40.6t-28m轨道式门式起重机小车运行机构设计

本科毕业设计（论文）题目：40.6t-28m 轨道式门式起重机小车运行机构设计 学 院： 机电与车辆工程学院 专 业：学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师：评 阅 教 师：完 成 时 间：40.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- I -本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所提交的毕业设计（论文） ，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文研究做出过重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名（亲笔）： 年 月 日-本科毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，本科生在校攻读期间毕业设计（论文）工作的知识产权单位属重庆交通大学，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权重庆交通大学可以将毕业设计（论文）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文） 。作者签名（亲笔）： 年 月 日导师签名（亲笔）： 年 月 日40.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- II -摘 要起重机有桥式起重机、门式起重机、塔式起重机等种类。门式起重机也是在固定跨间内搬运和装卸物料的机械设备，被广泛应用于车间、仓库或露天场地。本文主要介绍门式起重机的设计过程。起重机主要由起升机构，小车运行机构，大车运行机构以及机械机构等组成。本次设计的步骤是从钢丝绳开始入手，然后依次对卷扬机的卷筒、卷筒心轴、电动机、减速器齿轮、减速器轴、制动器、联轴器以及卷筒机的导向滑轮设计与选取。然后进行小车运行机构的设计,由小车重量计算轮压后选择电动机 ,然后依次选取联轴器 ,制动器,减速器及小滚轮组。小车架及大车架本文只是作了简单的计算。然后使用 solidworks 软件对起重机进行三维的建模，通过软件强大的建模与参数设计能力，对起重机进行快速的设计，进而由软件得到起重机的二维图。本次设计的起重机结构简单，搬运安装灵活、操作方便、维护保养简单、对作业环境适应能力强等特点，可以应用于冶金起重、建筑、水利作业等方面。40.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- III -关键词：驱动装置；减速器；小车运行机构；solidworks40.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- IV -Design of trolley running mechanism of 40.6t-28m Rail Gantry CraneAbstract Cranes are bridge crane, gantry crane, tower crane and other species. Crane is also within fixed inter-materials handling and mechanical handling equipment, are widely used in workshops, warehouses or open areas. In this paper, gantry crane design process. Crane mainly by hoisting mechanism, trolley bodies, truck operations, and mechanical body composed of institutions. This design step is to start from the rope to start, and then turn on the winch drum, drum spindle, motor, gear reducer, reducer shaft, brakes, couplings and drum machine driven pulley design and selection. Then the design of car body run by the car wheel