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1、摘 要本文首先对起重夹钳技术的发展及应用情况、国内外的发展状况及发展趋势，通过对100kg起重机的设计方案的确定，包括针对本设计选取起重机的形式，确定为臂架式滑移起重机，然后对起重机结构的各个部件进行设计，包括夹持机构、吊臂、钳臂、轴、自动开关装置和设备稳定性分析等等的设计。通过了解学习掌握夹钳装置的工作原理，对起重夹钳装置的结构进行分类与分析，通过分析从而确定起重机设计方案夹钳装置的设计，传动装置方案的设计以及分析设备的稳定性。该滑移式夹钳起重机，1,2级传动都使用皮带传动，利用夹钳自重，运用自动开关装置控制夹持物体。设计过程采用了机械设计的一般设计方法，机械设计辅助软件AutoCAD设计制
2、作出起重夹钳设备，吊起重量达100Kg，起升速度达0.1m/s,运行速度达0.5m/s,搬运物体快速便捷，无卡壳，设备运行良好。关键字：起重机；滑移式；起重夹钳；机构设计；自动开关装置ABSTRACTThis paper firstly lifting clamp technology development and application, domestic and foreign development and development trend of 100kg crane, through the design scheme based on the determination of
3、design, including selecting the model, determine crane for arm, then to pose crane components of the crane structure design, including holding mechanism, the arm, clamp arm, axle, automatic switch devices and equipment stability analysis and so on design. By understanding learn clamp devices working
4、 principle, the structure of the crane clamp device classified and analysis, through the analysis to determine crane design scheme clamp device design, Specific models, tier 1 transmission have used gear transmission,transmission device scheme design and analysis equipment stability. Using double pi
5、n shaft adjustable clamp device that USES clamp self-respect, using automatic switch equipment control clamping objects.Adopted the general design method of mechanical design, mechanical design support software AutoCAD , design a lifting clamp device, lift the weight of hoisting speed, 100Kg of 0.1
6、m/s, operation speed reaches 0.5 m/s, handling objects without jam, fast and convenient, equipment operation is good. Keywords: Lifting appliance；Sliding type；Clamping devices； Design of structure； Automatic control device；目 录摘 要IABSTRACTII1 起重机械简介11.1现代起重机的特征和发展趋向11.2国产起重机与国外产品的差距62 起重夹钳简介72.1 国内外起
