单了许多了，设计周期得以大大缩短。在计算中，起重机的载荷为静载荷，惯性 载荷和震动载荷。静载荷是起重机在平稳状态下运行所受的载荷。除此之外，在起制动 过程中还受惯性载荷，速度变化越大，惯性载荷越大。对于起重机来说，各部分结构并 不是理想的刚体，而是一个弹性系统，所以在上述基本载荷状态下还叠加了按一定频率 变化的振动载荷，它提高了起重机各部分的应力峰值，同时它的反复作用也使起重机的 的某些敏感部分疲劳损坏。现代大型计算机系统能够很好的模拟起重机这一类机械的工 作情况，并对其进行仿真。由此可以得到震动的源
28、头。设计人员可以依次来进行优化设 计，并将优化设计方案在计算机中进行模拟仿真以检验优化结果。这样可以大大节省起 重机改进时间和成本。振动载荷对于起重机的强度有重要的意义，研究起重机动力学的 主要目的就是要弄清这部分应力的大小。 目前，我国起重机械整体水平虽有了一些进步，但无论性能还是内在质量与国外产 品相比尚有较大差距，主要表现在：起升机构仍沿袭小而短的传统卷筒、反弹乱绳现象 严重、钢丝绳易于疲劳、报废率高等。现行起升机构的上述缺陷，严重影响了主机的工 作性能、可靠性和安全性。面对人世的严峻挑战，加快研究开发高性能的新型起升机构， 迅速提高起重机械整体水平具有十分重要的意义。为了满足堆场生产发
29、展的需要，我们 设计了这台 32t-28m 龙门起重机，使用操作方便，制造价格较低，维护保养简便等特点的 货场用龙门起重机。 1.3 本文所要做的主要工作 综上所述，本论文以堆场用龙门起重机为研究对象，首先进行龙门起重机的总体布 置方案选型论证，总体设计计算；在进行桥架结构设计设计计算，主梁结构设计，结合 起重机设计手册，对该龙门起重机进行总体方案选型论证和总体设计计算。此次设 计的主要任务是熟悉起重机设计的具体环节，基本掌握起重机设计中对于载荷类型的分 析和计算过程。并对起升机构进行初步选型和布置，绘制龙门起重机的总图以及起升机 构的设计图。对龙门起重机的载荷和工况进行详细计算，这样桥架结构
30、的加载会更接近 实际情况。 2 整机总体方案的选型 2.1 参数设计 1）起重量：32t； 2）跨度：28m； 3）基距：12m； 4）起升高度：19m； 5）工作级别：M5； 6）工作速度： 主起升机构： 7 m/min（满载） ，12 m/min（10t ）； 小车运行机构：22m/min； 大车运行机构：30m/min。 2.2 设计标准 1）GB3811-83 起重机设计规范 2）GB6067-85 起重机安全规范 3）GB/T14406-93 通用龙门起重机 4）GB10183-88 桥式和龙门起重机制造及轨道公差 2.3 桥架结构形式的选择 龙门起重机是一种工作条件十分繁重的重型机
31、械设备，其载荷复杂多变，作为整台 起重机承载和连接骨架的金属结构，只有满足强度、刚度和稳定性的要求才能保证起重 机的使用性能和安全。起重机安全工作的寿命主要取决于金属结构不发生破坏的工作年 限，而不是由任何其他装置和零部件的寿命所决定。金属结构的破坏会给起重机带来极 其严重的后果。 2.3.1 金属结构的形式 根据受力特征不同，起重机的金属结构的部件可分三类：梁和桁架是主要承受弯矩 的部件；柱是主要承受轴向压力的部件；压弯构件是既承受轴向压力又承受弯矩的部件。 这些基本构件根据其受力和外形尺寸又可分别设计成格构式、实腹式或混合式的结构型 式。 实腹式构件实腹式构件主要由钢板组成，也称箱形构件，
32、适用于载荷大、外形尺寸 小的场合。具有制造工艺简单（可采用自动焊） 、应力集中较小、疲劳强度较高、通用性 强、机构的安装检修方便等优点。缺点是自重较大、刚性稍差。格构式构件是由型钢、 钢管或组合截面杆件连接而成的杆系结构。构件的自重轻，风的通过性好。缺点是制造 工艺复杂，不便于采用自动焊，节点处应力集中较大。适用于受力相对较小、外形尺寸 相对较大的场合。桁架是由杆件组成的受横向弯曲的格构式结构，是金属结构中的一种 主要结构型式。混合式构件部分为实腹结构，部分为杆系结构。其特点和使用条件均介 于格构式构件和实腹式构件之间。 龙门起重机小车轨道在主梁上的布置位置有正轨、偏轨和小偏轨三种形式。偏轨箱
