双梁门式起重机小车设计

1前言1.1起重运输机械国内外研究现状及发展趋势1.1.1起重运输机械国内外研究现状近年来，在国家宏观调控政策的影响下，我国工程机械产业进入了加速增长阶段，呈现出前所未有的繁荣态势。

随着在生产过程中的工作要求和不断发展，在现代化的工矿企业、车站港口、建筑工地等国民经济各部门，越来越广泛地使用各种起重运输机械，进行装卸、输送、分配等生产作业。

随着全球市场国际化的飞跃，工程机械发展异常迅猛，新理念、新技术、新工艺、新材料不断给予工程机械新的生命力。

随着生产水平的不断提高，起重运输机械的作用已超出作为辅助设备的范围，进而直接应用于生产工艺过程中，成为流水生产线上的主体设备组成部分。

为了更好的适应大型水电建设工程中的筑坝工作，适用港口装卸工作、大型露天工厂和建筑工地的安装、起重运输工作，文献[1]中介绍了对现有的DMQ540/30型门式起重机进行的改造。

为了在修建大桥中体现出起重机的作用，文献[2,3]着重介绍了浮吊和龙门吊架桥的设计与应用。

由于大多起重机都在户外工作，在起重吊运重物中往往会受到空气阻力的影响迫使重物在起升过程中来回摆动，一般来说，建模和参数标识都是麻烦和费时的任务。

为了解决这个问题，文献[4]为自动门式起重机介绍一个实用和智能的控制方法和实验性地评价。

文献[5]介绍了一个新的计算方法对起重机吊臂和臂架进行刚度和强度计算。

对于以往桥式起重机结构的优化设计多数是针对箱型主梁结构的，文献[6]介绍了采用混合离散变量优化的方法对四桁架门式起重机空间结构优化设计。

由于我国的起重运输机械行业起步较晚，虽然在技术上有了长足的进步，但相比国外的先进技术还存在着一定的差距。

比如我国生产的产品性能一般，产品开发能力较弱，制造工艺水平较低，产品检测水平不高，配套件供应和质量问题一般，产品更新滞后，行业标准不规范等诸多问题。

在未来的发展上应该加大与国外知名企业的合作和交流，为中国的起重机械未来发展提供广阔的发展平台。

1.1.2起重运输机械的发展趋势随着科技的日新月异，当今国际起重运输机械朝着大型化、信息化、多用途、高效率的方向发展。

这在不同程度上扩大了产品标准化，参数、尺寸规格化和零部件通用化的范围，为起重机械制造的机械化和自动化提供了便利的条件，为实现自动化设计、加强流水作业生产、提高劳动生产率、降低产品成本和材料消耗，改进工艺流程，加强和提高企业管理水平等都具有很大的现实意义。

当今起重运输机械的发展趋势如下。

（1）起重机的大型化大型化是机械装备的一个主要的发展方向。

由于许多工艺过程需要的机械设备须向大型化发展，如受地域资源的限制，物料越放越远，起吊物料越来越重等，促推所使用的设备想大型化发展。

目前，世界上最大的浮游起重机起重量达到6500t，最大的履带起重机重量为3000t，最大的桥式起重机起重量是1200t。

带式输送机最大带宽达3.2m，输送能力最大可达40000t/h，单机最大距离能达60km 以上]7[。

总之，起重机向大型化和高效化发展是当前的发展主流。

（2）起重机的信息化信息化方向包括自动化、智能化、数字化和网络化等。

自动化不仅是以减轻人们的身体的力量劳动，提高设备工效为目标；智能化是作为完成工作的手段，如利用计算机、单片机完成某种工作；数字化主要包括智能化设计、可视优化设计、虚拟设计，使人们更清楚的了解环境；网络化除了体现在异地设计和异地制造之外，还包括远程诊断与远程监控。

信息化就是将机械技术和电子技术相结合，将先进的技术应用到机械的驱动和控制系统。

目前已出现了能自动装卸物料、有精确位置检测和有自动过程控制的桥式起重机用于自动化生产线。

起重机上还装有微机自诊断监控系统，能对自身的运行状态进行监测和维护。

（3）起重机的规模化起重机向成套化、系统化、综合化和规模化发展。

将各种起重机械的单机组合为成套系统，加强生产设备与物料搬运机械的有机结合，提高自动化程度，改善人机系统。

目前重点发展的有港口集装箱装卸系统，工厂生产管理自动化立体仓库系统等。

（4）起重机的小型和多样化现实生活中，有相当一部分起重机械在一般的车间和仓库等处使用，但工作并不频繁。

为了考虑综合效益，要求这些起重机械尽量的减少外形尺寸，简化结构设计，减低维修成本，实现利益的最大化。

1.2本课题的研究意义和主要内容1.2.1本课题的意义和目的在过去四年的大学学习生涯中，学过了机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等课程内容，基本上掌握了一般机器零部件的设计方法；同时通过对课外书籍的阅读，对桥式起重机，门式起重机等典型起重机的构造型式、工作原理和机构计算等也有了初步的了解。

起重机械包括的种类很多，本课题设计的是双梁门式起重机小车部分的设计，其意义是加深对起重机械的认识和理解，熟悉我国在起重机械方面的优劣及未来的发展趋势，以便未来的更好发展。

本课题设计的目的是综合运用之前学过的基础理论知识，对整体起重机的主要部分进行设计，学习设计方法，熟悉零件的工艺性，机器装配和安全技术等方面的知识，培养分析问题和解决问题的能力。

