电动葫芦控制系统的设计(2)

攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪论

在德国产品的市场份额,利勃海尔占53%,格鲁夫(16%),德马泰克占14%,多田野和特雷克斯分别占了10%和5%。国际联合工程起重机行业欲激荡,在联合风和起重机制造行业相似,在汽车工业、通用汽车、福特、雷诺、宝马、奔驰、大众和其他大公司的道路上联合,世界市场在这两个行业正在成为集成。想在成熟的世界市场取得增长和市场份额，快捷方式是收购竞争对手,其长期目标是争夺世界市场的主导地位。在起重机行业,进入世界市场意味着进入北美和日本/亚洲和欧洲市场。世界顶尖企业在世界市场拥有强大的影响力,但迄今还没有一个公司在三个市场处于主导地位。有四家公司已经建立了一个基地两大市场:格鲁夫和特雷克斯在北美和欧洲,许多领域在亚洲和欧洲;住友建机在亚洲和北美。

国内电动葫芦起重机以模仿形式生产和发展开始于1950年代。1949年7月,上海通用机械厂试制成功第一个复制德国德马格公司K型1.5t和3t一般使用钢丝绳电动葫芦，并开始小批量生产,但工厂切换到汽轮机是在1954年。1953年天津起重设备厂(原天津第七机械厂)复制前苏联在40年代的结核病式起重机试制1t和2t一般使用钢丝绳电动葫芦,定型为TV型电动葫芦。1954年,发明了一种3t和5t起重机,在1957年完成了0.25吨到5t修改设计和生产的一系列产品,而现在TV已经作为中国第一代的葫芦。以葫芦为起升机构的电动单梁，国内以天津起重设备厂为最早仿造原苏联40年代HK型桁架式单梁起重机，1954年开始试制，1956年批量生产，1957年由天津起重设备厂与北京起重机器厂联合对生产图纸进行了第一次修改，定型为A571型（1957年第一次整顿），为我国第一代电动单梁起重机，一直生产到1987年才被淘汰而停产（1987年1月起不准再生产）。以葫芦为起升机构的电动单梁悬挂起重机，国内仍以天津起重设备厂为最早仿造原苏联40年代∏K型桁架式单梁起重机，并进行了系列生产，为我国第一代电动单梁悬挂起重机，起重链条，也一直生产到1987年才被淘汰而停产（1987年1月起不准再生产）。

于1963年在天津的防爆电动葫芦起重设备厂开始生产设计,并先后出现了防爆电动单梁悬挂起重机系列产品。它于1964年由天津起重机起重设备厂设备厂、上海、重庆、定西起重机厂工厂,西安市起重机厂起重运输机械,起重机厂在沈阳和北京研究所联合设计、制备和开始生产CD,MD系列提升机,CD,MD型绞车为中国第二代葫芦,手扳葫芦,是目前的主流产品。

A571型电动单聊起重机和∏K型电动单梁悬挂起重机与CD、MD型葫芦配套使用，由于结构和性能等原因存在不少问题。1974年由天津起重设备厂对A571型电动单梁起重机和K电动单梁悬挂起重机进行了更新，自行设计生产了配用CD、MD型葫芦的DL型电动单梁起重机和DX型电动单梁悬挂起重机。1976年在DL型和DX型产品基础上经天津起重设备厂、开源起重机厂、重庆起重机厂、

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长沙起重机厂、洛阳起重机厂和北京起重运输机械研究所联合设计试制与生产，1977年定型为LD型电动单梁起重机和LX型电动单梁悬挂起重机，成为我国第二代电动单梁起重机和悬挂起重机产品，一直生产至今仍为国内主导产品。上世纪70年代我国又相继开发了LB型防爆电动单梁起重机、LXB型防爆电动单梁悬挂起重机以及LH型电动葫芦双梁起重机系列产品等。国产CD1/MD1电动葫芦串联结构的改进是在1975年，主要配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、铸造外壳、锥形盘式制动器、上挂运行小车；国产HC、QH、ZH型串联结构的改进是在1990年，配置和75年的是一样的；国产AS型电动葫芦引进串联结构是在1983年，配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、焊接框架外壳、锥形盘式制动器、上挂或侧挂运行小车。

LH型电动葫芦双梁起重机则是在70年代以武汉起重机厂为代表，自行开发设计的HC性电动葫芦作为起升机构的我国第一代电动葫芦双梁起重机。从上世纪70年代末到80年代初，葫芦式起重机已进入到一个引进开发的新阶段。天津起重设备厂引进了德国STAHL公司的AS型全系列钢丝绳电动葫芦技术；南京厂、北京起重设备厂和山海关起重设备厂三家联合引进了德国DEMAG公司的环链葫芦技术；进入80年代中期，以南京起重机械长为主联合设计开发了H型钢丝绳电动葫芦，重庆起重机厂为主联合设计开发了葫芦门式起重机系列产品,河北奔腾起重。引进的AS型葫芦技术具有80年代世界先进水平，我国的第三代葫芦必将以AS型为代表。

