橋式起重機小車運行機構畢業(yè)設計

1、<p>　　東南大學成賢學院畢業(yè)設計報告（論文）</p><p><b>　　誠 信 承 諾</b></p><p>　　本人承諾所呈交的畢業(yè)設計報告（論文）及取得的成果是在導師指導下完成，引用他人成果的部分均已列出參考文獻。如論文涉及任何知識產(chǎn)權糾紛，本人將承擔一切責任。</p><p><b>　　學生簽名：</b

2、></p><p><b>　　日 期：</b></p><p>　　5T橋式起重機小車運行機構設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　橋式起重機是工業(yè)生產(chǎn)中的慣用基礎器械，它可以利用大車運行機構和小車運行機構在車間內(nèi)任意允許位置調(diào)配零件，這可以大大縮減

3、人力物力，而且效果明顯。日常生活中在車間內(nèi)搬運大型零件或重型裝置，橋式起重機是必不可少的。</p><p>　　橋式起重機小車運行機構作用是控制小車在主梁上正反向的停動，它與起升機構一起安裝在小車架上，組成部件有減速器、電動機、制動器、主動輪組、從動輪組、傳動軸等。</p><p>　　本文設計的橋式起重機為室內(nèi)使用，配備在需要頻繁搬運重型零件的車間內(nèi)，自然條件對它的工作影響相對較小。5T

4、橋式起重機在行業(yè)內(nèi)屬于中小型器械，起重機的載荷不高，在設計過程中對部件的選擇范圍相對較寬。</p><p>　　關鍵詞：小車運行機構；橋式起重機；小車架；減速器</p><p>　　Design of the 5T Bridge Type Hoist Crane Car Movement Organization</p><p><b>　　Abstrac

5、t</b></p><p>　　Bridge crane is commonly used in industrial production as a based instrument, it can use the cart running institutions and car running mechanism deploy any parts ahywhere in the limited

6、workshop to reduce manpower greatly, and the effect is obvious. Bridge crane is necessary to handling large or heavy equipment parts inside the workshop in our life.</p><p>　　That is control of the car to mo

7、ve forward and reverse on the bridge girder. Bridge type hoist crane Car movement organization mounted on the small frame with the lifting organization. And it is consisted of reducer, motor, brake, the driving wheel gro

8、up, the driven wheel group, the transmission shaft and so on. </p><p>　　In this paper, the bridge crane is designed for using indoor, and it would be located in the workshop equipped with the need to carry t

9、he heavy parts frequently, because of that the natural condition has an relatively small influence on its work. 5T type bridge crane is belong to the small and medium-sized equipment in the industry, crane load is not so

10、 high, that the range of the selection of parts is relatively wide in this design.</p><p>　　Keywords：Car Movement Organization; Bridge Type Hoist; Small Frame; Reducer</p><p><b>　　第一章 引

11、言</b></p><p>　　起重機行業(yè)的迅猛發(fā)展已經(jīng)將起重機設計的發(fā)展要求提高到了一個更高層次，當今市場企業(yè)用以提升自身競爭力的途徑主要就是創(chuàng)新設計方法?！皞鹘y(tǒng)的設計理念和方法已經(jīng)不能與現(xiàn)代化的計算機設計技術相適應，這對于行業(yè)的直接影響就在于設計的模式轉變，要充分考慮到客戶的使用性能，機構的設計和布局要充分滿足人機關系，讓產(chǎn)品可以在安全、舒適、高效的環(huán)境中穩(wěn)定運行。[1-2]”這對于初步涉足行業(yè)設

12、計的年輕設計者而言所要補充和提升的技能就是在傳統(tǒng)設計基礎之上將現(xiàn)代化的知識合理的滲透到設計過程中來，要用創(chuàng)新的思維和觀點來面對日新月異的市場變化和發(fā)展。</p><p>　　橋式起重機是以主梁架與車間兩側端梁軌道上進行允許范圍內(nèi)起吊、搬運重物的機械設備。主梁以打車運行機構沿設于車間兩側高架上的軌道實現(xiàn)縱向運動，這樣的布置可以使對于車間空間范圍最大化的利用，在任何位置進行重物調(diào)度不受地面設備的影響。這已經(jīng)是行業(yè)內(nèi)使

13、用數(shù)量最多而且使用范圍最廣的一種起重機械。小車運行機構作為起重機上的重要機構，對其進行研究，改進其結構使其更加合理，使用更加方便，成本更加低廉，具有重要的現(xiàn)實意義。</p><p>　　本次設計的橋式起重機小車運行機構的組成部件主要有運行驅動裝置、運行支承裝置以及一些相應的控制設備。“傳統(tǒng)設計的橋式起重機小車運行機構大多采用集中驅動方式，但這種驅動方式在惡劣的環(huán)境下也有其弊端就是受零件數(shù)量和型號選擇的影響容易出現(xiàn)

14、沖擊噪聲，從而產(chǎn)生磨損縮減使用壽命。因此，一些級別要求較高的大型設備大多采用分別驅動方式，這樣不僅減少了零部件的數(shù)量，而且通過對結構布置的改進也避免了很多毛病的出現(xiàn)。[3]”</p><p>　　對于本次設計，由于是室內(nèi)使用且載荷較小，為簡化結構、節(jié)約成本，任然沿用傳統(tǒng)集中布置方式。</p><p>　　1.1 起重機的定義</p><p>　　“起重機(Crane

15、)是一種能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動物品的機械，具有動作間歇性和作業(yè)循環(huán)性的貨物搬運機械。其工作循環(huán)大概可以分為一下幾個部分：取物裝置提起貨物；縱向或橫向水平移動到所需地點發(fā)下貨物；返回原位進入下一循環(huán)。[4]”</p><p>　　1.2 起重機的工作原理</p><p>　　“起重機械[5]”的主要用途和使命就是起重，這也決定了起升機構在整個起重機中的核心地位，任何形式的起重機的選

16、擇與設計都必須包含起升機構，而為了拓寬起重機的多方面使用性并增大工作環(huán)境的許用范圍，在傳統(tǒng)機構的基礎上再設計出其他機構與起升機構配合運行。</p><p>　　1.2.1 驅動裝置</p><p>　　“驅動裝置[6]”的作用就是為整個工作機構提供動力來源以便能夠按照制定要求實現(xiàn)運行。行業(yè)內(nèi)常見的驅動裝置主要分為電力驅動和內(nèi)燃機驅動等。由于電能的清潔性和經(jīng)濟性，在實際生產(chǎn)制造過程中大多選用

