本科毕业设计（论文）告 开题报告 LD- -0 10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 2X 0XX 年 年 X XX X 月

　　 课题来源 导师课题 课题类别 工程设计 一、论文资料的准备 1. 桥式起重机简介 桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机是生产车间中应用广泛的一种起重设备,起升机构是桥式起重机的重要组成部分,起重小车用以支撑整机的机械、电器设备以及被起升的重物,承受和传递作用在起重机上的各种较为复杂的载荷。为了全面了解小车架结构在多重载荷组合作用下的应力大小及其分布状况,找出结构承载的薄弱部位,对其进行结构分析是非常必要的。在对小车架结构进行分析时,传统的力学解析方法复杂,且不精确,很难反映小车架结构实际的承载状况。相比之下,利用有限元分析方法建立小车架的有限元模型,并按实际的载荷分布进行加载、求解,能得到实际的承载状况,具有快捷、方便、求解结果相对准确的优点。

　　 动提高劳动生产率。它被广泛应用于国民经济的各个领域之中。在冶金行业、机械制造工业、电力工业、煤炭工业、交通运输业、建筑工业、建材工业等国民经济支柱行业中

　　 冶金和建材等行业完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用户欢迎，得到了极大发展。

　　 2. 国内桥式起重机的发展现状 经过几十年的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下，依然保持高速发展，产品几近供不应求。

　　尽管我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美日等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。目前，过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看，由于技术能力所限，中国起重机在产品结构上也不完善，难以同国外匹敌。同时我国起重行业目前存在几个突出问题，归纳如下：

　　 （1）整体技术含量偏低，突出表现在产品的品种规格少，性能、可靠性等指标低于发达国家同类产品的水平。

　　 （2）知名品牌寥寥无几，能打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有。

　　（3）产品低价恶性竞争严重，企业合理利润难保，已严重制约企业生产技术的持续发展。

　　 3. 国外桥式起重机发展方向 近年来，随着国际合作的增加，国际起重机行业发展迅速。到目前为止，国际主要知名起重机制造厂商有德国的 DEMAG 起重机，芬兰的 Kone 起重机，美国 CM 集团等。上述企业在起重机行业内较为知名。

　　 桥式起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效桥式起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要 随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了桥式起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面：

　　（1）重点产品大型化，高速化和专用化 （2）系列产品模块化、组合化和标准化 （3）通用产品小型化、轻型化和多样化 （4）产品性能自动化、智能化和数字化 （5）产品组合成套化、集成化和柔性化

　　 二、本课题的目的（重点及拟解决的关键问题） 起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域部门中得到了广泛的使用，随着生产规模的日益扩大，特别是现代化、专业化的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。起重机械是起升，搬运物料及产品的机械工具。

　　本课程设计的目的在于巩固和扩大我们在校所学的基础知识和专业知识，训练综合运用所学知识分析和解决问题的能力。是培养、锻炼学生独立工作能力和创新精神的最佳手段。毕业设计要求每个学生在工作过程中，要独立思考，刻苦钻研，有所创新、解决相关技术问题。通过毕业设计，使学生掌握架桥机的总体参数的确定，工作吊臂的结构设计计算等内容，将课程中所学到的知识应用到毕业设计中去。

　　为今后步入社会、走上工作岗位打下良好的基础。

　　三、主要内容、研究方法、研究思路 主要内容：了解桥式起重机的发展和应用现状，设计一台满足要求的 10t 桥式起重机，并用 AutoCAD 绘图软件绘制出招标文件要求的图纸。对起重机大车行走机构和箱梁设计及受力计算时，采用经济梁法设计出起重机主梁最优截面，计算并校核截面几何尺寸。从而实现功能合理，结构简单适用，工作可靠的目标。

