桥式起重机起升机构设计 毕业设计论文

桥式起重机起升机构设计 目 录摘要 3引言41 起重机的类型51.1 起重机的基本型式51.2 复动作的起重机械分类 52桥式起重机概述 62.1 桥式起重机的分类 622桥式起重机起升机构 62.2.1起升机构的组成 62.2.2起升机构的结构简图 73 副起升机构设计计算 931 起升机构的典型形式 93.1.1 起升机构驱动装置的布置方式 93.1.2 起升机构钢丝绳卷绕系统设计 133.1.2.1卷绕系统的典型形式 133.1.2.2 大起升高度绕系统设计方案 143.1.3 滑轮组设计 143.1.3.1 滑轮组的种类 143.1.3.2滑轮组的倍率163.1.3.3 滑轮组滑轮的配 163.2 副起升机构的计算 173.2.1 钢丝绳与卷筒的选择 173.2.2 选择电动机 193.2.3 设计减速器 203.2.4 选择联轴器203.3卷筒的计算 223.3.1 卷筒几何尺寸的计算 223.3.2 卷筒强度计算 224结论235 参考文献24 摘 要起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。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。本起重机为250/50/10t水电站桥式起重机，安装于丰满水电站扩建工程厂房内，用于水轮发电机组及其附属设备的安装和检修工作。本课题主要对起重机的起升机构进行总体设计，主、副起升机构分别有一台电动机，一台减速器，一台轮式制动器，一套卷筒装置和上滑轮装置构成。要求起重设备运行平稳, 定位准确, 安全可靠, 技术性能先进。关键词：起重机，桥式起重机，起升机构设计0 引言起重机械的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。起重机机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率和实现生产过程的机械化、自动化及改善人民的物质、文化生活都具有重大的意义。起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。起重机械不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料到炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭等。又例如原子能工业中的一些工艺操作等人所难达到之处，没有起重机械，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占2565。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起重机的类型1.2.1起重机的基本型式起重机械的型式形形色色，五花八门。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：1 单动作的起重机械 这种起重机械只配备一个工作机构（起升机构），只能实现一个方向上的往复运动，因此其服务范围是一条直线，如千斤顶、固定滑车、升降机、电梯等。2 复动作的起重机械 这种起重机械配备有两个以上的工作机构，即除起升机构外还配备有其它辅助机构，可以实现二个方向以上的往复运动，因此其服务范围是一个平面或一个立体空间。1.2.2复动作的起重机械分类（1）桥架型起重机构造特征：金属构架做成直线形式或门形桥架的形式，构造较简单。服务范围：长方体空间。机构数目：一般有起升、大车运行和小车运行三个工作机构。吊载能力：较大（一般在支撑平面内吊载，稳定性好）典型机种：桥式起重机、门式起重机、缆索起重机等。桥式起重机水 桥架型起重机中最主要的型式，在数量上占起重机总数的首位，使用范围极为广泛，一般用在车间内为生产工艺过程服务。门式起重机是桥架型起重机中另一主要型式，与桥式起重机相比，它们的主要特征是在桥架的一端或两端设有支腿，可直接支承在地基上或沿地面轨道运行，一般用在码头、堆场、造船台等露天作业场地上，为货物装卸。