305T桥门式起重机副起升机构的设计毕业设计论文.pdf

*理工学院成人教育学院 毕业设计(论文)题 目 30/5T 桥门式起重机副起升机构的设计 教 学 点 新疆工程学院函授站 专 业 机械设计及其自动化 年 级 2013 年函授本科班 姓 名#指导教师#定稿日期：2014 年 11 月 8 日 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名：日 期：使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日 期：学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年 月 日 导师签名：日期：年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 指导教师评阅书 指导教师评价：一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优 良 中 及格 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价：一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优 良 中 及格 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优 良 中 及格 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 评定成绩：优 良 中 及格 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年 月 日 教学系意见：系主任：（签名）年 月 日 四川理工学院成人教育学院 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 专业班级 机械设计及其自动化（2013 年函授本科班）设计（论文）题目 30/5T 桥门式起重机副起升机构的设计 接受任务日期 完成任务日期 指导教师（签名）指导教师单位 设计(论文)内容目标 1.30/5 吨桥门式起重机副起升设计 2.设计内容：驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置、安全保护装置四大基本装置的选配与设计 3.设计参数：额定起重量：Gn=5t 小车轨距：K=2500mm 工作级别：M4（依据起重机的利用等级和载荷状态选择确定）起升高度：H=16m 起升速度：V 起升=12m/min 小车运行速度：V 运行=45m/min 小车自重：7.5 吨 设计(论文)要求 查找桥门式起重机的相关设计资料，以论文设计目标中的参数为基准，进行 30/5T桥门式起重机的副起升机构的选配、参数计算设计，并使选配的各项机构设备能够达到国标，及特种设备的安全使用要求。参考资料 1.张质文.程文明.曾佑文.汪春生等.起重机设计手册，第一版，北京，中国铁道出版社，1998 年 3 月；2.机械设计手册，化学工业出版社，2008 年 1 月；3.吴宗泽.机械零件设计手册，机械工业出版社，2004 年；4.黎桂英.何悦胜.陶亚秋.丁维扬等.最新实用五金手册（修订本）.第二版，广州，广东科技出版社，1996 年 3 月；5.陈道南等编.起重运输机械，机械工业出版社，1982 年；6.陈道南等编.起重机课程设计，冶金工业出版社，1993 年；7.成大先.起重机设计手册，第 2 卷，武汉，化学工业出版社，1996 年；8.胡宗武.起重机设计计算，北京，北京科技出版社，1988 年 注：此表由指导教师填写后发给学生，学生按此表要求开展毕业设计（论文）工作。毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名：日 期：指导教师签名：日 期：使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日 期：学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年 月 日 导师签名：日期：年 月 日 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右）、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 指导教师评阅书 指导教师评价：一、撰写（设计）过程 1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格 2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格 3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格 4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格 5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优 良 中 及格 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日 