weight pressure and select motor, and then select the coupling in turn, brake, reducer, and a small roller group. Small frame and large frame this simple calculation is made. Then use the three-dimensional crane solid works software modeling, software modeling and parametric design of the powerful capabilities for rapid design of the crane and then crane by the software are two-dimensional map. The simple design of the crane, handling flexible installation and easy operation, maintenance is simple, and strong ability to adapt the working environment features can be used in metallurgy crane, construction, and water operations and so on. Key Words：Paper machine Yang; Reducer; Trolley travel agencies; Solidworks40.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- V -目 录摘 要 IIAbstract.III1 绪论.11.1 起重机概述.11.2 起重机国内外发展.51.2.1 国内起重机的发展.51.2.2 国外起重机的发展.61.2.3 起重机的未来发展趋势.61.3 起重机小车机构设计主要内容.81.4 门式起重机的三大工作机构.81.4.1 概述.81.4.2 起升机构.91.4.3 小车运行机构.91.4.4 大车运行机构.112 小车运行机构方案确定.122.1 小车运行机构常用传动方案.122.1.1 自行式有轨运行机构的驱动装置.122.1.2 牵引式有轨运行机构的驱动装置.142.2 小车运行机构的主要设计参数.162.3 小车运行机构方案确定.1640.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- VI -3 小车运行支承机构设计计算.173.1 选择车轮和轨道.173.2 验算车轮强度.173.2.1 疲劳强度验算.173.2.2 静强度验算.184 小车运行驱动机构设计计算.194.1 稳态运行阻力的计算.194.1.1 摩擦阻力 的计算 .194.1.2 坡道阻力 的计算 204.1.3 风阻力 的计算 .204.2 选择电动机.214.2.1 电动机的稳态运行功率 计算 .214.2.2 初选电动机.214.2.3 电动机的发热验算.224.2.4 启动时间与驱动平均加速度验算.224.3 选择减速器.234.4 选择制动器.254.4.1 电动机轴上的静力矩.255 利用 Solid Works 三维建模 265.1 Solid Works 软件介绍 .265.2 Solid Works 的历史和发展 .2640.6t-28m 轨 道 式 门 式 起 重 机 小 车 运 行 机 构 设 计- VII -5.3 Solid Works 绘制零件图 .275.3.1 草图绘制.275.3.2 实体特征.285.4 Solid Works 绘制装配图 30设计总结.32致 谢.33参 考 文 献.34重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计11 绪论1.1 起重机概述门式起重机（也称为门吊）是一种桥式起重机。由于其金属结构类似于门架，主梁下方安装有两条支腿，可直接在地面轨道上运行，主梁两端均有悬臂梁（主梁延伸） ，类似于“龙门“被称为门式起重机。桥两侧的腿通常是刚性腿;当跨度超过 30m 时，刚性支腿通常位于一侧，而另一侧的柔性支腿通过球形接头和桥连接，使门框成为静态系统。这样，可以避免由外部载荷下的横向推力引起的附加应力，并且可以补偿桥梁纵向的温度变形。龙门起重机的风接收区域较大，并且安装风量计以防止风被强风摔倒或摔倒。操作机构将起重机轨夹钳互锁。桥的两端可以没有悬臂;它也可以是一端悬臂或两端悬臂，以扩大工作范围。