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1、江 汉 大 学毕 业 论 文 开 题 报 告题目：双梁桥式起重机 起升机构的设计学 院: 机电与建筑工程学院专 业: 机械设计制造及其自动化学 号: 200806101335学生姓名: 吴明煌指导教师: 易建钢日 期: 2012-2-28课题名称：双梁桥式起重机的设计（起升机构的设计）1 前言随着世界经济及工业技术的不断发展，特别是电动葫芦及其驱动装置“三合一”（电动机，减速器，制动器三合为一）部件的技术发展，以电动葫芦为起升机构的葫芦试起重机，以其高度的标准化、系列化和通用化程度为前期在世界主要工业发达国家不断更新发展，并逐步替代在主要性能参数相近的通用桥式起重机产品。近年来，我们对本国的桥
2、式和梁式起重机的生产及其使用情况进行了调查和分析，对国外的起重机产品进行研究，从起重机的使用性能、安全可靠性及主要配套适合我国国情入手，克服旧型葫芦起重机专业化标准化，协作化程度不高的缺点。为此，新型葫芦双梁桥式起重机（LHG 型） ，在主要性能参数、工作级别、外形尺寸及厂房的轮压值等方面，符合国内最新的起重机设计规范，并与国外起重机标准接轨。随着现代工业的迅速发展，电子计算机的广泛应用，系统工程、优化工程、创造性工程、人机工程等现代化理论的发展，大大加快了现代工业的发展进程，使社会生产力又跃上了一个新水平。当今世界工业生产，由于市场竞争的需要，生产方式由单一品种的大批量向着多品种的变批量方向
3、发展。30 年代以来，物料搬运技术仅指的是各类起重运输设备，而 90年代的物料搬运系统逐渐增加了许多自动化内容，包括自动识别、自动导向、自动计数、自动称重等。为了使生产和流动能够紧密配合，构成更大、更高效的物流系统，计算机技术得到了广泛的应用，起重机的很多工作将被机器人和其它机器所取代。 目前世界销售市场对起重机械的需量正在不断增加，从而使国外各种制造起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机械自动化和自动化设备去提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。有关调查资料表明，65%的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机设备的用户便越来越多
4、。近年来，美国因制造技术、质量问题和价格昂贵等原因，降低了其在世界上的竞争能力；联邦德国德马克公司（DEMAG） ，由于实行了生产技术振兴，解决了提高生产的工艺手段，以占优势的新产品来保持其发展的优势，该公司 1985年研制成 DH系列电葫芦，1990 年又研制了 DK新系列电葫芦，其制造的电动葫芦双梁起重机有一半以上供出口，产品在国际市场上声誉很图 1葫芦双梁桥式起重机好，销路甚广。 2 选题意义2.1 国内形势我国的起重机行业是从建国后开始建设，多部分是采用苏联标准。改革开放以后，随着我国的工业迅速发展，各行工业起重机的要求也随之提高。作为特种设备，检验也要求相对严格。国家也逐步形成了一定
5、制造，检验标准。电气设备也随着不同的要求而改变。有传统的接触器控制，也逐步向自动化方面发展。随着变频器，可编程控制器（PLG）的技术成熟，也被广泛应用在起重机当中。为了起重机方面操作人员的安全，无线远程控制也逐渐普及。为了，满足高精度，多速度行车的需要，机械部分要求也越来越高，设计更精确，钢丝绳起重机作为一种大型起重设备，广泛用于国民经济各个领域，而国内钢丝绳起重机近几年的发展却十分缓慢。上世纪 60年代到 70年代初，我国从前苏联引进了 TV型钢丝绳式起重机。其间,曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术, 但均未获得广泛的推广应用。桥式起重机的现状：桥式起重机是作为生产车间最常用的基础设备，
6、也是在各类起重机中，需求量最大的。一般桥式起重机有以下几部分组成。有起升机构，小车运行机构，大车运行机构，控制电路，金属框架结构等主要机构组成。在现在的桥式起重机机械制造中，还是传统的用大的钢构成本，还有沉重的运行机构，来超大的满足需要，在制造工艺中还存在着种种问题，对于材料有很多的浪费情况，为了极大的节省成本，故要精确的计算受力及选择配件。在原有的基础上进行改进，符合实际工作场合。 2.2 国外形势（1）设计、制作的计算机化、自动化 近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多国外起重机制造商从应用计算机辅助设计系统（CAD） ，提高到应用计算机进行起重机的模块化设计。根据市场调查预测的统计数字和
7、积 5累的资料、图表、图线规律，在严密的科学理论指导下，拟定起重机结构、机构、部件等多层次的标准化、模块化单元。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代、新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需针对几个需要修改的模块；设计新的起重机只需选用不同的模块重新进行组合；提高了通用化程度，可使单件小批量的产品改换成相对批量的模块生产。亦能以较少的模块形式，组合成不同功能和不同规格的起重机，满足市场的需求，增加竞争能力。德马克公司最近开发了一种标准车轮箱模块系列，上面有多组联接孔，选用不同型号的驱动单元，可组装成台车，
8、可与金属构件组合后用作桥式、门式起重机或其它轨行式起重运输机械。其车轮有多种踏面形式可供选用，由于不受轮距的限制，组合更加灵活，用途更加广泛。据资料介绍，德马克公司的葫芦双梁起重机系列改用模块化设计后，比单件的设计其设计费用下降了 12%,自重轻，与国内产品相比较，起重量 32t、跨度 25m，国内双梁起重机自重为 46.4t，电动葫芦桥式起重机自重为 28.3t，而德马克电动葫芦桥式起重机的自重只有 18.5t，比国内产品分别轻 60%和 35%. (2)起重机控制元件的革新与应用 起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘、齿轮链、激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为3mm，
