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本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目_300kN橋式起重機(jī)大車行走部傳動裝置設(shè)計 學(xué)生姓名：朱懿 學(xué) 號：09B06070326 指導(dǎo)教師：吳元生 學(xué) 院：機(jī)電學(xué)院 專 業(yè):機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 交稿日期: 學(xué)術(shù)誠信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 中文題目： 英文題目： 作者簽名：日期：年月日 版權(quán)使用授權(quán)書 本畢業(yè)設(shè)計（論文）作者同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)上海建橋?qū)W院可以本畢業(yè)設(shè)計（論文）的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)設(shè)計（論文）。 保密□，在年解密后適用本授權(quán)書。 本論文屬于 不保密□。 （請在以上方框內(nèi)打“√”，如作者未做出選擇的情況下，按不保密處理。） 作者簽名：指導(dǎo)教師簽名： 日期：年月日日期：年月日 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 300kN橋式起重機(jī)大車行走部傳動裝置設(shè)計 摘要 橋式起重機(jī)由橋架、大車運行機(jī)構(gòu)、小車運行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備構(gòu)成。在系統(tǒng)整體設(shè)計中采用傳統(tǒng)布局的典型結(jié)構(gòu)，橋式起重機(jī)是一種提高勞動生產(chǎn)率重要物品搬運設(shè)備，主要適應(yīng)車間物品搬運、設(shè)備的安裝與檢修等用途。起升機(jī)構(gòu)滑輪組采用雙聯(lián)滑輪組，重物在升降過程中沒有水平移動，起升過程平穩(wěn)，且鋼絲繩的安裝和更換容易。相應(yīng)的卷繞裝置采用單層卷筒，有與鋼絲繩接觸面積大，單位壓力低的優(yōu)點。在起升機(jī)構(gòu)中還涉及到鋼絲繩、減速器、聯(lián)軸器、電動機(jī)和制動器的選擇等。 關(guān)鍵詞：起升機(jī)構(gòu)；大車運行機(jī)構(gòu)；橋式起重機(jī) - I - Design of transmission device running 300kN bridge crane Abstract A bridge from the bridge crane, crane traveling mechanism, the car run institutions and electrical equipment. The traditional layout of the typical structure is adopted in the design of the whole system, bridge crane is a significant increase labor productivity goods handling equipment, primarily to carry goods workshops, equipment installation and maintenance, etc.. Hoisting pulley group adopts double pulley block, weight no horizontal movement in the process of lifting, hoisting process is stable, and the steel wire rope installation and easy replacement. Winding installations in the corresponding single reel, a large area of contact with the rope, the advantages of low pressure units. In the lifting mechanism also involves rope, reducer, coupling, motor and brake the choice. Keywords: hoisting mechanism of crane traveling mechanism; bridge crane; - III - 目錄 摘要 I Abstract II 1引言 1 1.1起重機(jī)概念及知識 1 1.2起重機(jī)發(fā)展及存在問題 1 1.3未來發(fā)展趨勢 2 1.4橋式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 4 1.4.1小車 4 1.4.2大車 4 1.4.3動力裝置和控制系統(tǒng) 5 2大車行走部傳動裝置總體設(shè)計 6 2.1主要技術(shù)參數(shù) 6 2.2橋式起重機(jī)的特點和種類 6 2.3橋式起重機(jī)的一般構(gòu)造 8 2.4設(shè)計的基本原則和要求 9 2.5大車機(jī)構(gòu)傳動方案 9 2.6大車運行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題 10 3大車行走部傳動設(shè)計 12 3.1大車運行機(jī)構(gòu)：采用分別傳動的方案 12 3.1輪壓計算 12 3.2車輪選擇 13 3.3阻力計算 14 3.4電機(jī)的計算與選擇 15 3.4.1靜功率計算 15 3.4.2電動機(jī)過載能力校驗 16 3.4.3電動機(jī)發(fā)熱校驗 17 3.5減速器的選擇 17 3.5.1初選減速器 17 3.5.2驗算運行速度和實際所需功率 19 3.6驗算啟動不打滑條件 19 3.6.1二臺電動機(jī)空載時間時啟動 19 3.6.2事故狀態(tài) 20 3.7選擇制動器 21 4 大車行走部聯(lián)軸器選型和軸的計算校核 23 4.1 制動器至減速器段聯(lián)軸器選型 23 4.2 制動器至減速器段軸計算 23 4.3 減速器至大車輪段聯(lián)軸器選型 25 4.4減速器至大車輪段軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核 25 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 28 5.1 主梁的設(shè)計計算 28 5.2端梁的計算 42 5.2.1端梁總體的尺寸 42 5.2.2 計算載荷的確定 43 6 起重機(jī)未來發(fā)展趨勢 50 6.1 模塊化和組合化 50 6.2輕型化和多樣化 51 6.3自動化和智能化 52 6.4成套化和系統(tǒng)化 53 6.5新型化和實用化 54 參考文獻(xiàn) 56 致 謝 58 上海建橋?qū)W院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 1引言 1.1起重機(jī)概念及知識 二十世紀(jì)以來，由于鋼鐵、機(jī)械制造業(yè)和鐵路、港口及交通運輸業(yè)的的發(fā)展，促進(jìn)了起重運輸機(jī)械的發(fā)展。對起重運輸機(jī)械的性能也提出了更高的要求?