半龙门起重机桥的一端有腿，另一端没有腿，直接在高架上运行。门式起重机也由三部分组成：机械传动，金属结构和电气设备。机械传动部分由升降机构，升降小车运行机构，小车运行机构等组成。这是龙门起重机的三种工作机构，它实现了起重货物的上下运动，左右（横向）运动和前后（纵向）运输，形成了工作区域。任何生产机器都包括原动机，变速器，工作机构和转向控制装置。如果电动机用作原动机来拖动生产机器的工作机构，则其驱动和传动通常被称为电动拖曳系统。系统中的电动机，控制和控制部件，电路和电气设备通常被称为电气设备。电气设备部件主要由电动机，电气部件和电路组成。它将电网中的电能转换为机械能，实现起重机工作的目的，并根据工作要求控制各工作机构的运行。电气设备的功能主要是：电能由电动机转换为机械能，工作机构由传动装置驱动;控制装置用于控制电动机，通过各种控制装置和电气元件，根据工作机构的要求完成各种动作。起重机按形式分类龙门起重机可根据主梁的形式，根据主梁结构，根据使用形式根据门框的形式分类。 门框结构分为龙门起重机和悬臂龙门起重机重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计21.龙门起重机全龙门起重机 主梁无悬伸，小车在主跨内进行半门起重机 腿的高度不同，可根据现场的土建施工要求确定2.悬臂门式起重机双悬臂门式起重机 最常见的结构类型，结构力和有效利用的场地面积是合理的单悬臂门式起重机 由于场地限制，通常选择这种类型的结构3.主梁形式单主梁 双主梁单主梁式龙门起重机结构简单，制造安装方便，质量小，主梁多为脱轨箱形框架结构。与双梁龙门起重机相比，整体刚双主梁门式起重机承载力大，跨度大，整体稳定性好，品种多，但自重质量大于同一起重重量的单梁门式起重机，成本也较高。根据重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计3度较弱。因此，当提升重量 Q50t 且跨度 S35m 时，可以采用这种形式。单主梁门式起重机支腿有 L 型和 C 型两种型号。 L 型易于制造和安装，力量好，自身质量小。然而，通过腿提升货物的空间相对较小。 C 形腿由倾斜或弯曲的形状制成，其目的是具有较大的横向空间，以使物品顺利通过腿部。主梁结构，它可以分为两种类型：箱梁和桁架。通常，使用盒形结构。4.主梁结构桁架梁 箱梁 蜂窝梁使用角钢或工字钢焊接而成的结构形式，优点是造价低，自重轻，抗风性好。但是由于焊接点多和桁架自身的缺陷，桁架梁也具有挠度大，刚度小，可靠性相对较低，需要频使用钢板焊接成箱式结构，具有安全性高，刚度大等特点。一般用于大吨位及超大吨位的门式起重机。如右图MGhz1200，起重量 1200 吨，为国内最大的门式起重机，主梁采用了箱梁结构。箱梁同时一般指“等腰三角形蜂窝梁”，主梁端面为三角形，两侧斜腹上有蜂窝孔，上下部有弦杆。蜂窝梁吸收了桁架梁和箱梁的特点，较桁架梁具有较大的刚度，较小的挠度，可靠性也较高。但是由重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计4繁检测焊点等缺点。适用于对安全要求较低，起重量较小的场地。也具有造价高，自重大，抗风性较差等缺点。于采用钢板焊接，自重和造价也比桁架梁稍高。适用于使用频繁或起重量大的场地或梁场。由于这种梁型为专利产品，因此生产厂家较少。重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计55.门式起重机轨道上门式起重机水电站门式起重机 造船龙门起重机 集装箱门式起重机种类型的起重机主要用于箱形和桁架结构，是最通用的。它可以处理重量不到 100 吨，跨度为 4 到 39 米的各种物品和散装物料。普通龙门起重机具有更高的工作水平。常见的龙门起重机主要指钩，抓斗，电磁，起重机龙门起重机，还包括半龙门起重机。（见图 1.1）它主要用于提升和打开和关闭门，也可以安装。起重量80-500 吨，跨度小，8-16 米;提升速度低，15 米/分钟。虽然这种类型的起重机不经常吊起，但一旦使用它就很重，因此有必要适当提高工作水平。对于船舶的船体，有两个提升手推车：一个在桥梁上法兰的轨道上有两个主钩;另一个在桥的下法兰处有一个主钩和一个副钩在轨道上运行以翻转和提升大型船体部分。起重量一般为100-1500 吨;跨度185 米; 提升速度为 2-15 米 /分钟，微动速度为 0.1-0.5 米 /分钟。在运输到后面后，集装箱龙门起重机被堆叠或直接装载和运输，这可以加速集装箱运输工具或其他起重机的更新。 高度为3-4 层且宽度为 6 行的容器可以堆叠，通常具有轮胎类型，并且还具有轨道类型。 