2t电动单梁起重机设计说明书.docx
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2t电动单梁起重机设计说明书
本科毕业设计
题
目
机械加工车间吊车设计
学
院
工业制造学院
专
业
机械设计制造及其自动化
学生姓名
霍海龙
学
号
20081011329年级08级
指导教师
龚一龙职称教授
2012年5月28日
摘要
起重设备应用十分广泛，例如在建筑工地、工矿企业、车站仓库、港口码头、海洋开发、宇宙航行等各个行业占有十分重要的位置。
可以说它在陆地、海洋、空中等各个方面都发挥着重要作用。
本次设计是为机械加工车间设计一个起重设备，为提高适应性和操作性，起重设备采用单梁起重机的形式。
所以此次设计将主要对单梁桥式起重机进行设讣与计算，说明书包括八章。
第一章主要介绍了起重机的发展趋势和本设计的主要组成部分；第二章主是确定电动葫芦；第三、四章主要是对主梁和端梁的设计计•算；第五、六主要是主、端梁连接计算和大车运行机构设讣计算；第七、八章主要是起重机安全装置和试车要求。
对于车间内使用的吊车主要用于搬运车间内较大型工件和一些加工设备，可以极大的提高工作效率。
同时使用起重设备还可以极大的节省车间的空间，方便布置其它设备。
Abstract
Liftingequipmentiswidelyusedintheconstructionsites,industrialandminingenterprises,stations,ports,warehousemarinedevelopment,spacenavigationandotherindustries・Youcantellitplayanimportantroleintheland,sea,airandotheraspects・
Thisdesignisforthemechanicalprocessingplantdesignofaliftingdevice,inordertoimprovetheadaptabilityandoperability,liftingequipmentusingsinglebeamcraneform.Sothedesignwillfocusonsinglebeambridgecranedesignandcalculation,andthespecificationineludeseightchapters・Thefirstchaptermainlyintroducesthecraneandthedevelopmenttrendofthedesignofthemainpart;secondchaptermainistodeterminetheelectrichoist;third,thefourchapterismainlyaboutthedesignandcalculationofmaingirderandendgirder;fifth,sixmainisthemain,endbeamconnectioncalculationandtravelingmechanismdesign;seventh,theeightchaptercranesafetydeviceandtestrequirements.
Fortheusedintheworkshopcraneismainlyusedforhandlingworkpieceswithlargeworkshopandsomeprocessingequipment,cangreatlyimprovetheworkingefficiency.Atthesametime,theuseofliftingequipmentcangreatlysaveworkshopspace,convenientlayoutandotherequipment.
Keywords:
Crane,Girderdesign,Endbeamdesign.
要
Abstract
错
论•…
误！
未
指
定
书
签
机
机
O
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2.
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单梁
单梁
桥
桥
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起
起
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架
梁
和
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4.LD型电
动
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桥
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5.
构•…
运
行
••1
机
6.
势・•・
•・•・3
发
展
趋
7.
求•…
工
作
•••・4
条
件
及
设
11
要
4
8.型式及设ii-的构造特
5
二选择电动葫芦的型号规
格
6
三
主
梁
设
计
计
算・
1・
主梁
・6
断
面
儿
何
特
性・
6
2.
主
梁
强
度
的
计
算・
7
3.
主
梁
刚
度
的
计
算・
10
4・
主梁
稳
定
性
的
计
算・
12
四端梁设计计
算
12
1•轮距的确
定
12
2.端梁中央断面集合特
13
3・
起
重
机
最
大
轮
4.
最
・14
大
歪
斜
侧
向
力・
5.
断
・19
面
中
央
断
面
合
成
压
力・
五
•20
主
端
梁
连
接
计
算・
・・20
1.
主、
端
梁
连接
形
成
及
受
理
分
析・
2.
螺
栓
拉
力
的
20
计
算・
大
・20
车
运
行
机
构
设
计
计
算・
1.
23
确
定
机
构
的
传
动
方
案
23
2•选择车轮和轨道，并验算车轮强
度
装置
23
设it
计
3.
传
动
算
・•・24
4.
