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橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
學(xué) 院
機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)
機(jī)械工程及自動(dòng)化
班級(jí)學(xué)號(hào)
學(xué) 生
指導(dǎo)教師
題 目
橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
1 綜述
1.1 概述
物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用愈來(lái)愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。
大型化和專用化
1.2 國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的發(fā)展情況介紹
??? 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量達(dá)6，500t，最大的履帶起重機(jī)起重量達(dá)3，000t，最大的橋式起重機(jī)起重量為1，200t，集裝箱岸邊裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度是240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m/min 。
??? 工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機(jī)的市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理的專用起重機(jī)，防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機(jī)的功能不斷增加，性能不斷提高，適應(yīng)性比以往更強(qiáng)。德國(guó)德馬格公司研制出一種飛機(jī)維修保養(yǎng)的專用起重機(jī)，在國(guó)際市場(chǎng)打開了銷路。這種起重機(jī)安裝在房屋結(jié)構(gòu)上，跨度大、起升高度大、可過(guò)跨、停車精度高。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導(dǎo)管，與飛機(jī)維修平臺(tái)相連，并可作360度旋轉(zhuǎn)。通過(guò)大車和小車的位移、導(dǎo)管的升降與旋轉(zhuǎn)可使維修平臺(tái)到達(dá)飛機(jī)的任一部位，進(jìn)行飛機(jī)的維護(hù)和修理，極為快捷方便。
1.3 國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展具體表現(xiàn)以下幾個(gè)方面：
1.3.1 模塊化和組合化
??? 用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。
??? 目前，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的著名起重機(jī)公司都已采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著的效益。德國(guó)德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)費(fèi)用下降12%，生產(chǎn)成本下降45%，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。德國(guó)德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機(jī)，起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)由冷軋型軌組合而成，起重機(jī)運(yùn)行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉(zhuǎn)彎、過(guò)跨、變軌距。所有部件都可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運(yùn)路線在短時(shí)間內(nèi)將各種部件組合搭配即成。這種起重機(jī)組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運(yùn)行成本低。有手動(dòng)、自動(dòng)多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機(jī)、雙梁懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、輕型門式起重機(jī)及手動(dòng)堆垛起重機(jī)，甚至能組成大型自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)。
1.3.2 輕型化和多樣化
??? 有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機(jī)。德國(guó)德馬格公司經(jīng)過(guò)幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個(gè)輕型組合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。起重量為1-63噸，工作級(jí)別為A1-A7，整個(gè)系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個(gè)品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機(jī)都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調(diào)速。操縱方式有地面手電門自行移動(dòng)、手電門隨小車移動(dòng)、手電門固定、無(wú)線遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動(dòng)、司機(jī)室自行移動(dòng)等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導(dǎo)電、DVS系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項(xiàng)，通過(guò)不同的組合，可搭配成百上千種起重機(jī)，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大大降低廠房建筑物的建造成本，同時(shí)也可減小起重機(jī)的運(yùn)行功率和運(yùn)行成本。與通用產(chǎn)品相比較，起重量為10t，跨度22.5m，通用雙梁橋式起重機(jī)自重是24t，起重機(jī)軌面以上高度1876mm，起重機(jī)寬度5980mm; 德馬格起重機(jī)的自重只有8.7t，重量輕了176%，起重機(jī)軌面以上高度為920mm，降低了104%，起重機(jī)寬度為2980mm，外形尺寸減少了100%。
1.3.3 自動(dòng)化和智能化
??? 起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場(chǎng)感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、載波通訊及控制、無(wú)接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。重點(diǎn)開發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè)，特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。
例如采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導(dǎo)取物裝置自動(dòng)抓取貨物。吊具自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度200m／min、加速度0.5m2／s的情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個(gè)毫米。起重機(jī)可通過(guò)磁場(chǎng)變換器或激光達(dá)到高精度定位。起重機(jī)上安裝近場(chǎng)感應(yīng)系統(tǒng)，可避免起重機(jī)之間的互相碰撞。起重機(jī)上還安裝了微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提供大部分常規(guī)維護(hù)檢查內(nèi)容，如齒輪箱油溫、油位，車輪軸承溫度，起重機(jī)的載荷、應(yīng)力和振動(dòng)情況，制動(dòng)器摩擦襯片的壽命及溫度狀況等。
1.3.4 成套化和系統(tǒng)化
??? 在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過(guò)中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測(cè)出來(lái)的各種信息實(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn)輸和郵電部門行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。
??? 例如生產(chǎn)工程機(jī)械的美國(guó)卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購(gòu)置了一條以橋式起重機(jī)為主的物料自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)，用于鋼板的噴丸處理、切割和入庫(kù)的自動(dòng)裝卸搬運(yùn)作業(yè)，比原先采用單機(jī)操作工作效率提高了65%。日本東芝浜川崎工廠用全自動(dòng)橋式起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來(lái)搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件，為機(jī)床運(yùn)送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}(cāng)庫(kù)。這些在空間移動(dòng)的起重機(jī)搬運(yùn)系統(tǒng)代替了過(guò)去通常使用的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車，使車間的地面面積得到充分利用。
1.3.5 新型化和實(shí)用化
??? 結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，便于運(yùn)輸與安裝。
??? 在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。為使中小噸位的起重小車結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)化，同時(shí)降低起重機(jī)的尺寸高度，減小輪壓，國(guó)外已大量采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡(jiǎn)、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動(dòng)器的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大。此外，各機(jī)構(gòu)采用的電動(dòng)機(jī)都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而減小電機(jī)基座號(hào)，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動(dòng)力矩小的制動(dòng)器。
