LD-10单梁桥式起重机总体及主梁设计-开题报告毕业设计论文

本科毕业设计（论文）告 开题报告 LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 2X 0XX 年 年 X XX X 月

课题来源 导师课题 课题类别 工程设计 一、论文资料的准备 1.桥式起重机简介 桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机是生产车间中应用广泛的一种起重设备,起升机构是桥式起重机的重要组成部分,起重小车用以支撑整机的机械、电器设备以及被起升的重物,承受和传递作用在起重机上的各种较为复杂的载荷。为了全面了解小车架结构在多重载荷组合作用下的应力大小及其分布状况,找出结构承载的薄弱部位,对其进行结构分析是非常必要的。在对小车架结构进行分析时,传统的力学解析方法复杂,且不精确,很难反映小车架结构实际的承载状况。相比之下,利用有限元分析方法建立小车架的有限元模型,并按实际的载荷分布进行加载、求解,能得到实际的承载状况,具有快捷、方便、求解结果相对准确的优点。

动提高劳动生产率。它被广泛应用于国民经济的各个领域之中。在冶金行业、机械制造工业、电力工业、煤炭工业、交通运输业、建筑工业、建材工业等国民经济支柱行业中起重运输机械都扮演着重要的角色。随着时代的发展制造工厂和装卸作业场所开始转向室内使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业，如钢铁、冶金和建材等行业完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用户欢迎，得到了极大发展。

2.国内桥式起重机的发展现状 经过几十年的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下，依然保持高速发展，产品几近供不应求。

尽管我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美日等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。目前，过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看，由于技术能力所限，中国起重机在产品结构上也不完善，难以同国外匹敌。同时我国起重行业目前存在几个突出问题，归纳如下：

（1）整体技术含量偏低，突出表现在产品的品种规格少，性能、可靠性等指标低于发达国家同类产品的水平。

（2）知名品牌寥寥无几，能打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有。

（3）产品低价恶性竞争严重，企业合理利润难保，已严重制约企业生产技术的持续发展。

3.国外桥式起重机发展方向 近年来，随着国际合作的增加，国际起重机行业发展迅速。到目前为止，国际主要知名起重机制造厂商有德国的 DEMAG 起重机，芬兰的 Kone 起重机，美国 CM 集团等。上述企业在起重机行业内较为知名。

桥式起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效桥式起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要 随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了桥式起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方

面：

（1）重点产品大型化，高速化和专用化（2）系列产品模块化、组合化和标准化（3）通用产品小型化、轻型化和多样化（4）产品性能自动化、智能化和数字化（5）产品组合成套化、集成化和柔性化 二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题）本毕业设计是对机械电子工程专业学生在毕业前的一次全面训练，目的在于巩固和扩大我们在校所学的基础知识和专业知识，训练综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握桥式起重机设计的基本方法，为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。

本课题重点是对起重机的整体进行总体设计，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用；运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，使起重机设备运行平稳，定位准确，安全可靠，技术性能先进。其主要目的是熟悉桥式起重机的结构和工作原理，掌握桥式起重机的设计方法，通过学习起重机的设计方法和步骤，提高学生分析问题和解决问题的能力，将自己所学的理论知识应用到实际工作生产中，培养实际动手能力，提高学生的综合能力。同时让我们了解制造业的发展，为以后我们走向工作岗位做有效的铺垫。毕业设计是我们离开校园前最后一次综合性的测试，是我们四年学习生涯的一次大总结，很能体现一个人的整体综合素质和能力。

三、主要内容、研究方法、研究思路 主要内容：了解桥式起重机的发展和应用现状，设计一台满足要求的 10t 桥式起重机，并用 AutoCAD 绘图软件绘制出招标文件要求的图纸。对起重机大车行走机构和梁设计及受力计算时，采用经济梁法设计出起重机主梁最优截面，计算并校核截面几何尺寸。从而实现功能合理，结构简单适用，工作可靠的目标。