7、重夹钳发展状况72.2 常用夹钳装置的发展与应用82.3.1 螺杆夹紧式82.3.2 夹钳自重夹紧式92.3.3 夹钳装置自重夹紧式112.3.4 钢绳张力附加夹紧式123 设计目的及主要内容143.1 设计的基本内容143.2 设计目的144 100kg 起重机的设计方案的确定144.1 100kg起重机的设计思想144.2 100kg起重机种类的选择与确定144.3 臂架式起重机的工作原理164.4 100kg起重机电机的选择164.5 100kg起重机的传动装置方案的设计174.5.1功率与效率174.5.2速度184.5.3外廓尺寸、质量和成本184.6 100kg起重机结构的设计方案
8、194.6.1起重机构件的材料选择194.6.2 起重机构件的设计方案205 100 kg起重夹钳主机的总体设计215.1 起重夹钳设计思想215.2 100 kg起重夹钳工作原理215.3 起重夹钳的夹持机构225.4 吊臂的设计235.4.1吊臂的材料的选择235.4.2吊臂的尺寸计算235.5 钳臂的设计235.5.1钳臂的材料的选择235.5.2钳臂1的设计245.5.3钳臂2的设计255.6 轴的设计285.6.1轴的材料选择285.6.2主轴的设计285.6.3轴1的设计315.6.4轴2的设计315.6.5吊轴的设计326 起重夹钳主要部件的工艺326.1吊臂的工艺326.2钳臂
9、的工艺326.3轴的工艺327 自动开关装置的设计347.1自动开关装置的材料选择347.2自动开关装置的结构设计348 设备的稳定性分析368.1温度对系统稳定性的影响368.2机械加工及整体装配对系统稳定性的影响369 润滑剂的选择3710 结论及前景3810.1 结论3810.2 前景38参考文献391. 起重机械简介起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也
10、由起重机械来完成；在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。随着科学技术和生产的发展起重机械在不断地完善和发展之中。1.1现代起重机的特征和发展趋向 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应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是电子计算机技术的广泛应用，促使了许多跨学科的先进设计方法出现，推动了现代制造技术和检测技术的提高。激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。我国正以前所未有的速度进入全球化国际竞争市
11、场，中国的起重机制造业面临着机遇与挑战并存的新形势。因此起重机的不断发展和创新是关键。现根据国内外起重机的新理论、新技术和新动向，结合实例，简要论述现代起重机的特征和发展趋向。1、重点产品大型化、高速化、耐久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。起重机不但要好用，容易维护，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均无故障工作时间要长。可靠性是国际市场产品竞争的焦点，国外许多大公司都制定了
12、可靠性内控标准。我国起重机的性能要赶超世界先进水平，最关键的是要提高可靠性，使起重机具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量6500t，最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起重量1200t，自动化立体仓库堆垛起重机最大运行速度达240mmin。2、系列产品模块化、组合化、标准化和实用化许多起重机是成系列成批量的产品，采用系统多目标整体优化方法进行起重机系列设计已成为发展重点，通过全面考虑性能、成本、工艺、生产管理、制造批量和使用维护等多种因素对系列主参数进行合理匹配，以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件组成多
