毕业设计（论文）10吨起重机起升机构设计.doc

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1、摘要 自有人类文明以来，物料搬运便成了人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大。起重机根据结构的不同分为梁式型起重机、悬臂起重机、门式起重机。其中梁式起重机又可分为梁式起重机和桥式起重机。 桥式起重机是横架于车间、仓库和料场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，所以叫桥式起重机。桥式起重机的特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。它是使用范围最广、数量最多的一种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架

2、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。本设计主要完成起升机构部分的设计，在查阅了大量文献和相关知识的同时，掌握了大量的有关桥式起重机的知识后，模仿其他桥式起重机的起升机构而设计的。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。本设计主要是进行传动方案的设计，机构的选择，以及通过计算选择钢丝绳、卷筒、电动机、减速器等。通过社会调查和技术经济性分析，本设计具有一定得实际应用价值和市场潜能，可进行制造并投放市场。关键词：起重机 桥式起重机 起升机构 电动机 钢丝绳Abstract

3、 Since the dawn of civilization, material handling becomes an important part of human activity, it has five thousand years of development history. With the enlarging of the production scale, automation degree rise, as material handling important equipment in modern production process crane used more

4、 and more widely, effect of getting old. According to the different cent crane beam structure type crane, cantilever crane, door crane. One beam cranes and can be divided into beam crane and cranes. Bridge crane is horizontal plane in workshops, warehouses and yard rigger materials over the lifting

5、equipment. Due to the ends of the bridge is located in tall cement posts or metal stents, shape like bridge, so called bridge crane. Bridge crane is characteristic of can make hanging in hook or other take things in space on the device object vertically or horizontally realize migration. It is to us

6、e the widest range, the largest number of a kind. Ordinary bridge crane generally by lifting car, bridge operation organization, bridge metal structures. Lifting car and car by lifting mechanism, and the car frame mechanism of three parts. This design mainly completes the design of lifting mechanism

7、 parts, a large number of documents and in turn related knowledge while, have much knowledge of relevant bridge crane, imitate other after the bridge crane designed hoisting mechanism. Lifting mechanism including motor, brakes, reducer, drum and pulleys. Motor driven by speed reducer, turning around

8、, make steel drum drum or from rolling on lifting weights, to put down. This design is mainly for transmission scheme design, the agency options, and steel wire, rolling through calculating choice, motor, reducer, etc. Through the social investigation and technical economy analysis, this design has

9、must application value and market potential, can undertake manufacture and market.Keyword: crane bridge crane hoisting mechanism motor rope目录摘要IAbstractII1 绪论V1.1 概述V1.2 桥式起重机的分类V图3夹钳起重机VII1.3 桥式式起重机的组成及作用VII1.3.1 金属结构部分VIII1.3.2 机械传动部分VIII1.3.3 电气控制与安全保护部分IX2 起重机的主要参数及其发展趋势IX2.1 起重机的主要性能参数IX2.2 起重机

10、的发展史IX2.3 世界起重机发展现状X2.3.1 国外企业引领发展趋势X2.3.2 国内企业快速发展XI2.4 国外先进起重机的特点和发展趋势XI3 起升机构的简介和选择XIII3.1 起升机构XIII3.2起升机构的组成XIII3.3 起升机构的工作原理XV3.4起升机构的设计计算XV3.5影响起升机构的几个因素XV（3）联轴器XV（4）制动器XVI3.6 起升机构的选择XVI4 起升机构起重零部件的选择计算XVIII4.1 吊钩简介和吊钩计算XVIII4.1.1 吊钩组组成和吊钩的种类XVIII4.1.2 吊钩组常用材料XVIII4.1.3吊钩和吊钩毛坯分类及应力计算XIX4.1.4 吊

11、钩使用注意事项XX4.2 钢丝绳简介和钢丝绳计算XX4.2.1 钢丝绳简介XX4.2.2 钢丝绳按接触状态分类XX4.2.3 钢丝绳的截面XXI4.2.4钢丝绳计算XXII4.3 滑轮和卷筒计算与校核XXII4.3.1 滑轮确定XXII4.3.2 卷筒XXIII4.4 电动机计算XXV4.5 减速器计算XXVI4.6 制动器的选择XXVI4.7 联轴器的选择XXVII4.8验算起动时间XXVII5 结构连接XXIX5.1机构连接简介XXIX5.2 焊接连接XXIX5.3 螺栓连接XXX致谢XXXI参考文献XXXII1 绪论1.1 概述 中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧

12、出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。图1桥式起重机1.2 桥式起重机的分类 桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 （1） 普通桥式起重机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。普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨

13、，跨度可达60米。 （2）简易梁桥式起重机 简易梁式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其他型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。 （3）冶金专用桥式起重机 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要以下几种类型： 铸造起重机

14、图2铸造起重机 供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作,为了扩大副钩的使用范围和更好地为炼钢工艺服务，主、副钩分别布置在各自有独立小车运行机构的主、副小车上，并分别沿各自的轨道运行。常用的结构形式有四梁四轨式和四梁六轨式。夹钳起重机 利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。 图3夹钳起重机 锭脱起重机图4锭脱起重机 用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。1.3 桥式式起

15、重机的组成及作用 不论结构简单还是复杂的起重机，其组成都有一个共同点，起重机由三大部分组成，即起重机金属结构、机构和控制系统。 由金属材料轧制的型钢和钢板作为基本构件，采用铆接、焊接等方法，按照一定的结构组成规则连接起来，能够承受载荷的结构物称为金属结构。这些金属结构可以根据需要制作梁、柱、桁架等基本受力组件，再把这些金属受力组件通过焊接或螺栓连接起来，构成起重机用的桥架、门架、塔架等承载结构，这种结构又称为起重机钢结构。 通用桥式起重机的钢结构是指桥式起重机的桥架而言，如图5所示。图5 桥式起重机桥架桥式起重机的钢结构(桥架)主要由主梁1、端梁2、栏杆3、走台4、轨道5和司机室6等构件组成。

16、其中件1和2为主要受力构件，其它为非受力构件。主梁与端梁之间采用焊接或螺栓连接。端梁多采用钢板组焊成箱形结构，主梁断面结构形式多种多样，常用的多为箱形断面梁或桁架式结构主梁。 起重机最基本的机构，是人们早已公认的四大基本机构起升机构、运行机构、旋转机构(又称为回转机构)和变幅机构。通用桥式起重机的电气设备主要有各机构用的电动机、制动电磁铁、控制电器和保护电器。1.3.1 金属结构部分桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。起重机的各工作机构及零部件都是安装或者支承在这些金属结构上的，起重机的金属结

17、构式起重机的骨架。它承受起重机自重以及作业时的各种外载荷。组成起重机金属结构的构件较多，其重量一般占整机重量的一半以上，耗钢量大。因此，起重机金属结构的合理设计，队减轻起重机自重，提高起重性能，节约钢材有重要意义。1.3.2 机械传动部分 （1）大车运行机构: 大车运行机构的作用是驱动桥架上的车轮转动，使起重机沿着轨道作纵向水平运动。 （2）起重小车起重小车是桥式起重机的一个重要组成部分，它包括小车架、起升机构和运行机构3个部分。其构造特点是，所有机构都是由一些独立组装的部件所组成，如电机、减速器、制动器、卷筒、定滑轮组件以及小车车轮组等。 （3）轨道轨道是用作承受起重机车轮的轮压并引导车轮的

18、运行。所有起重机的轨道都是标准的或特殊的型钢或钢轨。它们既应符合车轮的要求，同时也应考虑到固定的方法。桥式起重机常用的轨道有：起重机专用轨、铁路轨和方钢3种。1.3.3 电气控制与安全保护部分电动机执行来自控制元件的信号，故控制器性能的好坏直接与电机的安全性能有关。由于臂架较长，光线暗时在驾驶室中可能看不清远方，且可能出现视觉死角，故安装照明灯，在保证安全操作的同时，可以提醒路人注意安全。 2 起重机的主要参数及其发展趋势2.1 起重机的主要性能参数起重机主要参数是表征起重机主要技术性能指标的参数，是起重机设计的依据，也是重机安全技术要求的重要依据。 （1）起重量 G 起重量指被起升重物的质量