研 究方法和思路：

本设计采用规范的设计计算对桥式起重机小车总体布置，梁大车行走机构进行了分析。

首先，通过查阅相关书籍和资料，学习桥式起重机的相关知识，认真阅读参考资料，继承或借鉴前人的设计经验和成果，了解桥式起重机的发展和应用现状，掌握桥式起重机金属结构的设计方法，学习并掌握 AutoCAD 软件的使用，掌握一般的绘图方法和计算分析步骤；其次，根据现今国内外生产桥式起重机梁采用的各种结构类型，结合课本知识和参考文献信息，设计小车总体布置，梁设计及和受力计算，大车行走机构等符合使用要求方面的设计；然后，根据参考文献，分析桥式起重机梁的受力情况，计算各种载荷，并对桥式起重机的梁强度稳定性，起重机的总体布置，起重机的稳定性计算进行校核；最后通过数据列表或绘制等值线图等方式查看并分析计算结果，检验结构的静刚度、强度和稳定性。此外，还对结构进行了 CAD 绘图，便于生产制造。

四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期）2015.3.30-2015.4.3 做开题报告 2015.4.4-2015.4.20 总体参数确定及总体设计 2015.4.21-2015.5.5 主梁及端梁结构设计及有限元分析 2015.5.6-2015.5.18 大车驱动机构设计 2015.5.19-2015.5.27 零件图设计 2015.5.28-2015.6.12 大车驱动机构总图设计 2015.6.13-2015.6.26 准备论文及答辩 五、主要参考文献 [I] 张质文、刘全德主编·起重运输机械.·北京：中国铁道出版社，1988； [II] 机械设计手册·北京：化学工业出版社，1994； [III] 杨晋生主编·铲土运输机械.北京：机械工业出版社，1987； [IV] 张光裕主编·工程机械底盘构造与设计·北京：中国建筑工业出版社，1987； [V] 诸文农主编·底盘设计（上、下）·北京：机械工业出版社，1982； [VI] 许镇宇、邱宣怀主编·机械零件·北京，人民教育出版社 1986； [VII] 机械零件课程设计·贵州人民出版社； [Ⅷ] 吉林工业大学主编·工程机械液压与液力传动·北京：机械工业出版社，1986； [Ⅸ] 液压传动设计手册·上海科技出版社； [Ⅹ] 东北工学院编·机械零件设计手册·冶金工业出版社；

[Ⅺ] 带式输送机械设计手册·北京：机械工业出版社； [Ⅻ] 何利民主编·电工手册·北京：中国建筑工业出版社，1993。

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学院盖章）本科毕业设计（论文）LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 2X 0XX 年 年 X XX X 月

摘 要 桥式起重机，具有适应范围广，提升重量范围大，操作简单，安装拆卸方便等优点，广泛用于工厂生产和港口物流搬运中。

随着机械行业和现代物流业的发展，人们对起重机的要求也越来越高，这就对起重机的设计提出了更高的要求，起重机能否顺利有效的运行，取决于它的各个主要部分的好坏及其性能稳定性的高低，所以说桥式起重机的优化设计意义深远。显然，桥式起重机的总体设计十分重要，但是，传统桥式起重机：1、采用控制器及线控操作方式：行车在吊运物体走动时操作员必须跟随物体的左右或物体下面来实现控制行车的走动，有时视线不那么清晰或控制线与物体搅拌在一起时给操作员作业带来极大不便；2、采用驾驶室操作方式：使用时操作人员爬上起重机驾驶室操作，作业时驾驶员必须通过地面的指挥人员手势来操作，如果存在视角盲区或指挥失当驾驶员误解意思等将会产生操作错误，具有比较大的危险潜伏性。改装遥控后原有系统的功能和使用情况仍然保留，并且改装遥控后的功能能满足原有的全部使用功能，提高生产效能，可以远离危险区。因此实现桥式起重机的遥控操作是其发展的趋势。

该桥式起重机的起重量为 10 吨，跨度为 12 米，起升高度为 9 米，起升速度和小车运行速度为 0.6m/s，机械部分主要由小车架、卷筒、吊钩、桥架横梁和操纵室等构成。