1.2.2本课题研究的主要内容本次课题的题目是双梁门式起重机小车设计，主要是对起重机小车部分的设计研究。

起重机小车部分主要包括起升机构、运行机构和小车架。

根据所给定的参数对起升机构和运行机构进行了计算，选定用于各个机构的电动机、减速器、轴承、联轴器等零件，然后根据确定的尺寸设计小车架并绘制结构图、主要零部件的零件图和整体装配图；最终完成设计说明书。

1.2.3小车设计的原始参数表1.1小车设计的原始数据2 小车总体结构设计2.1 双梁门式起重机总体结构双梁门式起重机是一种有轨运行的中小型起重机，适用于各种工矿企业、交通运输及建筑施工等部门的仓库及露天场所，作装卸或抓取物料等。

本设计主要是对双梁门式起重机的小车部分进行结构设计，确定各部分参数，并进行计算校核，绘制装配图和零件图。

普通门式起重机一般由桥架、大车运行机构、起重小车、电气设备和驾驶室组成。

其中起重小车安装于桥架上，由起升机构、小车运行机构、起重小车车架组成。

图2.1为起重机结构示意图。

图2.1 双梁门式起重机结构示意图1-门架 2-小车 3-大车运行机构 4-电气设备起升机构的作用是实现货物的升降，它包括电动机、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。

小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。

小车运行机构：驱动起重小车沿桥架上的轨道水平横向运行。

起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。

中、小型门式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通门式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。

起重机大车运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。

当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。

本次设计课题为双梁门式起重机小车设计，主要包括起升、运行两大机构及其安全装置的设计计算和装配图与零部件图的绘制。

2.2小车主要机构的设计和选择2.2.1起升机构的设计起升机构主要由以下部分组成：驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置。

每个机构采用分别驱动的形式，这种形式布置方便、安装和检修容易。

图2.2所示为电动驱动的起升机构简图。

电动机4通过联轴器3与减速器2的高速轴相联。

为了安装方便，并当小车架受载荷变形时为了避免使高速轴受到弯曲，联轴器3应当是带有补偿性功能的，所以通常采用弹性柱销联轴器或齿轮联轴器。

图2.2起升机构简图1-制动器 2-减速器 3-联轴器 4-电动机 5-卷筒 6-轴承2.2.2运行机构的设计运行机构有电动机、传动装置、联轴器、传动轴、车轮组和制动器所组成。

按照本次课题的参数要求，为了保证主动轮总轮压保持不变，主动轮的布置采用四角布置。

主动轮的驱动形式采用集中驱动。

图2.3所示为集中驱动的小车运行机构简图。

电动机1运转通过联轴器6与减速器2相联在经过浮动轴4和联轴器6将力与力矩传送到车轮5，驱动小车运行。

图2.3集中驱动的小车运行机构简图1-电动机 2-减速器 3-制动器 4-浮动轴 5-车轮 6-联轴器2.2.3小车架及其他辅助装置的设计选择小车架是支承和安装起升机构和小车运行机构各部件的机架。

同时它又是承受和传递全部起重载荷的就构件。

因此要求小车架既具有足够的强度和刚度；又尽量减轻其自重，以降低小车的轮压，减轻桥架结构的负载。

小车架用钢板焊接而成（如图2.4所示）。

在车架上焊有底座（垫板）电动机、减速器、制动器和可拆卸的轴承座等均安装在这个底板上。

为了简化车架的加工，底座的加工面应尽量布置在同一水平面或垂直而上。

图2.4 焊接小车架简图1-横梁 2-纵梁所有机构中都采用滚动轴承。

卷筒和车轮安装在转轴上和转动的心轴上。

通常，从动车轮安装在带有角型轴承箱的转动心轴上。

而主动车轮安装在带有两个角型轴承箱的独立转轴上，它与减速器的输出轴相连接，拆装减速器后车轮可与其轴承箱一起从轨道上推出。

减速器也可以单独拆装。

起重机小车设计除了有起升、运行机构和小车架外，还必须有必要的安全保护装置：如栏杆、排障板、撞尺、缓冲器和限位开关等。

3 小车主要参数选择和计算3.1起升机构计算3.1.1确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组按照布置宜紧凑的原则，决定采用如图3.1的方案，采用了双联滑轮组。

按Q=5t查《起重机课程设计》]8[表4-2取滑轮组倍率，承载绳分支数。

图3.1 起升机构计算简图查[8]附表8选图号为G13吊钩组，得其质量,两动滑轮间距A=200mm。

3.1.2选择钢丝绳若滑轮组用滚动轴承，当，查表得滑轮组效率：钢丝绳所受最大拉力:(3.1)查《机械设计手册》]9[表8-1-8工作级别为M5时，安全系数n=5,钢丝绳计算破断拉力(3.2)查[8]附表l选用瓦林吞型纤维芯钢丝绳6×19W+FC，钢丝公称抗拉强度1670MPa，光面钢丝，右交互捻，直径d=11mm，钢丝绳最小破断拉力,标记如下：钢丝绳11NAT6×l9W十FCl670ZS67GB8918-883.1.3确定滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径：D≥h·d（3.3）式中h表示与机构工作级别和钢丝绳结构有关系数。

由[9]表8-1-54得对于机构工作级别M5，卷筒h1=18，滑轮h2=20。

卷筒最小卷绕直径= h1×d=18×11=198mm滑轮最小卷绕直径= h2×d=20×11=220mm由[8]附表2选用滑轮直径D=280mm，取平衡滑轮直径:pD≈0.6D=0.6×280=168mm(3.4)由[8]附表2选用pD=225mm。