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摘要
橋式起重機(jī)是應(yīng)用比較廣泛的一種起重機(jī)械，也是消耗材料最多的一種起重機(jī)。它能駕駛在高空，能橫掃整個(gè)廠房的建筑面積，因而廣受歡迎，得到廣泛應(yīng)用。
橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)貨物升降的,它是天車中最基本的機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷繞裝置、取物裝置及制動(dòng)裝置等組成。此外，根據(jù)需要還可裝設(shè)各種輔助裝置，如限位器、起重限制器、稱重裝置等。起升機(jī)構(gòu)的構(gòu)造是：電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與減速的高速軸相連，而減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，將鋼絲繩卷上或放下，經(jīng)過吊鉤組，使吊鉤上升或下降。所以起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要通過初選傳動(dòng)方案，滑輪組，吊鉤組，卷筒組，鋼絲繩，電機(jī)，聯(lián)軸器，制動(dòng)器，高速軸等部件，然后根據(jù)具體參數(shù)計(jì)算選取具體型號(hào)，最后驗(yàn)算無誤才可完成。
本起重機(jī)為50/10t雙梁橋式起重機(jī)，用于工廠車間吊運(yùn)物品，本課題主要對(duì)50/10t雙梁橋式起重機(jī)小車副起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。要求起重機(jī)械運(yùn)行平穩(wěn)，定位準(zhǔn)確，安全可靠，技術(shù)性能先進(jìn)。本設(shè)計(jì)采用閉式傳動(dòng)，為安全計(jì)，帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器和制動(dòng)器應(yīng)靠近減速器，這樣萬一浮動(dòng)軸被扭斷，制動(dòng)器仍可以制動(dòng)住卷筒。
本文簡(jiǎn)要地介紹了50/10t雙梁橋式起重機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)、發(fā)展?fàn)顩r等，并參照《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB3811-83)及《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)及其零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從方案論證到具體設(shè)計(jì)計(jì)算，充分發(fā)揮了計(jì)算機(jī)在整體設(shè)計(jì)中的作用，從而提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量、縮短了設(shè)計(jì)周期，提高了工作效率。
關(guān)鍵詞 橋式起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)方案；部件
Abstract
The bridge-type hoist crane is the application quite widespread one kind of hoisting machinery, is also consumable material most one kind of hoist cranes It can drive in the upper air, can sweep away the entire workshop the floor space, thus, obtains the widespread application.
The bridge-type hoist crane's hoisting mechanism is uses for to realize the cargo fluctuation, it is in the overhead traveling crane the most basic mechanism.The hoisting mechanism mainly by the drive, the transmission device, the coiling installment, takes the installment and the arresting gear and so on is composed. In addition, according to needs also to be possible to install each kind of auxiliary unit, like the limitator, lifts heavy objects the killer, the weighing installment and so on. Hoisting mechanism's structure is: The electric motor is connected through the shaft coupling and the deceleration high speed axis, but reduction gear's slow speed shaft leads the reel, or lays down the steel wire volume, after the lift hook group, causes the lift hook to rise or the drop. Therefore hoisting mechanism's design must through the primary election transmission plan, the block and tackle, the lift hook group, the reel group, the steel wire, the electrical machinery, the shaft coupling, the brake, parts and so on high speed axis, then the basis concrete parameter computation selection concrete model, the checking calculation unmistakable only then be possible to complete finally.
This carne is a kind of 50/10t bridge carnes. It uses in the factory workshop lifting the goods, This topic mainly vice-rises the organization to the 50/10t double beam bridge type hoist crane machine car to carry on the system design. The carne is required to be stables, high accuracy, safety, reliability and advanced technology. This design uses the closed transmission. For the sake of safety, the tape stopping round half gear shaft coupling and the brake should approach the reduction gear, floats the moving axis to wrench apart like this accidentally, the brake still might apply the brake to live in the reel.