关键词：桥式起重机、总体设计、主梁设计

Abstract Bridge crane, has wide adaptation range, lifting weight range, simple operation, convenient installation and disassembly and other advantages, is widely used in factory production and port logistics transportation.With the machinery industry and the development of modern logistics industry, one of the cranes rising demand, which the design of the crane has put forward higher requirements, the crane can smooth and effective operation, it depends on the major part of the Good or bad performance and the level of stability, so that optimal design of the bridge crane far-reaching significance.Obviously, the design of the bridge framework is far-reaching significance.However, the traditional bridge crane：(1)The controller and the control mode of operation: Crane in lifting and carrying objects move operator must follow the object or objects to control the driving around, sometimes the line of sight is not so clear or line and object to control the mixing caused great inconvenience to operator work together.(2)The cab operation mode: when using operators climbing crane cab driver operation, must be operated by ground commanders gesture operation, if there is a blind or command misconduct perspective driver misunderstand the meaning will produce operation error, with larger latent danger.After the modification of remote control function and use condition of the original system is still retained, and modified the original remote control function can satisfy all the functions, improve production efficiency, can be far away from the danger zone.Therefore, the trend of the development of bridge crane is remote control.The bridge crane from the weight of 10 tons, have a span of 12meters, up from the height of 9 meters, lifting and the car running at 0.6m/s.The mechanical part is mainly composed of small frame, reel, hook, bridge beams and the control room;The remote control device requirements: remote control distance is greater than 50m, the remote control frequency ranged from 70MHz to 470MHz, the working temperature is between 350℃ ~ 750℃, the transmission power is greater than 1Mw.Keywords: bridge crane, overall design, design of the remote control

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 目 录 第一章 前言·······························································································1 第二章 总体设计·························································································4 2.1 总体参数························································································4 2.2 小车设计························································································4 2.3 主梁结构形式的选择·········································································6 2.4 大车运行机构设计············································································7 第三章 小车机构设计···················································································9 3.1 小车起升机构··················································································9 3.2 小车运行机构设计···········································································16 第四章 主梁的设计计算···············································································23 4.1 主梁截面的选择··············································································23 4.2 主梁强度校核·················································································23 4.3 主梁稳定性计算··············································································26 第五章 端梁设计计算··················································································27 第六章 主横梁连接计算···············································································29 6.1 主、横梁连接形式···········································································29 第七章 大车运行机构的设计计算···································································32 7.1 确定传动机构方案···········································································32 7.2 选择车轮与轨道并验算其强度····························································32 7.3 运行阻力计算·················································································33 7.4 选择电动机····················································································34 7.5 验算电动机发热条件·········································································34 7.6 选择减速器·····················································································34 7.7 验算运行速度和实际所需功率····························································34 7.8 验算起动时间··················································································35 7.9 验算起动不打滑条件·········································································36 7.10 选择制动器···················································································37 第八章桥式起重机安全措施···········································································39 第九章 毕业小结·························································································41 致谢·········································································································42 参考文献···································································································43

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 附：英文翻译 英文原文 毕业实习报告

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 第一章 前言 桥式起重机是一种非常重要的物料搬运机械。桥式起重机的起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，构成一矩形的工作范围﹐这样便可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，从而不受地面设备的阻碍，桥式起重机广泛地应用在室内厂房、仓库、码头以及露天工厂等处。随着生产应用规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广泛，应用越来越完善，作用也愈来愈大，而这些使人们对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。模块化和组合化、大型化和专业化、自动化和智能化、轻型化和多元化、成套化和系统化以及新型化和实用化是这场变革得主题。

桥式起重机的分类为普通桥式起重机﹑简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机 3种。

经过数十年不断的的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争力也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛及出口快速增长的带动下，保持高速发展，产品几近供不应求。虽然我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。

桥式起重机可分为以下几类：

1.通用桥式起重机 1）抓斗桥式起重机 抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别联系抓斗起升、开闭机构、起升机构。主要用于金属、木材、货物等的装卸、搬运作业。这种起重机除起升闭合机构，其结构部件等与通用吊钩桥式起重机一般相同。

2）电磁桥式起重机 电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同一般，不同的地方在于吊钩上挂 1个直流起重电磁铁，用来吊运具有导磁性的黑色金属或者其成品。一般是通过装在司机室内的可控硅直流箱或桥架走台上电动发电机组将交流电源变为直流电源，最后再由设在小车架上的电缆卷筒，将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上的。