堆垛。船体拼接等生产工艺过程服务。当门式起重机的小车运行速度大，运行距离长，生产率高，主要吊运散料时，常改称为装卸桥。当桥架型起重机的跨度特别大时，为了减轻桥架和整机的自身质量，常常改用缆索来代替桥架，供起重小车支承和运行之用，这类起重机成为缆索起重机，常用在水电站大坝施工等现场上，为工件吊运。混凝土浇筑等生产工艺过程服务。图1.1门式起重机（2）臂架型起重机构造特征：有固定的或可摆动的臂架，上部结构相对下部结构能够回转，构造较复杂。服务范围：圆形或腰圆形的柱体空间。机构数目：一般有起升、回转、变幅和运行四个工作机构、吊载能力：较小（支承平面外吊载，受限于起重机的整体稳定性）典型机种：门座起重机、塔式起重机、汽车起重机等。2桥式起重机概述2.1 桥式起重机的分类桥式起重机架设在车间或仓库等建筑物上空，沿建筑物的纵向设有两条钢轨，桥架在钢轨上运行。桥架上面有小车。它有起升，横行（小车运行），走行（大车运行）三种运动。2.2桥式起重机起升机构2.2.1 起升机构的组成在起重机中，用以提升或下降货物的机构称为起升机构，一般采用卷扬式。起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起重机的工作性能。起升机构一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种型式。安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，根据实际需要配用。起升机构有内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种驱动方式。内燃机驱动的起升机构，其动力由内燃机经机械传动装置集中传给包括起升机构在内的各个工作机构。这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源，机动灵活，适用于流动作业的流动式起重机。为保证各机构的独立运动，整机的传动系统复杂笨重。由于内燃机不能逆转，不能带载起动，需依靠传动环节的离合实现起动和换向这种驱动方式调速困难，操纵麻烦属于淘汰类型。目前只在现有的少数履带起重机和铁路起重机上应用。电动机驱动是起升机构主要的驱动方式。直流电动机的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但获得直流电源较为困难。在大型的工程起重机上，常常用内燃机和直流发电机实现直流传动。交流电动机驱动能直接从电网取得电能操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动起升机构中被广泛采用。本起重机起升机构采用的启动方式也为电动机驱动。液压驱动的起升机构，由原动机带动液压泵将工作油液输入执行构件(液压缸或液压马达)使机构动作，通过控制输入执行构件的液体流量实现调速。液压驱动的优点是传动比大，可以实现大范围的无级调速，结构紧凑，运转平稳，操作方便，过载保护性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高，液体容易泄漏。目前液压驱动在流动式起重机上获得日益广泛的应用。2.2.2 起升机构的结构简图图2.1为原动机驱动的起升机构的结构简图。电动机1通过联轴器2与减速器4的高速轴相连。机构工作时，减速器的低速轴带动卷筒7，将钢丝绳5卷上或放出，经过滑轮组系统，使吊钩6实现上升或下降。机构停止工作时，制动器3使吊钩连同货物悬吊在空中。吊钩的升降靠电动机改变转向来达到。图2.1 起升机构简图为了安装方便与避免高速轴在小车架受载变形时发生弯曲，联轴器2应是带有补偿性能的，通常采用弹性柱销联轴器或齿轮联轴器。前者构造简单并能缓冲，但弹性橡皮圈的寿命不长；后者坚固耐用，应用最广。齿轮联轴器的寿命与安装质量有关，并且需要经常润滑。为使布置更方便并增高补偿能力，降低磨损，常将齿轮联轴器制成两个半齿轮联轴器，中间用浮动轴或补偿轴连起来。制动器通常装在高速轴上，以减小其尺寸，如图2.1所示位置。