LH10電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)設(shè)計(jì)

1前言1.1起重機(jī)的發(fā)展歷史中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的桔是臂架型起重機(jī)的雛形。14世紀(jì)，西歐人開(kāi)始使用人力和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)。19世紀(jì)的前期，橋式起重機(jī)出現(xiàn)；軸、齒輪和吊具等起重機(jī)的重要磨損件開(kāi)始采用金屬材料制造，并開(kāi)始采用水力驅(qū)動(dòng)。19世紀(jì)后期，水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)逐漸被蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)所取代。20世紀(jì)20年代開(kāi)始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種起重機(jī)基本形成并開(kāi)始發(fā)展[1]。電動(dòng)葫蘆起重機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中廠房中使用較多的起重設(shè)備之一，有單梁、雙梁等不同結(jié)構(gòu)機(jī)型，隨著各種噸位電動(dòng)葫蘆產(chǎn)品系列化的發(fā)展，通過(guò)利用電動(dòng)葫蘆代替起重機(jī)中的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，歐洲，日本等國(guó)家早已利用這種新式提升機(jī)構(gòu)代替原先的雙梁起重機(jī)，形成了新的雙梁橋式起重機(jī)系列。較有代表性的是芬蘭的KONE公司和德國(guó)DEMAG公司產(chǎn)品[2]。70年代末80年代初，由一機(jī)部委托武漢起重機(jī)廠、武漢鋼鐵學(xué)院開(kāi)發(fā)了LH型電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)系列產(chǎn)品。該系列在一定程度上簡(jiǎn)化了橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低了機(jī)器重量，節(jié)省了機(jī)器成本。它吸收了國(guó)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，但由于受傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的局限，橋架結(jié)構(gòu)仍然過(guò)于龐大復(fù)雜，而且由于電動(dòng)葫蘆置于主梁頂部的小車之下，占用空間高度H仍然較大[3]。隨著大起重量的電動(dòng)葫蘆的發(fā)展，葫蘆雙梁橋式起重機(jī)也開(kāi)始興起，在國(guó)外（如西德、芬蘭、日本、英國(guó)）早已形成系列，并且廣泛推廣使用。然而在我國(guó)橋式類型起重機(jī)系列型譜中仍然是一項(xiàng)空白。為了適應(yīng)我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)發(fā)展的需要，武漢起重機(jī)廠受命于1974年研制成功一臺(tái)20噸、跨度為13.5米的電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)。各級(jí)主管部門(mén)都十分重視和支持它的問(wèn)世，隨后武漢起重又研制出10臺(tái)5—20噸，跨度不同的電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)，經(jīng)武漢鋼鐵學(xué)院對(duì)其進(jìn)行電測(cè)試驗(yàn)，證明其性能非常良好，強(qiáng)度、剛度十分符合設(shè)計(jì)要求，工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)情況完全合乎需要。1977年由一機(jī)部重型礦山機(jī)械總局發(fā)文組成了以武漢鋼鐵學(xué)院、武漢起重機(jī)廠為主的聯(lián)合設(shè)計(jì)組，進(jìn)行了產(chǎn)品系列化的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)以完成6種跨度為7.5米、10.5米、13.5米、16.5米、19.5米、22.5米，四種噸位為5噸、10噸、20/5噸、32/101.2電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀目前國(guó)際上的電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)最具有代表性的產(chǎn)品應(yīng)該為德國(guó)德馬格起重機(jī)有限公司生產(chǎn)的系列電動(dòng)葫蘆起重機(jī)，電動(dòng)葫蘆起重機(jī)正朝著安全、可靠、高效、免維護(hù)和智能化的方向發(fā)展。電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的更新和發(fā)展往往取決于電動(dòng)葫蘆的升級(jí)與進(jìn)步，而電動(dòng)葫蘆在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將想進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)葫蘆的自動(dòng)化和智能化。在結(jié)構(gòu)方面，國(guó)外的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆，多為方形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既美觀而且便于安裝、運(yùn)輸，還能很好的適應(yīng)模塊化設(shè)計(jì)，便于基型的組合和變換，大大拓寬了電動(dòng)葫蘆的使用范圍。國(guó)外電動(dòng)葫蘆滑輪組結(jié)構(gòu)及倍率組合方式多樣，安裝方式除懸掛與固定式外，還有低凈空安裝、雙吊點(diǎn)形式及其他特殊用途的鋼絲繩電動(dòng)葫蘆。