3）通用吊钩桥式起重机 通用吊钩桥式起重机由大车运行机构、金属结构、小车运行机构、电气控制系统、起升机构及司机室组成。取物装置称为吊钩，额定起重量 10 吨以下的为 1 个起升机构；16吨以上的为主、副两个起升机构。这类起重机能够在多种作业环境中搬运和装卸物料及设备。

4）两用桥式起重机 电磁吊钩桥式起重机、抓斗吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机是两用桥式起重机

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 的几种不同结构形式。它的特点是在一台小车上设有两套各处独立的起升机构，分别为抓斗用和吊钩用。

5）三用桥式起重机 该起重机是一种多用起重机。它的基本构造和电磁桥式起重机相同。根据工作需求可以用吊钩运输重物，不仅如此它也可以把抓斗卸下来，而且可以挂黑色金属在上面，由于有三种用途因此可以称其为三用桥式起重机。这种起重机适用于常变换取物装置的物料场所。

6）双小车桥式起重机 双小车桥式起重机，顾名思义，其上有两个小车，这类起重机主要用来运输长形的货物。

2.电动葫芦型桥式起重机 其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替，小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量与电动葫芦部件通用化。

1）电动梁式起重机 其特点是用自行式电动葫芦替代通用桥式起重机的起重小车，用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下翼缘上运行。跨度小时直接用工字钢作主梁，跨度大时可在主梁工字钢的上面再作水平加强，形成组合断面主梁。其主梁可以是单根主梁(电动单梁式起重机)，也可以是两根主梁(电动双梁式起重机)，其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高架轨道上，也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上(悬挂式)。

2）电动葫芦桥式起重机 其特点是固定式电动葫芦装在小车上当作起升机构，小车运采用行机构也多采用电动葫芦零部件作成简单的构造形式，小车极为简便轻巧，其整体高度偏小，小车及桥架自重轻、重心低而且有很广泛的使用适应性。

箱形双梁桥式起重机由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成,通过在桥架上运行起重小车,可起吊或者水平搬运各类物体, 它适用于机械加工及装配车间料场等场合。桥架的结构主要包括箱形结构，空腹桁架式结构，偏轨空腹箱形结构及箱形单主梁结构等，5到 80 吨中小起重量系列起重机一般采用箱形结构，并且为保证起重机稳定，选择箱形双梁结构作为桥架结构。一般为了操纵和维护的需要，在传动侧走台的下面装有司机室。司机室包括敞开式和封闭式两种，一般工作环境的室内采用敞开式的司机室，在露天及高温等恶劣环境中使用封闭式的司机室。箱形双梁桥架具有加工零件少，通用性好，工艺性好等优点。桥架结构应根据其工作类型及使用环境温度等条件，按照有关规定来选钢材。

桥式起重机由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构、小车运行机构的起重小车、LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 电气设备、司机室等几部分组成。外形像是一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降，起重小车用来带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构可用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间作搬运和装卸货物用。

桥式起重机是目前使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机一般都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。

通过此次设计了解并学习对桥式起重机整体及主梁的设计,同时加深对桥式起重机各部分功能和设计特点的掌握,学习使用许用应力法设计。在设计过程中认真参考各种资料如<<起重机设计手册>>等,运用各种途径如上网、向老师请教等,采取计算机辅助设计，对桥式起重机整体及主梁进行合理设计；提高机械设计能力并巩固所学过的起重机械及机械零件等课程的理论知识。在设计过程中不仅学会整部机器的设计方法，而且要熟悉零件的工艺性、安全技术和机器的装配以及电气控制等方面的知识，从而提高分析问题和解决问题的能力。

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 第 2 章 总体设计 2.1 总体参数 通用桥式起重机一般由主梁、端梁、大车运行机构、小车运行机构、电气设备、司机室、遥控系统等几大部分组成。本设计为 10t-LD 型单梁桥式起重机总体及主梁设计。