13、品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。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。由于提高了通用化程度，可使单件小批生产的产品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，降低制造成本。能以较少的模块形式，组合成多品种多规格的起重机，满足市场需求，增加竞争能力。德国德马格公司生产的桥式起重机充分考虑了模块化和组合化，使系列、整机、机构、部件和零件互相之间的参数匹配，能力分
14、布达到最为经济合理的搭配效果。利用起重量与起升速度的乘积为常数的方法使起升机构主要部件达到最大限度的通用。再通过滑轮倍率的变化派生出更多的规格。5125t桥式起重机系列，多种工作级别，只需4种基型的起重小车。该公司开发的标准车轮箱模块系列，上面有多组联接孔，可选装不同型号的驱动单元，可组装成台车，可与金属结构件组合后用作各种桥式、门式起重机，巷道堆垛起重机或其它轨行式起重运输机械的运行机械，其车轮有多种踏面形式可供选用。由于不受基距限制，组合灵活，用途广泛。该公司的端梁标准模块系列已经商品化，与主梁之间采用摩擦环和高强度螺栓的连接方式，提高了互换性和尺寸精度，减少了接合面的加工量。与任一主梁都
15、可快速有效相接。有适用于单梁或双梁两种形式的端梁模块，根据起重量及跨度就可确定出适用的端梁型号。3、通用产品小型化、轻型化、简易化和多样化有相当批量的起重机是在一般的车间仓库使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高这些起重机的适用性，降低制造成本，是市场竞争能否获胜的关键。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，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价和使用维护费用。因此电动葫芦桥式起重机和轻型梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位一般用途桥式起重机。用户的需求性促进了起重机的多样性。起重机的系列参数范围进一步扩大，功能选择进一步增加，一机
16、多用产品进一步得到发展，以增强应变能力。在一般使用场合采用无线遥控操作的比例也将逐步增多。德国德马格公司经过长期的开发和创新，已形成一个轻型组合式标准起重机系列。整个系列由组合式工字形单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁多个品种组成。主梁与端梁相接共有15种形式，可适合不同建筑物和不同起吊物的要求。每种规格起重机都有三种单速及三种双速可供任意选择。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、远红外或无线电遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等7种选择，外加不同的导电形式，不同的电控形式，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种
17、起重机的另一最大优点是轻型化，与国内产品相比较，起重量32t，跨度25.5m，国内双梁桥式起重机自重为46.4t，电动葫芦桥式起重机自重为28.3t，而德马格电动葫芦桥式起重机的自重只有18.5t，比国内产品分别轻60和35。随着起重机的不断发展，我们公司的产品，能够适应行业的发展，我们公司的智能超载限制器及科蓝安控系统，作为起重机安全运行的保护神，可异地、远程、实时监控起重机的运行。4.产品性能自动化、智能化、集成化和高效化起重机的更新和发展,很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将自动化技术和机械传动技术相结合,将先进的微电子技术、电力电子技术、光缆通讯技术、液压技术、模糊控制技术应用到机
18、械的驱动和控制系统,实现自动化和半自动化。使起重机组成的物料搬运系统具有更高的柔性,以适应未来多批次少批量的柔性生产模式。 大型高效起重机的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PLC、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。它赋于起重机以信息功能,可进行信息传递、处理及动力控制,大大提高了综合自动化水平。目前控制方面重点发展吊具防偏防摇技术,取物装置自动取、卸物技术,位置检测及自动位置控制技术,故障自诊断监控技术等。5.产品组合成套化、系统化、复合化和信息化在起重机单机自动化的基础上,通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬
19、运集成系统,通过中央控制室的控制,能与生产设备有机结合,能与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度较高,具有信息处理功能,可将传感器检测出来的各种信息实施存贮、运算、逻辑判断、变换等处理加工,进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入输出接口,实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运系统中的传输。起重机通过系统集成,能形成不同机种的最佳匹配和组合,取长补短,发挥最佳效用。目前重点发展的有工厂生产搬运自动化系统,商业货物配送集散系统,集装箱装卸搬运系统,交通运输和邮电部门行包货物的自动分拣与搬运系统等。生产工程机械的美国卡特皮勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬
20、运系统,用以钢板喷丸处理、自动切割和出入库的自动装卸运输作业,比原先采用单机操作工作效率提高65%。日本东芝浜川崎工厂采用由全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件,为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库。这些在空间移动的搬运起重机代替了过去通常在地面行驶的自动导向搬运车,使车间地面面积得到充分利用。6.产品设计微机化、精确化、快速化和全面化随着电子计算机技术的广泛应用和系统工程、优化工程、价值工程、可靠性工程、创造工程和人机工程等现代设计理论的不断发展,促使许多跨学科的现代设计方法出现,使起重机的设计进入创新、高质量、高效率的新阶段。目前,计算机辅助设计(C
21、AD)已逐步深入到设计的各个阶段和设计工作所涉及的各个领域。不仅能利用计算机运算速度快、计算精度高、存储信息量大和逻辑推理能力强等优点代替人工进行方案选择、计算分析与绘图,而且还能通过人机交互,最大限度地发挥设计人员的创造力和经验。美国、德国、日本等一些起重机公司都广泛应用CAD,彻底抛弃了传统的图板。并且还与计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)相衔接,做到了无图化生产。起重机是在复杂工况下工作的大型结构系统,其动态性能受多种因素影响,运动参数与载荷不能用一个简单的数学模型描述。以往多以静态设计为主,局限性很大。国内外近年来在起重机设计中采用了动态仿真设计新方法,用计算机对
22、机构与结构在各种工况下承受载荷进行运动状态及随时间变化过程的仿真模拟,得到仿真输出参数和结果,以此来估计和推断实际运行的各种数据。人机工程学把起重机、人和作业环境作为整个系统来研究,创造一种人与起重机最佳相互作用状态。人机工程学在起重机上的应用主要体现在司机室的设计,包括司机室的合理布置,减轻司机疲劳和提高工作效率的措施,加强环境保护,减少灰尘和废气污染,减少司机室的振动和噪声等。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整机及零部件的可靠性试验研究,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
23、、模块化设计、反求工程设计、疲劳设计和健壮设计会更深入全面地得到应用。7.产品构造新型化、美观化、宜人化和综合化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。桥式类型起重机桥架大多采用箱形四梁结构,主梁与端梁采用高强度螺栓联接,便于加工、运输与安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件,简化机构。“三合一”运行机构由于结构紧凑、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,减速器壳体、卷筒及滑轮等的制造都以焊代铸,能减轻自重、增加承载能力和改善加工制造条件。减速器齿轮采用硬齿面,以减
