機床安裝用起重機的設計(梁與小車)
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一. 滾動軸承的選擇與計算
1.軸承類型的選擇：選擇軸承的類型與多種因素有關。
（1）允許空間（2）載荷大小和方向。例如既有徑向又有軸向的聯(lián)合載荷一般選用角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，如果徑向載荷大，軸向載荷小，可選用深溝球軸承和內(nèi)外圈都有擋邊的圓柱滾子軸承。如同時還存在軸或殼體變形大及安裝對中性差的情況，可選用調心球軸承，調心滾子軸承。（3）軸承工作轉速，旋轉精度，G級公差軸承（4）軸承的剛性，一般滾子軸承的剛性大與球軸承，提高軸承的剛性可通過“預緊”單必須適當。（5）軸向游動（6）摩擦力矩（7）安裝與拆卸。
2.按額定動載荷選擇軸承：
選擇軸承一般應根據(jù)機械的類型，工作條件，可靠性要求及軸承的工作轉速n，預先確定一個適當上午使用壽命Lh（用工作小時表示），再進行額定動載荷和 額定靜載荷的計算。
2.1 基本額定動載荷計算
軸承基本額定動載荷可按式（6-2-1）進行簡化粗略計算。
C=〈Cr或（Ca） （6-2-1）
C-基本額定動載荷計算值N； f=沖擊載荷因數(shù)，按表6-2-10選取 ；
P-當量動載荷，按式（6-2-2）計算，N； f-溫度因數(shù)，按表6-2-11選取；
f-壽命因數(shù)，按表6-2-8選取； Cr-軸承尺寸及性能表中所列徑向基本額定動載荷，N；
f-速度因素，按表6-2-9選??； Ca-軸承尺寸及性能表中所列軸向基本額定動載荷，N；
f-力矩載荷因素，力矩載荷較小時f=1.5，力矩載荷較大時f=2。
2.2 當量動載荷P的計算
預設該機構壽命為3年，每年工作300天，每天工作8小時，則Lh=7200h。
P=XFr+YFa
P-當量動載荷,N; Fr-徑向載荷,N; Fa-軸向載荷,N; X-徑向動載荷系數(shù); Y-軸向動載荷系數(shù)。
內(nèi)徑為50mm的軸承的選擇與計算：
求軸承徑向力Fr：Fr*221/2=Q*E=2315250 N/mm
解得Fr=20.942KN
軸承軸向力Fa：Fa=1.715KN
查表的：e=0.30
因為Fa/Fr=0.081937678.7N 故軸承選取合適。
校核軸承的額定靜載荷：Pr=0.67Fr+3.6Fa=0.67*20.942+3.6*1.715=20205.14N
Pr =20205.14N < 73200N = Cr
經(jīng)過驗算軸承22210滿足要求。
二.階梯軸的校核計算
預算：計算軸上的載荷 T=9594
Q=mg=1.715KN
階梯軸材料為合金鋼， 規(guī)定安全因數(shù)為n=2.
（1） 校核60MM到50MM的階梯軸
1. 計算軸的工作應力，首先計算交變彎曲正應力及循環(huán)特征：
其次計算交變扭轉切應力及其循環(huán)特征：
2.確定各種系數(shù)根據(jù)P/d=60/50=1.2 R/d=5/50=0.1 由圖11.8C查的
由圖11.8E查的 由于名義應力是按軸直徑等于50MM來計算的。
所以尺寸因數(shù)也應按軸直徑等于50MM來確定，由表11.1查的，
，由表11.2查的 對于合金鋼取
3.計算彎曲工作安全因數(shù)和扭轉工作安全因數(shù)
因為彎曲正應力是非對稱循環(huán)，r=0.118 按公式（11.6）計算
扭轉應力是脈動循環(huán)，r=0應按非對稱循環(huán)計算工作安全因數(shù)的公式（11.17）
計算
