【文獻(xiàn)綜述】50噸橋式起重機小車機構(gòu)設(shè)計

1、文獻(xiàn)綜述機械設(shè)計制造及其自動化50 噸橋式起重機小車機構(gòu)設(shè)計一、綜 述起重機械包括各種簡單的起重設(shè)備和各類起重機。它廣泛使用在起重、運輸、裝卸和 安裝等作業(yè)中，以減輕體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率或在生產(chǎn)過程中進行某些特殊的工業(yè)操 作；對機械化和自動化生產(chǎn)，它更是一項不可或缺的物料搬運機械設(shè)備。、起升驅(qū)動橋式起重機是指用吊鉤或抓斗吊取貨物的一種機械，它由橋架（大車）和起重小車兩 大部分組成。橋架橫跨于廠房或露天貨場上空，沿吊車梁上的起重機軌道縱向運行，起重 小車在橋架上沿小車軌道橫向運行，通用橋式起重機有大車運行機構(gòu)（裝在橋架上） 機構(gòu)和小車運行機構(gòu)（裝在小車上）等三中工作性機構(gòu)，皆為電動。一般情況

2、下大車運行 軌道為直線，起重機可在長方形場地作起重裝載工作；在特殊情況下大車運行軌道可為一 個圓圈，起重機則工作于一個圓形場地上。橋式起重機廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、 碼頭和露天貯料場等處。橋式類型起重機可分為：梁式起重機、通用橋式起重機、龍門起重機、裝卸橋、冶金 橋式起重機和纜索起重機。起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長 傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū) 動。中、小型橋式起重機較多采用減速器、制動器和電動機組合成一體的 “三合一 方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。橋

3、架的金屬結(jié)構(gòu)由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由 單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。橋架主梁的結(jié)構(gòu) 類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。起重機運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦 法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地 分布在各車輪上。國外起重機的發(fā)展方向：1. 重點產(chǎn)品大型化，高速化和專用化2. 通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化3. 系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化4. 產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化5. 產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化國內(nèi)起重機的發(fā)展

4、方向：1. 整機性能：由于先進技術(shù)和新材料的應(yīng)用，同種型號的產(chǎn)品，整機重量要輕20%左右。隨著結(jié)構(gòu)分析應(yīng)用和先進設(shè)備的使用，結(jié)構(gòu)形式更加合理；更新零部件，提高整機性 能。2. 作更方便、舒適、安全，保護裝置更加完善機械化運輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用3. 高性能、高可靠性的配套件，選擇余地大、適應(yīng)性好 , 性能得到充分發(fā)揮4. 電液比例控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)的推廣應(yīng)用5. 向吊重量大、起升高度、幅度更大的大噸位方向發(fā)展6. 充分吸收利用國外先進技術(shù)起重機在國民經(jīng)濟中的地位：自有人類文明以來，物料搬運便成了要類活動的重要組成部分，距今已有五千多年的 發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大，自動化程度的提高，作為物

5、料搬運重要設(shè)備的起重機在 現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高，科學(xué)技術(shù) 的飛速發(fā)展，推動了現(xiàn)代設(shè)計和制造能力的提高，激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技 術(shù)的競爭。這些都促使起重機的技術(shù)性能進入嶄新的發(fā)展階段，起重機正經(jīng)歷著一場巨大 的變革如何。物料的搬運在整個國發(fā)經(jīng)濟中有著十分重要的地位。提高起重機的生產(chǎn)效率，確保運 行安全可靠性，降低物料搬運成本是十分重要的。據(jù)統(tǒng)計在美國每百元工業(yè)產(chǎn)品成品中， 物料搬運費用要占 2025 美元，美國某廠生產(chǎn)流程中物料搬運所用的工時占總生產(chǎn)周期的 80%.英國每年用于工廠及工地物料搬運的費用達(dá)10 億英磅，相當(dāng)于全國工資支出的

