起升机构课程设计
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Key words: carne, BridgeCrane, design of the hoistingmechanism
第
1.1
桥式起重机由运行机构和起升机构构成，其中起升机构使物品获得升降运动。因此，起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可缺少的部分。它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。
本文简要地介绍了起重机的性能、结构、发展状况等，并参照《起重机设计规范》(GB3811-83)及《起重机设计手册》对起重机起升机构及其零部件进行设计计算，从方案论证到具体设计计算，充分发挥了计算机在整体设计中的作用，从而提高了设计质量、缩短了设计周期，提高了工作效率
关键词：起重机，桥式起重机，起升机构设计
3.制动器的选择
制动器必须能在重物上升时及时使电机输出停止，在重物水平移动时保持起升机构的停止，还要在卸货时及时停车，防止货物受损。
所以制动器是起升机构里重要的安全保障装置，选择是要谨慎。
4.钢丝绳，卷筒等强度载荷的校核
第
2.1
钢丝绳是有很细的强度很高的钢丝，按一定的螺距绕成股，再由股绕成绳。钢丝绳根据其芯材料不同，分为
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。
本起重机为16t桥式起重机。本课题主要对起重机的起升机构进行总体设计，起升机构有一台电动机，一台减速器，一台轮式制动器，一套卷筒装置和上滑轮装置构成。要求起重设备运行平稳,定位准确,安全可靠,技术性能先进。
d为钢丝绳直径18.5mm则D 18.5 =444mm
查附表1选用标准滑轮D=500（起重机课程设计）
2）平衡滑轮直径
有附表2取平衡滑轮直径 (起重机课程设计)
3）滑轮及零部件尺寸确定
按照JB/T 9005.8-1999选取：
1）滑轮E 17 -100 JB/T 9005.8-1999
2）隔套BT100 JB/T 9005.8-1999
=
=
=61.54MPa< =94MPa
孔轴
=
=
=39.93MPa<
工作时有相对旋转取 = =47MPa
起重机起升机构工作级别
起重机用于工厂加工车间，起升机构工作级别M4查表
2.4
起升机构的卷筒是用来卷绕并储存起升绳的。在批量生产的通用中小型起重机中多用铸铁制造的卷筒。
2.4.1
轮绳直径比，取 ，查表 （起重运输机械）
则s =27KN s =27KN s =28KN s =28KN
滑轮轴危险截面校核
s = s + s =s =54KN
s = s + s =s =56KN
= =
=34.95MPa< =97.9MPa
2.3.8
截面A-A
=
其中Q = Q
在 时取2.45
则
=
=30.89MPa< =138.24MPa
截面B-B
1.减速器和电机，卷筒在起重机上的布局
因为三者之间距离的改变会影响到联轴器选用和制动器选用。
2.卷筒设计
我认为卷筒设计是起升机构设计的关键环节，卷筒的壁厚取决于最大起升重量，卷筒的长度由钢丝绳的直径和卷筒节距确定。只有卷筒的选择符合设计要求，才能根据所给的起升速度确定减速器输出端转速和电动机的选择，再由所选电机的输出转速和减速器输出转速确定减速器的传动比，选择合适型号的减速器。
（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。
（2）纤维芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。
得
圆整
2.4.2
采用双联卷筒，卷筒总长度为
两端绳索的固定和边缘所占长度
双联筒中间不切槽部分长度。
吊钩组与滑轮之间的距离
吊钩最高位置时，滑轮轴线距卷筒轴线的距离
计算得
附加圈数，一般 ，取2
卷筒计算直径，
滑轮组倍率，
圆整，
2.4.3
卷筒选用材料HT20-40
2.4.4
根据卷筒计算得参数选择卷筒标准件，查表 (起重机设计手册)
——动力系数，平均速度为7.3 时取 =1.1
则
2.3.4
钩孔直径
单钩：D
其它尺寸
n
S 0.75D 120mm
l （2~2.5）n=320mm
l 0.5h=80mm
截面系数
—
2.3.5
A-A截面：
=
=129Mpa<180.8Mpa
B-B截面
=
=64.5Mpa
吊钩螺纹部分
选择直柄吊钩 GB10051.5
于起升机构，在一个工作周期内，有两段工作时期和两段停歇时期。工作时期即起升物品和下降物品时期；停歇时期既起升机构不工作二运行机构往返或旋转机构往返工作的时期。
每一个工作周期内又分为起动、等速运转和制动三个阶段。
1.3
起升机构包括了吊具，卷筒，减速器，制动器，电机等多方面，在设计时，可能难以处理的问题有下面几个方面：
直径确定：
n钢丝绳安全系数，取n= 查表 （起重运输机械）
钢丝绳破断拉力换算系数，取 =0.85查表 （起重运输机械）
得
则 ，公称抗拉强度 ，钢丝破断拉力总和 查表 （起重机设计手册）
最终选择钢丝绳 .