　　研究方法和思路：

　　本设计采用规范的设计计算对桥式起重机小车总体布置，箱型梁大车行走机构进行

　　 了分析。

　　首先，通过查阅相关书籍和资料，学习桥式起重机的相关知识，认真阅读参考资料，继承或借鉴前人的设计经验和成果，了解桥式起重机的发展和应用现状，掌握桥式起重机金属结构的设计方法，学习并掌握 AutoCAD 软件的使用，掌握一般的绘图方法和计算分析步骤；其次，根据现今国内外生产桥式起重机箱型梁采用的各种结构类型，结合课本知识和参考文献信息，设计小车总体布置，箱梁设计及和受力计算，大车行走机构等符合使用要求方面的设计；然后，根据参考文献，分析桥式起重机箱型梁的受力情况，计算各种载荷，并对桥式起重机的箱型梁强度稳定性，起重机的总体布置，起重机的稳定性计算进行校核；最后通过数据列表或绘制等值线图等方式查看并分析计算结果，检验结构的静刚度、强度和稳定性。此外，还对结构进行了 CAD 绘图，便于生产制造。

　　四、总体安排和进度（包括阶段性工作内容及完成日期） 2013.3.29-2013.4.11 熟悉整理资料 2013.4.12-2013.4.25 方案选择及总体设计 2013.4.26-2013.5.9 绘制总图 2013.5.10-2013.5.23 小车结构总体布置设计 2013.5.24-2013.6.13 箱型梁受力分析计算 2013.6.14-2013.6.22 绘制零件图纸 2013.6.23-2013.6.27 准备论文及答辩 五、主要参考文献 [1] 胡宗武，汪西应. 起重机设计与实例.北京,机械工业出版社,2008. [2] 赵健. 起重机结构设计的有限元分析,起重运输机械[J].北京，2007.

　　 [3] 吴庆鸣 何小新 工程机械设计 武汉 武汉大学出版社,2006. [4] 杨国平 现代工程机械技术 北京 机械工业出版社,2006. [5] 黄大巍，李风，毛文杰.现代起重运输机械.北京,化学工业出版社,2006 [6] 张质文、王金诺. 起重机设计手册. 中国铁道出版社，1998. [7] 张质文、刘全德. 起重运输机械. 西南交通大学，1982 [8] 王金诺、于兰峰. 起重运输机金属结构. 中国铁道出版社，2002 [9] 田景亮. 桥式起重机构造与检修. 化学工业出版社，2008 [10] 黄雍.我国铁路起重机的发展历程和方向.中国铁路.10/2002 [11] 陈道南、过玉清、周培德、盛汉中．起重运输机械．冶金工业出版社，2005 [12] 吴宗泽、罗圣国．机械设计课程设计手册．高等教育出版社，2006.5 [13] 陈道南、盛汉中． 起重机课程设计． 冶金工业出版社，2002.6 [14] 濮良贵、纪名刚．机械设计．高等教育出版社，2000.12 [15] 陈国璋、孙桂林、金永懿、孙学伟、徐秉业．起重机计算实例．中国铁道出版社，1987 [16] GB/T14405. 太原重型机器有限公司-通用桥式起重机. 北京: 机械工业出版社，1980. [17] 吴宗泽主编. 机械设计师手册机械工业出版社，2002 [18] 北京钢铁学院编.起重机课程设计.冶金工业出版社，1982 指导教师意见：

　　 指导教师签名：

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　　 教研室意见：

　　 教研室主任签名：

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　　 系意见：

　　 系领导签名：

　　 日期：

　　 系盖章 课题来源：导师课题、社会实践、自选、其他 课题类别：工程设计、施工技术、新品开发、软件开发、科学实验、毕业论文。

　　 ） 本科毕业设计（论文） LD- -0 10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 学 院 机械工程学院 专 业 机械电子工程 班 级 XX 姓 名 XX 指 导 教 师 XX 2 2X 0XX 年 年 X XX X 月

　　 摘 要 桥式起重机用来提升和平移物体。桥式起重机主要由起升机构、小车运行机构、小车架和一些安全防护措施组成，桥架横跨车间两侧的轨道上，小车在桥架横梁上的轨道上沿着横梁运动，吊钩可到达车间的每一个角落，实现物体的提升和平移。桥式起重机，具有适应范围广，提升重量范围大，操作简单，安装拆卸方便等优点，广泛用于工厂生产和港口物流搬运中。随着机械行业和现代物流业的发展，人们对起重机的要求也越来越高，这就对起重机的设计提出了更高的要求，起重机能否顺利有效的运行，取决于它的各个主要部分的好坏及其性能稳定性的高低，所以说桥式起重机的优化设计意义深远。