17、電力驅動，幾乎所有在小范圍內(nèi)運行的有軌起重機、升降機、電梯等都采用這種驅動。而對于像汽車起重機或履帶起重機這種流動式起重機而言大多采用內(nèi)燃機驅動。</p><p><b>　　1.2.2機構組成</b></p><p>　　機構主要包括：運行機構、起升機構、旋轉機構和變幅機構。</p><p>　　其中運行機構就是通過大車和小車分別帶動主梁和小

18、車運行來實現(xiàn)水平搬運物料；起升機構就是負責垂直起降貨物，將其升至一個合適位置方便平移；旋轉機構就是通過機構間的運動組合來搬運貨物；変幅機構主要應用在門座式起重機中通過控制臂架的角度和長短來控制作業(yè)幅度。</p><p>　　1.2.3 起升取物裝置</p><p>　　“取物裝置[7]”是根據(jù)起重機使用需求選擇使用吊鉤、抓斗、夾板、吸盤等形式，將貨物按生產(chǎn)需要進行搬移或篩選分離的裝置。取物

19、裝置選擇的正確與否直接影響到工作效率的高低。</p><p>　　1.3 國內(nèi)外起重機發(fā)展狀況</p><p>　　“根據(jù)所查資料，國內(nèi)外起重機的發(fā)展趨勢歸納如下4個部分: [8-11]”</p><p><b>　　1.大型化</b></p><p>　　現(xiàn)今社會,工業(yè)生產(chǎn)工程的不斷擴大對大型起重機的迫切需求已經(jīng)使目前

20、現(xiàn)有的起重機規(guī)格不能滿足，為此，新世紀的起重機設計項目也正在向大型化發(fā)展，縱觀整個國際環(huán)境在這方面的研究相對領先的還屬德國。</p><p><b>　　2.高新材料及工藝</b></p><p>　　新材料的使用，大幅提高了鋼材質量。在機構使用等級不變的情況下提高許用應力的設定，這樣可以在一定程度上降低機構的重量從而節(jié)省了用料成本。對于批量生產(chǎn)的設備零件，使用數(shù)控工

21、藝能提高生產(chǎn)率降低成本。</p><p><b>　　3.設計參數(shù)化</b></p><p>　　這幾年,一些國內(nèi)外起重機企業(yè)在起重機設計形式上已經(jīng)從單一的CAD(計算機輔助設計系統(tǒng))繪圖,發(fā)展到整體設計的計算機參數(shù)化和模塊化。國內(nèi)生產(chǎn)重量約29t的起重機,國外一些制造商可以控制在18t左右。</p><p><b>　　4.整合設計

22、</b></p><p>　　21世紀以來，起重機設計行業(yè)內(nèi)的設計概念有了翻天覆地的變化，多軸式的設計方案打破了傳統(tǒng)的驅動設計,采用液壓傳動使得整體結構更為緊湊。</p><p>　　綜上所述國內(nèi)外在起重機設計理念方面的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟,多種快速設計系統(tǒng)的開發(fā)也逐步可以實現(xiàn)推廣。而對于傳統(tǒng)的設計繁瑣，我們現(xiàn)在要做的是將設計過程數(shù)字化、參數(shù)化、程序化大大降低設計周期。</p

23、><p>　　第二章 橋式起重機的介紹</p><p><b>　　2.1組成和特點</b></p><p>　　橋式起重機就是主梁兩端通過運行裝置像平板橋一樣直接支撐在高架軌道上的起重機。其一般由橋架（主梁）、起重小車、司機室、電氣設備等幾大部分組成。[12]”其特點就是可以充分利用主梁下方車間空間，避開底面障礙物搬運移動重型貨物或零部件。&l

24、t;/p><p>　　2.2 橋式起重機的分類</p><p>　　2.2.1 通用橋式起重機</p><p>　　通用型橋式起重機就是在普通環(huán)境中工作的一般用途的橋式起重機。根據(jù)其取物裝置的不同大致可以如下進行分類：</p><p><b>　　1.電磁橋式起重機</b></p><p>　　取物裝

25、置上掛1個直流起重電磁鐵，用來吸引與吊運磁性黑金屬及相關產(chǎn)品。主要應用于垃圾回收站等需要將較為繁雜的含磁性物質的貨物進行分類的場合。</p><p><b>　　2.吊鉤橋式起重機</b></p><p>　　此種橋式起重機的取物裝置直接就是金屬吊鉤，根據(jù)不同噸位的起重機選擇不同規(guī)格的吊鉤，結構較為簡單直接用于貨物的搬運，一般安裝于生產(chǎn)車間內(nèi)或有高架軌的露天場合。10

26、t以下的一般只設1個起升機構；16t以上的則可以用主、副兩個起升機構來實現(xiàn)不同起重量的起升要求。</p><p><b>　　3.抓斗橋式起重機</b></p><p>　　取物裝置為抓斗，以鋼絲繩連接實現(xiàn)抓斗的開閉與起升。主要用于碼頭等有大量散貨需要裝卸搬運的場合。</p><p>　　以上介紹的是三種最基本的形式，另外可以根據(jù)起重機的多用性

27、派生出兩用、三用和雙小車三種形式的橋式起重機。</p><p>　　2.2.2 專用橋式起重機</p><p>　　在生產(chǎn)過程中為了滿足特殊環(huán)境的工作需求，需要在通用型橋式起重機的基礎上結合具體情況加以改善設計從而確保起重機工作的安全性與穩(wěn)定性。一下分別介紹三種專用橋式起重機。</p><p>　　1.絕緣吊鉤橋式起重機</p><p>　　

28、此結構形式的設計主要是為了避免起重機運行過程中帶電設備的電流可能經(jīng)過導電貨物傳到起重機上從而危及到司機室內(nèi)的人員安全。這種形式的起重機一般要求在吊鉤組、小車架和小車輪處設置3道絕緣裝置增強安全性。</p><p><b>　　2.冶金橋式起重機</b></p><p>　　根據(jù)冶金車間的工作需求細化設計取物裝置，尤其在其材料選用方面要著重考慮以適應高溫環(huán)境。這類起重機