This text briefly introduce the carne’s capability, structure, the actuality of development, and so on, referring to “Design criterion of carne” (GB3811-83) and design and calculate of the hoisting mechanism and its accessory in “Design handbook of carne”. From scheme demonstrating to designing and calculating, it takes full advantage of the computer in the whole design to raise the quality of the design, cut the cycle of the design, improve the work efficiency
Keywords Bridge-type hoist crane Hoisting mechanism Transmission plan Components
II
目 錄
1 緒論 1
1.1 選題的意義 1
1.2 本課題的研究目的 2
1.3 橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 2
1.3.1 重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化 2
1.3.2 系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 2
1.3.3 通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化 3
1.3.4 產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化 3
1.3.5 成套化、集成化和柔性化 3
1.3.6 產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實(shí)用化 4
1.4 橋式起重機(jī)的分類 5
1.5 起升機(jī)構(gòu)的介紹 6
1.6 本課題的主要技術(shù)參數(shù) 6
2 傳動(dòng)方案的確定 7
2.1 傳動(dòng)方案的分類 7
3 起升機(jī)構(gòu)各部件的選擇計(jì)算 9
3.1 吊鉤組的選擇 9
3.1.1 吊鉤組的組成及分類 9
3.1.2 選擇吊鉤組 10
3.2 鋼絲繩的選擇 10
3.2.1 鋼絲繩的構(gòu)造及分類 11
3.2.2 鋼絲繩的計(jì)算 11
3.3 滑輪組的選用 12
3.3.1 輪組的定義及分類 12
3.3.2 滑輪組的初步選定 12
3.3.3 滑輪組倍率的確定 12
3.3.4 滑輪最小直徑的確定 13
3.4 卷筒組的選擇 13
3.4.1 卷筒的作用及分類 13
3.4.2 卷筒的參數(shù)計(jì)算 14
3.5 根據(jù)靜功率初選電動(dòng)機(jī) 15
3.6 減速器選擇 15
3.6.1 減速器概述 15
3.6.2 減速器選型計(jì)算 15
3.7 制動(dòng)器的選擇 16
3.7.1 制動(dòng)器的簡(jiǎn)介 16
3.7.2 制動(dòng)器的選型計(jì)算 18
3.8 聯(lián)軸器的選擇 18
3.8.1 聯(lián)軸器的分類及特性 18
3.8.2 聯(lián)軸器的選型計(jì)算 18
3.9 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 19
3.10 起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 19
3.11 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 20
3.12 高速浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 20
結(jié)論 21
致謝 23
參考文獻(xiàn) 24
附錄 25
附錄一 25
25
1 緒論
1.1 選題的意義
起重機(jī)械用來對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以完成靠人力無法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個(gè)領(lǐng)域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種專門用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。起重機(jī)械是起升，搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械工具。起重機(jī)械對(duì)于提高工程機(jī)械各生產(chǎn)部門的機(jī)械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本，起著非常重要的作用
在高層建筑、冶金、華工及電站等的建設(shè)施工中，需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日益增多，其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)幾百噸。因此必須選用一些大型起重機(jī)進(jìn)行吊裝工作。通常采用的大型起重機(jī)有龍門起重機(jī)、門座式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、履帶起重機(jī)、輪式起重機(jī)以及在廠房?jī)?nèi)裝置的橋式起重機(jī)等。
圖1-1雙梁橋式起重機(jī)
在道路，橋梁和水利電力等建設(shè)施工中，起重機(jī)的使用范圍更是極為廣泛。無論是裝卸設(shè)備器材，吊裝廠房構(gòu)件，安裝電站設(shè)備，吊運(yùn)澆注混凝土、模板，開挖廢渣及其他建筑材料等，均須使用起重機(jī)械。尤其是水電工程施工，不但工程規(guī)模浩大，而且地理?xiàng)l件特殊，施工季節(jié)性強(qiáng)、工程本身又很復(fù)雜，需要吊裝搬運(yùn)的設(shè)備、建筑材料量大品種多，所需要的起重機(jī)數(shù)量和種類就更多。在電站廠房及水工建筑物上也安裝各種類型的起重機(jī)，供檢修機(jī)組、起閉雜們及起吊攔污柵之用。
在這些起重機(jī)中，橋式起重機(jī)是生產(chǎn)批量最大，材料消耗最多的一種。由于這種起重機(jī)行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個(gè)廠房的建筑面積，因而受到用戶的歡迎，得到很大的發(fā)展。圖1-1是典型的雙梁橋式起重機(jī)。
1.2 本課題的研究目的
(1)熟悉橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理；
(2)掌握橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法；
(3)將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中去，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力；
(4)了解制造業(yè)的發(fā)展，為以后工作做準(zhǔn)備。
1.3 橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀
1.3.1 重點(diǎn)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(kuò)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(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來越大，工作速度越來越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，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(jì)性。目前世界上最大的履帶起重機(jī)起重量3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運(yùn)行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)級(jí)最大運(yùn)行速度240m／min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m／min。
