伯莱釈铽本科毕业设计（论文）50/10t双梁桥式起重机小车设计随着社会不断发展，市场竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，制造行业中对桥式起重机要求越来越高，性能也越来越全面。本设计为起重机小车部分，起重小车是沿小车轨道横向行驶，吊钩则做升降运动。它工作范围是其所能行驶地段长方体空间，正好与一般车间形式相适应。通过对桥式起重机小车运行机构部分与起升机构部分总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器、钢丝绳计算选用；运行机构与起升机构减速器设计计算与零件校核计算及结构设计，完成了桥式起重机小车两重要机构机械部分设计。通过这一系列设计，满足起重量达到50/10T要求，且小车运行与起升机构结构简单，拆装方便，维修容易。关键词桥式起重机；运行机构；起升机构；设计ABSTRACTcontinuousdevelopmentsociety,marketcompetitionhasbecomeincreasinglyfierce.Thus,allmanufacturingenterprisesurgentlyneedproductiontechnology,improveproductionefficiency,manufacturingindustrybridgecranesincreasinglyhighdemand,propertiesincreasinglyfull.cranetrolleys,liftingtrolleyalongtrolleytrackmovinghorizontally,doliftinghookcampaign.movingbeyonditsrectangularlotsworkshopssuit.Throughoverheadcranetrolleysoveralldesign,motor,Coupling,bumpers,brakes,userunningreducerdesignstructuraldesign,completionbridgecranetrolleystwoimportantinstitutionsmechanicalpartsdesign.Throughmeetup50weight10Trequirements,Trolleyliftingmechanismsimple,easilyreassembledmaintain.KeywordsBridgecrane，running,，liftingbody，design起升机构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„22.3小车车架设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42.4安全装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42.4.1限位开关„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„42.4.3挡铁与缓冲器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5小车轮打滑„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„103.6起重小车架„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„103.7电动机选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11电动机静功率„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„113.7.2电动机初选„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„113.7.3电动机过载校验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„123.7.4电动机发热校验„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„143.7.5满载、上坡、迎风启动时间„„„„„„„„„„„„„„„„143.7.6启动平均加速度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„143.7选择合适电动机型号„„„„„„„„„„„„„„„„„„153.8减速器选择计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„153.8.3齿轮设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„163.8.4几何尺寸计算与齿轮结构设计„„„„„„„„„„„„„„„203.8.5低速轴设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