2469 單梁橋式起重機設計

2469 單梁橋式起重機設計,橋式起重機,設計 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表指導教師： 冷軍發(fā) 職稱： 副教授 所在院（系）： 機械與動力工程系 教研室（研究室）： 機設 題 目 單梁橋式起重機設計學生姓名 瞿佳佳 專業(yè)班級 08 機設 2 班 學號 0828070125一、選題質量：（主要從以下四個方面填寫：1、選題是否符合專業(yè)培養(yǎng)目標，能否體現(xiàn)綜合訓練要求；2、題目難易程度；3、題目工作量；4、題目與生產、科研、經濟、社會、文化及實驗室建設等實際的結合程度）1、本題目符合機械設計專業(yè)的培養(yǎng)目標，能夠充分鍛煉和培養(yǎng)分析問題和實際操作能力，能夠體現(xiàn)綜合訓練的要求；2、本題目難易適中，符合本科畢業(yè)設計要求；3、本題目工作量適中，能在規(guī)定的時間內完成；4、所選題目單梁橋式起重機總體的設計與實際貼合比較緊密，在實際的應用中比較廣泛。在設計過程中，對機器的零件的設計和計算對我來說是以往所學知識的總結和應用，所以能夠滿足綜合訓練的要求二、開題報告完成情況：根據自己在各方面資料的收集和整理，通過對可行性的分析，結合老師給的題目的選擇，我完成了這次設計的選題。在選題結束之后，通過自己認真查閱相關的資料，最后結合本身的實際情況和設計的時間任務完成了開題報告。2三、階段性成果：1、通過對單梁橋式起重機的了解，再加上老師對我們的講解，算是對單梁橋式起重機有了一個大概的了解。前期階段主要是對有關于單梁橋式起重機的各方面的文獻和資料進行搜集，為設計以后的設計做了必要的準備。2、中期階段主要是依據參考資料，從上面找到一些關于關于單梁橋式起重機的信息，首先對其零部件有了大致的了解，其次是已有了大概的設計方法，并開始了一些基本的結構設計。3、正在進行 CAD 畫圖和設計說明書。四、存在主要問題：由于這是我第一次單獨進行單梁橋式起重機總體設計，所以剛開始進展的并不是很順利。而我對這方面的知識掌握比較少，所以需要在圖書館和網上查找更多的相關資料，對有關起重機的知識進行更深入的了解。不過我堅信，只要自己努力和在指導老師的指引下，我能把各方面的問題逐個擊破，最終順利完成畢業(yè)設計。五、指導教師對學生在畢業(yè)實習中，勞動、學習紀律及畢業(yè)設計（論文）進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文摘 要我做的畢業(yè)設計課題是單梁橋式起重機設計。單梁橋式起重機是一種輕型起重設備，它適用起重量為 1～20 噸，適用跨度 4.5～16.5 米，工作環(huán)境溫度在≥-35。C 與≤+35。C 范圍內，適合于車間、倉庫、露天堆場等處的物品裝卸工作。橋架由一根主梁和兩根端梁剛接組成。根據起重量和跨度，主梁采用普通工字鋼和 U 形槽組合焊接形成。主梁和端梁之間采用承載突緣普通螺栓法蘭連接。提升機構采用 CD 型電葫蘆。此次設計的主要內容有：問題的提出、總體方案的構思，結構設計及對未知問題的探索和解決方案的初步設計，裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設計與繪制，以及畢業(yè)設計說明書的完成。關鍵詞 ：起重機；橋式起重機；大車運行機構；小車運行結構；小車起升；結構橋架；主端梁 。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文IABSTRACTThe topic of my graduation design is list the beam bridge type derrick of design the list beam bridge type derrick is a kind of light heavy equipments, it start to apply the weight as 1~20 tons, apply to across degree 4.5~16.5 meters, the work environment temperature is in the ≥ -35.C and ≤ +35.Inside scope, suitable for car, warehouse, open-air heap field etc. of the product pack to unload a work. The bridge was carried beam by a lord beam and 2 to just connect to constitute. According to weight with across a degree, lord beam adoption common the work word steel and U form slot combination weld formation. Lord beam and carry an of beam an adoption loading To good luck common stud bolt method orchid conjunction. Promote the organization adoption CD type an electricity bottle gourd.The main contents of this time design have: The problem put forward, conceive outline of total project, possibility design, structure design and draw towards doing not know a problem of investigate and solution of first step design, assemble diagram, spare parts diagram wait a series the design of the diagram paper with, end include graduation design manual of completion.Keywords: cranes;bridge type derrick ； During operation organization; Car running structure; Car hoisting structure; Bridge; Main girders.