2.2
2.2.1
工作级M4以下时选用铸造滑轮
2.
1）滑轮直径D
D
其中查表2-2e=25（起重运输机械）
图为电动驱动的起升机构简图。电动机1通过联轴器2与减速器3的高速轴相联。为了安装方便，并当小车架受载变形时为了避免高速轴受到弯曲，联轴器2应当是带有补偿性能的，通常都采用弹性柱销联轴器或齿轮联轴器。
为了安装方便，并提高补偿能力，通常如图那样将齿轮联轴器用一段轴连接，该轴称谓浮动轴。
制动器通常采用装在如图所示的2位置，这时联轴器的一半是带制动轮的。有时在高速轴上装两个制动器，另一个制动器可以装在减速器的外侧或装在电动机轴上。
A
With fastdevelopments of the modern technology, the expansion of industrialproduction and the growth of the automatic level, applications ofthe carnes in the modern manufacture has been more and moreextensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higherrequirement has been caused. Especially, with the broad applicationof computer technology and the appearance of the advanced designmethod of a lot of interdiscipline, which urge the technology ofthe carne into a brand-new seedtime.
卷筒直径 ，长度 ，槽底半径 ，标准槽形槽距 ；起升高度 ，滑轮组倍率 ，靠近减速器一端的卷筒槽向为右旋的A型卷筒
卷筒
D（H12）/mm: 500 D1（H8）/mm: 465D2/mm: 455D3（H8）/mm:17n/mm: 8n1/mm: 8L1/mm: 90L2/mm: 40
承压面应力图
外侧应力图
内侧应力图
总应变图
2.3.7
吊钩横梁验算
中间截面A-A
= =
=
=97.47MPa< =97.91MPa
轴颈
=
=
=39.93MPa<
工作时有相对转动取 =
2）滑轮轴计算
钢丝绳张力计算
2
其中，G 在12.5~20t时取2.5%Q
s =k s =ks s =ks 滚动轴承时k取1.02
This carne is a kind of 16t bridge carnes for hydropowerstation. This paper focuses on design ofhoisting mechanism of the carne, including the main and assistanthoisting mechanism with electromotors, reducers, brake staffs, drumdevices and pulley gears. The carne is required to be stables, highaccuracy, safety, reliability and advanced technology.
通常制动器采用常闭式的瓦块式制动器，装有电磁铁、或电动液压推动器或液压电磁铁作为松闸器，并与电动机连锁。制动器的制动力矩保证有足够的制动安全系数。制动器通常装在高速轴上，因为高速轴的力矩小，从而可采用较小尺寸的制动器。在要求紧凑的情况下，也可采用带式制动器。
传动装置常采用二级圆柱齿轮减速器。如起升速度很慢，传动比较大，也可采用三级圆柱齿轮减速器。
This text briefly introduce the carne’s capability, structure, theactuality of development, and so on, referring to “Designcriterion of carne” (GB3811-83) and design and calculate of thehoisting mechanism and its accessory in “Design handbook ofcarne”. From scheme demonstrating to designing and calculating, ittakes full advantage of the computer in the whole design to raisethe quality of the design, cut the cycle of the design, improve thework efficiency.