，F(xiàn)代起重運輸機(jī)械擔(dān)當(dāng)著繁重的物料搬運任務(wù)，是工廠、鐵路、港口及其他部門實現(xiàn)物料搬運機(jī)械化的關(guān)鍵。因而起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)都用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，并用焊接代替鉚接，不僅簡化了結(jié)。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。縮短了工期，而且大大地減輕了自重，焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代金屬結(jié)構(gòu)的特征。我國是應(yīng)用起重機(jī)械最早的國家之一，古代我們祖先采用杠桿及轱轆取水，就是用起重設(shè)備節(jié)省人力的例子。幾千年的封建統(tǒng)治年代，工業(yè)得不到發(fā)展，我自行設(shè)計制造的起重機(jī)很少，絕大多。70年代，起重機(jī)的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水準(zhǔn)獲得了很大的發(fā)展，除了滿足國內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對起重機(jī)日益增長的需要外，還向國外出口各種類型的高性能。 1.2起重機(jī)發(fā)展及存在問題 上個世紀(jì)70年代以來，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)械在品種及質(zhì)量上都得到了極其迅速的發(fā)展。隨著國名經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是國家加大基礎(chǔ)工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)件和機(jī)器設(shè)備的重量也越來越大，特別是大型水電站、石油、化工、路橋、冶煉、航天以及公用民用高層建筑的安裝作業(yè)的迫切需要，極大的促進(jìn)了起重機(jī)、特別是大型起重機(jī)的發(fā)展，起重機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著起重機(jī)的使用頻率、起重量的增大，對其安全性能、經(jīng)濟(jì)性能、效率及耐久性性等問題，也越來越引起人們的重視，并對設(shè)計理念、方法及手段的探討也日趨深入。由于在起重機(jī)設(shè)計中采取常規(guī)設(shè)計方法時，許多構(gòu)件存在不合理性，進(jìn)而影響整個設(shè)備性能。計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在很大范圍內(nèi)解決了起重機(jī)的設(shè)計問題，尤其是有限元分析方法與計算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，為起重機(jī)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確分析提供了強(qiáng)力的有效手段，在實際工程已日益普及，且今后的結(jié)構(gòu)分析從孤立的單獨構(gòu)件轉(zhuǎn)變到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體空間分析。 1.3未來發(fā)展趨勢 由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求，起重機(jī)的種類、形式也需要相應(yīng)地發(fā)展和創(chuàng)新，性能也需要不斷變化與究善。由于現(xiàn)代化設(shè)計方法的建立和計算機(jī)輔助設(shè)計等現(xiàn)代設(shè)計手段的應(yīng)用，使起重機(jī)設(shè)計思維觀念和方法有了進(jìn)一步的更新，其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門不斷取得的新科技成果在起重機(jī)上的滲透、推廣應(yīng)用等，更使起重機(jī)的各方面不斷地豐富更新。因此，起重機(jī)向現(xiàn)代化、智慧化、更安全。 今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個方面： （1）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費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，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。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)起生日一1200t，集裝箱岸連裝卸橋小車的最大運行速度已達(dá)350m/min，堆垛起重機(jī)級最大運行速度240m/min，垃圾處理用起重機(jī)的起升速度達(dá)100m/min。 （5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化 在起重機(jī)單機(jī)自動化的基礎(chǔ)上，通過計算機(jī)把各種起重運輸機(jī)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(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。 （6）產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化和實用化 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。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力件，減輕自重和增加外形美觀。 （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，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，整個建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。 （4）產(chǎn)品性能自動化、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與控制的改進(jìn)。機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，先進(jìn)的計算機(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)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機(jī)的自動化和智能化。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)。 （2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計方法，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)。 1.4橋式起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 1.4.1小車 小車由起升機(jī)構(gòu)，小車運行機(jī)構(gòu)，小車架和保護(hù)裝置等組成。