LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構設計
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河北建筑工程學院
畢業(yè)實習報告
學 院 機械工程學院
專 業(yè) 機械電子工程
班 級 機電112班
姓 名 辛東旭
學 號 2011322233
指導教師 李杰
實習成績
一、 實習目的
在大學的最后一個學期，我有幸跟隨李杰老師去完成我的畢業(yè)設計，李老師給我安排的題目是10t-LD型單梁橋式起重機總體及起升機構設計，由于以前從未接觸過起重機，我對起重機的結構及工作原理了解十分淺顯，在李老師的指導下，我通過借閱書籍和觀看起重機的工作視頻，對起重機的現(xiàn)狀有了初步的了解。起重機是現(xiàn)代工業(yè)在實現(xiàn)出產(chǎn)過程機械化，自動化，改善物料搬運條件，提高勞動出產(chǎn)率必不可少的機械設備。它對于發(fā)展國民經(jīng)濟，改善人們的物質(zhì)，文化生活的需要都起著重要作用。隨著經(jīng)濟建設的迅速發(fā)展，機械化，自動化程度也不斷的提高，與此相適應的起重機技能也在告訴發(fā)展，產(chǎn)物種類不斷增加，使用規(guī)模也越來越廣。高層建筑的施工，上萬噸級或幾十萬噸級的大型船只的建造，火箭和導彈的發(fā)射，大型電站的施工和安裝，大重件的裝卸與搬運等，都離不開起重機的作業(yè)。
起重機不僅可以作為輔助的出產(chǎn)設備，完成原料、半成品、產(chǎn)物的裝卸、搬運，進行機電設備、船體分段的吊運與安裝，而且也是一些出產(chǎn)過程及工藝操作中的必需的裝備。再如冶煉金屬工業(yè)出產(chǎn)中的爐料籌辦、加料、鋼水澆鑄成錠、脫模取錠等，必需依靠起重機進行出產(chǎn)作業(yè)。據(jù)統(tǒng)計，在國內(nèi)的冶煉金屬、煤炭部門的機械設備總數(shù)量或總自重中，起重運輸機械約占45%。起重機是機械化作業(yè)的重要的事物基礎，是一些工業(yè)企業(yè)中主要的固定資產(chǎn)。對于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站庫場、建筑施工工地，和海洋開發(fā)、宇宙航行等部門，起重機已成為主要的出產(chǎn)力要素，在出產(chǎn)中進行著高效的工作，組成合理社團批量出產(chǎn)和機械化流水作業(yè)的基礎，是現(xiàn)代化出產(chǎn)的重要標志之一。
二、實習內(nèi)容
3月25日，在李老師的帶領下，我們來到張家口東郊的油漆廠，通過參觀在油漆廠噴鍍的起重機來實地了解起重機的工作原理，同時，在此次參觀的過程中，我們盡量多次與師傅交流并掌握許多起重機的知識，爭取為畢業(yè)設計打下了基礎。在實習期間，我們通過李老師的講解了解了起重機的組成結構與主要的工作方式，起重機主要由以下結構構成：
1、取力裝置
取力裝置由油泵、取力器、軟軸拉線組成。用以將汽車動力輸出至油泵，成為液壓能。它是通過安裝在駕駛室內(nèi)的手柄的動作，通過軟軸拉線使取力齒輪與變速箱內(nèi)取力輸出齒接合或分離，從而使油泵工作或停止。
2、回轉機構
回轉機構由液壓馬達、行星齒輪減速器、回轉支承等組成。
其工作原理是：液壓馬達驅動減速器，減速器輸出軸上的小齒輪旋轉推動回轉支承，使轉臺回轉。
3、中央回轉接頭
中央回轉接頭，安裝在轉臺回轉中心處，用以解決工作時副車架相對地面靜止，上部回轉。實現(xiàn)油液及電能由下車向上車的傳遞。由于滑環(huán)的作用，液壓管路及電線不扭結。
4、液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)由一只主泵供油，系統(tǒng)工作壓力14Mpa,流量25L/min,其工作壓力由溢流閥調(diào)定。出廠時，本公司已調(diào)好。
當取力齒輪接合時，帶動主油泵運轉，油箱內(nèi)的油通過油泵輸出，到達支腿操作閥。支腿操作完畢后，將分配手柄撥到上車，此時液壓油就從支腿油路切換到上車，上車部分即可進行工作。
在現(xiàn)場我們重點參觀并了解了起重機的工作原理：
1、工作原理
起重機械通過起重吊鉤或其它取物裝置起升或起升加移動重物。起重機械的工作過程一般包括起升、運行、下降及返回原位等步驟。起升機構通過取物裝置從取物地點把重物提起，經(jīng)運行、回轉或變幅機構把重物移位，在指定地點下放重物后返回到原位。
2、驅動裝置
驅動裝置是用來驅動工作機構的動力設備的。常見的驅動裝置有電力驅動、內(nèi)燃機驅動和人力驅動等。電能是清潔、經(jīng)濟的能源，電力驅動是現(xiàn)代起重機的主要驅動型式，幾乎所有的在有限范圍內(nèi)運行的有軌起重機、升降機、電梯等都采用電力驅動。對于可以遠距離移動的流動式起重機（如汽車起重機、輪胎起重機和履帶起重機）多采用內(nèi)燃機驅動。人力驅動適用于一些輕小起重設備，也用作某些設備的輔助、備用驅動和意外（或事故狀態(tài)）的臨時動力。
3、工作機構
工作機構包括：起升機構、運行機構、變幅機構和旋轉機構，被稱為起重機的四大機構。
（1）起升機構，是用來實現(xiàn)物料的垂直升降的機構，是任何起重機不可缺少的部分，因而是起重機最主要、最基本的機構。
（2）運行機構，是通過起重機或起重小車運行來實現(xiàn)水平搬運物料的機構，有無軌運行和有軌運行之分，按其驅動方式不同分為自行式和牽引式兩種。
（3）變幅機構，是臂架起重機特有的工作機構。變幅機構通過改變臂架的長度和仰角來改變作業(yè)幅度。
（4）旋轉機構，是使臂架繞著起重機的垂直軸線作回轉運動，在環(huán)形空間運移動物料。起重機通過某一機構的單獨運動或多機構的組合運動，來達到搬運物料的目的。
4、取物裝置
取物裝置是通過吊、抓、吸、夾、托或其他方式，將物料與起重機聯(lián)系起來進行物料吊運的裝置。根據(jù)被吊物料不同的種類、形態(tài)、體積大小，采用不同種類的取物裝置。例如，成件的物品常用吊鉤、吊環(huán)；散料（如糧食、礦石等）常用抓斗、料斗；液體物料使用盛筒、料罐等。也有針對特殊物料的特種吊具，如吊運長形物料的起重架空單軌系統(tǒng)橫梁，吊運導磁性物料的起重電磁吸盤，專門為冶金等部門使用的旋轉吊鉤，還有螺旋卸料和斗輪卸料等取物裝置，以及集裝箱專用吊具等。合適的取物裝置可以減輕作業(yè)人員的勞動強度，大大提高工作效率。防止吊物墜落，保證作業(yè)人員的安全和吊物不受損傷是對取物裝置安全的基本要求。
5、金屬結構
金屬結構是以金屬材料軋制的型鋼（如角鋼、槽鋼、工字鋼、鋼管等）和鋼板作為基本構件，通過焊接、鉚接、螺栓連接等方法，按一定的組成規(guī)則連接，承受起重機的自重和載荷的鋼結構。金屬結構的重量約占整機重量的40%～70%左右，重型起重機可達90%；其成本約占整機成本的30%以上。金屬結構按其構造可分為實腹式（由鋼板制成，也稱箱型結構）和格構式（一般用型鋼制成，常見的有根架和格構柱）兩類，組成起重機金屬結構的基本受力構件。這些基本受力構件有柱（軸心受力構件）、梁（受彎構件）和臂架（壓彎構件），各種構件的不同組合形成功能各異的起重機。受力復雜、自重大、耗材多和整體可移動性是起重機金屬結構的工作特點。
6、控制操縱系統(tǒng)
通過電氣、液壓系統(tǒng)控制操縱起重機各機構及整機的運動，進行各種起重作業(yè)。控制操縱系統(tǒng)包括各種操縱器、顯示器及相關元件和線路，是人機對話的接口。安全人機學的要求在這里得到集中體現(xiàn)。該系統(tǒng)的狀態(tài)直接關系到起重作業(yè)的質(zhì)量、效率和安全。
起重機與其他一般機器的顯著區(qū)別是龐大、可移動的金屬結構和多機構的組合工作。間歇式的循環(huán)作業(yè)、起重載荷的不均勻性、各機構運動循環(huán)的不一致性、機構負載的不等時性、多人參與的配合作業(yè)等特點，又增加了起重機的作業(yè)復雜性、安全隱患多、危險范圍大。事故易發(fā)點多、事故后果嚴重，因而起重機的安全格外重要。
三、 實習結果