??? 在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性，增加起重機(jī)的功能。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。德國(guó)近年為解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來(lái)尋找開始加速的最佳時(shí)刻，將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動(dòng)工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過(guò)模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量，再利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)像熟練司機(jī)一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。
2 方案論證
2.1 橋式起重機(jī)的特點(diǎn)和種類
起重機(jī)是從事起吊、空中搬運(yùn)的一種設(shè)備。常見的起重機(jī)有： 橋式起重機(jī)門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、港口起重機(jī)、汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)和鐵路起重機(jī)等。
橋式起重機(jī)是機(jī)械制造工業(yè)和冶金工業(yè)用得最廣泛的一種起重機(jī)機(jī)械，橋式起重機(jī)又稱“行車”或“天車”，是橫架在固定跨間上空用來(lái)吊運(yùn)各種物件的設(shè)備。橋式起重機(jī)的特點(diǎn)是它既不占地面面積，又不妨礙地面上的作業(yè)，而且以較少的物資材料和極為穩(wěn)定的形態(tài)把建筑物內(nèi)各處都當(dāng)作可能的作業(yè)范圍，進(jìn)行高速、高效的服務(wù)，可以在起升高度和大、小車軌道所允許的空間內(nèi)負(fù)擔(dān)任意位置的吊運(yùn)工作。
此外，橋式起重機(jī)容易以廉價(jià)實(shí)現(xiàn)借助控制盤和操縱盤進(jìn)行自動(dòng)操縱、或半自動(dòng)操縱、內(nèi)裝電腦的程序操縱。設(shè)置在室內(nèi)的起重機(jī)中，橋式起重機(jī)約占90%。
橋式起重機(jī)有很多類型。一般按以下方法進(jìn)行分類。
根據(jù)橋架的結(jié)構(gòu)不同，分為箱式結(jié)構(gòu)，四珩架結(jié)構(gòu)和腹板梁結(jié)構(gòu)等，其中箱式結(jié)構(gòu)用得最廣泛。
根據(jù)起吊裝置不同，分為吊鉤橋式起重機(jī)、電磁盤橋式起重機(jī)、抓斗橋式起重機(jī)。為了使吊鉤橋式起重機(jī)使用場(chǎng)合更廣泛，在吊鉤上附以可更換的電磁盤或馬達(dá)抓斗，以便作兩種或三種用途。
圖2-1 橋式起重機(jī)示意圖
2.2 橋式起重機(jī)的一般構(gòu)造
橋式起重機(jī)構(gòu)造：沿建筑物較長(zhǎng)方向的兩壁設(shè)置的承軌梁，在梁上鋪設(shè)大車運(yùn)行軌道，將裝有4個(gè)車輪（載荷大時(shí)裝有6個(gè)或8個(gè)車輪）的橋架跨在軌道上；裝有起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)小車（cab）在橋架上運(yùn)行。
大車軌道中心間的距離稱為跨度（span），在該軌道上運(yùn)行的動(dòng)作稱為大車運(yùn)行。在橋架的中心或兩端裝有大車運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，從電動(dòng)機(jī)的水平軸引出動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)半數(shù)的車輪。起升、小車運(yùn)行及大車運(yùn)行的速度，按工況和起重量的大小適當(dāng)選定。一般來(lái)說(shuō)，在起重量小和使用頻繁時(shí)，速度較高。
小車運(yùn)行速度同大車運(yùn)行的速度相比低得多，原因是小車運(yùn)行距離接近建筑物的寬度，它不會(huì)太長(zhǎng)，一般小于40m，而大車沿建筑物的長(zhǎng)度方向運(yùn)行，所以多數(shù)運(yùn)行距離都是相當(dāng)長(zhǎng)的。
小型和低速的起重機(jī)，多數(shù)在地面上用按鈕進(jìn)行操縱，而大型的高速的起重機(jī)，幾乎都坐在駕駛室內(nèi)進(jìn)行操作。
起重機(jī)5t以下的起重機(jī)，多半用帶有電動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電葫蘆代替電動(dòng)小車。最近已有30t級(jí)的電葫蘆作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在市場(chǎng)上銷售。
當(dāng)起重量超過(guò)20t時(shí)，一般起升速度比較低。只用單一的起升機(jī)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間處理小件貨物效率很低。因此在這種起重機(jī)上，一般并設(shè)一個(gè)副起升機(jī)構(gòu)。
副起升也設(shè)在該小車上，但不用主起升電動(dòng)機(jī)，而大型起重機(jī)的主梁，多數(shù)都采用單腹板梁、箱形梁等焊接結(jié)構(gòu)。
在主梁兩側(cè)設(shè)有輕型水平梁，稱為副梁。它通過(guò)水平構(gòu)件同主梁一起構(gòu)成一個(gè)水平框架，這對(duì)因主梁在大車運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的慣性力所引起的水平載荷，是一個(gè)十分堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)。
此外，主副梁之間布置大車運(yùn)行驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，與其相聯(lián)的減速機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)軸、軸承等。在它們的上方鋪設(shè)走臺(tái)板，設(shè)立欄桿，以便檢修人員行走。
對(duì)箱形結(jié)構(gòu)或殼體結(jié)構(gòu)的主梁來(lái)說(shuō)，因?yàn)槠渌娇箯潉偠却?，所以多?shù)都不帶副梁。
小車是用型鋼和鋼板制成一個(gè)構(gòu)架，在上面設(shè)有主副起升用電動(dòng)機(jī)、支持貨物用制動(dòng)器及和它們相聯(lián)的減速齒輪機(jī)構(gòu)，通過(guò)該機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)。必要時(shí)，在該機(jī)構(gòu)上還設(shè)速度制動(dòng)器，供調(diào)節(jié)下降速度用，在小車外側(cè)設(shè)有運(yùn)行電動(dòng)機(jī)，它經(jīng)過(guò)齒輪減速減低速度并驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，使小車運(yùn)行。
2.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的起重機(jī)介紹
橋式起重機(jī)的一般由主橋架、裝有升降機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的小車、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、操縱室、小車導(dǎo)電裝置、起重機(jī)總電源導(dǎo)電裝置等組成。
本次設(shè)計(jì)主要任務(wù)是250/50/10t+250/50/10t-20.0M水電站橋式起重機(jī)，安裝于豐滿水電站擴(kuò)建工程廠房?jī)?nèi)，用于水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝和檢修工作。客戶需求開發(fā)設(shè)計(jì)相應(yīng)的起重機(jī)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。
2.4 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)
小車又稱臺(tái)車，主要包括小車架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和 起升機(jī)構(gòu)。小車架由鋼板焊接而成，其上裝置有小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、 起升機(jī)構(gòu)、欄桿及卷?yè)P(yáng)限位開關(guān)，小車運(yùn)行結(jié)構(gòu)的兩端裝有緩沖器及限位開關(guān)。
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)分兩種：一種是減速器在中間，另一種的減速器在一側(cè)。圖2.2（a）中，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是減速器位于小車中間，這種方式使小車減速器的輸出軸及傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。
圖2.2（b）所示的結(jié)構(gòu)是減速器在小車一側(cè)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是安裝和維修比較方便。小車的被動(dòng)輪與大車被動(dòng)輪一樣獨(dú)立運(yùn)行。
圖2.2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)
參考文獻(xiàn)
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12
目 錄
摘要………………………………………………………………………1
ABSTRACT………………………………………………………… 2
0引言……………………………………………………………………4
1游梁式抽油機(jī)簡(jiǎn)介……………………………………………………5
1.1抽油機(jī)分類…………………………………………………………5
1.2游梁式抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)………………………………………………5
1.3游梁式抽油機(jī)工作原理……………………………………………6
2設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………6
2.1傳動(dòng)方案的確定……………………………………………………6
2.2 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)………………………………………………………10
2.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ……………………………………………………14
2.4 軸上的受力分析 …………………………………………………21
2.5 軸的設(shè)計(jì) …………………………………………………………25
2.6 鍵的選擇與連接工作能力的驗(yàn)算 ………………………………32
2.7 軸承 ………………………………………………………………33
2.8 減速器的潤(rùn)滑和密封……………………………………………37
2.9 減速器的箱體及其附件…………………………………………38
2.2.2
3 分析步驟………………………………
4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算…………………………
5 參考文獻(xiàn)………………………………
6 附錄…………………………………
橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要………………………………………………………………………4
ABSTRACT ………………………………………………………………5
0引言 …………………………………………………………………7
1起重機(jī)介紹 …………………………………………………………7
1.1起重機(jī)的定義………………………………………………………7
1.2起重機(jī)工作原理 …………………………………………………8