验
算
电
动
机
25
5.设计减速装
置
27
7起重机有关机构的安全装
置
・・29
8起重机的组装及试车要
求
29
1•起重机的安装应注意的事
项2
9
2.起重机的试车要
求
30
3.维
护
31
设计小
结
32
致
谢
参考文
献
33
一、绪论
起重机是具有起重吊钩或其它取物装置在空间内容实现垂直升降和水平运移重物的起重机械。
单梁桥式起重机为一般用途的起重机用于机械制造、装配、仓库等场所（此次设计的是用于机械加工车间）。
是一种有轨运行的轻小型起重机，适用于额定起重载荷不超过两吨，工作环境温度在-35°C〜35°C范圉内，电动单梁桥式起重机不适于用来调运熔化金属、赤热金属、易燃品及其危险物品，也不适用于具有酸性或其它有腐蚀性化学气体的车间。
1、单梁桥式起重机的工作方式：
它安装在产房高出两侧的吊车梁上，整机可在吊车梁上铺设的轨道上横向行驶，起重小车沿小车轨道行驶（横向）。
吊钩做升降运动，即与CD1型（或MD1）的电动葫芦配套使用完成重物的升降、平移等人们难以做到的需要。
2、单梁桥式起重机机构的特点:
主要优点是：
结构简单、重量轻、对厂房的负荷小、建筑高度小、耗电少。
主梁与端梁采用螺栓连接、拆装、运输和储存方便，补充备件方便、轮压小、工艺性好，适合采用自动焊接和流水作业加工，安装快，维修方便。
缺点是起重量不大。
3、桁架梁河箱形梁的比较
桁架自重和挡风面积小、风阻力小、节省钢材；缺点是外形尺寸大，要求厂房建筑高度大，而且桥梁是III很多根不同型号和规格的杆件逐件焊接而成，费丄、费钱。
箱型梁的优点：
外形尺寸小，用整块钢板焊成，便于下料和采用自动焊接，适合大批量生产；缺点是自重较大。
4、电动单梁桥式起重机各部件的作用及结构
1主梁
主梁是采用钢板压延成型的U型槽钢与工字钢组焊而成的箱型实腹梁。
作用是支
承着可移动的小车，并能沿铺设的专用轨道运行，将起重机的全部质量的重力传给厂房建筑结构。
2端梁
由两种形式：
一种是压制成形，在焊接车门那个箱形结构，适用于做中、小起重机吊钩桥式起重机的端梁；另一种是四块钢板拼成的箱形结构，通常配制带角形轴承箱的车轮组，但焊接工作量大，生产效率低于前种（本产品采用前一种）。
3主梁和端梁的联接
两种形式：
一种是在主梁的两端，用法兰和高度的螺栓与端梁的法兰相连接。
这种方式的优点是：
主、端梁可以分批生产再组装，加工及库存的占地面积小、输送方便、费用较低。
另一种形式是加连接板再焊接的方法联接。
优点是：
制造简单、装拆方便、成本低，是我国中、小起重机吊钩桥式起重机端梁和主梁的主要连接形式。
4电动葫芦
它是一种由电机驱动，经卷筒、滑轮或有巢链轮卷方起重机或起重链条，带动取物装置升降的轻小型起重设备。
它具有体积小、重量轻、操作维修方便、价格低、安全可靠等特点，主要应用于起重量及工作范围要求不大或对工作速度要求不高的场合。
将上部固定，可将起重设备单独使用或是通过小车悬挂在工字钢轨上运行，作电动单梁桥式起重机、龙门起重机、臂架型起重机的起重小车，使用作业面积扩大，使用场合增多，曲于如此灵活，可作工厂、码头、仓库、货场等常用的起重设备。
电动葫芦的简述其，有渐开线外啮合齿轮传动和行星齿轮传动两类，但前者具有制造简单、维修方便、效率高等特点。
5大车
使起重机作水平运动，用于搬运货物或调整工作位置，同时可将作用在起重机上的载荷传给支承它的基础。
6小车架
是支承和安装起升机构（电动葫芦）和小车运行机构的儿家，同时乂是之家和传递起升载荷的金属结构。
7小车
是小车作水平运动，用以搬运货物或调整工作位置，同时将作用在小车上的载荷传给支承的主梁。
5、运行机构
运行机构的任务是使起重机或小车作水平运动，用于搬运货物或调整工作位置，同时可将作用在起重机或小车上的载荷传给支承它们的基础。
陆上的起重机的运行机构分为有轨道运行和无轨道运行两类，而桥式起重机的运行属于前一类。