油漆廠的參觀實習對于我們畢業(yè)設計小組來說意義非凡，實習是極為重要的實踐性學習環(huán)節(jié)，通過階段性時間的實習，為我們之后走向社會，接觸本工作，拓寬知識面打下了基礎，并增強了我們的感性認識，培養(yǎng)、鍛煉我們綜合運用所學的基礎理論、基本技能和專業(yè)知識，增強了獨立分析和解決實際問題的能力，能夠將所學的專業(yè)理論知識運用與實踐，在實踐中結合理論加深對其認識和總結，再次學習，將專業(yè)知識與實際接軌，逐步認識體會，更好地將所學的運用到工作中去，接觸社會，認識社會，體驗生活，學會生活，學會生活，學會感悟，學會做事，學會與人相處，學會團結協(xié)作，為以后畢業(yè)走上工作崗位打下一定的基礎。
四、實習總結及體會
我很慶幸自己能在這樣有限的時間里，在李老師的帶領下，學到了這么多有用的知識，在實習期間，我努力向師傅們學習，不懂就問，真正了解起重機結構和工作過程，他們熱心地給我講授了許多業(yè)務及工藝方面的知識，總之這次實習為我提供了與眾不同的學習方法和學習機會，讓我從傳統(tǒng)的被動學習轉變?yōu)橹鲃訉W習，從死記硬背的模式轉變出來，增強了我的領悟、創(chuàng)新和推斷能力，也豐富了自己的實踐，在實習過程中我學到了許多在書本上原先學不到的東西，在看問題的角度、思考問題的方式亦不斷開闊，我一定以此次參觀實習為契機，扎實鉆研，以畢業(yè)設計的方式交出最優(yōu)秀的實習答卷！
河北建筑工程學院
畢業(yè)設計（論文）開題報告
課題
名稱
LD-10單梁橋式起重機總體及
起升機構設計
學 院： 機械工程學院
專 業(yè)： 機械電子工程
班 級： 機電112班
姓 名： 辛東旭
學 號： 2011322233
指導教師： 李杰
填表日期：
課題來源
導師課題
課題類別
工程設計
一、論文資料的準備
1.橋式起重機簡介
橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設在橋架上的軌道橫向運行，構成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。這種起重機廣泛用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機是生產(chǎn)車間中應用廣泛的一種起重設備,起升機構是橋式起重機的重要組成部分,起重小車用以支撐整機的機械、電器設備以及被起升的重物,承受和傳遞作用在起重機上的各種較為復雜的載荷。為了全面了解小車架結構在多重載荷組合作用下的應力大小及其分布狀況,找出結構承載的薄弱部位,對其進行結構分析是非常必要的。在對小車架結構進行分析時,傳統(tǒng)的力學解析方法復雜,且不精確,很難反映小車架結構實際的承載狀況。相比之下,利用有限元分析方法建立小車架的有限元模型,并按實際的載荷分布進行加載、求解,能得到實際的承載狀況,具有快捷、方便、求解結果相對準確的優(yōu)點。
起重機作為物料搬運、裝卸或用于安裝的機械設備可以減輕或代替人們的體力勞動提高勞動生產(chǎn)率。它被廣泛應用于國民經(jīng)濟的各個領域之中。在冶金行業(yè)、機械制造工業(yè)、電力工業(yè)、煤炭工業(yè)、交通運輸業(yè)、建筑工業(yè)、建材工業(yè)等國民經(jīng)濟支柱行業(yè)中起重運輸機械都扮演著重要的角色。隨著時代的發(fā)展制造工廠和裝卸作業(yè)場所開始轉向室內(nèi)使橋式起重機占據(jù)了主導地位。橋式起重機主要應用于大型加工企業(yè)如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)完成生產(chǎn)過程中的起重和吊裝等工作。其中用于生產(chǎn)車間的橋式起重機是起重機的一個主要類型，由于起重機行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個廠房的建筑面積，具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用戶歡迎，得到了極大發(fā)展。
2.國內(nèi)橋式起重機的發(fā)展現(xiàn)狀
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場競爭也越發(fā)激烈。橋式起重機行業(yè)在國內(nèi)需求旺盛和出口快速增長的帶動下，依然保持高速發(fā)展，產(chǎn)品幾近供不應求。
盡管我國起重機行業(yè)發(fā)展迅速，但是國內(nèi)起重機仍缺乏競爭力。從技術實力看，與歐美日等發(fā)達地區(qū)相比，中國的技術實力還有一定差距。目前，過內(nèi)大型起重機尚不具備大量生產(chǎn)能力。從產(chǎn)品結構看，由于技術能力所限，中國起重機在產(chǎn)品結構上也不完善，難以同國外匹敵。同時我國起重行業(yè)目前存在幾個突出問題，歸納如下：
（1）整體技術含量偏低，突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標低于發(fā)達國家同類產(chǎn)品的水平。
（2）知名品牌寥寥無幾，能打入國際市場并享有一定聲譽的知名品牌幾乎沒有。
（3）產(chǎn)品低價惡性競爭嚴重，企業(yè)合理利潤難保，已嚴重制約企業(yè)生產(chǎn)技術的持續(xù)發(fā)展。
3.國外橋式起重機發(fā)展方向
近年來，隨著國際合作的增加，國際起重機行業(yè)發(fā)展迅速。到目前為止，國際主要知名起重機制造廠商有德國的DEMAG?起重機，芬蘭的Kone起重機，美國CM集團等。上述企業(yè)在起重機行業(yè)內(nèi)較為知名。
橋式起重機的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動與控制的改進。將機械技術和電子技術相結合，將先進的計算機技術、微電子技術、電力電子技術、光纜技術、液壓技術、模糊控制技術應用到機械的驅動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效橋式起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅動裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測等設備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場感應防碰撞技術、現(xiàn)場總線、載波通訊及控制、無接觸供電及三維條形碼技術等將廣泛得到應用。使起重機具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機綜合自動化水平。重點開發(fā)以微處理機為核心的高性能電氣傳動裝置，使起重機具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動特性，可進行操作的自動控制、自動顯示與記錄，起重機運行的自動保護與自動檢測，特殊場合的遠距離遙控等，以適應自動化生產(chǎn)的需要
隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，各種新技術、新材料、新結構、新工藝在橋式起重機上得到廣泛的應用。所有這些因素都有里地促進了橋式起重機的發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有橋式起重機產(chǎn)品和技術資料的分析，近年來橋式起重機的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）重點產(chǎn)品大型化，高速化和專用化
（2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標準化
（3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化
（4）產(chǎn)品性能自動化、智能化和數(shù)字化
（5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化
二、本課題的目的（重點及擬解決的關鍵問題）