而我國(guó)電動(dòng)葫蘆在這些方面基本是空白[5]。國(guó)內(nèi)各起重機(jī)廠家在國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)的沖擊下也紛紛起技術(shù)革新之路，在電動(dòng)葫蘆控制技術(shù)方面也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但與國(guó)外的電動(dòng)葫蘆控制技術(shù)相比還有較大的技術(shù)差距，尤其是在防爆葫蘆控制技術(shù)上，與國(guó)外差距更大，國(guó)內(nèi)仍然停留在繼電器接觸控制的水平上，急需要提高控制水平來(lái)提高國(guó)內(nèi)電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的整體水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力[6]。電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的研究，現(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，各個(gè)部件都已經(jīng)有了成熟的選擇，已經(jīng)形成了模塊化。各個(gè)不同的模塊相互組合可以組成可以滿足不同要求的起重機(jī)。但科技永無(wú)止境，隨著電動(dòng)葫蘆的升級(jí)，控制系統(tǒng)的升級(jí)，電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)也在不斷升級(jí)，已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化[14]。1.3起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)物料搬運(yùn)距今已經(jīng)有五千多年的發(fā)展歷史，已經(jīng)變成人類生產(chǎn)活動(dòng)中的重要組成部分。隨著自動(dòng)化程度的提高，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)械在現(xiàn)代化生產(chǎn)過(guò)程中作用愈來(lái)愈大，應(yīng)用越來(lái)越廣，對(duì)起重機(jī)的要求也越來(lái)越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)前所未有的巨大變革。（1）用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)[7]。（2）由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性[8]。（3）起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化[9]。（4）在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過(guò)中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合[10]。（5）有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)。因此電動(dòng)葫蘆雙粱起重機(jī)和梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位的一般用途雙粱起重機(jī)[11]。（6）結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異形鋼、減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。雙粱起重機(jī)的橋架結(jié)構(gòu)型式大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，便于運(yùn)輸與安裝[12]。

在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型傳動(dòng)零部件，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)是當(dāng)今世界輕、中級(jí)起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流，將電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器合為一體，具有結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧美觀、拆裝方便、調(diào)整簡(jiǎn)單、運(yùn)行平穩(wěn)、配套范圍大等優(yōu)點(diǎn)。在電控方面開(kāi)發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)電儀液一體化技術(shù)，提高使用性能和可靠性，增加起重機(jī)的功能。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性，研制新型安全保護(hù)裝置。重視司機(jī)的工作條件，應(yīng)用人體工程學(xué)設(shè)計(jì)司機(jī)室，降低司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度。模糊控制作為新的控制方法已引人注目[13]。