4.計算彎矩組合交變應力下，軸的工作安全因數(shù) 由公式（11.19）
所以滿足疲勞強度條件。
（2）校核100MM到60MM的階梯軸
1.計算軸的工作應力，首先計算交變彎曲正應力及循環(huán)特征：
其次計算交變扭轉切應力及其循環(huán)特征：
2.確定各種系數(shù)根據(jù)P/d=100/60=1.67 R/d=5/60=0.083 由圖11.8C查的
由圖11.8E查的 由于名義應力是按軸直徑等于60MM來計算的。
所以尺寸因數(shù)也應按軸直徑等于60MM來確定，由表11.1查的，
，由表11.2查的 對于合金鋼取
3.計算彎曲工作安全因數(shù)和扭轉工作安全因數(shù)
因為彎曲正應力是非對稱循環(huán)，r=0.148 按公式（11.6）計算
扭轉應力是脈動循環(huán)，r=0應按非對稱循環(huán)計算工作安全因數(shù)的公式（11.17）
計算
4.計算彎矩組合交變應力下，軸的工作安全因數(shù) 由公式（11.19）
所以滿足疲勞強度條件。
三 立柱的選擇與計算
確定該設計起重機為繁忙使用，確定機構利用等級為T7總設計壽命為7200h 載荷狀態(tài)為L3 工作級別為M8
由國家標準鋼管合格表初選：
立柱D=219MM
厚度為 10MM
屈服強度為 235
抗拉強度為 375-460
軸慣性矩為 3593.286 cm
極慣性矩為 Ip=7186.572
抗扭系數(shù)為656.307
截面面積為 65.659
單位重量為 51.542kg/m
每米外表面積為 688
g近似取10n/kg
G(重物)=mg=100kg*10n/kg=1000n
q=11.26kg/m
G(梁)=m梁g=q*l*g=11.261*1.5*10=169n
G（電機）=18*10=180n
G(電葫蘆)=47*10=470n
G(總)= G(重物)+ G（電機）+ G(電葫蘆)=1000+180+470=1650n
M= G(總)*L+ G(梁)*L/2=1650*1.5+169*0.75=2601.75N/M
四.立柱穩(wěn)定性計算
由結構知，此立柱采用標準型鋼鋼管制成為等斷面立柱，根據(jù)《機械設計手冊》
第一卷（等斷面立柱變壓穩(wěn)定性計算）由表1-1-120等斷面立柱變壓靜力穩(wěn)定性計算。此立柱屬于偏心壓桿，采用折減系數(shù)法計算：
穩(wěn)定性條件：
實際工作載荷P=1000N 偏心壓桿的折減系數(shù)，其值根據(jù)桿的柔度及
查表1-1-123得
查表1-1-94為
為壓桿的長度系數(shù) 查表1-1-125 =2
（1） 梁與立柱垂直時
偏心距e為1.5m+219mm/2=1609.5mm
立柱截面面積
截面抗彎模數(shù)
取=0.028 計算如下：
穩(wěn)定性符合要求
（2）梁處于極限位置處
偏心距e=1359.85mm
取=0.037 計算如下：
穩(wěn)定性符合要求
五.焊縫的強度計算
由《機械設計手冊》第一篇表1-4-43起重機金屬結構焊縫的許用應力（GB3811-1983）
取
結構件材料的基本許用應力由表1-4-44查得
由表1-4-45（安全系數(shù)和許用應力）選取組合，安全系數(shù)=1.5，拉伸，壓縮，彎曲許用應力,剪切許用應力,端面承壓許用應力（磨平頂緊）
由《機械設計手冊》第一卷表1-4-35得：彎曲應力
由《機械設計手冊》第一卷第三篇 熱軋工字鋼（GB/T 706-1988）查的
根據(jù)《機械設計手冊》第一卷第三篇 熱軋工字鋼（GB/T 706-1988）查的
10號工字鋼h=100mm,t=7.6mm.