评阅教师评阅书 评阅教师评价：一、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优 良 中 及格 不及格 二、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 建议成绩：优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年 月 日 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 I 教研室（或答辩小组）及教学系意见 教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程 1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格 2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格 3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格 二、论文（设计）质量 1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 良 中 及格 不及格 2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优 良 中 及格 不及格 三、论文（设计）水平 1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格 2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 不及格 3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格 评定成绩：优 良 中 及格 不及格 教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年 月 日 教学系意见：系主任：（签名）年 月 日 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 II 目 录 目 录.1 摘 要.II Abstract.III 第 1 章 概 述.1 1.1 起重机械的发展与趋势.1 1.2 起重机械的分类及主要参数.2 1.2.1 起重机的分类.2 1.2.2 起重机的主要参数.2 1.2.3 桥门式起重机的基本构成.4 1.3 本设计的主要内容.5 1.3.1 主要设计任务.5 1.3.2 设计技术要点.5 第 2 章 副起升机构的设计方案选择.7 2.1 副起升机构的主要参数设定.7 2.2 副起升机构方案的选择.8 第 3 章 驱动装置的设计.10 3.1 电动机的选择及核算.10 3.1.1 初选电动机.10 3.1.2 电动机的校验.11 3.2 卷筒的设计.12 3.2.1 确定卷筒的主要尺寸.13 3.2.2 卷筒的强度校验.14 3.3 减速器的选择与核算.16 3.3.1 减速器中齿轮的精度选择.17 3.3.2 密封与润滑.17 3.3.3 主要参数设计.18 3.3.4 验算起升速度及实际所需功率.20 3.4 选择联轴器.20 3.4.1 概 述.21 3.4.2 联轴器的尺寸计算及型号选择.21 3.5 制动器的选择与设计.22 3.5.1 制动器概述.22 3.5.2 制动器的初选.23 3.5.3 制动器的检验.24 第 4 章 钢丝绳卷绕系统的设计.25 4.1 滑轮组的选用及设计.25 4.1.1 滑轮组的概述.25 4.1.2 滑轮组主要尺寸的设计与选择.27 4.2 钢丝绳的选择与设计.28 4.2.1 概 述.28 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 III 4.2.2 钢丝绳的选择.30 第 5 章 取物装置的设计.33 5.1 取物装置的概述.33 5.2 吊钩的概述.33 5.2.1 吊钩组.34 5.2.2 吊钩的形式.35 5.2.3 吊钩主要参数的计算.37 第 6 章 安全保护装置.39 6.1 安全保护装置的种类以及设置要求.39 6.2 安全保护装置的作用及其安装位置.40 6.3 超载限制器.44 6.3.1 电子式传感器的工作原理.45 6.3.2 传感器的安装与选择.46 6.4 起重力矩限制器.47 6.4.1 电子式起重力矩限制器工作原理.47 6.4.2 力矩限制器的选择.48 6.5 极限位置限制器.49 6.5.1 上升极限位置限制器.49 6.5.2 行程极限位置限制器.50 6.5.3 位置限位器的报废.51 6.6 其他安全装置.51 第 7 章 论文小结.53 参考文献.54 致 谢.1 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 II 摘 要 起重机的出现，大大提高了人们的劳动效率，以往需要大量劳力、花大量的时间才能完成搬运的大型物件，现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中，起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内，搬运大型零件或重型装置桥式起重机是不可获缺的。