小車起升機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機(jī)通過減速器帶動卷筒轉(zhuǎn)動使上卷筒從卷筒放下，以達(dá)到起升的目的。小車架要承受起升載荷和各機(jī)構(gòu)自重，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時又要盡量減輕自重，以降低輪壓和門架受載。小車的電力則由滑線或軟電纜引入。小車的運行機(jī)構(gòu)有兩種方式，本設(shè)計采用的是集中驅(qū)動，用四輪支撐，車輪選圓柱雙輪緣車輪。設(shè)計時要考慮改善零部件的受力情況、減少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平穩(wěn)、裝配維修方便等因素。 1.4.2大車 大車由橋架和大車運行機(jī)構(gòu)組成。橋架：橋架為起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，一方面支撐小車，允許小車在它上面橫向行駛；另一方面又是起重機(jī)行走的車體，可沿鋪設(shè)在廠房上面的軌道行駛。在其兩側(cè)的走臺上，安裝有大車運行機(jī)構(gòu)和電器設(shè)備，大車運行機(jī)構(gòu)用來驅(qū)動大車行走，大車上一般還有駕駛室，用來操縱起重機(jī)和安裝各機(jī)構(gòu)的控制設(shè)備。門架主要由主梁和端梁組成。設(shè)計時要考慮其強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性要求，也應(yīng)考慮自重和外形尺寸要小，加工制造簡單，運輸、存放和使用維修方便，成本低等因素。 1.4.3動力裝置和控制系統(tǒng) 動力裝置是驅(qū)動起重機(jī)運動的動力設(shè)備，它在很大程度上決定了起重機(jī)的性能和構(gòu)造特點，橋式起重機(jī)的動力裝置一般采用電動機(jī)?？刂葡到y(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。各機(jī)構(gòu)的啟動、調(diào)速、改向、制動和停止，都通過操縱控制系統(tǒng)來實現(xiàn)。 2大車行走部傳動裝置總體設(shè)計 2.1主要技術(shù)參數(shù) 表1主要技術(shù)參數(shù) Table1Maintechnicalparameters 名稱 數(shù)據(jù) 最大起重量 300kN（30t） 粱跨度 大車速度 起重機(jī)自重 10m（10000mm） 3m/s 20kN 2.2橋式起重機(jī)的特點和種類 起重機(jī)是從事起吊、空中搬運的一種設(shè)備。常見的起重機(jī)有：橋式起重機(jī)、門式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、港口起重機(jī)、汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)和鐵路起重機(jī)等。橋式起重機(jī)是機(jī)械制造工業(yè)和冶金工業(yè)用得最廣泛的一種起重機(jī)機(jī)械，橋式起重機(jī)又稱“行車”或“天車”，是橫架在固定跨間上空用來吊運各種物件的設(shè)備。橋式起重機(jī)的特點是它既不占地面面積，又不妨礙地面上的作業(yè)，而且以較少的物資材料和極為穩(wěn)定的形態(tài)把建筑物內(nèi)各處都當(dāng)作可能的作業(yè)范圍，進(jìn)行高速、高效的服務(wù)，可以在起升高度和大、小車軌道所允許的空間內(nèi)負(fù)擔(dān)任意位置的吊運工作。 此外，橋式起重機(jī)容易以廉價實現(xiàn)借助控制盤和操縱盤進(jìn)行自動操縱、或半自動操縱、內(nèi)裝電腦的程序操縱。設(shè)置在室內(nèi)的起重機(jī)中，橋式起重機(jī)約占90%。 橋式起重機(jī)有很多類型。一般按以下方法進(jìn)行分類： 根據(jù)橋架的結(jié)構(gòu)不同，分為箱式結(jié)構(gòu)，四珩架結(jié)構(gòu)和腹板梁結(jié)構(gòu)等，其中箱式結(jié)構(gòu)用得最廣泛。 根據(jù)起吊裝置不同，分為吊鉤橋式起重機(jī)、電磁盤橋式起重機(jī)、抓斗橋式起重機(jī)。為了使吊鉤橋式起重機(jī)使用場合更廣泛，在吊鉤上附以可更換的電磁盤或馬達(dá)抓斗，以便作兩種或三種用途。 圖2.1橋式起重機(jī)示意圖 2.3橋式起重機(jī)的一般構(gòu)造 橋式起重機(jī)構(gòu)造：沿建筑物較長方向的兩壁設(shè)置的承軌梁，在梁上鋪設(shè)大車運行軌道，將裝有4個車輪（載荷大時裝有6個或8個車輪）的橋架跨在軌道上；裝有起升機(jī)構(gòu)和運行機(jī)構(gòu)的電動小車（cab）在橋架上運行。 大車軌道中心間的距離稱為跨度（span），在該軌道上運行的動作稱為大車運行。在橋架的中心或兩端裝有大車運行電動機(jī)，從電動機(jī)的水平軸引出動力，驅(qū)動半數(shù)的車輪。起升、小車運行及大車運行的速度，按工況和起重量的大小適當(dāng)選定。一般來說，在起重量小和使用頻繁時，速度較高。 小車運行速度同大車運行的速度相比低得多，原因是小車運行距離接近建筑物的寬度，它不會太長，一般小于40m，而大車沿建筑物的長度方向運行，所以多數(shù)運行距離都是相當(dāng)長的。 小型和低速的起重機(jī)，多數(shù)在地面上用按鈕進(jìn)行操縱，而大型的高速的起重機(jī)，幾乎都坐在駕駛室內(nèi)進(jìn)行操作。 起重機(jī)5t以下的起重機(jī)，多半用帶有電動運行機(jī)構(gòu)的電葫蘆代替電動小車。最近已有30t級的電葫蘆作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在市場上銷售。 當(dāng)起重量超過20t時，一般起升速度比較低。只用單一的起升機(jī)構(gòu)長時間處理小件貨物效率很低。因此在這種起重機(jī)上，一般并設(shè)一個副起升機(jī)構(gòu)。 副起升也設(shè)在該小車上，但不用主起升電動機(jī)，而大型起重機(jī)的主梁，多數(shù)都采用單腹板梁、箱形梁等焊接結(jié)構(gòu)。 在主梁兩側(cè)設(shè)有輕型水平梁，稱為副梁。它通過水平構(gòu)件同主梁一起構(gòu)成一個水平框架，這對因主梁在大車運行時產(chǎn)生的慣性力所引起的水平載荷，是一個十分堅固的結(jié)構(gòu)。 此外，主副梁之間布置大車運行驅(qū)動電動機(jī)，與其相聯(lián)的減速機(jī)構(gòu)、傳動軸、軸承等。在它們的上方鋪設(shè)走臺板，設(shè)立欄桿，以便檢修人員行走。 對箱形結(jié)構(gòu)或殼體結(jié)構(gòu)的主梁來說，因為其水平抗彎剛度大，所以多數(shù)都不帶副梁。 小車是用型鋼和鋼板制成一個構(gòu)架，在上面設(shè)有主副起升用電動機(jī)、支持貨物用制動器及和它們相聯(lián)的減速齒輪機(jī)構(gòu)，通過該機(jī)構(gòu)驅(qū)動卷筒旋轉(zhuǎn)。必要時，在該機(jī)構(gòu)上還設(shè)速度制動器，供調(diào)節(jié)下降速度用，在小車外側(cè)設(shè)有運行電動機(jī)，它經(jīng)過齒輪減速減低速度并驅(qū)動車輪旋轉(zhuǎn)，使小車運行。 