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目 錄
摘要……………………………………………………………………………………1
關(guān)鍵字…………………………………………………………………………………1
前言………………………………………………………………………………… 2
1 起重機(jī)設(shè)計(jì)總則………………………………………………………………… 3
1.1 我國(guó)起重機(jī)機(jī)械行業(yè)……………………………………………………3
1.2 國(guó)際起重機(jī)機(jī)械行業(yè)…………………………………………………… 3
1.3 起重機(jī)的作用和作業(yè)特點(diǎn)……………………………………………… 4
1.4起重機(jī)的組成………………………………………………………………4
1.5起重機(jī)的類(lèi)型………………………………………………………………4
1.6旋臂起重機(jī)介紹……………………………………………………………5
2 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………………6
2.1 確定起升機(jī)構(gòu)的方案 ……………………………………………………6
2.2 電動(dòng)葫蘆的選擇 ……………………………………………………6
2.3 鋼絲繩的選擇與使用…………………………………………………… 7
2.4 確定滑輪參數(shù)…………………………………………………………… 8
2.5 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算其強(qiáng)度…………………………………………… 9
2.6 電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………………………………11
2.7 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率…………………………………………12
2.8 卷筒心軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………13
2.9 取物裝置計(jì)算……………………………………………………………15
2.10 鋼絲繩在卷筒是的固定及計(jì)算…………………………………………16
2.11 驗(yàn)算啟動(dòng)及制動(dòng)時(shí)間……………………………………………………17
3 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………19
3.1 運(yùn)行阻力……………………………………………………19
3.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件………………………………………………19
3.3 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間……………………………………………………20
3.6 選擇制動(dòng)器 ……………………………………………………20
3.8 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間……………………………………………………20
3.9 選擇減速器……………………………………………………20
4 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………21
4.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及常用形式 …………………………………………21
4.2 載荷計(jì)算 ……………………………………………………23
4.3 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 ………………………………………………25
4.4 電動(dòng)機(jī)的選擇與校驗(yàn)…………………………………………………27
4.5 確定機(jī)構(gòu)速比選擇聯(lián)軸器…………………………………………… 28
4.6 制動(dòng)器的選擇………………………………………………………… 28
4.7 減速器的選擇………………………………………………………… 29
4.8 螺栓組連接的設(shè)計(jì)…………………………………………………… 29
4.9 強(qiáng)度的校核…………………………………………………………… 31
總結(jié)與發(fā)展………………………………………………………………………… 33
參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 34
致謝………………………………………………………………………………… 35
2T 立柱式旋臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)
摘要：
起重機(jī)是工程實(shí)際中廣泛應(yīng)用的特種設(shè)備。而旋臂起重機(jī)是近年發(fā)展起來(lái)的中小型起重裝備，安全可靠，具備高效、節(jié)能、省時(shí)省力、靈活和結(jié)構(gòu)獨(dú)特等特點(diǎn).根據(jù)旋臂起重機(jī)的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和規(guī)范規(guī)定，了解起重機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀、分析起重機(jī)的工作原理、系統(tǒng)組成、所要求實(shí)現(xiàn)的功能和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)上必不可少的。該設(shè)計(jì)主要針對(duì)起升機(jī)構(gòu)選擇相應(yīng)的零部件及技術(shù)參數(shù)，使其既能很好的實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的運(yùn)行還不互相干涉且配合良好，也對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)做了詳細(xì)的分析介紹。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的定柱式旋臂起重機(jī)，存在著結(jié)構(gòu)笨重和剛度不足的缺陷，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，對(duì)產(chǎn)品提出了更高的要求，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算方法技術(shù)提升，已迫在眉睫。
關(guān)鍵詞：起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)
The Design Of 2-Ton Column Jib Crane
Abstract:
Crane is widely applied in engineering, Slewing crane is small and medium lifting equipment which developed in recent years,the characteristics of which are safe and reliable、 with high efficiency、 energy saving、time-saving、flexible 、unique structure,etc.According to the feature of completed structure for slewing jib crane and the rule of design.Understand the development of the crane’status、analyze its operation principle、system configuration、the function and relative structure that the crane required is indispensable.thus this paper put its emphasis on the design of main hoisting mechanism,choosing the appropriate spare parts and technical parameters for it in order to be good for crane operation and non-interference.the slewing mechanism analysis is introduced in detail too.the structure of crane designed with tradition method is overdesigned in strength and not enough in stiffness,and with fierce competition in the market a higher requirement for product has been brought forward.So using modern design technology to upgrade traditional design and calculation method is extremely urgent.