29、的起重量普遍很大，有的高達數(shù)百噸。</p><p>　　3.防爆吊鉤橋式起重機</p><p>　　此類起重機所用的整套電氣設備都必須考慮其防爆性能。大小車車輪要選用不易與軌道間產(chǎn)生摩擦火花的復合材料制造，避免引發(fā)燃燒或爆炸事故。這類起重機一般安裝在粉塵量較嚴重的車間或放有易燃易爆物的場所。</p><p>　　2.2.3 電動葫蘆型橋式起重機</p>

30、<p>　　這類橋式起重機是用一個自行式電動葫蘆代替通用橋式起重機的起重小車來實現(xiàn)貨物的起升與平移的。與通用橋式起重機相比，其運行速度較慢、起重量小、工作級別不高，但比較容易與標準件配套使用、能耗不高、用料量低，對高架軌的壓力較小，經(jīng)濟性好，使用方便。</p><p>　　圖2.1 橋式起重機的分類</p><p><b>　　2.3小車</b></

31、p><p>　　橋式起重機小車又稱行車（圖2.2），它的整體支承裝置是由鋼板焊接而成的小車架，為其提供動力的是小車運行機構，而負責升降貨物的機構則是卷筒起升機構。除此之外，為了維持小車運行的平穩(wěn)性和避免發(fā)生沖擊還需設置一些安全裝置。</p><p>　　在設計過程中，起升機構和運行機構是分開設計選擇獨立部件組成的。在動力傳遞方案設定中，將軸與軸間傳遞的不精確因素用齒輪聯(lián)軸器來進行補償，這在很大

32、程度上彌補了軸線的偏移，修正了安裝過程中的一些不確定性誤差。這樣的設計方案，使得機構的拆裝與維修便利性得到了很大的改善。此外對于部件的選擇，盡量選用標準件或行業(yè)成品，這樣不僅可以節(jié)省大量的資金成本，也反而會提高設備部件的互換性，使產(chǎn)品在市場更具性價比。</p><p>　　2.3.1 起升機構</p><p>　　“起升機構由電動機、傳動裝置、卷筒、制動器、滑輪組及吊鉤裝置等組成。由于這些

33、零件結構和組合方式的差異性，因此有很多種結構形式，但不管哪種形式，均應考慮到改善零部件受力情況，減少外形尺寸及自重，工作平穩(wěn)，安全可靠，拆裝維修方便等因素。[19]”</p><p>　　由于本設計主要考慮的是運行機構，而且起升機構也有同組成員專門設計，故此不做詳細闡述。</p><p>　　圖2.2 吊鉤橋式起重機</p><p><b>　　2.3.2

34、 小車架</b></p><p>　　小車架要承受全部的起升重量以及小車的自重，因此必須要保證它的強度和剛度滿足要求，再次基礎之上還應盡力減輕自重以控制輪壓以及主梁的受載。現(xiàn)代工業(yè)的進步使得起重機小車架大多采用焊接結構完成，用料主要考慮鋼板或角鋼。由于小車的受力大多分布在車輪行走軌道兩側，小車架的結構也因此而用沿著軌道上方的縱梁和搭在兩縱梁之間的橫梁構成一個剛性的整體，縱梁的兩端與中間段的結構不同，要

35、為安裝車輪的角形軸承箱留出直角懸架。其余空缺面積都用鋼板焊接平整，為簡化車架的加工，焊接裝配電機、減速器等的墊板時應當盡量控制在同一平面。</p><p>　　2.3.3小車運行機構</p><p>　　橋式起重機小車運行機構由減速器、電動機、主從動車輪組、聯(lián)軸器、傳動軸等組成。根據(jù)設計參數(shù)要求以及設計的設備工作環(huán)境要求計算選擇適當?shù)牟考?，要充分考慮到彼此之間的裝配關系，避免相互干涉。&l

36、t;/p><p>　　機構中各軸的支承均選用用滾動軸承，卷筒和車輪安裝在轉軸或心軸上。因為起重小車是后輪驅動設備，從動車輪不需要承擔轉矩安裝在心軸上，而主動車輪有動力輸入則安裝在轉軸上，輪軸與減速器輸出軸端用齒式聯(lián)軸器連接。因為車輪組是焊裝在小車架上的，所以卸下聯(lián)軸器后車輪就可以單獨拿下。</p><p>　　由于小車架總體尺寸有限，因此在機構布置時可用空間也很有限，為使得結構緊湊可以將制動輪

37、與齒輪聯(lián)軸器做成一個部件，這樣不僅有利于拆裝而且也大大節(jié)省了用料（圖2.3中5）。</p><p>　　圖2.3 橋式起重機小車構造圖</p><p>　　1-墊板；2-從動車輪組；3-主動車輪組；4-減速器；5、6-起升及運行機構</p><p>　　2.3.4 安全裝置</p><p>　　起重小車除有運行機構、起升機構和小車架外，還要配

38、備安全保護裝置。安全裝置主要有重量限制器、限位開關、欄桿、排障板、撞尺及緩沖器等。</p><p><b>　　1.欄桿</b></p><p>　　欄桿的作用就是在小車安裝和維修過程中保障人員。一般與小車架的非軌道側用焊接或螺栓連接的方式進行固定，為了不阻礙維修人員的上下進出在沿軌道側一般不設欄桿。對于欄桿的材料選擇，業(yè)內(nèi)普遍選用的是角鋼（L50）或鋼管，而且為了保

39、證其功能規(guī)定高度不低于0.8m。</p><p><b>　　2.限位開關</b></p><p>　　“其作用是限制吊鉤和小車架的極限位置。為了讓吊鉤不會與小車架相碰，在起升機構卷筒旁邊設置墜重式限位開關（圖2.4a）?！爱?shù)蹉^組上升到最高點，吊鉤組上的擋板便將墜重抬起，使鋼絲繩松弛，繼而帶動杠桿在另一端重塊作用下轉動30º左右，斷開開關盒內(nèi)的電路觸點，起