„213.9制动器选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„25起升机构设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„274.1起升机构驱动形式„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„274.2.1平行轴线布置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„274.2.2同轴线布置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„284.4起升机构设计计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„294.4.1钢丝绳选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„294.5电动机选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„354.5.1概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„354.6.1概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„374.6.2减速器传动比„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„384.6.4齿轮设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„414.6.5几何尺寸计算与齿轮结构设计„„„„„„„„„„„„„„„45结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„57参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5本课题研究意义：50/10T桥式起重机有如下优点：起重机工作时，各机构经常是处于起动、制动以及正向、反向等相互交替工作状态之中。提升机构工作效率高，负载能力强。运行机构工作平稳，采用信息控制技术，提高了控制性能。行业市场状况：改革开放20多年来，国民经济突飞猛进，国家基础建设蓬勃发展，带动着国内工程机械需求，推动着工程机械发展。工程起重机行业也同其它工程机械一样得到长足发展。目前从行业来看，2019年13家企业报表中1-6月份销售量4600台，比去年同期增长50%以上，估计全年将超过8000台市场规模，各个企业都有不同程度增长。从起重机行业历年来销售数据剖析来看，以下四个特点十分明显：一是市场规模具有显著地域性，经济发达地区持续热销，落后地区购买力则相对较弱；二是中大吨位产品增长迅速，16以上产品均有较大幅度增长，今年上半年20吨级以上产品增幅更是高达100%以上；三是行业发展与国家投资政策相关性较大，周期变化受国民经济发展影响明显；四是用户不确定性与分散性，据统计，目前私人用户占整体用户70%以上，而且还有不断增加趋势。由此预见，在2019年大发展基础上，今年又将取得突破性发展，体现了国民经济发展强大动力与潜力。随着国家发展战略调整，各项措施到位与落实，以及全民共谋发展奔小康强烈愿望，经济建设必将走向快速健康发展之路，工程起重机及配套行业，通过市场竞争洗礼，也必将摆脱前几年徘徊局面，进入健康稳步发展新时期。我国工程起重机行业面对新一 轮挑战。 我国工程起重机市场趋势与对策剖析：工程起重机行业技术发展趋势。国内工程机械产 品近十年来随着技术引进、消化、吸收，有了长足进步，产品性能、可靠性、外观都有较大 幅度提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距。就工程起重机而言，今后发展主 要表现为：整机性能，由于先进技术与新材料应用，同种型号产品，整机重量要轻20%左右。 随着结构剖析应用与先进设备使用，结构形式更加合理；高性能、高可靠性配套件，选择余 地大、适应性好,性能得到充分发挥；电液比例控制系统与智能控制显示系统推广应用； 作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善；向吊重量大、起升高度、幅度更大大吨位方向发展。 加入世贸组织后，虽然国内市场(特别是配套件)将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技 术应用，使国内主机与配套件企业更清晰认识到差距，更多地了解国产产品存在致命问题， 必将引导主机与配套件企业技术创新与技术进步。 徐工集团重型厂与其他竞争厂家一样，准备用3-5 年时间进行产品创新，更新换代，紧跟世 界先进技术，将自身发展与汽车起重机整个制造行业技术进步放在同等位置上，力求把起重 机行业从低价格恶性竞争状态，带向高技术含量、高附加值良性品牌竞争新时代，从而带动 配套行业健康发展。 