经常利用联轴器的一个半体兼作制动轮。带制动轮的联轴器半体应当安装在减速器轴上，这样，即使联轴器损坏，制动器仍能起作用，保证了安全。有时在高速轴上需要装设两个制动器，则第二个制动器可装在减速器高速轴的另一端，如图2.1虚线所示，或者装在浮动轴的另一个联轴器上。也可以把制动器装设在电动机的尾部输出轴上，但这时需要有两端出轴的电动机，所以一般尽量避免。目前也有将制动器放在电动机尾部的壳体内，制成一个组合部件，从而使机构简化紧凑。起升机构的制动器应是常闭式的。采用块式制动器，装有电磁铁或电动推杆作为自动的松闸装置，与电动机电气联锁。制动器的制动力矩应保证有足够的制动安全系数。在要求紧凑的情况下，也有采用带式制动器的。减速器常用封闭式的标准两级圆柱齿轮减速器。在起重量较大（超过80t)的情况下，为得到低速并增大卷筒与电动机间的尺寸，常采用标准的封闭式两级减速器，再增加一对开式齿轮作最后级传动。在要求紧凑的起升机构中，也有采用蜗轮减速器的，其缺点是机械效率低。有时采用蜗轮减速器是为了尽量减少噪声，例如在载客电梯中。近年来还有采用行星齿轮减速器的，减速器（如3K或摆线、渐开线齿形的少齿差行星减速器）装在卷筒的内腔中，电动机和卷筒成同轴线布置，其特点是十分紧凑，但维修不太方便。卷筒通常装在转轴上，使轴承的检查与更换都较方便。卷筒与减速器低速轴可通过特种联轴器相连接，卷筒轴用自位轴承支承于减速器轴的内腔和轴承座中，扭矩由齿轮连接来传递。这种方法紧凑，可靠，分组性好，能补偿减速器轴与卷筒轴间的角度偏差，但减速器低速轴需带特殊齿形轴端，加工时较为复杂。国外有采用鼓形滚子联轴器的，它利用鼓形滚子与两个半圆凹槽的配合实现补偿。由于它不仅能传递扭矩，同时还能承受很大的径向力，故省去了一个径向支承装置。这种布置还省去了卷筒长轴，使重量减轻。当卷筒与开式传动的大齿轮相连接时，卷筒端面与齿轮间用沿圆周布置的螺钉联接。为承受剪切力和传递扭矩，可以用精制的铰制孔用螺栓，也可以在螺孔中配一个受剪套筒而采用普通螺栓。在某些需要能进行货物自由下降的起升机构中，卷筒与减速传动装置间装有摩擦离合器。这时，制动器应装在卷筒上，用来控制自由下降的速度，它应当是可操纵的。卷筒的直径一般尽量选用许用的最小值，因为随着卷筒直径的增加，转矩与减速器的传动比也增大了，会引起整个机构的体积过大。但在起升高度较大时，往往增加卷筒直径以求限制其长度。滑轮组型式（单式或双联的）和它的倍率对起升机构的尺寸也有很大的影响。在桥式起重机中采用双联滑轮组，单式滑轮组只宜用于有导向滑轮的臂架式起重机。滑轮组倍率的选定对钢丝绳中的拉力、卷筒直径与长度、减速器的传动比及总体尺寸都有关系。大起重量采用较大的倍率，可以避免采用过粗的钢丝绳。有时采用增大滑轮组倍率同时相应地降低起升速度的方式来提高起重量，可以使起升机构达到通用性，即将同一起升机构用于不同的起重量，这是在系列设计时常采用的方法。在某些情况下，还可能出于其它原因而适当地选用较小的倍率，如在臂架式起重机中选用较小的倍率可以减少臂架端部的定滑轮数目。在设计大起升高度的起升机构时，也可以采用减小滑轮组倍率的方法来减少卷筒绕绳量，从而避免多层卷绕或过长的卷筒。3 副起升机构设计计算设计起升机构时需给定的主要参数有：起重量、工作级别、起升高度和起升速度。起重量对起升机构的组成型式、传动部件的型号尺寸和电动机的驱动功率都有重要的影响。在起重机系列设计时，合理选择起重量系列是重要的环节。一般情况下，当起重量超过10 t时，常设两个起升机构，即主起升机构和副起升机构。主起升机构的起重量大，用以起吊重的货物。副起升机构的起重量小，但速度较快，用以起吊较轻的货物或作辅助性工作，提高工作效率。起升速度的选择与起重量、起升高度、工作级别和使用要求有关中、小起重量的起重机选用高速以提高生产率：大起重量的起重机选用低速以降低驱动功率，提高工作的平稳性和安全性。工作级别高、经常使用、要求生产率高的起重机宜选用高速；反之工作级别低、用于辅助性工作的起重机可选用低速。用于安装与设备维修的起重机除应选用低速外，还可备有微速或调速功能。大起升高度的起重机为了提高工作效率除适当提高起升速度外，还可备有空载快速升降功能。