与集装箱跨式起重机相比，集装箱龙门起重机在龙门架的两侧具有更大的跨度和高度。 为了适应港口码头的运输需求，这种类型的起重机具有较高的工作水平。 提升速度为 8-10 米/分钟; 跨度根据需要跨越的容器行数确定。 最大起重能力约为 60 米、20 英尺，30 英尺和重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计640 英尺集装箱的起重能力分别约为 20 吨和25 吨、30 吨。（见图 1.2）图 1.1 轨道门式起重机 图 1.2 轨道龙门吊 1.2 起重机国内外发展1.2.1 国内起重机的发展自 20 世纪以来，我国重工业行业发展极其迅速，起重机设备的研究也日益成熟。在起重机械方面的制造水平较之以往已有显著提升。时至今日，已获得国家质检总局颁发的起重机制造许可重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计7证单位已达 1616 家之多。虽说总体发展势头较好，但是这个发展却是不均衡的，我们国家在小吨位起重机设计领域已经取得了领先于其他国家的地位。但若以大型起重机相论，我们与其他国家还有一定的差距。这说明我们国家在大型起重机的技术层面还有需要的们突破的难关。中国在大型门市起重机上的研究的起步时间较晚，在相关技术方面的积累尚浅，若想在这方面得到突破还需要不断的学习国外的先进技术，缩小与国外的差距；同时还要在设计上做改进，做出属于自己的东西。只有这样才能早日使我国的大型门式起重机达到与其他国家相当，甚至超越他们的水平。面临的主要问题缺乏核心组件的技术水平 制造水平不能满足设计要求中国发动机，液压件和优质钢等核心部件的技术水平限制了起重机的发展。核心部件的技术掌握在国外厂商手中，严重制约了中国起重机的技术研发，阻碍了市场份额，降低了利润空间。这不仅是起重机的问题，也是我们机械行业面临的挑战。为了弥补核心部件的技术水平，提高产品的竞争力，我们应从以下几个方面制定技术标准。（1）提高设计水平：提高整机设计的匹配性能，提高系统的可靠性，提高制造质量的稳定性;（2）提高服务质量：收集设备故障问国产起重机无法满足制造水平的设计需求，尤其是精益设计和国外的细节。在制造方面，不仅工人的技术水平和工作态度不如国外技术人员的素质，特别是加工制造工艺不成熟，设备精度不高。它通常是生产低质量产品的完美设计。家用起重机的设计侧重于产品的功能要求。只要它们能够满足功能，其他设计都很差，更不用说细节了。此外，从国外开发新产品到设计，制造，调试至少需要几年时间，而国内新产品开发周期很短，即使技术不成熟，也会投放市场。为了赶上国外技术水平，我们应该先学习先进技术，然后消化吸收和创新，结合先进技术更新产品。重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计8题，提供方便的产品使用和设备维护服务;（3）积累足够的经验：不断进行技术改进，不断探索和积累设计经验，提供更安全，更实用，更经济的施工方案。1.2.2 国外起重机的发展在国外，约有 15 个厂家做专业的门式起重机生产。欧美的立勃海尔、特雷克斯一德马格、马尼托瓦克和日本的神钢之类的厂家作为这一行业的龙头企业。拥有着世界领先的技术水平，加之在产品型号完善，种类丰富，使得他们市场占有率很高，占据了全球的很大一部分。欧美厂家以立勃海尔为代表。他们公司拥有领先的技术水品，生产的产品在投入工作后非常可靠。31000 型起重机是马尼托瓦克公司推出的新产品，其可变位配重技术是其所独创的，使得它在工作中能减少大量的地面准备工作。日本神钢的产品具有较高的性价比，在发展中国家尤其受到欢迎，近两年在中国市场也有较好的业绩表现。在 20 世纪的末期，国外的起重机行业发展极其迅速，RT 产品和 AT 产品的开发研究使得起重机行业的格局发生了翻天覆地的变化，打破了原有起重机行业发展缓慢的僵局。在市场经济猛烈竞争下，使得市场经济逐渐趋近于一体化。目前国外的起重机产品销售额已经接近 60 亿美元，市场经济主要集中在北美、欧洲、东亚一带。世界顶级的生产研发国为德国、英国、美国、意大利、日本等，一线顶级的公司约有 20 家。同为亚洲地区的日本，在 20 世纪中期，就已然进入起重机生产研发的前列，产品的质量和数量日益提升，出口贸易总销售额居世界前三。美国作为起重机生产研发的第一大国，通过一系列收购合并活动，年销售额从 1980 的 3000 万美元迅速增长到 2019 的 30 亿美元。德国作为欧洲起重机生产研发的第一大国，通过研发 AT 和 RT 产品，年销售额从 1980 年 1000 万美元迅速增长到 2019 的 24 亿美元。