由《機械設計手冊》第一卷表1-4-34得：a=0~2 取a=2
由《機械設計手冊》第一卷表1-4-40(建筑鋼結構焊縫許用應力)查得：
焊接符合要求。
六.套筒聯(lián)軸器所用鍵及電動小車車輪所用鍵的選擇與校核
（1）套筒聯(lián)軸器所用鍵的選擇與校核
按已知條件初選鍵的類型為A型平鍵，由（GB1096-79）查得鍵的公稱尺寸為
b*h=16*10。鍵的參數(shù)如下：
鍵槽：
寬度 b=16 深度
較緊鍵聯(lián)結 軸t 極限偏差
軸和轂為p9 公稱尺寸 +0.2
-0.018 6.0 0
-0.061 轂t1 極限偏差
公稱尺寸 +0.2
4.3 0
已知傳遞功率p=0.4kw 輸出轉速為7r/min 有輕微沖擊
1. 選擇鍵的類型：A型普通平鍵
2. 確定鍵的尺寸：鍵寬b=16mm
鍵高h=10mm
鍵長L=50mm
3. 驗算擠壓強度：公式
鍵的工作長度l=L-b=50-16=34mm
擠壓面高度k=h/2=10/2=5mm
轉矩T=9.55=9.55
許用擠壓應力由表6-1，[]=100MPa
擠壓應力
經(jīng)驗算所選平鍵能夠安全使用。
（2） 電動小車車輪所用鍵的選擇與校核
按已知條件初選鍵的類型為A型平鍵，由（GB1096-79）查得鍵的公稱尺寸為
b*h=8*7。鍵的參數(shù)如下：
鍵槽：
寬度 8=16 深度
較緊鍵聯(lián)結 軸t 極限偏差
軸和轂為p9 公稱尺寸 +0.2
-0.015 4.0 0
轂t1 極限偏差
公稱尺寸 +0.2
3.3 0
已知傳遞功率p=0.4kw 輸出轉速為70r/min 有輕微沖擊
4. 選擇鍵的類型：A型普通平鍵
5. 確定鍵的尺寸：鍵寬b=8mm
鍵高h=7mm
鍵長L=25mm
6. 驗算擠壓強度：公式
鍵的工作長度l=L-b=25-8=17mm
擠壓面高度k=h/2=7/2=3.5mm
轉矩T=9.55=9.55
許用擠壓應力由表6-1，[]=100MPa
擠壓應力
經(jīng)驗算所選平鍵能夠安全使用。
七.卡箍聯(lián)結螺栓的選擇
先計算卡箍所受的軸向力：Q=mg=[m(梁)+m（電葫蘆）+m(電動小車)+m(重物)]g
=（10*1.5+47+20+100）*9.8=1.715KN
由于連接板下設置支托板，故豎直剪力由支托板承受，而螺栓承受彎矩.其值為
M=Qe=1.715*210=360.15KNmm
此處聯(lián)結螺栓采用高強度螺栓：
確定螺栓承受最大拉力
高強度螺栓預緊力為：
P
經(jīng)計算選用45號鋼制造高強度螺栓M10
八.環(huán)鏈電動葫蘆的選擇
環(huán)鏈電動葫蘆是以焊接圓環(huán)鏈作為承載件的電動葫蘆，與鋼絲繩電動葫蘆相比，結構更加輕巧，價格更便宜，用途也很廣。
環(huán)鏈電動葫蘆起升機構通常是由一臺單速錐形轉子電動機或一臺雙繞組變級式雙速錐形轉子電動機驅動，通過兩級或三級齒輪傳動減速驅動鏈輪旋轉，達到起重目的。起升機構的雙速比多數(shù)為1：4~1：6，其起重鏈條一般都采用80級（σb=800Mpa）高強薄層滲碳鏈
環(huán)鏈電動葫蘆由吊鉤裝置，集鏈箱，機體，電動運行小車，起升電動機，電氣控制裝置。根據(jù)已知條件此設計中選擇BHHM0.125型環(huán)鏈電動葫蘆，其參數(shù)如下：
BHHM0.125型環(huán)鏈電動葫蘆：
起重量：0.125t
起升高度：1.5m
起升速度：常速：4m/min 慢速：1m/min 運行速度：26m/min
工作制度：起升：JC=25/15% 運行：JC=40%
起重鏈：行數(shù)：2 直徑*節(jié)距： Φ4*12
電動機：起升常速：0.2kw 慢速：0.05kw 運行：0.4kw
電源：380/220v 50Hz
工字鋼型號：10
軌道最小曲率半徑：1m
起升高度增加1m所增加重量；0.7k
與電動葫蘆配套使用的電機為電動葫蘆專用交流三相異步電動機系列
系列號：YHHZ1
電動機名稱：環(huán)鏈電動葫蘆起升用雙速錐形轉子感應電動機
基準工作制：高速S4-40%,240次/h
低速S4-20%,240次/h
系列容量（KW）：高速：0.2~3.1（0.2）
低速：0.05~0.51（0.05）
級數(shù)：2/8 2/12
九.工字鋼翼緣彎曲強度計算
1.工字鋼出現(xiàn)的危險點
影響工字鋼翼緣局部彎曲的因素很多，但主要是輪壓。翼緣的厚度和輪壓作用點的位置，其中輪壓和翼緣的厚度只影響局部彎曲應力大小而壓力作用點的位置不僅影響力的大小，同時還決定危險點的位置。
實際上，工字鋼下翼緣局部彎曲的危險點將隨著輪壓作用點的位置變化而改變，當力作用點靠近工字鋼翼緣邊緣時，危險點將會在點5和點6處出現(xiàn)；當作用點在工字鋼翼緣中間時，危險點將在輪壓作用點3和4處出現(xiàn)；當作用點靠近工字鋼腹板時，危險點將會在翼緣根部點1和點2處出現(xiàn)。
2.k-曲線.