桥式起重机上的运行机构：
由电机、传动装置（传动轴、联轴器和减速器等）、制动器和车轮组成。
运行机构按其特点（构造）可分为得当分组式和一体是两种。
按其主动轮驱动的方式，可分为儿种驱动和分别驱动两种。
运行机构是依幕主动车轮与轮道间的摩擦力（通常称为附着力或粘着力）来实现驱动的。
为了保证有足够大的驱动轮（主动车轮），驱动车轮应布置得当，在任何惜况下，都应使其具有足够大的轮压。
桥式起重机上运行机构的驱动轮，通常为总轮数的一半，采用对称布置成四角布置，遮掩可保证驱动轮轮压之和不变，不会发生打滑现象，使机构运行正常。
1小车运行机构：
电动单梁桥式起重机采用自行式的自动葫芦，其小车运行机构就是电动葫芦的自行式电动小车。
2大车运行机构
电动单梁桥式起重机的大车运行机构一般均作分别驱动的型式（即：
每一边轨道上的大车运行机构的主动车轮分别单独的电动机来驱动）电动机采用封闭自扇冷式，带制动器的绕线型电动机或带制动器的变极笼型电动机。
一级开式齿轮减速器的型式。
其中闭式齿轮部分是专用同轴式减速机，这种型式的传动装置简单、轻巧、零件数量少、通用化程度高，便于制造和修理，但开式齿轮较易磨损，传动效率稍低，在有特殊要求时，传动装置也可釆用二级定轴式摆线行星式、少齿差渐开线行星式等。
采用全封闭型减速器或采用带制动器的电动机一减速器套装组各式的传动装置。
它便于专业化生产。
传动效率较高，但制造及安装5齿面圆柱精度要求较高。
QS系列“三合一”减速器为三级渐开线布置平行轴传动外啮合渐开线硬齿面圆柱齿轮减速器（中华人民共和国专业标准号为：
ZBJ19027-90）。
减速器直接按与带制动器的绕线是或鼠笼式电动相配，集减速器、电动机、带制动器为一体，制动器不需配电源，所配电机具有双重功能接通电源即可旋转，切断电源后，电机本身即产生制动力矩而制动。
电动机一减速器驱动部件利用减速器机体直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主动车轮利用其伸出轴端直接插入到驱动部件减速器的低速空心轴内。
通过花键连接，幕力矩支承较保持平衡。
大车运行机构中采用“三合一”驱动部件，使机构变得非常紧凑、自重轻、分组性好、装配与更换方便，不受桥架起台和小车架变形的影响，并山于驱动部件不与走台相连接，可以减少主梁的扭转载荷，而且可使走台的构造也大为简化，但当电动机容量增大时，悬臂受力复杂化。
故大型起重机的运行机构，U前仍采用分组式分别驱动，大车轮釆用圆柱形踏面的双轮缘车轮，小车车轮采用圆锥鼓形车轮。
6、发展趋势
新的发展是动态刚度计算，测试它的挠性变形，节省材料，整个结构小，计算机控制吊车，摄像机摄像，计算机处理，用于恶劣的环境的场合，载荷限制器是限制起重机起吊极限载荷的一种安全装置。
称量装置是用来象是起重机吊物品具体重量的装置。
1从桥架上讲有正轨箱形梁和斜轨箱形梁两种。
2从传动机构上讲，老式的传动机构是采用齿轮连接，新式的传动机构采用的是梅花弹性联轴器，直接与车轮联接，中间加个方向联轴节。
3从导出方式讲，最早是排好架子，后期改为挂缆，直接有厂家生产出挂极式，导电部分不外漏。
4吊车比较好的操纵方式：
如遥控吊车，人可以无线操纵起升高度过高，可直接地面操纵。
LD型吊车遥控发展得较早。
5自动取物装置采用讣算机控制，传感器控制。
6设计采用ZAD缩短设计周期。
7、该起重设备工作条件及设计要求
口的是为为机械加工车间设计一台吊车起重设备（拟定为电动单梁起重机），具体要求如下：
⑴起重量：
2吨
⑵起升高度：
6米
⑶电动葫芦运行速度：
30m./min
⑷电动葫芦的起升速度：
8m/min
⑸葫芦最大轮压：
Pmax二1900公斤（kg）
⑹葫芦自重:
G=221kg
⑺起重机跨度：
10m
⑻大车运行速度：
45m/min
⑼大车轮距：
2m