设计参数：

①额定起重量：10 吨； ②起升高度 9m；大车轨道跨度 12m； ③起升和小车运行为单速，速度为 0.6m/s；大车运行为多级速度控制（3 级），最大速度 1.5m/s；最小速度为 0.6m/s ④重物起升采用标准电动葫芦，大车采用分立驱动型式； ⑤主梁上拱度限制在1500L，L 为跨度； ⑥大车采用滑触线供电，小车采用电缆供电； ⑦小车、大车及起升机构均要设电气、机械保护装置； ⑧驾驶室与主梁、主梁与端梁采用螺栓联接； ⑨遥控装置 遥控距离（m）>50 遥控频率（MHz）70～470 工作温度（0 C）－35～75 发射功率（mW）>1 ⑩输出接点 电压（V）300 电流（A）2 2．2 小车设计 小车一般由起升机构及运行机构组成。起升机构是用来实现物品的上升及下降动作，主要由电机、卷筒、减速器、制动器、钢丝绳及吊钩等组成；运行机构主要是用来进行水平位移，以搬运物品或改变小车的工作位置。

1 2.2.1 小车起升机构布局设计 1、起升机构布置方式的选择 1）展开式布置：其特点是构造简单，调整与安装方便，但占用的空间较大，且重量

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 大，对主梁的刚度要求较大。如图 2-1（a）。

2）同轴线布置：其特点是减速器放在卷筒内部，使结构紧凑，可扩大起重机的工作范围，有利于提高车间作业面积的利用率，而且重量轻对主梁的刚度要求较小，但维修较为不便。如图 2-1（b）。

图 2-1(a)展开式布置(b)同轴线布置 综合两者的特点，根据经济型及紧凑性原则，选用同轴线布置较为合理。

2、钢丝绳卷绕方式的选择 钢丝绳的卷绕方式由卷筒、滑轮组及钢丝绳三方面决定。卷筒在起升机构中用来卷绕钢丝绳，它经原动机的回转运动转换为重物升降的直线运动。钢丝绳的卷绕方式决定着重物起升速度及钢丝绳所受拉力的大小。由于起升重物的速度为以定值，故主要降低钢丝绳的受力大小，所以采用省力滑轮组。省力滑轮组又有一下两种形式。

1）单联滑轮组 单联滑轮组是指钢丝绳的两个自由端有一端引入卷筒，另一固定的形式。如图 2-2(a)。这种形式可以减小卷筒受力，从而降低卷筒的设计强度，节约成本，但这种方法起升速度慢而且在起升重物时会使重物产生水平位移，在不精确定位时可忽略。

2）双联滑轮组 双联滑轮组是指钢丝绳的两个自由端都引入卷 筒，如图 2-2（b）。这种形式卷筒的受力较大，对卷筒强度要求较大，起升速度较快其起升过程中重物不会产生水平位移，使用的钢丝绳也较短。

（a）（b）图 2-2 钢丝绳卷绕方式

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 综合以上两种方式，采用单联滑轮组较为经济实用。

2.2.2 小车运行机构驱动轮布置方式 小车运行机构的任务是使载重小车做水平运动，用来搬运货物或调整小车位置，主要由电动机、减速器通过一级开式齿轮带动驱动。在本设计中，为了降低与平衡轮压，降低车轮的强度等的要求，节约成本，采用四轮布置方式。其驱动轮布置方式又有一下几种形式：

1、单边布置 单边布置是指电动机单独带动一边车轮驱动，如图 2-3（a）。这种布置方式驱动力不对称，但制造与安装方便，适用于轮压本身不对称或起重量较小的起重机。

2、对面布置 对面布置是指电动机带动对称的两个车轮驱动，如图 2-3（b）。这种布置方式能够保证主动轮轮压之和不依小车的位置改变而改变，延长车轮寿命。常用于桥式起重机、龙门起重机。

3、四角布置 四角布置是指用两台电动机带动四个车轮驱动，也称全轮驱动，如图 2-3（c）、（d）。这种布置方式可以保证主动轮总轮压保持不变，常用于大型起重机。

图 2-3 小车运行机构驱动轮布置方式 综合以上几种布置方式，对面布置适用于本设计，故本设计中的小车运行机构驱动轮布置采用对面布置方式。

2.3 主梁结构形式的选择 本设计为单梁桥式起重机，是指电动葫芦沿主梁下翼缘运行，一般用工字钢作为电动葫芦的运行轨道。在小跨度（12 米以下）时，只用一根工字钢作为主梁，但跨度大时就难以满足强度和刚度方面的要求，所以多数主梁是用型钢或钢板与工字钢构成的组合梁。图 2-4（a）（b）（c）（d）（e）为常见的几种组合主梁的截面形式。其中（c）（d）（e）三图的主梁形式具有足够的垂直与水平刚度，所以无需设置水平桁架等辅助桁架，是目前较常用的截面形式；而（a）（b）往往需要设置辅助桁架方能满足刚度要求，从而增加了自