　　 该桥式起重机的起重量为 10 吨，跨度为 12 米，起升高度为 9 米，起升速度为0.6m/s，小车运行速度为 0.6m/s，机械部分主要由小车架、卷筒、吊钩、桥架横梁和操纵室等构成。

　　 桥式起重机可实现升降、平移两种工作模式，本设计中根据起重量、起升速度和运行速度计算出电机功率、减速器、卷筒及各联轴器型号，并以此依据来选型，综合考虑多方面的因素，根据桥式起重机工作环境设计了起重机的安全保护措施，例如：在起重机的起动和运行过程中首先考虑到对制动的保护；以及对运动位置的限位保护等；同时各个系统有相应的安全保护措施来保证起重机安全可靠运行。

　　 关键词：轨道 ；桥式起重机；小车；卷筒

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 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 ：T rack. Bridge crane .Car .Roll

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 目录 第 1 章 前 言 ----------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1 起重机发展概况 ------------------------------------------------------------------------------------1 1.2 桥式起重机的分类 ----------------------------------------------------------------------------------3 第 2 章 总体设计 ------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1 概述 -----------------------------------------------------------------------------------------------------4 2.1.1单梁桥式起重机的工作方式 -------------------------------------------------------------------4 2.1.2单梁桥式起重机机构的特点 -------------------------------------------------------------------4 2.1.3 起重机各部件的作用 ----------------------------------------------------------------------------4 2.1.4 运行机构 ----------------------------------------------------------------------------------------------5 2.1.5 遥控的应用 -----------------------------------------------------------------------------------------6 2.2 主要技术参数及其选择 ----------------------------------------------------------------------------7 2.3 大车总体布置 -----------------------------------------------------------------------------------------7 2.4 电气控制总体布置 ----------------------------------------------------------------------------------8 2.5 整体及机构工作级别的确定 --------------------------------------------------------------------9 2.6 选择电动葫芦的型号及规格 -------------------------------------------------------------------10 第 3 章 起升机构设计 -------------------------------------------------------------------------------11 3.1 确定起升机构传动方案 ---------------------------------------------------------------------------11 3.2 选择钢丝绳 -------------------------------------------------------------------------------------------11 3.3 确定滑轮主要尺寸 ---------------------------------------------------------------------------------12 3.4 确定卷筒尺寸并验算强度 -----------------------------------------------------------------------12 3.5 选择电动机 -------------------------------------------------------------------------------------------14 3.6 验算电动机发热条件 ------------------------------------------------------------------------------14 3.7选择减速器 ---------------------------------------------------------------------------------------------14 3.8 验算起升速度和实际所需功率 ---------------------------------------------------------------15 3.9 校核减速器输出轴强度 ---------------------------------------------------------------------------15 3.10 选择制动器 ------------------------------------------------------------------------------------------16 3.11 选择联轴器 ------------------------------------------------------------------------------------------16 3.12 验算起动时间 ---------------------------------------------------------------------------------------17 3.13 验算制动时间 --------------------------------------------------------------------------------------17 3.14 高速浮动轴计算 -----------------------------------------------------------------------------------18