24、小体积,提高承载能力,增加使用寿命。在电控方面开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统,发展半自动和全自动操纵。采用机、电、仪、液一体化技术,提高使用性能和可靠性,增加起重机的功能。有专家指出,未来的起重机驱动技术,由于变频调速系统越来越多地得到应用,交流鼠笼电动机将会重新受到重视并被广泛采用。今后会更加注重起重机的安全性,研制新型安全保护装置和故障自动显示装置,并重视司机工作条件的改善。8.产品制造柔性化、灵捷化、精益化和规模化在激烈的市场竞争条件下,要提高起重机的市场占有率,确保起重机的高性能高质量,并不断推出新产品,生产企业必须具备市场变化的适应能力和快速反应能力。包括提高生产效
25、率,提高和保持产品质量的一致性,降低生产成本,缩短生产周期,加速产品的更新换代等。生产制造的柔性化是使工艺装备与工艺路线能适用于生产各种产品的需要,从适应当前单品种大批量生产方式向多品种小批量生产方式的转变。生产制造的灵捷化是使产品生产与推向市场的准备时间缩为最短,使企业机制能灵活向。生产制造的精益化是使生产过程劳动生产率不断提高,保持产品质量稳定,强调企业各部门相互密切合作。良好的生产机制和管理机制是企业发展的前提。起重机制造时广泛采用计算机辅助工艺规划(CAPP)、计算机辅助制造(CAM)和柔性制造系统(FMS)。采用挤压成型、冲压成型、精密铸造等少、无切削工艺,采用光电跟踪切割技术、焊接
26、机器人技术。充分利用加工中心和全自动数控机床,提高加工制造的自动化水平。制造手段的现代化是保持质量稳定,提高劳动生产率的前提。1.2国产起重机与国外产品的差距近些年来，伴随着我国固定资产投资的飞速增长、基础设施建设和大型项目的不断上马，使得我国工程机械行业获得了空前的发展，也受到了人们越来越多的关注。近期炒得沸沸扬扬的“徐工收购案”更是吸引了众多业内外人士的目光。那么，我国工程机械行业的竞争力究竟如何？同国外的对手相比，孰优孰劣？有关专家以起重机产品为例，从四个方面进行了分析对比。技术实力应该说，我国起重机的制造技术还是位于世界前列的，众多产品也在国内外拥有广阔的市场。然而，与欧美日等发达地区
27、相比，我们的技术实力还是有一定差距的。根据数据显示，级别超过200吨的履带式起重机、超过100吨的汽车起重机大多要进行国际招标采购，这说明目前国内在这方面尚不具备大量生产的能力。欧洲起重机的平均吨位在800吨，而我国目前这一数字却不到200。徐州重型机械公司的QUY300型履带式起重机重臂最大起重量可达300吨，QAY200型全路面起重机额定起重量为200吨，这已是目前国内之最，与利渤海尔、马尼托瓦克等国际起重机行业巨头在技术方面还有很大差距。产品结构由于技术能力所限，我国起重机在产品结构上也不够完善，难以同国外匹敌。中国国际招标网的资料显示，技术要求较高的全路面起重机和履带式起重机这两种产品
28、在我国产能较低，目前只有徐州重机等少数几家行业内的龙头企业具备一定的生产能力。而这两种产品是起重机众多类别当中吨位最大的，其价格也远远高于普通的汽车或轮胎式起重机，这一领域国内产能的匮乏使得我们不得不付给国外厂商更多的成本。产业链条决定产品竞争能力的不只是技术研发的实力，处于产业链下游的制造业必将受制于上游产业的影响。在我国，钢铁企业的技术缺陷也给下游的工程机械行业发展造成了一定程度的制约，钢材的硬度、弹性、延展性等质量标准直接关系到技术能否实现。同时，汽车工业的发展与起重机的关联也十分密切，汽车底盘技术的成熟会对起重机承载能力的提高起到决定性的作用。然而，我国在这方面显然不能同欧美日等发达国
29、家相比。另外，下游的工程机械租赁产业尚处于发育阶段，这也给起重机生产企业把握市场动向、完善售后服务带来了更多的成本消耗。进出口结构从起重机的进出口结构来看，我国起重机行业总体上以出口为主，贸易顺差较大，尤其在亚洲有着非常广阔的市场。尽管在技术上与欧美等国的竞争对手有一定差距，但是这并不影响我们成为起重机的制造大国。在中低端市场上，由于价格上的优势，我们拥有更多的市场份额，也涌现出了徐工，中联浦沅这样优秀的民族品牌。我国的起重机制造商与欧美的竞争对手相比在技术上还存在着差距，在产业链条，产品结构方面也存在着一定的劣势，但这并非遥不可及。更主要的是，我国在这一领域从未放弃过自主研发，而且已经具备了