河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文目錄前 言 ..............................................................................................................11 單梁橋式起重機的概述 ..............................................................................21.1 單梁橋式起重機的整體描述 ............................................................21.1.2 單梁橋式起重機機構的特點 ................................................31.1.3 單梁橋式起重機的基本參數(shù) ................................................31.1.4 桁架梁和箱形梁的比較 ........................................................31.2 LD 型電動單梁橋式起重機各部件的作用（位結構） ..................31.2.1 主梁 ........................................................................................41.2.2 端梁 ........................................................................................41.2.3 主梁和端梁的聯(lián)接 .................................................................41.2.4 電動葫蘆 ................................................................................41.2.5 大車 ........................................................................................51.2.6 小車架 ....................................................................................51.2.7 小車 ........................................................................................51.2.8 操縱室 .....................................................................................51.3 運行機構 ...........................................................................................61.3.1 小車運行機構 ........................................................................61.3.2 大車運行機構 ........................................................................71.4 發(fā)展趨勢 ...........................................................................................81.4.1 國內橋式起重機發(fā)展有三大特征 ........................................81.4.2 國外橋式起重機發(fā)展四大特征 ............................................91.4.3 機械化運輸系統(tǒng)的組合應用 ..............................................102 工作條件及設計要求 ................................................................................11河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文I2.1 型式及設計的構造特點 .................................................................112.2 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號 .............................................................122.3 主梁設計計算 .................................................................................132.3.1 主梁斷面幾何特性 ..............................................................132.3.3 剛度計算 ...............................................................................202.3.4 穩(wěn)定性計算 ..........................................................................232.4 端梁設計計算 .................................................................................232.4.2 端梁中央斷面幾何特性 ......................................................242.5 起重機最大輪壓 .............................................................................262.5.1 起重機支座及作用 ...............................................................262.5.2 起重機最大輪壓的計算 ......................................................262.6 最大歪斜側向力 .............................................................................332.7 端梁中央斷面合成應力 .................................................................342.8 車輪軸對端梁腹板的擠壓應力 .....................................................342.9 主、端梁連接計算 .........................................................................352.9.1 主、端梁連接形成及受力分析 ..........................................352.9.2 螺栓拉力的計算 ..................................................................363 小車起升和運行機構的設計計算 ............................................................403.1 電動葫蘆起升機構設計計算 .........................................................413.1.1 電動葫蘆的基本設計參數(shù) ..................................................413.1.2 電動葫蘆起升機構簡要設計步驟 ......................................423.2 電動葫蘆運行機構設計計算 .........................................................493.2.1.電動小車運行靜阻力計算 ...................................................493.2.2.電動機的初選預驗算 ...........................................................503.2.3 傳動比 ..................................................................................51河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文II3.2.4 制動器的選擇與計算 ..........................................................524 大車運行機構設計計算 ............................................................................554.1 確定機構傳動方案 .........................................................................554.2 選擇車輪和軌道，驗算車輪強度 .................................................554.3 驗算車輪的疲勞強度 .....................................................................554.4 傳動裝置設計計算 .........................................................................574.4.1 選擇電動機 ..........................................................................574.4.2 大車運行機構的功率計算 ..................................................584.4.3 驗算電動機 ..........................................................................584.5 設計減速裝置 ..................................................................................604.5.1 選擇減速器的類型 ...............................................................604.5.2 確定減速器的型號 ...............................................................614.6 起重機有關使用機構的安全裝置 .................................................624.6.1 緩沖器 ..................................................................................624.6.2 起升高度限位器 ..................................................................634.6.3 行程限位器 ..........................................................................634.6.4 安全開關 ..............................................................................634.7 起重機的組裝及試車要求 .............................................................634.7.1 起重機的安裝注意事項 .......................................................634.7.2 起重機的試車要求 ..............................................................655 