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 第 4 章 小车运行机构计算 ------------------------------------------------------------------------20 4.1 确定机构传动方案 ----------------------------------------------------------------------------------20 4.2 选择车轮与轨道并验算其强度 ----------------------------------------------------------------20 4.3 运行阻力计算 ----------------------------------------------------------------------------------------21 4.4 选电动机 --------------------------------------------------------------------------------------------22 4.5 验算电动机发热条件 ---------------------------------------------------------------------------22 4.6 选择减速器 -----------------------------------------------------------------------------------------22 4.7 验算运行速度和实际所需功率 --------------------------------------------------------------23 4 .8 验算起动时间 --------------------------------------------------------------------------------------23 4.9 按起动工况校核减速器功率 ------------------------------------------------------------------24 4.10 验算起动不打滑条件 ---------------------------------------------------------------------------24 4.11 选择制动器 -----------------------------------------------------------------------------------------25 4.12 选择高速轴联轴器及制动轮 -----------------------------------------------------------------25 4.13 选择低速轴联轴器 -------------------------------------------------------------------------------26 4.14 验算低速浮动轴强度 ----------------------------------------------------------------------------28 第5章 主梁的设计计算 -------------------------------------------------------------------------30 5.1主梁截面的选择 --------------------------------------------------------------------------------------30 5.2 主梁强度校核 -----------------------------------------------------------------------------------------30 5.3主梁稳定性计算 --------------------------------------------------------------------------------------33 第 6 章 端梁设计计算 ------------------------------------------------------------------------------34 6.1 轮距的确定 -------------------------------------------------------------------------------------------34 6.2端梁的强度计算 --------------------------------------------------------------------------------------34 6.3 主端梁连接计算 -------------------------------------------------------------------------------------35 6.4 起重机最大轮压 -------------------------------------------------------------------------------------38 第 7 章 大车运行机构的设计计算 ----------------------------------------------------------40 7.1 大车传动机构的确定 -------------------------------------------------------------------------------40 7.2 计算载荷 ------------------------------------------------------------------------------------------------40 7.3 车轮踏面接触强度计算 ---------------------------------------------------------------------------42 7.4 运行阻力计算 ----------------------------------------------------------------------------------------43 7.5 选择电动机 -------------------------------------------------------------------------------------------43 7.6 验算电动机发热条件 ------------------------------------------------------------------------------44 7.7 选择减速器 -------------------------------------------------------------------------------------------44 第 8 章 关键零部件选择和认识 ----------------------------------------------------------45 8.1 销轴 -----------------------------------------------------------------------------------------------45

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 8.2 键 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------46 第 9 章起重机有关的安全装置 ----------------------------------------41 第 10 章 起重机的组装及试车要求 ----------------------------------------------------------------47 10.1 起重机的安装应注意的事项 ------------------------------------------------------------------47 10.2 起重机的试车要求 ---------------------------------------------------------------------------------48 第 11 章 设计小结 ----------------------------------------------------------------------------------------50 致谢 ---------------------------------------------------------------------------------------------------52 参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------53 附：英文原文 英文翻译

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 第 1 章 前 言 桥式起重机是横架于车间、仓库和料上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中的应用越来越广，作用越来越大，对起重机的要求也越来越高。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。起重机械运用广泛，在现在工业中不仅对起重机的安全和高效提出越来越多的要求，而且随着自动化的控制以及计算机管理系统的日益广泛，起重机从单一的搬运工具逐步演变成自动化、柔性化生产中的重要组成部分。现今电子技术以及先进的加工技术运用广泛，计算机辅助设计更是提高了设计师们的工作效率。

　　起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大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。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。

　　随着起重机的高速化和大型化，还需进一步深入开展对起重机载荷变化规律、动态特性和疲劳特性的研究。进一步开展对起重机及零件的可靠性实验研究，提供起重机新的设计方法和数据。极限状态设计、优化设计、可靠性设计、有限元法、模块化设计、反求工程设计、疲劳设计和简装设计会更深入全面的得到应用。

　　结构方面采用薄壁型材和异型钢，减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观，桥式起重机桥架大多采用箱型机构，主梁与端梁采用高强度螺栓连接，便于加工、运输和安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构由于机构紧凑，拆装方便、调整简单并运行平稳，将成为起重机运行机构的主流。减速器齿轮采用硬齿面，以减少体积，提高承载能力，增加使用寿命。

　　本课程设计的目的是综合运用以前学过的基础理论知识，对整体起重机主要部分进行设计，学习设计方法，熟悉零件的工艺性，机器装配和安全技术等方面的知识，培养分析问题和解决问题的能力。