2電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)是一種新型起重機(jī)，通過(guò)用電動(dòng)葫蘆代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙梁吊鉤起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)作為提升機(jī)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是體積小，自重輕，便于維護(hù)與維修。電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的設(shè)計(jì)，我主要通過(guò)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)三個(gè)方面來(lái)進(jìn)行。2.1電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的總體布置2.1.1橋架電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)（見(jiàn)圖2.1）以半偏軌箱形主梁橋架為主體，將電動(dòng)葫蘆置于小車上代替卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)，大、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)皆采用三合一驅(qū)動(dòng)裝置。橋架由兩根主梁和兩根端梁用螺栓聯(lián)接構(gòu)成完整框架，傳動(dòng)側(cè)布置欄桿和檢修走臺(tái)，電纜導(dǎo)電代替滑線導(dǎo)電，電纜導(dǎo)電側(cè)不加走臺(tái)和欄桿。橋架總的設(shè)計(jì)原則是把橋架結(jié)構(gòu)中的非受力構(gòu)件（滑線角鋼、走臺(tái)等）節(jié)約下來(lái)的材料用于受力構(gòu)件（主梁），以提高主梁的剛度和強(qiáng)度。電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)橋架的主梁和端梁全都采用箱形截面，主梁用板材拼接，端梁為直接壓制成型。主梁和端梁通過(guò)焊接相連，在電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的設(shè)計(jì)中，我們選擇一接一搭式和對(duì)接形式[4]。1-電氣機(jī)構(gòu)2-葫蘆小車機(jī)構(gòu)3-大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)4-起重機(jī)橋架圖2.1電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)整體結(jié)構(gòu)2.1.2大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)由于電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)自重比較輕，并且其大車運(yùn)行速度低于普通雙梁橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行速度，因此其運(yùn)行結(jié)構(gòu)可以做到結(jié)構(gòu)緊湊。因此我采用由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器等主要部件組成的三體合一的運(yùn)行部件（簡(jiǎn)稱三合一）。這種三合一部件（見(jiàn)圖2.2）體積小、重量輕，裝在端梁或軸承箱上并脫離走臺(tái)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)不受走臺(tái)變形和主梁下?lián)蠋?lái)的影響。三合一成組性好，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、裝配方便[5]。圖2.2三合一制動(dòng)器2.1.3車輪組結(jié)構(gòu)在機(jī)械結(jié)構(gòu)中，軸轂鏈接的形式有很多，如鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接、過(guò)盈配合聯(lián)接等都被廣泛采用。在我的系列設(shè)計(jì)中，對(duì)車輪與軸的聯(lián)接直接采用了圓錐面無(wú)鍵連接。它的優(yōu)點(diǎn)有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)中性較好，承載能力大，能夠避免由于鍵槽引起的應(yīng)力集中，并且裝拆容易[6]。2.1.4葫蘆小車電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的小車采用半偏軌式布置。葫蘆小車（見(jiàn)圖2.3）的設(shè)計(jì)是該產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作中的核心部分，它的特點(diǎn)是選用配套電動(dòng)葫蘆代替卷?yè)P(yáng)裝置作起升機(jī)構(gòu)[7]。圖2.3電動(dòng)葫蘆1被動(dòng)車輪組23t電動(dòng)葫蘆3螺栓4螺母5墊圈610t電動(dòng)葫蘆7螺栓8螺母9墊圈10緩沖器2.1.5電機(jī)和電控設(shè)備起升電機(jī)由對(duì)應(yīng)配套的電動(dòng)葫蘆確定，其功率范圍為7.5-30KW。運(yùn)行電機(jī)選用YZSR系列或ZDY型系列，其功率范圍0.8-5KW。

3大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，是帶動(dòng)電動(dòng)葫蘆小車機(jī)構(gòu)在廠房?jī)?nèi)做前后運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，以達(dá)到將物料轉(zhuǎn)移的目的。在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，必須考慮到葫蘆小車的自重、起重機(jī)的起重量和起重機(jī)的自重，然后參考大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度再進(jìn)行車輪與軌道、電動(dòng)機(jī)，減速器、制動(dòng)器的選擇。3.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)起重機(jī)起重量：Q=100kN橋架跨度：L=10.5m大車運(yùn)行速度：V=30m/min起重機(jī)估計(jì)重量：G=9960kg=96.6kN小車的重量:G=40kN3.2確定傳動(dòng)方案由于電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的自重輕，并且其大車運(yùn)行速度低于普通雙梁橋式起重機(jī)，因此可以將其運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器等主要部件組成運(yùn)行部件。