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 重经济上不合理。

箱形主梁（e）目前在国外被广泛地采用着，它同其他几种形式的主梁相比较，在保证强度，刚度，稳定性方面要求的基础上，它的体积小，即总体高度尺寸小，可以提高起升重物的净空间尺寸，降低厂房造价，同时这种结构很适用于采用自动焊接工艺，有利于大大提高生产率。

综上所述，本设计主梁采用图 2-4（e）所示的箱型主梁形式。

图 2-4 主梁的截面形式 2.4 大车运行机构设计 大车运行机构的任务是使起重机做水平运动，用于搬运货物或调整起重机的工作位置。主要由运行支撑装置与运行驱动装置两大部分组成。运行支撑装置的机构部分，主要是车轮与轨道；运行驱动装置为电动机、减速器与制动器等。大车运行机构带动整个起重机在轨道上运行。

1 2.4.1 大车运行机构车轮组方案的选择 整个起重机主要靠车轮支撑，因此车轮承载着较大的压力，车轮的选择也较为关键。车轮较少，每个车轮承载的压力就较大，对车轮的刚度要求交高；车轮较多，每个车轮可以有较少的承载压力，但运行阻力增加或要用多个电机驱动，成本增加。综合考虑，本设计采用。由一个电机驱动一个车轮。

1、大车车轮驱动方式的选择 桥式起重机的大车驱动有集中驱动与分别驱动两种.集中驱动是指由一个电动机通过传动轴带动两边车轮驱动，这种驱动方式对桥架水平刚度要求不大，工作稳定，但自重较大，安装要求较高，结构复杂；分别驱动是指由两套独立的无机械联系的运行机构分别驱动两边车轮运动，这种方式自重轻，部件分组性好，安装及维修方便，运行较稳，但由于采用两台电动机，成本较高，是目前较为常用的驱动形式。根据本设计特点，采用分别驱动能节约大量空间，因此较为合理。

2、大车运行机构驱动布置方式选择 1）展开式布置 展开式布置驱动装置由标准部件组成，装配和维修方便，但自重较大，且占用较大空间。如图 2-6（a）所示。

2）同轴线式布置

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 同轴线式布置将电动机、制动器、减速器与车轮组布置在同一条轴线上。这种布置方式体积小，重量轻，走台宽度窄，应用较广泛，如图 2-6（b）所示。

图 2-6 大车运行机构驱动布置方式 综上所述，大车运行机构采用同轴线布置方式。

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 第三章 小车机构设计 小车主要有起升机构、运行机构组成，主要用于重物的起升和平移。

小车与主梁的互相配合，主要在于小车运行车轮组与工字钢主梁之间的配合，要有合适的轮压，合适的倾斜度，尽量小的摩擦等；小车上的撞尺和主梁上的行程限位开关要配合恰当，以保障小车的工作安全。如果小车平面布置的越紧凑，小车到主梁的两端距离就会越远，那么起重机的工作范围就会越大。因为小车的高度小，那么就可以可使起重机的高度变小，就可以降低厂房建筑物的高度，从而增加空间利用率。

小车上机构的设计以及同一机构中各个零部件间的配合应该合适，起升机构和小车运行机构的布置需要紧凑合理。

小车车轮轮压应该分布均匀。如果可以满足这个要求，那么便可获得轴承、轴承箱尺寸以及最小的车轮，并且可以使起重机主梁受到更加合适的轮压载荷。最大的轮压应该不超过平均轮压的 20%。

在设计桥式起重机小车时，应满足以下方面要求：

1）整台起重机与厂房建筑物的配合、小车与主梁的配合要适当；小车上机构的布置和同一机构中各零件间的配合要求适当； 2)小车车轮的轮压分布应均匀； 3）通过选择标准零件，来提高设计与制造的工作效率，降低生产成本； 4）小车起升机构和运行机构的配合应适当； 5）小车各部分的设计应考虑安装、制造和维护检修方便，尽可能保证各部件拆下修理时而不需移动邻近的部件。