表3.1为本起重机起升机构主要参数表3.1本起重机起升机构主要参数参数主起升机构副起升机构额定起重量（t）25050工作级别M3M5起升高度（m）2632起升速度（m/min）143.1 起升机构的典型形式3.1.1 起升机构驱动装置的布置方式（1）平行轴线布置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。起升机构的基本驱动型式见图3.1。当起升机构用于吊运液态金属及其他危险物品时需采用双制动器按图3.1中的点划线选择布置。当需设主、副两个起升机构时，布置方式见图3.2。也有用电动葫芦作为副起升机构，可使布置更加紧凑。图3.1 起升机构的驱动装置图3.2 主、副钩起升机构的驱动装置大起重量的起升机构，由于起升速度相对较慢，减速器传动比增大，也有采用在减速器输出端加一级开式齿轮的方式，见图3.3。起重量超过100t的大型起重机也可采用图3.4的布置方式。慢速起升机构采用一台减速器其传动比已不能满足要求时，可采用图3.5的布置方式。图3.3 带开式齿轮的驱动装置图3.4 大起重量起重机起升机构的驱动装置图3.5 慢速起升机构的驱动装置上述起升机构方案中，各部件都是分别支承、固定在小车架上。要求小车架有足够的精度和刚度，从而使小车架的自重增大，加工制造及安装调整也很麻烦。为了减轻和简化这样的小车架，可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。此外还可将定滑轮直接套装在卷筒上，并使卷简直接作为小车架的主体，在两端安装行走端梁构成整个起重小车，使结构大为简化，见图3.6。但这种方案只适合于中、小吨位的起重机。图3.6 简易起重小车（2）同轴线布置将电动机、减速器和卷筒成直线排列，电动机和卷筒分别布置在同轴线减速器（常为普通行星减速器或少齿差行星减速器）的两端，或者把减速器布置在卷筒内部。为使机构紧凑和提高组装性能可采用带制动器的端面安装型式的电动机。同轴线布置的起升机构横向尺寸紧凑，但加工精度和安装要求较高维修不太方便。本起重机起升机构设主、副两个起升机构，起升重量分别为250t和50t。驱动装置采用平行轴线布置，布置方式见图3.7。图3.7本起重机驱动装置布置方式3.1.2 起升机构钢丝绳卷绕系统设计3.1.2.1 卷绕系统的典型形式卷绕系统是传动系统的组成部分，起着运动形式的转换作用。图3.8是桥式起重机广泛采用的起升卷绕系统。图3.8 桥式起重机起身卷绕系统在卷绕系统设计时，应尽量避免钢丝绳反向弯折，或尽可能减少反向弯折的次数。出现反向弯折时，可用增大滑轮直径、提高滑轮直径与钢丝绳直径的比值来减缓钢丝绳的疲劳损伤。3.1.2.2 大起升高度卷绕系统方案设计当桥架类型起重机起升高度超过20 m时，钢丝绳卷绕系统一般要特殊考虑采取合适的方案，（1）加大卷筒直径或长度此方案简单易行。但过分加大卷筒直径会带来起升机构高度尺寸的增加；过度增加卷筒长度会导致钢丝绳对滑轮和卷筒绳槽偏斜角的增大，加剧磨损，甚至引起滑轮绳槽的破坏或钢丝绳跳槽，这种方案局限性较大。（2）减小滑轮组倍率此方案简单可行。适当减小倍率能减少钢丝绳在卷简上的绕绳量，并不增加机构外形尺寸，在对起升机构外形尺寸有限制的场合更为有利。但卷筒受力增加，钢丝绳直径增大，减速器传动比也要增加，有一定的使用局限性。（3）普通双层卷绕将钢丝绳端固定于卷筒中部，起升时钢丝绳从中间向两头绕于卷筒绳槽中，绕满碰到端壁时，由于钢丝绳拉力的水平分力指向当中，钢丝绳向当中返回绕第二层。这种方案构造简单，但钢丝绳的偏斜角不能大于3，否则第二层钢丝绳排列不整齐，磨损也厉害，适用于不频繁使用的场合。（4）双卷筒卷绕由两个卷筒同时卷绕，可使起升高度增加一倍，但是机构的外形尺寸较大。（5）多层卷绕多层卷绕时为使钢丝绳在卷筒上排列整齐，通常采取以下措施：卷筒壁开螺旋绳槽，保证第一层钢丝绳整齐排列，同时需要采用压绳器和排绳器。本起重机安装于水电站工程厂房内，用于设备安装及检修工作，不频繁使用，厂房也有足够大的空间，为了简化设计，便于安装和维修保养，本起重机采用加大卷筒直径的方案。