19、，单位为kg或t。可分为额定起重量、最大起重量、总起重量、有效起重量等。 （2）起升高度 H 起升高度是指起重机运行轨道顶面（或地面）到取物装置上极限位置的垂直距离，单位为m。通常用吊钩时，算到吊钩钩环中心；用抓斗及其他容器时，算到容器底部。 （3）跨度 S 跨度指桥式类型起重机运行轨道中心线之间的水平距离，单位为m。桥式类型起重机的小车运行轨道中心线之间的距离称为小车的轨距。 地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离称为该起重机的轨距。 （4）V幅度 L 旋转臂架式起重机的幅度是指旋转中心线与取物装置铅垂线之间的水平距离，单位为 m。非旋转类型的臂架起重机的幅度是指吊具中心线至臂

20、架后轴或其他典型轴线之间的水，平距离。 当臂架倾角最小或小车位置与起重机回转中心距离最大时的幅度为最大幅度；反之为最小幅度。 （5）工作速度 V 工作速度是指起重机工作机构在额定载荷下稳定运行的速度。2.2 起重机的发展史中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。2.3

21、世界起重机发展现状 近20年世界工程起重机行业发生了很大变化。RT(越野轮胎起重机)和AT(全地面起重机)产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程起重机市场进一步趋向一体化。目前世界工程起重机年销售额已达75亿美元左右。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本(亚洲)和欧洲。 美国既是工程起重机的主要生产国，又是最大的世界市场之一。但由于日本、德国起重机工业的迅速发展及盯和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪6070年代世界市场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。近

22、几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯起重机公司的崛起即是例证。特雷克斯起重机公司前身是美国科林起重机厂。1995年以来，其通过一系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程起重机的出口国，也是重要的进口国。德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。在德国AT产品市场份额中，利勃海尔占53，格鲁夫占16，德马泰克占14，多田野和特雷克斯各占10和5左右。2.3.1 国外企业引领发展趋势 在起重设备领域，国外企业无疑引领着世界发展的潮流。2005年，在德国的重型起重机峰会上，集中展示了目前世界上先

23、进的起重机产品。利勃海尔发布的新型lr11250重型履带起重机，传统的a形支架使其不需要变幅臂，仅用机械支撑就能将102m的主臂竖起来。马尼托瓦克早些时候就向业界展示了其独特的8履带1000吨级履带式起重机m21000。特雷克斯德马格则在此次峰会上展示了一系列新型起重机及其改进产品，其中负载容量为1000t的cc5800履带式起重机成为该会的主角，它是目前3m宽运输状态机型中起重量最大的起重机。该公司同时公布了起重量为1250t的cc8800升级为1600t的cc8800-1，以及cc5800的改进产品cc6800。玛蒙特也提出了一个创新性的起重臂概念“双臂”。据介绍，这是采用集装箱化的概念设

24、计的，可以作为集装箱来运输的起重臂，并可把臂节相互连接在一起使用，可以提供比常规起重机更高的起重性能。2.3.2 国内企业快速发展上千吨级的起重机层出不穷，新的设计理念不断地开拓人们的视野。在大环境的影响下，中国起重机制造商正努力地追赶着世界的步伐，加快推陈出新的速度。除前文提到的各主要生产企业近两年内相继推出的大型履带式起重机外，在移动式起重机上，国内制造商也有很好的业绩，见表3。目前，徐重、中联浦沅、三一、抚挖等企业不但在履带式起重机形成了50400吨级的系列产品，而且在移动式起重机方面，以徐重和中联浦沅为代表，形成了8300吨级的系列产品。据国际起重运输机械杂志2005年世界最大起重机制

25、造商排行榜，中国有3家企业进入了前20名的行列，分别是排在第7、16和18位的徐重、中联浦沅和四川长江起重机有限责任公司，其中中联浦沅和长起是第一次进入这一排行榜。这说明中国企业正越来越多地影响着国际起重机市场的格局。排行榜的前3名分别由利勃海尔、马尼托瓦克起重集团和特雷克斯起重机集团占据。其中马尼托瓦克在中国张家港市建有独资工厂，并于2005年对厂房扩建，2006年5月新厂房投入使用。特雷克斯集团于2006年4月购得长起50的股份，打破原有中国起重机企业的格局。而日本多田野早在2003年就与北京起重机器厂合资，目前双方控股比例由初期的日方25对中方的75，变为50对50。正是由于国际起重设备

26、巨头对中国市场的投入，使倍受关注的中国起重设备市场更加炙手可热。2.4 国外先进起重机的特点和发展趋势 （1）重点产品大型化，高速化和专用化 由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起生日一1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大