40、升機構電動機斷電停止工作，吊鉤組只能下降。圖2.4b示意的是將墜重固定在連桿上，吊鉤組上升到極限點撞上連桿使其繞固定鉸點擺動抬起固定在其上的墜重，帶動開關動作，電動機斷電停機。相比較而言上述兩種方案中后一種布置方式使限位開關在小車架上的位置選擇性更為靈活。[19]”</p><p>　　圖2.4 杠桿式限位開關</p><p>　　3.緩沖器、排障板與擋鐵</p><p

41、>　　為了防止限位開關失靈，在大車橋架軌道的兩個極端位置，裝有彈簧式緩沖器和擋鐵，用此來阻止小車前進和吸收撞擊時小車的動能。緩沖器安在小車架上（圖2.4 b）其構造圖如圖2.5所示。當小車運行速度不高時，也可以用木塊和橡膠塊進行緩沖。</p><p>　　擋鐵裝在橋架主梁的兩端，也有將緩沖器和擋鐵的位置對調(diào)安裝的。</p><p>　　排障板設在小車架端梁兩端的車輪外側，用于清除軌道

42、上的障礙物，以確保小車安全穩(wěn)定的運行。</p><p>　　圖2.5 彈簧式緩沖器</p><p>　　2.4 本次畢業(yè)設計中的內(nèi)容</p><p><b>　　2.4.1主要參數(shù)</b></p><p>　　這次設計的起重機為5T橋式起重機，安裝于普通工程廠房內(nèi)，用于車間大型零件和重型器械的搬運和調(diào)用。</p&g

43、t;<p>　　基本數(shù)據(jù)為橋機跨度：13.5m；</p><p><b>　　額定起重量：5T；</b></p><p><b>　　起升高度：14m；</b></p><p>　　起升速度：10m/min；</p><p>　　小車運行速度: 50m/min；</p>

44、<p>　　大車運行速度：60m/min;</p><p>　　整機工作級別：A5;</p><p>　　機構工作級別：M6。</p><p><b>　　2.4.2結構特點</b></p><p>　　1.本設計選用雙梁單小車結構，小車上設有一個吊鉤起升機構用于吊運5t以下物品。</p><

45、;p>　　2.車輪組采用單點分別潤滑，減速器立式安裝，帶油泵潤滑。</p><p>　　3.小車架由主梁、端梁、欄桿等組成，均用鋼板焊接而成。</p><p>　　第三章 小車運行機構及小車架</p><p>　　3.1小車運行機構設計分析</p><p>　　“小車運行機構[7]”是通用橋式起重機小車的三大組成機構之一，也是起重小車

46、的動力源泉。它的工作形式就是驅動起重小車在主梁橋架上做橫向移動，帶動抓取貨物的取物裝置到達指定位置。運行機構的主要結構就是從動力源電動機一直到輸出原件主動車輪的一整條傳動鏈，為了滿足剛度強度要求所有零部件都采用金屬機械制造而成。它的組成結構可以如圖3.1所示分類。</p><p>　　圖3.1 小車運行機構結構圖</p><p>　　根據(jù)主梁橋架的不同在其上設置的小車結構也有所差異，因而派

47、生出單雙梁兩種小車形式。本設計所采用的方式就是雙梁形式的單小車吊鉤橋式起重機。為了縮減設計周期提高工作效率，在設計計算中可以參考使用同類型產(chǎn)品的設計計算套路，結合自身的設計參數(shù)要求進行相應的變動改良設計，這樣技能減少設計工作量而且大大降低設計成本。</p><p><b>　　3.2確定傳動方案</b></p><p>　　運行機構的布置方法主要分為集中布置和分開布置

48、兩種，大車運行機構承擔的載荷較重而且整體穩(wěn)定性要求也比較高大多采用分開布置方案，而對于小車運行機構而言其結構相對集中車輪間的轉矩差不是很大，為了力矩傳遞的高效性大多選用集中驅動方案。集中驅動需要選用傳動軸來將減速器的轉矩直接傳遞到主動車輪組，為了安裝方便電動機通常設置在小車架上方，這就需要選用立式安裝的減速器來上下傳遞力矩。為了簡化整體的設計步驟減輕任務盡量選擇標準件和行業(yè)成品進行組裝，這樣既節(jié)約了成本又為后續(xù)使用提高了便利性。整個運行

49、機構的核心部件就是立式減速器，不僅僅是因為它的重量較重更是因為在整條傳動鏈中的核心地位，根據(jù)減速器的位置設置于小車輪單側、車架中間以及與電動機傳動軸整合安裝傳動方案可大致分為下述三種形式。</p><p>　　（1）減速器位于單邊車輪一邊</p><p>　　圖3.2所示的是立式減速器布置在靠近某一側車輪的方案。這樣的方案是的減速器正好處在某一側主梁上方，有利于小車的拆裝和維修，直接從主梁

50、上行走就可以。至于它的缺點就是離減速器較遠的一側車輪需要用較粗的傳動軸來傳遞轉矩，而且由于兩側車輪離減速器距離不等，接受的力矩有一定的偏差會在行走過程中產(chǎn)生一些波動影響穩(wěn)定性。實物圖見圖3.3。</p><p>　　圖3.2減速器位于單邊車輪一邊的傳動方案</p><p><b>　　圖3.3 實物圖</b></p><p>　?。?）減速器位

51、于小車架（兩車輪）中間</p><p>　　圖3.4所示的是減速器布置在車架中間的傳動方案。這種傳動方案避免了兩側車輪離減速器不等距而產(chǎn)生的力矩差的問題保證了兩側車輪均用接受力矩安裝也比較方便，允許有一定的安裝偏差，但由于兩側都相距一定距離使得機構中要多添加傳動軸和聯(lián)軸器來傳遞力矩，這樣整體機構就會變得有些笨重，同時也提高了制造成本。實體三維模型見圖3.5。</p><p>　　圖3.4

52、減速器在中間的小車運行機構簡圖</p><p>　　圖3.5 實體三維模型</p><p>　?。?）“三合一”驅動</p><p>　　為了實現(xiàn)機構的高效性可以將傳動裝置、驅動裝置、制動裝置整合成一個整體，這種新型的整合結構已經(jīng)在行業(yè)內(nèi)有了很好的發(fā)展并且也開始進行推廣使用。因為三個獨立部件合為一體使其整體結構變得緊湊，以上的一切優(yōu)化設計都在其性能上得到了很好的體現(xiàn)

