桥式起重机机构设计

2 桥式起重机行走及提升机构传动方案选择

2.1 桥式起重机小车行走及提升机构组成部分

桥式起重机又称天车，是横架于车间、厂房和货场上空进行物料吊运的起重设备。它主要由电气、起重小车、大车运行机构和桥架四部分组成。其中起重小车又可分为提升机构、小车运行机构和小车架。

图2-1总体装配效果图

2.1.1 起重机主要技术参数及其选择

设计参数如下：起重量：30t，提升高度：10m，跨度：20m；提升速度：

5m/min；工作级别：M5级；机构接电持续率：25%。

（1）起重量

查《起重机设计手册》（以下简称手册）表1-1-1 起重量系列（GB/T 783-1987）可知：额定起重量为32t

一般情况下，当起重量超过10t，常设二个提升机构，即主提升机构和副提升机构，选择主钩起重量32t，副钩起重量5t

（2）提升高度

查手册表1-1-2电动桥式起重机提升高度系列（GB/T 790-1995）可知：当 Q≤50 t，主钩提升高度：16m副钩提升高度：18m

（3）跨度

查手册表1-1-6桥式起重机跨度系列（GB/T 790-1995）可知：

当 Q≤50 t，有通道则起重机跨度选取22m，厂房跨度选取24m；

无通道则起重机跨度选取22.5m，厂房跨度选取24m；

2.1.2 起重机工作级别

（1）起重机的使用等级

按GB/T 3811-2008《起重机设计规范》，查手册表1-2-1起重机的使用等级（GB/T 3811-2008，ISO 4301-1986）可知：使用等级为 U5，对应的起重机总工作循环数 C T 满足：

2.50×105≤C T≤5.00×105

（2）起重机提升载荷状态级别

载荷状态按 Q2设计，即较少吊运额定载荷，经常吊运中重载荷。此时起重机的载荷谱系数为：

0.125

（3）起重机整机的工作级别

查手册表1-2-4 可知：起重机整机的工作级别为 A5

（4）自重载荷的估算

通用双梁桥式起重机自重估算的经验公式如下:

m G=0.45 m Q+0.82 S=0.45×32+0.82×22=32.44 t （2.1）

起重小车的重量计算公式如下：

m t=0.4 m Q=0.4×32=12.8 t （2.2）

2.2 提升机构

提升机构是起重机中最重要、最基本的机构，其工作的好坏直接影响整台机器的性能。它主要由钢丝绳、卷筒、滑轮、吊钩、电动机、减速机、制动器和联轴器等部分组成。

2.2.1 提升机构的典型形式及比较

大多数起重机提升机构的驱动装置都采取电动机轴与卷筒轴平行布置。

（1）电动机轴与卷筒轴平行布置的情况

对于吊钩起重机，它的提升机构的基本驱动型式见图2-2：

图2-2提升机构的驱动装置

1-减速器；2-制动器；3-浮动轴；4-联轴器；5-电动机；6-卷筒；7-卷筒支座利用浮动轴联接比弹性柱销联轴器或全齿式联轴器有二大特点：1）容许较大的安装误差，轴的长度越长，允许的安装误差越大

2）有足够的维修操作空间，便于拆卸和更换零件

3）使由于小车自重产生的轮压分布均匀

当需设主、副二个提升机构时，通常布置方式如图2-3所示：

图2-3主、副钩提升装置的驱动装置

1-主提升机构；2-副提升机构

慢速提升装置可采取图2-4所示方式：

图2-4慢速提升的驱动装置

（2）电动机轴与卷筒轴同轴线布置的情况

图2-5同轴线提升驱动装置图

2.2.2 主、副提升传动方案的确定

对于此次设计的30 t桥式起重机提升机构，按照要求需设置主、副提升机构。同轴线布置的提升机构横向尺寸紧凑，但加工精度和安装要求较高，维修也不太方便，所以不选用；慢速提升装置主要用于大吨位起重机，要求减速器有很大传动比，需多台减速器联合使用，经初步计算可知，本课题提升机构使用单台减速器即可满足要求，此外本桥式起重机额定起重量属于中小吨位起重范畴，故不选用；综合分析选用如图2-3提升机构驱动装置最为合理。

（1）主提升传动方案

传动方式三维图如图2-6所示：

图2-6主提升机构

（2）副起升传动方案

传动方式三维图如图2-7所示：

图2-7副提升机构三维图

2.3 运行机构

起重机运行机构分为轨行式和无轨运行两类，这里选择轨行式运行机构，因为它具有负荷能力大、运行阻力小，可以采用电力驱动等特点。

小车运行机构具体由车轮、轨道、电动机、减速机、制动器和联轴器等部分组成。大车运行机构与小车运行机构结构类似。

2.3.1 运行机构典型布置方式

由一台电动机通过传动轴驱动二侧车轮转动的方式，称为集中驱动。根据转速不同可分为以下集中驱动形式：

（a）低速轴驱动

（b）高速轴驱动

（c）中速轴驱动

图2-8集中分布驱动布置简图

双梁小车是指双梁桥式起重机和双梁门式起重机的起重小车，其布置简图如图2-9所示：

（a）减速器位于小车架中心线

（b）减速器偏向一侧

图2-9集中驱动小车布置简图

图2-10“三合一”小车运行机构

1-带制动器电机；2-传动轴；3-减速器；4-弹性支撑；5-车轮

图2-11“三合一”大车运行机构

2.3.2 大车、小车运行机构传动方式的确定

小车的运行机构常采用低速轴集中驱动，布置简图如图2-8（a）所示。电动机通过固定在小车架的立式减速器上，配合联轴器传递扭矩，带动传动轴驱动车轮，制动器放在电动机另一端的外伸轴上，或与高速联轴器合为一体。这种驱动方式的优点是可以采用标准部件，安装和维修方便，故而选择这种驱动方式。

小车运行机构传动方式三维图如图2-12所示：