3.1.3 滑轮组设计3.1.3.1 滑轮组的种类滑轮组由若干动滑轮和定滑轮组成。根据滑轮组的功用分为：省力滑轮组和增速滑轮组。省力滑轮组广泛用于起重机的起升机构和普通臂架变幅机构，它能用较小的钢丝绳拉力吊起数倍于钢绳拉力的重物。增速滑轮组主要用于液压或气压驱动的机构中，利用液压缸或气缸使工作装置获得数倍于活塞行程和速度，如叉车的门架货叉升降机构和轮式起重机的吊臂伸缩机构。滑轮组又有单式滑轮组与双联滑轮组之分。单式滑轮组用于门座起重机、汽车起重机、塔式起重机等臂架类型的起重机。由于有端部滑轮导向，当卷筒收入放出钢丝绳时，虽然钢丝绳沿卷筒移动，吊钩并不随着作水平位移。但是，对于桥式类型起重机，如果采用单式滑轮组，在吊钩升降时就会引起水平方向的位移(图3.9)，这不仅对于操作引起不便，同时使吊重重量在两根主梁上的分配不等。采用如图3.10所示的双联滑轮组就可以免除这种缺点。图3.9 单式滑轮组起升时的水平位移图3.10 双联滑轮组3.1.3.2 滑轮组的倍率滑轮组倍率的选定对起升机构的总体尺寸影响较大。倍率增大，则钢丝绳分支拉力减小，钢丝绳直径、滑轮和卷简直径也随之减小，在起升速度不变时，需提高卷筒转数，即减小机构传动比。但倍率过大，会使滑轮组本身体积和重量增大，同时也会降低效率，加速钢丝绳的磨损。起重量小时，选用小的倍率，随着起重量增大，倍率相应提高。倍率增大，起升速度相应减小。桥式起重机常用双联滑轮组倍率见表3.2。表3.2 桥式起重机常用双联滑轮组倍率额定起重量(t)35812.51620325080100120160200250倍率m12233444566688本起重机主起升机构额定起重量为250t，故选择倍率m8的双联滑轮组；副起升机构额定起重量为50t，选择m4的双联滑轮组。3.1.3.3 滑轮组滑轮的配置滑轮组中的滑轮按所需倍率和结构要求配置。桥式起重机的滑轮组配置见图3.11。图3.11 省力滑轮组双联滑轮组倍率m4时从卷筒引出的钢丝绳两根分支一般通向吊钩架最外边的两个动滑轮，平衡滑轮位于中间位置。当m4时为了不使卷筒中间的光面部分过长应将两根钢丝绳分支引向吊钩组中间两个动滑轮，用平衡梁代替平衡滑轮。为避免钢绳分支在运动中相碰中间两个动滑轮的直径应稍微加大（图3.12）。图3.12 使用平衡梁的双联滑轮组3.2 副起升机构的计算根据任务书，已知本起重机主副升机构主要参数：额定起重量Q0=50t；工作级别M5；副钩起升高度H=32m；副钩起升下降速度V=4m/min。3.2.1 钢丝绳与卷筒的选择1钢丝绳计算1）钢丝绳的最大工作静拉力当滑轮组形式和倍率确定之后，绕入卷筒钢丝绳端头的最大工作静拉力，用总起重量Gt按公式（3.1）计算。Smax1000 Gtg/(madp)（3.1）式中：Smax钢丝绳最大工作拉力，N；Gt总起重量，Gt= Gn(t)Gd(t)，Gn(t)为额定起重量，Gd(t)为取物装置的重量（初选吊钩 滑轮组TZB7147.15 50单钩 TZQ7176.17.00） 共2.255tm滑轮组倍率；a滑轮组上钢丝绳绕入卷筒上的根数；g重力加速度，g取9.81m/s2；d卷筒装置的传动效率，见表3.3；p滑轮组的传动效率，见表3.4。表3.3筒装置传动效率d轴承形式传动效率滚动轴承0.98滑动轴承0.96表3.4滑轮组的传动效率p轴承形式轴承钢丝绳支数234567891011121314滑动0.980.960.960.920.910.890.870.850.840.820.810.790.78滚动0.990.980.970.980.950.940.930.920.910.910.90.890.88根据表3.3，Gt=50+2.255=52.255t；滑轮组采用双联滑轮组（a=2），倍率m=4；根据表3.1，d=0.98；根据表3.2，q=0.93。则Smax1000 Gtg/(madp)= 68109.794N2）钢丝绳直径的选择钢丝绳直径不应小于按公式（3.2）计算的最小直径：dgmin =C(Smax)(1/2)（3.2）式中：dgmin计算的钢丝绳最小直径，mm；C钢丝绳的选择系数；则dgmin0.0925（68109.79）1/2=24.14，取钢丝绳直径d24mm。