30、相当大的产业规模，创造了几个蜚声全球的知名品牌。这也就是为什么凯雷对徐工的收购会引来如此大的反响，作为很有希望的民族产业，我们当然不可能拱手相让。2 起重夹钳简介2.1 国内外起重夹钳发展状况夹钳作为一种起重作业机具被广泛应用于冷、热轧薄板厂，用来搬运各种半成品及成品钢卷，是一种工作效率很高、适应性极强、用途非常广泛的起重设备，属于冶金行业中的特种设备。按夹钳在夹持物料的过程中有无辅助外力，可将其分为外力辅助式夹钳和重力式夹钳。外力辅助式央钳是靠辅助外力实现对物料的夹持，不管货物的尺寸如何，只要辅助设备工作得当，这种夹钳就能轻易地对其实现夹紧，它具有操作简单、生产效率高、夹持力可调等特点。相对
31、于外力辅助式夹钳，重力式夹钳只能靠夹钳和物料的自重实现对物料的夹持，它具有安全可靠、结构简单、制造方便、成本低廉、不消耗动力能源、寿命较长等特点，因此得到了广泛的应用。目前我国应用较多的是重力式夹钳，由于其初始夹紧力的产生是靠夹钳和物料的自重实现的，如何用合适的力夹取物料，做到既能安全实现夹取，又避免钳体的受力太大而导致钳臂或物料的破坏就显得非常重要了。以带卷夹钳为例，如果钳口产生的夹持力不够大，夹钳夹持带卷就不可靠；如果产生的夹持力太大，钳臂的受力会很大，各钳臂的强度也会要求很高，导致钳体笨重：而且在夹持高温带卷时，夹持力太大时带卷接触面容易出现较大的塑性变形，而使其表面产生较深的压痕，破坏
32、了带卷表面的完整性，给它的进一步加工带来不必要的麻烦。在我国，在吊夹装置、液压钢卷夹钳、重力式板坯夹钳、电动平移式板坯夹钳等方面进行过研究工作。相比对于国外，我们国家在夹钳上的研究还是非常有限。德国、美国、俄罗斯等国家，在央钳的研究方面做得很好，这些国家很早就对各种钳式取物装置进行了理论和实验研究。在我国，在吊夹装置、液压钢卷夹钳、重力式板坯夹钳、电动平移式板坯夹钳等方面进行过研究性工作。相对于国外，我们国家在夹钳上的研究还是非常有限，特别是在重力式带卷夹钳上，很少进行系统性的研究。2.2 常用夹钳装置的发展与应用夹钳装置是夹钳起重机的取物装置，它与起重机的几个工作机构配合，可从铸锭车上拧断汤
33、道，夹取钢锭，将钢锭装入均热炉，再从均热炉取出加热后的钢锭送进运锭车或直接放到棍道上运往初轧机。此外，夹钳起重机还可用来拨移钢锭车或夹上清炉耙清理炉底。夹钳起重机在完成上述工艺程序时，由于运行速度较快，振动大，夹持的又往往是红热的钢锭，因此夹钳装置的各个零部件除应有足够的强度外，还应有良好的夹持性能，保证夹持的钢锭不至从钳口脱落。夹钳装置夹持钢锭的工作可靠性通常用夹紧系数K表示。K为夹钳钳尖对钢锭侧面的两个水平作用力(央紧力)之和对钢锭自重的比值，K值越大，钢锭越不会从夹钳中脱落下来。为了加大夹紧系数K，除应提高夹钳装置的强度与刚性外，还应设法寻求最为合理舶结构形式，以免过多地增大夹钳装置的几
34、何尺寸和自重，影响起升机构的电机功率或起升速度。因此合理地选择及改进央钳装置的结构形式是减小设备自重和提高夹钳装置工作可靠性的重要环节。2.3.1 螺杆夹紧式夹钳装置有4个起升动滑轮2， 每两根钢绳由起升卷筒经起升动滑轮成对地固定到小车架上的平衡杠杆或平衡轮上。央钳开圃机构的驱动装置设在上方， 由电机通过立式减速机瓤伞齿轮对传动垂直螺杆4， 由具有内螺纹可上下移动的套筒带动拉杆， 使夹钳启闭。拉杆向上时夹钳闭合，拉杆向下时，夹钳在自重的作用下开启。亦可设计成使拉杆带动夹钳上方的连杆， 当拉杆向上时夹钳闭合， 拉杆向下时夹钳张开如图2.3.1的右边小图。为了保持央钳对钢锭的稳定夹持力， 在开闭机
35、构自 底座上方装有弹簧装置，弹簧的压力越大，夹钳对钢锭的夹紧力就越大。为了防止机构过载， 在立式减速机上设有极限力矩保护装置。在确定弹簧压力时， 除应根据电机功率、传动装置的传动比， 螺杆螺纹导角、夹钳钳杆的传动比及传动效率等因素外， 还与各运动物件运动时的惯量有关。此外， 它还应根据极限力矩保护装置的设计值及其在使用过程中的稳定性决定。螺杆夹紧式夹钳装置的夹钳钳杆自重对夹紧力的影响甚小。在不同的钳口开度， 钢锭的自重对夹紧力虽有一定影响，但占的比重不大。这种夹钳装置的夹紧力主要是由机构传动在螺杆中产生轴向力带动夹钳钳杆产生的。夹钳的回转机构装于夹钳装置翼架的下方， 通过啮合齿轮带动夹钳回转。