焊縫連接分析 ............................................................................................675.1 連接方法 .........................................................................................675.1.1 焊接 .......................................................................................675.1.2 對接焊縫 ..............................................................................675.1.3 角焊縫 ..................................................................................68河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文III致 謝 ............................................................................................................74參考文獻 ........................................................................................................75河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文0前 言光陰似箭，歲月如水，轉眼間四年大學生活即將結束，畢業(yè)設計是對我們四年大學生活的一個總結，更是對四年大學學習成果的檢驗。它要求我們應用所掌握的基本理論和專業(yè)知識去解決現(xiàn)實中的一些問題。是實現(xiàn)學與用、理論實踐相結合的重要環(huán)節(jié)，進而提高我們各方面的能力，如：收集信息的能力，發(fā)現(xiàn)問題的能力，獨立分析和解決實際問題的能力，獲取新知識的能力以及創(chuàng)新意識和嚴肅認真的科學作風，綜合運用所學知識和技能的能力。為積極響應院方號召，更好的完成本次畢業(yè)設計工作，畢業(yè)設計工作展開前我進行了畢業(yè)實習，我曾在河南省鄭州起重設備有限公司實習兩個月，通過在以上工廠的實習，我在對橋式起重機理論認識的基礎上又增加了很多感性認識，重點了解了橋式起重機的基本結構和基本工作原理，從而為順利完成畢業(yè)設計奠定了堅實的基礎。我畢業(yè)設計的課題是單梁橋式起重機設計。單梁橋式起重機是一種輕型起重設備，適合于車間、倉庫、露天堆場等處的物品裝卸工作。橋架由一根主梁和兩根端梁剛接組成。根據起重量和跨度，主梁采用普通工字鋼和 U 形槽組合焊接形成。主梁和端梁之間采用承載突緣普通螺栓法蘭連接。這次設計主要是對其主梁和端梁等橋架重點設計，包括一些常規(guī)性的強度剛度及穩(wěn)定性的設計，除此還有一些驅動裝置的計算和焊接方面的知識，從而達到初步具備設計起重機重要部件的基本能力，為以后的設計和選用起重機奠定一定的基礎。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文11 單梁橋式起重機的概述1.1 單梁橋式起重機的整體描述起重機是具有起重吊鉤或其它取物裝置在空間內容實現(xiàn)垂直升降和水平運移重物的起重機械。LD 型電動單梁橋式起重機為一般用途的起重機用于機械制造、裝配、倉庫等場所（此次設計的是用于機修車間） 。LD 型電動單梁橋式起重機不適于用來調運熔化金屬﹑赤熱金屬、易燃品及其危險物品，不適用于有爆炸危險、火災危險、充滿腐蝕性氣體的介質工作，不適用于相對濕度大于 85%的場所工作，也不適用于具有酸性或其它有腐蝕性化學氣體的車間。LD 型電動單梁起重機是在天津起重設備廠 70 年代初開發(fā)的 DL型電動單梁起重機基礎上，經全國聯(lián)合設計研發(fā)而成，配套的電動葫蘆為 CD 和 MD 型。是一種有軌運行的輕小型起重機，適用于額定起 0.5～5.0 噸,適用跨度 7.5～22.5 米，工作級別在 A3~A5 和工作環(huán)境溫度在-25 ℃ ～ 40℃ 范圍內。起重機運行速度小于 45m/min 時，采用地面跟隨式（隨吊載而運動）操縱，運行速度大于 45m/min 時，采用操縱室操縱，操縱室設有開閉兩種形式及端面和側面二種開門方式。1.1.1 單梁橋式起重機的工作方式 它安裝在產房高出兩側的吊車梁上，整機可在吊車梁上鋪設的軌道上橫向行駛，起重小車沿小車軌道行駛（橫向） 。吊鉤做升降運動，即與 CD1 型（或 MD1）的電動葫蘆配套使用完成重物的升降、平移等人們難以做到的需要。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文21.1.2 單梁橋式起重機機構的特點主要優(yōu)點是：結構簡單、重量輕、對廠房的負荷小、建筑高度小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運輸和儲存方便，補充備件方便、輪壓小、工藝性好，適合采用自動焊接和流水作業(yè)加工，安裝快，維修方便。缺點是起重量不大。1.1.3 單梁橋式起重機的基本參數(shù)起重量、起升高度、起升速度、葫蘆運行速度、大車運行速度、跨度、車輪與軌距。1.1.4 桁架梁和箱形梁的比較桁架自重和擋風面積小、風阻力小、節(jié)省鋼材；缺點是外形尺寸大，要求廠房建筑高度大，而且橋梁是由很多根不同型號和規(guī)格的桿件逐件焊接而成，費工、費錢。箱型梁的優(yōu)點：外形尺寸小，用整塊鋼板焊成，便于下料和采用自動焊接，適合大批量生產；缺點是自重較大。1.2 LD 型電動單梁橋式起重機各部件的作用（位結構）LD 型電動單梁主要由主梁、端梁、主動輪、被動輪、工字鋼、大車驅動裝置和小車（電動葫蘆起升裝置）組成。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文31.2.1 主梁主梁是采用鋼板壓延成型的 U 型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實腹梁。作用是支承著可移動的小車，并能沿鋪設的專用軌道運行，將起重機的全部質量的重力傳給廠房建筑結構，結構簡單適用，工藝性好。