2卷筒计算1）卷筒直径选择钢丝绳绕入卷筒或绕过滑轮时，钢丝绳中的钢丝产生的附加弯曲应力大小与卷绕直径对绳径之比D/d有关，钢丝绳使用寿命随D/d的增大而增大。试验还表明钢丝绳的使用寿命与在一次升降中通过的弯曲次数，形式和次序有关。为使机构设计得紧凑，忽略弯曲次数和方向对寿命得影响后，钢丝绳得卷绕直径不应小于按公式（3.3）计算的最小直径：Dcphd（3.3）式中：Dcp以钢丝绳中心线计算的钢丝绳卷绕直径，mm。卷筒标准直径见表3.7；h与机构工作级别和钢丝绳结构形式有关的系数，见表3.6；d机构中实际选用的钢丝绳直径，mm。2）卷筒转速计算单层卷绕卷筒转速为：nt60.m.v/.D0（3.4）式中：nt卷筒转速，min-1；v起升速度，m/s； D0卷筒卷绕直径D0=D+d0.6900.240.714m。则nt60.m.v/.D07.137 min-13.2.2 选择电动机起升机构的负载特点是启动时间较短（约1秒左右），只占匀速运动时间的很小比例，起动时惯性载荷也很小，只占起升载荷的1020。根据起升机构的负荷特点和电动机的起动转矩特性，电动机功率可以从按吊起的总起重量Gt算得的静功率进行选择。1）计算电动机静功率所需电动机的静功率按公式（3.5）计算：Pj=GtVnKsKnKt/(6.12gdp)（3.5）式中：Pj计算的电动机功率，kW；Kn海拔高度系数，于起重机所在地的海拔高度有关，见表3.8；Kt环境温度系数，与起重机的工作环境温度和所采用电动机的绝缘等级有关，见表3.9；Ks机构的操作频繁程度系数，见表3.10；g减速装置（含减速器和开式齿轮）的传动效率。则Pj=GtVnKsKnKt/(6.12gdp)38.936 kw当前在起重机机构设计中，驱动电机趋向于选用高速电机，这是因为其输出功率相同，而售价低，经综合比较后，选用8级电机，经查表3.12，初选YZP250M-8，该电机在工作方式为S3，接电持续率为40时，功率Pn=37kw。2）电动机过载能力校验起升机构电动机过载能力按下式进行校验：Pn HGtV/(um6.12gdp)（3.6）式中：Pn在基准接电持续时间时的电动机额定功率，kW；u电动机台数；m电动机转矩的允许过载倍数，见表3.10；H考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数，绕线异步电动机取2.1；笼型异步电动机取2.2；直流电动机取1.4。Vn机构稳态运动时的额定转速，m/min；当电动机的同步转速n(r/min)和减速器的实际速度比i确定后，起升机构的实际速度将按下列速度计算：Vs=0.9DcpN/(im)则Pn HGtV/(um6.12gdp)=30.4413.2.3 设计减速器1）减速器传动比i=ND0/(qVn)（3.7） i=ND0/(qVn)103.0422）减速器功率 PgGtVn(6.12gdpZgKg) （3.8）Zg减速器数量 1；Kg等效系数 1.25 见表3.13则PgGtVn(6.12gdpZgKg)31.487表3.13减速器的等效功率系数工作级别M3M4M5M6M7M83.2.4 选择联轴器依据所传递的扭矩、转速和被联接的轴径等参数选择联轴器的具体规矩，起升机构中的联轴器应满足下式要求：Mt9550nt8gPng/N（3.9）式中：nt联轴器的选用安全系数，对起升机构取nt1.5；8g刚性震动系数，其值于机构的工作级别或电动机的接电持续率有关，见表3.16。1）高速轴联轴器的选择Mt9550nt8gPng/N=1396.795齿轮联轴器能补偿两轴的综合位移。能传递较大的转矩，但结构较复杂，制造较困难，在重型机器和起重设备中应用较广，但不适用于立轴。选用Q/ZB104.5.00A2）卷筒联轴器的选择Mc =k9550Pnis/N =96841.937此处联轴器用于联接卷筒法兰和减速器低速轴，采用WJ型渐开线花键联接齿轮联轴器（图3.17），卷筒用齿轮联轴器由内齿圈、外齿轴套及两侧端盖等件组成。图3.14 WJ型渐开线花键联接齿轮联轴器该联轴器具有补偿两轴相对位移的性能，结构紧凑，重量轻，可靠性高、安装方便。