53、，方便高效、體輕穩(wěn)定，但這一切的高性能都要以其高昂的造價為前提。因此，為了節(jié)約成本，本設計并未選擇此設計方案。</p><p>　　3.3 橋式起重機小車架分析</p><p>　　3.3.1 小車架的形式</p><p>　　“小車架是起重小車運行機構和起升機構的裝配基礎，是整個小車的基座骨架。因此在選擇鋼板或成型鋼材焊接時必須要嚴格考慮到它的剛度強度要求，而且要

54、在保證性能的基礎上輕量化、便利化。</p><p>　　根據(jù)不同時期的生產(chǎn)力發(fā)展水平小車架的制造型式大致經(jīng)歷了三大階段，即為鑄造、鉚接和焊接。每次的發(fā)展與變換都比前者要優(yōu)化很多，具體介紹如下：</p><p><b>　　1.鑄造型</b></p><p>　　鑄造的小車架將軸承座和減速器的箱殼都鑄成一體。它的整體比較堅固耐沖擊，而且由于一次成

55、型使得其上孔與墊塊的位置定位精準不易發(fā)生偏差。但是由于使用鑄造形式，車架整體會顯得比較笨重這不僅僅體現(xiàn)在其重量上，在工藝上安排得也比較繁瑣，現(xiàn)在已經(jīng)基本淘汰。</p><p><b>　　2.鉚接型</b></p><p>　　鉚接技術發(fā)展起來以后被迅速應用到了小車架的設計中來，這不僅大大減輕了小車架的重量而且在用料上也相對節(jié)省了很多，因而本大量使用以取代鑄造型的小車

56、架。</p><p><b>　?。?）焊接型</b></p><p>　　最近十幾年焊接技術得到了很好的發(fā)展，這也為小車架的生產(chǎn)提供一個新的轉變方式，焊接的小車架由成型鋼和鋼板焊接而成，其中槽鋼、角鋼和工字鋼應用得比較廣泛，為了節(jié)約成本在成型鋼可以滿足條件前提下盡量選用成型鋼。根據(jù)起重機其重量的不同在焊接材料的選擇上也有很大的差異，起重量相對較小的的可以直接全部用成

57、型鋼完成，而對于有一定起重量的起重機而言則可以適當選用一些成型鋼配合使用，起重量很大的起重機就必須全部用鋼板來配合完成，在應力和扭矩較大的地方多設置一些筋板對整體的強度更有利。</p><p>　　近年來，為了減少焊接工作量，在車架中采用一部分鋼板沖壓成型的構件來替代焊接構件，使車架的重量減輕，制造更方便。</p><p>　　制造小車架所用的型鋼和鋼板一般都用Q-235鋼。在設計過程中不

58、能為了降低車架重量以為選用高強度鋼材，那樣會對小車架的剛度產(chǎn)生很大的影響最后直接導致整體工作性能大打折扣 [13]”</p><p>　　3.3.2 小車架的結構</p><p>　　小車架的形式一般分為兩根縱梁加兩跟橫梁和兩根縱梁加多根橫梁兩種形式，如圖3.4和圖3.5所示。兩根縱梁沿著軌道方向鋪設兩端要為主從動車輪組的角軸承箱的焊接留有空間，在與之垂直方向則用橫梁連接形成小車架的主要受

59、力剛架。在車架上的所有空缺部分都用鋼板拼接焊平整，但要注意在需要留孔和槽的地方留出充足的空間用以穿鋼絲繩。</p><p>　　為便于機構的安裝，車架臺面上要焊接電動機、減速器、制動器和軸承座的所有墊板或墊座。同時為了簡化墊板加工以及焊接的方便盡可能把這些墊板的加工面布置在同一平面內(nèi)。如果需要局部加強可以在小車架臺面板的下面焊上一些將強勁。</p><p>　　圖3.4 連根橫梁小車架平面

60、布置圖</p><p>　　圖3.5 三根橫梁的小車架平面布置圖</p><p>　　在小車架縱梁兩端彎曲下蓋板上要焊接墊塊以安裝主從動車輪組的角形軸承箱，因此要選用厚度合適的鋼板才能承擔力矩。“墊板的四面都要加工，側面的寬度要與角形軸承箱的凹槽形成配合。在焊接固定的地方要留有足夠的間隙，因為一般此處的焊縫高度要達到6mm左右才能將墊板與軸承箱凹槽相聯(lián)結。[14]”</p>

61、<p>　　3.4 小車架的方案選用</p><p>　　根據(jù)本設計的參數(shù)要求選用如圖3.4所示的方案，為將上節(jié)所選用的電動機、減速器、制動器、車輪組等安裝布置于小車架上，需要在小車架上焊接臺面和墊塊用于與電動機、減速器、制動器的地腳螺栓連接固定，現(xiàn)設計布置如圖3.6所示。</p><p>　　圖3.6 小車運行機構裝配圖</p><p>　　第四章 小

62、車運行機構設計計算</p><p>　　4.1 小車運行機構設計計算</p><p>　　4.1.1 確定傳動方案</p><p>　　經(jīng)比較后，確定采用圖3.2所示傳動方案，因為本設計所要求的載荷較小，該方案的缺點對本設計的影響小，相反由于去結構簡單，裝卸維修方便更有利于生產(chǎn)實踐。</p><p>　　4.1.2 車輪及其軌道的選擇<

63、/p><p><b>　　1.車輪、軌道</b></p><p>　　最大輪壓：小車自重取Gxc=4000kg。假設輪壓均布，則根據(jù)公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　同理可得最小輪壓為：</p><p><b>　　（4-2）&

64、lt;/b></p><p>　　根據(jù)“附表17[16]”，當運行速度<60m/min，而且，工作級別為中級時，車輪直徑可以選用，相應的軌道型號則選用18kg/m（P18），查表得該軌道許用輪壓為3.19t>2.25t。</p><p>　　國標GB4628-84規(guī)定，車輪直徑可取的行業(yè)系列有Dc=250、315、400、500、630mm，因此為了節(jié)約成本提高經(jīng)濟性初選

65、車輪直徑為。</p><p><b>　　2.驗算強度:</b></p><p>　　車輪的接觸強度要按照車輪與軌道的點接觸和線接觸兩種情況進行校驗。首先要計算車輪踏面的疲勞載荷：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　為保證車輪的耐磨性可以選擇ZG50SiMn作為車輪

