桥式起重机小车运行机构设计

桥式起重机小车运行机构设计

起重机的出现大大提高了人们的劳动效率，以前需要许多人花长时间才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置桥式起重机是不可获缺的。

桥式起重机小车主要包括起升机构、小车架、小车运行机构、吊具等部分。其中的小车运行机构主要由减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴和一些连接件组成。

此次设计的桥式起重机是水电站桥式起重机，安装于丰满水电站扩建工程厂房内，用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修工作。水电站内设备一般都是大中型设备，对桥式起重机的载荷要求较高，所以对减速器性能要求较高。

物料搬运成了人类生产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，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。

起重机械是用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。它的出现改变了人类几千年来以手工来搬动重物的状况，现在几个按钮就能完成以前做不到或很难做到的搬运工作，人得到了休息，效率也提高了。

起重机械发展历史悠久，种类日益繁多，应用极为广泛。当今国民经

济的各个部门，如冶金、机械、交通运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口、铁路、农场、林区和国防等都离不开起重机械。

随着科学技术的进步和经济建设的发展，日益显现出起重机械作为实现生产过程机械化、自动化、减轻体力劳动强度，提高劳动生产率的特种设备的突出地位。现代起重机械结构已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的机电一体化方向发展。

1 起重机介绍

1.1 起重机的定义

起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升、下降和水平移动的搬运机械。起重机械的作业通常带有重复循环的性质，一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载等环节。经常起动、制动、正反向运动是起重机械的基本特点。

1.2 起重机的工作原理

起重机械的主要任务是起重，而直接承担起重任务的是起升机构，其他机构都是为了扩大起重机的使用范围。最简单的起重机实际上也就仅有一个起升机构。现代的绝大多数起重机，不论他们的型式和用途如何，都是根据同一个工作原理构成的。随着生产的发展，起重量和起升速度不断提高，因而机构演变日趋完善。

图1.1起重机工作原理

图1.1a 是起重机的原始形式辘轳的机构简图。它有圆柱形卷筒和装有手柄的轴组成。卷筒上缠有悬挂物品的绳索，绳索的张力S 在这种情况下就等于物品重量Q 。张力在卷筒轴上产生的载荷力矩为

2

0D Q M ⨯=载。在全部工作过程中，如不计摩擦阻力，则载荷力矩应该为手柄的驱动力矩R P M ⨯=驱所平衡，即

驱载M M = 或

R P D Q ⨯=⨯2

0 故 02D R P Q ⨯⨯= 从上式可以看出，欲增加起重量Q 必须加大P 或R ，或减小0D 。但手

柄作用力P 受到人体力限制，一般不超过30公斤；R 受到手臂长度限制，一般约为300-400毫米；而为了保证钢丝绳不致产生过大的弯曲，卷筒直径0D 又不能任意减小，因此，对于这种原始起重机，起重量不能很大。

为了提高起重量，采取了下面三个步骤：

（1）轴和手柄分开，中间装一个传动比为0i 的传动装置，即图1.1b

中减速器。如0D 和驱M 都与图1.1 a 所示的相同，则传到卷筒轴上的驱动

力矩为驱M i ⨯0。根据力矩平衡原理，所得的载荷力矩载

M '为：

驱载

M i M ⨯='0 即

R P i D Q ⨯⨯=⨯'002

可得： Q i Q ⨯='0

即加装传动比0i 的传动装置后，起重量可以提高0i 倍。并且可以随0i 增大而提高。但是，传动装置是机构中最复杂和成本最高的部分，而且传动装置的外廓尺寸、自重和成本又直接取决于传动比的大小，所以，仅靠提高传动比来提高起重量是不经济的。

（2）除采用了一定传动比0i 的传动装置外，同时还可以采用滑轮组。

如图1.1c 中所的滑轮组由一个定滑轮和二个动滑轮所组成。绳索一端固定在卷筒上，另一端由卷筒绕下，依次经过动滑轮和定滑轮，最后固定在机架上。被起升的重物Q 由四根绳索分支所支承，并随动滑轮一起升降。若不计阻力，则由卷筒绕下的绳索分支的张力4

Q S ''=''或S Q ''=''4。如果00,D M i ，驱均维持不变，这时载

M ''等于图1-1b 中载M '，亦即S S '=''。即： Q i Q S S Q ⨯⨯='⨯='⨯=''⨯=''04444

由此可见，如装四支分滑轮组后，起重量又提高了4倍，而且将随滑轮组绳索分支数的增加而增大。但与此同时绳索的长度相应地加长，使机构更为复杂和绳索的磨损加剧。所以也不能无限制地靠增加滑轮组绳索分支来提高重量。通常在起重量一定的情况下，可以利用滑轮组绳索分支数的增加来减小传动装置的传动比0i 。但选择分支数的原则必须是减小传动

比的所得完全抵偿增加分支数的所失才行。

（3）目前除少数的几种起重机中仍保留人力驱动外，大多数起重机

都采用能发出较大力矩的电动机来代替手柄（图1.1c中虚线所示），以增

大驱动力矩

M，于是起重量又可以获得进一步提高。但在这种情况下，驱

所采用的传动装置和滑轮组不仅如上面所分析的那样提高起重量，而且也

将很高的电动机转速变为实际需要的卷筒转速，从而得到合理的物品升降

速度。

图1.1c所示是现代各种起重机中较为完善的起升机构原理图。它包

括下列几个组成部分：（1）取物装置；（2）绳索滑轮和卷筒；（3）传动装

置；（4）驱动装置；（5）制动装置。其中制动装置在图中没表示出来，它

是用来使被提升的物品可靠的停驻在空中的装置，对于起重机的安全操作

是不可缺少的重要部件[2]。

1.3 起重机的类型及特点

根据起重机械所搬运的物品的特征、动作的复杂程度以及工作场所或

者生产工艺要求等条件的不同，可以将起重机械简单的分为三大类：

（1）简单起重机械：一般只作升降运动，而且大多数是手动的。如

各种千斤顶、绞车和滑车等。

（2）通用起重机械：除使物品升降运动外，还能使物品作水平运动。

如桥式起重机和汽车起重机等。

（3）特种起重机械：只适合于某些专业性的工作，其构造往往比上

述两者更为复杂。如各种冶金用起重机、建筑用起重机和港口用起重机等。

1.4 起重机的发展状况

1.4.1 国内起重机械发展状况

在中国将起重机械总体划分为12大类型，即轻小型起重设备、旋臂