1.3.2 系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化
用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合?？墒箚渭∨可a(chǎn)的起重機(jī)改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)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(dá)到改善整機(jī)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(jī)公司都已采用起重機(jī)模塊化設(shè)計(jì)，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列改用模塊化設(shè)計(jì)后，比單件設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)費(fèi)用下降12％，生產(chǎn)成本下降45％，經(jīng)濟(jì)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(jī)，起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)由冷軋型軌組合而成，起重機(jī)運(yùn)行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉(zhuǎn)彎、過跨、變軌距。所有部件都可實(shí)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(yùn)路線在短時(shí)間內(nèi)將各種部件組合搭配即成。這種起重機(jī)組合性非常好，操作方便，能充分利用空間，運(yùn)行成本低。有手動(dòng)、自動(dòng)多種形式，還能組成懸掛系統(tǒng)、單梁懸掛起重機(jī)、雙梁懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、輕型門式起重機(jī)及手動(dòng)堆垛起重機(jī)，甚至能組成大型自動(dòng)化物料搬運(yùn)系統(tǒng)。
1.3.3 通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化
有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可命名整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)會(huì)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(jī)。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(gè)輕型組合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。起重量1~80噸，工作級(jí)別A1～A7，整個(gè)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(gè)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(jī)都有三種單速及三種雙速供任意選擇，還可以選用變頻調(diào)速。操縱方式有地面手電門自行移動(dòng)、手電門隨小車移動(dòng)、手電門固定、無線遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動(dòng)、司機(jī)室自行移動(dòng)等七種選擇。大車及小車的供電有電纜小車導(dǎo)電、DVS系統(tǒng)兩種方式。如此多的選擇項(xiàng)，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機(jī)，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)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(shí)也可減小起重機(jī)的運(yùn)行功率和運(yùn)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(jī)自重24t，起重機(jī)軌面以上高度1876mm，起重機(jī)寬度5980mm；德馬格起重機(jī)的自重只有8.7t，重量輕了176％，起重機(jī)軌面以上高度920mm，降低了104％，起重機(jī)寬度2980mm，外形尺寸減少了100%。
1.3.4 產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化
起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)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(qū)動(dòng)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(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)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(chǎng)感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)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(jī)綜合自動(dòng)化水平。重點(diǎn)開發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè)，特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。
1.3.5 成套化、集成化和柔性化
在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測(cè)出來的各種信息實(shí)施存儲(chǔ)、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過系統(tǒng)集成，能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合，取長(zhǎng)補(bǔ)短，發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)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(yùn)系統(tǒng)，交通運(yùn)輸和郵電部門行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。
1.3.6 產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實(shí)用化
結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種啟強(qiáng)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(jī)的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，便于運(yùn)輸與安裝。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)，國外已廣泛應(yīng)用到各種起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)上。為使中小噸位的起重小車結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)化，同時(shí)降低起童機(jī)的尺寸高度，減少輪壓，國外已大量采用電動(dòng)葫蘆作為起升機(jī)構(gòu)。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(jiǎn)、滑輪等都用焊接結(jié)構(gòu)。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(dòng)器的應(yīng)用范圍也越來越大。此外，各機(jī)構(gòu)采用的電動(dòng)機(jī)都向高轉(zhuǎn)速發(fā)展，從而減小電機(jī)基座號(hào)，減輕重量與減小外形尺寸，并可配用制動(dòng)力矩小的制動(dòng)器