9、高于 1mm的精度需外加定位系统2。在起重机起升速度、制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。 遥控系统用于桥式起重机及其它移动式起重运输机械，这种系统包括操作者携带的控制器和安装在起重机上的接收器，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置操纵机械上的转换部分相连。遥控器的应用，不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的作业条件得到改善。 起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型防撞装置，防撞装置由三相系统组成，用来监控起重机前端行驶距离，一般首先发出信号警告，接着将大车车速减小到50%，最后切断电机电源，将大车制动
10、。 (3)新材料、新工艺的应用 由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高，如瑞典的 SSAB薄钢板公司，其生产的 DOMEX系列高强度及超高强度钢材3，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，以便减少起重机材料用量(这并不意味着不安全)，从而降低设备的重量和价格。因起重机重量的减小，可用功率较小的驱动装置启动，因此而减少电力，节省开支。国外电动葫芦在新材料应用方面，车轮采用空气硬化镍铬钼合金钢制造，可解决车轮的磨损和使用寿命的问题，据资料介绍，普通钢材车轮的寿命约 18个月，采用这种新材料制造的车轮，其使用寿命可达 5年。近年来，聚合材料在电葫芦上用作制造运行机
11、构的齿轮、滑轮和导绳器等。 在机加工方面，尽管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、高效的加工中心，数控自动机床等，既保证加工质量，又提高了生产率、降低了成本；同时在工艺线上，使用机械来代替人机操作，如焊接用的机械手和配用机械手等。 国外起重机厂商为了能迅速制造和装配出品种多样化的产品来，要求企业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。组合构件的使用比生产非标准件起重机来，有助于减少成本。3 设计任务3.1 设 计 内 容双梁桥式起重机设计（起升机构的设计）3.2 设 计
12、参 数主起升起重量：50t，起升高度：18m，起升速度：16m/min，工作级别：M6负起升起重量：10t，起升高度：20m，起升速度：18m/min，工作级别：M5大车运行机构：大车轨距 22m，运行速度 40m/min，工作级别 M5小车运行机构：小车轨距 2.5m，运行速度 40m/min，工作级别 M53.3 设 计 目 的 和 意 义在现代工业化的社会里，起重机在我们生活的方方面面都能用到，从港口的装卸港机到建筑上的建筑塔吊，从车间的行车到汽车试吊车。解决了我们过去的人力抬作，完成着过去所不能完成的任务。处处为人类的制造的进步作贡献。最常用的通用起重机承担着生产车间许多，许多方面的基
13、础工作，为工业高效生产提供保证。 在这个全球经济危机的大的背景下，起重行业受到了严峻的挑战，竞争更加激烈。那么更合理的，更先进的制造起重机，以最优性价比来赢得市场。那么，为了赢得挑战，选择了起重机的机械部分设计。4 设计方法与实施方案图 1纤维芯4.1 吊具选择采用单吊钩形式，吊钩根据起重量 CP=40t，机构工作级别 M5选用吊钩 M32。根据吊钩号，选择下滑轮组，预估下滑轮组质量 932KG。4.2 钢丝绳选择钢丝绳是有很细的强度很高的钢丝，按一定的螺距绕成股，再由股绕成绳。钢丝绳根据其芯材料不同，分为（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉
14、或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。（2）纤维芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉） 、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。在作为中小型起重机起升机构使用时，纤维芯钢丝绳在抗拉强度和破断力方面可以满足使用需求，并且起重机在运送物料时需要卷绕，因此选用纤维芯钢丝绳，以增加使用寿命，减少更换次数。4.3 卷筒选择起升机构的卷筒是用来卷绕并储存起升绳的。在批量生产的通用中小型起重机中多用铸铁制造的卷筒，一般采用单层卷绕。单层卷绕卷筒表面切有弧形断面的螺旋槽，以增大钢丝绳与筒
15、体的接触面积，并使钢丝绳在卷筒上缠绕的位置固定，以避免相邻钢丝绳互相摩擦影响寿命。根据任务设计要求采用单层卷绕式的钢丝绳铸造卷筒。4.4 电动机选择我国起重机采用专用的直流和交流电动机。直流电动机的主要优点是调速范围大、过载能力强、平滑的调速特性和较大的起动、制动转矩。工作电压为 220 V 和 440 V。但存在设备费用高、体积大和需要专用的供电电源等缺点, 少数冶金起重机和要求在较大范围内平稳调速的传动机构采用直流电机。电动机机械部分的强度和刚度设计的足够大，所以电动机的选择主要是电动机热容量的选择。因为起升机构属于断续周期工作，起升机构电机可认为是 S3工作制。 。在起重机械中, 一般采
16、用三相交流感应电动机和锥形转子电动机, 其工作电压为 220 V/ 380 V 和 500V。根据机构工作级别，一般选择 JZR2 、YZR、JZRH 型 3相交流电机。笼式感应电动机的优点是构造简单, 操纵方便, 有较高的转差率, 适用于直接启动, 价格也便宜, 缺点是启动电流大(达额定电流的 46 倍)和不能承受较多的起动次数。作为起升机构用电机，需要频繁起动，因此笼式电机不适合选用。绕线式感应电动机使用的最多。因为这种电动机的转子电路可以外接起动电阻实现图 2绕线试感应电动机起动调速, 起动平稳、起动电流通常不超过额定电流的 2215 倍, 且有较高的过载能力。所以这次选用这种电动机。4.5 减速器选择减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要。在机构设计中，应尽可能选择由减速器制造厂供货的标准减速器，起重机减速器分为ZQA型和QJ型两大类，其中QJ型又分为带底座型和三支点支承型（下图）两种。QJ系列减速器减速比范围宽，