Keywords：crane；hoisting mechanism；Slewing mechanism
前言
起重機(jī)是一種非標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械設(shè)備，通常是按訂單生產(chǎn)的。一般情況是，首先根據(jù)用戶(hù)對(duì)設(shè)備提出的性能參數(shù)、外形尺寸、質(zhì)量、價(jià)格等方面的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后開(kāi)始生產(chǎn)。
起重機(jī)械種類(lèi)繁多，應(yīng)用十分廣泛。近年來(lái)，工程起重機(jī)械異常迅猛，持續(xù)火爆，新理念、新技術(shù)、新材料不斷給予起重機(jī)械新的活力，因而起重機(jī)械行業(yè)的工程技術(shù)人員隨之面臨著新的挑戰(zhàn)和考驗(yàn)。
起重機(jī)是一種循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，主要用于物品的裝卸。一個(gè)工作循環(huán)一般包括：取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物品提起，運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把物品移位，然后物品在指定地點(diǎn)下降；接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置回到原位，以便進(jìn)行下一次的工作循環(huán)。在兩個(gè)工作循環(huán)之間，一般有短暫的停歇。由此可見(jiàn)，起重機(jī)械工作時(shí)，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于起動(dòng)、制動(dòng)以及正向、反向等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的。起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備，它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，加快建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。針對(duì)這一需求，本設(shè)計(jì)以立柱式旋臂起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算、三維建模和有限元仿真為主要內(nèi)容。
第1章 起重機(jī)設(shè)計(jì)總則
1.1 我國(guó)起重機(jī)械行業(yè)
起重機(jī)與工程機(jī)械一樣，是真正具有中國(guó)特色的名稱(chēng)與概念。我國(guó)起重機(jī)主要包括塔式起重機(jī)、汽車(chē)起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、施工升降機(jī)、門(mén)式起重機(jī)、門(mén)座起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)和攬索式起重機(jī)等。
我國(guó)工程機(jī)械行業(yè)已經(jīng)發(fā)展成機(jī)械工業(yè)10大行業(yè)之一，我國(guó)也進(jìn)入了工程機(jī)械生產(chǎn)大國(guó)之列。工程起重機(jī)械用途廣泛，市場(chǎng)遍布國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門(mén)，其中主要有交通運(yùn)輸、能源、 原材料、農(nóng)林水利、城鄉(xiāng)發(fā)展以及現(xiàn)代化國(guó)防六大領(lǐng)域。工程起重機(jī)械是保證各種工程建設(shè)實(shí)現(xiàn)高速度、高質(zhì)量和低成本的重要手段。
隨著我國(guó)深化改革，擴(kuò)大開(kāi)放和發(fā)展社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)等一系列重大政策的貫徹實(shí)施，
起重機(jī)械行業(yè)在技術(shù)水平、科研條件、品種數(shù)量、產(chǎn)品質(zhì)量、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)程度、生產(chǎn)規(guī)模、出口創(chuàng)匯、用戶(hù)服務(wù)、企業(yè)組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化、高等教育及人才培養(yǎng)諸方面，均獲得了很大進(jìn)步，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)中正發(fā)揮著舉足輕重的作用。我國(guó)已經(jīng)成為世界貿(mào)易組織正式成員國(guó)，這也為起重機(jī)械的更大發(fā)展提供了新的機(jī)遇。
1.2 國(guó)際起重機(jī)械行業(yè)
歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，也是經(jīng)濟(jì)非常發(fā)達(dá)的地區(qū)，代表輪式起重機(jī)的最高水平，最負(fù)盛名的生產(chǎn)企業(yè)有利勃海爾、德馬克，同時(shí)還有森內(nèi)博根、德國(guó)格魯夫、多田野·法恩、波塔恩、奧米格、里格、PPM等著名企業(yè)，該地區(qū)主要現(xiàn)狀為：主要生產(chǎn)全地面起重機(jī)、履帶式起重機(jī)，緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車(chē)起重機(jī)。其中全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車(chē)起重機(jī)一般為通用底盤(pán)組裝全地面上車(chē)，即以改裝為主。其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品遍布全球。美國(guó)工程起重機(jī)相對(duì)落后于歐洲水平。近年來(lái)，通過(guò)收購(gòu)和合并的手段，先是格魯夫收購(gòu)了歐洲老牌起重機(jī)企業(yè)克虜伯公司，然后特雷克斯收購(gòu)了德國(guó)德馬克；隨后，馬尼托瓦克兼并了包括美國(guó)格魯夫公司在內(nèi)的國(guó)內(nèi)大部分工程起重機(jī)企業(yè)，使美國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車(chē)起重機(jī)。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克，特點(diǎn)是技術(shù)較先進(jìn)、性能較高、可靠性能高，其中汽車(chē)底盤(pán)技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)先于歐洲，產(chǎn)品主要銷(xiāo)往美州地區(qū)和亞太地 區(qū)。
日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，輪式起重機(jī)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20世紀(jì)70年代），但發(fā)展很快，很受亞太市場(chǎng)的歡迎；同時(shí)，日本通過(guò)收購(gòu)的手段來(lái)更新技術(shù)，加快發(fā)展速度，如日本多田野收購(gòu)德國(guó)法恩底盤(pán)公司來(lái)發(fā)展其全路面技術(shù)。日本主要生產(chǎn)汽車(chē)起重機(jī)、履帶起重機(jī)、越野輪胎起重機(jī)、全路面起重機(jī)，其中越野輪胎起重機(jī)產(chǎn)量最大，汽車(chē)起重機(jī)的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢(shì)，全路面起重機(jī)的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢(shì)，主要生產(chǎn)企業(yè)為多田野、加藤、神鋼、日立、小松等。產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平、性能、可靠性落后于歐美水平，40%的產(chǎn)品用于出口。
1.3 起重機(jī)的作用、作業(yè)特點(diǎn)
起重機(jī)械作用主要表現(xiàn)在減輕工人的繁重體力勞動(dòng)，加快施工與作業(yè)進(jìn)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低施工與作業(yè)成本、提高質(zhì)量等方面。
起重機(jī)是以反復(fù)的循環(huán)方式完成貨物裝卸或設(shè)備安裝作業(yè)的。一個(gè)工作循環(huán)包括：取物、貨物上升、水平運(yùn)動(dòng)、下降、卸載，然后空吊具返回原地。一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間一般從幾分鐘到二三十分鐘，其間各機(jī)構(gòu)在不同時(shí)刻有短暫的停歇時(shí)間。這一特點(diǎn)決定了電動(dòng)機(jī)的選擇和發(fā)熱計(jì)算方法；由于反復(fù)起動(dòng)和制動(dòng)，各機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)將受到強(qiáng)烈的震動(dòng)和沖擊，載荷是正反向交替作用的。許多重要構(gòu)件承受不穩(wěn)定變幅應(yīng)力的作用，這些都對(duì)構(gòu)件的強(qiáng)度產(chǎn)生較大的影響。
起重機(jī)屬于危險(xiǎn)性作業(yè)的設(shè)備，它發(fā)生事故造成的損失將是巨大的。所以起重機(jī)設(shè)計(jì)和制造一定要嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。
1.4 起重機(jī)的組成
起重機(jī)由產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)、承受載荷的金屬結(jié)構(gòu)、提供動(dòng)力和起控制作用的電氣設(shè)備及各種指示裝置等四大部分組成。
起重機(jī)機(jī)構(gòu)有四類(lèi)，即：使貨物升降的起升機(jī)構(gòu)；做平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)；使起重機(jī)旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；改變回轉(zhuǎn)半徑的變幅機(jī)構(gòu)。每一機(jī)構(gòu)均由電動(dòng)機(jī)、減速傳動(dòng)系統(tǒng)及執(zhí)行裝置等組成。
1.5 起重機(jī)的類(lèi)型
可根據(jù)使用要求，設(shè)計(jì)任何合適的起重機(jī)形式。但從構(gòu)造特征來(lái)看，種類(lèi)繁多的起重設(shè)備可歸納為三大類(lèi)。
1. 單動(dòng)作起重設(shè)備
這類(lèi)起重設(shè)備是使貨物作升降運(yùn)動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)。常見(jiàn)有下列幾種：
1、千斤頂 一種升降行程很小，舉升能力較大的小型起重設(shè)備。螺旋千斤頂或齒條千斤頂可用于汽車(chē)維修；液壓千斤頂可將大型起重機(jī)頂起以跟換車(chē)輪。
