5吨电动单梁桥式起重机设计

绪论

随着国民经济的发展，起重机械已成为许多部门必不可少的设备，在现代化大生产的条件下，随着工艺流程的机械化和自动化程度的不断提高，起重机械在生产过程中，从辅助设备逐渐成为连续生产流程中的一种专用设备。

在生产技术不断发展的条件下，起重机的种类越来越多，通用桥式起重机（俗称天车或行车）和门式起重机（又称龙门起重机）是其中被广泛应用的两种。

起重机是一种间歇动作的机械，其工作特点具有周期性，在每一个工作循环中，他的主要机构作一次正向及反向运动，每次循环包括物品的装载及卸载，搬运物品的行程和卸载后的空钩回程，前后两次装卸之间还包括辅助准备时间在内的短暂停歇。

在工作循环中，起重机各机构一般不同时开动，而是根据工作需要彼此协同工作的，但在一个循环中各机构都有自己的动作延续时间，此外，即使在开动阶段，机构的负载情况有带载和空载之分，即使是带载，载荷大小也有变化，另外操作熟练程度对机构的受力情况也有影响，操作不平稳会使构件带来冲击载荷，加剧疲劳，磨损或发热。严重的可能导致事故，除上述工作条件外，还需考虑起重机的工作环境，如在高温车间，酸碱车间，都会影响机械的强度，为了充分估计这些情况和避免产生意外的后果，在设计、选择或效验起重机以及选择电动机和电器设备，必须从实际出发，根据不同的工作情况，应用不同的安全系数和许用应力，为此，要把起重机械根据忙闲程度和负荷情况分为不同的工作类型，但起重机械是由各机构组成的，起重机械在工作，也就是他的机构在运行，因而必须考虑到各机构的工作类型，由于这些机构的用途不同，工作时间长短也不同，（例如起升机构在装卸物品时，其他机构停歇不动），而且在工作过程中，各机构运行速度和所受载荷业不同，所以在同一起重机械中，各机构的运行速度和所受的载荷是不同的，因此，在设计计算各机构的零部件时，应根据零部件的工作类型分别进行，整体起重机械和金属结构的工作类型是根据主起升机构决定的，而且于他属于不同的同一种工作类型。

第1章 主要技术参数选择

电动单梁桥式起重机属于有轨运行的轻小型起重机。常用于机械制造、装配、仓库等场所。

根据设计任务书要求并参考同类产品及有关技术资料，初步确定本起重机主

要技术参数如下：

起重量：

N Q 4

105⨯= 跨 距：L=16.5 m 工作制度：中级JC 25﹪ 起升速度：m in /8m V =起 起升高度：H = 9m

电动葫芦自重：N G 4

105.0⨯=

电动葫芦运行速度：V=30 m/min 操纵室尺度：3

0.28.15.1m ⨯⨯

主体结构：主梁结构与横梁结构均采用钢板压制U 槽钢与工字钢组焊成箱形实腹板梁，两者间电焊连接。

机构动力：起升机构与小车运行机构，均采用CD 、MD 等形式的电动葫芦；运行机构采用分别驱动形式，驱制动靠锥形制动电动机来完成。

初定外形尺度，见下图（1）

图（1）外型尺寸

第2章 主梁计算

2.1主梁断面几何特性

参考同类产品，查型材标准GB705-65 选 I28a 普型工字钢，初定主梁断面尺寸，见下图（2-1）型截面尺寸 mm F 331=

2.1.1 计算主梁断面面积

F 1051033220255524005240052)52400(5.02)2(5.03

3122111⨯+⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯-==⨯++⨯⨯+⨯⨯-=l h F l h L σσσ

计算得2

151cm F =

Χ

Χ

图（2-1）截面尺寸

2．1.2 求主梁断面水平形心轴x-x 位置

∑∑⋅=

i ix

i f

y F y 1

式中：∑i F

——主梁断面的总面积)(2

cm

∑⋅ix

i

y

F ——各部分面积对x ＇-x ＇轴的静距之和)(3

cm

ix

y ——各部分面积形心至x ＇-x ＇轴的距离(cm)

计算得：cm

y i 37=

2. 1.3 计算主梁断面惯性矩J х 、J у

)(42

cm y F i x J i i x ∑∑⋅+=

)(42

cm x F i y J i i y ∑∑⋅+=

计算得 )(1115454cm J x = )(218494cm J y =

2.2主梁强度计算

主梁强度计算按Ⅱ类载荷进行组合。由于小车轮距很小，活动载荷可近似的按集中载荷布置车跨中，验算主梁跨中断面的弯曲应力和跨断面的剪应力。

跨中断面弯曲应力包括梁的整体弯曲应力和由小车轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力，合成后进行强度校核（水平惯性力对主梁造成的应力及其水平面内载荷对主梁扭转产生影响很小，故予忽略）

梁的整体弯曲，在垂直内按简支梁计算，在水平面内按刚性框架计算。 受力分析见（图2-2）

图（2-2）受力图

2.2.1 垂直载荷在下翼缘引起的弯曲应力

MPa qL K L G K L Gn K Q J y II S II II II x i ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡+++=824)(2ϕσ

式中：Q ——额定起重量，

N Q 4

105⨯= n

G ——电动葫芦自重，

N

G n 4105.0⨯=

Ⅱ

φ——动力系数，对中级工作类型

2

.1=Ⅱφ ⅡK ——冲击系数，对操控室操纵时，

1.1=ⅡK

s

G ——操纵室重量，取

N

G s 4104.0⨯=

q ——桥梁单位长度重量N/m

'1000q r F q +⋅⋅=

其中：F ——主梁断面面积 2

410151m F -⨯=

r ——材料比重，3

/m N

q ’——主梁横加筋板的重量所产生的均布载荷，取

q ’=75N/m

计算得：q=1260N/m