2.4設(shè)計的基本原則和要求 對大車運行機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本要求是： 1）和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機(jī)構(gòu)好布置 2）機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕 3）維修檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理 4）盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度 2.5大車機(jī)構(gòu)傳動方案 大車機(jī)構(gòu)傳動方案，基本分為兩類： 分別傳動和集中傳動，橋式起重機(jī)常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設(shè)計采用分別傳動的方案。起重機(jī)采用分別傳動的方案如圖2-1; 大車運行機(jī)構(gòu)圖（2-1） 1—電動機(jī)2—制動器3—高速浮動軸4—減速器5—聯(lián)軸器 6低速浮動軸7—車輪 2.6大車運行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題 這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運行機(jī)構(gòu)的零部件時應(yīng)該注意以幾點： （1）如果單從保持機(jī)構(gòu)的運動性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動機(jī)、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。 （2）制動器要安裝在靠近電動機(jī)，使浮動軸可以在運行機(jī)構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。 （3）對于分別傳動的大車運行機(jī)構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機(jī)構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間的長度，總之考慮到橋架的設(shè)計和制造方便。 （4）為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機(jī)構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺欄桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。 3大車行走部傳動設(shè)計 3.1大車運行機(jī)構(gòu)：采用分別傳動的方案 方案：采用4車輪、對面布置、分別驅(qū)動。 部件：電機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、車輪、軌道。 橋架自重G=0.45Q+0.82L=21.7t=217kN，小車自重q=0.4Q=12t=120kN 3.1輪壓計算 按照圖2.1所示的重量分布,計算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓，小車運行極限位置距軌道中心線距離l=2m。 滿載最大輪壓：=159.05kN 空載最大輪壓：=72.25kN 空載最小輪壓：=36.25kN 式中：—起重機(jī)自重； q—小車自重； —起升載荷； —橋架跨度； 3.2車輪選擇 使用雙輪緣車輪，輪緣高為25mm—30mm。選擇的工作級別M4，=0.72，大車運行速度3m/s， 初選車輪踏面直徑，車輪材料，軌道及其材料。 起重機(jī)鋼軌（YB/T5055-1993） 1、尺寸、外形、重量 （1）尺寸 1）鋼軌的截面形狀、部位名稱如圖1所示，其截面尺寸應(yīng)符合表1的規(guī)定。 圖1 表1 型號 - b1 b2 - h h1 h2 R R1 R2 r r1 r2 QU70 70 76.5 120 28 120 32.5 24 400 23 38 6 6 1.5 QU80 80 87 130 32 130 35 26 400 26 44 8 6 1.5 QU100 100 108 150 38 150 40 30 450 30 50 8 8 2 QU120 120 129 170 44 170 45 35 500 34 56 8 8 2 2）鋼軌截面尺寸允許偏差應(yīng)符合表2的規(guī)定。 表2 型號 軌頭寬度b 軌底寬度b2 軌腰厚度s 鋼軌高度h QU70QU80QU100QU120 +1.0-2.0 +1.0-2.0 ±1.0 ±1.0 3）鋼軌截面面積、理論重量及截面參數(shù)值應(yīng)符合表3的規(guī)定。 表3 型號 截面積cm2 理論重量kg/m 參考數(shù)值 重心距離/cm 慣性矩/cm4 截面系數(shù)/cm3 y1 y2 Ix Iy w1=Ix/y1 w2=Ix/y2 w3=Iy/（b2/2） QU70 67.30 52.80 5.93 6.07 1081.99 327.16 182.46 178.12 54.53 QU80 81.13 63.69 6.43 6.57 1547.40 482.39 240.56 235.52 74.21 QU100 113.32 88.96 7.60 7.40 2864.73 940.98 376.94 387.12 125.45 QU120 150.44 118.10 8.43 8.57 4923.79 1694.83 584.08 574.54 199.39 根據(jù)表查得：車輪直徑700mm，軌道型號QU70，許用輪壓30.7t，車輪材料ZG310-570、HB320。軸承型號為7524 車輪踏面疲勞驗算：按照點接觸驗算 疲勞計算載荷：118.116kN 535.4kN 式中。與材料有關(guān)的許用點接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2）；根據(jù)表3-8-6選取，K2=0.1； R—曲率半徑，取車輪曲率半徑與軌面曲率半徑中之大值（mm），R=700mm； m—有軌道頂面與車輪的曲率半徑之比（r/R）所確定的系數(shù)，根據(jù)表3-8-9選取，m=0.468。 轉(zhuǎn)速系數(shù)，根據(jù)表3-8-7選取，C1=1； 工作級別系數(shù)，根據(jù)表3-8-8選取，C2=1.12。 故車輪的踏面的疲勞強(qiáng)度滿足要求。 3.3阻力計算 只考慮摩擦阻力。 （300+217+120）*0.08=4969N 式中G—橋架自重載荷； Q—起升載荷； q—小車自重載荷； —摩擦阻力系數(shù)，初步計算時按表1選取，=0.08。 表1 車輪直徑mm 500 600 700 800 900 滾動摩擦系數(shù) 0.06 0.08 0.08 0.10 0.12 3.4電機(jī)的計算與選擇 3.4.1靜功率計算 M靜=W靜（kg·m）…………………………（4） 電動機(jī)軸到車輪中間的傳動比 i—電動機(jī)軸到車輪中間的傳動比 η—機(jī)構(gòu)效率 取η=0.9 N靜=（kw）…………………………… …（5） n電—預(yù)選電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù) 或N靜=（kw）……………………………（6） V—起重機(jī)移動速度（m/min） 空載時的W摩及M靜對室內(nèi)工作的起重機(jī)取滿載時的倍 根據(jù)N靜的計算值，取其2倍左右，初步選擇電動機(jī)功率。 