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1、济南大学毕业设计1 前言1.1起重机的介绍起重机属于能作循环的间歇运动的重要机械的一种。一个工作循环包括：首先是取物装置先从取物的地点把物品迅速取走，然后平稳的移动到设定地点处降下物品，然后再进行反方向的运动，使取物装置能够顺利返回到原来位置，以便有利于进行下一次的循环。起重机是用来提升或降落物品和人的，有些起重机还能使相关的这些物品和人员在它的工作范围内作水平的或者是空间的移动的机械。我们通常把取物装置往往悬挂在可以沿桥架运行的起重小车上或运行式葫芦上的起重机称为悬挂式起重机，悬挂式起重机可以适用于机械加工或装配车间等场合。起重量一般不要求很大随着科技的发展生产规模也日益的扩大，要求机械特别
2、是起重机要满足现在化社会化专门化的生产要求，于是各种专门用途的起重机也相继出现在很多重要的部门中，它不仅仅是生产过程中的辅助机械而且已成为生产流水线上的不可或缺的重要的机械设备之一，它的发展对国民建设起着积极的促进作用。1.2起重机设计的总体方案本次起重机设计的主要数据参数如下所示：起重机的设计参数是指：起重量 、跨度、和悬臂长度、起升高度、起升速度、小车运行速度和工作级别等。现要求单梁悬挂式起重机起重量为1t，跨度为15m单梁悬挂起重机是一种可广泛应于工矿，车间等场所的机械设备，它可于各种电动葫芦配套使用。本次设计的起重机是由主梁，电动葫芦，端梁及运行机组组成的单梁悬挂式起重机，起重机的主梁
3、设计成由普通工字钢普通槽钢及钢板组成，我们把运行车轮部分和驱动部分设计成为一体。规定起重机的起重重量约为10KN，主梁桥架的跨度为15m，大车的运行速度为15m/mim，工作类型为中级，机构运行持续时间为JC%=25，起重机的估计重量为100KN，小车的估计重量为25KN。1.2.1主梁的设计：主梁是由钢板和工字钢一起组焊而成的箱形结构。工字钢是电动葫芦运行的轨道，实质保证电动葫芦能够顺利的横向移动，根据电动葫芦的轨距来选择相应的工字钢的型号，主梁可以做成相等宽度的，即外边是平整的；为了减轻结构的自重，也可以将跨度中部的主梁宽度进行适当的缩小。主梁的强度验算内容主要包括在桥面跨度的中部危险截面
4、的最大弯曲应力和再主梁端部支撑处的截面上的剪应力。主梁的跨度为15m。是有上下两盖板和两块相互垂直的腹板组成封闭箱型截面的实体板梁的连接。主梁的横断截面的厚度约为是5mm，翼缘板的厚度约为10mm,主梁上的走台的宽度是取决于端梁的长度和大车运行机构的平面的尺寸，主梁的跨度其中部的高度取H=L/17，主梁和端梁采用搭接的形式，主梁和端梁连接处得呀高度取h=0.4-0.6H，腹板的稳定性有横向加劲板和纵向夹紧板或者角钢来维持并确保其稳定性，纵向加紧条的焊接通常采用的是连续点焊，主梁的翼缘板和腹板的焊接通常采用的是铁角焊缝。为了减少主梁在受载时的实际下挠变形，以利于起重机小车和大车机构的正常运行，制
5、造时主梁应做成上弯曲的弧线形状。这种上弯曲的弧线形就叫做主梁的上拱。与主梁下挠变形一样，我们把将主梁弧线中的最大变形值称为最大上拱。1.2.2小车的设计：小车主要是有起升机构以及运行机构还有小车架组成的。在设计悬挂式起重机的小车时力求满足以下几个方面的要求：1） 整台起重机要与厂房建筑物的配合要适当以及起重机小车要与桥架的配合也要适当，起重机小车与桥架的互相配合，主要在于：小车的轨距要和桥架上的小车的轨距应该是相同的；其次，小车上的橡胶缓冲器要与桥架上当铁位置要配合的恰当好处，小车在平面布置的越紧凑，小车到桥架两端的距离越远，那么起重机的工作范围就越大。2） 在小车上机构的布置以及同一机构中的
6、各零件的配合要求恰当好处即适当。起重机和小车的运行机构在小车架的平面上的布置要求紧凑并且要合理，但两者之间距离也不应太小否则将造成维修不方便，或者造成小车架很难以设计。起升机构我们是采用的闭式传动的方案，电动机主轴对于二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间是采用两个半齿联轴器和一个中间浮动的轴连接起来的，减速器的低速轴和卷筒之间采用的是圆柱齿轮传动方案4。运行机构采用的是全部为闭式齿轮传动，小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有深沟球型轴承的组成的部件，电动机安装在小车架的台面上，由于电动机的输出轴和车轮轴并不在同一个平面上，所以运行机构采用的是立式的三圆柱齿轮减速器，在减速器的输入轴与电动机
7、输出轴之间，以及减速器的两个输出轴端和车轮轴之间都是采用浮动轴的半齿联轴器连接起来的。小车架的设计，采用的是粗略的计算方法，靠现在相关的资料和实际工作经验来进行，采用钢板冲压成型的型钢来代替原来的焊接横梁。1.2.3端梁的设计：端梁又称横梁，是支撑主梁与载荷的基础，同时它也是联系主梁与起重机运行机构的纽带，式起重机金属结构的主要的承载构件之一，也要求具有足够的强度、刚度、稳定性的要求，根据不同的使用要求与结构要求等端梁的断面形式与相应的车轮连接的结构形式也应该是不一样的。箱型结构端梁的实际的受载荷情况相当的复杂，在受载时通常不考虑端梁的自重作用，而只考虑以主梁最大值反力表示的垂直载荷和小车运行