适用于起重机起升机构的减速机与卷筒的联接及其他类似机构的联接。可作为传递转矩及支承径向载荷之用。工作温度范围为-25-80；传递公称转矩4000-800000N.m；许用径向力14500-450000N。根据表3.17，选用WJ15联轴器INT38ZX8m表3.17 WJ联轴器基本参数型号公称扭矩Tn kNm许用径向力kNd内花键转动惯量kg.重量kgWJ11112125INT34Z5m4.08136INT38Z5m132WJ12180150INT38Z5m7.23190INT26Z8m187WJ13315250INT26Z8m9.66228INT30Z8m220WJ14400300INT30Z8m14.5290INT34Z8m285WJ15500340INT34Z8m23.9390INT38Z8m382WJ16630380INT38Z8m34.2476INT44Z8m466WJ17800450INT44Z8m73.3766INT50Z8m7163.3.2. 卷筒的计算3.3.2.1 卷筒几何尺寸的计算卷筒工作圈数按式（3.11）计算：g=Hm/( Dcp)+Z1（3.11）式中： Z1固定钢丝绳的安全圈数（2.5）则g=Hm/( Dcp)+Z1=59t卷筒绳槽节距 (mm）,t=27卷筒上有螺旋槽的部分长度为：L0=ngt=5933.3.2.2 卷筒强度计算卷筒在钢丝绳拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当L3D时，弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的10%15%，只计算压应力即可。卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面，压应力按下式计算：c= f1f2f3Smax /(t+0.112t 2)（3-12）式中：卷筒壁压应力，Mpa；卷筒壁厚；t卷筒绳槽节距；f1对筒壁应力的减小系数 0.75 f2对钢丝绳拉力系数 1f3钢丝绳卷绕层数系数 1.2 许用压应力，对钢。卷筒材料采用Q345，c=s/2=162.5，卷筒壁厚为21mm。c= f1f2f3Smax /(t+0.112t 2)=94.502c4 结论起重机械运用广泛，在现代工业中现代工业不仅对起重机的安全和高效提出越来越多的要求，而且随着自动化控制以及计算机管理系统的日益广泛，起重机从单一的搬运工具逐步演变成自动化、柔性化生产中的重要组成部分。现今电子技术以及先进加工技术运用广泛，计算机辅助设计更是的提高了设计师们的工作效率。如何结合新技术并运用到起重机中，让整个起重系统更安全、更高效、应用更广泛将是设计师的工作重点。本次设计中通过对桥式起重机的性能、结构及发展状况的了解。进行了桥式起重机副起升机构以及其零部件的设计计算、校验等。设计过程中，首先确定了驱动装置采用电动机驱动的布置方式；卷绕系统为大起升高度卷绕系统，采用增大卷筒直径的方案；滑轮组采用双联省力滑轮组。然后按照设计要求，选用机构中的标准部件，如电动机采用YZP系列变频调速三相异步电动机；制动器采用YWZ5电力液压块式制动器；联轴器采用齿轮联轴器及WJ型渐开线花键连接齿轮联轴器；钢丝绳采用6X(19)型线接触钢丝绳。同时对非标准部件根据设计要求进行进一步的设计和计算，本起重机投入实际生产以后系统工作稳定，运行可靠，同步精度符合要求，完全满足水电站安装的所有要求。参考文献1 赵家英，刘成钧. 桥式起重机工作原理与操作M. 北京: 科学普及出版社，1982. 2 张质文. 起重机设计手册M. 北京: 中国铁道出版社，1998.3 须雷. 起重机的现代设计方法J. 起重运输机械，1996(8)：38.4 赵磊. 1200/125t桥式起重机的主起升机构J. 起重运输机械，2003(10): 3739.5 濮良贵. 机械设计M. 北京: 高等教育出版社，2001.6 上海交通大学起重运输机教研组. 起重机传动机构的动载荷和动力系数M.上海：上海科技出版社，1977.