重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计91.2.3 起重机的未来发展趋势降低产品的生产成本 产品的生产成本包括设计，采购和制造成本。国内外许多专家对成本估算和降低成本的方法进行了大量的研究工作，并提出了一些新的思路和评价方法，取得了很好的效果。德国学者提出了一种成本结构和分类评价体系，用于比较和评价不同的设计方案和不同的成本设计思路，最终得到最优的成本价格。美国学者利用数理统计方法进行回归统计，建立产品成本模型，并通过模型的仿真和计算得到合理的实际成本。来自日本，瑞士和英国的学者也进行了大量研究，取得了丰硕成果。中国也有许多专家在该领域进行了多年的研究，并提出了代表性的理论模型，如 DFC 和 DTC 模型。它对单个和整个系列起重机的设计水平和设计目标进行了全面的分析和比较。由于缺乏大量有效数据，这两种模式不太实用。从以上可以看出，由于缺乏有效的理论和数据，降低产品成本的设计一直处于局部分析和计算阶段，整个产品没有生产过程。因此，建立支持整个设计过程的成本信息模型，特别是初始解决方案和整体结构设计阶段，已成为实现低成本设计中亟待解决的关键问题。面向大规模，高速，专业化的发展随着工业生产规模的不断扩大和市场竞争压力的迅速增加，在这样的环境下，门式起重机需要向大规模，高速化，专业化发展。大型，高速，专用门式起重机有助于提高港口码头的生产效率，降低生产成本，提高经济效益，使企业在行业竞争中占据主导地位。改进产品的自动化，智能化和数字化从某种意义上说，门式起重机的更新和发展在很大程度上依赖于传动部件和控制部件的发展。如今，传动部件和控制部件得到了更新，门式起重机的自动化和智能化已通过先进的电子技术和现代机械设计方法实现。随着计算机技术的发展，计算机与数字技术的结合实现了全数字化控制驱动，可编程控制，故障诊断和数据管理。龙门起重机重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计10具有自动保护和自动检测功能，可满足现代生产需求。使用模拟和虚拟设计技术仿真和虚拟设计技术是先进的现代设计方法。在机械产品的设计和开发中，各国学者的研究非常活跃。在机械产品的仿真建模设计中，最广泛使用的方法是有限元法（FEM） ，有限差分法等。虚拟设计强调计算机虚拟现实系统（VRS）环境中的虚拟设计（VD）技术。1.3 起重机小车机构设计主要内容1.小车运行支承机构设计计算：通过设计技术参数确定小车的传动方式并对小车运行的轨道进行选型验算，在轨道选型时，优先考虑起重机专用轨道。2.小车运行驱动机构设计计算：电动机、减速器、制动器的设计计算。起重小车启动、停止频繁，并且在吊装集装箱时要求运动平稳，故因选择合理的传动方案驱动。3.由于起重机的运行速度较高，其运行支承装置与小车相应部分之间应设缓冲减振装置。4.利用 solid works 完成车轮组的三维建模。5.利用 sold works 和 AUTO CAD 完成装配图和零件图的绘制。重点难点：根据各种参数计算选出合适的电动机、减速装置、制动器，对计算结果进行相关验算。1.4 门式起重机的三大工作机构1.4.1 概述门式起重机的三大工作机构（机械传动部分）由起升机构、起重小车走行机构、大车走行机构等构成，它们分别实现吊装货物的上下升降，左右(横向 )搬移和前后(纵向)搬运三个动作，构成重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计11一个作业区域。1.4.2 起升机构起升机构的主要形式：1、门式起重机（吊钩）的起升机构 2、门式起重机（抓斗）的起升机构 3、门式起重机（电磁）的起升机构和三用门式起重机的起升机构 4、两用门式起重机的起升机构门吊的起升机构根据起起重机用途的不同具有不同的形式，若起升重量在 16 吨以上者，一般具有两套起升机构，即简称主钩和副钩。门吊起升机构安装在起重小车上，一般由电动机、联轴器、传动(补偿) 轴、制动器、减速器、卷简、滑轮组、钢丝绳和吊钩组等组成。传动过程 电动机齿轮联轴器传动轴带制动轮齿轮联轴器减速器齿轮联轴器卷简钢丝绳定滑轮组吊钩组。工作原理 当起动起升机构接通电源，制动器松闸。随着电动机的正转或反转，动力(转矩) 通过联轴器、传动轴、带制动轮联轴器传递给减速器，它将电动机输出的高转速低转矩减速后，输出低转速大转矩，然而拖动卷简转动。整条钢丝绳的两端穿绕吊钩定滑轮组后，分别固结在卷筒的两端部，由于卷筒的正、反转动，吊钩组上下升降，从而实现货物的上下起落。如果在中途切断电路，电动机被切断动力，制动器(常闭式 )立即抱闸制动，使货物悬吊在空中位置。