单轨抓斗起重机设计

南昌航空大学科技学院学士学位论文

目 录

1绪论 .................................................................................................................................................... 0

1.1起重机的意义 ........................................................................................................................ 1 1.2单轨抓斗起重机国内外研究状况 .................................................................................... 2 1.3单轨抓斗起重机的发展趋势： ........................................................................................ 2 1.4单轨抓斗起重机的研究内容： ........................................................................................ 4

2 总体方案确定及基本参数 ............................................................................................... 5

2.1总体方案确定 ........................................................................................................................ 5 2.2基本参数 ................................................................................................................................. 5

3 抓斗计算 ....................................................................................................................................... 5

3.1 抓斗的几何尺寸 .................................................................................................................. 6 3.2撑杆铰点位置确定： .......................................................................................................... 7 3.2.1 滑轮组倍率 ....................................................................................................................... 7 3.2.2钢丝绳计算 ........................................................................................................................ 8 3.3滑轮直径的确定 .................................................................................................................... 8 3.4抓斗强度计算 ........................................................................................................................ 9

4 起升机构 ............................................................................................................................... 12

4.1传动比的计算 ...................................................................................................................... 12 4.2 机构效率 .............................................................................................................................. 13 4.3制动器的计算 ...................................................................................................................... 14 4.4卷筒装置 ............................................................................................................................... 17

5 起升机构减速箱 ................................................................................................................. 24

5.1轴的计算 ............................................................................................................................... 24 5.2 齿轮校核（以第一对传动齿轮为例）........................................................................ 35

6 运行机构 ............................................................................................................................... 40

6.1 传动比的计算 ..................................................................................................................... 40 6.2 运行摩擦阻力 ..................................................................................................................... 40 6.3 电动机容量的初选 ............................................................................................................ 41 6.4 制动器计算 ....................................................................................................................... 42 6.5 验算电动机打滑 ................................................................................................................ 44

结束语 ................................................................................................................................................ 46 参考文献 ........................................................................................................................................... 47 致谢 ...................................................................................................................................................... 48

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1绪论

1.1起重机的意义

起重机械是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率或在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和现代化。

起重机在搬运物料时，经历着上料、运送、卸料以及回到原处的过程，因此，起重机受的载荷是变化的，是一种间歇动作的机械。起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成。机械方面是指起升、运行、变幅和旋转等机构，即起重机一般是多动作的。轻小型起重设备一般是但动作的。

本设计为1.5m单轨抓斗起重机设计。当起重量不大时，多采用电动单轨起重机。这种起重机的特点是小车可以走到另一跨去，本设计侧重于机械方面的设计。主要机构有：起升机构、运行机构。

起升机构用来实现货物的升降，它是任何起重机械不可或缺的一部分，是起重机中最重要与最基本的结构。起升机构工作的好坏将直接影响到整台起重机的工作性能。起重机构主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置与制动装置组成。本设计的起重机起升机构采用电动葫芦。电动葫芦属于轻小型起重设备。它是将电动机、减速机构、卷筒等紧凑地集合成一体的起重机构。它可以单独使用，也可以作为电动单轨起重机、电动单梁或双梁起重机的小车来使用。由于电动葫芦结构非常紧凑，通常由厂家专门生产，价格便宜，从而得到了普遍的应用。电动葫芦可备有小车，以便在工字梁的下翼缘上运行，是吊重在一定范围内移动。钢丝绳电动葫芦工作安全可靠，起升速度较高，故在本设计中被采用。同时，为了减轻自重，减少零件数目，采用了锥形转子电动机。

运行机构的任务是使起重机或载重小车作水平运动。运行机构有无轨运行和有有轨运行之分。本设计采用有轨运行方式。这种方式在专门铺设的钢轨上运行，负荷能力大，运行阻力小。运行装置主要由运行支撑装置运行驱动装置两大部分组成。本设计着重于电动小车的设计。

设计过程中，首先要确定总体的设计方案，然后各部件机构、尺寸及相互间的连接方式等，最后对部件中各零件进行校核。

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1.2单轨抓斗起重机国内外研究状况

随着现代工业的迅速发展，电子计算机的广泛应用，系统工程、优化工程、创造性工程、人机工程等现代化理论的发展，大大加快了现代工业的发展进程，使社会生产力又跃上了一个新水平。当今世界工业生产，由于市场竞争的需要，生产方式由单一品种的大批量向着多品种的变批量方向发展。30年代以来，物料搬运技术仅指的是各类起重运输设备，而90年代的物料搬运系统逐渐增加了许多自动化内容，包括自动识别、自动导向、自动计数、自动称重等。为了使生产和流动能够紧密配合，构成更大、更高效的物流系统，计算机技术得到了广泛的应用，单轨抓斗起重机的很多工作将被机器人和其它机器所取代。