3）挡盖G100 JB/T 9005.8-1999
4）隔环H100 JB/T 9005.8-1999
5）涨圈180 JB/T 9005.8-1999
2.3
2.3.1
起重量为20t，选用短钩形，滑轮数为4的吊钩组
2.3.2
按照GB/T10051.1-88选择钩号为12，材料为DG20
2.3.3
Q =
其中，Q ——额定起重量
在要求紧凑的起升机构中，也可采用涡轮减速器，缺点是机构效率低。有时采用涡轮减速器是为了减少噪音，例如在载人电梯中。
源自文库由于起升机构是起重机械中最主要的机构，所以在设计起升机构时，在满足起升机构的使用性能要求的情况下，要合理选用零部件，尽量使机构布置的紧凑可靠、外形尺寸小，还要考虑安装和维修。
1.2
起重机械的工作过程是：1、在装载地点起升物品；2.、在负载情况下水平移动物品；3.、在卸载地点下降并卸去物品；4、在无载情况下起升并水平移动返回到装载地点。如此重复循环的工作，每运送一次物品的时间称为一个周期。
起升机构主要由下列部分组成：驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置。此外，根据需要还装设各种辅助装置，如：终点开关（大多用于限制起升高度，也用于限制下放行程的）、载重量限制器和称量装置等。
起升机构的总布置在很大程度上决定于驱动的形式。起重机的驱动形式分为：集中驱动（一台驱动机带动多个机构）和分别驱动（每个机构有各自的原动机）。目前集中驱动只用于以内燃机为原动机的流动式无轨运动起重机，它的缺点是传动装置复杂，操纵装置也复杂。在使用电源方便的地方，起重机的每个机构宜采用分别驱动的型式。这种型式布置方便、安装和检修容易，因此现代各类起重机主要采用分别驱动的型式。我们采用了分别驱动型式。
在作为中小型起重机起升机构使用时，纤维芯钢丝绳在抗拉强度和破断力方面可以满足使用需求，并且起重机在运送物料时需要卷绕，因此选用纤维芯钢丝绳，以增加使用寿命，减少更换次数。
2
起重量16t
吊钩组重量，选用G20吊钩组，G=467kg
滑轮组效率，选用滚动轴承，取 ，查表 （起重机设计手册）
得
2.1.2
型号选择为 查表 （起重机设计手册）
第
1.1
桥式起重机由运行机构和起升机构构成，其中起升机构使物品获得升降运动。因此，起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可缺少的部分。它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。
本文简要地介绍了起重机的性能、结构、发展状况等，并参照《起重机设计规范》(GB3811-83)及《起重机设计手册》对起重机起升机构及其零部件进行设计计算，从方案论证到具体设计计算，充分发挥了计算机在整体设计中的作用，从而提高了设计质量、缩短了设计周期，提高了工作效率
关键词：起重机，桥式起重机，起升机构设计
3.制动器的选择
制动器必须能在重物上升时及时使电机输出停止，在重物水平移动时保持起升机构的停止，还要在卸货时及时停车，防止货物受损。
所以制动器是起升机构里重要的安全保障装置，选择是要谨慎。
4.钢丝绳，卷筒等强度载荷的校核
第
2.1
钢丝绳是有很细的强度很高的钢丝，按一定的螺距绕成股，再由股绕成绳。钢丝绳根据其芯材料不同，分为
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。
本起重机为16t桥式起重机。本课题主要对起重机的起升机构进行总体设计，起升机构有一台电动机，一台减速器，一台轮式制动器，一套卷筒装置和上滑轮装置构成。要求起重设备运行平稳,定位准确,安全可靠,技术性能先进。
d为钢丝绳直径18.5mm则D 18.5 =444mm
查附表1选用标准滑轮D=500（起重机课程设计）
2）平衡滑轮直径
有附表2取平衡滑轮直径 (起重机课程设计)
3）滑轮及零部件尺寸确定
按照JB/T 9005.8-1999选取：
1）滑轮E 17 -100 JB/T 9005.8-1999
2）隔套BT100 JB/T 9005.8-1999
=
=
=61.54MPa< =94MPa
孔轴
=
=
=39.93MPa<
工作时有相对旋转取 = =47MPa
起重机起升机构工作级别
起重机用于工厂加工车间，起升机构工作级别M4查表
2.4
起升机构的卷筒是用来卷绕并储存起升绳的。在批量生产的通用中小型起重机中多用铸铁制造的卷筒。