6、九分之一。 1974年英國工業(yè)部下屬的物料搬運調(diào)查委員會曾對 30 家公司進行調(diào)查并指出：“工 序間的物料搬運費用占加工費的12%以上，如果加上工序內(nèi)和工廠外的搬運達(dá)到成本的20%25%德國Demag公司也曾作過詳細(xì)調(diào)查，證實物料搬運費用占生產(chǎn)費用的45%日本每年物料搬運費用是國民生產(chǎn)總值的10 %左右，美國工業(yè)產(chǎn)品總成本的 20 %25%為搬運費用 , 而我國煉鋼工業(yè)中物料搬運費用占生產(chǎn)總成本的 40 %左右 。由此可見 , 起重 運輸機械與國民經(jīng)濟有著較密切的關(guān)系我國東風(fēng)汽車廠也作過統(tǒng)計，汽車零件在工廠中的加工工時僅占5%，其他 95%的工時均用在搬運和儲存之中。生產(chǎn) 1t 產(chǎn)品要把物料提

7、升 50t 次，生產(chǎn) 1 鑄件要搬運 80 次，東 風(fēng)汽廠的生產(chǎn)能力原定為 10 萬輛，物料搬運設(shè)備占了總設(shè)備的很大部分。由此看到，作為 物料搬運設(shè)備重要組成的起重機的需要量是十分可觀的，起重機械行業(yè)有著廣闊的前景。二、橋式起重機小車的總體設(shè)計1. 起重機小車的構(gòu)造橋式起重機小車主要由起升機構(gòu)，小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成；另外還有一些 小車的其他的部件。我國制造的橋式起重機的小車具有下列特征：（1 ） 在設(shè)計機構(gòu)和小車架的時候，遵循“三化” （標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化）的原 則。（2）起升和運行機構(gòu)由獨立的部件構(gòu)成。這些部件間采用補償聯(lián)軸器聯(lián)系起來。（ 3） 小車的車架用鋼板焊接而成。（ 4

8、） 所有機構(gòu)中都采用滾動軸承。（ 5） 對于制動器，近年來趨向用制動性能良好的電動液壓推桿和電磁液壓推桿式制動 器。（ 6） 起升機構(gòu)和運行機構(gòu)采用減速器式傳動裝置，僅在起重量較大、傳動比高時，低 速級才采用一級開式齒輪，而高速級仍采用減速器傳動。（ 7） 為簡化起重機機構(gòu)的維護工作，軸承的潤滑最好采用集中潤滑系統(tǒng)。（ 8） 在制造起重機，由于零件的熱處理得到了廣泛的應(yīng)用，從而大大的提高了零件表 面的耐磨性，延長了他們的使用壽命。（ 9） 起重小車除有起升、運行機構(gòu)、小車架和一些部件外，還必須有必要的安全保護 裝置：如欄桿、排障板、限位開關(guān)、撞尺和緩沖器等。2. 設(shè)計小車的基本原則的要求在設(shè)計

9、橋式起重機小車時，必須力求滿足以下幾方面的要求：（ 1）小車上機構(gòu)的布置及同一機構(gòu)中各零部件的配合要求適當(dāng)。（ 2）整臺起重機與廠房建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要適合。（ 3）小車架上的機構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。4）小車車輪的輪壓分布要求均勻。（ 5）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。（ 6）小車各部件的設(shè)計應(yīng)考慮制造、安裝和維護檢修方便，盡可能保證個部件拆下修理 時而不需移動鄰近的部件。3. 起升機構(gòu)傳動方案I 、起升機構(gòu)傳動方案 橋式起重機小車，因為起重量、起升高度與起升速度等設(shè)計參數(shù)的不同。而有多種傳 動方案。在這些方案中大體可分為閉式傳動和開式傳動兩類。