目前，在工程起重機(jī)械領(lǐng)域，歐洲、美國和日本處于領(lǐng)先地位。歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，輪式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平最高。該地區(qū)的工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)全地面起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車起重機(jī)。其中，全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車起重機(jī)一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品銷往全球。
美國工程起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)水平相對(duì)落后于歐洲。不過近年來，美國工程起重機(jī)械業(yè)通過收購和合并手段，得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車起重機(jī)。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點(diǎn)是技術(shù)較先進(jìn)、性能較高、可靠性能高，其中汽車底盤技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)先于歐洲，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)。
日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，輪式起重機(jī)開發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20世紀(jì)70年代），但是發(fā)展速度很快，很受亞太市場(chǎng)歡迎。此外，日本還通過收購手段更新生產(chǎn)技術(shù)。如日本多田野通過收購德國法恩底盤公司，發(fā)展全路面技術(shù)。日本工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)、越野輪胎起重機(jī)和全路面起重機(jī)。其中，越野輪胎起重機(jī)的產(chǎn)量最大，汽車起重機(jī)的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢(shì)，全路面起重機(jī)的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢(shì)。主要生產(chǎn)企業(yè)包括多田野、加藤、神鋼、日立和小松等。產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平和性能較高，但可靠性落后于歐美。
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的加快，生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域的建設(shè)規(guī)模的逐年擴(kuò)大，也促進(jìn)了施工機(jī)械化程度的迅速提高。先進(jìn)的施工機(jī)械已成為加快施工速度，保證工程質(zhì)量和降低成本的物質(zhì)保證。起重機(jī)行業(yè)也因此得到了很大的發(fā)展。為促進(jìn)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，充分發(fā)揮其中運(yùn)輸機(jī)械的作用是具有重要意義的。
1.4 橋式起重機(jī)的分類
橋式起重機(jī)一般可分為通用橋式起重機(jī)和冶金橋式起重機(jī)兩大類。通用橋式起重機(jī)主要用于一般車間的物件裝卸、吊運(yùn)；冶金橋式起重機(jī)主要用于冶金生產(chǎn)中某些特殊的工藝操作。各類橋式起重機(jī)又由于取物裝置、專用功能和構(gòu)造特點(diǎn)等的不同成分成各種形式。
通用橋式起重機(jī)一般是電動(dòng)雙梁起重機(jī)，按照取物裝置和構(gòu)造可分為：
（1）吊鉤式橋式起重機(jī) 吊鉤式橋式起重機(jī)是以吊鉤作為取物裝置的起重機(jī)，它是由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)和電氣控制設(shè)備等幾部分組成。
（2）抓斗式橋式起動(dòng)機(jī) 抓斗式橋式起動(dòng)機(jī)是以抓斗作為取物裝置的起動(dòng)機(jī)，用于抓取碎散物料。其他部分與吊鉤式橋式起動(dòng)機(jī)完全相同‘
（3）電磁式橋式起動(dòng)機(jī) 電磁式橋式起動(dòng)機(jī)是用電磁盤作為取物裝置的橋式起重機(jī)，吊運(yùn)有導(dǎo)磁性的金屬材料，如型鋼、鋼板和廢鋼鐵等。
（4）兩用橋式起動(dòng)機(jī) 兩用橋式起重機(jī)是裝有兩種取物裝置的橋式起重機(jī)，分為吊鉤抓斗和抓斗電磁兩種。兩種取物裝置均在一臺(tái)小車上，同時(shí)裝有兩套各自獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)。第一種中一套起升機(jī)構(gòu)用于吊鉤，另一套起升機(jī)構(gòu)用于抓斗；第二種中一套起升機(jī)構(gòu)用于抓斗，另一套起升機(jī)構(gòu)用于電磁盤。根據(jù)裝卸和搬運(yùn)物料的需要，可以隨時(shí)更換其中的一種吊具。
（5）三用橋式起重機(jī) 三用橋式起重機(jī)裝有吊鉤、電磁盤和電動(dòng)抓斗三種取物裝置。根據(jù)不同的工作性質(zhì)，可以變換其中任意一種吊具。電動(dòng)抓斗使用交流電，而電磁盤使用直流電，使用時(shí)要通過轉(zhuǎn)換開關(guān)來變更電源。這種橋式起動(dòng)機(jī)適用于各種物料種類經(jīng)常改變的情況。
（6）雙小車橋式起動(dòng)機(jī) 雙小車橋式起動(dòng)機(jī)具有兩臺(tái)起重小車，兩臺(tái)小車的起重重量相同，可以單獨(dú)作業(yè)也可以聯(lián)合作業(yè)。在某些雙小車橋式起動(dòng)機(jī)的兩個(gè)小車上，裝有可變速的起升機(jī)構(gòu)，輕載時(shí)可以高速運(yùn)行，重載時(shí)可以低速運(yùn)行；在吊運(yùn)較重物件時(shí)，兩臺(tái)小車可以并行吊運(yùn)。這種起重機(jī)的有效工作范圍廣，適用于吊運(yùn)橫放在跨度方向上的長(zhǎng)形工件。
1.5 起升機(jī)構(gòu)的介紹
起升機(jī)構(gòu)是用來實(shí)現(xiàn)貨物升降的,它是天車中最基本的機(jī)構(gòu).起升機(jī)構(gòu)主要有驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷繞裝置、取物裝置及制動(dòng)裝置等組成。此外，根據(jù)需要還可裝設(shè)各種輔助裝置，如限位器、起重限制器、稱重裝置等。
起升機(jī)構(gòu)的構(gòu)造是：電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器與減速的高速軸相連，而減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，將鋼絲繩卷上或放下，經(jīng)過吊鉤組，是吊鉤上升或下降