桥式起重机起升机构设计主要由起升机构（包含主起升、副起升）、小车运行机构、大车运行机构设计等部分组成。起升机构由电动机、减速器、钢丝绳、卷筒组、滑轮组、制动器、联轴器等部分组成；运行机构主要由电动机、减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴和一些连接件等组成。本设计主要针对桥式起重机的用途、主要机构、分类以及主要参数作出设计，并着重针对额定起重量为 30/5t 桥门式起重机的副起升机构的滑轮组、卷筒、电动机、减速机、制动器、制动轮、传动轴、钢丝绳的选用等，进行设计说明。关键词：起重机；桥门式起重机；副起升机构；设计说明 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 III Abstract The emergence of the crane,greatly improved peoples labor efficiency,the former requires a lot of labor,spend a lot of time to complete the large object handling,now used cranes can easily achieve effects,especially in the small range of move process,crane effect is quite obvious.In the factory workshop,handling large parts or heavy equipment crane is indispensable.Bridge crane hoisting mechanism design is mainly composed of a lifting mechanism(including the main lifting,vice hoisting),trolley traveling mechanism,a cart running mechanism design etc.The lifting mechanism is composed of amotor,a speed reducer,a wire rope,drum group,pulley block,brake,couplings and other parts;operating mechanism is mainly composed of a motor,deceleration device,composed of active wheel group,driven wheel group,the transmission shaft and some fittings etc.This design mainly uses,for bridge crane main mechanism,classification and main parameters design,and focuses on the rated lifting weight of 30/5t gantry crane of vice hoisting mechanism pulley group,drum,motor,reducer,brake,brake wheel,a transmission shaft,a steel wire rope selection,design description.Key Words：Cranes;gantry crane;vice hoisting mechanism;design description 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 1 第 1 章 概 述 1.1 起重机械的发展与趋势 随着社会生产力的发展和人民生活的提高，起重机械在不断的发展和完善。这是因为，起重机械是物流机械化系统中的重要设备。社会化大生产越发展，人民生活水平越提高，物料搬运和人员的输送量就越大，起重机械的应用范围就越广泛。根据人类生产和生活的需要，许多具有特殊用途的新型设备不断出现。就目前起重机的发展趋势来看，未来的起重机的主要发展方向将主要体现在如下几个方面：1.重点产品大型化 起重机的起重量将会越来越大，以满足特殊工程的需要。2.通用产品轻量化 将广泛采用新材料和采用合理的结构形式，以减轻设备自重。采用新的结构形式，主要是在梁、臂的截面形式上下功夫；采用新的计算方法；采用新材料，起重机结构件将越来越多地采用高强度钢，零部件逐渐采用塑料，现在滑轮已经采用铸尼龙材料，缓冲器采用了聚氨酯材料，国外还采用碳纤维强化塑料代替起重机部分结构件的趋势。3.高速化以满足生产率日益提高的要求 4.多样化 将向同一设备可使用多种工作装置的要求发展，扩大使用范围。5.最优化 将普通采用先进的设计计算方法，并配用电子计算机进行优化设计，以选择合理的结构形式。6.通用化 力求提高系列产品零部件的通用率，从而使零部件能够达到快速匹配的效果。7.液压化 主要体现在轮式起重机向液压传动发展。8.安全化 起重机械的可靠性、安全性和舒适性将成为评价设备的重要指标；特别是安全性，将作为评价先进性的头等重要指标。