2、滑車(chē)（俗稱(chēng)葫蘆） 一種用鏈條或鋼絲繩與滑輪構(gòu)成的省力滑輪組，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，是一種可攜帶的起重工具，有手動(dòng)和電動(dòng)兩種。電動(dòng)葫蘆則是一種電動(dòng)起升機(jī)構(gòu)，配有運(yùn)行小車(chē)后可在空間布置的工字鋼軌上運(yùn)行，構(gòu)成單軌架空道，是一種生產(chǎn)流水線(xiàn)上空的自動(dòng)運(yùn)貨車(chē)。電動(dòng)葫蘆可作為梁式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)。
3、絞車(chē) 由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器、卷筒、驅(qū)動(dòng)鋼絲繩滑輪組成的起重設(shè)備，用以起吊重物或產(chǎn)生牽引力。在礦山、建筑工地及艦船等處應(yīng)用。各類(lèi)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)都是一種絞車(chē)。絞車(chē)也有液壓或內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的。
4、升降機(jī) 一種由絞車(chē)拖動(dòng)吊箱，吊箱延軌道升降的起重設(shè)備。在建筑工地上應(yīng)用的建筑升降機(jī)是一種典型的形式。在高層建筑中應(yīng)用的電梯是供人員上下樓梯使用的，是一種安全信號(hào)設(shè)備齊全，自動(dòng)控制的、且制造很精良的載人升降機(jī)。礦山使用的礦井提升機(jī)與電梯類(lèi)似，單更加大型化。
2. 橋式類(lèi)型起重機(jī)
依靠運(yùn)行機(jī)構(gòu)和運(yùn)行小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，使起重的貨物做平面運(yùn)動(dòng)，再加上置于小車(chē)上的起升機(jī)構(gòu)，作業(yè)的范圍是長(zhǎng)方形空間。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同有下列幾種：
1、橋式起重機(jī)。
2、門(mén)式起重機(jī)，包括裝卸橋，岸邊集裝箱起重機(jī)。
3、纜索起重機(jī) 纜索起重機(jī)是一種特殊類(lèi)型的橋式類(lèi)型起重機(jī)，它的小車(chē)在特制的承載鋼索上運(yùn)行，承載鋼索支承于兩個(gè)塔架的頂端，跨度在100m以上，通常在大型建設(shè)工程中使用，如大型水電工程的大壩施工等。岸邊集裝箱起重機(jī)也是門(mén)式類(lèi)型起重機(jī)，它的特點(diǎn)是有很長(zhǎng)的伸臂，可以跨越大型船舶進(jìn)行集裝箱裝卸，門(mén)架的跨度不大，但可以通過(guò)集裝箱汽車(chē)。其他起重機(jī)特點(diǎn)將在下詳述。
3. 回轉(zhuǎn)類(lèi)型起重機(jī)
依靠起重機(jī)的回轉(zhuǎn)和變幅機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的組合，使起吊的貨物作水平運(yùn)動(dòng)，作業(yè)范圍是圓柱形空間，由于起重機(jī)整體還可以延一定軌道運(yùn)行，所以，這類(lèi)起重機(jī)的作業(yè)范圍是比較大的，它又可分為如下幾種：
1、塔式起重機(jī)。
2、門(mén)座起重機(jī)。
3、流動(dòng)起重機(jī)。
4、浮式起重機(jī)。
浮式起重機(jī)是以自行船舶為行駛裝置的起重機(jī)，設(shè)計(jì)時(shí)要時(shí)要考慮起重機(jī)在水上會(huì)搖擺的特點(diǎn)。
1.6旋臂起重機(jī)介紹
1.懸臂起重機(jī)是近年發(fā)展起來(lái)的中小型起重裝備，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，安全可靠，具備高效、節(jié)能、省時(shí)省力、靈活等特點(diǎn)，三維空得內(nèi)隨意操作，在段距、密集性調(diào)運(yùn)的場(chǎng)合，比其它常規(guī)性吊運(yùn)設(shè)備更顯示其優(yōu)越性。本產(chǎn)品廣泛用于各種行業(yè)的不同場(chǎng)所。懸臂起重機(jī)工作強(qiáng)度為輕型，起重機(jī)由立柱，回轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置及電動(dòng)葫蘆組成，立柱下端通過(guò)地腳螺栓固定在混凝土基礎(chǔ)上，由擺線(xiàn)針輪減速裝置來(lái)驅(qū)動(dòng)旋臂回轉(zhuǎn)，電動(dòng)葫蘆在旋臂工字鋼上作左右直線(xiàn)運(yùn)行，并起吊重物。起重機(jī)旋臂為空心型鋼結(jié)構(gòu)，自重輕，跨度大，起重量大，經(jīng)濟(jì)耐用。內(nèi)置式行 旋臂吊MODE型走機(jī)構(gòu)，采用帶滾動(dòng)軸承的特種工程塑料走輪，摩擦力小，行走輕快；結(jié)構(gòu)尺寸小，特別有利于提高吊鉤行程。
懸臂起重機(jī)系列可分為：
1、定柱式懸臂起重機(jī)；
2、JKBK定柱式懸臂起重機(jī)；
3、移動(dòng)式懸臂起重機(jī)；
4、墻壁式懸臂起重機(jī)；
5、臂行式懸臂起重機(jī)；
6、輕型龍門(mén)式懸臂起重機(jī)；
7、曲臂式懸臂起重機(jī)；
8、雙臂式懸臂起重機(jī)。
2.定柱式旋臂起重機(jī)
定柱式懸臂起重機(jī)又稱(chēng)立柱式懸臂起重機(jī)，起重量在125Kg-5000Kg，是凱力起重自行研制的產(chǎn)品，可以根據(jù)客戶(hù)需求設(shè)計(jì)定制的專(zhuān)用起重設(shè)備。