36、为了防止机构在刮渣时过载， 机构也设有极限力矩保护装置。其结构形式如图2-1。图 2.1 螺杆夹紧式2.3.2 夹钳自重夹紧式 此处省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩 按照连接夹钳钳杆的销轴数量和结构， 夹钳装置可分为如图2-2 所示的单销轴式，图2-3所示的双销轴式和双销轴轴距可调式。单销轴夹钳装置结构较简单，但适用的有效开度较小，双销轴的适用于较大的钳口开度，在导槽曲线和夹钳钳杆两段长度比不变的情况下，双销轴式的夹紧系数较大。双销轴可调式夹钳装置适用于钢锭尺寸变动范围较大的情况，轴距的
37、调节可以用人工，亦可用机械 前者费工费时，且在高温时进行调节的劳动条件很差，后者可以无级调距， 但需增加一套传动装置，结构较复杂。在夹钳自重夹紧式夹钳装置中，革销轴式的应用最为普遍，单销轴夹钳装置有两个起升动滑轮，每根钢绳由起升卷筒经起升动滑轮固定到小车架平面上的拉杆上面。当中的启闭钢绳由启闭卷筒经启闭动滑轮缠绕到起升卷筒上，它与起升钢绳有相同的缠绕中径。夹钳的动作原理是：当夹钳处于张开状态时，夹钳的重量由启闭钢绳支承，而夹钳装置的其它部分，如：导槽架、立柱、横粱等的重量垒由起升钢绳支承。夹钳须闭合时，由启闭机构。将启闭钢绳下放，让启闭动滑轮下降，与动滑轮用拉杆和链条相连接的钳销轴随之下降，
38、夹钳因而下降。由于夹钳钳杆上部的滚予是沿着八字形导槽向下滚动的， 夹钳因而闭台。当钳尖接触到钢锭侧面时，虽然启闭机构可能继续使启闭动滑轮下降，但夹钳及钳销轴已不能继续下降，这时为了防止因钢绳松弛而脱槽， 在拉杆和钳销轴之间采用了焊接链连接，用来保证必要的柔性环节。夹钳的开启过程就是闭合运动的逆过程。为了防止启闭机构在使夹钼向上运动时夹钳钳杆上部滚子与八字形导槽顶部接触时机构出现过载，在启闭机构设有极限力矩保护装置。夹钳装置的起升运动是使起升卷筒以相同的速度缠绕起升钢绳和启闭钢绳，起升动滑轮与启闭动滑轮间相对位置不变，因而夹钳装置不论处于任何高度，夹钳的钳口开度也不会变化。当用夹钳装置央取钢锭时
39、，先下放夹钳，使钳夹与钢锭侧面接触，并使链条呈松弛状态。起升机构动作时，起升动滑轮带动上横粱、立柱及导饴架一起上升。开始时，夹钳上部滚子与导槽之间存在相对运动，当导槽架上升到某一高度后，夹钳开始夹紧钢锭， 滚子与导槽之间不再出现相对运动，由夹钳带着钢锭与导槽架一起上升。在夹钳夹住钢锭、起升机构起升钢锭前，夹钳的夹紧力主要是夹钳的自重产生的，此时的夹紧力称为初始夹紧力。夹钳的白重越大，初始夹紧力就越大。在夹钳自重不变的情况下，夹紧力的大小只与夹钳的几何尺寸、钳口开度及导向槽的曲线形状有关。当夹钳夹住钢锭，导槽架带动夹钳和钢锭一齐起升时，夹紧力是由夹钳和钢锭的重量共同构成的。为了使夹钳装置工作可靠
40、，设计常取夹紧系数K1820。起升机构与启闭机构是完垒独立的两个机构，它们可以单独工作，亦可同时动作。在实际工作时，夹钳起重机所夹取的钢锭品种和规格是多种多样的，即使是同一品种和规格的钢锭，由于钳口与钢锭侧面的接触位置不同，或夹钳夹取钢锭的开度不同，夹紧系数常常是变化的。为了工作可靠，应使夹钳在任何开度时的夹紧系数都保持足够大的值，这可由设计特殊的导槽曲线来实现。但是这种曲线不论在设计和制造时都是困难的，通常简单地选用椠一等半径的曲线。此种夹钳装置的回转机构设于小车架上，通过蜗轮蜗杆减速机、长的方形立轴及齿轮对使夹钳装置回转。为防止机构在回转刮渣时过载，机构设有极限力矩保护装置。图2.2 双销
41、轴夹钳自重夹紧式夹钳装置图 2.3 双销轴轴距可调式自重夹紧式夹钳装置2.3.3 夹钳装置自重夹紧式 夹钳装置自重夹紧式夹钳装置的结构型式见图2.4。夹钳装置有4个起升动滑轮，每两根起升钢绳由起升卷筒经起升动滑轮成对地固定到小车架上的平衡滑轮上。两根启闭钢绳由启闭卷筒经启闭动滑轮缠绕到起升卷筒上， 它们与缠绕在起升卷筒上的起升钢绳有相同的缠绕中径。夹钳在闭台时，原来张开的夹钳装置重量支承在启闭钢绳上，当启闭机构下放钢绳耐，启闭动滑轮3及外部滑块2下降，夹钳装置的立柱及钳销轴因而下降，起升动滑轮与钳销轴问的距离变大，夹钳开始闭合 当夹钳尖接触到钢锭侧面时，闭台动作停止，立柱亦不再下降，启闭机构继
42、续下放钢绳，夹钳装置的重量通过钳销轴悬挂在起升钢绳上，从而产生初始夹紧力。夹钳的张开运动是闭合运动的通过程，当启闭机构动作时，滑块的移动量由限位开关控制。为了减小滑块上升时与立柱的冲击， 在其间装有弹簧缓冲器夹钳装置起升时，起升卷筒以相同的速度卷绕启闭钢绳和起升钢绳，因而启闭动滑轮与 起升动滑轮阀的距离不变，夹钳的开度也不变。如果夹钳已夹住钢锭，此时因滑块已与立柱脱离，夹钳装置及钢锭的垒部重量支承在起升钢绳上并产生最大夹紧力。这起升机构与启闭机构也是独立的机构，它们可以分别动作或同时动作。回转机构设在立柱最上方， 电机通过减速机伞齿轮对、立柱及立柱下方的内齿轮使夹钳回转。图 2.4 夹钳装置自