簡(jiǎn)稱三合一機(jī)構(gòu)，作到結(jié)構(gòu)緊湊。這種三合一部件重量輕、體積小，脫離走臺(tái)裝在端梁或軸承箱上，運(yùn)行機(jī)構(gòu)不受走臺(tái)變形和主梁下?lián)蠋?lái)的影響。三合一成組性好，裝配方便、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠[1]。3.3計(jì)算大車的最大輪壓和最小輪壓滿載時(shí)的最大輪壓：P=74.15kN(3.1)空載時(shí)的最大輪壓：P==31.29kN(3.2)空載時(shí)的最小輪壓：P==17.36kN(3.3)式中的e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離e=1.5m車輪踏面疲勞計(jì)算載荷：P=55.22kN(3.4)因此選擇車輪直徑D=500mm3.4運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦總阻力距M(3.5)查表得D=500mm車輪的軸承型號(hào)為22220，軸承內(nèi)外徑的平均值為140mm，滾動(dòng)摩擦系數(shù)K=0.0006，軸承摩擦系數(shù)u=0.02，附加阻力系數(shù)=1.5,帶入上式中：3.4.1當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力距M=(Q+G)(k+)=589.8N(3.6)運(yùn)行摩擦力P=2359.2N(3.7)3.4.2當(dāng)空載時(shí)的運(yùn)行阻力距M=G(k+u)=289.8N(3.8)P=1159.2N(3.9)3.5選擇電動(dòng)機(jī)3.5.1電動(dòng)機(jī)的靜功率N==0.66kw(3.10)式中P=P——滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力初選電動(dòng)機(jī)的功率N=KN=0.86kw式中，K——電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，查得K=1.3因此，根據(jù)產(chǎn)品目錄表選擇電動(dòng)機(jī)類型為YZPEY2200-4/2.22，N=1.5kw，n=925r/min，G=65kg，(GD)d=0.1105kgm3.5.2驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件等效功率：N=K=0.64kw(3.11)由此可知N<N（電機(jī)功率），故初選電機(jī)發(fā)熱條件通過(guò)。3.6減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)速：n==38.2r/min(3.12)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i==24.2(3.13)因此選擇ZQ-250-Ⅲ-2型減速器，i=31.5，[N]=1.9kw[1]3.7制動(dòng)器的選擇取制動(dòng)時(shí)間t=5s按空載計(jì)算動(dòng)力矩，令Q=0，得M(3.14)式中m=-4.14(3.15)P=0.002G=193.2N(3.16)P==772.8N(3.17)m=2為制動(dòng)器的臺(tái)數(shù)，兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作。M=7.58Nm由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇制動(dòng)器Y-200/23，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M=112Nm[13]

4小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，是帶動(dòng)起升電動(dòng)葫蘆做橫向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，通過(guò)它來(lái)完成起升機(jī)構(gòu)的左右移動(dòng)。我通過(guò)小車裝載的電動(dòng)葫蘆的起重量，以及自身的重量還有小車的運(yùn)行速度，來(lái)進(jìn)行車輪與軌道、電機(jī)、減速器、制動(dòng)器等的選擇與設(shè)計(jì)，最終是小車達(dá)到要求。4.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)：起重量：10t/3t小車運(yùn)行速度：20m/min小車估計(jì)自重：4000kg4.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案由于電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的自重輕，并且其小車運(yùn)行速度低于普通雙梁橋式起重機(jī)，因此可以將其運(yùn)行機(jī)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器等主要部件組成運(yùn)行部件。簡(jiǎn)稱三合一機(jī)構(gòu)，作到結(jié)構(gòu)緊湊。這種三合一部件重量輕、體積小，脫離走臺(tái)裝在端梁或軸承箱上，運(yùn)行機(jī)構(gòu)不受走臺(tái)變形和主梁下?lián)蠋?lái)的影響。三合一成組性好，裝配方便、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。[4]4.3選擇車輪與軌道車輪最大輪壓：假設(shè)輪壓分布均勻P==35000N(4.1)車輪最小輪壓：P==10000N(4.2)因此查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)得，當(dāng)運(yùn)行速度<60m/min時(shí)，=2.5>1.6，工作級(jí)別為中級(jí)時(shí)，車輪直徑D=350mm，軌道型號(hào)為18kg/m（p18）的許用輪壓為3.49t=P=3.5t。根據(jù)GB/4628-84規(guī)定，直徑系列為D=250,315,400,500,630mm，故選定車輪直徑為D=315mm。