靜功率：=6.37kW m—驅(qū)動電動機(jī)總數(shù)，m=2； v—初選運行速度，3m/s； —運行機(jī)構(gòu)傳動的總機(jī)械效率，=0.9 Fj—起重機(jī)（小車）只考慮摩擦阻力運行時的靜阻力，F(xiàn)j==3822N 初選：=12.74kW 室內(nèi)工作及裝卸橋小車運行機(jī)構(gòu)的，取1.2~2.6（對應(yīng)速度30~180m/min） 采用YZR系列電機(jī)。JC%=40%。 選取機(jī)座號為180L-6電機(jī)，額定功15kW，額定轉(zhuǎn)速n=970r/min，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.0 3.4.2電動機(jī)過載能力校驗 式中：m—電動機(jī)個數(shù)，m=2； —平均啟動轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)值，=1.7； Fj—只考慮摩擦阻力運行時的靜阻力，F(xiàn)j==3822N V—運行速度，m/s —機(jī)構(gòu)傳動效率； n—電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min —機(jī)構(gòu)總傳動慣量： 電動機(jī)初選啟動時間，可根據(jù)運行速度確定，=8s； 式中k：考慮其他傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，折算到電動機(jī)軸上可取1.1~1.2； J1：電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量kg.m2; J2:電動機(jī)軸上制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量；0.05kgm2 3.4.3電動機(jī)發(fā)熱校驗 對于運行機(jī)構(gòu)繞線式電動機(jī)的發(fā)熱驗算，按穩(wěn)態(tài)平均功率校核，即 式中。G—穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，見]表8-15.取G=0.95。 故初選電動機(jī)發(fā)熱條件滿足要求 3.5減速器的選擇 3.5.1初選減速器 減速機(jī)傳動比i==………………………（7） V預(yù)—預(yù)定的起重機(jī)額定速度m/min n電n車輪—電動機(jī)、車輪的轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)/分 D—車輪的直徑m 根據(jù)算得的傳動比，再取定實際的傳動比i實 實際移動速度V實=（m/min）…………………（8） 傳動比：=11.85 式中。電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，970r/min D—車輪踏面直徑，700mm V—初選運行速度，3m/s； 減速器輸入功率按起動工況計算。 =3.08kW =6.162kN=6162N 式中。m—運行機(jī)構(gòu)減速器的個數(shù)，m=2； V—運行速度，0.5m/s； 運行機(jī)構(gòu)的傳動效率；0.9 只考慮摩擦阻力運行時的靜阻力，4930N； 運行起動時的慣性力。 ，考慮機(jī)構(gòu)中旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力增大系數(shù)。 t—機(jī)構(gòu)初選啟動時間，大車運行機(jī)構(gòu)一般去8~10。 根據(jù)計算輸入功率，可從標(biāo)準(zhǔn)減速器的承載能力表中選擇適用的減速器。選用兩臺QJS-280-80-I-P-L減速器i=80；[N]=9.1kW，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min，輸入軸直徑55mm、長為80mm，輸出軸直徑65mm、長為130mm，減速器總長為1024mm，寬450mm，高為584mm，許用功率為9.1kW，其自重為350kg。 3.5.2驗算運行速度和實際所需功率 實際運行的速度：= 誤差：合適 實際所需的電動機(jī)功率： 合適 3.6驗算啟動不打滑條件 由于起重機(jī)在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。以下三種工況進(jìn)行驗算。 3.6.1二臺電動機(jī)空載時間時啟動 式中： N—主動輪輪壓 從動輪輪壓和 f=0.2室內(nèi)工作的粘著系數(shù) n=1.05～1.2—防止打滑的安全系數(shù) =3.14 因，故兩臺電動機(jī)空載啟動不會打滑。 3.6.2事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作，而五載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時，則： 式中---非主動輪輪壓之和 工作的主動輪輪壓； 一臺電動機(jī)工作時的空載啟動時間 因，故不打滑。 事故狀態(tài)。當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作，而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時，則： 與第2種工況相同 故不打滑。 3.7選擇制動器 由《起重機(jī)設(shè)計手冊》中所述,取制動時間 按空載計算制動力矩，即Q=0代入 式中： ---坡度阻力 m=2---制動器臺數(shù)，兩套驅(qū)動裝置工作 現(xiàn)選用兩臺YWZ電力液壓塊式制動器，得其額定制動力矩N為避免打滑，使用時需將制動力矩調(diào)至28以下，考慮到所取的制動時間，在驗算啟動不打滑條件時已知是足夠安全的，故制動不答話驗算從略。 4 大車行走部聯(lián)軸器選型和軸的計算校核 4.1 制動器至減速器段聯(lián)軸器選型 查得電動機(jī)兩端伸出軸各為圓柱形，。由表37查ZSC-600減速器高速軸端為圓柱形。故此附表41選GICL鼓形齒式聯(lián)軸器，主動端A型鍵槽；從動端A型鍵槽。標(biāo)記為GICL1聯(lián)軸器 J19013-89 其公稱轉(zhuǎn)矩，。 4.2 制動器至減速器段軸計算 P=9.1kW，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min， 式中 ——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩； ——聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運行機(jī)構(gòu)； ——機(jī)構(gòu)剛性動載系數(shù)，，取。 （1）扭矩計算 由扭矩計算基本載荷 式中 ——動載系數(shù), ； ——起升載荷動載系數(shù)，（物品起升或下降制動的動載效應(yīng)）， 由前節(jié)已選定軸徑，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 軸材料用45號鋼,，， 彎曲： 扭轉(zhuǎn): , 軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ——考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)； ——與零件幾何形狀有關(guān),對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段, ； ——與零件表面加工光潔度有關(guān)，對于5，=；對于10，=；此處 ——考慮材料對應(yīng)力不對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼，低合金鋼=0.2 ——安全系數(shù)，查表2-21得=1.25。 