　　1.1 起重机发展概况 国际起重机制造业已有几百年的发展历史，主要生产国为德国、美国、日本、法国、意大利等，世界顶级公司有十多家，世界市场主要集中在北美、欧洲和亚洲。

　　经过多年发展，中国起重机械企业已经有能力对现有技术进行自主创新，研发出符合

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 国内外市场需求的个性产品。到目前，我国起重机械行业的产品种类已超过 1000 个，并不断有新的起重机械设备问世。“十一五”期间，我国起重运输机械产品的工业总产值、销售收入和利润总额的年平均增长率超过15%。到2010年，该行业的工业总产值达到3000亿元。

　　在国外，尤其是美国、日本和西欧的一些发达国家，机械产品的结构优化已有几十年的历史，门桥式起重机已完全采用了模块化设计，它可以根据用户对设备起重量、起升高度和轨道跨距等主要参数的要求，并结合用户现场的实际空间和工作环境等特点，直接调用参数化 3D 模型进行现场组装，然后对起重机结构进行有限元分析和优化，直到满足用户的要求。而在国内，由于主梁结构比较复杂，传统的设计方法很难分析主梁局部应力和变形，使一些真正危险点被忽略，或对一些本已经比较安全的部位无畏的加大或加厚，造成材料的浪费和生产成本的增加，不利于产品的市场竞争。因此，对门桥式起重机主梁结构的有限元分析和优化具有很重要的现实意义。另外，随着社会的进步，环保意识和劳动保护意识的提高，冶金起重机设计过程把人机工程及操作环境舒适要求提高。人机工程合理化正逐步成为现代冶金起重机发展的主要趋势之一，越来越引起人们的关注。

　　桥架、小车架包括一些大型结构件整体加工是保证冶金起重机产品质量的一项重要措施和有效途径。由于冶金起重机工作的特殊性，对质量提出了较高的要求，小车架整体加工是指焊在小车架上的电动机底座，制动器底座，减速器支承座，卷筒支撑座，和小车车轮支撑座等机座一次性的画线加工而成相互间的行位、尺寸公差由机床保证，因此装配工作变得特别简单。只要把电动机、制动器、减速器、卷筒、车轮就位即可，不像旧的办法，它们间的行位、尺寸误差靠塞垫片来调节。简而言之，这些部件间的形位公差由机床精度保证与装配工人的技术等级无关，排除了人为因素，因而大达提高了装配的精度和使用性能，同时也大大缩短了用户的维护时间。

　　未来中国起重机的几个发展趋势如下：重点产品大型化、高速化，耐久化和专用化；系列产品模块化、组合化、标准化和实用化；通用产品小型化、轻型化、简易化和多样化；产品性能自动化、智能化、集成化和高效化；产品组合成套化、系统化、复合化和信息化；产品设计微机化、精确化、快速化和全面化；产品构造新型化、美观化、宜人化和综合化；产品制造柔性化、精益化和规模化。

　　1.2 桥式起重机的分类 桥式起重机可分为以下几类:通用桥式起重机、电动葫芦形桥式起重机。

　　通用桥式起重机是指在一般环境中工作的普通用途的桥式起重机，分为通用吊钩式起重机、抓斗桥式起重机、电磁桥式起重机、两用桥式起重机、三用桥式起重机、双小车桥式起重机。

　　电动葫芦形桥式起重机其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替，或者用固定式电动葫芦作起重小车的起升机构，小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 与电动葫芦部件通用化。因此，与上述通用桥式起重机相比，电动葫芦形桥式起重机虽然一般起重量较小、工作速度较慢、工作级别较低，但其自重轻、能耗小、已采用标准产品电动葫芦配套，对厂房建筑压力负载较小，建筑和使用经济性都较好。因此在中小起重范围的一般使用场合使用越来越广泛，甚至有替代某些通用桥式起重机的趋势。

　　电动梁式起重机其特点是用自行式电动葫芦代替通用桥式起重机的起重小车，用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下翼缘上运行，跨度小时直接用工字钢做主梁，跨度大时可在主梁工字钢的上面再做水平加强，形成组合断面主梁。其主梁可以在单根主梁，也可以是两根主梁，其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高价轨道上，也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上。