相比之下，鉴于电动葫芦控制系统的重要性，其国内控制系统技术研究方面无论从资金、人力、政策上投入的还远远不够。可能是由于国内相关研究起步较晚，学术研究论文数量与国外相比相差很远，专利申请更不乐观，产品性能与国外也有一定差距。为了改变这一局面，我们的高等院校和科研单位以及企业都应该自强不息，搞出自己的产品，彻底打破国外的垄断，为民族企业和走向国际化做出相应的贡献。

1.3 电动葫芦发展趋势

以葫芦为起升机构的电动单梁悬挂起重机，国内仍以天津起重设备厂为最早仿造原苏联40年代∏K型桁架式单梁起重机，并进行了系列生产，为我国第一代电动单梁悬挂起重机,起重链条，也一直生产到1987年才被淘汰而停产（1987年1月起不准再生产）。

1963年开始天津起重设备厂设计生产了防爆型电动葫芦，并相继出现了防爆电动单梁和悬挂起重机系列产品。1964年又开始由天津起重设备厂、上海起重设备厂、重庆起重机厂、定西起重机厂、西安起重机厂、沈阳起重机厂和北京起重

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运输机械研究所联合设计、试制并开始生产CD、MD型系列葫芦，CD、MD型葫芦为我国第二代葫芦,手扳葫芦，是目前的主流产品。

A571型电动单聊起重机和∏K型电动单梁悬挂起重机与CD、MD型葫芦配套使用，由于结构和性能等原因存在不少问题。1974年由天津起重设备厂对A571型电动单梁起重机和K电动单梁悬挂起重机进行了更新，自行设计生产了配用CD、MD型葫芦的DL型电动单梁起重机和DX型电动单梁悬挂起重机。1976年在DL型和DX型产品基础上经天津起重设备厂、开源起重机厂、重庆起重机厂、长沙起重机厂、洛阳起重机厂和北京起重运输机械研究所联合设计试制与生产，1977年定型为LD型电动单梁起重机和LX型电动单梁悬挂起重机，成为我国第二代电动单梁起重机和悬挂起重机产品，一直生产至今仍为国内主导产品。上世纪70年代我国又相继开发了LB型防爆电动单梁起重机、LXB型防爆电动单梁悬挂起重机以及LH型电动葫芦双梁起重机系列产品等。国产CD1/MD1电动葫芦串联结构的改进是在1975年，主要配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、铸造外壳、锥形盘式制动器、上挂运行小车；国产HC、QH、ZH型串联结构的改进是在1990年，配置和75年的是一样的；国产AS型电动葫芦引进串联结构是在1983年，配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、焊接框架外壳、锥形盘式制动器、上挂或侧挂运行小车。

从上世纪70年代末到80年代初，葫芦式起重机已进入到一个引进开发的新阶段。天津起重设备厂引进了德国STAHL公司的AS型全系列钢丝绳电动葫芦技术；南京厂、北京起重设备厂和山海关起重设备厂三家联合引进了德国DEMAG公司的环链葫芦技术；进入80年代中期，以南京起重机械长为主联合设计开发了H型钢丝绳电动葫芦，重庆起重机厂为主联合设计开发了葫芦门式起重机系列产品,河北奔腾起重。引进的AS型葫芦技术具有80年代世界先进水平，我国的第三代葫芦必将以AS型为代表。

国外电动葫芦是由芬兰Kone公司、日本Meiden公司、德国SWF公司在2000年到2001年才改进的。主要配置有：拄鼠笼型圆柱电机、斜齿硬齿面齿轮、钢管卷2000焦并联结构、电机置于卷筒内部筒、杆式框架组装式外壳、平面盘式制动器、平2000焦衡重式侧挂运行小车、水平轮导向。

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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 电动葫芦的应用

2 电动葫芦的应用

2.1 电动葫芦的工作原理

先启动起升电动机，把重物起升到适当的高度，再启动运行电动机把重物运到指定的位置，运行小车在单工字钢梁的下缘行走。行走时采用一个电动机驱动运行小车两边的车轮。由于行走速度比较小，因此运行小车一般不设制动机构。运行小车在行走时，为防止重物下降，在起升机构上设置了一个电磁制动器。制动是依靠弹簧的压力把内、外盘压紧，原理与摩擦离合器相似，松开时利用电磁铁通电以后吸住外盘而使内、外盘松开。电磁制动器的电路与起升电机的电路并联，因此只要起升电机一启动，电磁制动器松开，使重物上、下升降自如；当电动机关闭时，则电磁制动器也断电，电磁吸引力消失，在弹簧的压力作用下，内外盘紧紧压住，起到制动的作用。电动机轴通过橡胶轮胎式弹性联轴器与减速器高速轴相连。当电动机通电旋转驱动减速器高速轴转动时，并将驱动力矩通过齿轮传递至减速器最后一级大齿轮，齿轮在通过花键与空心轴相连接，空心轴又通过花键与卷筒相连接，为此通过减速传动的力矩使卷筒旋转，再使钢丝绳缠绕或脱开卷筒而使吊钩和吊载起升或下降，来完成起升机构的功能。