因此 故 通過 （2）強(qiáng)度驗算 軸所受最大轉(zhuǎn)距： 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 式中 ——安全系數(shù)， =1.5 故通過 浮動軸的構(gòu)造如圖所示，中間軸徑，取 4.3 減速器至大車輪一段聯(lián)軸器選型 查得，電動機(jī)，軸端為圓柱形，，； 在考減速器端，由附表43選用兩個半齒聯(lián)軸器（靠減速器端為圓錐形，浮動軸端直徑）；其，，；重量 與原估計基本相符，故有關(guān)計算則不需要重復(fù) 4.4減速器至大車輪一段軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核 選擇的減速器傳動比i=11.85 減速器的機(jī)械效率取96% 1）疲勞強(qiáng)度驗算： 低速浮動軸的等效扭矩： 式中 ——等效系數(shù)，由表2-6查得 由上節(jié)已選定浮動軸端直徑，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 由于浮動軸載荷變化為對稱循環(huán)（因為浮動軸在運行過程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 式中 材料用45號鋼，取，。所以， ——考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)。由第二章第五節(jié)及[2]第四章查得：； ——安全系數(shù)（由表2-18查得） 故疲勞強(qiáng)度驗算通過 2）靜強(qiáng)度驗算： 計算靜強(qiáng)度扭矩： 式中 ——動力系數(shù)，查表2-5得扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 ，故靜強(qiáng)度驗算通過 高速軸所受扭矩雖比低速軸?。ǘ呦嗖畋叮珡?qiáng)度還是足夠的。 5 結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 5.1 主梁的設(shè)計計算 1）主梁材料的選擇：選用Q235，其力學(xué)性能好。 2）橋式起重機(jī)主梁結(jié)構(gòu)形式及截面尺寸的確定：根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用后，驗算是否符合要求。本設(shè)計選用箱形結(jié)構(gòu)主梁，其組成由上下蓋板及左右腹板焊接而成，斷面為封閉的箱形，小車軌道安裝在上蓋板上。本設(shè)計選用了軌道安裝在主梁的正中形式。為了防止上蓋板變形，在箱形主梁內(nèi)部，每隔一定間隔加焊了“長加勁板”和“短加勁板”。門架的剛度由兩主梁保證，兩主梁外側(cè)，一側(cè)走臺上安放大車運行機(jī)構(gòu)，另一側(cè)安放電氣設(shè)備，走臺增加了門架的整體剛度，便于起重機(jī)的維修，但也增大了門架的自重和對主梁的附加扭矩。在設(shè)計中應(yīng)盡量減少走臺的寬度。從主梁受力來考慮，主梁縱向外形以拋物線為優(yōu)，但制造費時，故一般將兩端做成斜線段式。 1．主梁危險載面的強(qiáng)度驗算 1）正應(yīng)力的驗算 根據(jù)公式計算的垂直彎矩同時作用在主梁上，并考慮約束彎曲和約束扭轉(zhuǎn)的影響，主梁再面上的正應(yīng)力可按下式疊加： 主梁跨中： 主梁支承載面： 式中、——主梁跨中的最大垂直彎矩和水平彎矩； 、——主梁支承載面的最大垂直彎矩和水平彎矩； 、——主梁跨中和支承載面對軸的載面摸數(shù)； ——主梁對軸的載面摸數(shù)。 強(qiáng)度許用應(yīng)力為： 1）確定應(yīng)力循環(huán)特性 鋼的強(qiáng)度許用應(yīng)力為： 式中為載荷組合的安全系數(shù)。 2）剪應(yīng)力的驗算 箱形載面主梁支承載面處的剪力在腹板上引起的剪應(yīng)力按下式計算： 式中——主梁載面的一部分對中性軸的靜矩； ——主梁載面對軸的慣性矩； 、——主梁的主、副腹板的厚度。 在水平載荷作用下，蓋板上的剪應(yīng)力： 式中——支承處的水平剪力； ——主梁載面的一部分對軸的靜矩； ——主梁載面對軸的慣性矩； ——上、下蓋板厚度。 主梁受扭的影響。則按純扭轉(zhuǎn)計算，計算式為： 主腹板上= 副腹板上= 蓋板上= 式中——作用與主梁支承載面的扭矩； ——主梁封閉載面的輪廓面積，。 在主梁載面上，各種載荷在同一點引起的剪應(yīng)力予疊加。 2、支腿危險載面的強(qiáng)度驗算 對于單主梁箱形結(jié)構(gòu)門架的支腿應(yīng)分別選取幾個載面進(jìn)行強(qiáng)度計算。 強(qiáng)度驗算式為： 式中——門架平面，支腿驗算載面的最大彎矩； ——支腿平面，支腿驗算載面的最大彎矩； ——支腿平面，支腿驗算載面的軸向力； 、——驗算載面對軸和軸的載面模數(shù)； ——驗算載面的面積。 根據(jù)靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度條件計算截面需要的面積： 由計算結(jié)構(gòu)知，桿件應(yīng)根據(jù)疲勞強(qiáng)度條件確定截面積。桿件需要的最小截面積為20732.55。 3、下橫梁的強(qiáng)度驗算 將各種載荷作用在門架上引起的下橫梁的彎矩疊加，然后按下式驗算其強(qiáng)度，即彎曲應(yīng)力： 式中——作用在下橫梁載面的總彎矩； ——驗算載面對軸的載面模數(shù)。 近年來，橋式起重機(jī)有采用寬翼緣箱形梁，這時薄壁箱形梁受彎曲時，在剪應(yīng)力作用下，翼緣板和腹板產(chǎn)生了翹曲，梁的截面不在保持平面，而有翹曲（圖b中虛線所示）。由于這種翹曲受到了約束，因而破壞了正應(yīng)力按平面分布的規(guī)律，這時正應(yīng)力沿梁寬的分布不再是一個常數(shù)，沿著梁高的分布也不再符合線性分布規(guī)律（圖），其中虛線表示自由彎曲應(yīng)力。 根據(jù)理論分析和實驗驗證，在薄壁箱型梁的角點上，最大約束彎曲正應(yīng)力可近似取為： 式中——自由彎曲正應(yīng)力； ——考慮約束彎曲而使應(yīng)力增大的系數(shù)； B——翼緣板寬度。 初選箱形截面腹板厚度 8.82 剛度是控制條件。 3）主梁載荷的組合情況：由于起重機(jī)主梁受力情況復(fù)雜，在分析計算過程中，應(yīng)合理處理。 4）主梁強(qiáng)度以及剛度的計算：主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： 式中：—主梁中間截面對水平重心軸線x-x的抗彎截面模數(shù)，其近似值： —主梁中間截面對垂直重心軸線y-y的抗彎截面模數(shù)，其近似值： cm3 因此可得： 由資料查得16Mn鋼的許用應(yīng)力為，故 主梁支承截面的最大剪應(yīng)力： 式中：—主梁支承截面所受的最大剪力。 KN —主梁支承截面對水平重心軸線x-x的慣性矩，其近似值為： cm4 S—主梁水平截面半面積對水平重心軸線x-x的靜矩。 cm3 因此可得： 因故知強(qiáng)度足夠。 主梁的垂直剛度計算: 主梁在滿載小車輪壓的作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度為： cm 式中： 允許的撓度值為: cm 因此，——材料的彈性模量，GP。 