k-曲線是反映輪壓作用點位置對局部彎曲應力影響的曲線，是力（輪壓）作用點位置系數(shù)，是指力的作用點到工字鋼腹板的距離i與工字鋼翼緣懸臂板寬
a的比值，即=i/a,i=a+c-e,a=b-d/2
其中：i-力作用點至腹板距離（mm） a-工字鋼翼緣懸臂板寬度（mm）
b-工字鋼翼緣寬度（mm） d-工字鋼腹板厚度（mm）
c-輪緣與工字鋼翼緣之間的間隙（mm）取3~5
e-力作用點至輪緣邊的距離（mm）
由《起重運輸設備選用手冊》查得
當工字鋼為普通熱軋工字鋼時，翼緣表面斜度為1/6,取e=0.164R;采用輕型工字鋼 ，工字鋼翼緣表面斜度為12%，取e=0.118R，R為車輪踏面曲率半徑。
3.工字鋼翼緣局部彎曲應力計算：
i和a值一經(jīng)確定，便可計算出，由值查出相應k1-k5值
1點處局部彎曲應力：
3點處局部彎曲應力：
5點處局部彎曲應力：
式中F-一個車輪最大輪壓（N）;
-工字鋼翼緣離腹板（b-d）/4處厚度（mm）;
-局部彎曲應力計算系數(shù)；式中負號表示壓應力，正號表示拉應力。
4.工字鋼合成應力彎曲強度計算;工字鋼合成應力彎曲強度，即工字鋼下翼緣下表面各危險點的合成應力（包括整體與局部應力）按第四強度理論公式計算：
1點處合成應力：
由《機械設計手冊》查得10號熱軋工字鋼的參數(shù)如下：
h=100mm, r=6.5mm, b=68mm, d=4.5mm, t=7.6mm,
h-工字鋼高度，i-慣性半徑，b-腿高度，d-腰厚度，s-半截面靜力矩，t-平均腿高度，r-內(nèi)圓弧半徑，-腿端圓弧半徑，I-慣性矩，W-截面系數(shù)。
[]=215MPa,E=210GPa
取a=32mm,c=3,R=1000mm,e=0.164R,( )
則i=a+c-e=32+3-1000*0.164=18.6mm
工字鋼翼緣局部彎曲應力計算
1點處局部彎曲應力：
3點處局部彎曲應力：
工字鋼合成應力彎曲強度計算
經(jīng)驗算校核該工字鋼的彎曲應力符合條件要求。
十.梁的穩(wěn)定性計算
梁的整體穩(wěn)定性條件為
—梁的最大彎矩（在最大彎曲剛度平面內(nèi)）
—抗彎截面系數(shù)
—梁的彎曲許用應力，當梁的截面厚度不超過16mm時
[]=215MPa(Q235鋼)
—梁的整體穩(wěn)定系數(shù)
集中載荷作用于下翼緣
工字鋼號：10 自由長度l/m：3.1/
均布載荷作用于下翼緣
工字鋼號：10 自由長度l/m:2.5/
梁的受力分析與彎矩圖如下：
經(jīng)驗算梁的穩(wěn)定性符合所要求的條件。
十一.電動機的選擇
1.選擇電動機應綜合考慮的問題：
（1）根據(jù)機械的負載性質和生產(chǎn)工藝對電動機的啟動、制動、反轉、調速等要求，選擇電動機類型。
（2）根據(jù)負載轉矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，考慮電動機的溫升限制、過載能力和啟動轉矩，選擇電動機功率，并確定冷卻通風方式。所選電動機功率應留有余量。負載率一般取0.8~0.9。過大的備用功率會使電機效率降低，對于感應電動機，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機最大轉矩校驗強度的生產(chǎn)機械造價提高。
（3）根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃氣體等考慮必要保護方式，選擇電動機的結構型式。
（4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標準和對功率因數(shù)的要求，確定電動機的電壓等級和類型。
（5）根據(jù)產(chǎn)生機械的最高轉速和對電力傳動調速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機械減速機構的復雜程度，選擇電動機額定轉速。
除此之外，選擇電動機還必須符合節(jié)能要求、考慮運行可靠性、設備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價格、建設費用、運行和維修費用、生產(chǎn)過程中前后期電動機功率變化關系等各種因素。
2.電動機類型和結構形式的選擇：
如無特殊要求，一般選用Y系列三相交流異步電動機。Y系列電動機為一般用途的全封閉自扇冷式電動機，試用于無特殊要求的各種機械設備。對于頻繁啟動、制動和換向的機械（如起重機械），宜選允許有較大振動和沖擊，轉動慣量小，過載能力大的YZ和YZR系列，起重用三相交流異步電動機。
同一系列電動機有不同的防護及安裝形式，可根據(jù)具體要求使用。因本設計安裝所要求，選用立式電動機。例如L 200 20 S B型號電動機，此系列電動機為廠家產(chǎn)品需外購。
3.電動機容量的確定：