33、 型梁的小车轨道位于主腹板之上，优点在于省去了正轨箱型的小车轨道位于主腹板之上， 优点在于省去了正轨箱型梁为支承轨道而设置的短横向加劲板，从而也省去了大量焊缝， 减少了制造过程的焊接变形，发挥了箱型结构固有的抗扭特性。但是为了能在主腹板上 方安置轨道和压板，须使上翼缘板的悬伸宽度加大，因而增加了为保证悬伸部分局部稳 定性而设置的三角劲板。小偏轨梁既省去了短的横向加劲板，又取消了三角劲板，是一 种较好的结构形式 2。 近年出现的偏轨箱形梁较成功的解决中轨箱形梁上翼板局部弯曲的问题。轨道完全 偏在主梁的一侧腹板上时称全偏轨。尽管它具有自重大，主梁易下挠，桥架水平较差， 箱形内部施焊条件差，上翼板与
34、腹板之间连接焊缝寿命低，上翼板与横向加劲杆之间的 焊缝易开裂等缺点。但是它同型钢，桁架式结构比较具有制造工艺简单，组装方便，通 用性强，便于自动焊，抗扭刚度等优点。 2.3.2 金属结构的连接 金属机构的连接方法有：焊接连接、铆接连接和螺栓连接，其中比较成熟和完善的 是焊接连接。他与其他连接方法比较起来，不但具有省工、省料、易于机械化和自动化 施工，而且能简化结构的构造，减轻结构自重，因此焊接一是金属结构中最主要，最普 遍的连接方法。它的缺点主要是由于焊接局部加热会影响到焊接部位的力学性质，导致 材料的性能下降。而且焊缝的质量检验也是比较费事。 铆钉连接是很早就使用的方法。由于它制造费工，用料
35、多，自重大，而且钉孔削弱 了构件的截面，是构件在受拉时降低了承载能力，因此，目前已逐步被焊接所代替，在 起重机金属结构制造中基本上已被淘汰。 螺栓连接是一种可拆卸的连接方法。由于它具有装配方便、迅速、质量可靠的优点， 因此它主要用于结构安装连接，或者用于需要经常转移工作地点的可拆卸式结构中。其 中螺栓连接又分为普通螺栓连接和高强度螺栓连接。由于高强度螺栓连接减轻了螺栓连 接中钉孔对构件的削弱影响，较精制普通螺栓连接装配更方便和迅速，而且接头的承载 能力比同样尺寸的铆接连接和普通螺栓连接连接更高，工作又更可靠。 2.4 起升机构方案设计 起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部分，
36、因而是起重机最 主要、也是最基本的机构。起升机构的安全状态，是防止起重事故的关键，将直接地关 系到起重作业的安全。 2.4.1 起升机构组成 起升机构由驱动装置、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。典型起升机构平面布置见图 2-1。 图 2-1 起升机构传动简图 1-电动机 2-联轴器 3-制动器 4-减速器 5-联轴器 6-卷筒 7-钢丝绳 8-吊钩滑轮组 9-上升极限位置限制器 1） 驱动装置：起升机构有内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种驱动方式。由 于可以容易获得电能，操纵简单，维
37、护容易，机组重量轻和工作可靠，在大型的工程起 重机中光分采用直流电动机驱动。液压驱动可以实现大传动比，可以实现大范围的无级 调速，机构紧凑，运行平稳，操作方便，过载保护性能好。目前正得到越来越广泛的应 用。流动式起重机（如汽车起重机、轮胎起重机等）以内燃机为原动力，传动与操纵系 统比较复杂。目前大有被液压驱动代替的势头。 2） 传动装置：包括减速器、联轴器和传动轴。减速器常用封闭式的卧式标准两级 或三级圆柱齿轮减速器，起重量较大者由于起升速度相对较慢，减速器的传动比较大， 所以有时增加一对开式齿轮以获得低速大力矩。为补偿吊载后小车架的弹性变形给机构 工作可靠性带来的影响，通常采用有补偿性能的弹
38、性柱销联轴器或齿轮联轴器，有些起 升机构还采用浮动轴（也称补偿轴）来提高补偿能力、方便布置并降低磨损。 3） 卷绕系统：它是传动系统的一部分，有挠性元件（钢丝绳或链条）、导向和贮 存元件（滑轮和卷筒）组成。它将旋转运动改变成直线运动，起着运动形式的转换和能 量的传递作用。桥架类型起重机采用双联滑轮组，单联滑轮组一般用于臂架类型起重机。 本文设计的龙门起重机采用双联滑轮组。 4） 取物装置：它是根据被吊物料的种类、形态不同，采用不同种类的取物装置。 取物装置种类繁多，使用量最大的是吊钩。 5） 制动器及安全装置： 制动器室保证起重机安全的重要部件，其升级股的每一套 独立的驱动装置至少要装设一个支