1.2.2 端梁由兩種形式：一種是鋼板壓延成型的 U 型槽鋼組焊成形，在焊接車門那個箱形結構，適用于做中、小起重機吊鉤橋式起重機的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結構，通常配制帶角形軸承箱的車輪組，但焊接工作量大，生產效率低于前種（本產品采用前一種） 。1.2.3 主梁和端梁的聯(lián)接兩種形式：一種是在主梁的兩端，螺栓加減載凸緣連接形式。這種方式的優(yōu)點是：主、端梁可以分批生產再組裝，加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點是：制造簡單、裝拆方便、成本低，是我國中、小起重機吊鉤橋式起重機端梁和主梁的主要連接形式。 （本產品采用第一種連接方式）1.2.4 電動葫蘆它是一種由電機驅動，經卷筒、滑輪或有巢鏈輪卷方起重機或起重鏈條，帶動取物裝置升降的輕小型起重設備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價格低、安全可靠等特點，主要應用于起重量及工作范圍要求不大或對工作速度要求不高的場合。將上部固定，可將起重設備河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文4單獨使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運行，作電動單梁橋式起重機、龍門起重機、臂架型起重機的起重小車，使用作業(yè)面積擴大，使用場合增多，由于如此靈活，可作工廠、碼頭、倉庫、貨場等常用的起重設備。電動葫蘆的簡述其，有漸開線外嚙合齒輪傳動和行星齒輪傳動兩類，但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點。1.2.5 大車使起重機作水平運動，用于搬運貨物或調整工作位置，同時可將作用在起重機上的載荷傳給支承它的基礎。大車軌道中心間的距離稱為跨度 S，在該軌道上運行的動作稱為大車運行。在橋架的中心或兩端裝有大車運行電動機，從電動機的水平軸引出動力，驅動半數(shù)的車輪。1.2.6 小車架是支承和安裝起升機構（電動葫蘆）和小車運行機構的機架，同時又是機架和傳遞起升載荷的金屬結構，LD 型起重機采用工字鋼。1.2.7 小車是小車作水平運動，用以搬運貨物或調整工作位置，同時將作用在小車上的載荷傳給支承的主梁。本品采用電動機、卷筒、制動器、鋼絲繩和吊鉤于一體的 CD 型電動葫蘆。1.2.8 操縱室用于司機操縱作起重機的運行工作，操作室的構造與位置安裝，應河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文5保證使司機有良好的視野。其結構分為敞開式與封閉是兩種，橋式起重機的操作室應安裝在無滑線一側的橋架上。1.3 運行機構運行機構的任務是使起重機或小車作水平運動，用于搬運貨物或調整工作位置，同時可將作用在起重機或小車上的載荷傳給支承它們的基礎。陸上的起重機的運行機構分為有軌道運行和無軌道運行兩類，而橋式起重機的運行屬于前一類。橋式起重機上的運行機構：由電機、傳動裝置（傳動軸、聯(lián)軸器和減速器等） 、制動器和車輪組成。運行機構按其特點（構造）可分為得當分組式和一體是兩種。按其主動輪驅動的方式，可分為幾種驅動和分別驅動兩種。運行機構是依靠主動車輪與輪道間的摩擦力（通常稱為附著力或粘著力）來實現(xiàn)驅動的。為了保證有足夠大的驅動輪（主動車輪） ，驅動車輪應布置得當，在任何情況下，都應使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機上運行機構的驅動輪，通常為總輪數(shù)的一半，采用對稱布置成四角布置，遮掩可保證驅動輪輪壓之和不變，不會發(fā)生打滑現(xiàn)象，使機構運行正常。1.3.1 小車運行機構LD 型電動單梁橋式起重機采用自行式的自動葫蘆，其小車運行機構就是電動葫蘆的自行式電動小車。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文61.3.2 大車運行機構LD 型電動單梁橋式起重機的大車運行機構一般均作分別驅動的型式（即：每一邊軌道上的大車運行機構的主動車輪分別單獨的電動機來驅動）電動機采用封閉自扇冷式，帶制動器的繞線型電動機或帶制動器的變極籠型電動機。司機室操縱時用繞線的電動機，傳動裝置采用自行式電動葫蘆電動小車的閉線減速器。一級開式齒輪減速器的型式。其中閉式齒輪部分是專用同軸式減速機，這種型式的傳動裝置簡單、輕巧、零件數(shù)量少、通用化程度高，便于制造和修理，但開式齒輪較易磨損，傳動效率稍低，在有特殊要求時，傳動裝置也可采用二級定軸式擺線行星式、少齒差漸開線行星式等。采用全封閉型減速器或采用帶制動器的電動機—減速器套裝組各式的傳動裝置。它便于專業(yè)化生產。傳動效率較高，但制造及安裝 5 齒面圓柱精度要求較高。 QS 系列“三合一”減速器為三級漸開線布置平行軸傳動外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器（中華人民共和國專業(yè)標準號為：ZBJ19027—90） 。減速器直接按與帶制動器的繞線是或鼠籠式電動相配，集減速器、電動機、帶制動器為一體，制動器不需配電源，所配電機具有雙重功能接通電源即可旋轉，切斷電源后，電機本身即產生制動力矩而制動。電動機—減速器驅動部件利用減速器機體直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主動車輪利用其伸出軸端直接插入到驅動部件減速器的低速空心軸內。通過花鍵連接，靠力矩支承鉸保持平衡。大車運行機構中采用“三合一”驅動部件，使機構變得非常緊湊、自重輕、分組性好、裝配與更換方便，不受橋架起臺和小車架變形的影響，并由于驅動部件不與走臺相連接，可以減少主梁的扭轉載荷，而且可使走臺的構造也大為簡化，但當電動機容量增大時，懸臂受力復雜化。故大型起重機的運行機構，目前仍采用分組式分河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文7別驅動，大車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪，小車車輪采用圓錐鼓形車輪。1.4 發(fā)展趨勢新的發(fā)展是動態(tài)剛度計算，測試它的撓性變形，節(jié)省材料，整個結構小，計算機控制吊車，攝像機攝像，計算機處理，用于惡劣的環(huán)境的場合，載荷限制器是限制起重機起吊極限載荷的一種安全裝置。稱量裝置是用來像是起重機吊物品具體重量的裝置。從橋架上講有正軌箱形梁和斜軌箱形梁兩種。