電動機的容量選擇是否合適，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響，選擇功率小于工作要求，則才能保證工作機的正常工作，或使電動機長期過載，發(fā)熱大而過早損壞；選擇功率過大，則電動機價格高，能力不能充分利用而造成浪費。
此設計中，由于設計任務書所要求工作機一般為穩(wěn)定載荷連續(xù)運轉的機械，而且傳遞功率較小，故只需使電動機的額定功率等于或稍大于電動機的實際輸出功率，即就可以了，一般不需要對電動機進行熱平衡計算和校核起動力矩。
所需電動機的輸出功率為：
--工作機所需輸入功率（KW）
--傳動裝置的總效率
工作機所需功率由工作阻力（F或T）和運動參數(shù)（v或n）按下式計算：
或
式中：F--工作機阻力（N）
--工作機效率
v--工作機線速度（m/s）
T--工作機阻力矩（N·m）
n—工作機轉速（r/min）
所以電動機的輸出軸與轉動部件是由鍵直接聯(lián)結。
傳動裝置的總效率為100%
則所需電動機的輸出功率：
4．電動機的選擇
（1）初選電動運行小車驅動電動機的馬力為400W，轉速為1440r/min，約為1400r/min，減速比1/20，本機工作效率為
符合要求，則初選電機合適。
符合要求，則初選電機合適。
電機的確定：馬力400 1/4 HP4P 減速比1/10～1/50取1/20 電機轉速1400r/min，減速后70r/min，型號28，重量18kg。
驗算小車運行速度：小輪直徑60mm。
則小車速度：
與所選電葫蘆要求的速度幾乎相同，符合要求。
此電動機型號為：L 400 20 S B
(2)初選懸臂驅動電機的馬力為400W，轉速為1400r/min,減速比1/100，本機工作效率為。
符合要求，則初選電機合適。
符合要求，則初選電機合適。
電機的確定：馬力：400W 1/2HP4P ,減速比：1/100-1/200取1/200
電機轉速1400r/min, 減速后 7r/min,型號：32，重量：58kg
(3)以上所選用的電機為AC/DC電磁剎車變速齒輪減速馬達（廠家產(chǎn)品）
馬力：60-420W（單相） 25W-420W（三相）比數(shù)1/3-1/1800
電壓：110V-220V（單相）220V-380V（三相）
特長：1.因配用速度控制器，可廣泛范圍平穩(wěn)的加減速度。
2.可按需要選擇變速，制動轉換正反轉慢速起動，慢速減速等多種復雜的運轉程序。
3.確實地保持負載，即為無刺激磁動式電磁制動器。關掉電源時，立即產(chǎn)生制動力而確定地保持負載。
4.短時間內(nèi)制動，電動機單機時，超程是2-4旋轉。
5.可以控制較復雜的瞬時正反轉，每分鐘可以停止6次，采用剎車安全，靈敏保持力大的無刺激磁動式電磁制動器。在關掉電源時，立即產(chǎn)生制動力而確定地保持負載。
起重機的發(fā)展狀況
??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，作為物料搬運重要設備的起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應用越來越廣，作用愈來愈大，對起重機的要求也越來越高，科學技術的飛速發(fā)展，推動了現(xiàn)代設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的競爭。這些都促使起重機的技術性能進入嶄新的發(fā)展階段，起重機正經(jīng)歷著一場巨大的變革?，F(xiàn)根據(jù)起重機的新理論、新技術和新動向，結合實例，簡要論述國外先進起重機的特點和發(fā)展趨勢。
1、重點產(chǎn)品大型化，高速化和專用化。
????由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機的需求量不斷增長，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對能耗和可靠性提出更高的要求。起重機已成為自動化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機不但要容易操作，容易維護，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟性。目前世界上最大的履帶起重機起重量3000t，最大的橋式起重機起生日一1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達350m/min，堆垛起重機級最大運行速度240m／min，垃圾處理用起重機的起升速度達100m／min。 2、系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標準化