39、持制动器。制动器既是机构工作的控制装置，又是安 全装置。起升机构的制动器必须是常闭式的。一般起重机的起升机构只装配一个制动器， 通常装在高速轴上（也有装在与卷筒相连的低速轴上）。制动器经常利用联轴器的一个 半体兼作制动轮，即使联轴器损坏，制动器仍能起安全保护作用。电动机驱动的起重机 常用块式制动器，流动式起重机采用带式制动器，近几年采用了盘式制动器。 此外，起升机构还配备起重量限制器、上升极限位置限制器、排绳器(可以将绳整齐 的排好)等安全装置。 2.4.2 起升机构的工作原理 电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒， 吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳
40、滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向 的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊 挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下 的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使吊钩连 同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极限位置时，上升 极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量时，起重量限 制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源， 使起升机构停止运行，以保证安全。 2.5 大车运行机构 2.5.1 运行机构的组成 运行机构是
41、使起重机或起重小车作水平直线运动的机构。工作性运行机构主要用于 水平运移物品，非工作性运行机构只是用来调整起重机（小车）的工作位置。在专门铺 设的轨道上运行的称为有轨运行机构，其突出特点是负载大，运行阻力小，但作业范围 受轨道限制；无轨运行机构采用轮胎或履带，可以在普通道路上行走，其良好的机动性 扩大了起重作业的选择范围。起重机运行机构由驱动装置、运行支承装置和安全装置组 成。 1）运行驱动装置 运行驱动装置包括原动机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等）和制动器。大 多数运行机构采用电动机，流动式起重机则为内燃机，有的铁路起重机使用蒸汽机。自 行式运行机构的驱动装置全部设置在运行部分上，驱动
42、力主要来自主动车轮或履带与轨 道或地面的附着力。牵引式运行机构采用外置式驱动装置，通过钢丝绳牵引运行部分， 因此可以沿坡度较大轨道运行，并获得较大的运行速度。本文的起重机采用的是电动机 驱。 2）运行支承装置 轨道式起重机和小车的运行支承装置主要是钢制车轮组与轨道。车轮以踏面与轨道 顶面接触并承受轮压。大车运行机构多采用铁路钢轨，当轮压较大时采用起重机专用钢 轨。小车运行机构的钢轨采用方钢或扁钢，直接铺设在金属结构上。本文设计的起重机 采用专用钢轨。 车轮组由车轮、轴与轴承箱等组成。为防止车轮脱轨而带有轮缘，以承受起重机的 侧向力。车轮的轮缘有双轮缘、单轮缘及无轮缘三种（见图 22）。一般起重
43、机大车主 要采用双轮缘车轮，一些重型起重机，除采用双轮缘车轮外还要加装水平轮，以减轻起 重机歪斜运行时轮缘与轨道侧面的接触磨损。轨距较小的起重机或起重小车广泛采用单 轮缘车轮（轮缘在起重机轨道外侧）。如果有导向装置，可以使用无轮缘车轮。在大型 起重机中，为了降低车轮的压力，提高传动件和支承件的通用化程度，便于装配和维修， 常采用带有平衡梁的车轮组。无轨式起重机运行支承装置是轮胎或履带装置。 图 2-2 车轮型式 (a) 双轮缘 (b) 单轮缘 (c) 无轮缘 由于本文设计的起重机为堆场用起重机，跨距较小，因此采用双轮缘车轮。由于是 双梁设计。双梁小车运行机构的车轮采用的是单轮缘车轮。为了减少轮
44、缘啃轨，轨道内 侧常增设水评论。小车架上的立式减速器、联轴器和传动轴驱动车轮，制动器放在电动 机另一端的外伸轴上。 3）安全装置 运行机构的安全装置有行程限位开关、防风抗滑装置、缓冲器和轨道端部止挡，以 防止起重机或小车超行程运行脱轨，防止室外起重机被强风刮跑造成倾覆。 2.5.2 运行机构的工作原理 电动机的原动力通过联轴器（和传动轴）传递给减速器，经过减速器的减速增力作 用，带动车轮转动，驱动力靠主动车轮轮压与轨道之间的摩擦产生的附着力，因此，必 须要验算主动轮的最小轮压，以确保足够的驱动力。运行机构的制动器使处于不利情况 下的起重机或小车，在限定的时间内停止运行。 2.5.3 运行机构的