[13]4.4電動(dòng)葫蘆小車運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦阻力距M(4.3)查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)得，由D=350mm車輪組的軸承型號(hào)為7518，據(jù)此選D=315mm車輪組軸承亦為7518，軸承內(nèi)外徑的平局值d=125mm，還查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)k=0.0005，軸承摩擦系數(shù)u=0.02，附加阻力系數(shù)=2.0[1]因此M=490NM運(yùn)行摩擦阻力P==3111N(4.4)當(dāng)空載時(shí)M=G（k+u）=140Nm(4.5)P==888.9N(4.6)4.5電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選擇電動(dòng)機(jī)靜功率N==1.16kw(4.7)式中P——滿載時(shí)的靜阻力=P——機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率m——驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù)初選電動(dòng)機(jī)功率N=k=1.334kw因此查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇電動(dòng)機(jī)ZDY22-4/1.52型電動(dòng)機(jī)。N=1.5kw，n=925r/min，G=65kg，(GD)d=0.1105kgm由于電動(dòng)葫蘆小車運(yùn)行速度低，利用等級(jí)和載荷狀態(tài)都不高，所以運(yùn)行電機(jī)一般不必驗(yàn)算過(guò)載和發(fā)熱。[13]4.6減速器的計(jì)算與選擇車輪轉(zhuǎn)速n==22.2r/min(4.8)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i==41.67(4.9)因此選用ZSC-600-Ⅲ-2型減速器，i=46.7,[N]=11.5kw4.7制動(dòng)器的計(jì)算與選擇對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間t3~4s，取t=3s，因此需要制動(dòng)力矩M=8.95Nm(4.10)由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇制動(dòng)器YWZ-200/23,，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M=112Nm[13]

5起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，是利用電動(dòng)葫蘆代替?zhèn)鹘y(tǒng)雙梁起重機(jī)的卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)作為提升機(jī)構(gòu)。這種改變，使得起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)變的更加緊湊，重量同樣減輕，并且便于維護(hù)與維修。我進(jìn)行的起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是通過(guò)鋼絲繩、吊鉤、滑輪組、卷筒、電動(dòng)機(jī)、減速器和制動(dòng)器的計(jì)算與選擇進(jìn)行的。最終保障起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到起升要求。5.1起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù)主要參數(shù)：起重量：10/3t起升高度：12m起升速度：7/8m/min5.2吊鉤的選用(5.1)5.3鋼絲繩的選用5.3.1鋼絲繩最大靜拉力的計(jì)算鋼絲繩的最大靜拉力：(5.2)(5.3)Q——額定起重量——吊鉤組質(zhì)量m——滑輪組倍率——滑輪組效率5.3.2鋼絲繩的選擇：查表得，中級(jí)工作類型（工作級(jí)別M5時(shí)），安全系數(shù)n=5.5。鋼絲繩的破斷拉力=n=5.517.52=96.36KN(5.4)所以，選擇鋼芯鋼絲繩611W+FC，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度1670MP，直徑16mm，則鋼絲繩最小破斷拉力=116.5KN5.4卷筒基本參數(shù)和強(qiáng)度計(jì)算5.4.1卷筒最小直徑的確定為確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，卷筒的直徑應(yīng)該滿足：D（e-1）d(5.5)對(duì)于中級(jí)工作類型的橋式起重機(jī)，一般e=25D（25-1）16=384(5.6)故選用D=400mm5.4.2卷筒相關(guān)尺寸確定電動(dòng)葫蘆卷筒繩槽采用淺槽槽距t=d+(1~2)=16+2=18mm繩槽半徑R=0.55d=160.55=8.8mm槽深h=0.28d=0.2016=4.48mm圓角r=0.5~1.5mm繩槽圈數(shù)Z=+Z(5.7)Z——繩槽圈數(shù)H——起升高度q——滑輪組倍率Z——安全圈，一般取Z=2=D+d=416(5.8)Z==4.75(5.9)5.4.3卷筒長(zhǎng)度和厚度計(jì)算（雙聯(lián)卷筒結(jié)構(gòu)）長(zhǎng)度L=2（L+L+L）+L(5.10)其中L=（+Z）L=262.5(5.11)L=2R=55.264(5.12)L、L為空余部分和固定鋼絲繩所需要長(zhǎng)度，L=L=3t=318mm=54mmL為卷筒左右繩槽之間的部分長(zhǎng)度L=L-2Htga=415-213000.1=155mm(5.13)其中L為吊鉤組兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離L=415mmH為當(dāng)?shù)蹉^滑輪組位于上部分極限位置時(shí)，卷筒軸和滑輪軸之間的距離H=1300mmA為卷筒上繞出的鋼絲繩分支相對(duì)于鉛垂線的允許偏斜角，取tga=0.1因此卷筒長(zhǎng)度L=2（262.5+542）+155=896mm驗(yàn)公式確定H=0.02D+（6~10）=17mm取H=20mm5.4.4卷筒轉(zhuǎn)速n==16.02r/min(5.14)5.5電動(dòng)機(jī)的選擇與校驗(yàn)按起升載荷，額定起升速度和起升機(jī)構(gòu)的效率計(jì)算起升電機(jī)凈功率N=(5.15)其中，N——電動(dòng)機(jī)凈功率V——起升速度——7m/minQ——起升載荷力——10300N——起升機(jī)構(gòu)總效率——0.90因此N=13.03kw電動(dòng)機(jī)原則滿足N》KN其中K為起升機(jī)構(gòu)按凈功率初選電機(jī)的系數(shù)，因JC%=40，取K=0.60N=7.8kw，查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄表，選用電機(jī)型號(hào)ZD51-4/13，功率N=13kw，轉(zhuǎn)速n=735r/min。