27、运行速度已达350m/m（1）n，堆垛起重机级最大运行速度240mm（1）n，垃圾处理用起重机的起升速度达100mm（1）n。 工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上，跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管，与飞机维修平台相连，并可作3600

28、旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位，进行飞机的维护和修理极为快捷方便。 （2）系列产品模块化、组合化和标准化 用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部

29、件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。 （3）通用产品小型化、轻型化和多样化 有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可命名整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。 （4）产品性能自动化、智能化和数字化 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

30、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

31、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。3 起升机构的简介和选择3.1 起升机构起升机构用来实现物料垂直升降，是任何起重机不可缺少的部分，因而是起重机最主要、也是最基本的机构。起升机构的安全状态，是防止起重事故的关键，将直接地关系到起重作业的安全。3.2起升机构的组成起升机机构由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置、制动器及其他安全装置等组成，不同种类的起重机需配备不同的取物装置，其驱动装置亦有不同，但布置方式基本上相同。典型起升机构平面布置见图61-电动机；2-联轴器；3-传

32、动轴；4-制动器；5-减速器；6-卷筒；7-轴承座；8-平滑滑轮；9-钢丝绳；10-滑轮组；11-吊钩图6典型起升机构平面布置 起重量超过10t时，常设两个起升机构：主起升机构（大起重量）与副起升机构（小起重量）。一般情况下两个机构可分别工作，特殊情况下也可协同工作。钩起重量一般取主钩起重量的20%-30%。见图7图7 带主副起升机构的平面布置 （1）驱动装置 大多数起重机采用电动机驱动，布置、安装和检修都很方便。流动式起重机（如汽车起重机、轮胎起重机等）以内燃机为原动力，传动与操纵系统比较复杂。 （2）传动装置 它包括减速器、联轴器和传动轴。减速器常用封闭式的卧式标准两级或三级圆柱齿轮减速器

33、，起重量较大者有时增加一对开式齿轮以获得低速大力矩。为补偿吊载后小车架的弹性变形给机构工作可靠性带来的影响，通常采用有补偿性能的弹性柱销联轴器或齿轮联轴器，有些起升机构还采用浮动轴（也称补偿轴）来提高补偿能力、方便布置并降低磨损。 （3）卷绕系统它指的是卷筒和钢丝绳滑轮组。桥架类型起重机采用双联滑轮组，单联滑轮组一般用于臂架类型起重机。 （4）取物装置它是根据被吊物料的种类、形态不同，采用不同种类的取物装置。取物装置种类繁多，使用量最大的是吊钩。 （5）制动器及安全装置制动器既是机构工作的控制装置，又是安全装置，因此是安全检查的重点。起升机构的制动器必须是常闭式的。电动机驱动的起重机常用块式制

34、动器，流动式起重机采用带式制动器，近几年采用了盘式制动器。一般起重机的起升机构只装配一个制动器，通常装在高速轴上（也有装在与卷筒相连的低速轴上）；吊运炽热金属或其他危险品，以及发生事故可能造成重大危险或损失的起升机构，每套独立的驱动装置都要装设两套支持制动器。制动器经常利用联轴器的一个半体兼作制动轮，即使联轴器损坏，制动器仍能起安全保护作用。3.3 起升机构的工作原理 电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂

35、在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保证安全。3.4起升机构的设计计算起升机构的设计及计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构型式，确定机构的传动布置方案；按给定的整机主要参数（最大额定起重量、起升高度、起升速度等）确定起重机构参数

36、，选择确定机构各起重零部件的结构类型和尺寸；进行机构动力装置的选择计算等。3.5影响起升机构的几个因素 （1）滑轮组的倍率 桥式起重机起升机构通常都采用双联滑轮组。滑轮组的倍率对起升机构的构造有很大的影响。倍率越大钢丝绳所受的拉力越小，但由于绕绳量的增加，将使钢丝绳和卷筒长度增加，同时由于滑轮数目的增多，也加剧了钢丝绳的磨损和疲劳，从而降低钢丝绳的使用寿命。但从另一方面看，增加倍率，须相应提高卷筒的转速，因此传动比就可以减小，使结构较为紧凑。 （2）卷筒的直径 卷筒直径应尽量选取最小许用值。因为随着卷筒直径的增加，转矩和传动比也将增大，从而引起整个机构的庞大。但在起升高度较大时，应采取相反措施