用模塊化設計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機設計方法，將起重機上功能基本相同的構件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。對起重機進行改進，只需針對某幾個模塊。設計新型起重機，只需選用不同模塊重新進行組合。可使單件小批量生產(chǎn)的起重機改換成具有相當批量的模塊生產(chǎn)，實現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)組織也可由產(chǎn)品管理變?yōu)槟K管理。達到改善整機性能，降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設計后，比單件設計的設計費用下降12％，生產(chǎn)成本下降45％，經(jīng)濟效益十分可觀。德國德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機，起重機的鋼結構由冷軋型軌組合而成，起重機運行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉彎、過跨、變軌距。所有部件都可實現(xiàn)大扎遏生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求和具體物料搬運路線在短時間內(nèi)將各種部件組合搭配即成。這種起重機組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運行成本低。有手動、自動多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機、雙梁懸掛起重機、懸臂起重機、輕型門式起重機及手動堆垛起重機，甚至能組成大型自動化物料搬運系統(tǒng)。
3、通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化
有相當批量的起重機是在通用的場合使用，工作并不很繁重。這類起重機批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機盡量降低外形高度，簡化結構，減小自重和輪壓，也可命名整個建筑物高度下降，建筑結構輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機和梁式起重機會有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途橋式起重機。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標準起重機系列。起重量1~80噸，工作級別A1~A7，整個系列由工字形和箱型單梁、懸掛箱形單梁、角形小車箱形單梁和箱形雙梁等多個品種組成。主梁與端梁相接以及起重小車的布置有多種型式，可適合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根據(jù)用戶需要每種規(guī)格起重機都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調速。操縱方式有地面手電門自行移動、手電門隨小車移動、手電門固定、無線遙控、司機室固定、司機室隨小車移動、司機室自行移動等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導電、DVS系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機的另一最大優(yōu)點是輕型化，自重輕、輪壓輕、外形尺寸高度小，可大大降低廠房建筑物的建造成本，同時也可減小起重機的運行功率和運行成本。與通用產(chǎn)品相比較，起重量10t，跨度22.5m，通用雙梁橋式起重機自重24t，起重機軌面以上高度1876mm，起重機寬度5980mm；德馬格起重機的自重只有8.7t，重量輕了176％，起重機軌面以上高度920mm，降低了104％，起重機寬度2980mm，外形尺寸減少了100%。
4、產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化
起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。使起重機具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，以適應自動化生產(chǎn)的需要。
5、產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化