電動(dòng)葫蘆起重機(jī)因起重量低，利用等級(jí)和載荷狀態(tài)都不高，所以起升電機(jī)一般不必驗(yàn)算過(guò)載和發(fā)熱。5.6起升減速器的計(jì)算與選擇5.6.1起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比計(jì)算：傳動(dòng)系統(tǒng)的總速比為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與卷筒轉(zhuǎn)速之比。卷筒轉(zhuǎn)速：n==16.02r/min(5.16)傳動(dòng)比總速比按下式計(jì)算：i==44.8(5.17)故選擇ZQ-500-I-3CA減速器5.7制動(dòng)器的設(shè)計(jì)計(jì)算制動(dòng)器裝在高速軸上，其制動(dòng)力矩應(yīng)滿足：M》KM(5.18)式中，K為制動(dòng)安全系數(shù)，中級(jí)類型K為1.75M為滿載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩；M==14.35kgm(5.19)KM=251.13Nm(5.20)故選擇YWZ-315/23型制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M=180~280Nm，制動(dòng)輪直徑D=315mm，制動(dòng)器質(zhì)量G=44.6kg[13]5.8起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算5.8.1起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算T=(5.21)式中n為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n=725r/minV為起升速度，V=7m/min=0.1167m/s為起升機(jī)構(gòu)總效率，=0.9K為考慮其他轉(zhuǎn)動(dòng)件飛輪矩影響系數(shù)，換算到電動(dòng)機(jī)軸上時(shí)K=1.2為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩=3.39為電動(dòng)機(jī)軸上聯(lián)軸器的飛輪矩=3.15為電動(dòng)機(jī)的平均啟動(dòng)力矩=1.6M=336(5.22)M為電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩M==17.71Nm(5.23)所以T=0.75，符合起動(dòng)時(shí)間在0~1秒之間。5.8.2啟動(dòng)加速度驗(yàn)算a==0.1556m/s(5.24)根據(jù)起重機(jī)手冊(cè)查得其規(guī)定a<0.2m/s,所以起重機(jī)的平均加速度符合要求。[1]6結(jié)論本次設(shè)計(jì)的題目是LH10型電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)，是一種輕型雙梁橋式起重機(jī)，通過(guò)電動(dòng)葫蘆代替卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)作為起重機(jī)的提升機(jī)構(gòu)。通過(guò)小車提升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的計(jì)算，較為理想的實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書(shū)中對(duì)起重機(jī)的參數(shù)要求。整個(gè)運(yùn)行過(guò)程比較平穩(wěn)，且本起重機(jī)設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，維修容易，價(jià)格低廉。本次設(shè)計(jì)，我從三個(gè)方面對(duì)起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，首先是重中之重電動(dòng)葫蘆提升機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)吊鉤，鋼絲繩的選擇計(jì)算、電動(dòng)葫蘆的選擇等使得起重機(jī)能夠達(dá)到額定起重量，完成起重機(jī)提升物料的主要任務(wù)。然后，對(duì)帶動(dòng)電動(dòng)葫蘆做左右方向運(yùn)動(dòng)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，參照整個(gè)起重機(jī)的起重量，葫蘆小車的自重，小車的額定運(yùn)行速度，我進(jìn)行了車輪與軌道、電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器等的選擇和計(jì)算，使小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)的帶動(dòng)電動(dòng)葫蘆左右運(yùn)動(dòng)，達(dá)到任務(wù)書(shū)中的要求。最后，我又對(duì)起重機(jī)整體的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，在起重機(jī)的整體自重、額定運(yùn)行速度、跨度、起重量等額定數(shù)據(jù)的約束下，對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式、輪壓、軌道、電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器等零部件進(jìn)行了計(jì)算與選擇。