1、1摘 要本文首先介绍了起重机的概念和分类，以及在国内外的发展概况。接着对桥式起重机的特点、分类以及构造进行了详细的叙述。并且对所设计的起升机构进行了三维建模和有限元分析。其中，本次设计的起重机为 50t/20t 双梁桥式起重机，主要用于各车间分段生产线和钢材堆场等处。桥式起重机本身作横向移动，车架上的绞车作纵向移动，吊在绞车上的吊钩作垂向移动，三个方向的运动的合成才能使起重机起作用。本课题主要对 50t/20t 双梁桥式起重机的主起升机构、副起升机构、主起升机构卷筒组及滑轮组、副起升机构卷筒组及滑轮组、卷筒、滑轮、轴等进行设计。设计过程中查阅了大量的国内外的相关资料，所做的设计运用了大量的专业
2、课程知识。通过确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组，选择合适的钢丝绳，计算滑轮的主要尺寸，确定卷筒尺寸并验算其强度，选择合适的电动机、减速器、制动器和连轴器，使得起重设备运行平稳，定位准确，安全可靠，性能稳定。关键字：桥 式 起 重 机 ； 减 速 器 ； 制 动 器 ； 联 轴 器 ； 卷 筒2AbstractThis paper firstly introduces the concept and classification of the crane, as well as the developments at home and abroad. Then the cranes charac
3、teristics, classification and structure are analyzed in detail. And the design of the hoisting mechanism has 3D modeling and finite element analysis. Among them, the design of the crane is the 50t / 20t double beam bridge crane, mainly used in the workshop section production line and steel yard. Bri
4、dge crane itself is used to do lateral movement; winch frame is used to do longitudinal movement, the hook which hanging in the winch is used to do vertical movement, the movement in three directions makes the crane function well.The main topic of the 50t / 20t double girder overhead traveling crane
5、 is the main lifting mechanism, auxiliary lifting mechanism, the main lifting mechanism for drum group and a pulley block, auxiliary lifting mechanism of reel group and pulley, pulley shaft, drum, and other design.The process of the design was accessed to a large number of domestic and international
6、 relevant information; the design used a large number of professional courses. Firstly, by determining the transmission scheme, selecting the pulley and hook group, choosing the right wire rope pulley, calculating the main dimensions, determining the reel size and checking its strength, choosing the
7、 appropriate motor, reducer, brake and shaft coupling. All used to achieve the lifting equipment running smoothly, locating accurately, safety and reliability, technical performance and stability.Key words: Crane; Reducer; Brakes; Coupling; Reel3目 录 1 绪论 .11.1 选题意义 .11.1.1 起重机的概述 .11.1.2 起重机的国内外发展状况
8、 .21.2 设计内容 .31.3 设计参数 .31.4 设计目的 .31.5 设计要求 .32 设计方法与实施方案 .52.1 起重机结构介绍 .52.2 起升结构 .52.3 运行机构 .52.4 传动方案的确定 .63 主起升机构设计 .83.1 滑轮组的选取 .83.2 钢丝绳的选取 .93.3 确定滑轮主要尺寸 .103.4 卷筒的选取 .113.5 电动机的选取 .123.6 算电动机的发热条件 .133.7 标准减速器的选取 .133.8 起升速度和实际所需功率的验算 .143.9 减速器输出轴强度校核 .143.10 制动器的选取 .153.11 联轴器的选取 .153.12
9、高速浮动轴的计算 .164 副起升机构设计 .194.1 滑轮组的选取 .194.2 钢丝绳的选取 .204.3 确定滑轮主要尺寸 .214.4 卷筒的选取 .214.5 电动机的选取 .234.6 验算电动机发热条件 .244.7 标准减速器的选取 .244.8 起升速度和实际所需功率的验算 .254.9 减速器输出轴强度校核 .254.10 制动器的选取 .2644.11 联轴器的选取 .264.12 高速浮动轴的计算 .275 起升机构三维建模及钢丝绳的维护 .305.1 起升机构三维建模 .305.2 钢丝绳的维护 .316 重要结构有限元分析 .336.1 有限元分析简介 .336.