???? 在起重機單機自動化的基礎上，通過計算機把各種起重運輸機械組成一個物料搬運集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設備有機結合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調配合。這類起重機自動化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測出來的各種信息實施存儲、運算、邏輯判斷、變換等處理加工，進而向執(zhí)行機構發(fā)出控制指令。這類起重機還具有較好的信息輸入輸出接口，實現(xiàn)信息全部、準確、可靠地在整個物料搬運集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機通過系統(tǒng)集成，能形成不同機種的最佳匹配和組合，取長補短，發(fā)揮最佳效用。目前重點發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運自動化系統(tǒng)，柔性加工制造系統(tǒng)，商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng)，集裝箱裝卸搬運系統(tǒng)，交通運輸和郵電部門行包貨物的自動分揀與搬運系統(tǒng)等。
??????6、產(chǎn)品構造新型化、美觀化和實用化
???? 結構方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結構的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種啟強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式起重機的橋架結構型式大多采用箱形四梁結構，主梁與端梁采用高強度螺栓聯(lián)接，便于運輸與安裝。在機構方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構?！叭弦弧边\行機構是當今世界輕、中級起重機運行機構的主流，將電動機、減速器和制動器合為一體，具有結構緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調整簡單、運行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點，國外已廣泛應用到各種起重機運行機構上。為使中小噸位的起重小車結構盡量簡化，同時降低起童機的尺寸高度，減少輪壓，國外已大量采用電動葫蘆作為起升機構。為了減輕自重，提高承載能力，改善加工制造條件，增加產(chǎn)品成品率，零部件盡量采用以焊代鑄，如減速器殼體、卷簡、滑輪等都用焊接結構。減速器齒輪都采用齒面，以減輕自重、減小體積、提高承載能力、增加使用壽命。液壓推桿盤式制動器的應用范圍也越來越大。此外，各機構采用的電動機都向高轉速發(fā)展，從而減小電機基座號，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動力矩小的制動器。
起重機設計總論
第一.起重機主要技術參數(shù)及其選擇
起重機的技術參數(shù)表征起重機的作業(yè)能力是設計起重機的基本依據(jù)，起重機的主要技術參數(shù)有：起重量.起升高度.跨度(橋式起重機).幅度(臂架類型起重機).機構工作速度和生產(chǎn)率。臂架類型起重機的主要技術參數(shù)中還包括起重力矩.對于輪胎.汽車.履帶.鐵路等起重機.爬坡度和最小轉彎(曲率)半徑也是主要技術參數(shù)。
一. 起重量:
起重機正常工作時允許一次起升的最大質量稱為額定起重量，單位為噸(t)或千克(Kg)。吊鉤起重機的額定起重不包括吊鉤和動滑輪組的自重，起重機對應不同的臂架長度和幅度有不同的額定起重量.(本設計中要求起重量為100Kg左右)。
起重機的起重量常用符號Q或P或Cp等表示.起重量是質單位(Kg)，但習慣用的起重量單位為噸(t)。這可視為非國際單位制的質量單位(1t=1000kg)。當起重量視為載荷時，起升載荷的單位為牛(N)或千牛(KN)。
二. 起升高度：
起升高度是指從地面或軌道頂面至取物裝置最高起升位置的鉛垂距離（吊鉤取吊環(huán)中心），單位為米。
起升高度的選擇按作業(yè)要求而定，在確定起升高度時，應考慮配屬的吊具，路基，保證起重機能將最大高度的物品裝入車內(nèi)（本設計中取起升高1.2５米）。
三. 機構工作速度：
起重機機構工作速度根據(jù)作業(yè)要求而定。額定起升載荷指起升機構在額定轉速時，取物裝置滿載起升的速度。
起升速度與起重機的用途，起重量大小和起升高度等有關，額定運動速度是指運行電動機在額定轉速時，起重機或小車的運行速度，運行速度與起重機類型和用途有關，懸臂起重機按滿載確定運行速度。
額定回轉速度，是指回轉機構電動機在額定轉速下，取物裝置滿載，并在最小幅度時，起重機安全旋轉的速度，回轉速度與起重用途有關，并受回轉起動（制動）時切向 慣性力的限制。10m左右幅度時回轉速度不應大于3r/min
取起重機機構額定工作速度：
回轉速度暫取7r/min
貨物升降速度：1.6~2.0m/s
四. 起重力矩：