立柱式旋臂吊具有結(jié)構(gòu)新穎、合理、簡(jiǎn)單、操作方便、回轉(zhuǎn)靈活、作業(yè)空間大等優(yōu)點(diǎn)，是節(jié)能高效的物料吊運(yùn)設(shè)備，可廣泛適用于廠礦、車(chē)間的生產(chǎn)線(xiàn)、裝配線(xiàn)和機(jī)床的上、下工作及倉(cāng)庫(kù)、碼頭等場(chǎng)合的重物吊運(yùn)。定柱式旋臂吊根據(jù)其旋臂所使用型鋼的不同可以分為：BZD型和BZD-JKBK型。
本機(jī)由立柱、回轉(zhuǎn)旋臂及電動(dòng)葫蘆等組成。立柱下端固定于混泥土基礎(chǔ)上，旋臂回轉(zhuǎn)，可根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行回轉(zhuǎn)?；剞D(zhuǎn)部分分為手動(dòng)和電動(dòng)回轉(zhuǎn)（擺線(xiàn)針輪減速劑安裝與上托板或者下托板上帶動(dòng)轉(zhuǎn)管旋臂回轉(zhuǎn)）。電動(dòng)葫蘆安裝在旋臂軌道上，用于起吊重物。
第2章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.1 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案
起升機(jī)構(gòu)包括：取物裝置，鋼絲繩卷繞系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)裝置等部分，用來(lái)實(shí)現(xiàn)物品的上升與下降動(dòng)作。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求所給參數(shù)，起重量Q=2t,屬于小起重量旋臂起重機(jī)。主要技術(shù)要求參數(shù)如下：
表2-1 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)
起重量Q
起升高度H
跨度L
起升速度V
回轉(zhuǎn)速度
轉(zhuǎn)角范圍
2t
10m
6m
8m/min
1rad/min
傳動(dòng)裝置中廣泛采用減速器，它是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉合傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿(mǎn)足各種工作機(jī)的需要。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及分析，直接選用電動(dòng)葫蘆為起升機(jī)構(gòu)。
2.2 電動(dòng)葫蘆的選擇
由額定起重量為2t,起升高度為10米，通過(guò)查閱《CD1型電動(dòng)葫蘆主要技術(shù)參數(shù)》，選擇電動(dòng)葫蘆的型號(hào)為CD12-12，其技術(shù)性能為下表所示：
表2 CD12-12電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù)
技術(shù)性能 單位 參數(shù)
起重量 噸 2
起升高度 米 12
起重速度 米/分 8
運(yùn)行速度 米/分 20
鋼絲繩直徑 毫米 11
鋼絲繩規(guī)格（GB1102-74） 6*37-11
鋼絲繩長(zhǎng)度 米 28
工字梁軌道型號(hào)（GB706-88） 20a-32c
環(huán)形軌道最小曲率半徑 米 2.0
工作級(jí)別 M3
結(jié)合次數(shù) 120/min
起重電機(jī)型號(hào) ZDY31-4
額定功率 千瓦 3
額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380
額定電流 安培 7.6
運(yùn)行電動(dòng)機(jī)型號(hào) ZDY12-4
額定功率 千瓦 0.4
額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380
電流 安培 1.25
基本尺寸（電動(dòng)小車(chē)式）
L1 毫米 205
L2 毫米 290
f 毫米 956
Bmax 毫米 935
電動(dòng)小車(chē)型總重 千克 265
2.3 鋼絲繩的選擇與使用
鋼絲繩是起重機(jī)機(jī)械的重要零件之一，它是一種易于彎曲的撓性件。具有強(qiáng)度高、撓型好、自重輕、運(yùn)行平穩(wěn)，極少突然斷裂等特點(diǎn)，因而廣泛用于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)，也可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它還用作捆綁物件的繩索、桅桿起重機(jī)的張緊繩、纜索起重機(jī)和空氣索道的牽引繩、承載繩等。
鋼絲繩受力復(fù)雜，受載時(shí)，鋼絲繩中有拉升應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、擠壓應(yīng)力及鋼絲繩捻制下的殘余應(yīng)力。當(dāng)鋼絲繩繞過(guò)滑輪時(shí)，受到變應(yīng)力作用使材料產(chǎn)生疲勞，最終由于鋼絲繩與繩槽、鋼絲繩之間磨損而破斷。
因?yàn)樵谄鹕^(guò)程中，鋼絲繩的安全至關(guān)重要，所以要保證鋼絲繩的使用壽命，為此我們采用一下措施：
1）盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù)；
2）高安全系數(shù)，即降低鋼絲繩的應(yīng)力；
3）選用較大的滑輪與卷筒直徑。
滑輪槽的尺寸與材料對(duì)鋼絲繩的壽命有很大的關(guān)系，其太大會(huì)使鋼絲繩與滑輪接觸面積減小，太小會(huì)使鋼絲繩與槽壁間的摩擦劇烈，甚至?xí)ㄋ馈?