例如，在安全防护装置的配备、司机室的合理布置、以及减少振动和噪声等方面，都会将作为制造厂家设计原则的一部分。9.自动化 采用微机系统控制和操作遥感控制技术越来越多。30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 2 1.2 起重机械的分类及主要参数 1.2.1 起重机的分类 起重机械按其功能和构造特点，可分为三类：第一类是轻小型起重设备。特点是轻便，结构紧凑，动作简单，作业范围投影以点、线为主。第二类是起重机。特点是可以使挂在起重吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降和水平运移。第三类是升降机。特点是重物或取物装置只能沿着导轨升降。这三类起重机械，又是由许多结构和工作用途不同的起重机械组成，可见表1-1.表中的起重机类别都是按照结构特点分类的。1.2.2 起重机的主要参数 起重机械的参数，是表明起重机械工作性能的指标，也是设计的依据。在起重吊运作业中，这些参数又是选用各类起重设备的依据。1.起重量 G 起重量 G（过去常用字母 Q 表示），是指被起升重物的质量，单位为千克（kg）或吨（t）。一般分为额定起重量、最大起重量、总起重量、有效起重量等。2.跨度 S 桥架型起重机运行轨道轴线之间的水平距离称为跨度，用字母 S表示（过去常用字母 L 表示），单位为米（m）。3.轨距 K 轨距也称轮距，依据现场的不同，其测量方法也不同。4.基距 B 基距也称轴距，是指沿纵向运动方向的起重机或小车支撑中心线之间的距离，其测定与支撑轮的布置有关。5.幅度 L 起重机置于水平场地时，空载吊具垂直中心线至回转中心线之间的水平距离称为幅度 L（过去常用字母 R 表示），单位为 m。6.起重力矩 M 起重力矩是幅度 L 与其相对应的起吊物品重力 G 的乘积，M=CL（过去常用 QR 表示）。7.起重倾覆力矩 MA 起重倾覆力矩，是指吊物重力 G 与其至倾覆线距离 A 的乘积，MA=CA。30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 3 轻小型起重设备 千斤顶 滑车 起重葫芦 绞车（卷扬机）悬挂单轨系统 手拉葫芦 手扳葫芦 电动葫芦 卷绕式绞车 摩擦式绞车 绞盘 升降机 电梯 施工升降机 简易升降机 起重机 桥架式 桥 式 起重机 带回转臂的 带回转小车的 单/双主梁 同/异轨双小车 挂梁式 电动葫芦式 带导向架 柔性吊装 悬挂式 梁式 门 式 起重机 单/双梁门式 可移动主梁式 半门式起重机 缆索型 缆 索 起重机 门式缆索起重机 固定式 平移式 辐射式 桅杆起重机 悬臂起重机 甲板起重机 浮式起重机 流动式起重机 铁路起重机 塔式起重机 半门座起重机 臂架型 门座起重机 港口门座 船厂门座 电站门座 固定式 移动式 自升式 汽车 轮胎 履带 固定式 移动式 起重机械 表 1-1 起重机械的类别 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 4 8.轮压 P 轮压是指一个车轮传递到轨道或地面上的最大垂直载荷，按工况不同，分为工作轮压和非工作轮压。9.起升高度H 和下降深度h 起升高度是指起重机水平停机面或运行轨道至吊具允许最高位置的垂直距离，单位为 m。某些起重机，吊具需要深入到运行轨道或者地平面以下作业，应考虑下降深度，其指的是吊具最低工作位置与起重机水平支承面之间的垂直距离。10.工作速度 V 工作速度，按起重机工作机构的不同可分为：起升（下降）速度 Vn，回转速度 w，起重机（大车）运行速度 Vk，小车运行速度 Vt，吊重行走速度，变幅速度 V1等。11.起重机工作级别 表面起重机工作繁重程度的参数，是为了考虑起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的工作特征。12.起重特性曲线 是表示臂架型起重机作业性能的曲线，他有起重量曲线和起升高度曲线组成。1.2.3 桥门式起重机的基本构成 桥门式起重机一般有桥架（门架），装有起升机构和小车运行机构，大车运行机构，操作室，小车导电装置，起重机总电源导电装置等组成。本篇设计主要针对起升机构中的副起升机构额定起重量为5T，它的主要机构包含以下装置：驱动装置 包括电动机、联轴器、减速机、卷筒等五大部件，其中卷筒又属于钢丝绳卷绕系统中的部件。钢丝绳卷绕系统 包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮等四大部件，其中卷筒又属于驱动装置中的部件。取物装置 包括吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种形式，本篇设计采用吊钩这一形式。安全保护装置 包括安全制动器、超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，安全保护装置采用国标配件，即根据现场的实际情况，进行零件的选配即可。30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 5 图 1-1 桥门式起重机的水平实物图 1.3 本设计的主要内容 1.3.1 主要设计任务 依据起重机械的设计要求，设计出能够使 30/5T桥门式起重机（指主起升机构最大起重量为 30T，副起升机构最大起重量为 5T 的桥门式起重机）正常运行的副起升机构，其包括对副起升机构中的对驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置、安全保护装置的各部件的设计与选配。