3.1 小车起升机构设计 起升机构用来实现货物的升降，是起重机中重要的机构。也是最基本的机构。起升机构的好坏直接影响到整台起重机的工作性能。起升机构主要由驱动装置，传动装置，卷绕装置，取物装置和制动装置组成。

起升机构由电动机驱动，电动机通过联轴器与减速器的高速轴相连，机构工作时，减速器的低速轴带动卷筒，将钢丝绳卷上或放出，经过滑轮组系统，使吊钩实现上升或下降，机构停止工作时，制动器使吊钩连同货物悬吊在空中，吊钩的升降靠电动机改变转向来实现。

1 3.1.1 吊钩组设计 吊钩组是起重机上应用最普遍的取物装置，它由吊钩，吊钩螺母，吊钩横梁，滑轮轴等零件组成。

目前常用的吊钩有单钩和双钩。锻模单钩制造简单，在中小（80 吨以下）起重机上

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 广泛使用；双钩制造复杂，但受力均匀，钩体材料较能充分利用，主要用于大型起重机。所以本设计采用模锻单钩。

吊钩组又分为长钩型吊钩组和短钩型吊钩组。在长钩型吊钩组中，吊钩横梁与滑轮轴合成一体，结构简单，零件数少，整体尺寸较小，这对充分利用起升高度是有利的，在钢丝绳分支数为偶数（一般是 4）时应用较多。短钩型吊钩组零件相互梁多，高度尺寸大，但横向尺寸较小，对减小钢丝绳偏角有利且不受分支数限制，故应用较广。根据本设计特点，采用长钩型吊钩组。

1、吊钩组零件材料 起重机吊钩除承受物品重量外，还要承受机构起升与制动时引起的冲击载荷作用，故吊钩材料应有较高的机械强度与冲击韧性。

起重机吊钩组零件的常用材料如下：

锻造吊钩：采用 20 号钢、20SiMn、36Mn 2 Si。

吊钩螺母：采用 20 号钢。

吊钩横梁与滑轮轴:采用 45 号钢。

2、吊钩尺寸 本设计起重量为 10 吨，经查表可得出吊钩尺寸。

3、吊钩组尺寸 本设计起重量为 10 吨，经查表可得出吊钩组尺 寸。如表 3-2。吊钩组形式如图 3-2。

表 3-2 吊钩组尺寸 起重量 吊钩形式 滑轮数 A D l L D 1 S 重量kg 10t 长钩型 2 70 360 350 270 340 85 70 150

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 图 3-2 吊钩组形式 2 3.1.2 钢丝绳的选择 钢丝绳是起重机上应用最广泛的挠性构件，其优点是:卷挠性好；承载能力大，对于冲击载荷的承受能力也强；卷绕过程中平稳，即使在卷绕速度高的情况下也无噪音；由于绳股钢丝绳的断裂是逐渐发生的，一般不会突然发生整根钢丝绳断裂，故工作时比较可靠。

1、钢丝绳破坏拉力计算 S P ≥K S max S P-钢丝绳的破坏拉力 K-安全系数，此处取 5.5。

S max-钢丝绳的计算最大拉力。

S max = 错误！未找到引用源。

Q 起-起升载荷质量，包括吊具自重（约为起重量的 2%）。

m-滑轮组倍率，此为 4 错误！未找到引用源。-滑轮组效率，经查表为 0.98。

求得：

S P ≥140250N 2、钢丝绳型号及直径的确定 查参考文献【1】表 4-4，选择绳纤维芯 6×37，公称抗 拉强度 1700N•mm2 ,直径 15mm，破断拉力总和 145000N，80kg/100m。

标记为：

钢丝绳 6×37-15.0-1700 GB1102-74 3 3.1.3 滑轮主要尺寸的确定 滑轮是用来改变钢丝绳的受力方向的，可以作为导向滑轮，更多的用来组成滑轮组，它是起重机起升机构的重要组成部分。