起重機械用來對物料作起重、運輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機械設備，它可以完成靠人力無法完成的物料搬運工作，減輕人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個領域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種專門用途的起重機相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機械設備，它的發(fā)展對國民經(jīng)濟建設起著積極的促進作用。起重機械是起升，搬運物料及產(chǎn)品的機械工具。
本課程設計的目的在于鞏固和擴大我們在校所學的基礎知識和專業(yè)知識，訓練綜合運用所學知識分析和解決問題的能力。是培養(yǎng)、鍛煉學生獨立工作能力和創(chuàng)新精神的最佳手段。畢業(yè)設計要求每個學生在工作過程中，要獨立思考，刻苦鉆研，有所創(chuàng)新、解決相關技術問題。通過畢業(yè)設計，使學生掌握架橋機的總體參數(shù)的確定，工作吊臂的結構設計計算等內(nèi)容，將課程中所學到的知識應用到畢業(yè)設計中去。 為今后步入社會、走上工作崗位打下良好的基礎。
三、主要內(nèi)容、研究方法、研究思路
主要內(nèi)容：了解橋式起重機的發(fā)展和應用現(xiàn)狀，設計一臺滿足要求的10t橋式起重機，并用AutoCAD繪圖軟件繪制出招標文件要求的圖紙。對起重機大車行走機構和箱梁設計及受力計算時，采用經(jīng)濟梁法設計出起重機主梁最優(yōu)截面，計算并校核截面幾何尺寸。從而實現(xiàn)功能合理，結構簡單適用，工作可靠的目標。
研究方法和思路：
本設計采用規(guī)范的設計計算對橋式起重機小車總體布置，箱型梁大車行走機構進行了分析。
首先，通過查閱相關書籍和資料，學習橋式起重機的相關知識，認真閱讀參考資料，繼承或借鑒前人的設計經(jīng)驗和成果，了解橋式起重機的發(fā)展和應用現(xiàn)狀，掌握橋式起重機金屬結構的設計方法，學習并掌握AutoCAD軟件的使用，掌握一般的繪圖方法和計算分析步驟；其次，根據(jù)現(xiàn)今國內(nèi)外生產(chǎn)橋式起重機箱型梁采用的各種結構類型，結合課本知識和參考文獻信息，設計小車總體布置，箱梁設計及和受力計算，大車行走機構等符合使用要求方面的設計；然后，根據(jù)參考文獻，分析橋式起重機箱型梁的受力情況，計算各種載荷，并對橋式起重機的箱型梁強度穩(wěn)定性，起重機的總體布置，起重機的穩(wěn)定性計算進行校核；最后通過數(shù)據(jù)列表或繪制等值線圖等方式查看并分析計算結果，檢驗結構的靜剛度、強度和穩(wěn)定性。此外，還對結構進行了CAD繪圖，便于生產(chǎn)制造。
四、總體安排和進度（包括階段性工作內(nèi)容及完成日期）
2013.3.29-2013.4.11 熟悉整理資料
2013.4.12-2013.4.25 方案選擇及總體設計
2013.4.26-2013.5.9 繪制總圖
2013.5.10-2013.5.23 小車結構總體布置設計
2013.5.24-2013.6.13 箱型梁受力分析計算
2013.6.14-2013.6.22 繪制零件圖紙
2013.6.23-2013.6.27 準備論文及答辯
五、主要參考文獻
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[13] 陳道南、盛漢中． 起重機課程設計． 冶金工業(yè)出版社，2002.6
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[17] 吳宗澤主編. 機械設計師手冊機械工業(yè)出版社，2002
[18] 北京鋼鐵學院編.起重機課程設計.冶金工業(yè)出版社，1982
指導教師意見：
指導教師簽名： 日期：
教研室意見：
教研室主任簽名： 日期：
系意見：
系領導簽名： 日期：
系蓋章
課題來源：導師課題、社會實踐、自選、其他
課題類別：工程設計、施工技術、新品開發(fā)、軟件開發(fā)、科學實驗、畢業(yè)論文。
LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構設計
河北建筑工程學院
本科畢業(yè)設計（論文）
題
目
LD-10單梁橋式起重機總體及
起升機構設計
學 院 機械工程學院
專 業(yè) 機械電子工程
班 級 機電112
姓 名 辛東旭
指 導 教 師 李杰
摘 要
橋式起重機用來提升和平移物體。橋式起重機主要由起升機構、小車運行機構、小車架和一些安全防護措施組成，橋架橫跨車間兩側的軌道上，小車在橋架橫梁上的軌道上沿著橫梁運動，吊鉤可到達車間的每一個角落，實現(xiàn)物體的提升和平移。橋式起重機，具有適應范圍廣，提升重量范圍大，操作簡單，安裝拆卸方便等優(yōu)點，廣泛用于工廠生產(chǎn)和港口物流搬運中。隨著機械行業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)的發(fā)展，人們對起重機的要求也越來越高，這就對起重機的設計提出了更高的要求，起重機能否順利有效的運行，取決于它的各個主要部分的好壞及其性能穩(wěn)定性的高低，所以說橋式起重機的優(yōu)化設計意義深遠。
該橋式起重機的起重量為10噸，跨度為12米，起升高度為9米，起升速度為0.6m/s，小車運行速度為0.6m/s，機械部分主要由小車架、卷筒、吊鉤、橋架橫梁和操縱室等構成。
橋式起重機可實現(xiàn)升降、平移兩種工作模式，本設計中根據(jù)起重量、起升速度和運行速度計算出電機功率、減速器、卷筒及各聯(lián)軸器型號，并以此依據(jù)來選型，綜合考慮多方面的因素，根據(jù)橋式起重機工作環(huán)境設計了起重機的安全保護措施，例如：在起重機的起動和運行過程中首先考慮到對制動的保護；以及對運動位置的限位保護等；同時各個系統(tǒng)有相應的安全保護措施來保證起重機安全可靠運行。
關鍵詞：軌道；橋式起重機；小車；卷筒
LD-10單梁橋式起重機總體及起升機構設計
ABSTRACT
Bridge crane used to upgrade and translation objects. From the main bridge crane lifting bodies, car running, trailers and some small measure of security, across the bridge on both sides of the Workshop on track, the car in the bridge beams on the track of movement along the beams, Hook can reach every corner of the workshop, to achieve the objects and enhance pan. Bridge crane, to a wide range of upgrading the weight of the large, simple, easy to install demolition of the advantages of widely used in factory production and handling in the port logistics. With the machinery industry and the development of modern logistics industry, one of the cranes rising demand, which the design of the crane has put forward higher requirements, the crane can smooth and effective operation, it depends on the major part of the Good or bad performance and the level of stability, so that optimal design of the bridge crane far-reaching significance.