其中聯(lián)軸器為齒輪聯(lián)軸器，通常將齒輪聯(lián)軸器制成兩個(gè)半齒輪聯(lián)軸器，中間用一段軸連起來，這根軸稱為浮動(dòng)軸或補(bǔ)償軸。制動(dòng)器一般為常閉式的，它裝有電磁鐵或電動(dòng)推桿作為自動(dòng)的松閘裝置與電動(dòng)機(jī)電氣連鎖。減速器一般采用半封閉式的標(biāo)準(zhǔn)兩級(jí)圓柱齒輪減速器。
卷筒安裝在轉(zhuǎn)軸上，卷筒軸一端支撐在雙列調(diào)心球軸承上，另一端與減速器低速軸通過特種聯(lián)軸器連接，支撐在減速器軸的內(nèi)腔和軸承座中。
卷筒安裝的另一種形式：將卷筒直接剛性地裝在減速器軸上，為了消除小車架受載變形的影響，減速器被支撐在鉸軸上，卷筒的軸承采用自位軸承，允許軸向游動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，具有自動(dòng)調(diào)整減速器低速軸與卷筒同心的作用。
起重量在10T以下的天車，采用一套起升機(jī)構(gòu)，即一個(gè)吊鉤；在15T以上的天車采用主、副兩套起升機(jī)構(gòu)，即兩個(gè)吊鉤。其中起重較大的稱為主起升機(jī)構(gòu)或主鉤，較小的稱為副起升機(jī)構(gòu)或副鉤，副鉤的起重量約為主鉤的1/6~1/4。副鉤的起升速度較快，可以提高貨吊運(yùn)的效率。主副鉤的起重量用分?jǐn)?shù)表示，分子表示主鉤的起重量，分母表示副鉤的起重量，例如20/5，表示主鉤的重量為20T，副鉤的起重量為5T。
1.6 本課題的主要技術(shù)參數(shù)
主鉤 副鉤 起重機(jī)工作級(jí)別M5
起重量 50t 10t 小車自重15.5t～18.5t
起升高度 12m 16m 運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M5
起升速度 9m/min 16m/min 小車運(yùn)行速度40～45m/min
輪距 3400mm 軌距 2500mm
2 傳動(dòng)方案的確定
2.1 傳動(dòng)方案的分類
因起重量、起升速度和起升高度設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，橋式起重機(jī)小車有多種傳動(dòng)方案。大致可分為閉式傳動(dòng)和帶有開式齒輪傳動(dòng)的兩類。
2.2 傳動(dòng)方案的選擇
通過查閱《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知：電動(dòng)起重機(jī)的所有機(jī)構(gòu)都采用閉式齒輪傳動(dòng)（減速器）。而通過查閱《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》得知，帶有開式齒輪的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)型式適用于起升速度較低的情況，如我國生產(chǎn)的大起重量的橋式起重機(jī)（起重量大于等于80噸）的起升機(jī)構(gòu)多采用這種型式。
綜合以上觀點(diǎn)，又考慮到本課題的主要參數(shù)，選取閉式傳動(dòng)。如圖2-1；
閉式傳動(dòng)在電動(dòng)機(jī)與卷筒之間大多數(shù)情況采用傳動(dòng)效率較高的圓柱齒輪減速器，而渦輪減速器（圖2-1d）由于傳動(dòng)效率低，除受位置限制需要用外，一般很少應(yīng)用。
在圖2-1a和b中電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用一帶制動(dòng)輪的彈性柱銷聯(lián)軸器或一帶制動(dòng)輪的全齒聯(lián)軸器直接連接，而圖c中電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用一中間軸，軸的一端聯(lián)有半齒聯(lián)軸器。這種在兩個(gè)聯(lián)軸器之間沒有外支座的中間軸，除允許徑向和角度有一定偏移外，由于可沿軸向稍微串動(dòng)，因此稱它為浮動(dòng)軸。
利用浮動(dòng)軸比只用一個(gè)聯(lián)軸器連接有下列優(yōu)點(diǎn)：（1）容許較大的安裝誤差，而軸越長(zhǎng)容許的安裝誤差越大。故浮動(dòng)軸長(zhǎng)度一般不易過短（不小于500mm）否則所起的補(bǔ)償作用不大：（2）由于有足夠的維修操作空間，便于拆卸和更換零件；（3）是小車由零部件自重引起的輪壓分布均勻。利用浮動(dòng)軸的缺點(diǎn)就是增加了零件數(shù)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)增加了動(dòng)力矩。
綜合考慮，選用c方案。
為安全計(jì)，帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器和制動(dòng)器應(yīng)靠近減速器，這樣萬一浮動(dòng)軸被扭斷，制動(dòng)器仍可以制動(dòng)住卷筒。
如圖c虛線所示，也可以將制動(dòng)器放在減速器的外側(cè)，這時(shí)候在浮動(dòng)軸的兩端應(yīng)該采用同型號(hào)的兩個(gè)半齒聯(lián)軸器，同時(shí)還要安裝一個(gè)與制動(dòng)器相配合的制動(dòng)輪。
3 起升機(jī)構(gòu)各部件的選擇計(jì)算
3.1 吊鉤組的選擇
3.1.1 吊鉤組的組成及分類
吊鉤組式起重機(jī)上應(yīng)用的最廣泛的一種取物裝置，它由吊鉤、吊鉤螺母、推力軸承、吊鉤橫梁、滑輪、滑輪軸承、吊鉤拉板等零件組成。
圖3-1 短型吊鉤組
短型吊鉤組（圖3-1）吊鉤橫梁位于滑輪軸下方，吊鉤直桿部分較短，滑輪組軸向尺寸較小，鋼絲繩偏角較小，鋼絲繩分支數(shù)偶奇不受限制，應(yīng)用較多，缺點(diǎn)是整體尺寸較大。
圖3-2 長(zhǎng)型吊鉤組
長(zhǎng)型吊鉤組（圖3-2），吊鉤直桿部分較長(zhǎng)，滑輪軸和吊鉤橫梁部分成為一體，整體高度尺寸較小，但滑輪組軸向尺寸較大，鋼絲繩分支數(shù)限為偶數(shù)。
圖3-3 倍率可變的吊鉤組
圖3-3是一種通過部分滑輪軸心的固定，倍率可變的吊鉤組。
吊鉤有單鉤、C型鉤、雙鉤、片式鉤等類型。
單鉤多用于中小起重量的起重機(jī)。雙鉤受力條件較好，鉤體材料能充分利用，用于起重量較大的起重機(jī)，C型鉤常用于船舶裝卸，上部突出可防止起升時(shí)掛住艙口（圖3-4）
圖3-4 C型鉤
吊鉤鉤身的形狀有圓形、矩形、梯形、T字型等，其中T字型結(jié)構(gòu)最合理，但工藝復(fù)雜。圓形截面用于小型吊鉤，一般吊鉤均為帶圓弧角的梯形截面。
吊鉤常用模鍛制造，鉤的頭部具有直柄，開有螺紋。（懸掛在單支鋼繩上的吊鉤頭部設(shè)有環(huán)眼）在大起重量或者吊運(yùn)高溫物料的大型冶金起重機(jī)上采用由多片鋼板鉚合并在鉤口上設(shè)置護(hù)墊的吊鉤（板鉤），它不會(huì)整體突然斷裂，工作安全，可靠性較好，個(gè)別板片可以更換。片式鉤只能制成矩形截面，夠體材料不能充分利用，自重較大，片式吊鉤的頭部常制有環(huán)眼。為防止系物繩自動(dòng)脫鉤，可在吊鉤上加裝安全閉鎖裝置（圖3-5）。
圖3-5 裝有安全閉鎖裝置的吊鉤
3.1.2 選擇吊鉤組
因?yàn)楸菊n題為小起重量，大多用單鉤，為安全考慮，選用裝有安全閉鎖裝置的吊鉤，所以，初選吊鉤組為段性吊鉤組，吊鉤為裝有安全閉鎖裝置的單鉤。
3.2 鋼絲繩的選擇
3.2.1 鋼絲繩的構(gòu)造及分類
鋼絲繩是用多根或多股細(xì)鋼絲擰成的撓性繩索，鋼絲繩是由多層鋼絲捻成股，再以繩芯為中心，由一定數(shù)量股捻繞成螺旋狀的繩。在物料搬運(yùn)機(jī)械中，供提升、牽引、拉緊和承載之用。鋼絲繩的強(qiáng)度高、自重輕、工作平穩(wěn)、不易驟然整根折斷，工作可靠。它由鋼絲和繩芯構(gòu)成。鋼絲繩按擰繞的層次可分為單繞繩、雙繞繩和三繞繩。鋼絲繩也可按股中每層鋼絲之間的接觸狀態(tài)分為點(diǎn)接觸、線接觸或面接觸3種。鋼絲繩的截面除了圓股外，還有三角股、橢圓股和扁股等異型股。與圓股的相比，它們有較高的強(qiáng)度，與卷筒或滑輪繩槽的接觸性能好，使用壽命長(zhǎng)，但制造較復(fù)雜。起重機(jī)使用圓形截面的鋼絲繩，繩股截面也多是圓形。