1. 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算
由《起重吊裝簡(jiǎn)易計(jì)算》可知，鋼絲繩破斷拉力計(jì)算公式如下：
（2-1）
式中 —鋼絲繩的破斷拉力（N）
—鋼絲繩中每一根鋼絲的直徑
—鋼絲繩中每一根鋼絲的總根數(shù)
—鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度（Pa)
—鋼絲繩中鋼絲的總斷面面積
—鋼絲繩中的搓捻不均勻引起的受載不均勻系數(shù)
（當(dāng)鋼絲繩為6×37+1時(shí)，=0.82；當(dāng)鋼絲繩為6×19+1時(shí)，=0.85）
本設(shè)計(jì)選用6×37+1型鋼絲繩，與以同徑者6×19+1型相比較，鋼絲多且細(xì)，則繩的撓性好，而耐磨性稍差，在此基礎(chǔ)上還能滿(mǎn)足我們的需求。所以我們選用6×37+1型鋼絲繩（GB1102-74）。
驗(yàn)算6×37+1型
(2-2）
驗(yàn)算6×19+1型
（2-3）
2. 鋼絲繩允許拉力的計(jì)算
通過(guò)查閱《起重吊裝簡(jiǎn)易計(jì)算》，用于機(jī)動(dòng)起重設(shè)備的安全系數(shù)K為5～6，我們選用較大的安全系數(shù)K=6，滑輪組倍率，則可以的鋼絲繩的允許拉力為：
（2-4）
2.4 確定滑輪的參數(shù)
1. 滑輪
滑輪是是起重機(jī)的承載零件，可以引導(dǎo)和改變繩索拉力方向，用以支承鋼絲繩，平衡鋼絲繩分支的拉力，組成滑輪組，達(dá)到勝利和增速的作用。滑輪繩槽尺寸應(yīng)保證鋼絲繩順利繞過(guò)且接觸面積應(yīng)盡可能大，以避免產(chǎn)生鋼絲繩與滑輪輪緣的摩擦甚至是跳槽?；営奢喚墶⑤嗇椇洼嗇炄糠纸M成的?；喌木唧w尺寸，可按鋼絲繩直徑由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得。
鋼絲繩繞過(guò)滑輪尺寸時(shí)要產(chǎn)生橫向變形，故滑輪槽底半徑應(yīng)稍大于鋼絲繩半徑，鋼絲繩直徑小時(shí)R大些，鋼絲繩直徑大時(shí)R取小些。
2. 滑輪的尺寸
滑輪的主要尺寸是換輪直徑D，輪轂寬度B和繩槽尺寸，起重機(jī)常用鑄造滑輪已標(biāo)準(zhǔn)化（ZBJ8006.3—87）。滑輪結(jié)構(gòu)尺寸可按鋼絲繩直徑進(jìn)行選定。
1） 工作滑輪直徑
（2-5）
式中 —按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪直徑（鋼絲繩卷繞直徑）mm;
—鋼絲繩直徑，mm;
—輪繩直徑比。
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，根據(jù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別，取繩經(jīng)比系數(shù)e=16,則可得
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用滑輪直徑D=280，由附表選用鋼絲繩直徑為d=11mm,滑輪直徑D=280，滑輪軸直徑為D5為80mm的E1滑輪，滑輪標(biāo)記為ZBJ8006.3—87—11×280-80。
2.5 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算其強(qiáng)度
1. 卷筒類(lèi)型及構(gòu)造
卷筒是起升機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。起升機(jī)構(gòu)的卷筒是用來(lái)卷繞并儲(chǔ)存鋼絲繩的，卷筒大多用鑄鐵鑄造：大卷筒和單件生產(chǎn)的卷筒，用鋼板焊接。卷筒承受起升載荷的作用，應(yīng)有做狗剛性的底座予以支承，而卷筒的軸應(yīng)該是靜定支承。
根據(jù)鋼絲繩在卷筒卷繞層數(shù)分為單層卷筒和多層卷筒，卷筒材料采用不低于HT20—40的鑄鐵，特殊是可采用ZG25II、ZG35II鑄鋼或3號(hào)鋼板焊成。
2. 卷筒直徑
卷筒直徑的大小直接影響鋼絲繩的彎曲程度，為保證鋼絲繩壽命，卷筒直徑不能太小，卷筒直徑必須大于鋼絲繩直徑的一點(diǎn)倍數(shù)，卷筒直徑一般為：
（2-6）
式中 —卷筒卷繞直徑（鋼絲繩中心所在直徑），mm；
—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲有關(guān)的系數(shù)；
—鋼絲繩直徑，mm。
帶入數(shù)字得
為了適當(dāng)?shù)臏p少卷筒的長(zhǎng)度，則應(yīng)該選用較大直徑的卷筒，根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]表14—1，選用直徑D=300的卷筒，卷筒槽尺寸由表14—3得t1=14,槽底半徑R=6.7（標(biāo)準(zhǔn)槽）。
3. 卷筒長(zhǎng)度
圖2—3是卷筒的大體形狀及尺寸。
圖2—3 單層繞卷筒長(zhǎng)度
（2-7）
式中 —卷筒上車(chē)螺旋槽部分的長(zhǎng)度，；
—無(wú)繩槽卷筒端部尺寸，根據(jù)構(gòu)造需要選定，；
—固定鋼絲繩所需要的查長(zhǎng)度，，。
（2-8）
式中 —最大起升高度，；
—滑輪組倍率；
—卷繞計(jì)算直徑，由鋼絲繩中心算起的直徑，；
—為固定鋼絲繩的安全圈數(shù)，；
—繩槽節(jié)距—。
綜上，帶入數(shù)得：
取。
4. 卷筒壁厚
（ 2-9）
取
5.強(qiáng)度計(jì)算
