55T桥式起重机端梁及卷筒设计

所以根据所需的许用径向力，以及转动惯量等要求，
可以根据表2-3得出：
应采用WJ15型渐开线花键联接齿轮联轴器.
该联轴器的基本数据分别为：
公称扭矩Tn为500KN·m
转动惯量为23.9kg·m2
表2-3WJ联轴器基本参数
3
1
2
3
3.1
1
2
3
3.1
3.1.1
车轮示意图如图3-1
图3-1
假设小车车轮直径为500mm，根据表3-1可知
而小车重量公式为：
(3-2)
式中：
Gt为小车重量
所以
吊钩的质量可以根据起重机设计手册P240页表15—12可知
所以 (3-3)
所以
Q起=250t+102.96t
=352.96t
1
2
3
3.1
3.2
3.3
假设跨度L为22.5米;
动力系数的公式为：(3-4)
其中
f0值一般为跨度L的1/700；
=0.0029H
1
2
3
3.1
3.1.1
3.1.2
根据表3-2可知，
表3-2双梁吊钩式小车轮压
由于起升重量为55t，所以b为4400mm。
1
2
3
3.1
3.2
起升载荷包括额定起升重量和随物品升降的取物装置或机构的重量，即公式：
(3-1)
式中：
Q起为起升载荷
Q为额定载荷
G0为出额定起升重量外的可升降装置的重量如小车自重以及吊钩的重量等。
按Q等效起确定车轮的等效轮压P等效时，对于桥式起重机小车位置一般取在离支点1/4跨度处。
3.4.2
车轮的计算轮压为：
(3-6)
式中：
K1—等效冲击系数，其值见起重机设计手册表19-1；
γ—载荷变化系数,其值为
(3-7)
式中：
G—起重机或小车自重；
γ值与Q等效起/G的关系见起重机设计手册表19-2；
所以，γ取0.94，K1取1
复动作的起重机又可分成两大类：桥架类型起重机和臂架类型起重机。
1
1.1
1.2
1.2.1桥架类型起重机
该类起重机都是以桥形主梁的金属结构作为主要承载构件。通过起升机构、小车运行机构、大车运行机构等三个工作机构的组合运动，使起重机在固定跨度的盒形空间内完成物料搬运作业任务。这类起重机应用于车间、仓库、露天堆场等处。桥架类型起重机主要机种可以分为桥式起重机和门式起重机。
C.门座式起重机
它是回转臂架安装在门形座架上的起重机，沿地面轨道运行的门座架下可通过铁路车辆或其他车辆多用于港口装卸作业，或造船厂进行船体与设备装配（见图1-2）。
图
2
1
2
2.1
起重机的起升机构驱动装置的典型布置方式有展开式布置和同轴线布置两种方式。
根据我们本次设计的55t的副起升机构，由于同轴线布置是将电动机、减速器以及卷筒成直线排列，这样使得电动机和卷筒分别布置在同轴线减速器的两边，或者把减速器不知在卷筒内部，见图2-1所示，所以该结构的特点是结构紧凑，安装精度高，并且起升重量较小，所以该布置方式与课题不符。
所以，
=1×0.94×176t
=165.44t
强度校核时的最大计算轮压：
(3-8)
式中：
P计max—最大的计算轮压；
ψ—动力系数；
Pmax—满载小车最不利位置的最大轮压：
所以，
=1.5×110000N
=165000N
而直径为500mm的小车车轮的许用轮压为
P为1700000N>165000N
所以假设小车车轮直径为500mm，成立。
图2-2
1—减速器 2—制动器 3—带制动轮的联轴器 4—浮动轴
5—联轴器 6—电动机 7—卷筒 8—卷筒支座
图2-3主、副钩起升机构的驱动装置
1—主起升机构 2—副起升机构
当起升重量较大时，起升机构由于起升的速度相对较慢，此时减速器的传动比增大，就采用在减速器输出端加一级开式齿轮的方式。有时在特殊场合我们也可以采用分别驱动的运行机构布置方式（如图2-4）。
图2-4分别驱动的运行机构
1—电动机 2—制动器 3—减速器 4—车轮装置
上述的起升方案中，各部件都是分别支承、固定在小车架上。要求小车有足够的精度和刚度，导致小车架的自重增大，同时也增大了加工制造以及安装调整的难度。为了减轻和简化这样的小车架，我们可以采用带有制动器的电动机，并将其直接套装在减速器上，使整个传动机构形成一个独立的整体。通过减速器的两个支承点和卷筒支承座的一个支承点形成稳定支承，可降低对小车架安装精度的要求。此外我们还可以把定滑轮直接装在卷筒上，这样便可以使卷简直接作为小车架的主体，并在两端安装行走端梁构成整个起重小车，这样结构便大为的简化，如图2-5，但这种方案只适合于中、小吨位的起重机。