37、，通过增加卷筒直径以限制其长度。 （3）联轴器 在高速轴上，电动机和减速器一般都是通过弹性联轴器相连。在低速轴上，减速器输出轴和卷筒之间的联接多采用滑块或齿轮减速器，因为它们可以传递较大的扭矩，并有一定调心性能，对安装调整比较有利。 （4）制动器 制动器一般安装在高速轴上，以减小其尺寸。通常利用联轴器的半个联接盘兼作制动，而带制动轮的联轴器半盘应安装在减速器轴上。这样，即使联轴器损坏，制动器仍能起作用。目前也有将制动器装在电动机尾部壳体内，制成一个组合件，从而使机构简化紧凑。 综上所述，起升机构的设计应在保证满足桥式起重机主要工作性能的同时，尽可能地使机构工作可靠，结构简单，自重轻和维修保养方

38、便等。起升机构的载荷特点 （1）物品起升和下降时，在驱动机构中钢丝绳拉力产生的扭矩方向不变。 （2）物品悬挂系统由挠性钢丝绳组成，物品惯性引起的附加转矩一般不超过静转矩的%10，对机构影响不大。 （3）机构起动或制动时，只有电动机输出轴到制动器之间的零件承受较大的动载荷，齿轮传动和其他低速轴零件所受的动载荷不大。3.6 起升机构的选择本起升机构设计的的主要参数为（1） 最大起重量 10t；（2） 机构工作级别M5；（3） 起重机跨度16.5m；（4） 起升高度12m；（5） 起升速度8m/m（1）n；（6） 起重机工作环境温度 -10 +50； 由于起重量不大，所以选择图8起升机构的驱动装置，

39、起升机构采用的减速器通常有以下几种：圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、行星齿轮减速器等，本方案采用圆柱齿轮减速器，优缺点：效率高，功率范围大，已经标准化，因而使用普遍，但体积重量较大。1-电动机；2-联轴器；3-传动轴；4-制动器；5-减速器；6-卷筒；7-轴承座；8-平滑滑轮；9-钢丝绳；10-滑轮组；11-吊钩图8 起升机构的平面布置工作原理：电动机通过联轴器和减速器相连，减速器的输出轴上装有卷筒，它通过钢丝绳和安装在架上的导向滑轮及起重滑轮组与吊钩相连。电动机工作时，卷筒将缠绕在其上的钢丝绳卷进或放出，通过滑轮组使悬挂于吊钩上的物品起升或下降。当电动机停止工作时，制动器通过弹簧力将制动轮刹住。

40、4 起升机构起重零部件的选择计算4.1 吊钩简介和吊钩计算4.1.1 吊钩组组成和吊钩的种类 吊钩组是起重机普通的取物装置，吊钩组由吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横梁、滑轮、滑轮轴和拉板等组成。吊钩组除承受重物重量外，还承受起升机构与制动时引起的冲击载荷作用，故吊钩材料应有较高的机械强度和冲击韧性。吊钩按制造方法可分为锻造吊钩和片式吊钩（板钩）；按其结构型式可分为单钩和双钩；长钩和短钩等。模锻单钩制造简单，在中小型（80吨以下）起重机上广泛应用。图9短构型吊钩组图10长钩性吊钩组4.1.2 吊钩组常用材料 锻造吊钩：20号钢，20S（1）Mn或36Mn2S（1）； 片式吊钩：20号钢，C3或1

41、6Mn的钢板（其厚度不小于20mm），使板钩高度方向与钢板轧制方向一致。 吊钩螺母：20号钢 吊钩横梁：45号钢 吊钩拉板：C3，16Mn 滑轮组：45号钢 叉子：20号钢4.1.3吊钩和吊钩毛坯分类及应力计算 （1）直柄单钩的分类 直柄单钩的结构型式分为四种：LM型、LMD型、LY型、LYD型。 直柄单钩标记方法如图3.1所示： 如：吊钩006，强度等级为M的不带凸耳的模锻直柄单钩标记为： 直柄单钩 LM006-M； 吊钩250，强度等级为T的带凸耳的直柄单钩标记为： 直柄单钩 LYD250-T。图11 直柄吊钩标记方法根据本设计中机构载荷情况及机构利用级别类型，根据表27.1-3（参考文献