10、2 主起升机构浮动轴有限元分析 .336.3 副起升机构浮动轴有限元分析 .346.4 吊钩有限元分析 .36致 谢 .39附 录 .4011 绪论1.1 选题意义1.1.1 起重机的概述双梁桥式起重机是一种以提高劳动生产率为主的重要物品搬运设备，主要适应车间的物品搬运、设备的安装与检修等用途。我国生产的吊钩电动双梁桥式起重机额定起重范围为 5500t，一般 10t 以上。起重机有主、副两套起升机构； 300t 以上的起重机，一般有三套起升机构。电动双梁起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成。在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，小车运行机构采用集中驱动。起升机构滑轮组采用双
11、联式滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳可靠，且钢丝绳的安装和更换也很容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积较大，单位压力低的优点。起重机是起升、搬运和输送物料及产品的机具，是国民生产各部门提高劳动生产率、生产过程机械化不可或缺的机械设备。起重机械对于提高工程机械各生产部门的机械化，缩短生产周期和降低生产成本，都起着非常重要的作用。如图 1-1 所示：图 1-1 双梁桥式起重机工作现场21.1.2 起重机的国内外发展状况双梁桥式起重机是现代工业在实现生产过程机械化、自动化，改善物料搬运工作，提高劳动生产率必不可少的重要机械设备。它对于发展国民经济，改善人们的物质文化
12、生活都起着非常重要的作用。在我国科学技术不断发展的基础上，这些年来我国独立设计的起重机不仅可以满足国内的需要，而且可以部分出口。双梁桥式起重机用于高层建筑的施工，上万吨级或几十万吨级的大型船只的建造，火箭和导弹的发射，大型电站的施工和安装，大型重件的装卸和搬运等。它不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品的装卸和搬运，进行机电设备、船体分段的吊运与安装，而且也是一些生产过程及工艺操作中的必需的装备。再如冶炼金属工业生产中的炉料筹办、加料、钢水浇铸、脱模取锭等，必需依靠起重机进行生产作业。据统计，在国内的冶炼金属、煤炭部门的机械设备总数量中，起重运输机械约占 45%。起重机是机械化作业的重要
13、的物质基础，是大多数工业企业中主要的固定资产。对于工矿企业、建筑施工工地、海洋开发、车站库场、港口码头、宇宙航行等部门，起重机已成为主要的生产力要素，在生产中进行着高效的工作，组成合理批量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重要标志之一。欧洲是起重机的发源地，其技术水平和生产能力也较高。随着科学技术的进步和生产规模的扩大，不仅起重机零部件的质量在不断提高，同时也减少制造过程的劳动量，降低成本。还有为了减少减速器在安装时的调整工作量，很多厂商采用了直接悬挂到卷筒或车轮轴上的减速器。此外，还有采用圆盘制动器等一系列改进措施。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，起重机正经历着一场巨大的变革。
14、正向大型化、模块化、专业化、轻型化、组合化、多样化发展。目前世界上发达国家已经进入了新的科学技术革命时代，而我国仍然处在生产技术落后，起点低，人力资源得不到充分的发挥，相对于发达国家还存在一定的距离。我们应当在学习国外先进技术的同时不断提高自己，加快我国的社会主义现代化建设。由于我国起重机械起步较晚，虽然技术水平上有了长足的发展和进步，但是与国际先进水平相比，还存在着一定差距。产品性能一般。产品性能是设计、制造、安装、维护使用的综合反映。产品开发能力较弱。制造工艺水平较低。产品检测水平不完善。配套件供应和质量问题较大。产品技术标准更新滞后、实施乏力。基于以上我们需要对此进行进一步的研究。31.