主梁的水平剛度計算: 主梁在大車運行機(jī)構(gòu)起、制動慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度為： cm 式中：KN；KN/m； cm4 水平撓度的許用值。 cm 因此,由上計算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。 當(dāng)起重機(jī)工作無特殊要求時，可以不必進(jìn)行主梁的動剛度驗算。 5）端梁的計算：端梁采用壓制成型，再焊接成箱形結(jié)構(gòu)，有焊縫和加工工時少，端梁變形小，重量輕，外形美觀等優(yōu)點。選用后進(jìn)行強(qiáng)度較核。 6）主梁與端梁的連接形式的選擇：采用加連接扳用焊接的形式連接，門架的運輸分割位置在端梁的中間區(qū)段，接頭處的下蓋板用連接板螺栓聯(lián)接，側(cè)面與頂面用角鋼法蘭聯(lián)接。有制造簡單、裝拆方便、成本低等優(yōu)點。 7）司機(jī)室的選用：司機(jī)室的構(gòu)造與安裝位置，應(yīng)保證司機(jī)有良好的視野，司機(jī)室一般與門架固定，并應(yīng)安裝在無滑線一側(cè)。司機(jī)室的結(jié)構(gòu)有敞開式和封閉式兩種，若無特殊要求，室溫在10～40攝氏度的廠房內(nèi)工作的一般制成敞開式，在多灰塵和有害氣體的場合，露天及高溫車間工作的司機(jī)室，一般制成封閉式。司機(jī)室的內(nèi)部尺寸一般以滿足視線要求為條件，寬度不宜過大，一般取1.3m～1.6m，長度不小于2m，高度不低于1.9m，司機(jī)室內(nèi)部具體尺寸根據(jù)電器設(shè)備和工作要求確定. 司機(jī)室的骨架應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，一般有軋制的型鋼和沖壓的薄板焊成。地板應(yīng)用厚20mm的木板制成，地板離骨架100mm，人形過道處鋪以4～5mm厚的橡膠板，地板和墻壁內(nèi)用留有電纜線槽，玻璃窗的玻璃厚度應(yīng)不小于5mm玻璃窗的尺寸和位置應(yīng)保證司機(jī)坐著能看見起重機(jī)的取物裝置在任何位置的工作情況，根據(jù)需要可設(shè)置上視窗和下視窗。 當(dāng)起重機(jī)小車的輪壓直接作用在梁的腹板上時（圖），腹板邊緣產(chǎn)生的局部壓應(yīng)力為：= 式中——局部壓應(yīng)力； P———集中載荷（N）； ——板厚（mm）； ——集中載荷分布長度，可按下式計算： 式中——集中載荷作用長度，對車輪??； —-自構(gòu)件頂面（無軌時）或軌頂（有軌時）至板計算高度上邊緣的距離（mm）. 2）當(dāng)起重機(jī)小車的輪壓直接作用在梁的上蓋板時，局部彎曲應(yīng)力為：普通正軌或半偏軌道布置在兩腹板中間的上蓋板上，由輪壓作用而使上蓋板產(chǎn)生局部彎曲，此時上蓋板應(yīng)按被兩腹板和相鄰兩筋板分隔成的矩形板計算，如圖所示。 箱型梁上蓋板是超靜定薄板。它支承在梁的腹板和橫向加筋板上。這種薄板的計算簡圖較復(fù)雜，再加上在小車輪壓作用下，起重機(jī)箱型梁的蓋板連同軌道一起承受局部彎曲，使其計算簡圖更加復(fù)雜。 為了簡化計算，特作如下假設(shè)： （1）把上蓋板看作為是腹板和橫向加筋板約束的自由支承的薄板； （2）軌道視為一根中部受集中載荷的梁； （3）根據(jù)薄板受集中載荷作用來計算蓋板撓度； （4）計算應(yīng)力時，假設(shè)軌道和蓋板間僅在邊長為a和b矩形面積上接觸。此時，(cm),為軌道寬度，為軌道高度。 對于正軌和半偏軌箱型梁，由于集中載荷的作用點在板的中心或偏一距離，故應(yīng)采用板殼理論計算。根據(jù)板殼理論，作用在受載面積中心（圖）彎距： 式中 在此處I---------軌道的慣性矩； ——上蓋板的厚度； —系數(shù)，取決于之間值，見表。 表系數(shù) 1.0 1.1 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 0.127 0.138 0.148 0.162 0.171 0.177 0.180 ——軌道中心線至腹板的距離，正軌時，； ； v________波桑比； ，——系數(shù)，其值取決于和的值（參見表）； 上蓋板上的折算應(yīng)力按下式求得： = 式中——由垂直彎矩引起的正應(yīng)力，，，應(yīng)帶各自的正負(fù)號代入。 表對于矩形板的因子和的值 0.10 0.20 0.3. 0.40 0.50 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.5 2.792 2.352 1.945 1.686 1.599 0.557 --0.179 -0.647 -0.852 -0.906 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 3.0 2.861 2.904 2.933 2.952 2.966 2.982 2.900 2.955 2.977 2.999 3.000 3.000 2.545 2.677 2.768 2.932 2879 2.936 2.966 2.982 2.900 2.955 3.000 3.000 2.227 2.433 2.584 2.694 2.766 2.880 2.936 2.966 2.982 2.900 3.000 3.000 2.011 2.259 2.448 2.591 2.698 2.836 2.912 2.953 2.975 2.987 2.999 3.000 1.936 2.198 2.399 2.533 2.669 2.820 2.903 2.948 2.972 2.985 2.999 3.000 0.677 0.758 0.814 0.856 0.887 0.931 0.958 0.975 0.985 0.991 0.999 1.000 0.053 0.240 0.391 0.456 0.611 0.756 0.849 0.908 0.945 0.968 0.998 1.000 -0.439 -0.229 -0.031 0.148 0.304 0.551 0.719 0.828 0.897 0.939 0.996 1.000 -0.701 -0.514 -0.310 -0.108 -0.080 0.393 0.616 0.764 0.858 0.915 0.995 1.000 -0.779 -0.605 -0.4.04 -0.198 0.000 0.335 0.578 0.740 0.834 0.906 0.994 1.000 5.2端梁的計算 5.2.1端梁總體的尺寸 大車輪距的確定：K=（～）L=（～）×16.5=2.06～3.3m 取K=3300㎜ 端梁的高度H0=（0.4～0.6）H主取H0=500㎜ 確定端梁的總長度L=4100㎜ 5.2.2 計算載荷的確定 設(shè)兩根主梁對端梁的作用力Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力： RA=（26） 式中K—大車輪距，K=330cm Lxc—小車輪距，Lxc=200cm a2—傳動側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取a2=70cm =114237N 因此RA==117699N （2）端梁垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的最大彎矩為： Mzmax=RAa1=117699×60=7.06×106N a1—導(dǎo)電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，a1=60cm。 （3）端梁的水平最大彎矩 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩： =Sa1（27） 式中：S—車輪側(cè)向載荷，S=lP； l—側(cè)壓系數(shù)，由圖2-3查得，l=0.08； P—車輪輪壓，即端梁的支反力P=RA 因此： =lRAa1 =0.08×117699×60=564954N·cm 端梁因小車在起動、制動慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩： =a1（28） 式中—小車的慣性載荷：=P1=37000/7=5290N 因此： ==327018N·cm 比較和兩值可知，應(yīng)該取其中較大值進(jìn)行強(qiáng)度計算。 (4)端梁的強(qiáng)度驗算 端梁中間截面對水平重心線X-X的截面模數(shù)： （29） ==2380.8 端梁中間截面對水平重心線X-X的慣性矩： （30） =2380.8=59520 端梁中間截面對垂直重心線Y-Y的截面模數(shù)： （31） =1154.4 端梁中間截面對水平重心線X-X的半面積矩： （32） ==1325.6 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： （33） ==2965+489=3454N/cm2 端梁中間截面的剪應(yīng)力： （34） ==2120N/cm2 端梁支承截面對水平重心線X-X的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計算如下： 首先求水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1==5.74cm 水平重心線距腹板中線的距離： C2=5.74-0.5-0.5×12.7 =-1.11cm 水平重心線距下蓋板中線的距離： C3=（12.7+0.5+0.6）-5.74 =8.06cm 端梁支承截面對水平重心線X-X的慣性矩： =×40×13+40×1×5.742+2××12.73×0.6+2×12.7×0.6×1.112+2×11×1.23+2×11×1.2×8.062=3297cm4 端梁支承截面對水平重心線X-X的最小截面模數(shù)： =×（35） =3297× =406.1cm3 端梁支承截面水平重心線X-X下部半面積矩： =2×11×1.2×8.06+（8.06-0.6）×0.6×（8.06-0.6）/2 =229.5cm3 端梁支承截面附近的彎矩： =RAd=117699×14=1647786N·cm 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力： （36） =4057.6N/cm2 端梁支承截面的剪應(yīng)力： （37） =6827.4N/cm2 端梁支承截面的合成應(yīng)力： （38） =12501.5N/cm2 端梁材料的許用應(yīng)力： [sd]II=(0.80～0.85)[s]II =(0.80～0.85)16000=12800～13600N/cm2 [td]II=(0.80～0.85)[t]II =(0.80～0.85)9500=7600～8070N/cm2 驗算強(qiáng)度結(jié)果，所有計算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。 6 起重機(jī)未來發(fā)展趨勢 6.1 模塊化和組合化 用模塊化設(shè)計代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計方法，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)。對起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對某幾個模塊。設(shè)計新型起重機(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，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)計后，比單件設(shè)計的設(shè)計費用下降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。所有部件都可實現(xiàn)大批量生產(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(jī)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(jī)、雙梁懸掛起重機(jī)、懸臂起重機(jī)、輕型門式起重機(jī)及手動堆垛起重機(jī)，甚至能組成大型自動化物料搬運系統(tǒng)。 6.2輕型化和多樣化 有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場合使用，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，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價。因此電動葫蘆橋式起重機(jī)和梁式起重機(jī)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(jī)。德國德馬格公司經(jīng)過幾十年的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成了一個輕型組合式的標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。起重量為1-63噸，工作級別為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(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、手電門隨小車移動、手電門固定、無線遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動、司機(jī)室自行移動等七種選擇。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，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(jī)的運行功率和運行成本。與通用產(chǎn)品相比較，起重量為10t，跨度22.5m，通用雙梁橋式起重機(jī)自重是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)軌面以上高度為920mm，降低了104%，起重機(jī)寬度為2980mm，外形尺寸減少了100%。 6.3自動化和智能化 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)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機(jī)的自動化和智能化。大型高效起重機(jī)的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(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、近場感應(yīng)防碰撞技術(shù)、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(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)綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理