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 滑轮最常用的材料是灰铸铁，如 HT200，它廉价，易于切削加工，并且由于它的弹性模量较低，使挤压应力减小，因而对钢丝绳寿命有利。

滑轮的许用最小直径：

  mm e d D 360)1 25(15 1       式中 e 为滑轮直径与钢丝绳直径之比，可查参考文献【3】表 12-2 得到。

由参考文献【2】附表 2 可选用直径为 400mm 滑轮，滑轮的绳槽部分尺寸可由参考文献【3】表 13-1 查到。动滑轮装置主要尺寸由参考文献【3】表 13-2 可以查到。如图3-3。

图 3-3 动滑轮装置尺寸 3.1.4 卷筒尺寸的确定及验算强度 卷筒在在起升机构中用来卷绕钢丝绳，它将原动机的回转运动转换为重物起升的直线运动。卷筒通常为圆形，有单层卷绕和多层卷绕之分，一般起重机大多采用单层卷绕，本设计也采用单层卷绕。

卷筒材料一般采用强度不低于 HT200 的灰铸铁，因为灰铸铁对钢丝绳的寿命是有利的。

1、卷筒主要尺寸的确定 1）绳槽尺寸的确定 单层卷筒表面通常切出螺旋槽，增加钢丝绳的接触面积，并防止相邻钢丝绳相互摩擦，从而延长钢丝的寿命。绳槽分标准槽和深槽，由于标准槽节距小，机构紧凑，应用较广，本设计采用标准槽。其尺寸如下：

R≈0.55d=0.55×15=8.25mm C≈(0.3～0.4)d=(0.3～0.4)×15=4.5～6mm t≈d+(2～4)=15+(2～4)=17～19mm d—钢丝绳直径。

t—卷筒节距。

根据以上尺寸，由参考文献【2】表 4-18 可查出标准尺寸，如下：

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 R=10mm, t=20mm, r=1.5mm, C=6mm。

如图 3-4 所示。

图 3-4 绳槽尺寸 2）卷筒直径的确定 卷筒的名义直径是绳槽底的直径，不能低于规定的下限。

D≥d(e-1)=15×24=360mm 按照 JB/T 9006.2-1999,选择卷筒的标准直径为 400mm。

3)卷筒长度的确定 单联卷筒长度为：

L=L 0 +L 1 +2L 2 错误！未找到引用源。

错误！未找到引用源。

H—起升高度，9 米； m—滑轮组倍率，4； D—卷筒名义直径（槽底直径）； D 0—卷筒卷绕直径（钢丝绳中心直径）； n—附加安全圈数，使钢丝绳尾受力减小，便于固定，通常 n=3～4 圈； t—螺旋槽节距，t=d+(2～4)mm。

长度 L 1 为固定绳尾所需长度，一般 L 1 =3t；L 2 为卷筒 两端空余的长度，一般 L 2 =2t。

经计算，卷筒长度 L=752mm,取 750mm。

4)卷筒壁厚的确定 卷筒壁厚可由经验公式求得：

δ=0.02D+（6～8）mm =0.02×400+（6～8）

LD--0 10 单梁桥式起重机总体及主梁设计 =14～16mm 取 15mm。

1、卷筒强度的校核 卷筒壁主要受如下几种应力：

1）卷筒壁压应力验算：

选用的材料为灰铸铁 HT200，最小抗拉强度为 错误！未找到引用源。=195MPa。

许用压应力：

错误！未找到引用源。，故抗拉强度足够。

2）卷筒弯曲应力验算 弯曲应力为 经计算，错误！未找到引用源。

1)合成应力：

  MPayyll l2.28 04.721303963.6max"        错误！未找到引用源。

式中许用拉应力[σ 1 ]=σ b /n 2 =195/5=39Mpa。

σ＜[σ 1 ] 卷筒强度验算通过。故选定卷筒为直径 400mm，长度 750mm,槽型的槽底半径为 10mm，节距为 20mm，起升高度为 9m，倍率为 4。

标记为：卷筒 A400×750-10×20-9×4 5 3.1.5 电动机选择 计算静功率：

=35.35KW 错误！未找到引用源。

式中: ——机构总效率，一般 9.0 ~ 8.0  ，取 85.0   电...

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