42、）可确定机构工作类型为M5级。由于吊钩材料为16Mn，厚度小于35mm，根据GB/Y1591-1994可确定为315MPa，确定吊钩强度级别为P，设计起重量要求为10t，查表27.1-66，确定吊钩号为6，故设计中需要的吊钩表示为：直柄单钩LM 6-P。(2) 直柄单钩毛坯件分类直柄单钩毛坯件按结构锻造方式分为四种：MM型、MMD型、MY型及MYD型。直柄单钩毛坯件标记方法如图5.2所示：如：钩号为10，强度等级为M的不带凸耳的模锻直柄单钩毛坯件标记为：直柄单钩毛坯件 MM10-M；设计要求吊钩为模锻，分析同上，故设计中需要的吊钩毛坯件表示为：直柄单钩毛坯件 MMD6-P。 图12 直柄单钩毛

43、坯件标记方法4.1.4 吊钩使用注意事项吊钩禁止补焊，有下列情况之一的应予报废：a. 用20倍放大镜观察表面有裂纹及破口；b. 钩尾和螺纹部分等危险截面及钩筋有永久性变形；c. 挂绳处断面磨损量超过原高的10%；d. 心轴磨损量超过其直径的5%；e. 开口度比原尺寸增加15%。4.2 钢丝绳简介和钢丝绳计算4.2.1 钢丝绳简介 钢丝用优质碳钢制成，经多次冷拔和热处理后可达到很高的强度。潮湿或露天环境等工作场所可采用镀锌钢丝拧成的钢丝绳，以增强防锈性能。 钢丝绳在各工业国家中都是标准产品，可按用途需要选择其直径、绳股数、每股钢丝数、抗拉强度和足够的安全系数，它的规格型号可在有关手册中查得。钢丝

44、绳除外层钢丝的磨损外，主要因绕过滑轮和卷筒时反复弯曲引起金属疲劳而逐渐折断，因此滑轮或卷筒与钢丝绳直径的比值是决定钢丝绳寿命的重要因素。比值大，钢丝弯曲应力小，寿命长，但机构庞大。必须根据使用场合确定适宜的比值。钢丝绳表面层的磨损、腐蚀程度或每个拧距内断丝数超过规定值时应予报废。钢丝绳是桥式起重机中使用最为广泛的传动挠性件。优点是：卷挠性好、承载能力大、自重轻、运行时平稳无噪音，适于高速转动；弹性好、强度高、过载能力强，工作时一般不会发生突然断裂，比较可靠，因而，获得广泛使用。4.2.2 钢丝绳按接触状态分类 钢丝绳也可按股中每层钢丝之间的接触状态分为点接触、线接触或面接触3种。点接触的钢丝绳

45、:股中钢丝直径均相同。为使钢丝受力均匀，每层钢丝拧绕后的螺旋角大致相等，但拧距不等，所以内外层钢丝相互交叉，呈点接触状态。线接触的钢丝绳：股中各层钢丝的拧距相等，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上，呈线接触状态。线接触钢丝绳的性能比点接触的有很大改善，所以使用广泛。面接触钢丝绳：面接触绳股的一种，外层用异形钢丝制成，表面光滑，耐磨性好，与相同直径的其他类型钢丝绳相比，抗拉强度较大，并能承受横向压力，但挠性差、工艺较复杂、制造成本高，常用作承载索，如缆索起重机和架空索道上的缆索。 选用钢丝绳时，首先根据钢丝绳的使用场合（如常温、高温、潮湿、多层卷绕），一般优先选用线接触钢丝绳，在腐蚀性较大的场合宜采用镀锌钢丝绳。4.2.3 钢丝绳的截面钢丝绳的截面有圆形，还有三角股、椭圆股和扁股等异型股。与圆股的相比，其他有较高的强度，与卷筒或滑轮绳槽的接触性能好，使用寿命长，但制造较复杂。图13钢丝绳的截面4.2.4钢丝绳计算起升机构钢丝绳直径按最大静载荷来确定。 （式1）式中d钢丝绳的最小直径，mm； C选择系数（mm/）,参考表1选择系数C=0.096 S钢丝绳最大工作静压力，N。 = 26145.3N （式2）