1.3起重機(jī)的類型及特點(diǎn) ……………………………………………10
1.4起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r…………………………………………………11
1.4.1國(guó)內(nèi)起重機(jī)機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r………………………………………11
1.5發(fā)展趨勢(shì)……………………………………………………………13
1.5.1模塊化和組合化…………………………………………………13
1.5.2大型化和專業(yè)化…………………………………………………14
1.5.3自動(dòng)化和智能化…………………………………………………15
1.5.4成套化和系統(tǒng)化…………………………………………………16
1.5.5輕型化和多樣化…………………………………………………17
1.5.6新型化和實(shí)用化…………………………………………………18
2橋式起重機(jī)的介紹……………………………………………………19
2.1橋式起重機(jī)的分類…………………………………………………19
2.1.1通用橋式起重機(jī) ………………………………………………19
2.1.2專用橋式起重機(jī) ………………………………………………20
2.1.3電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī) ………………………………………21
2.2橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn) ………………………………………22
2.2.1橋式起重機(jī)小車 ………………………………………………23
2.2.2橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) ……………………………………28
2.3 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容 …………………………………………28
2.3.1橋式起重機(jī)的主要參數(shù) ………………………………………28
2.3.2這次設(shè)計(jì)中的橋式起重機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ………………29
3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 …………………………………………31
3.1起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算 ……………………………………31
3.1.1計(jì)算條件 ………………………………………………………31
3.1.2運(yùn)行阻力的計(jì)算 ………………………………………………32
3.1.3電動(dòng)機(jī)的選擇 …………………………………………………33
3.1.4打滑驗(yàn)算 ………………………………………………………36
3.1.5減速器計(jì)算 …………………………………………………37
3.1.6制動(dòng)器的選擇 …………………………………………………38
3.1.6.1制動(dòng)慣性力矩Ma……………………………………………38
3.1.6.2最小靜阻力矩Mjmin…………………………………………39
3.1.7聯(lián)軸器的選擇 …………………………………………………39
3.1.7.1聯(lián)軸器傳遞扭矩的確定 ……………………………………39
3.1.8緩沖器的選擇 …………………………………………………40
3.2減速器的設(shè)計(jì) ……………………………………………………41
3.2.1減速器各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩 ………………………41
3.2.2高速級(jí)齒輪的計(jì)算 ……………………………………………42
3.2.3中速級(jí)齒輪的計(jì)算 ……………………………………………47
3.2.4低速級(jí)齒輪的計(jì)算 ……………………………………………52
3.2.5齒輪的結(jié)構(gòu)形式 ………………………………………………57
3.2.6減速器箱體及附件 ……………………………………………57
3.2.6.1減速器箱體的設(shè)計(jì) …………………………………………57
3.2.6.2減速器附件設(shè)計(jì) ……………………………………………58
4結(jié)論……………………………………………………………………59
5設(shè)計(jì)總結(jié)………………………………………………………………60
6參考文獻(xiàn)………………………………………………………………61
7英文資料………………………………………………………………62
8譯文……………………………………………………………………72
9原文說(shuō)明………………………………………………………………85
摘 要
起重機(jī)的出現(xiàn)大大提高了人們的勞動(dòng)效率，以前需要許多人花長(zhǎng)時(shí)間才能搬動(dòng)的大型物件現(xiàn)在用起重機(jī)就能輕易達(dá)到效果，尤其是在小范圍的搬動(dòng)過(guò)程中起重機(jī)的作用是相當(dāng)明顯的。在工廠的廠房?jī)?nèi)搬運(yùn)大型零件或重型裝置橋式起重機(jī)是不可獲缺的。
橋式起重機(jī)小車主要包括起升機(jī)構(gòu)、小車架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、吊具等部分。其中的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由減速器、主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、傳動(dòng)軸和一些連接件組成。
此次設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)是水電站橋式起重機(jī)，安裝于豐滿水電站擴(kuò)建工程廠房?jī)?nèi)，用于水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝和檢修工作。水電站內(nèi)設(shè)備一般都是大中型設(shè)備，對(duì)橋式起重機(jī)的載荷要求較高，所以對(duì)減速器性能要求較高。
關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，減速器，
Design of the bridge type hoist crane Car movement organization
ABSTRACT
The invention of crane has greatly increased people’s work efficiency.People can use crane to handle with huge articles,which used to be taken a long time to do, especially in a small area.The bridge type hoist crane is required to handle with huge accessory or huge device.
The bridge type hoist crane car consists of protmoted organization，the car frame，the car movement organization，hoisting mechanisms and so on. Its operation structure is composed of reducer，the driving wheel group，the driven wheel group，the transmission shaft and some connect fitting. The core of this structure is the design of the reducer.
This bridge type hoist crane is be used to the hydroelectric power station. It is installed in the expanded workshop of Fengman water and electricity station.It is used to installing,examining and repairing the water-turbine generator set and its accessorial equipments.the equipments in the water and electricity station are large or medium-size. These equipments have a high request on the load of bridge type hoist crane , so they also have a high request on the capability of the reducer.
Key words: bridge type hoist,,the reducer
橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
詹培紅 Y04101
0 引言
物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用愈來(lái)愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。
起重機(jī)械是用來(lái)對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備。它的出現(xiàn)改變了人類幾千年來(lái)以手工來(lái)搬動(dòng)重物的狀況，現(xiàn)在幾個(gè)按鈕就能完成以前做不到或很難做到的搬運(yùn)工作，人得到了休息，效率也提高了。
起重機(jī)械發(fā)展歷史悠久，種類日益繁多，應(yīng)用極為廣泛。當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門，如冶金、機(jī)械、交通運(yùn)輸、電力、建筑、采礦、化工、造船、港口、鐵路、農(nóng)場(chǎng)、林區(qū)和國(guó)防等都離不開起重機(jī)械。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，日益顯現(xiàn)出起重機(jī)械作為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕體力勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的特種設(shè)備的突出地位?，F(xiàn)代起重機(jī)械結(jié)構(gòu)已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的機(jī)電一體化方向發(fā)展。
1 起重機(jī)介紹
1.1 起重機(jī)的定義
起重機(jī)械是一種以間歇作業(yè)方式對(duì)物料進(jìn)行起升、下降和水平移動(dòng)的搬運(yùn)機(jī)械。起重機(jī)械的作業(yè)通常帶有重復(fù)循環(huán)的性質(zhì)，一個(gè)完整的作業(yè)循環(huán)一般包括取物、起升、平移、下降、卸載等環(huán)節(jié)。經(jīng)常起動(dòng)、制動(dòng)、正反向運(yùn)動(dòng)是起重機(jī)械的基本特點(diǎn)。
1.2 起重機(jī)的工作原理
起重機(jī)械的主要任務(wù)是起重，而直接承擔(dān)起重任務(wù)的是起升機(jī)構(gòu)，其他機(jī)構(gòu)都是為了擴(kuò)大起重機(jī)的使用范圍。最簡(jiǎn)單的起重機(jī)實(shí)際上也就僅有一個(gè)起升機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)代的絕大多數(shù)起重機(jī)，不論他們的型式和用途如何，都是根據(jù)同一個(gè)工作原理構(gòu)成的。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，起重量和起升速度不斷提高，因而機(jī)構(gòu)演變?nèi)遮呁晟啤?