10、由于本課題為 50 噸橋式起重 機，故選用閉式起升機構(gòu)傳動方案。在電動機與卷筒之間，大多數(shù)情況采用傳動效率高的圓柱齒輪輕減速器，而窩輪減速 器，由于傳動效率低，除非受地位限制外，一般較少應(yīng)用。有時在電動機與減速器之間采用一帶制動輪的彈性柱銷聯(lián)軸器或帶制動輪的全齒聯(lián)軸 器直接相連接。有時在電動機與減速器之間采用一中間軸，軸餓一端聯(lián)有半齒聯(lián)軸器，另 一端則聯(lián)有帶制動輪的半齒聯(lián)軸器。 （即浮動軸）II 、大起升高度的起升機構(gòu)對于Q<50tf的橋式起重機或橋式裝卸機，當(dāng)起升高度H 18m時，卷筒用單層卷繞即可滿足。起升高度超過不大時可采用加大卷筒直徑的單層卷繞法；對于室內(nèi)用橋式起重 機，不能單純

11、用加大卷筒的方法，因為小車高度尺寸的增加要受到廠房高度尺寸的限制。 解決大起升高度的合理方案有以下幾種：（1 ）簡單方法 減小滑輪組倍率 當(dāng)起升高度一定時，卷筒的繞繩量與滑輪倍率成正比，倍率愈大繞繩愈大。起升高度 大時，適當(dāng)減小倍率便能減少鋼絲繩上卷筒的長度。但減少倍率會使鋼絲繩的拉力相應(yīng)要 增大，繩直徑變粗要求卷筒直徑也增大。故只有在減少繞繩量使機構(gòu)外形尺寸縮小比卷筒 外徑更為有利才考慮。2）雙層卷繞可分為普通雙層卷繞與四聯(lián)滑輪組雙層卷繞3）多層卷繞 為使鋼絲繩排列整齊，提高壽命，可裝設(shè)專門的排繩裝置。III 、起升機構(gòu)的幾種機械變速方法 許多場合要求起重機的工作速度可以調(diào)節(jié)，如裝配作業(yè)中要

12、求下降時能微動以便對準(zhǔn) 裝配位置；在鑄造車間要求下降速度盡可能小以便合箱。在熱處理車間淬火用起重機卻要 求能快速下降以滿足淬火工藝的需要，在一些要求高生產(chǎn)效率的裝卸起重機中，也提出空 鉤快速下降的要求。為滿足各種變速要求，可以用電氣控制方法，也可以用機械控制方 法。更多是依靠兩者相結(jié)合的方法來實現(xiàn)。其中常見的機械變速方案：(1 )拔叉變速減速器它適用于不需要經(jīng)常變速的場合。(2) 雙電動機 行星減速器傳動 利用機構(gòu)中兩臺電動機轉(zhuǎn)向以及停轉(zhuǎn)等不同工作狀況的組合，可以使卷筒得到四種不 同的工作轉(zhuǎn)速。這種方案適用于需經(jīng)常變速的場合。(3) 雙電動機 行星聯(lián)軸器(微動裝置)傳動采用此法可得到相當(dāng)于正常

13、速度下 1%的微動速度。它適用于經(jīng)常有微動的場合。4. 小車運行機構(gòu)的傳動方案 對于具有四個車輪其中半數(shù)為主動輪的小車運行機構(gòu)，其傳動方案可分為全部為閉式 齒輪傳動和帶有開式齒輪傳動兩大類。5. 小車的布置圖 選定電動機、減速機、制動器、卷筒和車輪等零件以后，就可以作起升機構(gòu)和運行機 構(gòu)的布置圖，然后再作小車的平面布置圖。在作小車平面布置圖時，其方法如下： 一、確定小車軌距和小車輪距小車軌距查相關(guān)資料。小車輪距則應(yīng)根據(jù)使機構(gòu)布置緊湊的原則決定 , 或參考已有的設(shè) 計數(shù)據(jù)決定，或參考已有數(shù)據(jù)決定。二、按照選定的小車結(jié)構(gòu)方案進行下列幾項工作1. 小車遠(yuǎn)行機構(gòu)的布置在布置小車遠(yuǎn)行機構(gòu)時 , 根據(jù)已選