2.4.1
轮绳直径比，取 ，查表 （起重运输机械）
则s =27KN s =27KN s =28KN s =28KN
滑轮轴危险截面校核
s = s + s =s =54KN
s = s + s =s =56KN
= =
=34.95MPa< =97.9MPa
2.3.8
截面A-A
=
其中Q = Q
在 时取2.45
则
=
=30.89MPa< =138.24MPa
截面B-B
1.减速器和电机，卷筒在起重机上的布局
因为三者之间距离的改变会影响到联轴器选用和制动器选用。
2.卷筒设计
我认为卷筒设计是起升机构设计的关键环节，卷筒的壁厚取决于最大起升重量，卷筒的长度由钢丝绳的直径和卷筒节距确定。只有卷筒的选择符合设计要求，才能根据所给的起升速度确定减速器输出端转速和电动机的选择，再由所选电机的输出转速和减速器输出转速确定减速器的传动比，选择合适型号的减速器。
（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。
（2）纤维芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。
得
圆整
2.4.2
采用双联卷筒，卷筒总长度为
两端绳索的固定和边缘所占长度
双联筒中间不切槽部分长度。
吊钩组与滑轮之间的距离
吊钩最高位置时，滑轮轴线距卷筒轴线的距离
计算得
附加圈数，一般 ，取2
卷筒计算直径，
滑轮组倍率，
圆整，
2.4.3
卷筒选用材料HT20-40
2.4.4
根据卷筒计算得参数选择卷筒标准件，查表 (起重机设计手册)
——动力系数，平均速度为7.3 时取 =1.1
则
2.3.4
钩孔直径
单钩：D
其它尺寸
n
S 0.75D 120mm
l （2~2.5）n=320mm
l 0.5h=80mm
截面系数
—
2.3.5
A-A截面：
=
=129Mpa<180.8Mpa
B-B截面
=
=64.5Mpa
吊钩螺纹部分
选择直柄吊钩 GB10051.5
于起升机构，在一个工作周期内，有两段工作时期和两段停歇时期。工作时期即起升物品和下降物品时期；停歇时期既起升机构不工作二运行机构往返或旋转机构往返工作的时期。
每一个工作周期内又分为起动、等速运转和制动三个阶段。
1.3
起升机构包括了吊具，卷筒，减速器，制动器，电机等多方面，在设计时，可能难以处理的问题有下面几个方面：
直径确定：
n钢丝绳安全系数，取n= 查表 （起重运输机械）
钢丝绳破断拉力换算系数，取 =0.85查表 （起重运输机械）
得
则 ，公称抗拉强度 ，钢丝破断拉力总和 查表 （起重机设计手册）
最终选择钢丝绳 .
2.2
2.2.1
工作级M4以下时选用铸造滑轮
2.
1）滑轮直径D
D
其中查表2-2e=25（起重运输机械）
图为电动驱动的起升机构简图。电动机1通过联轴器2与减速器3的高速轴相联。为了安装方便，并当小车架受载变形时为了避免高速轴受到弯曲，联轴器2应当是带有补偿性能的，通常都采用弹性柱销联轴器或齿轮联轴器。
为了安装方便，并提高补偿能力，通常如图那样将齿轮联轴器用一段轴连接，该轴称谓浮动轴。
制动器通常采用装在如图所示的2位置，这时联轴器的一半是带制动轮的。有时在高速轴上装两个制动器，另一个制动器可以装在减速器的外侧或装在电动机轴上。
A
With fastdevelopments of the modern technology, the expansion of industrialproduction and the growth of the automatic level, applications ofthe carnes in the modern manufacture has been more and moreextensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higherrequirement has been caused. Especially, with the broad applicationof computer technology and the appearance of the advanced designmethod of a lot of interdiscipline, which urge the technology ofthe carne into a brand-new seedtime.