圖1.1起重機(jī)工作原理
圖1.1a是起重機(jī)的原始形式轆轤的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。它有圓柱形卷筒和裝有手柄的軸組成。卷筒上纏有懸掛物品的繩索，繩索的張力在這種情況下就等于物品重量。張力在卷筒軸上產(chǎn)生的載荷力矩為
。在全部工作過(guò)程中，如不計(jì)摩擦阻力，則載荷力矩應(yīng)該為手柄的驅(qū)動(dòng)力矩所平衡，即
或
故
從上式可以看出，欲增加起重量必須加大或，或減小。但手柄作用力受到人體力限制，一般不超過(guò)30公斤；受到手臂長(zhǎng)度限制，一般約為300-400毫米；而為了保證鋼絲繩不致產(chǎn)生過(guò)大的彎曲，卷筒直徑又不能任意減小，因此，對(duì)于這種原始起重機(jī)，起重量不能很大。為了提高起重量，采取了下面三個(gè)步驟：
（1）軸和手柄分開，中間裝一個(gè)傳動(dòng)比為的傳動(dòng)裝置，即圖1.1b中減速器。如和都與圖1.1 a所示的相同，則傳到卷筒軸上的驅(qū)動(dòng)力矩為。根據(jù)力矩平衡原理，所得的載荷力矩為：
即
可得：
即加裝傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置后，起重量可以提高倍。并且可以隨增大而提高。但是，傳動(dòng)裝置是機(jī)構(gòu)中最復(fù)雜和成本最高的部分，而且傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、自重和成本又直接取決于傳動(dòng)比的大小，所以，僅靠提高傳動(dòng)比來(lái)提高起重量是不經(jīng)濟(jì)的。
（2）除采用了一定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置外，同時(shí)還可以采用滑輪組。如圖1.1c中所的滑輪組由一個(gè)定滑輪和二個(gè)動(dòng)滑輪所組成。繩索一端固定在卷筒上，另一端由卷筒繞下，依次經(jīng)過(guò)動(dòng)滑輪和定滑輪，最后固定在機(jī)架上。被起升的重物由四根繩索分支所支承，并隨動(dòng)滑輪一起升降。若不計(jì)阻力，則由卷筒繞下的繩索分支的張力或。如果均維持不變，這時(shí)等于圖1-1b中，亦即。即：
由此可見，如裝四支分滑輪組后，起重量又提高了4倍，而且將隨滑輪組繩索分支數(shù)的增加而增大。但與此同時(shí)繩索的長(zhǎng)度相應(yīng)地加長(zhǎng)，使機(jī)構(gòu)更為復(fù)雜和繩索的磨損加劇。所以也不能無(wú)限制地靠增加滑輪組繩索分支來(lái)提高重量。通常在起重量一定的情況下，可以利用滑輪組繩索分支數(shù)的增加來(lái)減小傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比。但選擇分支數(shù)的原則必須是減小傳動(dòng)比的所得完全抵償增加分支數(shù)的所失才行。
（3）目前除少數(shù)的幾種起重機(jī)中仍保留人力驅(qū)動(dòng)外，大多數(shù)起重機(jī)都采用能發(fā)出較大力矩的電動(dòng)機(jī)來(lái)代替手柄（圖1.1c中虛線所示），以增大驅(qū)動(dòng)力矩，于是起重量又可以獲得進(jìn)一步提高。但在這種情況下，所采用的傳動(dòng)裝置和滑輪組不僅如上面所分析的那樣提高起重量，而且也將很高的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變?yōu)閷?shí)際需要的卷筒轉(zhuǎn)速，從而得到合理的物品升降速度。
圖1.1c所示是現(xiàn)代各種起重機(jī)中較為完善的起升機(jī)構(gòu)原理圖。它包括下列幾個(gè)組成部分：（1）取物裝置；（2）繩索滑輪和卷筒；（3）傳動(dòng)裝置；（4）驅(qū)動(dòng)裝置；（5）制動(dòng)裝置。其中制動(dòng)裝置在圖中沒表示出來(lái)，它是用來(lái)使被提升的物品可靠的停駐在空中的裝置，對(duì)于起重機(jī)的安全操作是不可缺少的重要部件[2]。
1.3 起重機(jī)的類型及特點(diǎn)
根據(jù)起重機(jī)械所搬運(yùn)的物品的特征、動(dòng)作的復(fù)雜程度以及工作場(chǎng)所或者生產(chǎn)工藝要求等條件的不同，可以將起重機(jī)械簡(jiǎn)單的分為三大類：
（1）簡(jiǎn)單起重機(jī)械：一般只作升降運(yùn)動(dòng)，而且大多數(shù)是手動(dòng)的。如各種千斤頂、絞車和滑車等。
（2）通用起重機(jī)械：除使物品升降運(yùn)動(dòng)外，還能使物品作水平運(yùn)動(dòng)。如橋式起重機(jī)和汽車起重機(jī)等。
（3）特種起重機(jī)械：只適合于某些專業(yè)性的工作，其構(gòu)造往往比上述兩者更為復(fù)雜。如各種冶金用起重機(jī)、建筑用起重機(jī)和港口用起重機(jī)等。
1.4 起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r
1.4.1 國(guó)內(nèi)起重機(jī)械發(fā)展?fàn)顩r
在中國(guó)將起重機(jī)械總體劃分為12大類型，即輕小型起重設(shè)備、旋臂式起重機(jī)、橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、流動(dòng)式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、門座起重機(jī)、桅桿起重機(jī)、纜索起重機(jī)、升降機(jī)和機(jī)械式停車設(shè)備。進(jìn)一步可劃分為近百種型式(品種)和數(shù)百種型號(hào)。面對(duì)品種繁多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大小不一，使用工況千差萬(wàn)別的這些涉及人們生命安全和財(cái)產(chǎn)安全的起重機(jī)械，為了安全，中國(guó)政府將其納入特種設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制管理，在制度上建立了一整套法律、法規(guī)、規(guī)章、安全技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)體系，在體制上建立了遍布全國(guó)31個(gè)行政區(qū)的安全監(jiān)察網(wǎng)絡(luò)，從起重機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造、安裝、改造、重大維修、使用、檢驗(yàn)檢測(cè)和監(jiān)督管理重要環(huán)節(jié)上進(jìn)行有效監(jiān)管，在此，我重點(diǎn)介紹中國(guó)的起重機(jī)械制造許可制度。
起重機(jī)械制造企業(yè)的分布、數(shù)量、產(chǎn)量和現(xiàn)狀
中國(guó)起重機(jī)械整機(jī)制造企業(yè)，截止到2005年9月底統(tǒng)計(jì)有1615家。這些制造企業(yè)主要集中分布在江蘇(347家)、山東(203家)、河南(180家)、浙江(111家)、遼寧(105家)、廣東(100家)、上海(83家)、福建(80家)等地。
中國(guó)起重機(jī)械使用總量，據(jù)2003年底普查統(tǒng)計(jì)在用起重設(shè)備為55．6萬(wàn)臺(tái)。設(shè)備的使用也主要集中分布在沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，如廣東、福建、浙江、上海、江蘇、山東、遼寧等地。
中國(guó)的起重機(jī)械從50年代初創(chuàng)建至今，已經(jīng)形成了一定的生產(chǎn)規(guī)模、具備了一定的技術(shù)水平、也基本形成了比較完整的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售體系，能基本滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)對(duì)該設(shè)備的需求。目前國(guó)家繼續(xù)實(shí)施的財(cái)政政策，拉動(dòng)著我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展，而起重設(shè)備作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)設(shè)備廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各行各業(yè)，如冶金、煤炭、化工、電力、交通和制造等產(chǎn)業(yè)。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化程度的提高，起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用越來(lái)越廣，作用也愈來(lái)愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。起重機(jī)械正朝著大型化、高速度、人性化、環(huán)保性、通用產(chǎn)品小型化、零部件的模塊化和多樣化及安全監(jiān)察制度化與規(guī)范性方向發(fā)展。
由于中國(guó)勞動(dòng)力相對(duì)便宜，制造成本較低，發(fā)展?jié)摿θ院芫薮?。同時(shí)，我們也應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)起重機(jī)械制造狀況有以下幾個(gè)因素令人擔(dān)憂。
?。?）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在鋼結(jié)構(gòu)件制作材料和電氣控制系統(tǒng)水平較低；
?。?）規(guī)?；l(fā)展不夠，突出表現(xiàn)在低水平重復(fù)建設(shè)嚴(yán)重，造成資源浪費(fèi)，專業(yè)化發(fā)展嚴(yán)重滯后；
?。?）國(guó)際知名品牌寥寥無(wú)幾，除振華港機(jī)外，能夠打入國(guó)際市場(chǎng)并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒有；
?。?）惡性競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，合理利潤(rùn)難保，并造成安全措施投入極少，事故率居高不下。
因此，我們應(yīng)該有清醒認(rèn)識(shí)，并高度關(guān)注中國(guó)起重機(jī)械的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和不失時(shí)機(jī)的加快科技創(chuàng)新能力。
1.5 發(fā)展趨勢(shì)
1.5.1 模塊化和組合化
??? 用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。