The bridge crane from the weight of 10 tons, have a span of 12meters, up from the height of 9 meters, lifting speed of 0.6m/s, the car running at 0.6m/s. Some of the major machinery from small trailers, reel, hook, bridge beams and manipulation, such as a room.
Bridge crane movements can be realized, the translation work of the two models, in accordance with the design from weight lifting and running speed to the velocity of the electrical power, reducer, reel and coupling models, and as a basis for selection, Considered various factors, the working environment under the bridge crane designed crane safety protection measures, such as: cranes in the process of starting and running to first consider the protection of the brake, and the location of the movement limit protection At the same time the system has the appropriate security measures to ensure safe and reliable operation of a crane.
KEY WORDS：Track. Bridge crane .Car .Roll
目錄
第1章 前 言----------------------------------------------------------------------------------------- 1
1.1 起重機發(fā)展概況------------------------------------------------------------------------------------1
1.2 橋式起重機的分類----------------------------------------------------------------------------------3
第2章 總體設計------------------------------------------------------------------------------------------4
2.1概述-----------------------------------------------------------------------------------------------------4
2.1.1單梁橋式起重機的工作方式-------------------------------------------------------------------4
2.1.2單梁橋式起重機機構的特點-------------------------------------------------------------------4
2.1.3 起重機各部件的作用----------------------------------------------------------------------------4
2.1.4運行機構----------------------------------------------------------------------------------------------5
2.1.5 遙控的應用-----------------------------------------------------------------------------------------6
2.2主要技術參數(shù)及其選擇----------------------------------------------------------------------------7
2.3大車總體布置-----------------------------------------------------------------------------------------7
2.4電氣控制總體布置----------------------------------------------------------------------------------8
2.5整體及機構工作級別的確定--------------------------------------------------------------------9
2.6 選擇電動葫蘆的型號及規(guī)格-------------------------------------------------------------------10
第3章 起升機構設計-------------------------------------------------------------------------------11
3.1確定起升機構傳動方案---------------------------------------------------------------------------11
3.2 選擇鋼絲繩-------------------------------------------------------------------------------------------11
3.3 確定滑輪主要尺寸---------------------------------------------------------------------------------12
3.4 確定卷筒尺寸并驗算強度-----------------------------------------------------------------------12
3.5 選擇電動機-------------------------------------------------------------------------------------------14
3.6 驗算電動機發(fā)熱條件------------------------------------------------------------------------------14
3.7選擇減速器---------------------------------------------------------------------------------------------14
3.8驗算起升速度和實際所需功率---------------------------------------------------------------15
3.9校核減速器輸出軸強度---------------------------------------------------------------------------15
3.10 選擇制動器------------------------------------------------------------------------------------------16
3.11 選擇聯(lián)軸器------------------------------------------------------------------------------------------16
3.12驗算起動時間---------------------------------------------------------------------------------------17
3.13 驗算制動時間--------------------------------------------------------------------------------------17
3.14 高速浮動軸計算-----------------------------------------------------------------------------------18
第4章 小車運行機構計算------------------------------------------------------------------------20