卷筒直径 ，长度 ，槽底半径 ，标准槽形槽距 ；起升高度 ，滑轮组倍率 ，靠近减速器一端的卷筒槽向为右旋的A型卷筒
卷筒
D（H12）/mm: 500 D1（H8）/mm: 465D2/mm: 455D3（H8）/mm:17n/mm: 8n1/mm: 8L1/mm: 90L2/mm: 40
承压面应力图
外侧应力图
内侧应力图
总应变图
2.3.7
吊钩横梁验算
中间截面A-A
= =
=
=97.47MPa< =97.91MPa
轴颈
=
=
=39.93MPa<
工作时有相对转动取 =
2）滑轮轴计算
钢丝绳张力计算
2
其中，G 在12.5~20t时取2.5%Q
s =k s =ks s =ks 滚动轴承时k取1.02
This carne is a kind of 16t bridge carnes for hydropowerstation. This paper focuses on design ofhoisting mechanism of the carne, including the main and assistanthoisting mechanism with electromotors, reducers, brake staffs, drumdevices and pulley gears. The carne is required to be stables, highaccuracy, safety, reliability and advanced technology.
通常制动器采用常闭式的瓦块式制动器，装有电磁铁、或电动液压推动器或液压电磁铁作为松闸器，并与电动机连锁。制动器的制动力矩保证有足够的制动安全系数。制动器通常装在高速轴上，因为高速轴的力矩小，从而可采用较小尺寸的制动器。在要求紧凑的情况下，也可采用带式制动器。
传动装置常采用二级圆柱齿轮减速器。如起升速度很慢，传动比较大，也可采用三级圆柱齿轮减速器。
This text briefly introduce the carne’s capability, structure, theactuality of development, and so on, referring to “Designcriterion of carne” (GB3811-83) and design and calculate of thehoisting mechanism and its accessory in “Design handbook ofcarne”. From scheme demonstrating to designing and calculating, ittakes full advantage of the computer in the whole design to raisethe quality of the design, cut the cycle of the design, improve thework efficiency.
3）挡盖G100 JB/T 9005.8-1999
4）隔环H100 JB/T 9005.8-1999
5）涨圈180 JB/T 9005.8-1999
2.3
2.3.1
起重量为20t，选用短钩形，滑轮数为4的吊钩组
2.3.2
按照GB/T10051.1-88选择钩号为12，材料为DG20
2.3.3
Q =
其中，Q ——额定起重量
在要求紧凑的起升机构中，也可采用涡轮减速器，缺点是机构效率低。有时采用涡轮减速器是为了减少噪音，例如在载人电梯中。
源自文库由于起升机构是起重机械中最主要的机构，所以在设计起升机构时，在满足起升机构的使用性能要求的情况下，要合理选用零部件，尽量使机构布置的紧凑可靠、外形尺寸小，还要考虑安装和维修。
1.2
起重机械的工作过程是：1、在装载地点起升物品；2.、在负载情况下水平移动物品；3.、在卸载地点下降并卸去物品；4、在无载情况下起升并水平移动返回到装载地点。如此重复循环的工作，每运送一次物品的时间称为一个周期。
起升机构主要由下列部分组成：驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置。此外，根据需要还装设各种辅助装置，如：终点开关（大多用于限制起升高度，也用于限制下放行程的）、载重量限制器和称量装置等。
起升机构的总布置在很大程度上决定于驱动的形式。起重机的驱动形式分为：集中驱动（一台驱动机带动多个机构）和分别驱动（每个机构有各自的原动机）。目前集中驱动只用于以内燃机为原动机的流动式无轨运动起重机，它的缺点是传动装置复杂，操纵装置也复杂。在使用电源方便的地方，起重机的每个机构宜采用分别驱动的型式。这种型式布置方便、安装和检修容易，因此现代各类起重机主要采用分别驱动的型式。我们采用了分别驱动型式。
在作为中小型起重机起升机构使用时，纤维芯钢丝绳在抗拉强度和破断力方面可以满足使用需求，并且起重机在运送物料时需要卷绕，因此选用纤维芯钢丝绳，以增加使用寿命，减少更换次数。
2
起重量16t
吊钩组重量，选用G20吊钩组，G=467kg
滑轮组效率，选用滚动轴承，取 ，查表 （起重机设计手册）
得
2.1.2
型号选择为 查表 （起重机设计手册）