卷筒壁中承受復(fù)雜的應(yīng)力，包括起升鋼絲繩拉力纏繞而產(chǎn)生的壓應(yīng)力，鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力，根據(jù)分析扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力非常小，可忽略不計(jì)，卷筒壁中的應(yīng)力主要是鋼絲繩在卷筒壁上產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力。而當(dāng)卷筒的長(zhǎng)度小于或等于3倍卷筒直徑，即當(dāng)時(shí)，主要計(jì)算壓應(yīng)力，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力一般不大于壓應(yīng)力的，所以只計(jì)算壓應(yīng)力是合理的，此時(shí)卷筒內(nèi)表面上的最大壓應(yīng)力為
（2-10）
式中 —多層卷繞系數(shù)，該值與鋼絲繩卷繞層數(shù)有關(guān)；
—應(yīng)力減小系數(shù)，考慮繩圈繞入時(shí)對(duì)筒壁有減小作用，一般可取=0.75；
—鋼絲繩中最大靜拉力；
—卷筒壁厚，可按下列初選：
鑄鋼卷筒
鑄鐵卷筒
—卷筒繩槽節(jié)距；
—許用壓應(yīng)力
對(duì) 鋼 （—屈服強(qiáng)度）
對(duì)鑄鐵 （—抗壓強(qiáng)度）
所以
（2-11）
選用灰鑄鐵HT200.最小抗拉強(qiáng)度，許用壓應(yīng)力為
因?yàn)?，所以抗彎?qiáng)度符合要求。
2.6 電動(dòng)機(jī)的選擇
1. 電動(dòng)靜功率的計(jì)算
(2-12）
式中 —起升載荷重量，Kg；
V—物品上升速度（米/分）；
—機(jī)構(gòu)總效率，一般取0.8～0.9。
為了滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不過(guò)熱要求，對(duì)起升機(jī)構(gòu)，可按下式初選相應(yīng)于機(jī)構(gòu)的值的電動(dòng)機(jī)功率：
（2-13）
式中 —系數(shù)。
由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取，則
查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，選用電動(dòng)機(jī)為YZ系列冶金及起重三相異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YZ132M2—6，電動(dòng)機(jī)工作制為S2（短時(shí)工作制），工作定額為30分，額定功率為4KW，額定轉(zhuǎn)速為915r/min。
2. 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算
電動(dòng)機(jī)工作因?yàn)闇厣l(fā)熱，過(guò)高的溫升會(huì)使繞組的絕緣材料加速老化，故需要對(duì)按靜功率選擇的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)熱驗(yàn)算，以控制電動(dòng)機(jī)溫升在容許的范圍內(nèi)。
按照工作類(lèi)型系數(shù)法，由《起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例》[9]表2—9可知的等效功率為
（2-14）
的值結(jié)合《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》[7]表8—14和圖8—37得，則
綜合以上的計(jì)算結(jié)果，，所以所選電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足要求。
2.7 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率
驅(qū)動(dòng)裝置總傳動(dòng)比
（2-15）
式中 —電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分）
—穩(wěn)定時(shí)卷筒的轉(zhuǎn)速
（2-16）
式中 —滑輪組倍率；
—物品上升速度（米/分）；
所以
實(shí)際起升速度：
誤差：
所以速度與傳動(dòng)比符合要求。
實(shí)際所需等效功率：
（2-17）
，驗(yàn)算合格。
2.8卷筒心軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算
由于卷筒軸的可靠性對(duì)起重機(jī)的安全、可靠的工作非常重要，因此應(yīng)十分重視卷筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度、剛度計(jì)算。卷筒軸的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、合理，應(yīng)力集中應(yīng)盡可能小。卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度，而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度；此外，對(duì)較長(zhǎng)的軸還需校核軸的剛度。
由前面的設(shè)計(jì)可知：卷筒的名義，取卷筒長(zhǎng)度，卷筒槽形槽底半徑，繩槽尺寸，鋼絲繩允許拉力為。其它參數(shù)有，，。
選取軸的材料為45剛，調(diào)制處理。
1. 初算卷筒心軸最小直徑
（2-18）
取軸的最小直徑圓整為。
圖2-10 卷筒心軸結(jié)構(gòu)圖
2.確定各段軸的直徑、長(zhǎng)度
1-2段和6-7段為軸承的位置，直徑，其它各部分直徑按照結(jié)構(gòu)來(lái)取，，，，。確定卷筒心軸各段長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)根據(jù)軸承寬度、卷筒長(zhǎng)度和端蓋長(zhǎng)度來(lái)確定。,
,,,6-7段為套筒長(zhǎng)度,取.