從傳動機構上講，老式的傳動機構是采用齒輪連接，新式的傳動機構采用的是梅花彈性聯(lián)軸器，直接與車輪聯(lián)接，中間加個方向聯(lián)軸節(jié)。從導出方式講，最早是排好架子，后期改為掛纜，直接有廠家生產出掛極式，導電部分不外漏。吊車比較好的操縱方式：如遙控吊車，人可以無線操縱起升高度過高，可直接地面操縱。LD 型吊車遙控發(fā)展得較早。自動取物裝置采用計算機控制，傳感器控制。設計采用CAD 縮短設計周期。1.4.1 國內橋式起重機發(fā)展有三大特征(1) 改進機械結構，減輕自重國內橋式起重機多已經采用計算機優(yōu)化設計，以此提高整機的技術性能和減輕自重，并在此前提下盡量采用新結構。如 5~50 噸通用橋式起重機中采用半偏軌的主梁結構。與正軌箱型相比，可減少或取消加筋板，減少結構重量，節(jié)省加工工時。(2) 充分吸收利用國外先機技術起重機大小車運行機構采用了德國 Demang 公司的“三合一”驅動河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文8裝置，吊掛于端梁內側，使其不受主梁下?lián)虾驼駝拥挠绊?，提高了運行機構的性能和壽命，并使結構緊湊，外形美觀，安裝維修方便。遙控起重機的需要量隨著生產發(fā)展業(yè)的壯大規(guī)模越來越大，寶鋼在考察國外鋼廠起重機之后，提出了大力發(fā)展遙控起重機的建議，以提高安全性，減少勞動量。(3) 向大型化發(fā)展由于國家對能源工業(yè)的重視和資助，建造了許多大中型水電站，發(fā)電機組越來越大。特別是長江三峽的建設對大型起重機的需求量迅速提升。三峽電廠需要 1200 噸橋式起重機和 2000 噸大型塔式起重機。1.4.2 國外橋式起重機發(fā)展四大特征(1)簡化設備結構，減輕自重，降低生產成本法國 Patain 公司采用了一種以板材為基本構件的小車架結構，其重量輕，加工方便，實用于中、小噸位的起重。該結構要求起升采用行星---圓錐齒輪減速器，小車架不直接與車架相連接，以此來降低對小車架的剛度，簡化小車架的結構，減輕自負。Patain 公司的起重機大小車運行機構采用三合一驅動裝置，結構比較緊湊，自重較輕，簡化了總體布置，此外，由于運行機構與起重機走臺沒有聯(lián)系，走臺的振動也不會影響傳動機構。(2)更新零部件，提高整機性能法國 Patain 公司采用窄偏軌箱型梁作主梁，其高、寬比為 4～3.5 左右，大筋板間距為梁高的兩倍，不用小筋板，主梁與端梁的連接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上蓋板，由此可以降低端梁的高度，便于運輸。(3) 設備大型化河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文9隨著世界經濟的發(fā)展，起重機械設備的體積和重量越來越趨于大型化，起重量和吊運幅度也有所增大，為節(jié)省生產和使用費用，其服務場地和使用范圍也隨著增大。1.4.3 機械化運輸系統(tǒng)的組合應用國外一些大廠為了提高生產率，降低生產成本，把起重運輸有機的結合在一起，構成先進的機械化運輸系統(tǒng)。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文102 工作條件及設計要求為機修車間設計一臺 LD 型電動單梁橋式起重機，具體要求如下：⑴起重量：5 噸⑵起升高度：9 米⑶電動葫蘆運行速度：30m/min⑷電動葫蘆的起升速度：8 m/min⑸葫蘆最大輪壓：Pmax=1900 公斤（kg）⑹葫蘆自重：G=500kg⑺起重機跨度：16.5 m⑻大車運行速度：45m/min⑼大車輪距：2.5m⑽工作級別：M5⑾工作環(huán)境：一般常溫⑿使用壽命：10 年⒀操縱室操縱：G 操=400 公斤2.1 型式及設計的構造特點LD 型電動單梁橋式起重機由橋梁、小車、大車運行機構、電器設備構成。橋架由一根主梁和兩根端梁用螺栓連接而成。電動單梁橋式起重機是一種有軌運行的輕小型起重機。它適用于額定起重量為：1～5噸，適用跨度為 7.5～22．5 米，工作環(huán)境溫度在-25℃～40℃范圍內，起重機的工作級別為 A3～A5，LD 型電動橋式起重機是按中級工件類型設計和制造的。本次設計的 LD 型電動單梁橋式起重機的主梁結構式采用鋼板壓延河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文11成形的 U 形槽鋼，與工字鋼組焊成的箱形實腹梁。橫梁也是用鋼板壓延成 U 形槽鋼，在組焊成箱形封閉箱，為貯存，運輸方便，在主梁與橫梁之間用 M20的螺栓（45 號鋼制）連接而成。大車運行時靠兩臺錐形轉子電機，通過齒輪減速裝置驅動兩邊的主動車輪實現(xiàn)的起升機構與小車運行機構采用 CD1、MD1 形成的電動葫蘆。運行機構采用分別驅動形式制動靠錐形轉子制動的交流異步電機來完成。起重機主電源由廠房一側的角鋼或圓鋼滑觸線引入，電動葫蘆由電纜供電。電動單梁橋式起重機的外形如下圖 1 所示：圖 1 電動單梁橋式起重機2.2 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號電動葫蘆的形式與參數(shù)，參見產品樣本，選用目前應用得最多的CD1 或者 MD1 型。CD1 型和 MD1 型電動葫蘆的起重量一般為 0.5～10 噸，起重高度為6～30m，起升速度為 8 m/min，起重量為 10t 時為 7 m/min。而 MD1 型電弧爐具有兩種起升速度，除常速外，還有 0.8 m/min 的慢速可滿足精河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文12密裝卸，砂箱合模等精細作業(yè)的要求。電動葫蘆的總體結構可分為起升機構和運行機構兩部分，起升機構由電動機、制動器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。本次設計的電動小車采用 CD1型 5t 電動葫蘆，CD1 型電動葫蘆的主輔電機為帶錐形制動器的錐形轉子電機，電機和制動器制成一體。使電動葫蘆結構緊湊、自重輕。據資料查得，電動葫蘆型號 CD15-9D,自重為500kg。結果：選用 CD15-9D。其設計計算見后面。