图2-1同轴线布置的起升机构总装图
展开式布置是大多数吊钩起重机起升机构的驱动装置采取的，电动机通过封闭式标准两级减速器带动卷筒的旋转。对于大于起升重量10吨的桥式起重机一般采用主、副两个起升机构。这次课题所要设计的是250/50t的副起升机构，所以我们采用展开式布置驱动装置的布置方式。
而展开式布置中，大多数起重机起升机构的驱动装置都采取电动机轴与卷筒轴平行布置。
图1-1
1.2.2
其结构都有一个悬伸、可旋转的臂架作为主要受力构件，除了起升机构外，通常还有旋转机构和变辐机构，通过起升机构、变辐机构、旋转机构和运行机构等四大机构的组合运动，可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业。臂架式起重机可装设在车辆或其他运输工具上，构成了常见的各种运行臂架式起重机，例如，门座起重机、塔式起重机、铁路起重机、流动式起重机。
1.
1.1桥式起重机简介
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。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。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。
1.
2.
3.
4.
本次课题设计的是起重机副起升机构的设计，其中包括卷筒设计，联轴器的设计，以及小车机构端梁设计等，这次设计让我觉得趣味性很强，同时也学到了很多东西。
首先，在前期的设计计算过程中，温习了以前所学的所有相关知识，特别是起重机金属结构方面的专业知识，并对所学的知识进行了巩固。在设计计算的过程中，碰到了一些疑难问题和自己以前没有注意到的知识点，在指导老师的耐心指导和讲解，同时经过自己的不懈努力，最终顺利的解决了这些问题。在规定的时间内完成了前期计算和设计工作。
即
(2-1)
式中：
D0—卷筒的卷绕直径；
h—为与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，见表1；
D—钢丝绳的直径；
表2-1系数h值
所以h取18
所以
由于起升高度为32米，所以我们必须增大卷筒直径，
所以根据表2-2，卷筒直径取690mm
表2-2卷筒直径系列
2.2.2
联轴器在起重机上主要用来传递扭矩，常用的有齿轮联轴器、万向联轴器、链条联轴器、弹性圈柱销联轴器和尼龙柱联轴器的几种。
根据所传递的扭矩、转速和被联接的轴径等参数选择联轴器的具体规矩，根据要求应采用齿轮联轴器，
齿轮联接器传递扭矩应满足下式，
即
(2-2)
所以应采用WJ型渐开线花键联接齿轮联轴器，见图2-5，该联轴器由内齿圈、外齿轴套及两侧端盖等件组成，该联轴器具有结构紧凑，安装方便，安全性能高等优点。
图2-7WJ型渐开线花键联接齿轮联轴器
A.桥式起重机
桥式起重机的桥形主梁通过两个端梁直接支承在固定于建筑物的轨道上，常见的有单梁电动葫芦起重机和双梁桥式起重机，其中以双梁桥式起重机使用量最大。广泛地用于车间、仓库或露天堆料场地。
B.门式起重机
门式起重机，又被称带腿的桥式起重机。其主梁通过支撑在地面轨道上的两个刚性支腿或刚性－柔性支腿，形成一个可横跨铁路轨道或货场的门架，外伸到支腿外侧的主梁悬臂部分可扩大作业面积，门式起重机有时制造成单支腿的半门式起重机。装卸桥是专门用于装卸作业的门式起重机，其特点是小车运行速度大、跨度大（一般为60～90m以上），生产率高（可达500～1000t/h或更高）。集装箱门式起重机是80年代发展起来的机种，是专门用来进行集装箱的堆垛和装卸作业的门式起重机，如卸船上集装箱的门式起重机（见图1-1）。
表3-1源自文库
所以D为500mm，D1为540mm，A为270mm，B为130mm，B1为110mm，b为220，b1为50mm，d为80mm，d1为110mm，d2为120mm，d3为130mm，d4为M20，h为300mm，h1为14mm，l为115mm，L为350mm，L1为195。
根据表4可知，小车的轴承型号为7524。
[3]张质文主编.起重机设计手册[M].中国铁道出版社，1998.