目前世界销售市场对起重机械的需量正在不断增加，从而使国外各种制造单轨抓斗起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机械自动化和自动化设备去提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。有关调查资料表明，65%的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机设备的用户便越来越多。近年来，美国因制造技术、质量问题和价格昂贵等原因，降低了其在世界上的竞争能力；联邦德国德马克公司（DEMAG），由于实行了生产技术振兴，解决了提高生产的工艺手段，以占优势的新产品来保持其发展的优势，该公司1985年研制成DH系列电葫芦，1990年又研制了DK新系列电葫芦，其制造的电动葫芦双梁起重机有一半以上供出口，产品在国际市场上声誉很图1单轨抓斗起重机好，销路甚广。

1.3单轨抓斗起重机的发展趋势：

近年来，随着电子计算机的广泛应用，许多国内外单轨抓斗起重机制造商从应用计算机辅助设计系统（CAD），提高到应用计算机进行起重机的模块化设计。根据市场调查预测的统计数字和积5累的资料、图表、图线规律，在严密的科学理论指导下，拟定起重机结构、机构、部件等多层次的标准化、模块化单元。起重机采用模块单元化设计，不仅是一种设计方法的改革，而且将影响整个起重机行业的技术、生产和管理水平，老产品的更新换代、新产品的研制速度都将大大加快。对起重机的改进，只需针对几个需要修改的模块；设计新的起重机只需选用不同的模块重新进行组合；提高了通用化程度，可使单件小批量的产品改换成相对批量的模块生产。亦能以较少的模块形式，组合成不同功能和不同规格的起重机，满足市场的需求，增加竞争能力。德马

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克公司最近开发了一种标准车轮箱模块系列，上面有多组联接孔，选用不同型号的驱动单元，可组装成台车，可与金属构件组合后用作桥式、门式起重机或其它轨行式起重运输机械。其车轮有多种踏面形式可供选用，由于不受轮距的限制，组合更加灵活，用途更加广泛。据资料介绍，德马克公司的葫芦双梁起重机系列改用模块化设计后，比单件的设计其设计费用下降了12%,自重轻，与国内产品相比较，起重量32t、跨度25m，国内双梁起重机自重为46.4t，电动葫芦桥式起重机自重为28.3t，而德马克电动葫芦桥式起重机的自重只有18.5t，比国内产品分别轻60%和35%.

起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘、齿轮链、激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为±3mm，高于1mm的精度需外加定位系统[2]。在起重机起升速度、制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。

遥控系统用于单轨抓斗起重机及其它移动式起重运输机械，这种系统包括操作者携带的控制器和安装在起重机上的接收器，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置操纵机械上的转换部分相连。遥控器的应用，不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的作业条件得到改善。

起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型防撞装置，防撞装置由三相系统组成，用来监控起重机前端行驶距离，一般首先发出信号警告，接着将大车车速减小到50%，最后切断电机电源，将大车制动。

由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高，如瑞典的SSAB薄钢板公司，其生产的DOMEX系列高强度及超高强度钢材[3]，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要很高的安全系数，以便减少起重机材料用量(这并不意味着不安全)，从而降低设备的重量和价格。因起重机重量的减小，可用功率较小的驱动装置启动，因此而减少电力，节省开支。国内外单轨抓斗起重机在新材料应用方面，车轮采用空气硬化镍铬钼合金钢制造，可解决车轮的磨损和使用寿命的问题，据资料介绍，普通钢材车轮的寿命约18个月，采用这种新材料制造的车轮，其使用寿命可达5年。近年来，聚合材料在国内外单轨抓斗起重机上用作制造运行机构的齿轮、滑轮和导绳器等。

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1.4单轨抓斗起重机的研究内容：

1 起升机构的工作原理是电动机通过联轴器（和传动轴）与减速器的高速轴相连，减速器的低速轴带动卷筒，吊钩等取物装置与卷绕在卷筒上的省力钢丝绳滑轮组连接起来。当电动机正反两个方向的运动传递给卷筒时，通过卷筒不同方向的旋转将钢丝绳卷入或放出，从而使吊钩与吊挂在其上的物料实现升降运动，这样，将电动机输入的旋转运动转化为吊钩的垂直上下的直线运动。常闭式制动器在通电时松闸，使机构运转；在失电情况下制动，使吊钩连同货物停止升降，并在指定位置上保持静止状态。当滑轮组升到最高极限位置时，上升极限位置限制器被触碰面动作，使吊钩停止上升。当吊载接近额定起重量时，起重量限制器及时检测出来，并给予显示，同时发出警示信号，一旦超过额定值及时切断电源，使起升机构停止运行，以保证安全。

2 运行机构的任务是使起重机或载重小车作水平运动。运行机构有无轨运行和有有轨运行之分。本设计采用有轨运行方式。这种方式在专门铺设的钢轨上运行，负荷能力大，运行阻力小。运行装置主要由运行支撑装置运行驱动装置两大部分组成。本设计着重于电动小车的设计。

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