1.3.2 设计技术要点 1.对起重机副起升机构的整体分析，了解其副起升机构的各主要部件的功30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 6 能、作用及工作原理 2.对副起升机构中各主要部件的工况的计算，通过查找相应的资料进行选配。图 1-2 桥门式起重机的三视图 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 7 第 2 章 副起升机构的设计方案选择 2.1 副起升机构的主要参数设定 本次设计的桥式起重机主要用于设备检修使用，该起重机主起升机构利用等级为 T4（经常清闲的使用），载荷状态 L2-中（机构经常承受中等载荷，较少承受最大载荷）主要设计参数如下：额定起重量：Gn=5t 小车轨距：K=2500mm 工作级别：M4（依据起重机的利用等级和载荷状态选择确定）起升高度：H=16m 起升速度：V 起升=12m/min 小车运行速度：V 运行=45m/min 小车自重：7.5 吨 起升机构设计要素设计起升机构需要给定的主要参数有：起重量、工作级别、起升高度和起升速度。额定起重量对起升机构的组成形式、传动部件、电动机的驱动功率有重要影响。在起重机系列设计中，合理选择起重量是重要的环节。一般情况下，当起重量超过 10t 时，常设置两个起升机构，即主起升机构和副起升机构。主起升机构的起重能力大，用以起吊重量大的货物。副起升机构的起重能力小，但速度较快，用以起吊较轻的货物或作辅助性工作，提高工作效率。起升速度的选择与起重量、起升高度、工作级别和使用要求有关，中、小起重量的起重机选用高速以提高生产率，大起重量的起重机选用低速以提高驱动功率，提高工作的平稳性和安全性。工作级别高、经常使用、要求生产率高的起重机宜采用高速；反之，工作级别低、用于辅助性工作的起重机可选用低速。用于安装与设备维修的起重机除选用低速外，还需配备有微速或调试功能。大起升高度的起重机为了提高工作效率，除适当提高起升高速外，还可备有空载快速升降功能。30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 8 2.2 副起升机构方案的选择 副起升机构一般由驱动装置(包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒、等)、钢丝绳卷绕装置(包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮)、取物装置和安全保护装置组成。当起重量在 50t 以下时，常见的桥式起重机的起升机构布置方式如图 2-1所示：1 1-电动机；2-制动轮；3-制动器；4-转动轴；5-联轴器；6-卷筒；7-减速器；图 2-1 起升机构配置方案 图 2-2 副起升机构钢丝绳卷绕 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 9 图 2-1 的方案布置形式，在通用桥式起重机设计在实际设计中普遍应用，具有结构紧凑、传动稳定、安装简便等优点。当起重量在5-10t时，典型的双联滑轮组起升机构钢丝绳卷绕如图2-2所示。根据起重运输机械冶金工业出版社1993.4 表 2-2 选择起重量5t 时，双联滑轮组倍率 a 取 12，本设计计算选择滑轮组倍率a=2。图 2-3 起重小车元器件各机构的配置方案图 图 2-4 副起升机构的部件布置图30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 10 第 3 章 驱动装置的设计 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。大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动传动装置常采用万向联轴器。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，本设计采用驾操控制方式进行设计。3.1 电动机的选择及核算 电动机是把电能转换成机械能的设备，是驱动设备中的核心，如同人的心脏。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机（电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。本设计采用的是三相异步交流电动机。3.1.1 初选电动机 电动机的选择，应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择时应注意以下两点：(1)如果电动机功率选得过小,就会出现“小马拉大车”现象，造成电动机长期过载，使其绝缘因发热而损坏，甚至电动机被烧毁；(2)如果电动机功率选得过大就会出现“大马拉小车”现象，其输出机械功率不能得到充分利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利，而且还会造成电能浪费，要正确选择电动机，必须根据现场的实际工况，进行对比选择。