2.3 主梁設計計算2.3.1 主梁斷面幾何特性根據系列產品資料，粗布給出主梁的斷面尺寸如圖示： l1=40yxxl2=52y1 h1H=80σ 15σ 2β 47??x' x'F1h230b=-壓 制 成 型 的 U形 槽 鋼 ； -加 勁 隔 板 ；斜 側 板 ； 4工 字 鋼 ； 5補 強 鋼 板σ圖 2 主梁斷面尺寸主梁跨中斷面圖根據系列產品資料，查得 28a 普型工字鋼（GB706-65 ） 的尺寸參數(shù)：河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文13h= 280mm b=122mm d=8.5mmt=13.7mm F1=55.45 q=43.4 公斤/m主梁斷面面積Jx=7114cm2 Jy=345cm2F=0.5（l1-2×δ1）+2δ 1×h1+2×δ2×l2+F1+δ×l 3=0.5×（ 40-2×0.5）+2 ×0.5×40+2×0.5×25.5+55.45+1×10.5= 151cm2主梁斷面水平形心軸 x-x 位置y1= 1xF??式中：∑F1—主梁面的面積（cm2）.∑F1 y1x-各部分面積對 x-x′軸的距離（cm 3） y1x-各部分面積形心至 x′-x′軸的距離(cm)則：y1=〔0.5×（40-2×0.5）×79.75+2×0.5×40×60+2×0.5×25.5×31.5+55.45×15+1×10.5×0.5〕÷151=37cmy2 =4cm結果：F=151cm 2y1=37cm y2 =4cm主梁斷面慣性矩 Jx=ΣJxi+ΣFi y1 2河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文14=(39×0.5 3) ÷12+39×0.5×42.75 2+ 2×0.5×40 3÷12+2×0.5×40×23 2+（2×0.5×17.4 3）÷12cos47°+2×0.5×25.5×5.7 2+7114+55.45×22 2+(10.5×1 2) ÷12+10.5×1×36.5 2=111545 4cmJy=ΣJyi+ΣFi y1 2=(0.5×39 3) ÷12+2×40×0.53÷12+2×0.5×40×19.752+2 ×0.5×193÷12sin47°+2×0.5×25.5×102+345+1×10.53÷12=21849 4cm結果：Jx=111545 Jy=21849 4 4cm2.3.2 主梁強度的計算根據這種起重機的結構形式及特點，可以不考慮水平慣性對主梁造成的應力及其水平面內在和對主梁的扭轉作用也可以忽略不計。該主梁的強度計算按第Ⅱ類載荷進行組合，對活動在和由于小車的論據很小，可近似的按集中載荷計算?？缰袛嗝鎻澢龖Πǎ毫旱恼w彎曲應力和由小車；輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應力兩部分，合成后進行強度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內按簡支梁計算，在水平面內按剛度的框架計算：河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文15圖 3 簡支梁受力分析垂直載荷在下翼緣引起的彎曲應力根據《起重機設計手冊》計算：σx= 單位：公斤/厘米221xykG(+)48PLqL??操式中：P=ψⅡQ+KIIG 葫=5000×1.2+500×1.1=6550其中：Q-額定起重量,Q=5000 公斤；G 葫-電動葫蘆自重,G 葫=500 公斤；ψⅡ-動力系數(shù)，對于中級工作類型,ψⅡ=1.2；kⅡ-沖擊系數(shù)，對于操縱室操縱時 ,kⅡ=1.1；y1-主梁下表面距斷面形心軸 x-x 的距離,y1=37 厘米 ；yx-主梁跨中斷面對 x-x 軸慣性力矩，yx=111545 ；4cml-操縱室重心到支點的距離，l=100cm；G 操-操縱室的重量，G 操=400 公斤；G 葫 –電動葫蘆的自重， G 葫=500 公斤；河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文16q-橋架單位長度重量（公斤／米） ； q= 1000×F×γ+q′=1000×0.0151×7.85+7.5=126kg／m其中： F-主梁斷面面積，F(xiàn)=0.0151 m2γ-材料比重，對鋼板，γ=7.85t／m2q′-材料橫加筋板的重量所產生的均布載荷，q′=7.5 t／m；所以：σx=37÷111545×〔(1.2×5000+1.1×500) ÷4×1650+1.1×400×100÷2+1.1×1.26×1650 2÷8〕=1060 公斤/厘米 2結果：σx=1060 公斤／厘米主梁工字鋼下翼局部彎曲計算 p輪 Ldac R圖 6b圖 4 工字鋼下翼輪壓局部計算輪壓作用點位置 i 及系數(shù) ζi=a+c-e 式中：i-輪壓作用點與腹板表面的距離（cm） ；河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文17c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之間的間隙，取 c=0.4 cm； a= =(12.2-0.85) ÷2=5.675cmb-d2e=0.164R（cm）對普型工字鋼，翼緣表面斜度為 .16R-為葫蘆定輪踏面曲率半徑，由機械手冊 31.84 查得 R=17.5 cm則： e=0.164×17.5=2.87 cm所以：i=5.675 ＋0.4-2.87=3.205ξ= =3.205÷5.675=0.57ia結果：i=3.205 ξ=0 .57工字鋼下翼緣局部曲應力計算：圖 5 主梁工字鋼如上圖所示 L 點橫向（在 xy 平面內） ，局部彎曲應力 σ1 由下式 計算：σx=± 12akP輪0t式中：a1-翼緣結構形成系數(shù)，貼板補強時取 a1=0.9；k1-局部彎曲系數(shù)，由圖可得：k1=1.9河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文18圖 6 局部彎曲系數(shù)其中：t-工字鋼翼緣平均厚度 δ-補強板厚度 t0=t+δδ=1 cmt=1.37 cmt02=（1.37+1）2=2.372=5.61 cm 2所以：σ1=±(0.9×1.9×1900÷5.61)=579 公斤/厘米2結果：σ1=579 公斤／厘米2如圖，1 點縱向（在 yz 平面內）局部彎曲應力為 σ2 由下式河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文19計算：σ2=± 12akP輪0t式中：k2 由圖得：k2=0.6所以：σ2= =183 公斤／厘米2.9651??如圖中得 α′點縱向（yz 平面內）局部彎曲應力為 σ3，由下式計算：σ3= ± 23akP輪t0式中：K3-局部彎曲系數(shù)，查圖得：k3=0.4a2-翼緣結構形式系數(shù)，貼板補強時 a2=1.5所以：σ3=±（1.5×0.4×1900÷5.61）=203 公斤／厘米2主梁跨中斷面當量應力計算圖中的 1 點當量應力為σ 當= 221x1x+-(+)??