起重力矩是臂架類型起重機主要技術參數(shù)之一，它等于額定起重量（Q）和與其相應的工作幅度（R）的乘積，即M=QR。起重力矩一般用t*m為單位。起重力矩比起重量更全面說明臂架類型起重機的工作能力。額定起重量為定值與幅度無關的起重機，在最大幅度起吊額定起重量物品時產(chǎn)生最大起重力矩。
第二.起重機工作級別
劃分起重機的工作級別是為了對起重機金屬結構和機構設計提供合理基礎，也為用戶和制造廠家進行協(xié)商時提供一個參考范圍。它能使起重機勝任它需要完成的工作任務。
在確定起重機的工作級別時，應考慮兩個因素：利用等級和載荷狀態(tài)。
第一節(jié).起重機利用等級
起重機在有效壽命期間有一定的總工作循環(huán)數(shù)。起重機作業(yè)的工作循環(huán)是從準備起吊物品開始，到下一次起吊物品為止的整個作業(yè)過程工作循環(huán)總數(shù)表征起重機的利用程度，它是起重機分級的基本參數(shù)之一。對于某些作業(yè)規(guī)范劃一的起重機工作總數(shù)可以從已知的總工作小時數(shù)和每小時工作循環(huán)數(shù)獲得。對于要完成各種不同任務的流動式起重機，只能根據(jù)經(jīng)驗估計適當?shù)臄?shù)值，工作循環(huán)總數(shù)是起重機在規(guī)定使用壽命期間所有工作循環(huán)次數(shù)的總和。
確定適當?shù)氖褂脡勖鼤r，要考慮經(jīng)濟技術和環(huán)境因素，同時也要計算設備老化的影響。
工作循環(huán)總數(shù)與起重機的使用頻率有關。為了方便起見，工作循環(huán)總數(shù)可能范圍內(nèi)分為10個利用等級（ISO 4301-1 1986. GB3811-830）
工作循環(huán)總數(shù)除根據(jù)實際經(jīng)驗估算外，也可以按下式計算得出：
N=3600YDH/T
式中N-工作循環(huán)總數(shù)。
Y-起重機的壽命計算以年計算，與起重機的類型，用途，環(huán)境，技術和經(jīng)濟因素有關 。取Y為3年。
H-起重機每天工作小時。D-起重機一年中的工作天數(shù)。
T-起重機一個工作循環(huán)的時間（S）。
第二節(jié).起重機載荷狀態(tài)
載荷狀態(tài)是起重機分級的另一個基本參數(shù)，它表明起重機的主要機構—起升機構受載的重要程度。載荷狀態(tài)與兩個因素有關：一個是實際起升載荷Q；與額定載荷Qmax之比（Qi/Qmax）另一個是實際起升載荷Qi的作用次數(shù)Ni與工作循環(huán)總數(shù)N之比(Ni/N)表示(Qi/Qmax)和(Ni/N0關系的線圖稱為載荷譜。選Q4—特種名義載荷譜系數(shù)KQ=1.0頻繁起吊額定載荷。
如果無法獲得起重機在使用壽命期間起升載荷的次數(shù)和起升物品的質量等數(shù)據(jù)，應由用戶和制造廠家時名義載荷狀態(tài)的選擇協(xié)商一致。
第三節(jié).起升機整體工作級別
確定了起重機的利用等級和載荷狀態(tài)以后，確定起重機整機的工作級別。
本設計確定起重機的利用等級為U5 載荷狀態(tài)為Q1-輕
由《起重機設計手冊》表1-2-6查得
起重機類型 工作條件 整機工作級別
車間裝配用起重機 經(jīng)常斷續(xù)使用 A2
機構的工作級別
起升 變幅 小車運行 回轉 大車運行
M2 M1 M1 M2 M2
河北理工大學輕工學院
本科生畢業(yè)設計（論文）中期檢查表
學部
學工部
學生姓名
井增輝
專業(yè)班級
機械設計制
造及其自動化
設計（論文）題目
機床安裝用起重機的設計
工作進展情況（對照計劃進程表和任務書）
前11周的任務按照計劃進程表基本完成，但仍存在個別問題，有些部件校核尚未完成。
未按計劃完成任務的原因及今后工作計劃
因工作問題耽誤畢業(yè)設計2周半的時間，今后按照計劃進行設計并將以前所耽誤的進程
盡量補回
存在的主要問題及解決措施
關于起重機的傾覆力尚未找到相關資料進行計算，系統(tǒng)電器控制部分的設計并未熟悉掌
握，所遇問題需老師幫助解決。
指導教師審查意見
指導教師簽字： 年 月 日
專業(yè)教授
審查意見
專業(yè)教授簽字： 年 月 日
學部主任審查意見
學部主任簽字： 年 月 日
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類型：共享資源
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格式：RAR
上傳時間：2019-11-28
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- 關 鍵 詞：
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機床
安裝
起重機
設計
小車
- 資源描述：
-
機床安裝用起重機的設計(梁與小車),機床,安裝,起重機,設計,小車
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