（10）整机工作级别：
A1；机构工作级别:
起升M5,小车运行M3,大车运行M5。
（11）工作环境：
一般常温
（12）使用寿命：
10年
8、型式及设计的构造特点
电动单梁桥式起重机山桥梁、小车、大车运行机构、电器设备构成。
桥架山一根主梁和两根端梁用螺栓连接而成。
电动单梁桥式起重机是一种有轨运行的轻小型起重机。
它适用于额定起重量为：
1〜10吨，适用跨度为6〜22.5米，工作环境温度在-30°C〜40°C范围内，起重机的工作级别为A3〜A5,电动桥式起重机是按中级工件类型设计和制造的。
本次设计的起重设备采用电动单梁桥式起重机的主梁结构式采用钢板压延成形的U形槽钢，与工字钢组焊成的箱形实腹梁。
横梁也是用钢板压延成U形槽钢，在组焊成箱形封闭箱，为贮存，运输方便，在主梁与横梁之间用M20的螺栓（45号钢制）连接而成。
大车运行时靠两台锥形转子电机，通过齿轮减速装置驱动两边的主动车轮实现的起升机构与小车运行机构釆用CDi、MD1形成的电动葫芦。
运行机构采用分别驱动形式制动鼎锥形转子制动的交流异步电机来完成。
起重机主电源山厂房一侧的角钢或圆钢滑触线引入，电动葫芦山电缆供电。
电动单梁桥式起重机的外形如下图所示：
9、设计计算中的几点说明:
（1）起升机构（即电动葫芦）这里不在作计算。
（2）电动单梁起重机是按配用CD、MD型电动葫芦考虑设计的，凡是与电动葫芦有关的数据均按CD、MD型电动葫芦考虑设计。
（3）凡是借用CD、MD型电动葫芦的零部件（通用件），此处暂不做计算。
（4）均按中级工作制（JC25%）设计计算。
二、选择电动葫芦的规格型号
电动葫芦的形式与参数，参见产品样本，选用LI前应用得最多的CD1或者MD1
型。
CD1型和MD1型电动葫芦的起重量一般为0.5〜10吨，起重高度为6〜30m起升速度为8m/min,起重量为10t时为7m/mino而MD1型电弧炉具有两种起升速度，除常速外，还有0.8m/min的慢速可满足精密装卸，砂箱合模等精细作业的要求。
电动葫芦的总体结构可分为起升机构和运行机构两部分，起升机构山电动机、制动器、减速装置、卷筒装置以及吊钩滑轮组等组成。
本次设计的电动小车采用CD】型2t电动葫芦，CD1型电动葫芦的主辅电机为带锥形
制动器的锥形转子电机，电机和制动器制成一体。
使电动葫芦结构紧凑、自重轻。
据资料查得，电动葫芦型号CD12-6D,自重为221kgo结果:
选用CD12-6D三、主梁设计计算
1、主梁断面儿何特性
根据系列产品资料，粗布给岀主梁的断面尺寸如图示:
主梁跨中断面图
根据系列产品资料，查得25&普型工字钢（GB706-65）的尺寸参数:
①主梁断面面积
F=0.5（11-2X81）+25iXhi+2X52X12+Fi+5Xis
=0.5X（25+25+35）+48.541+25=116cm2
②主梁断面水平形心轴x-x位置
式中：
：
EFi—主梁面的面积（cm2）・
EFi各部分面积对x-x轴的静矩之和（cm3）
ylx-各部分面积形心至x-x轴的距离（cm）
则：
Vi=（0.5X（35-2X0.5）X55.25+2X0.5X25X43+2X0.5X25.5X30+48.54
X13+1X10.5X0.5）三116二30cm
y2二56-30二26cm
结果得：
F二116cm2
yi=30cmy2=26cm
3主梁断面惯性矩
Jx=SJxi+SFiyi2（SJxi为对自身惯性矩）
=（34X0.53）4-12+34X0.5X25.752+2X0.5X2534-12+2X0.5X25X17.752+[2X0.5X（cos47X25.5）3]4-12cos47°+2X0.5X25.5X8.252+4&54X
17.752+（10.5X12）4-12+10.5X1X29.52
=32336cm4
Jy=SJyi+SFiyi2（SJyi为对自身惯性矩）