起重机电气控制技术未来发展趋势：国外工程起重机配套件发展趋势及应用情况。国外 工程起重机从整体情况剖析，领先国内10～20 年(不同类型产品有所不同)。随着国外经济 发展速度趋于平稳，工程起重机向智能、高性能、灵活、适应性强、多功能方向发展。25t 以下基本上不生产，产品向高附加值、大吨位发展，如利勃海尔公司汽车起重机基本退出市场，目前市场主导产品为全地面起重机，最小吨位是35t，而80t 与160t 是主导产品；格 鲁夫公司主导产品是全地面起重机与轮胎起重机，最小吨位是25t；多田野公司汽车起重机 只占20%，主导产品是全地面起重机与轮胎起重机，最小吨位16t。因此行业配套也与国内 有所不同：下车主要是300kW 以上柴油大功率发动机，与之配套是液力变矩器与自动换档变 速箱、12 吨级驱动转向桥及越野轮胎；上车采用高强度材料、大扭矩起升机构、回转机构、 回转支承；液压系统采用变量泵、变量马达、电磁换向先导阀及主阀、平衡阀、悬挂系统阀、 液压锁、液压缸及管路标准配套件；智能控制系统采用力限器显示控制、记忆通讯及单缸顺 序伸缩自动控制。由于国外工程机械起步较早，形成了成熟配套件体系。如力士乐泵马达、 回转、行走机构；贝林格主阀、先导阀、平衡阀；哈威主阀、先导阀、平衡阀；ZF 变速箱、分动箱；凯斯兰桥；PAT 力限器等等。 主要内容： 1.在起升机构中，电动机与减速器采用广泛应用具有补偿轴联接方案，这种补偿轴长度决定 补偿电机与减速器轴间安装误差大小。减速器与卷筒联接中，卷筒轴一端支承在固定与小车 架上球面滚动轴承中，其另一端用球面铰支承在减速器低诉轴输出轴悬臂端喇叭口内。当机 构工作时，减速器输出轴将扭矩通过齿形联轴器传给卷筒。 2.运行机构中，采用立式减速器放在中间，使输出轴与两侧传动轴所承受扭矩比较均匀。制 动器装在电动机另一端伸出轴上，便于安装与维修。小车架由钢板焊接成纵梁与横梁，纵梁 制成箱形截面，机构主要部件装在纵梁上。 起重小车总体方案设计桥式起重机小车（又称行车）主要由起升机构、小车运行机构与小车架三大部分组成， 另外还有一些安全保护装置。 2.1 小车运行机构设计 在中吨位桥式起重机中，小车有四个行走轮。布置起升机构个零部件时，应使机构总重 心能接近小车架纵向中心线，以便能最后比较均匀小车轮压。车轮与轴承组成一个单元组合 件（带角形轴承箱车轮），整件安在小车架下面，这样可以便于在高空作业中装卸。采用立 式减速箱，电动机与制动器可以安在小车架上面，便于安装维修工作进行，也可以减少小车 架平面尺寸，结构紧凑。 广泛采用小车运行机构形式，机构中减速器放在两个小车轮中间，这样每边传动轴只 传递总力矩一半。通过半齿联轴节与中间浮动轴来传动（两段浮动轴可以等长，也可以一长 一短）。也有把立式减速箱靠近一个车轮，用一个安全齿联轴节直接与车轮连接（只采用了 一段浮动轴）。它便于安装，也有较好浮动效果。考虑到小车车架变形影响，在小车轨距大 场合也增加一段浮动轴，以提高其补偿效果。 2.2 起升机构设计 起升机构由电动机、传动装置、卷筒、制动器、滑轮组及吊钩装置等组成。由于这些零 件结构与组合方式不同，可以有很多种结构形式，但不管那一种形式，均应考虑到改善零部件受力情况，减小外形尺寸及自重，安全可靠，工作平稳，装配维修方便等因素。 桥式起重机滑轮组一般均为双联滑轮组，相应卷筒也是左右对称双螺旋槽卷筒，或普通 双联卷筒。 由于制造与安装误差以及车架受载后变形，使传动件轴线之间容易产生偏心与歪斜，故 在桥式起重机上应当采用弹性联轴节，过去一直采用齿式联轴节，补偿效果好，只是加工复 杂，磨损大。现在桥式起重机，采用梅花形弹性联轴节，如下图联轴节由左右爪形盘与中间 芯子构成。芯子用聚氨酯材料压制成梅花形，按直径不同，分为六、八、十瓣，有较好弹性 变形能力，用它来传递动力，可以减少冲击与弥补轴偏斜与不同心，效果较好。这种联轴节 结构简单，补偿量大，耐冲击，减震耐磨，无嘈声，寿命长，安装维护方便，是推广使用一 种新型联轴节。如图2.1 所示。 图2.1 梅花弹性联轴节 在桥式起重机上，一般采用块式制动器，通常装在减速器高速轴上。 2.3 小车车架设计 小车架一般是由钢板焊接纵梁与横梁组成。小车架要承受全部起重量与各个机构自重， 应有足够强度与刚度，同时又要尽可能地减轻自重，以降低轮压与桥架受载。现在起重机小 车架均为焊接结构，由钢板或型钢焊成。根据小车上受力分布情况，小车架由两根顺着其轨 道方向纵梁及其连接横梁构成刚性整体， 纵梁两端留有直角型悬臂，以安装车轮角形轴承 2.4安全装置 安全装置主要有栏杆、排障板、限位开关、挡铁与缓冲器等。 2.4.1 栏杆与排障板 栏杆用于保护维修人员操作安全。它设置在与小车轨道相垂直小车台面边缘上。为便于 小车维修人员上下，在小车另外两边则不设栏杆。栏杆可用角钢或钢管制作，高度不低于 800mm。 排障板装在小车架端梁车轮外边，用于推开小车轨道上可能有障碍物，以利于小车运行。 2.4.2 限位开关 它主要用来限制吊钩、小车与大车极限位置。当这些机构运行到极限位置时，能自动切断电 源，防止操作失误造成事故。常用有杠杆式与丝杆式。A杠杆式限位开关 在限位开关盒体 外面，伸出一个短肩轴，在轴肩上固定有弯形杠杆，其一端为重锤1，另一端一绳索悬挂另 一个重锤2 上装有环套3，此环套3 套在起升钢丝绳外面，正常情况下不妨碍钢丝运动。