43、重夹紧式夹钳装置2.3.4 钢绳张力附加夹紧式 钢绳张力附加夹紧式央钳装置的结构型式见图2.5。在夹钳装置中有8个起升动滑轮和4个起升定滑轮，在4根起升钢绳中，每两根钢绳由起升卷筒经过内侧的两个动滑轮，依次绕过起升定滑轮，外侧起升动滑轮， 固定到小车架上的平衡滑轮上。两极启闭钢绳由启闭机构卷筒绕过启闭动滑轮缠绕到起升巷筒上，它们与起升钢绳有相同的绳绕中径。夹钳须闭合时：宪钳处于张开状态的夹钳装置的重量支承在启闭钢绳上。当启闭机构下放钢绳，启闭动滑轮及其外部的滑块下降，夹钳装置的立柱、钳销轴及起升定滑轮随之下嘴 。由于起升动猾轮与定滑轮间钢绳数为开闭钢绳的两倍， 起升动滑轮以启闭动滑轮一半的速度
44、下降。起升动滑轮与钳销轴距离变大，夹钳开始闭合 当钳夹接触到钢锭侧面时，闭合动怍停止，立柱不再下降， 启闭机构继续下放钢绳， 夹钳装置便通过钳销轴悬挂到起升钢绳上。图 2.5 钢绳张力附加夹紧式夹钳装置3 设计目的及主要内容3.1 设计的基本内容 通过上网搜索技术资料、到图书馆查阅文献、到机器制造有限公司实习搜集资料以及技术专家交流学习等方式，了解国内外各种已经生产的夹钳，理解起重夹钳的基本工作原理，从而在此基础上设计出该起重夹钳设备。3.2 设计目的 （1）了解国内外起重夹钳技术的发展及应用情况；（2）掌握夹钳装置的工作原理、夹钳装置的工作要求及性能； （3）确定起重机总体设计方案； （4）
45、给出传动装置方案的设计； （5）进行夹钳装置的设计；（6）完成设备稳定性分析。4 100kg 起重机的设计方案的确定4.1 100kg起重机的设计思想(1)根据起重机的使用要求来选择起重机的类型；(2)根据起重机的工作要求，计算作用在起重机各部件上的载荷；(3)根据起重机整个部件的类型，结构和所受载荷，分析起重机各部件可能的实效形式,从而确定起重机各部件的设计准则；(4)根据起重机各部件的工作条件选择适当的材料；(5)根据设计准则进行有关的计算,确定起重机各部件的基本尺寸；(6)根据工艺性标准等原则进行起重机各部件的结构设计；(7)细节设计完成后，必要时进行详细的校核计算，以判定结构的合理性；
46、(8)画出起重机的总体装配图。4.2 100kg起重机种类的选择与确定起重机械按其功能和结构特点，大致可以分为下列4大类：（1）轻、小型起重设备 轻小型起重设备的特点是轻便、结构紧凑，动作简单，作业范围投影以点、线为主。轻、小型起重设备，一般只有一个升降机构，它只能使重物作单一的升降运动。电动葫芦常配有运行小车与金属构架以扩大作业范围。 （2）桥式起重机 桥式起重机是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。 （3）臂架
47、式起重机臂架式起重机包括：起升机构、变幅机构、旋转机构。依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的圆柱形空间内起重和搬运。臂架式起重机多装设在车辆上或其他形式的运输（移动）工具上，这样就构成了运行臂架式旋转起重机。如汽车式起重机、轮胎式起重机、塔式起重机、门座式起重机、浮式起重机、铁路起重机等。 （4）升降机升降机的特点是重物或取物装置只沿导轨升降。升降虽只有一个升降机构，但在升降机中，还有许多其他附属装置，所以单独构成一类，它包括：电梯、贷梯、升船机等。由上四种类型，结合100kg 起重机的载荷较轻，但需要实现垂直升降和水平运移，在此篇论文中我选择第三种类型臂架式起重机。4.3 臂架式起重机的工作原理1-底座 2-电动机1 3-电动机2 4-皮带轮 5-起重滑轮 6-吊臂 7-吊臂支柱图4.3 起重机总体装配图臂架式起重机是通过起升机构来实现贷物的升降，通过摆动机构来实现贷物的水平运移。由图4.3所示，电动机2通过钢丝绳卷与起重滑轮3结合带动钢丝绳上的贷物升降运动，电动机1通过皮带轮6带动吊臂支柱7水平运移同时钢丝绳上的贷物也水平运移。机构停止工作时，制动器使夹钳连同贷物悬停在空中。夹钳的升降靠电动机2改变转向来实现，夹钳的水平运移靠电动机1改变转向来实现。4.4