　　电动葫芦桥式起重机其特点是采用固定式电动葫芦装在小车上作起升机构，小车运行机构也多采用电动葫芦零部件做成简单的构造形式，小车也极为简便轻巧，其整体高度小，小车及桥架自重轻、重心低、有很广泛的使用适应性。

　　 第 2 章总体设计 2.1 概述 2.1.1 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。

　　2.1.2 单梁桥式起重机机构的特点 主要优点是：结构简单、重量轻、对厂房的负荷小、建筑高度小、耗电少。主梁与端

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 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。

　　2.1.3 LD 型电动单梁桥式起重机各部件的作用 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。作用是支承可移动的小车，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，端梁有两种形式：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，该连接有两种形式：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，由于如此灵活，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）和小车运行机构的机架，同时又是之家和传递起升载荷的金属结构。

　　7.操纵室，用于司机操纵作起重机的运行工作，操作室的构造与位置安装，应保证使司机有良好的视野。其结构分为敞开式与封闭是两种，桥式起重机的操作室应安装在无滑线一侧的桥架上。

　　2.1.4 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。运行机构按其特

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 点（构造）可分为分组式和一体式两种。按其主动轮驱动的方式，可分为集中驱动和分别驱动两种。运行机构是依靠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，在任何情况下，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，LD 型电动单梁桥式起重机采用自行式的电动葫芦，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，LD 型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。司机室操纵时用绕线的电动机，传动装置采用自行式电动葫芦电动小车的闭线减速器。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，传动装置也可采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—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—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，靠力矩支承铰保持平衡。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，并由于驱动部件不与走台相连接，可以减少主梁扭转载荷，而且可使走台的构造也大为简化，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，目前仍采用分组式分别驱动，大车轮采用圆柱形踏面的双轮缘车轮，小车车轮采用圆锥鼓形车轮。

　　2.1.5 遥控的应用 在科学技术不断发展的今天，无线遥控技术应用已经十分广泛，大到人造卫星，小到家用电视机、空调等都使用遥控技术来进行操作，遥控技术的发展被认为是一种现代化的标志，它可以充分使人从繁杂的体力劳动中解放出来随心所欲地从远距离进行控制。无线遥控技术的发展使人们享受着科学的魅力，由于遥控技术可以减低劳动强度、提高劳动生产率及提高作业的安全性等方面起着积极的作用，在工业自动化控制中无线遥控技术的应

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 用已愈来愈被人们重视。

　　起重机使用无线遥控系统具有以下几个优点：

　　1.节省人力，对于桥式、门式起重机及汽车起重机等装卸设备，其操作挂钩可由一个人承担，操作者可直视操作，不需要指挥。对于工作效率低的起重设备，一个人可同时管理多台起重机设备。可在起重机操纵同时，完成与其关联的输送带、加料器、搬运车等其它设备控制和管理。

　　2.安全性，遥控系统是起重机械的控制装置，如果动作有误，将发生物损、人伤的事故。因此必须保证遥控系统的百分之百的安全，具有操作者应能直接进行紧急停车和系统自动急停的安全保护。

　　3.提高工作效率，由于操作者与地面指挥由一个人承担，操作者可自行判断，进行作业，提高了作业的准确性及工作效率。

　　4.抗干扰性强，能够不受电焊、电炉及起重机变频器等的电磁杂波干扰，能够在小范围内同时多台使用，互不干扰。

　　5.环境安全的提高，在有毒气体、高温、多粉尘和危险的作业场地，可选择环境好、且安全的位置进行操作，操作者的人身安全得到保护，作业条件得到改善。

　　6.轻小型便于操作，发射系统由操作者携带进行操作，故应体积小、重量轻、携带方便。

　　因此，采用无线遥控方式来控制起重机, 将起重机司机从高空移至地面, 可直接与检修人员联系共同操纵起重机, 从而提高了吊装的精确性和安全性。用遥控器控制起重机的难点在于必须保证设备运行安全、可靠、平稳和动作灵活准确, 避免因高温、高粉尘和强电磁干扰等工业环境因素的影响造成遥控系统控制失常和误动作。