目前，德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)和日本的著名起重機(jī)公司都已采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著的效益。德國(guó)德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)費(fèi)用下降12%，生產(chǎn)成本下降45%，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。德國(guó)德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機(jī)，起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)由冷軋型軌組合而成，起重機(jī)運(yùn)行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉(zhuǎn)彎、過(guò)跨、變軌距。所有部件都可實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運(yùn)路線在短時(shí)間內(nèi)將各種部件組合搭配即成。這種起重機(jī)組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運(yùn)行成本低。有手動(dòng)、自動(dòng)多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機(jī)、雙梁懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、輕型門式起重機(jī)及手動(dòng)堆垛起重機(jī)，甚至能組成大型自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)。
1.5.2 大型化和專用化
??? 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量達(dá)6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量達(dá)3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量為1200t，集裝箱岸邊裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度是240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m/min。
工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機(jī)的市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。例如冶金、核電、造紙、垃圾處理的專用起重機(jī)，防爆、防腐、絕緣起重機(jī)和鐵路、船舶、集裝箱專用起重機(jī)的功能不斷增加，性能不斷提高，適應(yīng)性比以往更強(qiáng)。德國(guó)德馬格公司研制出一種飛機(jī)維修保養(yǎng)的專用起重機(jī)，在國(guó)際市場(chǎng)打開了銷路。這種起重機(jī)安裝在房屋結(jié)構(gòu)上，跨度大、起升高度大、可過(guò)跨、停車精度高。在起重小車下面安裝有多節(jié)伸縮導(dǎo)管，與飛機(jī)維修平臺(tái)相連，并可作360度旋轉(zhuǎn)。通過(guò)大車和小車的位移、導(dǎo)管的升降與旋轉(zhuǎn)可使維修平臺(tái)到達(dá)飛機(jī)的任一部位，進(jìn)行飛機(jī)的維護(hù)和修理，極為快捷方便。
?1.5.3 自動(dòng)化和智能化
??? 起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)的新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場(chǎng)感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、載波通訊及控制、無(wú)接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。重點(diǎn)開發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè)，特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。
例如采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導(dǎo)取物裝置自動(dòng)抓取貨物。吊具自動(dòng)防搖系統(tǒng)能在運(yùn)行速度200m／min、加速度0.5m2／s的情況下很快使起吊物搖擺振幅減至幾個(gè)毫米。起重機(jī)可通過(guò)磁場(chǎng)變換器或激光達(dá)到高精度定位。起重機(jī)上安裝近場(chǎng)感應(yīng)系統(tǒng)，可避免起重機(jī)之間的互相碰撞。起重機(jī)上還安裝了微機(jī)自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能提供大部分常規(guī)維護(hù)檢查內(nèi)容，如齒輪箱油溫、油位，車輪軸承溫度，起重機(jī)的載荷、應(yīng)力和振動(dòng)情況，制動(dòng)器摩擦襯片的壽命及溫度狀況等。
?1.5.4 成套化和系統(tǒng)化
??? 在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過(guò)中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測(cè)出來(lái)的各種信息實(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入、輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過(guò)系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn)輸和郵電部門行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。
例如生產(chǎn)工程機(jī)械的美國(guó)卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購(gòu)置了一條以橋式起重機(jī)為主的物料自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)，用于鋼板的噴丸處理、切割和入庫(kù)的自動(dòng)裝卸搬運(yùn)作業(yè)，比原先采用單機(jī)操作工作效率提高了65%。日本東芝浜川崎工廠用全自動(dòng)橋式起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來(lái)搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件，為機(jī)床運(yùn)送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}(cāng)庫(kù)。這些在空間移動(dòng)的起重機(jī)搬運(yùn)系統(tǒng)代替了過(guò)去通常使用的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車，使車間的地面面積得到充分利用。
1.5.5 輕型化和多樣化
??? 有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機(jī)。德國(guó)德馬格公司經(jīng)過(guò)幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個(gè)輕型組合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。起重量為1-63噸，工作級(jí)別為A1-A7，整個(gè)系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個(gè)品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機(jī)都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調(diào)速。操縱方式有地面手電門自行移動(dòng)、手電門隨小車移動(dòng)、手電門固定、無(wú)線遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動(dòng)、司機(jī)室自行移動(dòng)等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導(dǎo)電、DVS系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項(xiàng)，通過(guò)不同的組合，可搭配成百上千種起重機(jī)，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大大降低廠房建筑物的建造成本，同時(shí)也可減小起重機(jī)的運(yùn)行功率和運(yùn)行成本。與通用產(chǎn)品相比較，起重量為10t，跨度22.5m，通用雙梁橋式起重機(jī)自重是24t，起重機(jī)軌面以上高度1876mm，起重機(jī)寬度5980mm；德馬格起重機(jī)的自重只有8.7t，重量輕了176%，起重機(jī)軌面以上高度為920mm，降低了104%，起重機(jī)寬度為2980mm，外形尺寸減少了100%。
?1.5.6 新型化和實(shí)用化
??? 結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，便于運(yùn)輸與安裝。
??? 在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。為使中小噸位的起重小車結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)化，同時(shí)降低起重機(jī)的尺寸高度，減小輪壓，國(guó)外已大量采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡(jiǎn)、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。減速器齒輪都采用硬齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動(dòng)器的應(yīng)用范圍也越來(lái)越大。此外，各機(jī)構(gòu)采用的電動(dòng)機(jī)都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而減小電機(jī)基座號(hào)，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動(dòng)力矩小的制動(dòng)器。