[4]胡宗武.起重机设计与实例[M].机械工业出版社，2009.
[5]石殿钧.工程起重机械[M].水利电力出版社，1987.
[6]胡宗武,顾迪民编著.起重机设计计算[M].北京科学技术出版社，1989.
[7]上海交通大学起重运输机械教研组编著.起重机械[M].中国工业出版社，1961
c=0.5
式中：
ψ为起重机动力系数
g为重力加速度
v为额定起升速度
H为起升高度
1
2
3
3.1
3.2
3.3
3.4
1.
2.
3.
3.1
3.2
3.3
3.4
3.4.1
等效起升载荷有下列公式确定，
即：
(3-5)
式中：Q等效起为等效起升载荷；
Φ等效1为等效静载荷系数（见起重机手册表4-8）；
Q起为起升载荷重量；
所以，
其次，在绘图过程中采用多种绘图方法。通过手工绘图，使我对手工绘图基本功有了进一步的加强，同时对手工绘图的技巧更加熟练。通过运用AUTOCAD绘图软件绘制CAD图形，是我熟练掌握了AUTOCAD的使用方法和技巧，特别是快捷键的应用。这使我能够高质量、快速的完成自己的绘图任务。
在这次起重机金属结构设计过程中，我查阅了大量的相关资料，掌握了许多新知识和新方法，使自己的专业知识得到了一定的扩充，特别是一些课本上没有介绍的知识。我对目前的起重机的发展情况以及以后的发展有了进一步的认识，并掌握一些最新技术和设计理论。在设计的过程中，也发现了设计存在的一些问题。由于缺乏相关的生产实践知识，自己的设计与实际生产有冲突，在实际生产或加工有难度。因此在以后的工作和学习中需注意细节问题。
A.流动式起重机
它包括汽车起重机轮胎起重机、履带起重机、采用充气轮胎或履带作运行装置，可以在无轨路面长距离移动。最常见的汽车起重机安装在汽车底盘上，其优点是机动性好，可与汽车一起编队运行。
B.塔式起重机
其结构特点是悬架长（服务范围大）、塔身高（增加升降高度）、设计精巧，可以快速安装、拆卸。轨道临时铺设在工地上，以适应经常搬迁的需要。
图2-5简易型起重小车
1—带制动器的电动机 2—减速器 3—卷筒
4—定滑轮 5—端梁 6—运行驱动装置
所以综上所述，我们所需最佳的起升机构布置方式是图2-6的布置方案。
图2-6本起重机驱动装置布置方式
2.2
1
2
2.1
2.2
2.2.1
卷筒直径D与滑轮直径一样，是槽底计算的直径。根据起重机设计手册规范的规定，卷筒的卷绕直径（即计算直径）D0不能小于所规定的数值，
起升机构的基本驱动型式见图2-2，如图所示，起升机构的基本驱动形式主要有减速器、制动器、带制动轮的联轴器、浮动轴，卷筒、联轴器、电动机、以及卷筒支座等装置，该装置结构简单，起升重量小，制动效果相对较低，所以该机构不能吊运危险品和液态物品。当起升机构被用于吊运液态金属或者其他危险物品时．应当采用双制动器．按图2-2所示意的点划线选择布置。根据课题所以设计的是55t的起升机构，所以需要主副两个起升机构，根据设计手册，布置方式如图2-3。也有用电动葫芦作为副起升机构，这样可使布置更加紧凑。
1.2桥式起重机分类
起重机械的型式各色各样。根据起重机械所配备的工作机构数目的多少或服务范围的不同，起重机械可分为以下两大类别：
单动作的起重机械
复动作的起重机械
以上两种起重机械主要区别在于该机械配备的工作机构的多少，单动作的起重机械只配备有一个工作机构（如千斤顶、电梯等），而复动作的起重机械配备了两个以上的工作机构（如在港口装卸集装箱的可旋转臂架的起重机等）
以上这些在将来的路上都会给我很大帮助，以后不管有什么样的困难，我都不会放弃。衷心感谢在我自己攻克不下的时候，我身边给我援手的朋友以及一直默默支持我的老师们。
参考文献
[1]《起重机设计手册》编写组.起重机设计手册[M].机械工程出版社,1977.
[2]严大考、郑兰霞主编.起重机械[M].郑州大学出版社，2003.