由 于重锤2 力矩。 大于重锤1 产生力矩， 所以弯形杠杆顺时针方向转至极限位置。但当吊钩上升至最高极限位置时，吊钩挂架上 面撞板就抬起重锤2，弯形杠杆在另一端重锤1 作用下逆时针方向旋转一个角度，从而使盒 内微动开关电器触点分开，吊钩停止运动，保护设备不受损坏。小车运动机构限位开关也是 悬臂式杠杆，安装在小车轨道两端。在小车上安装有撞尺，当小车开至极限位置时，撞尺刚 好压住极限位置开关摇臂，迫使摇臂转动，从而切断电源，保证小车及时刹车，不会冲出轨 丝杆式式限位开关其限位开关主要工作零件为螺杆及滑块，螺杆上面套有螺纹滑块， 滑块又套在导拄上面螺杆另一端用联轴节与卷筒连接，当螺杆由卷筒带动旋转时，滑块只能 沿螺杆左右移动。当卷筒旋转至相当于吊钩最高极限位置时，滑块也刚好移动到右端极限位 置压迫电气开关，使之断电因而起升机构停止运动。滑块在螺杆上相对位置可以通过螺钉来 调节，这种限位开关较重锤式轻巧，由于它安装在小车架上卷筒端部，所以装配、调整均很 方便，目前以广泛采用。 2.4.3 挡铁与缓冲器 为了预防限位开关失灵，在大车架轨道两个极端位置，装有弹簧式缓冲器与挡铁，用次 来阻止小车前进与吸收撞击时小车功能。缓冲器安在小车架上，当小车运动速度不高时，也 可以用木板或橡胶块进行缓冲。综上所述，起重小车总体方案如图2.2 所示。 图2.2桥式起重机小车示意图 运行机构设计3.1 确定小车运行机构形式 起重小车运行机构承担着重物横向运动。小车传动方式有两种，即减速器位于小车主动 轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间小车传动方式。使小车减 速器输出轴及两侧传动轴所承受扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧传动方式，安装 与维修比较方便，但起车时小车车体有左右扭摆现象。主要运行机构形式有三种。如图3.1 所示。 1-传动轴 2-大齿轮 3-小车轮 4-减速器 5-制动器 6-电动机 7-轴承 8-主动车轮 9-轨道 10-联轴器 11-半齿联轴器 12-补偿轴 图3.1 运行机构三种类型 图中，小车主动车轮8装在传动轴1 上。传动轴上设有大齿轮2，由减速器4 低速 轴伸出小车轮3 带动旋转，使齿轮沿轨道运行。电动机6 与小齿轮之间，用减速器或为一级 开式齿轮相联接。这样类型优点是结构简单，缺点是车轮部位维修不方便。 图中，减速器装在小车架一侧。减速器高速轴，通过齿轮联轴器与电动机轴相联接。减速器低速轴通过十字滑块联轴器 10（或齿轮联轴器）与车轮轴联接。十字滑块联轴 器一半与减速器低速轴做成一体，另一半与车轮轴做成一个整体，中间有一个十字滑块。这 种类型联接方式优点是结构简单，造价较低，适合于小跨度小起重量小车上使用。缺点是因 两车轮中间轴过长，容易产生扭曲变形，以及靠近减速器车轮在起动时超前，在制动时因惯 性力作用而落后，促成两车轮不能同时起动或停止。如果轴刚性不够，这种变形将会引起小车运行时歪斜，从而造成车轮啃道。 图中类型中，是用三级立式减速器装在小车两主动车轮中间。减速器高速轴与电动机轴之间用补偿轴联接（或用全齿联轴器联接），并使制动器靠近电动机一侧，使之在制动 时补偿轴能够帮助吸收一部分冲击振动。低速轴与主动车轮之间也用补偿轴联接。这种结构 优点是采用了立式减速器、角型轴承箱与补偿轴，使整个结构变紧凑，传动性能良好与维修 方便。缺点是成本高。 本设计中采用a 图运行机构类型。 3.2 确定小车运行机构驱动装置 小车运行机构驱动装置一般由电动机、制动器、传动装置与车轮等组成。根据布置不同, 驱动方式有自行式与牵引式两种。自行式是机构直接装在运行部分上,依靠主动轮与轨道间 附着力运行,这种方式布置方便、构造简单,应用广泛。牵引式是驱动机构装在运行部分之外, 通过钢丝绳牵引小车运行,一般只用于要求自重轻、运行速度高或运行坡度较大小车,如用在 缆索起重机、塔式起重机牵引小车运行。所以本设计运行机构应采用自行式运行机构。 自行式运行机构又分为集中驱动与分别驱动两种形式。 3.2.1 集中驱动 集中驱动是用一台电动机通过传动轴驱动两边主动轮。这种机构优点是可减少电动机与 减速器台数。缺点是需要复杂、笨重传动系统，而且起重机金属结构变形，对传动零件强度 及寿命影响较大，而且成本高，维修不便。因此，一般只用在桥式起重机小车与跨度小于 16.5 米大车运行机构上。根据传动轴转速不同，可分为低速轴驱动、高速轴驱动与中速轴 驱动三种形式。如图4.2 所示。采用集中驱动对走台刚性要求高。低速轴驱动工作可靠，但 由于低速轴传递扭矩大，轴径粗，自重也大。高速轴驱动传动轴细而轻，但振动较大，安装 精度要求较高，需要两套减速器，成本也高，中速轴驱动机构复杂。 1－电动机；2－联轴器；3－减速器；4－低速轴；5－制动器；6－车轮 低速集中驱动运行机构 1－车轮；2－轴承座；3－联轴器；4－减速器；5－制动器；6－电动机； 7－中速轴；8－开式齿轮 中速集中驱动运行机构 1－电动机；2－高速轴；3－减速器；4－车轮；5 联轴器 高速集中驱动运行机构 图3.2 集中驱动三种形式