??? 在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性，增加起重機(jī)的功能。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。德國(guó)近年為解決起重機(jī)吊鉤的防擺控制，開發(fā)了模糊邏輯電路的控制技術(shù)，用神經(jīng)信息和模糊技術(shù)來(lái)尋找開始加速的最佳時(shí)刻，將有經(jīng)驗(yàn)司機(jī)防擺實(shí)際操作的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。模糊控制方式能確定實(shí)施自動(dòng)工作的控制指令，將人們主觀上的模糊量通過(guò)模糊集合進(jìn)行數(shù)字化定量，再利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)像熟練司機(jī)一樣的自如操作，取得了更高的效率和安全性。模糊控制作為新的控制方法已引人注目。
2 橋式起重機(jī)的介紹
2.1 橋式起重機(jī)的分類
2.1.1 通用橋式起重機(jī)
通用橋式起重機(jī)是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機(jī)。以下類型的起重機(jī)都屬于通用橋式起重機(jī)。
????①通用吊鉤橋式起重機(jī)
通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電器及控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為10t以下的多為1個(gè)起升機(jī)構(gòu)；16t以上的則多為主、副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)。這類起重機(jī)能在大多數(shù)作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備。
????②電磁橋式起重機(jī)
????電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同，不同的是吊鉤上掛1個(gè)直流起重電磁鐵，用來(lái)吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品。通常是經(jīng)過(guò)設(shè)在橋架走臺(tái)上電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或裝在司機(jī)室內(nèi)的可控硅直流箱將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，然后再通過(guò)設(shè)在小車架上的專用電纜卷筒，將直流電源用撓性電纜送到起重電磁鐵上。
③抓斗橋式起重機(jī)
????抓斗橋式起重機(jī)的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別連接抓斗起升、起升機(jī)構(gòu)、開閉機(jī)構(gòu)。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運(yùn)作業(yè)。這種起重機(jī)除了起升閉合機(jī)構(gòu)以外，其結(jié)構(gòu)部件等與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同。
????④兩用橋式起重機(jī)
????兩用橋式起重機(jī)有3種類型：抓斗吊鉤橋式起重機(jī)、電磁吊鉤橋式起重機(jī)和抓斗電磁橋式起重機(jī)。其特點(diǎn)是在1臺(tái)小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，一套為抓斗用，一套為吊鉤用(或一套為電磁吸盤用一套為吊鉤用，或一套為抓斗用一套為電磁吸盤用)。
????⑤三用橋式起重機(jī)
????三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī)。其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同。根據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)重物，也可以在吊鉤上掛1個(gè)馬達(dá)抓斗裝卸物料，還可以把抓斗卸下來(lái)再掛上電磁盤吊運(yùn)黑色金屬，故稱為三用橋式起重機(jī)。
????⑥雙小車橋式起重機(jī)
????這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同，只是在橋架上裝有2臺(tái)起重量相同的小車。這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長(zhǎng)形物件。
2.1.2 專用橋式起重機(jī)
????①冶金橋式起重機(jī)
??? 冶金橋式起重機(jī)根據(jù)用途可以劃分為不同的類型，主要結(jié)構(gòu)基本與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同，取物裝置多為專用。主要用于冶金車間的吊運(yùn)作業(yè)，其起重量很大，最大的可達(dá)到數(shù)百噸。
????②絕緣吊鉤橋式起重機(jī)
這種起重機(jī)結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是為了防止工作過(guò)程中帶電設(shè)備的電流可經(jīng)過(guò)被吊物傳到起重機(jī)上，危及司機(jī)安全，故要求在吊鉤組、小車架、小車輪上設(shè)置3道絕緣裝置。主要用于冶煉鋁、鎂的工廠。
③防爆吊鉤橋式起重機(jī)
????這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式與通用吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。但是所用的整套電氣設(shè)置具有防爆性能。與鋼軌接觸的運(yùn)行車輪要采用不易產(chǎn)生摩擦火花的材料制作，以防止在起重機(jī)使用中產(chǎn)生火花引起爆炸或燃燒事故。主要用于具有易燃易爆物的車間、庫(kù)房或其他場(chǎng)所。目前產(chǎn)品規(guī)格較多。
2.1.3 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)
????其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(dòng)葫蘆代替，或者用固定式電動(dòng)葫蘆作起重小車的起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行、大車運(yùn)行等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置也盡量與電動(dòng)葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機(jī)相比，電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級(jí)別較低，但其自重輕、能耗較小、易采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套，而且對(duì)廠房等建筑物的壓力較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好。
①電動(dòng)梁式起重機(jī)
????其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆替代通用橋式起重機(jī)的起重小車，用電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行小車在單根主梁的工字鋼下突緣上運(yùn)行，跨度小時(shí)直接用工字鋼作主梁，跨度大時(shí)可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng)，形成的組合斷面主梁。其主梁可以是單根主梁，也可以是兩根主梁，其橋架可以是像通用橋式起重機(jī)那樣通過(guò)運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上，也可以通過(guò)運(yùn)行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上。
②電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)
????其特點(diǎn)是采用固定式電動(dòng)葫蘆裝在小車上作起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)也多采用電動(dòng)葫蘆零部件作成簡(jiǎn)單的構(gòu)造形式，小車也極為簡(jiǎn)便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的使用適應(yīng)性。
圖2.1 橋式類型起重機(jī)的大致分類
2.2 橋式起重機(jī)的組成和特點(diǎn)
???? 取物裝置懸掛在可沿橋架運(yùn)行的起重小車或運(yùn)行式葫蘆上的起重機(jī)，稱為“橋架型起重機(jī)”。
橋架兩端通過(guò)運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上的橋架型起重機(jī)，稱為“橋式起重機(jī)”。
橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成。外形像一個(gè)兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來(lái)垂直升降物品，起重小車用來(lái)帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng)；橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來(lái)將起重小車和物品作縱向移動(dòng)。
橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本的形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來(lái)的。
圖2.2 普通橋式起重機(jī)
2.2.1 橋式起重機(jī)小車
橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成；另外還有一些安全防護(hù)裝置。
橋式起重機(jī)的小車（圖2.2）主要具有下列特征：