66、的材料，查表可得 ， </p><p>　?、儆嬎泓c接觸局部擠壓強度：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　—點接觸許用應力常數(shù)（N/mm2），根據(jù)“表5-2[16]”可知；</p><p>　　R—曲率半徑，為了保證車輪的強度一般取車輪與軌道曲率半徑中較大的值，車輪曲率半徑為，軌道曲率

67、半徑為（由“附表22[15]”查得），故??；</p><p>　　m—由比值（r為r1、r2中的小值）所確定的系數(shù)，，由“表5-5[16]”查得m=0.47；</p><p><b>　　驗算通過</b></p><p>　?、谟嬎憔€接觸局部擠壓強度：</p><p><b>　?。?-5）</b>

68、</p><p>　　其中 ─線接觸許用應力常數(shù)（N/mm2），由“表5-2可知=5.6；[17]”</p><p>　　—軌道與車輪之間的有效接觸強度，“附表22，[16]”可知對于軌道18而言，=b=28.2mm；</p><p>　　—轉動速度系數(shù)，“表5-3，[17]”當時，；</p><p>　　—機構工作級別系數(shù)，“表5-4，[1

69、6]”當工作級別為M6時，取=1。</p><p><b>　　驗算通過</b></p><p>　　根據(jù)計算結果，選定直徑的單輪緣車輪作為主動車輪，標記為：車輪DYL-315 GB4628-84；被動車輪選用同規(guī)格的雙輪緣車輪。</p><p>　　4.1.3 計算運行阻力</p><p><b>　　計算阻

70、力矩：</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　根據(jù)“附表19，[15]”可知的車輪組作用的滾動軸承型號為7518，因此車輪組的軸承也選用型號為7518的滾動軸承。根據(jù)軸承尺寸可算出軸承內(nèi)外徑平均值。根據(jù)“表7-1~表7-3[16]”可知此型號軸承滾動摩擦系數(shù)為,軸承摩擦系數(shù)為，附加阻力系數(shù)為，帶入式（4-6）可知滿載時

71、運行阻力矩為：</p><p><b>　　（4-7）</b></p><p><b>　　運行摩擦阻力為：</b></p><p><b>　　（4-8）</b></p><p><b>　　空載時：</b></p><p>&l

72、t;b>　?。?-9）</b></p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　4.1.4 電動機的選擇</p><p><b>　　計算靜功率：</b></p><p><b>　?。?-11）</b></p><p

73、>　　其中 為滿載時的靜阻力； η=0.9為機構傳動總效率；</p><p>　　m=1 為電動機選用的臺數(shù)。</p><p><b>　　初定電機功率：</b></p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　其中 —電動機的功率增大系數(shù)，根據(jù)“表7-6[16]”可

74、知，</p><p>　　由“附表30[22]”選用電動機YZR132M1-6， Ne=2.2kW， n1=908r/min， (GD2)d=0.06kgm2；</p><p>　　電機質量Gd=96.5kg。</p><p>　　4.1.5電機發(fā)熱條件的驗算</p><p><b>　　計算等效功率：</b></

75、p><p><b>　?。?-13）</b></p><p>　　其中 —電機的工作級別系數(shù)，查表可知，“時，[16]”；</p><p>　　γ—由“表6-5[16]”查得tq/tg=0.2，查“圖6-6[23]”得γ=1.12。</p><p>　　，所以電機的發(fā)熱條件驗算通過</p><p>　

76、　4.1.6減速器的選擇</p><p><b>　　轉化車輪旋轉速度：</b></p><p><b>　?。?-14）</b></p><p>　　機構所需傳動比計算：</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　由“附表4

77、0[15]”參考選擇ZSC-350-Ⅱ-2型立式減速器，具體參數(shù)為： ， ，。</p><p>　　4.1.7運行速度和實際所需功率的驗算</p><p><b>　　實際速度：</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　計算誤差： 可以通過 （4-1

78、7）</p><p>　　實際所需的等效功率：</p><p>　　，合格 （4-18）</p><p>　　4.1.8起動時間的驗算</p><p>　　機構起動時間計算公式：</p><p><b>　　（4-19）</b></p><p>　　其

79、中 n1=908r/min；驅動電動機臺數(shù)m=1；</p><p><b>　　（4-20）</b></p><p>　　運行過程中等效到電機軸上的運行靜阻力計算：</p><p><b>　　滿載計算：</b></p><p><b>　?。?-21）</b></p&g

80、t;<p><b>　　空載計算：</b></p><p><b>　?。?-22）</b></p><p>　　估算制動輪、聯(lián)軸器的轉動慣量：</p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　機構總飛輪轉動慣量：</p>&l

81、t;p><b>　?。?-24）</b></p><p>　　滿載工礦下的起動時間：</p><p><b>　　（4-25）</b></p><p>　　空載工礦下的起動時間：</p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　

82、　根據(jù)“表7-6[16]”可知，vc=50m/min=0.83m/s的情況下，[tq]可以選擇推薦值5.67s來進行比較和驗算，經(jīng)比較tq(Q=Q)< [tq]，所以上節(jié)選用的電動機可以滿足快速起動的需要。</p><p>　　4.1.9減速器功率的校核</p><p>　　由于整個機構在起動狀況下所承擔的轉矩最大，其所需的功率在次工況下也達到峰值，因此用次工況下減速器傳遞的功率來驗

83、算一定可以滿足整體要求：</p><p><b>　?。?-27）</b></p><p><b>　　其中 計算載荷</b></p><p><b>　　（4-28）</b></p><p>　　整個機構中同一級別傳動的減速器的個數(shù)。</p><p>

84、　　送上所述，前節(jié)選用的減速器[N]中級=2.2kW<N，按照理論要求需要更換更大功率的減速器，但只一旦選用大一號的減速器，整個機構的中心距將從350增至400，比較之下此變化相差不大，因為減速器在設計時都假定其有一定的過載能力，所以為了節(jié)約成本簡化設計過程就不變更改減速器的選用。</p><p>　　4.1.10車輪起動不打滑條件的驗算</p><p>　　在行業(yè)設計過程中一般對于