使得整臺(tái)起重機(jī)能夠符合任務(wù)書(shū)的要求，能夠平穩(wěn)、安全的運(yùn)行。在本次設(shè)計(jì)中，我利用將電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器合而為一的傳動(dòng)方案代替?zhèn)鹘y(tǒng)的傳動(dòng)方案。這種三合一方式，能夠使得運(yùn)行機(jī)構(gòu)變的結(jié)構(gòu)緊湊，自重減輕，并且便于維護(hù)與維修，使成本也隨之降低。并且，我在小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)中增加了自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，通過(guò)定期的自動(dòng)給油使得軌道永遠(yuǎn)順暢自如，提高了軌道和車輪的壽命。電動(dòng)葫蘆雙梁起重機(jī)的發(fā)展，必將朝著自重更輕、結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、維護(hù)維修更方便、起重量更大、運(yùn)行更加平穩(wěn)、成本更加低廉的方向發(fā)展。基于C8051F單片機(jī)直流電動(dòng)機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對(duì)良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級(jí)倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營(yíng)養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究與開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測(cè)試儀的研制基于單片機(jī)的自動(dòng)找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于單片機(jī)的液壓動(dòng)力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀開(kāi)發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺(tái)控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動(dòng)器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時(shí)內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測(cè)儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開(kāi)發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動(dòng)檢測(cè)儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測(cè)量?jī)x的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門(mén)傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號(hào)檢測(cè)儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測(cè)性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于雙單片機(jī)的智能遙測(cè)微型氣象站MCS-51單片機(jī)構(gòu)建機(jī)器人的實(shí)踐研究基于單片機(jī)的輪軌力檢測(cè)基于單片機(jī)的GPS定位儀的研究與實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機(jī)系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機(jī)的時(shí)控和計(jì)數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機(jī)和CPLD的粗光柵位移測(cè)量系統(tǒng)研究單片機(jī)控制的后備式方波UPS提升高職學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用能力的探究基于單片機(jī)控制的自動(dòng)低頻減載裝置研究基于單片機(jī)控制的水下焊接電源的研究基于單片機(jī)的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機(jī)的氚表面污染測(cè)量?jī)x的研制基于單片機(jī)的紅外測(cè)油儀的研究96系列單片機(jī)仿真器研究與設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的單晶金剛石刀具刃磨設(shè)備的數(shù)控改造基于單片機(jī)的溫度智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)基于MSP430單片機(jī)的電梯門(mén)機(jī)控制器的研制基于單片機(jī)的氣體測(cè)漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機(jī)的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機(jī)和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測(cè)技術(shù)研究基于單片機(jī)的膛壁溫度報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)基于AVR單片機(jī)的低壓無(wú)功補(bǔ)償控制器的設(shè)計(jì)基于單片機(jī)船舶電力推進(jìn)電機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基于單片機(jī)網(wǎng)