4.1確定機構傳動方案----------------------------------------------------------------------------------20
4.2 選擇車輪與軌道并驗算其強度----------------------------------------------------------------20
4.3 運行阻力計算----------------------------------------------------------------------------------------21
4.4 選電動機--------------------------------------------------------------------------------------------22
4.5 驗算電動機發(fā)熱條件---------------------------------------------------------------------------22
4.6 選擇減速器-----------------------------------------------------------------------------------------22
4.7 驗算運行速度和實際所需功率--------------------------------------------------------------23
4.8 驗算起動時間--------------------------------------------------------------------------------------23
4.9 按起動工況校核減速器功率------------------------------------------------------------------24
4.10 驗算起動不打滑條件---------------------------------------------------------------------------24
4.11 選擇制動器-----------------------------------------------------------------------------------------25
4.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪-----------------------------------------------------------------25
4.13 選擇低速軸聯(lián)軸器-------------------------------------------------------------------------------26
4.14 驗算低速浮動軸強度----------------------------------------------------------------------------28
第5章 主梁的設計計算-------------------------------------------------------------------------30
5.1主梁截面的選擇--------------------------------------------------------------------------------------30
5.2主梁強度校核-----------------------------------------------------------------------------------------30
5.3主梁穩(wěn)定性計算--------------------------------------------------------------------------------------33
第6章 端梁設計計算------------------------------------------------------------------------------34
6.1 輪距的確定-------------------------------------------------------------------------------------------34
6.2端梁的強度計算--------------------------------------------------------------------------------------34
6.3 主端梁連接計算-------------------------------------------------------------------------------------35
6.4 起重機最大輪壓-------------------------------------------------------------------------------------38
第7章 大車運行機構的設計計算----------------------------------------------------------40
7.1大車傳動機構的確定-------------------------------------------------------------------------------40
7.2計算載荷------------------------------------------------------------------------------------------------40
7.3車輪踏面接觸強度計算---------------------------------------------------------------------------42
7.4 運行阻力計算----------------------------------------------------------------------------------------43
7.5 選擇電動機-------------------------------------------------------------------------------------------43
7.6驗算電動機發(fā)熱條件------------------------------------------------------------------------------44
7.7 選擇減速器-------------------------------------------------------------------------------------------44
第8章 關鍵零部件選擇和認識----------------------------------------------------------45
8.1銷軸-----------------------------------------------------------------------------------------------45
8.2鍵---------------------------------------------------------------------------------------------------------46
第9章起重機有關的安全裝置----------------------------------------41
第10章 起重機的組裝及試車要求----------------------------------------------------------------47
10.1 起重機的安裝應注意的事項------------------------------------------------------------------47
10.2 起重機的試車要求---------------------------------------------------------------------------------48
第11章 設計小結----------------------------------------------------------------------------------------50
致謝---------------------------------------------------------------------------------------------------52
參考文獻---------------------------------------------------------------------------------------------------53
附：英文原文
英文翻譯
第1章 前 言