　　2.2 主要技术参数及其选择 总体设计是起重机设计中极为关键部分，它是对起重机本身构思、设计的总体思路。总体设计关系到起重机出厂后的性能、经济性、环保性、操作的舒适性等等，所以总体设计直接决定了起重机设计的成败。

　　 同时对设计对象进行构想设计思路的过程，也至关重要。在拿到设计题目后，进行了具体的分析研究，参考同类型起重机的有关资料之后制定了总体设计原则。设计原则应当保证在满足使用要求的前提下，所设计的机型应结构合理并符合相关的性能、经济、环保等要求。

　　 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。

　　 通用桥式起重机一般由桥架、起升机构、大车运行机构、小车运行机构、电气设备、

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 司机室等几大部分组成。设计参数：

　　 ① 定起重量：10 吨； ② 起升高度 9m；大车轨道跨度 12m； ③起升和小车运行均采用单速，速度为 0.6m/s；大车运行为 3 级速度控制，最大为1.5m/s；最小为 0.6m/s; ④重物起升采用标准电动葫芦，大车采用分立驱动型式； ⑤电气控制回路要求设有安全保护开关； ⑥大车采用滑触线供电，小车采用电缆供电； ⑦各电气元件外壳注意接地保护； ⑧驾驶室与主梁采用螺栓联接； 2.3 大车 总体布置 大车运行机构的设计通常是和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行。一般的设计包括：1）确定桥架结构的形式和大车运行机构的传动方式；2）布置桥架的尺寸；3）安排大车运行机构的具体位置和尺寸；4）综合考虑二者的关系和完成各部分的设计。

　　大车运行机构的传动方案，基本分两类，即：分别传动和集中传动。在桥式起重机常用的跨度（10.5～32m）范围内，均可用分别传动的方案。若采用集中传动时，对于大跨度（≥16.5m），宜采用高速集中传动方案，而对于小跨度（≤13.5m），可采用低速集中传动方案。

　　分别驱动省去了中间部分的传动轴，使得质量减轻，尺寸减小。分别驱动的结构不因主梁的变形而在大车传动性机能方面受到影响，从而保证了运行机构多方面的可靠性。所以，大车运行机构采用分别驱动。

　　大车运行系统的传动原理：动力由电动机发出，经制动轮联轴器，补偿轴和半齿联轴器将动力传递给减速器的高速轴端，并经减速器把电动机的高转数降低到所需要的转数之后，由低速轴传出，又经全齿联轴器把动力传递给大车的主动车轮组，从而带动了大车主动车轮的旋转，完成桥架纵行吊运重物的目的。大车两端的驱动机构是一样的。

　　对大车运行机构的设计基本要求是：

　　1）机构要紧凑，重量要轻； 2）和桥架的配合要合适，这样，桥架容易设计，机构好布置，并且使走台不致过大； 3）尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架的刚度； 4）维护检修方便，机构布置合理，使司机上下走台方便，便于装拆零件及操作。

　　跨度 12m 为中等跨度，为减轻重量，决定采用电动机与减速器间、减速器与车轮间均有浮动轴的布置传动方案如图 2-1 所示。

　　 LD-10 单梁桥式起重机总体及起升机构设计 1-电动机；2-制动器；3-带制动轮的半齿轮联轴器；4-浮动轴；5-半齿联轴器；6-减速器；7-车轮 4 2.4 电气控制总体布置 本设计的基本控制方案就是通过 PLC 的输入端输入控制信号从而使 PLC 发出控制信号去控制变频器使变频器启动工作，同时断电电磁制动器得电松开，同时相关指示灯亮。当 PLC 控制变频器频率端子输入信号时或正反信号，控制变频器的端子对变频器发出改变频率的信号正反转的信号，从而使被控电动机的转速发生改变或者转速方向发生改变。当起重机运动到期限位置或主电路发生短路、过流、断相、过载、突然停电等时，会使行程开关动作或变频器发出短路、过流等信号输入到 PLC 输入端，使 P...