首先，先对起升机构满载是的净功率进行粗略计算，经查阅起重机设计手册，易知净功率的计算公式如下：6000njPQVN 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 11 其中各字母代表的含义如下：Nj起升机构满载时的静功率（Kw）Q起升载荷，指起升质量的重力（N）P在计算起升重物时用到的一个起升安全系数，一般取值为 1.011.02，本设计为保证足够的安全，取最大值 1.02 Vn起升速度（m/min）起升机构的总效率（包括减速器、卷筒和滑轮组的效率），采用齿轮减速器，一般可取=0.9 则由：起升机构的总效率取值 0.9 Q 起升质量的重力=5000kg9.8N/kg P起升安全系数，取值 1.02 Vn 起升速度=12m/min 可得：起升机构满载时的静功率 kwPQVNnj1.119.060000128.9500002.16000 桥式起重机的使用工况较接近 S3、S4和 S5，根据 Nj=11.1kw，JC=25%,初选电动机 YZR180L-8,其基准功率为 13Kw（超出部分是为进行高速起升、下降所预留的）：在 S4工况中，当 CZ=150，JC=25%时，其允许输出功率 N=12.16 Kw（此值设定为该电动机的最大输出功率）,转速 nd=700r/min；在基准工作制时，额定输出功率 Ne=11 kW,力矩允许过载=2.5，Jd=0.375kgm2 3.1.2 电动机的校验 1.发热验算 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 12 按起重运输机械冶金工业出版社 1993.4 式（6-5）：kwZGPQVNnw18.99.01600003.128.9500002.18.06000 NW=9.18KW9.6 KW,验算通过。式中，H 代表绕线异步电动机，经查起重机设计手册，可查得，H 取值2.1。表示电动机转矩的允许过载倍数，经查起重机设计手册，可查得，取值 2.5。电动机过载率 9.6/11=87%。通过计算发热率及过载率，发现型号为 YZR180L-8，基准功率为 13kw 的电动机完全能够承受设计要求，并没有出现过多盈余而导致资源浪费。3.2 卷筒的设计 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 13 在起重机的起升机构中，滑轮起着省力和支撑钢丝绳并为其导向的作用。对于轻、中型工作类型的桥式起重机的滑轮可用灰铸铁和球墨铸铁制造；对于重级以上工作类型的桥式起重机的滑轮，可用铸钢制造。对于大直径（D800mm）的滑轮可用碳钢焊接。滑轮的直径对钢丝绳使用寿命有直接的影响，钢丝绳每经过滑轮一次，就要弯曲一次，这样多次反复弯曲，是造成钢丝绳损坏的重要原因之一。卷筒是起重机的重要承重部件，通过电机的作用来卷绕钢丝绳以实现起吊重物的下降或提升，它承载起升载荷，收放钢丝绳，实现取物装置的升降。因此，起重机械卷筒的安全性、可靠性非常重要。3.2.1 确定卷筒的主要尺寸 1.卷筒的直径 Dd（e-1）=11（25-1）=264mm 由起重机课程设计附表 13 选用1D=300 mm，卷筒绳槽尺寸由起重机械设计手册表3-3-3 得槽距，1t=13 mm，槽底半径1r=6 mm。2.卷筒的长度：m mLtZDHiLh120820013)4231114.321016(2)4(23100 取L=1500mm 式中：0Z附加安全系数，取0Z=2；1L卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即1L=200 mm，30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 14 实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减；0D卷筒计算直径0D=D+d=300+11=311 mm 3.卷筒壁厚 =0.02D+（610）=0.02300+（610）=1216 mm 取=4 mm 3.2.2 卷筒的强度校验 1.卷筒壁压应力计算：MpamNSty75.70/1075.70013.0014.012876262maxmax 式中，Sma#表示钢丝绳所承受的压力，其计算方法在钢丝绳卷绕系统的设计中将涉及到。依据起重机械设计手册 中对卷筒部件的设计要求，以及考虑到卷筒的安全性、可靠性等，并通过查询各类钢材的性能及工艺，初步选用灰铸铁 HT200作为本设计中副起升机构卷筒的制造材料，最小抗拉强度b=195MPa，许用压应力：Mpanb1305.11951 因maxyy，故抗拉强度是足够的。2.卷筒拉应力验算：由于卷筒长度 L3D，尚应校验由弯曲应力产生的拉应力，卷筒弯矩图示 3-130/5T桥门式起重机副起升机构的设计 15 所示：图3-2-1 卷筒弯矩图 图 3-1 卷筒弯矩图 卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：mNLLSlSMw83694002200150012876)2(1max1max 卷筒断面系数：mNDDDWi9.8754553002723001.01.04444 30/5T桥门式起重机副起升机构的设计 16 式中：D卷筒外径，D=300mm；Di卷筒内径，Di=D-2=300-214=272 mm 于是：M