鋼絲繩的選擇包括鋼絲繩結(jié)構(gòu)形式的選擇和鋼絲繩直徑的確定。繞經(jīng)滑輪跟卷筒的工作機(jī)構(gòu)應(yīng)該優(yōu)先選用線接觸的鋼絲繩結(jié)構(gòu)。
3.2.2 鋼絲繩的計(jì)算
3.2.2.1 鋼絲繩靜拉力計(jì)算
式(3.1)
式中 Q——額定起重量，Q=10t；
——吊鉤組自重，=0.2t（吊鉤組自重通常取額定起重量的2%）；
m——滑輪組倍率，由前面內(nèi)容得知，m=3；
——滑輪組效率。
所以
3.2.2.2 鋼絲繩的選型計(jì)算
所選擇的鋼絲繩破斷拉力應(yīng)滿足
， 式（3.2）
式中——鋼絲繩破斷拉力；
——鋼絲繩破斷拉力總和；
——折減系數(shù)，對(duì)于的鋼絲繩，=0.85；
——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型，n=5.5。
由上式可得
即11226.47公斤
根據(jù)查鋼絲繩產(chǎn)品目錄，可選鋼絲繩（GB1102-74）
=11450公斤＞11226.47公斤，所以符合要求。
3.3 滑輪組的選用
3.3.1 輪組的定義及分類
由鋼絲繩繞過若干動(dòng)滑輪和定滑輪所組成的裝置稱為滑輪組。根據(jù)滑輪組的功能分為省力滑輪組和增速滑輪組。按構(gòu)造特點(diǎn)又可以分為單聯(lián)滑輪組和雙聯(lián)滑輪組。
3.3.2 滑輪組的初步選定
省力滑輪組廣泛應(yīng)用于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)和普通臂架變幅機(jī)構(gòu)，它能用較小的鋼絲繩拉力吊起數(shù)倍于鋼絲繩拉力的重物。而增速滑輪組主要用于液壓或氣力驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中。
雙聯(lián)滑輪組在橋式、門式和門座式起重機(jī)中普遍應(yīng)用。單聯(lián)滑輪組多用于汽車、輪胎、履帶、鐵路、塔式和纜式起重機(jī)。雙聯(lián)滑輪組多與單層繞卷筒并用，與單聯(lián)滑輪組配合使用的多為多層繞卷筒。
綜上所述，滑輪組初步選定為雙聯(lián)省力型滑輪組。
3.3.3 滑輪組倍率的確定
滑輪組倍率m是省力滑輪組的省力倍數(shù)，也是增速滑輪組的增速倍數(shù)，
式（3.3）
式中 L——鋼絲繩自由端移動(dòng)距離；
H——物品提升距離；
——鋼絲繩線速度；
——物品提升速度；
S——鋼絲繩自由端拉力。
單聯(lián)滑輪組的倍率等于吊起物品鋼絲繩的分支數(shù)，雙聯(lián)滑輪組可以看成是兩個(gè)倍率相同，各起吊Q/2的單聯(lián)滑輪組通過平衡滑輪并聯(lián)而成，因此雙聯(lián)滑輪組的倍率等于吊起物品鋼絲繩 分支數(shù)的1/2。
滑輪組倍率的選定對(duì)起升機(jī)構(gòu)的總體尺寸影響較大，倍率增大，則鋼絲繩分支拉力減小，鋼絲繩直徑、滑輪和卷筒直徑也都在減小，在起升高度不變時(shí)，需提高卷筒轉(zhuǎn)數(shù)，即減小機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，但倍率過大會(huì)使滑輪組本身體積和重量增大，同時(shí)會(huì)降低效率，增大鋼絲繩的磨損。
起重量小時(shí)，選用小的倍率，隨著起重量增大，倍率相應(yīng)提高，倍率增大，起升速度相應(yīng)減小。
門、橋式起重機(jī)常用的雙聯(lián)滑輪組倍率見表3-1：
表3-1 門、橋式起重機(jī)常用的雙聯(lián)滑輪組倍率表
額定起重量Q（t）
3
5
8
12.5
16
20
32
50
80
100
125
160
200
250
m
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
6
8
8
則選定滑輪組的倍率為3，即m=3 。圖3-6和3-7。
圖3-6倍率為3的滑輪組
圖3-6適用于重量起升速度低的起重機(jī)，考慮到本課題的參數(shù)，選用圖3-7所示方案。
圖3-7倍率為3的滑輪組
3.3.4 滑輪最小直徑的確定
滑輪的最小直徑指自繩槽底部算起的直徑
式（3.4）
式中e——系數(shù)，對(duì)中級(jí)工作類型的橋式起重機(jī)e=25。
所以。
查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格使用的滑輪直徑D=350毫米。
3.4 卷筒組的選擇
3.4.1 卷筒的作用及分類
卷筒組是起升機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)中纏繞鋼絲繩的部件，常用卷筒組有齒輪鏈接盤式、周邊大齒輪式、短軸式和內(nèi)裝行星齒輪式。
根據(jù)鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數(shù)分單層繞卷筒和多層繞卷筒。根據(jù)鋼絲繩卷入卷筒的情況分單聯(lián)卷筒（一根鋼絲繩分支繞入卷筒）和雙聯(lián)卷筒（兩根鋼絲繩分支同時(shí)繞入卷筒）單聯(lián)卷筒可以單層繞或多層繞。起升高度大時(shí)，為了減小雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度，由將兩個(gè)多層饒卷筒通州不知，或平行布置外加同步裝置的實(shí)例。
多層繞卷筒可以減小卷筒長(zhǎng)度，十機(jī)構(gòu)緊湊，但鋼絲繩磨損加快，工作級(jí)別M5以上的機(jī)構(gòu)不宜使用。
卷筒由鑄造或焊接經(jīng)機(jī)加工后制成。鑄造卷筒一般采用不低于HT-200的灰鑄鐵，重要卷筒可采用高強(qiáng)度鑄鐵或球墨鑄鐵，必須采用鑄鋼時(shí)應(yīng)不低于ZG230-450。焊接卷筒多采用Q235鋼板彎曲焊接支撐，重量輕，適宜于單件生產(chǎn)和大尺寸卷筒。國外有用帶繩槽的熱軋成型鋼板制造的焊接卷筒。
3.4.2 卷筒的參數(shù)計(jì)算
3.4.2.1 卷筒的最小直徑的確定
卷筒的最小直徑指自繩槽底部算起的直徑
式（3.4）
式中e——系數(shù)，對(duì)中級(jí)工作類型的橋式起重機(jī)e=25。
所以。
查標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格使用的卷筒的直徑D=400毫米。
3.4.2.2 卷筒長(zhǎng)度和厚度的計(jì)算
式（3.5）
而 式（3.6）
式中 ——最大起升高度，H=16m；
n——鋼絲繩安全圈數(shù)，n≥1.5取2；
t——繩槽節(jié)距，t=d+（2—4）取t=16mm；
——空余部分和固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度，取；
——卷筒左右繩槽之間不刻槽部分長(zhǎng)度，根據(jù)鋼繩允許偏斜角度確定，；
其中 ——吊鉤兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間距離L3=350mm；
——當(dāng)?shù)蹉^滑輪組位于上部極限位置時(shí)，卷筒軸和滑輪軸之間的距離，；
α——卷筒上繞出的鋼絲繩分支相對(duì)于鉛垂線的允許偏斜角，
取tan6°=0.1；
L0——卷筒半邊繩槽部分長(zhǎng)度。
卷筒長(zhǎng)度L雙=2（624.64+48+48）+80=1521.28mm
取L雙=1550mm卷筒材料采用HT20-40
其壁厚可按經(jīng)驗(yàn)公式確定取16mm卷筒轉(zhuǎn)速n=vm/(π D0)=37.06轉(zhuǎn)/分。
3.5 根據(jù)靜功率初選電動(dòng)機(jī)
起升機(jī)構(gòu)功率計(jì)算
式（3.7）
式中 η0——起升機(jī)構(gòu)總效率。
η0=η組η筒η傳=0.98×0.98×0.94=0.903
按下式初選相應(yīng)于起升機(jī)構(gòu)JC%值的電動(dòng)機(jī)功率
查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄，選擇接近的電動(dòng)機(jī)JZR252-8，功率N=30KW，轉(zhuǎn)速n=720轉(zhuǎn)/分，
最大轉(zhuǎn)矩倍率，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量GD2電=3.38公斤·米2，電動(dòng)機(jī)軸上額定扭矩。
3.6 減速器選擇
3.6.1 減速器概述