钢丝绳电动葫芦质保1年。其中主要介绍CD型钢丝绳是由两个结构上相互联系的升降机机构和移动装置组成，分别由升降电动机和移动电动机拖动。升降机构电动机通过减速箱拖动钢丝卷筒。升降的钢丝卷筒由电动机经减速箱拖动，主传动轴跟电磁制动器的锥形圆盘相连借。电动葫芦是借导轮的作用在工字梁上来回移动，而导轮由另一台电动机经圆柱形减速箱驱动。电动葫芦的行走机构设有电磁驱动器，并且机械撞块限制前后两个方向的移动行程。电磁制动器对主传动轴制动。在升降吊钩的极限位置装有行程限位开关。移动机构电动机经减速箱拖动行走导轮。当它超过行程时，行程限制开关进行限位保护。为了安全，电动葫芦采用电动控制。

2.2 电动葫芦的分类及特点

电动葫芦主要分类：环链电动葫芦、钢丝绳电动葫芦（防爆葫芦）、防腐电动葫芦、双卷筒电动葫芦、卷扬机、群吊电动葫芦、多功能提升机。

电动葫芦的组成部分有：电机、传动机构、卷筒和链轮。 以电机和卷筒相互位置不同大致可分为四种类型。

(1)电机轴线垂直于卷筒轴线的电动葫芦采用蜗轮传动装置，宽度方面尺寸大，结构笨重，机械效率低，加工较困难已没有厂家生产这种结构型式的产品了。

(2)电动机轴线平行于卷筒轴线的电动葫芦，其优点为高度与长度尺寸小。其

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缺点为宽度尺寸大，分组性、制造与装配复杂。轨道转弯半径大。

(3)电机装在卷筒里面的电动葫芦，优点为长度尺寸小，结构紧凑。其主要缺点为电机散热条件差，分组性差，检查、安装、维护电机不便，供电装置复杂。

(4)电机装在卷筒外面的电动葫芦，其优点为分组性好、通用化程度高、改变起升高度容易、安装检修方便。其缺点为长度尺寸大。

电动葫芦具有以下特点:

(1)系列设计合理化。推荐的参数:重量从0.25-80-t,举升高度是6-63m,使用较少的基类型覆盖整个系列。提升速度多样化推荐值:单速8m/min,10m/min，12.5m/min;双速,1/3、1/4、1/10比例变化。双速方案应考虑复合飞机、双绕组和杆,或者使用频率无极调速技术。设计参考GB3811-1983规范设计的起重机的工作级别,扩大就业水平覆盖M3到M6。

(2)结构应该能够满足各种条件如:低净空,双起重安装固定的各种方式,可以远程控制类型、绝缘、防腐、防潮、耐高温、高热、爆炸和其他功能的产品。

(3)设计改变传统的圆形设计,采用方形结构,模块化设计,提高了通用性组件,布局模式从隧道轴,齿轮减速器电动机鼓,卷筒形式的运动,而不是一个减速机鼓,可以有效提高安排钢丝绳电动葫芦起升高度,避免长轴的高速轴传动,可以提高系统的稳定性和可靠性,降低制造成本运作。增加轮比范围,提高使用单一的范围。

(4)采用优质高强度钢丝绳,在GB3811-1983标准要求的前提下,满足抗拉强度安全系数,尽量减少钢丝绳直径,采用适当的卷筒直径与钢丝绳直径的比及滑轮直径和钢丝绳直径的比,可以减少整个机结构和重量。

(5)优化设计的齿轮来提高齿轮的承载能力。齿轮可以使用40Cr或42CrMn,40MnB材料,调整质量和表面硬化处理或氮化硅,最初的20CrMnTi或20MnTiB材料在弯曲强度和接触强度的齿轮是理想的,但受国内加工水平,齿轮加工精度低,渗碳和淬火热处理变形难以控制,在序列和无齿轮磨削过程中,不可避免的缺点齿轮噪声大、效率低。新材料及热处理方法已在许多国内制造商推广。此外,使用硬齿面和硬齿面双啮合齿轮剃齿过程、高速齿轮螺旋角,在12个左右,这些都是有效的方法来提高齿轮传动的稳定性。齿轮箱体和箱盖结构设计应有利于噪声和振动的吸收减少,传动轴承诺改善精度等级。

(6)采用电机磁极2、4、6级锥形转子电动机来适应不同的条件。电机绝缘等级水平应该提高到F和11,防护等级提高至IP54。电机过热保护装置设置;电动机设计应考虑提高有效功率、降压起动和制动功率和能力;提高电动机组高,但也应考虑设计措施减少噪声产生的涡流电磁噪声和空气管。电动机的设计也应该遵循的工作原理层次分类,提高使用单一目的。

(7)提高电气保护措施,除了保护上下限位、过载保护还应该增加超载保护(个别

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