1）起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成。這些部件間采用補(bǔ)償聯(lián)軸器聯(lián)系起來(lái)。齒輪聯(lián)軸器補(bǔ)償了轉(zhuǎn)軸中心線的偏差和歪斜，這些偏差和歪斜系因制造與安裝不精確，以及小車架變形而發(fā)生彼此位移所引起的。由于采用了分組的獨(dú)立部件，因此使機(jī)構(gòu)的裝拆方便。
2）在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和小車架的時(shí)候，遵循標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的原則。這使零部件的互換性得到了保證，大大的降低了制造和使用維護(hù)起重機(jī)的費(fèi)用，并使所需零件和部件的備品量縮減到最少。
圖2.3 橋式起重機(jī)小車構(gòu)造圖
1-墊板；2-從動(dòng)車輪組；3-主動(dòng)車輪組；4-減速器；5、6-起升及運(yùn)行機(jī)構(gòu)
3）小車的車架用鋼板焊接而成。在車架上焊有墊板1（圖2.3），電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和可拆卸的軸承座等均安裝在墊板上。為了簡(jiǎn)化車架的加工，墊板的加工面應(yīng)盡量布置在同一水平面或垂直面上。
4）起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用減速器式傳動(dòng)裝置，僅在起重量較大、傳動(dòng)比高時(shí)，低速級(jí)才采用一級(jí)開式齒輪，而高速級(jí)仍采用減速器傳動(dòng)。
5）所有機(jī)構(gòu)中均采用滾動(dòng)軸承。卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸上和轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸上。通常，從動(dòng)車輪安裝在帶有兩個(gè)角形軸承箱的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸上。而主動(dòng)車輪安裝在帶有兩個(gè)角形軸承箱的獨(dú)立轉(zhuǎn)軸上，它與減速器的輸出軸端用聯(lián)軸器相連接。因此，拆卸聯(lián)軸器后車輪可與其軸承箱一起從軌道上推出。減速器（圖2.3中4）也可以單獨(dú)的拆裝。
6）過(guò)去都采用短行程或長(zhǎng)行程交流電磁鐵、彈簧上閘的瓦塊式制動(dòng)器，而重墜上閘的長(zhǎng)行程電磁鐵制動(dòng)器已經(jīng)很少使用。近年來(lái)趨向用制動(dòng)性能良好的電動(dòng)液壓推桿和電磁液壓推桿式制動(dòng)器來(lái)取代上述幾種制動(dòng)器。要求制動(dòng)平穩(wěn)和容易得到直流電源的地方，還可應(yīng)用直流電磁鐵制動(dòng)器。
為了使部件容易裝拆，通常，將制動(dòng)輪與齒輪聯(lián)軸器做成一個(gè)部件（圖2.3中5）。但根據(jù)機(jī)構(gòu)布置需要，也可以將制動(dòng)輪作成獨(dú)立的零件來(lái)安裝（圖2.3中6）。
7）制造起重機(jī)時(shí)，由于零件熱處理得到了廣泛的應(yīng)用，從而大大地提高了零件表面的耐磨性，延長(zhǎng)了它們的使用壽命。
8）為了簡(jiǎn)化起重機(jī)機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作，軸承的最好采用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。
起重小車除有起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護(hù)裝置：如欄桿、排障板、限位開關(guān)、撞尺和緩沖器等。其具體要求分述如下：
①欄桿和排障板：欄桿用于保護(hù)維修人員的操作安全。它設(shè)置在與小車軌道垂直的小車臺(tái)邊緣上。為便于小車維修人員上下，在小車的另外兩邊則不設(shè)欄桿。欄桿可用角鋼（L50）或鋼管制作，高度不低于800mm。
排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊，用于推開小車軌道上可能有的障礙物，以利于小車運(yùn)行。
?②限位開關(guān)：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機(jī)構(gòu)中，墜重式限位開關(guān)裝在小車平臺(tái)上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上位置，使其不能碰到小車架上。如圖2.4a限位開關(guān)的盒體伸出一個(gè)短軸，軸上固定有帶重塊的杠桿1，其另一端用鋼繩懸掛一個(gè)墜重2保持平衡。墜重上裝有一個(gè)套環(huán)3，此套環(huán)在起重鋼絲繩的一個(gè)分支外面，并不妨礙鋼絲繩上下移動(dòng)。當(dāng)?shù)蹉^組上升到允許的最高位置時(shí)，固定在吊鉤組上的擋板4就將墜重2抬起，使懸掛它的鋼繩松弛，此時(shí)，杠桿1在另一端重塊作用下轉(zhuǎn)動(dòng)約30o，因此使開關(guān)盒內(nèi)的電路觸點(diǎn)斷開，起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)斷電停止，吊鉤組不再上升。由于接線關(guān)系，這時(shí)吊鉤組只能向下降方向運(yùn)動(dòng)。圖2.4b將墜重固定在一連桿3上，吊鉤組上升到極限位置時(shí)，撞上連桿使其繞一端固定鉸擺動(dòng)并抬起固定其上的墜重，使開關(guān)動(dòng)作，電動(dòng)機(jī)斷電。后一種布置方式使限位開關(guān)在小車臺(tái)面上的位置選擇較為靈活些。
圖2.4 起升和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的限位關(guān)系
上述兩種布置方式所用的墜重作用式限位開關(guān)，其動(dòng)作都離不開吊鉤組的工作位置。由于它直接控制了吊鉤組上升的極限位置，所以工作是十分可靠的。但是，這種裝置方式較為笨重。起升機(jī)構(gòu)中應(yīng)用的另一種限位開關(guān)為螺旋式限位開關(guān)，它安裝在卷筒軸的一端，利用絲桿和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制電路的觸點(diǎn)閉合，而絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)與卷筒的旋轉(zhuǎn)保持一定的聯(lián)系，因此，限位開關(guān)就通過(guò)卷筒的旋轉(zhuǎn)間接地控制了吊鉤組上升的極限位置。
無(wú)論是哪一種限位開關(guān)，吊鉤組上升的極限位置應(yīng)該與卷筒或定滑輪之間保持一定的距離。
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的行程限位開關(guān)一共有兩個(gè)，它們安裝在起重機(jī)橋梁主梁的兩端，位于小車的一根軌道外側(cè)的主梁上蓋板上。在小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)固定著一根用角鋼彎折的撞尺（圖2.4 b中6）。當(dāng)小車運(yùn)行至極限位置時(shí)，撞尺壓迫限位開關(guān)的搖柄轉(zhuǎn)動(dòng)30o，使開關(guān)盒內(nèi)的觸點(diǎn)斷開，于是運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)斷電。由于接線關(guān)系，此時(shí)電動(dòng)機(jī)只能作反向起動(dòng)。
小車行程限位開關(guān)的位置要安裝適當(dāng)，應(yīng)考慮到小車撞尺觸及限位開關(guān)使電機(jī)斷電并制動(dòng)后，小車還要走一段制動(dòng)行程。因此，開關(guān)要安裝在小車緩沖器相碰的擋鐵前邊一段距離。
③緩沖器與擋鐵：用于阻止小車越軌和減少?zèng)_擊，吸引小車與擋鐵相撞時(shí)的動(dòng)能。常用的小車緩沖器安裝在小車架上（圖2.4 b中5），而擋鐵則裝在橋架兩根主梁的兩端；也有將緩沖器和擋鐵的位置反過(guò)來(lái)安裝的。
2.2.2 橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)
橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由減速器、電動(dòng)機(jī)、車輪、聯(lián)軸器、傳動(dòng)軸以及一些附件所組成。
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式有兩種．即減速器位于小車主動(dòng)輪中間或減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)。減速器位于小車主動(dòng)輪中間的小車傳動(dòng)方式．使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)的傳動(dòng)方式，安裝和維修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。
2.3 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中的內(nèi)容
2.3.1 橋式起重機(jī)的主要參數(shù)
這次設(shè)計(jì)的起重機(jī)為250/50/10t+250/50/10t-20.0M水電站橋式起重機(jī)，安裝于豐滿水電站擴(kuò)建工程廠房?jī)?nèi)，用于水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備的安裝和檢修工作。
基本數(shù)據(jù)為橋機(jī)跨度：20m；
主鉤額定起重量：250t；
副鉤額定起重量：50t；
主鉤起升高度：26 m；
副鉤起升高度：32 m；
大車運(yùn)行速度: 20m/min；
小車運(yùn)行速度：2m/min。
2.3.2 本次設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)的用途和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
本橋式起重機(jī)為雙梁?jiǎn)涡≤嚱Y(jié)構(gòu)形式。單小車上設(shè)有主、副鉤起升機(jī)構(gòu)，主、副鉤可單獨(dú)起吊，又可以相互配合使用。廠房?jī)?nèi)設(shè)兩臺(tái)250/50/10t橋機(jī)，吊裝定子及轉(zhuǎn)子時(shí)，兩臺(tái)橋機(jī)下掛500t平衡梁，利用平衡梁與轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接起吊轉(zhuǎn)子。吊運(yùn)250t以下物品時(shí)，用250t吊鉤來(lái)完成；當(dāng)?shù)踹\(yùn)50t以下物品時(shí)，用50t吊鉤來(lái)完成；在橋架司機(jī)室另一側(cè)的主梁副腹板下設(shè)有10t電葫蘆，擴(kuò)大了橋機(jī)的作業(yè)范圍。