減速器是一種動(dòng)力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將馬達(dá)的回轉(zhuǎn)數(shù)減速到所要的回轉(zhuǎn)數(shù)，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。一般的減速器有斜齒輪減速器(包括平行軸斜齒輪減速器、蝸輪減速器、錐齒輪減速器等等)、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、蝸輪蝸桿減速器、行星摩擦式機(jī)械無級(jí)變速機(jī)等等。
減速器的作用
（1） 降速同時(shí)提高輸出扭矩，扭矩輸出比例按電機(jī)輸出乘減速比，但要注意不能通過減速器額定扭矩。
（2） 速同時(shí)降低了負(fù)載的慣量，慣量的減少為減速比的平方。大家可以看一下一般電機(jī)都有一個(gè)慣量數(shù)值。
3.6.2 減速器選型計(jì)算
3.6.2.1 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比
式（3.8）
根據(jù)傳動(dòng)比I=22.9電動(dòng)機(jī)功率N=30KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=720轉(zhuǎn)/分，工作類型，從減速器產(chǎn)品目錄可選ZQH65-V-3CA型減速器，傳動(dòng)比i=20，輸入功率N=47.5KW，轉(zhuǎn)速n=750轉(zhuǎn)/分。
3.6.2.2 驗(yàn)算減速器被動(dòng)軸的最大扭矩及最大徑向力
（1）最大扭矩的驗(yàn)算
式（3.9）
式中 M額——電動(dòng)機(jī)額定扭矩。M額=40.625公斤·米；
i——傳動(dòng)比，i=20；
η——電動(dòng)機(jī)至減速器被動(dòng)軸的效率η=0.94；
——電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，。
查ZQ系列減速器端暫容扭矩[M]=2500Kg·m，所以。
（2）最大徑向力的驗(yàn)算
式（3.10）
式中 ——卷筒上鋼絲繩最大拉力，，即1735公斤；
G卷——卷筒重量G卷=800公斤（參照大廠數(shù)據(jù)）。
查得減速器低速軸上最大短暫容許扭矩為5250公斤·米，低速軸端最大容許徑向載荷 [P]=9940公斤。
滿足要求。
（3）起升速度驗(yàn)算
即V實(shí)=0.25905m/s。
速度偏差應(yīng)小于15%
即，滿足要求。
3.7 制動(dòng)器的選擇
3.7.1 制動(dòng)器的簡(jiǎn)介
制動(dòng)器是保證起重機(jī)安全正常工作的重要部件。制動(dòng)裝置用以防止懸吊的物體或吊臂下落，防止轉(zhuǎn)臺(tái)或起重機(jī)在風(fēng)力或坡道分離作用下流動(dòng)，使起重機(jī)機(jī)構(gòu)減速停車，在特殊情況下調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。制動(dòng)器主要由制動(dòng)架、制動(dòng)件和操縱裝置等組成。有些制動(dòng)器還裝有制動(dòng)件間隙的自動(dòng)調(diào)整裝置。為了減小制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動(dòng)器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對(duì)安全性要求較高的大型設(shè)備(如礦井提升機(jī)、電梯等)則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。有些制動(dòng)器已標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，并由專業(yè)工廠制造以供選用
制動(dòng)系可分為如下幾類：
制動(dòng)器可以分為摩擦式和非摩擦式兩大類。
（1）摩擦式制動(dòng)器。靠制動(dòng)件與運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦力制動(dòng)。
（2）非摩擦式制動(dòng)器。制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)形式主要有磁粉制動(dòng)器（利用磁粉磁化所產(chǎn)生的剪力來制動(dòng)）、磁渦流制動(dòng)器（通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩的大?。┮约八疁u流制動(dòng)器等。
按制動(dòng)件的結(jié)構(gòu)形式又可分為外抱塊式制動(dòng)器、內(nèi)張?zhí)闶街苿?dòng)器、帶式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器等；
按制動(dòng)件所處工作狀態(tài)還可分為常閉式制動(dòng)器（常處于緊閘狀態(tài)，需施加外力方可解除制動(dòng)）和常開式制動(dòng)器（常處于松閘狀態(tài)，需施加外力方可制動(dòng)）；
按操縱方式也可分為人力、液壓、氣壓和電磁力操縱的制動(dòng)器。
按制動(dòng)系統(tǒng)的作用 制動(dòng)系統(tǒng)可分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)及輔助制動(dòng)系統(tǒng)等。上述各制動(dòng)系統(tǒng)中，行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng)是每一輛汽車都必須具備的。
制動(dòng)操縱能源 制動(dòng)系統(tǒng)可分為人力制動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)和伺服制動(dòng)系統(tǒng)等。以駕駛員的肌體作為唯一制動(dòng)能源的制動(dòng)系統(tǒng)稱為人力制動(dòng)系統(tǒng)；完全靠由發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力轉(zhuǎn)化而成的氣壓或液壓形式的勢(shì)能進(jìn)行制動(dòng)的系統(tǒng)稱為動(dòng)力制動(dòng)系統(tǒng)；兼用人力和發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力進(jìn)行制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)稱為伺服制動(dòng)系統(tǒng)或助力制動(dòng)系統(tǒng)。
按制動(dòng)能量的傳輸方式 制動(dòng)系統(tǒng)可分為機(jī)械式、液壓式、氣壓式、電磁式等。同時(shí)采用兩種以上傳能方式的制動(dòng)系稱為組合式制動(dòng)系統(tǒng)。
起重機(jī)的工作機(jī)構(gòu)必須安裝可靠的制動(dòng)器。只有在一下情況下可以不裝制動(dòng)器：
（1） 機(jī)構(gòu)由作直線運(yùn)動(dòng)的油缸驅(qū)動(dòng)，鎖閉油路能可靠的止動(dòng)機(jī)構(gòu)。
（2） 橋式起重機(jī)的手動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，且不受風(fēng)力或坡道分力作用。
起重機(jī)的制動(dòng)器應(yīng)滿足以下要求：
（1） 具有機(jī)構(gòu)所要求的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩；
（2） 制動(dòng)平穩(wěn)；
（3） 上閘和松閘動(dòng)作迅速；
（4） 制動(dòng)器受力構(gòu)件具有足夠的強(qiáng)度和剛度；
（5） 檢查、維修、調(diào)整方便；
（6） 摩擦副的磨損小，使用壽命長(zhǎng)；
（7） 制動(dòng)力矩穩(wěn)定，工作可靠；
（8） 摩擦面溫度不超過允許值；
（9） 外形尺寸和重量小。
3.7.2 制動(dòng)器的選型計(jì)算