15、2 设计内容本次设计的起重机为 50t/20t 双梁桥式起重机，主要用于各车间分段生产线和钢材堆场等处。桥式起重机本身作横向移动，车架上的绞车作纵向移动，吊在绞车上的吊钩作垂向移动，三个方向的运动的合成才能使起重机起作用。本课题主要对 50t/20t双梁桥式起重机的主起升机构、副起升机构、主起升机构卷筒组及滑轮组、副起升机构卷筒组及滑轮组、卷筒、滑轮、轴等进行设计。在小车起升机构中，有主起升和副起升的计算，其中分别都包括了滑轮组的选择，钢丝绳的选择和校核，卷筒的计算，吊钩的选择，电动机的选择和校核，减速器的计算，制动器的选择，联轴器的选择等等。要求起重设备运行平稳，定位准确，安全可靠，技术性能
16、稳定。1.3 设计参数1.主起升机构：额定起重量 50t，最大起升高度 18m，起升速度 16m/min，工作级别 M62.副起升机构：额定起重量 20t，最大起升高度 20m，起升速度 18m/min，工作级别 M53.小车运行机构：小车轨距 2.5m，运行速度 40m/min，工作级别 M54.大车运行机构：大车轨距 22m，运行速度 40m/min，工作级别 M51.4 设计目的毕业设计是我们大学生大学期间最重要的实践环节，可以培养我们综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓展和深化我们的知识。培养我们树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方
17、法。培养我们树立正确的设计思想和使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力。培养我们进行调查研究，面向实际，面向生产，面向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。在这次设计中我主要负责双梁桥式起重机起升机构设计。完成主、副起升机构的设计和计算，培养了我独立工作的能力和团队合作的精神。1.5 设计要求以钢铁企业中关键设备桥式起重机为课题，重点开展起升机构的设计，使我们在起重机结构设计、受力分析、选材、CAD 制图、以及资料检索、英文翻译等方面获得综合训练，为缩短工作适应期奠定坚实的基础。主要要求如下：1.设计的起重机符合国家标准规范
18、，满足主要技术参数；42.设计切实可行,机构和零部件的选择恰当实际。3.设计严谨求实，保证设计结论的可靠性和实效性。52 设计方法与实施方案2.1 起重机结构介绍此次设计的起重机为双梁桥式起重机，主要由主起升机构、副起升机构、小车运行机构、小车架、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒组和滑轮组。该起重机上设有主、副起升机构。主、副吊钩可单独起吊，也可配合起吊。本次设计的是主、副起升机构，它们是桥式起重机的重要组成部分。在本次毕业设计中，将详细的对双梁桥式起重机主、副起升机构进行一系列的设计。2.2 起升结构该起重机上设有主、副起升机构。主、副吊钩可单独起吊，
19、也可配合起吊。起升机构设有旋转式和重锤式双重限位开关。如图 2-1 所示：图 2-1 桥式起重机起升机构图2.3 运行机构起重机的运行机构的驱动方式分为集中驱动和分别驱动。本次设计的双梁桥式起重机属于大型起重机，为了便于操作，采用两侧分别驱动，万向联轴器与主动平衡架连接。如图 2-2 所示：6图 2-2 桥式起重机运行机构图2.4 传动方案的确定在进行桥式起重机小车起升机构设计前，要先确定合理的传动方案。桥式起重机小车，因起升重量、起升速度和起升高度等设计参数的不同，有多种传动方案。在这些方案中大体可分为闭式传动和开式传动两种。1）闭式传动（图 2-3）在图 2-3 a 和 b 中，电动机与减速器之间采用一带制动轮的弹性柱销联轴器或带制动轮的全齿联轴器直接连接；而在图 2.4c 中，电动机与减速器之间采用一中间轴，轴的一端联有半齿联轴器，另外一段则联有带制动轮的半齿联轴器。像这种在两个半齿联轴器之间没有外支座的中间轴，除允许径向和角度有微量偏移外，由于可沿轴向稍微串动，因此，称它为浮动轴。
