1、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
2、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。AbstractLifting equipment is widely used in the construction sites, industrial and mining enterprises, stations, ports, warehouse mari
3、ne development, space navigation and other industries You can tell it play an important role in the land, sea, air and other aspects This design is for the mechanical processing plant design of a lifting device, in order to improve the adaptability and operability, lifting equipment using single bea
4、m crane form. So the design will focus on single beam bridge crane design and calculatio n, and the specificatio n in eludes eight chapters The first chapter mainly introduces the crane and the development trend of the design of the main part; second chapter main is to determine the electric hoist;
5、third, the four chapter is mainly about the design and calculation of main girder and end girder; fifth, six main is the main, end beam connection calculation and traveling mechanism design; seventh, the eight chapter crane safety device and test requirements.For the used in the workshop crane is ma
6、inly used for handling workpieces with large workshop and some processing equipment, can greatly improve the working efficiency. At the same time, the use of lifting equipment can greatly save workshop space, convenient layout and other equipment.Keywords: Cra ne, Girder desig n, End beam design.要 A
7、bstract 错论误！未指定书签机机O的的工机作构绪方-1特11式2.占单 梁单 梁桥桥式式起起重重忌 3.较桁架梁和箱的比4.LD 型电动单梁桥式起重机各部件作用5.构运行 1机6.势3发展趋7.求工作 4条件及设11要 48.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 62.主梁强度的计算 73.主梁刚度的计算 104主 梁稳定性的计算 12四 端 梁 设 计 计算 121轮 距 的 确定 122.端 梁 中 央 断 面 集 合 特 133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五2
8、0主端梁连接计算201.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 232选择车轮和轨道， 并验算车轮强度 装 置 23设 it计3.传动算 244.验算电动机 255. 设 计 减 速 装置 277起 重 机 有 关 机 构 的 安 全 装置 298起 重 机 的 组 装 及 试 车 要求 291起 重 机 的 安 装 应 注 意 的 事项 292.起 重 机 的 试 车 要求 303.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
9、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-35C35C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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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：起重量：2吨起升高度：6米电动葫芦运行速度：30m./min电动葫芦的起升速度：8 m/min葫芦最大轮压：Pmax二1900公斤（kg）葫芦自重:G=221kg起重机跨度：10m大车运行速度：45m/min大车轮距
19、：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：110吨，适用跨度为622. 5米，工作环境温度在- 30C40C范围内，起重机的工作级别为A3A5,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。
20、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
21、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0.510吨，起重高度为630m起升 速度为8 m/min,起重量为10t时为7 m/mino而MD1型电弧炉具有两种起升速度，除 常速外，还有0.8 m/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
22、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:主梁断面面积F=0. 5 (11-2X 8 1) +2 5 iXhi+2X 52X12+Fi+5 Xis=0. 5X (25+25+35) +48. 541+25 =116cm2主梁
23、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) X 55. 25+2 X 0. 5 X 25 X 43+2 X 0. 5 X 25. 5 X 30+48. 54X 13+1X10. 5X0.5)三 116二30cmy2 二56-30二26cm结果得：F二116cm2yi=30cm y2 =26cm3主梁断面惯性矩Jx=SJxi+SFi yi2(SJxi为对自身惯性矩)= (34X0.5 3) 4-12+34X0.5X25.75 2+ 2X0.5X
24、25 34-12+2X0.5X25X17. 75 2+ 2X0.5X (cos47X25. 5) 3 4-12cos47 +2X0.5X25.5X8.25 2+4&54X17.75 2+( 10.5X1 2) 4-12+10.5X1 X29.5 2=32336cm4Jy=SJyi+SFi yi2(SJyi为对自身惯性矩)= (0. 5 X 34 3) 4- 12+2 X 25 X 0. 53 4- 12+2 X 0. 5 X 25 X 17. 252 +2 X 0. 5 X(sin47 X25. 5) 3-F12sin47 +2X0. 5X25. 5X8. 52+1X 10. 534-12=1
25、1434 cm4结果：Jx=32336cm4 Jy二 11434 cm42、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 P
26、543 26-99 it 算:乞（弘+山生+空竺） 单位：公斤/厘米2人4 2 8式中：P=巾nQ+G葫=2000X1.2+221X1. 1=2643. 1其中：Q-额定起重量Q=2000KgG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. 2klL冲击系数，对于操纵室操纵时kn=l. 1yi-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二32336crG葫-电动葫芦的自重q-桥架单位长度重量（Kg/m）q= 1000XFX Y+qG 葫=221Kg=1000X0. 016X7. 85+7. 5=98. 56kg / m
27、99kg / m其中：F-主梁断面面积Y-材料比重，对钢板F二0. 0126 m2Y =7. 85t / m2q -材料横加筋板的重量所产生的均布载荷 qr =7.5 t/m所以：a x=304-32336X ( (1. 2X2000+1. 1 X221) 4-4X 1000+1. 1 X 1. 26X 100024-8)=304-32336X779300=723Kg/cm2结果得：o x二723Kg/cm22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+ce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二0.4 cma= (11.6-
28、0. 54) 4-2=5. 53cm2e二0.164R (cm)对普型工字钢，翼缘表面斜度为;.6R-为葫芦定轮踏面曲率半径，由机械手册31.84查得R=14. 4 cm 贝ij： e二0. 164X14.4=2. 36 cm所以：i=5. 53+0. 4-2. 36=3. 57二3. 57“ 53 =0. 65结果：i=3. 57 二0 .65b、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. 9Pa-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. 9Vto 二t+ 5其中：t-工字钢翼缘平均厚度 t=1.30 cm$-补强板厚度 5 =1 cmto2= (1. 30+1) 2=2. 302=5. 29 cm2所以:o i= (0.9X2. 1X8434-5. 29)=301. 19Kg/cm2结果：o i=301Kg/cm2如图，1点纵向（在yz平面内）局部弯曲应力为山