85、室內(nèi)使用的設備均不做風阻和坡道阻力力矩的驗算校核，因此只需要對其在滿載和空載兩種工況下進行驗算就足夠了。首先計算空載狀況下的起動：</p><p>　　計算主動車輪在接觸點的圓周切向力：</p><p><b>　?。?-29）</b></p><p><b>　　軌道附著力：</b></p><p&g

86、t;　　，故不打滑。 （4-30）</p><p>　　滿載狀況下，同理求出主動車輪在接觸點的圓周切向力：</p><p><b>　?。?-31）</b></p><p><b>　　軌道附著力：</b></p><p><b>　?。?-32）</

87、b></p><p>　　綜上計算所述，在滿載起動的情況下機構任然能夠保持不打滑，所以前節(jié)所選用的電動機完全可以滿足功率需求。</p><p>　　4.1.11 制動器的選擇</p><p>　　根據(jù)資料查的小車運行機構的制動時間范圍，在本設計中取，再根據(jù)該值計算機構所需的制動轉矩：</p><p><b>　　（4-33）&

88、lt;/b></p><p>　　根據(jù)“附表15[15]”可以參考選用型瓦式制動器，它的制動轉矩為。</p><p>　　在根據(jù)所選用的制動時間，用同上節(jié)的方法計算得：</p><p><b>　?。?-34）</b></p><p><b>　　（4-35）</b></p>&

89、lt;p>　　綜上所示，所選用的制動器完全可以滿足機構告訴制動時的不打滑條件。</p><p>　　4.1.12 高速軸聯(lián)軸器以及制動輪的選用</p><p>　　1.首先計算高速軸聯(lián)軸器</p><p>　　計算高速軸聯(lián)軸器所承受的轉矩：</p><p><b>　?。?-36）</b></p>&

90、lt;p>　　其中 電動機的額定轉矩為； （4-37）</p><p>　　運行機構中聯(lián)軸器的安全系數(shù)取；</p><p>　　機構剛性動載系數(shù)的取值范圍，對于本設計而言取其值。</p><p>　　根據(jù)手冊查得本設計所選用的YZR132M1-6型電動機，兩端伸出軸均為圓柱形。ZSC-350型立式減速器高速軸端伸出軸為圓柱形。為了滿足高速

91、軸間的轉矩要求，根據(jù)手冊選用GICL型鼓形齒式全齒聯(lián)軸器，其主動端以A型鍵槽配合；從動端也用A型鍵槽來進行配合。根據(jù)國標標記為：GICL1聯(lián)軸器 ZBJ19013-89。查得此款聯(lián)軸器的公稱轉矩，轉動慣量，質量；</p><p><b>　　2.制動輪的選擇</b></p><p>　　根據(jù)已選用的YWZ5200/23型瓦式制動器，通過標準件的選擇確定制動輪的直徑為

92、，中間用圓柱形軸孔連接，并在其上設置緊定螺釘來為其軸向固定，根據(jù)國標標記其為：制動輪200-Y35 JB/ZQ4389-86，其轉動慣量，質量；</p><p>　　計算所選用的聯(lián)軸器和制動輪轉動慣量總和：</p><p><b>　?。?-38）</b></p><p>　　與此前估計的0.26基本相符，因此以上計算符合要求無需修改。<

93、/p><p>　　4.1.13 低速軸聯(lián)軸器的選擇</p><p>　　此聯(lián)軸器的轉矩可以根據(jù)前節(jié)高速軸端的聯(lián)軸器計算進行系數(shù)調(diào)節(jié)得出：</p><p><b>　?。?-39）</b></p><p>　　查閱手冊可得ZSC-350型立式減速器的低速軸端為圓柱形，取浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑，由“附表42[15]”與浮動軸相連的一

94、端選用GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動端：Y型軸孔，A型鍵槽。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，標記為：</p><p>　　GICLZ3聯(lián)軸器ZBJ19014-89</p><p>　　而與車輪組直接想接觸的一端則選用GICL鼓形齒式聯(lián)軸器，主動端A型鍵槽；從動端A型鍵槽。標記為：GICL3聯(lián)軸器 ZBJ19013-89。 </p><p>　　本設計所選用的車輪直

95、徑為，由于沒有此型號車輪的標準車輪組可以選用，現(xiàn)參考車輪組的設計選用轉軸和心軸，取車輪軸與軸承相配合處的軸徑為，同樣選用兩個GICLZ3型鼓形齒式聯(lián)軸器，但不同的是此處只需選用半齒的即可滿足要求。其主動端：Y型軸孔，A型鍵槽。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，標記為：</p><p>　　GICLZ3聯(lián)軸器ZBJ19014-89</p><p>　　4.1.14低速浮動軸的強度驗算</p&

96、gt;<p><b>　　1.疲勞驗算</b></p><p>　　計算浮動軸的基本載荷：</p><p><b>　?。?-40）</b></p><p>　　因為已經(jīng)假定其軸徑為，計算扭轉應力得：</p><p><b>　　（4-41）</b></p&

97、gt;<p>　　由于運行機夠正反轉的轉矩值相同，浮動軸的載荷變化可以認為是對稱循環(huán)，因為傳動軸要承擔復雜的受力而選擇其制造材料為45鋼，根據(jù)起升機構中的高速浮動軸計算可知，，因而進一步計算此處的扭轉許用應力：</p><p><b>　?。?-42）</b></p><p>　　經(jīng)過比較，所以疲勞驗算合格</p><p><

98、;b>　　2.強度驗算：</b></p><p>　　計算浮動軸的最大載荷：</p><p><b>　　（4-43）</b></p><p>　　其中，對于突然起動的機構而言考慮它的彈性振動力矩增大系數(shù)，本設計取值；而對于剛性動載系數(shù)，則取值。</p><p>　　根據(jù)上述計算的最大載荷計算出最大扭轉

99、應力：</p><p><b>　　（4-44）</b></p><p>　　軸的扭轉許用應力計算可得：</p><p><b>　?。?-45）</b></p><p>　　經(jīng)比較，所以強度驗算也合格。</p><p>　　為了留有一定的過載空間浮動軸可取直徑范圍，而對于本

100、設計選擇的浮動軸進行傳遞連接。 （4-46）</p><p>　　第五章 小車架的計算</p><p>　　為了“簡化計算作如下的假定及許用應力值的確定：</p><p>　　1. 小車自重中，除掉主要集中載荷外，其余的重量認為均勻分布在兩個縱梁上。</p><p>