8、起、制动时引起的惯性载荷，或大车运行歪斜引起的车轮外侧载荷表示的水平载荷端梁两部分在起重机中有着重要的作用，他是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强度螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁加在受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；1.2.4电动葫芦因为在悬挂式起重机上有电动葫芦，为了方便检查我们也对电动葫芦进行简单的设计其主要参考为工厂里不叫成型的电动葫芦。两者虽然结构不一样但工作原理是一样的，在此简单的叙述一下电动葫芦的工作原理。电动葫芦的工作原理是
9、：首先启动起升电动机，起升电动机把重物缓缓的起升到适当的高度，然后启动运行电动机，运行电动机把重物缓缓地运到指定的位置，这时运行小车在单工字钢梁的上缘行走。行走时我们采用一个电动机驱动运行小车两边的车轮。但由于其行走速度相对比较小，因此运行小车往往不设有制动机构。当运行小车在行走的时侯，为防止重物由于重力的原因下降，我们在起升机构上设置了一个电磁制动器。制动器是依靠弹簧的压力把内盘和外盘压紧，原理和摩擦式离合器相似，松开的时侯利用电磁铁通电以后吸住外盘并且使内、外盘松开。电磁制动器的电路与起升电机的电路是并联的，因此只要起升电机一开始工作，电磁制动器就松开，使重物上或者是下升降都自如；当电动机
10、关闭时，那么电磁制动器也随之断电，电磁吸引力也随之消失，在弹簧的压力作用下，内外盘紧紧压住，起到相应的制动的作用。 电动葫芦在起吊物品时由于为防止超出上升的极限位置而造成安全事故，一般在卷筒的下部都装设上升限位器。当载荷上升达到极限位置时，压板与限位开关两者就接触，关闭电源，阻止重物的继续上升。限位器是为防止吊钧上升超过极限位置时而用的，因此不能经常使用。1.3起重机设计的方法因为起重机设计的主要目的是通过学习整台机器的设计方法和设计步骤，提高我们分析问题和解决问题的能力。所以其主要内容在于起重机的绘图及编写设计计算说明书，在设计时应多注意机构构造的设计工作确定起重机的结构和各部件的构造。2传
11、动方案：起重机整体传动方案如图2-1所示：图2-1起重机传动方案1电动机2-联轴器 3传动轴 4制动器 5减速器 6卷筒 7轴承座 8平滑滑轮 9钢丝绳 10滑轮组 11吊钩3.主要部件及其相关计算作用在起重机上的载荷众所周知作用在起重机上的外载荷，式计算起重机的稳定性，支腿压力（或轮压）、机构零部件和金属结构强度以及选择原动机功率的重要的依据，作用在起重机上的外载荷应根据实际情况来进行确定，主要有起升载荷，起重机自重载荷、重物偏摆引起的载荷、惯性合离心力载荷以及安装载荷等3.1大车大车是保证起重机能够实现纵向运动的重要装置之一，大车的设计好与坏将直接影响起重机的性能，把大车机构传动方案采用集
12、中传动，动力由“三合一”电机提供，通过由花键套联接的左右花键轴分别带动左右主动轮，从而使大车运行。如图所示3-1所示： 图3-1起重机大车1-主动轮 2齿轮 3花键套 41207滚动轴承5左侧墙板 6“三合一”驱动 8联杆 9横头槽钢 3.1.1选择车轮与轨道，并验算其强度（1）.计算大车的最大轮压和最小轮压：满载时的最大轮压为 （3-1）空载时最大轮压为： （3-2）空载时的最小轮压为： （3-3）载荷率: （3-4）通过上面的计算,查机械设计手册，选取的大车车轮的直径D134mm3.1.2疲劳计算（1）疲劳计算时的等效载荷：=0.6x10=6(kN) （3-5）由相关数据查的（2）车轮的计
13、算轮压：=1x0.86x6.375=5.9574(kN) （3-6） （3-7）当时，Kc1冲击系数。第一种载荷运行速度为1.5m/s时，Kc1=1根据点接触情况计算疲劳接触应力： （3-8）从机课程设计手册附录22查的sjd1600030000 N/cm,因此满足疲劳强度计算。3.1.3运行阻力计算摩擦总阻力矩： （3-9） 轴承内径和外径的平均值为：；滚动摩擦系数K=0.0006m；轴承摩擦系数；阻力系数。代入上式得：当满载时的运行阻力矩： （3-9）= 210.375(N.m)运行摩擦阻力：当空载时： （3-10） =191.25（N）=765（N ） 3.1.4 选择“三合一”驱动电动
14、机静功率： （3-11）式中 m=1(驱动电动机台数)初选电动机功率： N=1.150.295=0.339(kw) 式中 电动机功率增大系数，.15配备电机功率 N=20.4（kw）。等效功率：=0.751.30.295=0.288（kw ） 式中 工作类型系数，当JC%=25时，=0.75；有起重机的工作场所查的=1.3。车轮转数：整个起重机的自重是由车轮来支撑的起重小车的自重也是由车轮来支撑的，有了车轮能使它在轨道上运行，目前大部分起重机的大车车轮主要是采用双轮缘车轮，对一些在繁重或者工作条件比较恶劣条件下运用的起重机，除采用双轮缘车轮之外，在车轮旁边往往还加装水平导向轮，这样可以避免起重机在偏斜运行时的轮缘与轨道侧面的接触，而保证偏斜运行时的水平侧向；力是由水平导向轮承受，这样从而使车轮轮元的磨损大幅度的减轻。本次设计车主动轮的结构是通过查阅起重机设计手册，根据电动葫芦的车轮结构设计的其图如下3-2所示