橋式起重機是橫架于車間、倉庫和料上空進行物料吊運的起重設備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機的橋架沿鋪設在兩側高架上的軌道縱向運行，可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機械。隨著現(xiàn)代科學技術的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化程度的提高，起重機在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中的應用越來越廣，作用越來越大，對起重機的要求也越來越高。尤其是計算機技術的廣泛應用，許多跨學科的先進設計方法出現(xiàn)，這些都促使起重機的技術進入嶄新的發(fā)展階段。起重機械運用廣泛，在現(xiàn)在工業(yè)中不僅對起重機的安全和高效提出越來越多的要求，而且隨著自動化的控制以及計算機管理系統(tǒng)的日益廣泛，起重機從單一的搬運工具逐步演變成自動化、柔性化生產(chǎn)中的重要組成部分?，F(xiàn)今電子技術以及先進的加工技術運用廣泛，計算機輔助設計更是提高了設計師們的工作效率。
起重機械與運輸機械發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為合理組織成批大量生產(chǎn)和機械化流水作業(yè)的基礎，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標志之一。在我國四個現(xiàn)代化的發(fā)展和各個工業(yè)部門機械化水平、勞動生產(chǎn)率的提高中，起重機必將發(fā)揮更大的作用。
隨著起重機的高速化和大型化，還需進一步深入開展對起重機載荷變化規(guī)律、動態(tài)特性和疲勞特性的研究。進一步開展對起重機及零件的可靠性實驗研究，提供起重機新的設計方法和數(shù)據(jù)。極限狀態(tài)設計、優(yōu)化設計、可靠性設計、有限元法、模塊化設計、反求工程設計、疲勞設計和簡裝設計會更深入全面的得到應用。
結構方面采用薄壁型材和異型鋼，減少結構的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀，橋式起重機橋架大多采用箱型機構，主梁與端梁采用高強度螺栓連接，便于加工、運輸和安裝。在機構方面進一步開發(fā)新型傳動零部件，簡化機構?！叭弦弧边\行機構由于機構緊湊，拆裝方便、調(diào)整簡單并運行平穩(wěn)，將成為起重機運行機構的主流。減速器齒輪采用硬齒面，以減少體積，提高承載能力，增加使用壽命。
本課程設計的目的是綜合運用以前學過的基礎理論知識，對整體起重機主要部分進行設計，學習設計方法，熟悉零件的工藝性，機器裝配和安全技術等方面的知識，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。
1.1起重機發(fā)展概況
國際起重機制造業(yè)已有幾百年的發(fā)展歷史，主要生產(chǎn)國為德國、美國、日本、法國、意大利等，世界頂級公司有十多家，世界市場主要集中在北美、歐洲和亞洲。
經(jīng)過多年發(fā)展，中國起重機械企業(yè)已經(jīng)有能力對現(xiàn)有技術進行自主創(chuàng)新，研發(fā)出符合國內(nèi)外市場需求的個性產(chǎn)品。到目前，我國起重機械行業(yè)的產(chǎn)品種類已超過1000個，并不斷有新的起重機械設備問世?！笆晃濉逼陂g，我國起重運輸機械產(chǎn)品的工業(yè)總產(chǎn)值、銷售收入和利潤總額的年平均增長率超過15%。到2010年，該行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值達到3000億元。
在國外，尤其是美國、日本和西歐的一些發(fā)達國家，機械產(chǎn)品的結構優(yōu)化已有幾十年的歷史，門橋式起重機已完全采用了模塊化設計，它可以根據(jù)用戶對設備起重量、起升高度和軌道跨距等主要參數(shù)的要求，并結合用戶現(xiàn)場的實際空間和工作環(huán)境等特點，直接調(diào)用參數(shù)化3D模型進行現(xiàn)場組裝，然后對起重機結構進行有限元分析和優(yōu)化，直到滿足用戶的要求。而在國內(nèi)，由于主梁結構比較復雜，傳統(tǒng)的設計方法很難分析主梁局部應力和變形，使一些真正危險點被忽略，或對一些本已經(jīng)比較安全的部位無畏的加大或加厚，造成材料的浪費和生產(chǎn)成本的增加，不利于產(chǎn)品的市場競爭。因此，對門橋式起重機主梁結構的有限元分析和優(yōu)化具有很重要的現(xiàn)實意義。另外，隨著社會的進步，環(huán)保意識和勞動保護意識的提高，冶金起重機設計過程把人機工程及操作環(huán)境舒適要求提高。人機工程合理化正逐步成為現(xiàn)代冶金起重機發(fā)展的主要趨勢之一，越來越引起人們的關注。
橋架、小車架包括一些大型結構件整體加工是保證冶金起重機產(chǎn)品質(zhì)量的一項重要措施和有效途徑。由于冶金起重機工作的特殊性，對質(zhì)量提出了較高的要求，小車架整體加工是指焊在小車架上的電動機底座，制動器底座，減速器支承座，卷筒支撐座，和小車車輪支撐座等機座一次性的畫線加工而成相互間的行位、尺寸公差由機床保證，因此裝配工作變得特別簡單。只要把電動機、制動器、減速器、卷筒、車輪就位即可，不像舊的辦法，它們間的行位、尺寸誤差靠塞墊片來調(diào)節(jié)。簡而言之，這些部件間的形位公差由機床精度保證與裝配工人的技術等級無關，排除了人為因素，因而大達提高了裝配的精度和使用性能，同時也大大縮短了用戶的維護時間。
未來中國起重機的幾個發(fā)展趨勢如下：重點產(chǎn)品大型化、高速化，耐久化和專用化；系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標準化和實用化；通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡易化和多樣化；產(chǎn)品性能自動化、智能化、集成化和高效化；產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復合化和信息化；產(chǎn)品設計微機化、精確化、快速化和全面化；產(chǎn)品構造新型化、美觀化、宜人化和綜合化；產(chǎn)品制造柔性化、精益化和規(guī)?；?。
1.2橋式起重機的分類
橋式起重機可分為以下幾類:通用橋式起重機、電動葫蘆形橋式起重機。
通用橋式起重機是指在一般環(huán)境中工作的普通用途的橋式起重機，分為通用吊鉤式起重機、抓斗橋式起重機、電磁橋式起重機、兩用橋式起重機、三用橋式起重機、雙小車橋式起重機。
電動葫蘆形橋式起重機其特點是橋式起重機的起重小車用自行式電動葫蘆代替，或者用固定式電動葫蘆作起重小車的起升機構，小車運行、大車運行等機構的傳動裝置也盡量與電動葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機相比，電動葫蘆形橋式起重機雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級別較低，但其自重輕、能耗小、已采用標準產(chǎn)品電動葫蘆配套，對廠房建筑壓力負載較小，建筑和使用經(jīng)濟性都較好。因此在中小起重范圍的一般使用場合使用越來越廣泛，甚至有替代某些通用橋式起重機的趨勢。
電動梁式起重機其特點是用自行式電動葫蘆代替通用橋式起重機的起重小車，用電動葫蘆的運行小車在單根主梁的工字鋼下翼緣上運行，跨度小時直接用工字鋼做主梁，跨度大時可在主梁工字鋼的上面再做水平加強，形成組合斷面主梁。其主梁可以在單根主梁，也可以是兩根主梁，其橋架可以是像通用橋式起重機那樣通過運行裝置直接支撐在高價軌道上，也可以通過運行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上。
電動葫蘆橋式起重機其特點是采用固定式電動葫蘆裝在小車上作起升機構，小車運行機構也多采用電動葫蘆零部件做成簡單的構造形式，小車也極為簡便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心低、有很廣泛的使用適應性。
第2章總體設計
2.1概述
2.1.1單梁橋式起重機的工作方式
它安裝在產(chǎn)房高出兩側的吊車梁上，整機可在吊車梁上鋪設的軌道上橫向行駛，起重小車沿小車軌道行駛（橫向）。吊鉤做升降運動，即與CD1型（或MD1）的電動葫蘆配套使用完成重物的升降、平移等人們難以做到的需要。
2.1.2單梁橋式起重機機構的特點
主要優(yōu)點是：結構簡單、重量輕、對廠房的負荷小、建筑高度小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運輸和儲存方便，補充備件方便、輪壓小、工藝性好，適合采用自動焊接和流水作業(yè)加工，安裝快，維修方便。缺點是起重量不大。
2.1.3 LD型電動單梁橋式起重機各部件的作用
1.主梁，主梁是采用鋼板壓延成型的U型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實腹梁。作用是支承可移動的小車，并能沿鋪設的專用軌道運行，將起重機的全部質(zhì)量的重力傳給廠房建筑結構。