起重機(jī)由小車、橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備等組成。電氣設(shè)備設(shè)置在主梁內(nèi)，司機(jī)室內(nèi)設(shè)有冷熱空調(diào)。
小車由起升機(jī)構(gòu)、小車架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、250t吊具等部分組成。
主、副起升機(jī)構(gòu)分別由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)、一臺(tái)減速器、一臺(tái)輪式制動(dòng)器、一套卷筒裝置和上滑輪裝置構(gòu)成。起升機(jī)構(gòu)減速器低速軸側(cè)采用卷筒聯(lián)軸器與卷筒聯(lián)接。
起升機(jī)構(gòu)上滑輪組軸兩端設(shè)有負(fù)荷式傳感器，在司機(jī)室內(nèi)平臺(tái)前方設(shè)有大屏幕顯示屏，可顯示起吊負(fù)荷。當(dāng)負(fù)荷達(dá)到0.9Gn時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)負(fù)荷超過(guò)1.05Gn時(shí)自動(dòng)切斷起升電源。
起升機(jī)構(gòu)設(shè)有重錘式和旋轉(zhuǎn)式雙重限位開關(guān)。
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)為兩側(cè)分別驅(qū)動(dòng)，采用萬(wàn)向聯(lián)軸器與主動(dòng)平衡架連接。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)共有16個(gè)車輪，其中4個(gè)為主動(dòng)輪。
大、小車運(yùn)行車輪裝置、卷筒軸承座軸承、卷筒聯(lián)軸器、滑輪裝置，吊鉤裝置均采用單點(diǎn)分別潤(rùn)滑。
各機(jī)構(gòu)均采用全封閉自潤(rùn)滑的中硬齒輪減速器，它具有運(yùn)行平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器立式安裝，帶油泵潤(rùn)滑。
大、小車緩沖器均為聚氨脂緩沖器。
大、小車輪均采用索氏體淬火，車輪踏面和輪緣的硬度為HB300-360，具有較長(zhǎng)的使用壽命。車輪軸承箱是圓形的，45°安裝，平衡架軸承箱孔和中間鉸孔均是機(jī)床加工的，車輪軸承箱用半圓環(huán)固定在平衡架上，保證了車輪的偏斜在許用范圍內(nèi)，減少了啃軌的可能性。該結(jié)構(gòu)也便于車輪的裝拆。
起重機(jī)的橋架由兩個(gè)偏軌箱形主梁和兩個(gè)箱形端梁以及平臺(tái)欄桿、扶梯、司機(jī)室等部分組成。
偏軌箱形梁具有較大的垂直剛度和水平剛度，箱形梁里兩端有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，中間放置電器設(shè)備。
兩側(cè)端梁通過(guò)鉸軸與主梁連接在一起，大車運(yùn)行連接鉸通過(guò)劃線整體加工來(lái)保證其平行度，使大車運(yùn)行平穩(wěn)，減少啃軌的環(huán)節(jié)。
小車架由主梁、端梁、副梁、平臺(tái)、欄桿等組成，便于運(yùn)輸，中間斷開，用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接。小車機(jī)構(gòu)的底座均通過(guò)劃線來(lái)整體加工，保證其機(jī)構(gòu)的安裝精度。
3 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算
3.1.1 計(jì)算條件
一.跨度、額定起重量
（1）跨度、額定起重量
橋機(jī)跨度
主鉤額定起重量
副鉤額定起重量
電動(dòng)葫蘆額定起重量
（2）起升高度
主鉤起升高度 26m
副鉤起升高度 32m
電動(dòng)葫蘆起升高度 40m
（3）工作級(jí)別
起重機(jī)工作級(jí)別 A3
主起升工作級(jí)別 M3
副起升工作級(jí)別 M5
電動(dòng)葫蘆工作級(jí)別 M5
大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M3
小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M3
電動(dòng)葫蘆運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M3
（4）運(yùn)行起升速度
大車運(yùn)行速度
小車運(yùn)行速度
電動(dòng)葫蘆運(yùn)行速度
主鉤起升下降速度
副鉤起升下降速度
電動(dòng)葫蘆起升下降速度
大車微速運(yùn)行速度
小車微速運(yùn)行速度
主鉤微速起升下降速度
副鉤微速起升下降速度
電動(dòng)葫蘆微速起升下降速度
（5）大車軌道 QU120
最大輪壓 450KN
整車自重（含吊具）
3.1.2 運(yùn)行阻力的計(jì)算
a、靜阻力
初選車輪
摩檫阻力系數(shù) (表3.1)
表3.1 摩檫阻力系數(shù)的平均值
車輪直徑（mm）
軸承內(nèi)徑（mm）
阻力系數(shù)（mm）
250
70
0.0125
315
90
0.0112
400
100
0.0095
500
130
0.0090
630
170
0.0085
710
190
0.0080
800
200
0.0075
900
220
0.0071
1000
240
0.0071
式中：—運(yùn)行機(jī)構(gòu)靜阻力，；
—額定起重量，；
—起重機(jī)或小車的自重，；
—重力加速度，。
b、運(yùn)行慣性阻力
式中：—機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)的慣性阻力，；
—考慮旋轉(zhuǎn)件的慣性阻力系數(shù)，??；
—起動(dòng)平均加速度，。
c、總的阻力距
3.1.3 電動(dòng)機(jī)的選擇
式中：—電動(dòng)機(jī)在基準(zhǔn)制時(shí)的功率，；
—海拔高度系數(shù)；
—工作環(huán)境的溫度系數(shù)；
—操作頻繁程度系數(shù)，見表3.2；
—運(yùn)行阻力系數(shù)，見表3.3；
—齒輪傳動(dòng)效率；
—電動(dòng)機(jī)數(shù)目。
表3.2 操作頻繁程度系數(shù)Ks
Ks
機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M
機(jī)構(gòu)作業(yè)持續(xù)JC
電動(dòng)機(jī)接電持續(xù)率FC
15%
25%
40%
60%
100%
~M3
15%
1.20
1.05
0.94
0.82
0.72
M4~M5
25%
1.38
1.20
1.07
0.93
0.81
M6
40%
1.55
1.35
1.20
1.03
0.90
M7~M8
60%
1.82
1.58
1.40
1.20
1.04
100%
2.13
1.85
1.63
1.39
1.20
表3.3 運(yùn)行阻力系數(shù)
運(yùn)
行
阻
力
系
數(shù)
Ka
車輪直徑（mm）
315
>315-710
>710-100
靜阻力系數(shù)
0.0125
0.0095
0.0075
機(jī)
構(gòu)
加
速
度
a
m/min
0.041
0.00170
0.00138
0.00118
0.058
0.00186
0.00156
0.00138
0.065
0.00195
0.00165
0.00146
0.074
0.00204
0.00175
0.00156
0.082
0.00213
0.00184
0.00165
0.100
0.00233
0.00204
0.00185
0.113
0.00248
0.00219
0.00199
0.126
0.00263
0.00234
0.00215
0.141
0.00280
0.00250
0.00231
0.158
0.00290
0.00270
0.00251
續(xù)表3.3 運(yùn)行阻力系數(shù)
運(yùn)
行
阻
力
系
數(shù)
Ka
車輪直徑（mm）
315
>315-710
>710-100
靜阻力系數(shù)
0.0125
0.0095
0.0075
機(jī)
構(gòu)
加
速
度
a
m/min
0.179
0.00323
0.00294
0.00274
0.200
0.00346
0.00317
0.00298
0.224
0.00373
0.00345
0.00325
0.237
0.00388
0.00359
0.00340
0.254
0.00407
0.00378
0.00359
0.286
0.00443
0.00414
0.00395
0.320
0.00482
0.00453
0.00434
0.358
0.00525
0.00496
0.00477
0.379
0.00549
0.00520
0.00500
0.405
0.00578
0.00549
0.00530
0.429
0.00605
0.00576
0.00557
0.453
0.00632
0.00603
0.00584
0.480
0.00663
0.00634
0.00615
0.509
0.00695
0.00667
0.00647
0.544
0.00735
0.00706
0.00687
電動(dòng)機(jī)型號(hào) 大連伯頓
電動(dòng)機(jī)功率 7.5
電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 970
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 0.1325
輸出軸 38
3.1.4 打滑驗(yàn)算
a、粘著摩檫系數(shù)值對(duì)于在室內(nèi)工作的起重機(jī)取
式中：—第個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪的輪壓，；
—粘著摩檫安全系數(shù)，?。?
—起重機(jī)或小車的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，；
—平均起動(dòng)加速度，，見表3.4。
，故打滑實(shí)驗(yàn)通過(guò)。
表3.4 機(jī)構(gòu)加速度和機(jī)構(gòu)加速時(shí)間
速度
m/min
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
加速度
m/s2
加速時(shí)間s
加速度
m/s2
加速時(shí)間s
加速度
m/s2
加速時(shí)間s
加速度
m/s2
加速時(shí)間s
10
0.041
4.1
0.063
2.