45、驱动类型 轨道式运行机构有集中驱动和分别驱动两类。集中驱动是由一个电动机通过传动轴 带动两边车轮驱动。有低速轴集中驱动、高速轴集中驱动和中速轴集中驱动。这种驱动 方式对桥架水平刚性要求不高，但对走台刚性要求较高。低速轴驱动工作可靠，但自重 较大。高速轴驱动传动轴虽轻，但对安装要求高。中速轴驱动机构复杂，分组性差。分 别驱动是由两套独立的无机械联系的运动机构组成，省去了中间传动轴，自重轻、部件 的分组性好、安装和维修方便。与集中驱动相比，分别驱动起重机运行较稳定，在起重 机运行机构上得到广泛采用。对于大车运行机构，集中驱动只用于小跨度的起重机。本 次设计的起重机的大车行走机构采用分别驱动型式，小
46、车运行机构采用低速轴集中驱动。 2.6 司机室 司机室是金属结构的组成部分，提供司机操作所需要的作业空间。司机室内布置有 操纵设备、司机坐椅和成套的控制显示装置，应考虑为操作者创造良好的作业环境，使 司机工作安全、舒适、高效。 2.6.1 司机室的种类 按是否运动分类。他可以分为固定式和移动式两类。安于外界的关系分类。它可以 分为敞开式和封闭式。本文设计的起重机采用的是固定封闭式司机室。 2.6.2 司机室的安全技术要求 除流动式起重机外，司机室一般都连接到较高的金属结构件上。其安全要求应从司 机室的钢结构、与其他金属结构的连接、安装位置、室内的空间尺寸，以及环境的要求 等各方面综合考虑。 图
47、 2-3 起重机的司机室 (a)敞开式 (b)封闭式 满足结构安全要求： 1）司机室必须安全可靠。司机室与悬挂或支承部分的连接必须牢固。 2）司机室的顶部应能承受 25kN/m2 的静载荷。 3）桥式起重机司机室，一般应设在无导电裸滑线的一侧。 满足高处作业安全要求： 1）开式司机室应设有高度为 1050mm 的栏杆，并应可靠地将司机室围护起来。 2）司机室底面与下方地面、通道、走台等距离超过 2m 时，一般应设置走台。 3）除流动式起重机外，司机室外面有走台时，门应向外开；没有走台时，门应向里 开；有无走台都可采用滑动式拉门。 满足人机安全要求： 该安全要求设计的主要依据是人体测量参数、操作
48、参数和视线参数。 1）司机室应提供足够的操作和检修空间，一般能容纳两个人。除流动式起重机外， 司机室内净空高度不应小于 2m，满足坐站交替的活动需要。 2）操纵器的布置应符合人手臂和腿脚的运动特性，显示器、信号和报警装置应符合 人视听器官的感觉特性，并便于操作和维修。 3）窗的尺寸与位置应保证司机有良好的视野，坐在座椅上应能看到工作范围内的取 物装置在任何位置时的情况。还应根据需要设置下视和上视窗口。闭式操纵室玻璃窗的 设计还应考虑到擦拭外侧玻璃的方便。 4）司机座椅应安装可靠，舒适可调，使人不易疲劳。 5）提供必要的照明，保证夜班作业需要。固定式照明装置的电源电压不应超过 220V，可携式照
49、明装置的电源电压不应超过 36 V。 满足劳动卫生要求： 1）在高温、有尘、有毒等环境下工作的起重机，应设计成封闭式司机室。露天工作 的起重机，应装设有防风、防雨、防晒的司机室。 2）内部工作温度高于 35、在高温环境下工作或低于 5的司机室，根据需要可安 装取暖和空气调节设备。 3）在高温环境直接受热辐射的司机室，应装设有效的隔热层。受热辐射的窗玻璃应 采用防红外线辐射的钢化玻璃。 4）司机座一般悬挂在金属结构件上，考虑到起重机运行的动载效应，要有防振措施。 其他： 1）除流动式起重机和司机室底部无碰人危险的起重机外，与起重机一起移动的司机 室，其底面距下方地面、通道、走台等净空高度不应小于 2m。 2）窗玻璃应采用钢化玻璃或夹层玻璃，并应只能从司机室里面安装。 3）装设必要的应急措施，保证在事故状态下，司机能安全地撤出，或避免事故对司 机的危害。配备灭火器、电铃或警报器，必要时还应设置通讯联系装置。 2.7 梯子 栏杆 电气设备 2.7.1 防护栏杆 起重机金属结构高大，一般龙门起重机的主梁高度都在 10m 以上，甚至高达几十米。 为了获得作业现场清楚的观察视野，司机室往往设在高处，很多设备也安装在高处结构