电动机与制动器实行电气联锁，只要电动机一断电源，制动器依靠弹簧张力发生制动作重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计12用，保证了工作要求和安全作业。1.4.3 小车运行机构门式起重机的小车运行机构，分为双梁小车运行机构和单主梁小车运行机构两种。本设计起重机的小车运行机构属于双梁型。门吊起重小车常见的形式有：单梁门架用的起重小车，小车架下面有三个走行轮，其中一个为驱动轮，其余两个为从动轮，其构造如图所示。图 1 小车行走机构示意图双梁门架用的起重小车，一般由小车架(钢板和型钢焊接而成) 、起升机构和小车走行机构等组成。起升机构安装在小车架平台上。小车走行机构又由电动机、带制动轮齿轮联轴器、减速器、传动轴和轮对等组成。小车走行行机构传动形式一般为集中驱动，即采用一台电动机、一台制动器、一台减速器驱动一个走行轮。传动过程 电动机齿轮联轴器(或带制动轮联锁器 ) 减重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计13速器齿轮联轴器传动轴走行轮。工作原理 起动起重小车走行机构，电动机通电，制动器松闸。动力通过联轴器将动力(转矩) 输入减速器，它将电动机的高转速低转矩变成低转速大转矩，所以减速器不仅能起减速作用，而且能起到增大转矩(扭矩)的作用。减速器低速轴输出的转矩经过传动轴，驱动走行轮对在轨道上滚动，从而实现起重小车、吊重(货物) 横向移动于小车轨道上。单主梁箱形桥架用的起重小车传动过程和工作原理基本上与双梁结构用的起重小车相同。1.4.4 大车运行机构大车运行机构的车轮布置 一般的门式起重机的大车运行机构车轮为四个，布置在下横梁的四个角上。同一轨道上两轮中心距称为轮距，一般说轮距与跨度之比为 1/41/6 之间。当车轮轮压大时，可采取增加四个角上车轮数量的形式，两个车轮组成一个平衡台车，与下横梁绞接。如果四个车轮同在一个角，可由两个平衡台车组成一个大的平衡台车与下横梁铰接。车轮的布置形式很多，应由设计者根据整机轮压计算情况并考虑使用单位对基础的要求重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计14来确定。本设计的大车运行机构共有 12 个轮子。大车运行机构的驱动形式 门吊大车走行机构是为了完成吊重沿轨道方向移动，它亦有集中驱动和分别驱动两种形式，但集中驱动只适用于小跨度、起重量很小的门吊上。因此，目前很少采用集中驱动，极大多数采用分别驱动。本设计的集装箱门式起重机采用的是分别驱动。门吊大车走行机构分别驱动是指起重机两边支腿下面的驱动轮(主动轮 )分别由两套(对称安装，图中画了一套)独立的驱动装置来驱动。为了保证左右两个车轮同步，两套驱动装置由电气控制线路实行集中控制。2 小车运行机构方案确定2.1 小车运行机构常用传动方案轨道式门式起重机小车运行机构采用自行式有轨运行，具有运行阻力小，负荷能力大，制造与维护成本较低等特点。2.1.1 自行式有轨运行机构的驱动装置自行式有轨运行机构驱动装置通常可根据主动轮的数量比重分为全部车轮驱动、半数车轮驱动和 1/4 车轮驱动三种。根据主动车轮的驱动方式，也可以分为集中驱动和分别驱动两种。重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计15为了保证主动车轮和轨道间有足够的驱动力（即黏着力） ，机构应该具有足够数目的主动轮。因为本次小车运行速度为 120m/min，速度较快，通常对于高速运行的起重小车，采用全部车轮驱动。（1）集中驱动轨道上的主动车轮由同一套驱动装置完成驱动。有利于减少电动机数、制动器、减速器数量，但是传动系统复杂笨重，安装、维修不变，且成本较高。金属结构的变形对运行机构的影响较大，且跨度越大，影响越大，故一般常用于起重机的小车运行机构中。图 2.1 所示是采用“三合一” 套装式减速器的传动方案。其电动机、减速器和制动器组装成一个整体，减速器的输出轴直接套装在车轮轴上，减速器的外壳直接用一个销轴与小车架相连，来阻止其回转，没有多余的固定装置，所以减速器及其传动系统对小车架结构的变形具有良好的适应性，而且结构紧凑，重量轻，性能可靠；但是加工维修较为困难。图 2.1 集中驱动的起重机小车运行驱动装置（a ）减速器布置居中；（b）减速器偏向小车架一侧布置；（c）减速器布置在外侧重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计16图 2.1 采用“三合一”套装式减速器的集中驱动小车运行驱动装置（2）分别驱动两运行轨道上的主动轮分别由两套各自独立的驱动装置进行驱动。