=（0.5X343）4-12+2X25X0.534-12+2X0.5X25X17.252+2X0.5X
（sin47°X25.5）3-F12sin47°+2X0.5X25.5X8.52+1X10.53
4-12=11434cm4
结果：
Jx=32336cm4Jy二11434cm4
2、主梁强度的计算
根据这种起重机的结构形式及特点，可以不考虑水平惯性对主梁造成的应力及其水平面内载荷对主梁的扭转作用也可以忽略不计。
该主梁的强度计算按第II类载荷进行组合，对活动载荷山于小车的轮距很小，可近似的按集中载荷计算。
跨中断面弯曲正应力包括：
梁的整体弯曲应力载荷山小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分，合成后进行强度校核。
梁的整体弯曲在垂直平
面内按简支梁讣算，在水平面内按刚度的框架计算：
1垂直载荷在下翼缘引起的弯曲应力（山于载重不大，使用条件一般顾为设置操作室，在地面操作即可达到要求）：
根据P54326-99it算:
乞（弘+山生+空竺）单位：
公斤/厘米2
人428
式中：
P=巾nQ+G葫
=2000X1.2+221X1.1
=2643.1
其中：
Q-额定起重量
Q=2000Kg
G葫-电动葫芦自重
G葫二221Kg
巾||-动力系数，对于中级工作类型
*11=1.2
klL冲击系数，对于操纵室操纵时
kn=l.1
yi-主梁下表面距断面形心轴x-x的距离
yi二30厘米
片-主梁跨中断面对x-x轴惯性力矩
y\二32336c〃r
G葫-电动葫芦的自重
q-桥架单位长度重量（Kg/m）
q=1000XFXY+q‘
G葫=221Kg
=1000X0.016X7.85+7.5=98.56kg/m«99kg/m
其中：
F-主梁断面面积
Y-材料比重，对钢板
F二0.0126m2
Y=7.85t/m2
q‘-材料横加筋板的重量所产生的均布载荷qr=7.5t/m
所以：
ax=304-32336X（（1.2X2000+1.1X221）4-4X1000+1.1X1.26X1000
24-8）
=304-32336X779300
=723Kg/cm2
结果得：
ox二723Kg/cm2
2主梁工字钢下翼局部弯曲计算
a.计算轮压作用点位置i及系数匚
i=a+c~e
式中：
i-轮压作用点与腹板表面的距离（cm）
c-轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙，取c二0.4cm
a=——=（11.6-0.54）4-2=5.53cm
2
e二0.164R（cm）对普型工字钢，翼缘表面斜度为;.
6
R-为葫芦定轮踏面曲率半径，由机械手册31.84查得R=14.4cm贝ij：
e二0.164X14.4=2.36cm
所以：
i=5.53+0.4-2.36=3.57
■
二3.57“53=0.65
结果：
i=3.57§二0.65
b、工字钢下翼缘局部曲应力计算:
如上图所示L点横向（在xy平面内），局部弯曲应力。
】山下式计算:
式中:
翼缘结构形成系数，贴板补强时取:
ai=O.9
Pa-葫芦走轮最大轮压（Kg）
P轮二020+0%
®—起升载荷动载系数（®=1.2）
°额定起重重量
叭一一起升冲击系数
G葫一一电葫芦自身重量
ki-局部弯曲系数，山图可得：
ki=l.9
V
to二t+5
其中：
t-工字钢翼缘平均厚度t=1.30cm
$-补强板厚度5=1cm
to2=（1.30+1）2=2.302=5.29cm2
所以:
oi=±（0.9X2.1X8434-5.29）=301.19Kg/cm2
结果：
oi=301Kg/cm2
如图，1点纵向（在yz平面内）局部弯曲应力为山
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