（= 579(8306579(83106)????=1077 公斤／厘米2＜[σ]=1800 公斤／厘米2αˊ點當量應力為 α 當 αˊ，由下式計算：α 當 i=αx+α3=1060+203=1263 公斤／厘米2＜[σ]=1800 公斤／厘米22.3.3 剛度計算垂直靜鋼度計算河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文20f= ≤[f]= 3xPL48EJ?70式中：f-主梁垂直靜撓度（cm）P-靜載荷（公斤）P=Q+G=5000+500=5500 公斤L-跨度 L=1100 厘米E-材料彈性衡量，對 3 號鋼 E=2.1×103×103公斤/厘米2Jx-主梁斷面垂直慣性矩（ ）4cmJx=111545 4c[f]-許用垂直靜撓度（cm） ，取[f]= 厘米L70所以： f= =2.2cm365014.8254?[f]=1650÷700=2.36cmf＜[f] 所以滿足要求結果水平靜剛度計算f 水= ≤[f 水]= 13yPL48EJ?20式中: f 水-主梁水平靜撓度，cm；P′-水平慣性力，公斤；P′= =（5000+500）÷20=275 公斤；20QG?Jy-主梁斷面水平慣性矩；Jy=21849 ；4cm[f 水]-許用水平靜撓度，取[f 水]= 厘米。L20[f 水]=1650÷200=0.825cm；河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文21f 水= =0.56cm36275104.8849?f 水＜[f 水]= =0.825 厘米 滿足要求注：系數(shù) 的選取是按 P 慣= a 平=(Q+G)/9.8×0.5≈ (Q+G)120pg120P 慣-水平慣性力，公斤；g-重力加速度，取 g=9.8m/s2；a 平-起重機運行機構的加速度，當驅動輪為總數(shù)的?時，取a=0.5 m/s2。動剛度計算在垂直方向的自振周期：T=2π ≤[T] ＝0.3sMK式中：T-自振周期（秒）M-起重機和葫蘆的換重量， M= (0.5qlk+G)1g其中：g-重力加速度，g=980cm/s 2；L-跨度， L=1650cm；q-主梁均布載荷，q=1.26 公斤/厘米；G-電動葫蘆的重量，G=500 公斤。所以：M= (0.5×1.26×1650＋500)=1.75 公斤·秒2／厘米1980河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文22K= = =5006 公斤／厘米396JzEL632.1054?則：T= =0.1112 秒.574T＜[T]=0.3s2.3.4 穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算包括主梁整體穩(wěn)定性計算和主梁腹板，受壓翼緣的局部 穩(wěn)定性計算:(1) 主梁整體穩(wěn)定性由于本產品主梁水平剛度比較大，故可不計算主梁的整體穩(wěn)定性。(2) 主梁腹板的局部穩(wěn)定性由于葫蘆小車的輪壓作用在主梁的受拉區(qū)，所以主梁腹板局部穩(wěn)定性不計算。(3) 受壓翼緣板局部穩(wěn)定性由于本產品主梁是冷壓形成的 U 形槽鋼，通過每隔一米艱巨的橫向加筋板及斜側板同工字鋼組焊成一體。U 形槽鋼的兩圓角都 將大大加強上翼緣板穩(wěn)定性，所以受壓翼緣板局部穩(wěn)定性可不計算。2.4 端梁設計計算本產品的端梁結構采用鋼板冷壓成 U 形槽鋼，在組焊成箱形端梁，見下圖，端梁通過車輪將主梁支承在軌道上，端梁同車輪的聯(lián)接形成是將車輪通過心軸安裝在端梁的腹板上。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文23y20385Zc=147C9圖 7 端梁2.4.1 輪距的確定= ～ 即 k=( ～ )LkL157157=( ～ ) ×16.5=2.357～3.3m取 k=2.5m=250 厘米2.4.2 端梁中央斷面幾何特性(1) 斷面總面積參數(shù)見中央斷面圖，則：AKBC1圖河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文24F=2×30×0.5+2×21×0.5+28.5×1=79.5cm(2) 形心位置(相對于 z′-z′)則：y1=(2×30×0.5×15+21×0.5×29.75+21×0.5×1.25+28.5×1×15.75) ÷79.5=15.4cm所以：y2=30-15.4=14.7cm(相對于 y′-y′)則：z1=(30×0.5×22.75+30×0.5×1.25+28.5×1×0.5+2×21×0.5×12) ÷79.5=7.9cm所以：z2=23-z1=15.1cm(3) 斷面慣性矩Jx=2×1/12×0.5×30 3+2×30×0.5×0.4 2+1/12×1× 28.5 3+1×28.5×0.35 2+1/12×21×0.5 3+21×0.5×14.5 2+1/12×21×0.5 3+21×0.5×14.15 2=8452.34 4cmJy=2×1/12×0.5×213+2×21×0.5×4.12+1/12×30×0.53+30×0.5×14.852+1/12×30×0.53+30×6.652×0.5+1/12×2河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文258.5×13+28.5×7.42=6659.6 4cm以上的計算公式均出自《起重機設計手冊》P146平行移動軸公式：Iz1=Iz+a2AIz=3bh12(4) 斷面模數(shù)Wx=Jx/y1=8452.34÷15.4=751cm3 Wy=Jy/Z2=6659.6÷15.1=441cm32.5 起重機最大輪壓一般的單梁橋式起重機是由四個車輪支承的，起重載荷通過這些支承點傳到軌道道上。2.5.1 起重機支座及作用起重機支座反力作用見下圖： G輪 主 G驅G橫 G載G室G輪 從 圖 12 G輪 主G驅 G橫G載 G輪 從A L1 L2LK/2SlDK1K G橋 BC124.3圖 8 起重機支反力作用河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)論文262.5.2 起重機最大輪壓的計算帶額定載荷小車分別移到左、右兩端極限位置時，按第Ⅱ類載荷計算最大輪壓。（1）操縱室操縱，當載荷移到左端極限位置時，各車輪輪壓Na= ·(1+ )+ + + KⅡG 輪主+ KⅡGQ+kG4??12Lkql4?2端驅+ ·(-l)操 1Nb= ·(1- )+ + + KⅡG 輪主+ KⅡG?1Ll?端驅+ ·Glk操