制動(dòng)器裝在高速軸上其制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下式
式（3.11）
式中 K制——制動(dòng)安全系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型K制=1.75；
M制靜——滿載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩
式（3.12）
式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，
所以，M制=。
查產(chǎn)品目錄，選擇YDWZ-300/50制動(dòng)器，M制=63公斤·米，制動(dòng)輪直徑D=300mm，飛輪矩GD聯(lián)2=0.60Kg·m2。
所以，滿足要求。
3.8 聯(lián)軸器的選擇
3.8.1 聯(lián)軸器的分類及特性
起重機(jī)使用的聯(lián)軸器主要用來連接兩根同軸線布置或基本平行的轉(zhuǎn)軸，傳遞扭矩同時(shí)補(bǔ)償少許角度和軸向偏移，有的還能改善傳動(dòng)裝置的動(dòng)態(tài)特性。半聯(lián)軸器有時(shí)可以兼做制動(dòng)輪。起重機(jī)常用的聯(lián)軸器有齒輪聯(lián)軸器、梅花彈性聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、尼龍柱銷聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器、耦合器（液體聯(lián)軸器）等。
3.8.2 聯(lián)軸器的選型計(jì)算
電動(dòng)機(jī)軸上采用CL型聯(lián)軸器（雙錐型軸端）對(duì)于CL型齒形聯(lián)軸器根據(jù)下式選擇
式中 M計(jì)——聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩（公斤·米）；
[M]——聯(lián)軸器許用扭矩（公斤·米）
； 式（3.13）
其中 nI——相應(yīng)于第I類載荷的安全系數(shù)，nI=1.8；
——計(jì)及實(shí)際起重量變動(dòng)影響的等效靜載荷系數(shù)，；
——計(jì)及機(jī)構(gòu)啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)動(dòng)載荷對(duì)傳動(dòng)零件影響的等效動(dòng)載荷系；
M零額——相應(yīng)于機(jī)構(gòu)JC%值的電動(dòng)機(jī)額定力矩傳至計(jì)算零件的力矩M零額=M額=40.625公斤·米。
所以。
根據(jù)結(jié)構(gòu)型式連接尺寸和查聯(lián)軸器產(chǎn)品目錄，又考慮到電機(jī)軸徑為70mm，所以選擇CL4聯(lián)軸器，允許最大扭矩[M]=560 kg·m，GD聯(lián)2=0.85kg·m2.因?yàn)?，所以滿足要求。
同樣的方法選擇連接減速器跟浮動(dòng)軸的聯(lián)軸器，又考慮到制動(dòng)輪的直徑為300mm，查聯(lián)軸器系列表，選擇帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器，允許最大扭矩315kg·m。因?yàn)閇M]＞M計(jì)，符合要求。
3.9 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算
式（3.14）
式中 ——制動(dòng)器制動(dòng)力矩；
——滿載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩，=31.66kg·m；
n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n=720轉(zhuǎn)/分；
V——起升速度，V=15.543米/分=0.259米/秒；
——起升機(jī)構(gòu)效率=0.903；
K——考慮其他傳動(dòng)件飛輪矩的影響系數(shù)，換算到電動(dòng)機(jī)軸上時(shí)取K=1.2；
——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩，=3.38公斤·米2；
——電動(dòng)機(jī)軸上聯(lián)軸器飛輪矩，=0.42公斤·米2，GD2聯(lián)制=10公斤·米2
t制＜1～2秒,制動(dòng)時(shí)間較短，制動(dòng)力矩較大為了防止沖擊，在使用時(shí)可調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，式制動(dòng)時(shí)間在1.25秒左右。
3.10 起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算
式（3.15）
式中 ——電動(dòng)機(jī)平均啟動(dòng)力矩；
，取65公斤·米；
——電動(dòng)機(jī)上靜力矩；
V——起升速度，V=15.543米/分=0.259米/秒。
，符合起動(dòng)時(shí)間在2秒以內(nèi)的要求。
3.11 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算
式（3.16）
式中 N靜——滿載靜功率，
K——機(jī)構(gòu)工作系數(shù)，K=0.75
γ——系數(shù)，根據(jù)t起/t工查起重機(jī)手冊(cè)第97頁圖8-37曲線，對(duì)起升機(jī)構(gòu)一般情況t起/t工=0.05到0.1，查得0.875。
所以，滿足要求。
3.12 高速浮動(dòng)軸的驗(yàn)算
許用應(yīng)力計(jì)算法：
式(3.17)
式中 P——傳動(dòng)的功率（KW）；
n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min
r= d0/d——軸內(nèi)徑d0與外徑之比，對(duì)實(shí)心軸r=0；
［τ］——許用應(yīng)力，對(duì)Q235取11.5～19.5MPa。
所以取d=80mm符合要求。
結(jié)論
我認(rèn)為我的這次起重機(jī)設(shè)計(jì)是我大學(xué)里專業(yè)學(xué)習(xí)收獲最多的一次。在設(shè)計(jì)中我系統(tǒng)得復(fù)習(xí)了許多以前的知識(shí)。對(duì)我知識(shí)體系的鞏固和升華有很大的作用。在這里，我將自己的一些設(shè)計(jì)心得寫出來與大家分享。
1）現(xiàn)在的機(jī)械設(shè)計(jì)可以說是一種組合與篩選。由于世界范圍的工業(yè)大生產(chǎn)，專業(yè)化，標(biāo)準(zhǔn)化成為一種必然。社會(huì)的飛速進(jìn)度也要求我們提高生產(chǎn)效率。這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須能夠滿足大規(guī)模的生產(chǎn)要求。而標(biāo)準(zhǔn)化是這一趨勢(shì)的必然出路。標(biāo)準(zhǔn)化是有利也有弊的，它的主要弊端就是使許多企業(yè)單純依靠標(biāo)準(zhǔn)，失去了創(chuàng)新的能力。標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)最底的要求，是社會(huì)技術(shù)成熟的結(jié)果，它并不代表行業(yè)最先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)方法。所以我們要在滿足標(biāo)準(zhǔn)化的同時(shí)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新。才能不斷地進(jìn)步。只有這樣，設(shè)計(jì)才不會(huì)是一種純粹的數(shù)學(xué)游戲，而成為一種神圣的職業(yè)。
2）國內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新主要集中在零件上，這些年來，許多企業(yè)也加大了對(duì)控制方面的重視。但是我認(rèn)為機(jī)器整體的機(jī)型變化也很重要。現(xiàn)在的起重機(jī)械，尤其是