14、定的機構(gòu)傳動方案 , 最好先在坐標(biāo)紙上按比例畫出減速器的輪廓 , 并注意準(zhǔn)確畫出外伸軸端的位置，注好尺寸。其次, 在減速器低速軸線上 , 根據(jù)選好的小車軌跡畫出車輪和車輪軸的位置 . 然后沿減速器高速軸畫出電動機 , 制動機等位 置。2. 求出小車遠(yuǎn)行機構(gòu)的重心 求小車遠(yuǎn)行機構(gòu)重心的目的，在于使各機構(gòu)連同起升載荷的總重心能處于或接近于小 車架的中心上 , 從而能使各車輪的輪壓均勻分布。其求法是先把對稱于中心平面的各零件重 量合在一起考慮 , 并假使其總重量為 G1(kgf) ，它應(yīng)包括減速器 , 低速傳動軸以及四個聯(lián)軸 器等重量，但不包括車輪部件上午自重 , 因四個車輪與小車架一起可考慮其重心

15、與小車架的中心重合。其次，求其他非對稱中心平面的零件的重量：如聯(lián)軸器自重G2,電動機重量G3制動輪與制動器重量G4并定出各零部件重心作用線的位置；然后在計算小車的總重心作用線距中心平面的距離 d：d=(G2a+G3b+G4c)/(G1+G2+G3+G4)式中 G1,G2,G3,G4 小車運行機構(gòu)總重量 (kgf)a,b,c 相應(yīng)于G2,G3,G4各重心與中心平面的距離 (mm)。3. 布置起升機構(gòu) , 并求其重心作用線在水平面上的位置4. 確定起升機構(gòu)在小車架上的位置和決定小車輪距5. 小車輪壓計算和最后確定機構(gòu)的安裝位置6小車計劃圖1. 繪制小車計劃圖的母的機器與小車裝配圖的區(qū)別2. 對于繪

16、制小車計劃圖的要求3. 小車計劃圖的畫法三、橋式起重機小車的部件設(shè)計1. 卷筒部件的設(shè)計2. 吊鉤裝置的設(shè)計3. 制動器的設(shè)計4. 小車架的設(shè)計四、結(jié)束語本次課題設(shè)計重點闡述了橋式起重機，起升機構(gòu)、運行機構(gòu)的設(shè)計計算過程。其中， 起升機構(gòu)包括卷筒、鋼絲繩、滑輪的設(shè)計；運行機構(gòu)包括小車傳動方案的設(shè)計、主從車輪 的設(shè)計、運行軌道的設(shè)計。今后橋式起重機應(yīng)該向輕型化、數(shù)控化、精確化等多元化發(fā) 展，走向更多更廣的層面，為推動國民經(jīng)濟的發(fā)展作出更大的幫助。五、參考文獻(xiàn) 1成大先 .機械設(shè)計手冊(第五版)：起重運輸件.五金 M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2010.12 起重機設(shè)計手冊編寫組 . 起重機設(shè)計手冊

17、 M. 北京：機械工業(yè)出版社， 19773 陳道南，盛漢中 , 過玉卿 . 起重運輸機械 M. 北京：機械工業(yè)出版社 , 19814 濮良貴 , 紀(jì)名剛 . 機械設(shè)計(第八版) M. 北京：高等教育出版社 , 20065 陳道南，盛漢中 . 起重機課程設(shè)計 M. 北京：冶金工業(yè)出版社 , 19826 劉鴻文 . 材料力學(xué)（第 4 版） M. 北京：高等教育出版社 , 2004.17 機械設(shè)計手冊聯(lián)合編寫組編 . 機械設(shè)計手冊 中冊 M. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社 , 19808 王光大，張斌如等.機械工程師手冊上冊M.機械工業(yè)出版社，1999.59 王光大，張斌如等.機械工程師手冊下冊M.機械工業(yè)出版社,1999.510 沈鴻，周建南等機械工程手冊第12卷M.機械工業(yè)出版社,198211 張質(zhì)文等 . 起重機設(shè)計手冊 M. 北京：中國鐵道出版社