2.端梁，端梁有兩種形式：一種是壓制成形，在焊接車門那個箱形結構，適用于做中、小起重機吊鉤橋式起重機的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結構，通常配制帶角形軸承箱的車輪組，但焊接工作量大，生產(chǎn)效率低于前種（本產(chǎn)品采用前一種） 。
3.主梁和端梁的聯(lián)接，該連接有兩種形式：一種是在主梁的兩端，用法蘭和高度的螺栓與端梁的法蘭相連接。這種方式的優(yōu)點是：主、端梁可以分批生產(chǎn)再組裝，加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點是：制造簡單、裝拆方便、成本低，是我國中、小起重機吊鉤橋式起重機端梁和主梁的主要連接形式。
4.電動葫蘆，它是一種由電機驅動，經(jīng)卷筒、滑輪或有巢鏈輪卷方起重機或起重鏈條，帶動取物裝置升降的輕小型起重設備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價格低、安全可靠等特點，主要應用于起重量及工作范圍要求不大或對工作速度要求不高的場合。將上部固定，可將起重設備單獨使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運行，作電動單梁橋式起重機、龍門起重機、臂架型起重機的起重小車，使用作業(yè)面積擴大，使用場合增多，由于如此靈活，可作工廠、碼頭、倉庫、貨場等常用的起重設備。電動葫蘆的簡述其，有漸開線外嚙合齒輪傳動和行星齒輪傳動兩類，但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點。
5.大車，使起重機作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機上的載荷傳給支承它的基礎。
6.小車架，是支承和安裝起升機構（電動葫蘆）和小車運行機構的機架，同時又是之家和傳遞起升載荷的金屬結構。
7.操縱室，用于司機操縱作起重機的運行工作，操作室的構造與位置安裝，應保證使司機有良好的視野。其結構分為敞開式與封閉是兩種，橋式起重機的操作室應安裝在無滑線一側的橋架上。
2.1.4運行機構
運行機構的任務是使起重機或小車作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機或小車上的載荷傳給支承它們的基礎。陸上的起重機的運行機構分為有軌道運行和無軌道運行兩類，而橋式起重機的運行屬于前一類。橋式起重機上的運行機構：由電機、傳動裝置（傳動軸、聯(lián)軸器和減速器等）、制動器和車輪組成。運行機構按其特點（構造）可分為分組式和一體式兩種。按其主動輪驅動的方式，可分為集中驅動和分別驅動兩種。運行機構是依靠主動車輪與輪道間的摩擦力（通常稱為附著力或粘著力）來實現(xiàn)驅動的。為了保證有足夠大的驅動輪（主動車輪），驅動車輪應布置得當，在任何情況下，都應使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機上運行機構的驅動輪，通常為總輪數(shù)的一半，采用對稱布置成四角布置，遮掩可保證驅動輪輪壓之和不變，不會發(fā)生打滑現(xiàn)象，使機構運行正常。
1.小車運行機構，LD型電動單梁橋式起重機采用自行式的電動葫蘆，其小車運行機構就是電動葫蘆的自行式電動小車。
2.大車運行機構，LD型電動單梁橋式起重機的大車運行機構一般均作分別驅動的型式（即：每一邊軌道上的大車運行機構的主動車輪分別單獨的電動機來驅動）電動機采用封閉自扇冷式，帶制動器的繞線型電動機或帶制動器的變極籠型電動機。司機室操縱時用繞線的電動機，傳動裝置采用自行式電動葫蘆電動小車的閉線減速器。一級開式齒輪減速器的型式。其中閉式齒輪部分是專用同軸式減速機，這種型式的傳動裝置簡單、輕巧、零件數(shù)量少、通用化程度高，便于制造和修理，但開式齒輪較易磨損，傳動效率稍低，在有特殊要求時，傳動裝置也可采用二級定軸式擺線行星式、少齒差漸開線行星式等。采用全封閉型減速器或采用帶制動器的電動機—減速器套裝組各式的傳動裝置。它便于專業(yè)化生產(chǎn)。傳動效率較高，但制造及安裝 5齒面圓柱精度要求較高。QS系列“三合一”減速器為三級漸開線布置平行軸傳動外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器（中華人民共和國專業(yè)標準號為：ZBJ19027—90）。減速器直接按與帶制動器的繞線是或鼠籠式電動相配，集減速器、電動機、帶制動器為一體，制動器不需配電源，所配電機具有雙重功能接通電源即可旋轉，切斷電源后，電機本身即產(chǎn)生制動力矩而制動。電動機—減速器驅動部件利用減速器機體直接固定在端梁或主梁的伸出支架上，主動車輪利用其伸出軸端直接插入到驅動部件減速器的低速空心軸內(nèi)。通過花鍵連接，靠力矩支承鉸保持平衡。大車運行機構中采用“三合一”驅動部件，使機構變得非常緊湊、自重輕、分組性好、裝配與更換方便，不受橋架起臺和小車架變形的影響，并由于驅動部件不與走臺相連接，可以減少主梁扭轉載荷，而且可使走臺的構造也大為簡化，當電動機容量增大時，懸臂受力復雜化。故大型起重機的運行機構，目前仍采用分組式分別驅動，大車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪，小車車輪采用圓錐鼓形車輪。
2.1.5 遙控的應用
在科學技術不斷發(fā)展的今天，無線遙控技術應用已經(jīng)十分廣泛，大到人造衛(wèi)星，小到家用電視機、空調(diào)等都使用遙控技術來進行操作，遙控技術的發(fā)展被認為是一種現(xiàn)代化的標志，它可以充分使人從繁雜的體力勞動中解放出來隨心所欲地從遠距離進行控制。無線遙控技術的發(fā)展使人們享受著科學的魅力，由于遙控技術可以減低勞動強度、提高勞動生產(chǎn)率及提高作業(yè)的安全性等方面起著積極的作用，在工業(yè)自動化控制中無線遙控技術的應用已愈來愈被人們重視。
起重機使用無線遙控系統(tǒng)具有以下幾個優(yōu)點：
1.節(jié)省人力，對于橋式、門式起重機及汽車起重機等裝卸設備，其操作掛鉤可由一個人承擔，操作者可直視操作，不需要指揮。對于工作效率低的起重設備，一個人可同時管理多臺起重機設備?？稍谄鹬貦C操縱同時，完成與其關聯(lián)的輸送帶、加料器、搬運車等其它設備控制和管理。
2.安全性，遙控系統(tǒng)是起重機械的控制裝置，如果動作有誤，將發(fā)生物損、人傷的事故。因此必須保證遙控系統(tǒng)的百分之百的安全，具有操作者應能直接進行緊急停車和系統(tǒng)自動急停的安全保護。
3.提高工作效率，由于操作者與地面指揮由一個人承擔，操作者可自行判斷，進行作業(yè)，提高了作業(yè)的準確性及工作效率。
4.抗干擾性強，能夠不受電焊、電爐及起重機變頻器等的電磁雜波干擾，能夠在小范圍內(nèi)同時多臺使用，互不干擾。
5.環(huán)境安全的提高，在有毒氣體、高溫、多粉塵和危險的作業(yè)場地，可選擇環(huán)境好、且安全的位置進行操作，操作者的人身安全得到保護，作業(yè)條件得到改善。
6.輕小型便于操作，發(fā)射系統(tǒng)由操作者攜帶進行操作，故應體積小、重量輕、攜帶方便。
因此，采用無線遙控方式來控制起重機, 將起重機司機從高空移至地面, 可直接與檢修人員聯(lián)系共同操縱起重機, 從而提高了吊裝的精確性和安全性。用遙控器控制起重機的難點在于必須保證設備運行安全、可靠、平穩(wěn)和動作靈活準確, 避免因高溫、高粉塵和強電磁干擾等工業(yè)環(huán)境因素的影響造成遙控系統(tǒng)控制失常和誤動作。
2.2主要技術參數(shù)及其選擇
總體設計是起重機設計中極為關鍵部分，它是對起重機本身構思、設計的總體思路?？傮w設計關系到起重機出廠后的性能、經(jīng)濟性、環(huán)保性、操作的舒適性等等，所以總體設計直接決定了起重機設計的成敗。
同時對設計對象進行構想設計思路的過程，也至關重要。在拿到設計題目后，進行了具體的分析研究，參考同類型起重機的有關資料之后制定了總體設計原則。設計原則應當保證在滿足使用要求的前提下，所設計的機型應結構合理并符合相關的性能、經(jīng)濟、環(huán)保等要求。
普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構、橋架金屬結構組成。起重小車又由起升機構、小車運行機構和小車架三部分組成。起升機構包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。
通用橋式起重機一般由橋架、起升機構、大車運行機構、小車運行機構、電氣設備、司機室等幾大部分組成。設計參數(shù)：
① 定起重量：10噸；
② 起升高度9m；大車軌道跨度12m；
③起升和小車運行均采用單速，速度為0.6m/s；大車運行為3級速度控制，最大為1.5m/s；最小為0.6m/s;
④重物起升采用標準電動葫蘆，大車采用分立驅動型式；
⑤電氣控制回路要求設有安全保護開關；