驱动装置和传动装置的数量增加，但结构紧凑，分组性好，便于维修、安装，结构的变形对运行机构的影响较小。分别驱动可以依靠起重机金属结构的刚性强制两侧运行同步，而且在防止车轮跑偏、啃轨方面优于集中驱动，故广泛应用于各类起重机中。图 2.2 分别驱动的起重机小车运行驱动装置2.1.2 牵引式有轨运行机构的驱动装置牵引式小车运行机构常用于岸边集装箱起重机和桥式抓斗卸船机。如图 2.3（a）所示，岸边集装箱起重小车牵引绳索缠绕系统简图上，牵引卷筒上的四根牵引绳分为两组，其中两根绕重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计17经陆侧悬臂端部滑轮后与小车架相连，另外两根绕经水侧悬臂端部滑轮后小车架相连。图2.3（b）为桥式抓斗卸船机的小车绳索缠绕系统简图，除了主小车之外，还有一台补偿小车，来保证抓斗在小车运行过程中做水平运动。牵引卷筒上的一组钢丝绳绕过补偿小车上的滑轮后固定在桥架上，另一组钢丝绳固定在主小车上。牵引卷筒转动的时候，主小车以速度运行，补偿小车以的速度同向运行。由于抓斗的支持绳与开闭绳绕过补偿小车上的导向滑轮，补偿小车运行时收放的长度正好等于补偿小车运行时所需补偿的收放长度，以实现抓斗作水平运动的目的。图 2.3 牵引式小车绳索缠绕系统简图（a ）岸边集装箱起重机；（b）桥式抓斗卸船1陆侧悬臂端滑轮；2，7牵引卷筒；3小车架；4水侧悬臂端滑轮；5主小车；6补偿小车；8起升卷筒；9开闭卷筒重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计182.2 小车运行机构的主要设计参数根据课题任务书，小车运行机构的主要设计参数如表 2.1 所示：表 2.1 轨道式门式起重机小车运行机构设计参数起重量 40.6 t小车运行速度 x 120 mmin工作级别 6小车总质量 x 35 t最大允许轮压 r 200kN自重 400t起升高度 21m重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计19轨距 28m 前后伸距 56m基距 16m2.3 小车运行机构方案确定根据此次课题的轨道式门式起重机小车运行机构设计参数，可采用四轮全驱的分别驱动方式传动。方案如图 2.3 所示：图 2.3 小车运行机构简图1电动机；2制动器；3减速器；4车轮重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计203 小车运行支承机构设计计算3.1 选择车轮和轨道根据起重机械中表 9-5 运行速度为 120m/min 时，当载荷率大于 ，工作级别为90.查表可初选小车轮直径 ，轨道型号选取 （凸顶） 。6， x=500 mm 383.2 验算车轮强度强度验算：对车轮的疲劳强度和静强度两种强度条件进行验算车轮强度。小车的总质量 Gx=35t=35000 kg=350000 N起重机的额定起重量 Q=40.6t=40600 kg=406000 N假设轮压均匀分布，故小车车轮的最小轮压 为：Pmin（3.1）min=x4=3500004 =87500小车车轮最大轮压 为：Pmax（3.2）max=x+4 =350000+4060004 =18900计算载荷 为：Pc（3.3）c=2max+min3 =218900+875003 =41766.7载荷率：（3.4）x=406000350000=1.16 0.9重 庆 交 通 大 学 2019 届 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 （ 工 程 机 械 ） 专 业 毕 业 设 计213.2.1 疲劳强度验算疲劳许用轮压为：199665N （3.5）=kx12=8.5500600.870.90=式中： 车轮的许用比压（ ） ，根据车轮与轨道的抗拉强度，根据起重机械表 9-k Nmm28 可知，取 ；k=8.5车轮与轨道承压面的有效接触宽度（ ） ， 60，其中 为轨道总宽L mm L=b-2r= b度， 为车轮的倒角圆半径；r转速系数，车轮转速 ，根据起重机械表C1 n=Vx Dx= 1203.140.5=76.43 rmin9-10，取 ；C1=0.87车轮所在机构的工作级别系数，小车运行机构的设计计算的工作级别为 ，根据C2 M6起重机械表 9-10，选取 C2=0.90因此， ，满足车轮疲劳强度要求。PL Pc3.2.2 静强度验算静强度的许用轮压为：（3.6）=1.9kx=1.98.5500 60 = 484500 由于 满足车轮的静强度要求。PL Pmax综上所述，根据车轮校核计算结果，选取小车轮直径 的双轮缘车轮。Dx=500 mm