101、　　2. 許用應力值的確定：</p><p>　　由于車架受力復雜，且要求剛性大，因此許用應力應取得較低些。</p><p>　　縱梁（垂直于卷筒軸的梁）采用[σ]=900kg/cm2</p><p>　　橫梁（平行于卷筒軸的梁）采用[σ]=800kg/cm2</p><p>　　剪切應力采用[τ]=700 kg/cm2</p>

102、<p>　　3. 因許用應力取的較底當梁處于偏心載荷作用時，認為載荷是作用在梁的中心線上，因此可忽略扭轉力矩（但5噸小車架沒有忽略），并將橫梁與縱梁連接起來的焊縫近似的按純剪切進行計算。</p><p>　　4. 5噸小車架按三個輪子受力即三個著力點來進行計算。（但如按制造技術條件，最好是假定2個主動輪著地，本計算中未核算此情形）。[18]”</p><p><b>

103、　　5.1 計算參數(shù)</b></p><p>　　Gd——電動機重量 D——卷筒直徑</p><p>　　Gj——ZQ500減速機重量 d——鋼絲繩直徑</p><p>　　Gg——吊鉤重量 n——腹板數(shù)

104、目</p><p>　　Gs——卷筒重量 δ——腹板厚度</p><p>　　Gw——固定滑輪重量 n1——上翼緣焊縫數(shù)目</p><p>　　S——鋼絲繩最大拉力 n2——下翼緣焊縫數(shù)目</p><

105、;p>　　φ——動力系數(shù) n3——梁與梁連接處焊縫數(shù)目</p><p>　　G——小車自重 τ——剪切應力 </p><p>　　Gq——分布在兩個縱梁上的重量 Lh——焊縫長度</p><p>　　R——支點反力

106、 hw——焊縫高度</p><p>　　P——為各梁上的作用力 Z——重心</p><p>　　W——斷面系數(shù) [σ]——許用彎曲應</p><p>　　σ合——彎曲及扭轉合成應力 [

107、τ]——許用剪切應力</p><p>　　J——慣性矩 S——靜力矩</p><p>　　M彎——彎曲力矩 σ——彎曲應力</p><p><b>　　M扭——扭轉力矩</b></p><p><

108、;b>　　已知參數(shù)：</b></p><p>　　Gd=365kg； Gj=345kg； Gg=98kg； Gs=327kg； Gw=14kg； S=1275kg； φ=1.3 ；</p><p><b>　　G=2560kg；</b></p><p>　　Gq=G－Gj－Gg－Gs－Gw=2560－345－98－

109、327－14=1776kg</p><p>　　圖5.1 5T小車架平面布置草圖</p><p>　　圖5.2 計算示意圖</p><p>　　ZQ500減速機重量及卷筒重量一半及S值的力：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　固定滑輪的重量及2S值的力：</

110、p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　從卷筒上傳遞的鋼絲繩拉力對小車架所引起的彎曲力矩：</p><p><b>　　（5-3）</b></p><p>　　卷筒重量一半及S值的力：</p><p><b>　?。?-4）</b>&

111、lt;/p><p><b>　　5.2 求支點反力</b></p><p>　　按整個受力狀態(tài)求出：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　（5-6）</b></p><p><b>　　(5-7)</b

112、></p><p>　　5.3 求彎曲力矩和扭轉力矩</p><p>　　5.3.1 對斷面α′－α′</p><p><b>　　(5-8)</b></p><p><b>　　(5-9)</b></p><p><b>　　(5-10)</b>

113、</p><p><b>　　(5-11)</b></p><p><b>　　(5-12)</b></p><p><b>　　對Ⅱ梁的扭矩：</b></p><p><b>　　(5-13)</b></p><p><b&

114、gt;　?。?-14）</b></p><p><b>　　（5-15）</b></p><p><b>　?。?-16）</b></p><p><b>　　（5-17）</b></p><p>　　圖5.3 小車架受力矩圖</p><p>

115、;　　注：1.彎曲、扭轉圖為了構圖方便和清楚是用分層法畫出。從上圖可以看出在小一架內(nèi)的載荷最大位置在Ⅰ梁和Ⅱ梁連接處。</p><p>　　2.圖中彎矩和扭矩數(shù)值的大小是從0點算起。</p><p>　　5.3.2 Ⅰ梁（減速機梁）</p><p>　　圖5.4 Ⅰ梁截面圖</p><p><b>　　(5-18)</b>

116、;</p><p>　　總斷面對α′-α′軸的靜力矩：</p><p><b>　　(5-19)</b></p><p><b>　　總的斷面積：</b></p><p><b>　　(5-20)</b></p><p>　　總斷面重心到α′-α′軸距離

117、：</p><p><b>　　(5-21)</b></p><p>　　總斷面對x-x軸的慣性矩：</p><p><b>　　(5-22)</b></p><p><b>　　斷面系數(shù)：</b></p><p><b>　　對于下部邊緣：&

118、lt;/b></p><p><b>　　(5-23)</b></p><p><b>　　對于上部邊緣：</b></p><p><b>　　(5-24)</b></p><p>　　在下部邊緣處（拉應力）：</p><p><b>　

119、　(5-25)</b></p><p>　　在上部邊緣處（壓應力）：</p><p><b>　　(5-26)</b></p><p>　　端部的最大切應力及彎曲應力：</p><p><b>　　(5-27)</b></p><p>　　圖5.5 Ⅰ梁兩端截面圖

120、</p><p>　　總斷面對α′-α′軸的靜力矩</p><p><b>　　(5-28)</b></p><p><b>　　總的斷面：</b></p><p><b>　　(5-29)</b></p><p>　　總斷面重心到α′-α′軸距離：&l

121、t;/p><p><b>　　(5-30)</b></p><p>　　總斷面對x-x軸的慣性矩：</p><p><b>　　(5-31)</b></p><p><b>　　斷面系數(shù)：</b></p><p><b>　　對于下部邊緣：<

122、/b></p><p><b>　　(5-32)</b></p><p><b>　　對于上部邊緣：</b></p><p><b>　　(5-33)</b></p><p>　　在下部邊緣處（拉應力）：</p><p><b>　　(5