⑥大車采用滑觸線供電，小車采用電纜供電；
⑦各電氣元件外殼注意接地保護；
⑧駕駛室與主梁采用螺栓聯(lián)接；
2.3大車總體布置
大車運行機構的設計通常是和橋架的設計一起考慮，兩者的設計工作要交叉進行。一般的設計包括：1）確定橋架結構的形式和大車運行機構的傳動方式；2）布置橋架的尺寸；3）安排大車運行機構的具體位置和尺寸；4）綜合考慮二者的關系和完成各部分的設計。
大車運行機構的傳動方案，基本分兩類，即：分別傳動和集中傳動。在橋式起重機常用的跨度（10.5～32m）范圍內(nèi)，均可用分別傳動的方案。若采用集中傳動時，對于大跨度（≥16.5m），宜采用高速集中傳動方案，而對于小跨度（≤13.5m），可采用低速集中傳動方案。
分別驅動省去了中間部分的傳動軸，使得質(zhì)量減輕，尺寸減小。分別驅動的結構不因主梁的變形而在大車傳動性機能方面受到影響，從而保證了運行機構多方面的可靠性。所以，大車運行機構采用分別驅動。
大車運行系統(tǒng)的傳動原理：動力由電動機發(fā)出，經(jīng)制動輪聯(lián)軸器，補償軸和半齒聯(lián)軸器將動力傳遞給減速器的高速軸端，并經(jīng)減速器把電動機的高轉數(shù)降低到所需要的轉數(shù)之后，由低速軸傳出，又經(jīng)全齒聯(lián)軸器把動力傳遞給大車的主動車輪組，從而帶動了大車主動車輪的旋轉，完成橋架縱行吊運重物的目的。大車兩端的驅動機構是一樣的。
對大車運行機構的設計基本要求是：
1） 機構要緊湊，重量要輕；
2） 和橋架的配合要合適，這樣，橋架容易設計，機構好布置，并且使走臺不致過大；
3） 盡量減輕主梁的扭轉載荷，不影響橋架的剛度；
4） 維護檢修方便，機構布置合理，使司機上下走臺方便，便于裝拆零件及操作。
跨度12m為中等跨度，為減輕重量，決定采用電動機與減速器間、減速器與車輪間均有浮動軸的布置傳動方案如圖2-1所示。
圖2-1 分別傳動大車運行機構布置圖
1-電動機；2-制動器；3-帶制動輪的半齒輪聯(lián)軸器；4-浮動軸；5-半齒聯(lián)軸器；6-減速器；7-車輪
2.4電氣控制總體布置
本設計的基本控制方案就是通過PLC的輸入端輸入控制信號從而使PLC發(fā)出控制信號去控制變頻器使變頻器啟動工作，同時斷電電磁制動器得電松開，同時相關指示燈亮。當PLC控制變頻器頻率端子輸入信號時或正反信號，控制變頻器的端子對變頻器發(fā)出改變頻率的信號正反轉的信號，從而使被控電動機的轉速發(fā)生改變或者轉速方向發(fā)生改變。當起重機運動到期限位置或主電路發(fā)生短路、過流、斷相、過載、突然停電等時，會使行程開關動作或變頻器發(fā)出短路、過流等信號輸入到PLC輸入端，使PLC發(fā)出變頻器停止、電磁制動器制動等信號。從而達到控制的要求和目的。下圖是電氣控制方案的控制框圖，圖中YB1、YB2、YB3是電機M1、M2、M3的斷電電磁抱閘制動器，圖中的箭頭方向表示控制控制信號流動的方向。
圖2-2控制方案簡圖
2.5整體及機構工作級別的確定
綜合以上數(shù)據(jù)，結合起重機用途和工作條件，該設計起重機整體及機構工作級別如下：
1.整體的工作級別：A4；
2.機構的工作級別：
起升：M5，
小車運行：M3，
大車運行：M5(ISO 4301-5：1991)。
圖2-3電動單梁橋式起重機外形
2.6選擇電動葫蘆的型號及規(guī)格
電動葫蘆的形式與參數(shù)，選用目前應用得最多的CD1或者MD1型。
CD1型和MD1型電動葫蘆的起重量一般為0.5～10噸，起重高度為6～30m，起升速度為8 m/min，起重量為10t時為7 m/min。而MD1型電弧爐具有兩種起升速度，除常速外，還有0.8 m/min的慢速可滿足精密裝卸，砂箱合模等精細作業(yè)的要求。電動葫蘆的總體結構可分為起升機構和運行機構兩部分，起升機構由電動機、制動器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。
本次設計的電動小車采用CD1型10t電動葫蘆，CD1型電動葫蘆的主輔電機為帶錐形制動器的錐形轉子電機，電機和制動器制成一體。使電動葫蘆結構緊湊、自重輕。據(jù)資料查得，電動葫蘆型號,自重為1076kg。
結果：選用
第3章 起升機構設計
3.1確定起升機構傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組
按照布置宜緊湊的原則，決定采用如圖的傳動方案，采用了雙聯(lián)滑輪組。根據(jù)所規(guī)定的起重量Q為標準數(shù)列：8，10，12.5，16t，故選用為起重量進行計算。由于滑輪組倍率：，因而承載繩分支數(shù)為：
圖3-1 起升機構計算簡圖
查附表8選圖號為G15吊鉤組，得其自重；兩動滑輪間距
3.2 選擇鋼絲繩
若滑輪組采用滾動軸承，當查﹝1﹞中表2-1得滑輪組效率：
鋼絲繩所受最大拉力：
查﹝1﹞中表2-4得中級工作類型時，安全系數(shù)：。
鋼絲繩的計算鋼絲破斷拉力總和
查附表1選用瓦林吞型鋼芯鋼絲繩，鋼絲公稱抗拉強度,光面鋼絲，右交互捻，直徑d = 14mm，其鋼絲最小破斷拉力，標記如下：
鋼絲繩
3.3 確定滑輪主要尺寸
滑輪的許用最小直徑：
式中系數(shù) 由﹝1﹞中表2-4查得的。由附表2中選用滑輪直徑，由此可以得出取平衡滑輪直徑 ，附表2數(shù)據(jù)可以選用?；喌睦K槽部分尺寸可由附表3查得。由附表4選用的鋼絲繩的直徑為，，滑輪直徑的型滑輪標記。
滑輪 ZB J80 006.8-87由附表5平衡滑輪選用，，滑輪軸直徑的F型滑輪標記為：
滑輪 ZB J80 006.9-87
3.4 確定卷筒尺寸并驗算強度
卷筒直徑：
由附表13選用。卷筒繩槽尺寸由﹝3﹞附表14-8查得槽距，槽底半徑。
卷筒尺寸：
取
式中 ——附加安全系數(shù)，?。?
——卷筒不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動滑輪的間距，即，實際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當增減；
——卷筒的計算直徑。
卷筒壁厚：
取。
卷筒壁的壓應力驗算：
選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強度，許用壓應力：
﹝﹞y=
故抗壓強度足夠
卷筒拉應力驗算：由于卷筒的長度，尚應校驗由彎矩產(chǎn)生的拉應力
圖3-2 卷筒彎矩圖
卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中央時：
卷筒斷面系數(shù)：
式中 ——卷筒外徑，取；
——卷筒內(nèi)徑，取
于是
合成應力：
式中許用拉應力：
所以
卷筒強度驗算通過。故選定卷筒直徑，長度；卷筒槽形的槽底半徑，槽距；起升高度，倍率；靠近減速器一端的卷筒槽向為左的A型卷筒，標記為：
卷筒 左 ZB J80 007.2-87
3.5 選擇電動機
計算靜功率：
式中 ——機構總效率，一般，取
電動機的計算功率：
式中 系數(shù)由﹝1﹞中表6-1查得，對于中級起重機，
,取
查表33選用電動機JZR2 63-10其，
，電動機質(zhì)量
3.6 驗算電動機發(fā)熱條件
按照等效功率法求得：當JC%=25時所需的等效功率：
式中 ——工作級別系數(shù)，查﹝1﹞中表6-4，（中級）；
——系數(shù)，根據(jù)機構平均起動時間平均工作時間的比值（）值查得。由﹝1﹞表6-3，一般起升機構，取，由﹝1﹞圖6-6查得
由以上計算結果 可知，故選電動機能滿足發(fā)熱條件， 電動機發(fā)熱計算通過。
3.7 選擇減速器
卷筒轉速：
減速器總傳動比：
查附表35選ZQ-500-Ⅱ-3CA減速器，當中級工作類型時，許用功率，;自重，輸入軸直徑，軸端長（錐形）。
3.8驗算起升速度和實際所需功率
實際起升速度：
誤差：
實際所需等效功率：
3.9 校核減速器輸出軸強度
由﹝1﹞中公式（6-16）得輸出軸最大徑向力：
式中 ——卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷；
——卷筒及軸自重，參考附表14估計；
——ZQ-500減速器輸出軸端最大容許徑向載荷，由附表40查得。
因此
由﹝1﹞中公式（6-17）得輸出軸最大扭矩：
式中 ——電動機的額定力矩；
——當JC5=25％時電動機最大力矩倍數(shù)；
——減速器傳動效率。
——減速器輸出軸最大容許轉矩，由附表36查得。因此由以上計算可知所選減速器能滿足要求
3.10 選擇制動器
所需靜制動力矩：
=
式中 ——制動安全系數(shù)，由﹝1﹞查得。
由附表15選用制動器，其額定制動力矩；起重機制動輪直徑；制動器重量。
3.11 選擇聯(lián)軸器
高速軸聯(lián)軸器計算轉矩，由﹝1﹞（6-26）式：
式中 ——電動機額定轉矩（前節(jié)求出）；
——聯(lián)軸器安全系數(shù)；
——剛性動載系數(shù)，
。
由附表31查得電動機JZR2-63-10電動機軸端為圓錐形，。由附表34查
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