3.計(jì)算支座反力
心軸右輪轂支承處最大彎矩：
4. 疲勞計(jì)算
對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》得知等效系數(shù) =1.1
等效彎矩：
彎曲應(yīng)力：
心軸的載荷變化為對(duì)稱(chēng)循環(huán)。由上式知許用彎曲應(yīng)力：軸材料用45號(hào)鋼，其中，；。
式中 n=1.6—安全系數(shù)
K—應(yīng)力集中系數(shù)
—與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)，當(dāng)零件表面形狀劇烈過(guò)渡和
零件上開(kāi)有溝槽時(shí)，以及緊配合區(qū)段，本處取
—與零件表面加工粗糙度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)，，本處
取。
<通過(guò)
5. 靜強(qiáng)度計(jì)算
卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)可由表查得，=1.2。
許用應(yīng)力：
<通過(guò)
故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)
2.9 取物裝置計(jì)算
取物裝置能使起重機(jī)順利安全和高效率的工作，應(yīng)盡可能構(gòu)造簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕。由搬運(yùn)物品形狀不同，取物裝置分為通用專(zhuān)用兩類(lèi)。通用取無(wú)裝置有吊鉤、吊環(huán)；專(zhuān)用取物裝置由抓斗、電磁吸盤(pán)、夾鉗等。對(duì)于本設(shè)計(jì)，我們選擇吊鉤作取無(wú)裝置。
吊鉤是起重機(jī)上極其重要的零件。吊鉤的突然斷裂將造成人身及設(shè)備事故，因此對(duì)吊鉤的材料和加工，國(guó)家有嚴(yán)格規(guī)定，吊鉤按制造方法分鍛造吊鉤和片式吊鉤，中小起重量的吊鉤一般用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造而成，大型起重量的吊鉤一般用片式吊鉤。吊鉤的專(zhuān)用材料有：20、20Mn、34CrMo、34CrNiMo等。鍛造吊鉤必須經(jīng)過(guò)熱處理。以達(dá)到規(guī)定的機(jī)械性能。片式吊鉤要求鋼板軋制方向與吊鉤受力方向一致，片式吊鉤比鍛造吊鉤可靠，一般不會(huì)不會(huì)產(chǎn)生突然斷裂。因強(qiáng)度和材料引起的斷裂只限于起重個(gè)別鋼板，因此易發(fā)現(xiàn)并跟換，也同樣由于強(qiáng)度和材料不確定性的吊鉤不允許鑄造、焊接制造和修復(fù)。吊鉤的型號(hào)可查相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
吊鉤的主要尺寸
圖2-10是吊鉤鉤身主要尺寸圖
圖2-10 吊鉤鉤深主要尺寸
吊鉤的主要尺寸是由勾孔直徑D來(lái)決定的。
勾孔直徑
式中 —額定起重量，。
帶入數(shù)據(jù)得
（2-19）
取。
其它尺寸
2.10 鋼絲繩在卷筒上的固定及計(jì)算
鋼絲繩在使用時(shí)必須與其他零件連接才能傳遞載荷，鋼絲繩應(yīng)可靠的固定于卷筒上并易于跟換，其方法有：用壓板固定，用長(zhǎng)板條固定；用楔子固定。用壓板滾釘構(gòu)造簡(jiǎn)單，鋼絲繩更換方便，且安全可靠，目前用得最廣。
1. 鋼絲繩進(jìn)出卷筒或滑輪的允許偏角
當(dāng)鋼絲繩在卷筒上卷繞時(shí)，其中心線(xiàn)與卷筒徑向剖面存在偏角，隨繞著卷繞的進(jìn)程，偏角從正到零，再?gòu)牧愕截?fù)。好的卷筒配置是使最大的正負(fù)角相等。為了防止鋼絲繩脫槽的過(guò)度磨損，必須限制最大偏角，建議最大偏角不大于如下值：
對(duì)光滑卷筒：；
對(duì)螺旋槽卷筒：；
對(duì)利巴斯卷筒：。
2. 鋼絲繩固定處的拉力
式中 —鋼絲繩最大允許靜拉力，N；
—鋼絲繩與卷筒表面的摩擦系數(shù)，；
—自然對(duì)數(shù)的底數(shù)，。
時(shí)，
，
3.螺栓扣緊力
按壓板槽為梯形時(shí)計(jì)算
（2-20）
式中 為壓板與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)；
—壓半槽的斜面角，
故
2. 螺栓合成應(yīng)力
鋼絲繩滾釘螺栓的拉力包括下面兩部分：由扣緊力引起的拉力及由墊圈與壓板之間的摩擦力使螺栓彎曲引起的拉力，故
式中 —固定鋼絲繩用得螺栓數(shù)量；
—螺栓螺紋內(nèi)徑;
—墊圈與鋼絲繩壓板之間的摩擦系數(shù)，可取；
—力作用的力臂
—螺栓許用壓應(yīng)力。
由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》選取螺栓內(nèi)徑，本固定裝置用兩個(gè)螺栓，材料選用Q235，其許用應(yīng)力
帶入上面數(shù)字得
所以選用螺栓合格。
2.11驗(yàn)算啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間
起升機(jī)構(gòu)的工作為周期性的，工作時(shí)分啟動(dòng)、穩(wěn)定運(yùn)行和制動(dòng)三個(gè)階段。由于機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生加速度和慣性力，若啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加速度小，將影響起重機(jī)的生產(chǎn)率，反之，加速度太大，又會(huì)給金屬結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)部件施加很大的動(dòng)載荷，并使零部件的受力增大，因此，必須把啟動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)時(shí)間控制在一定范圍內(nèi)。
1. 啟動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算
起升機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)階段，要使原來(lái)靜止的質(zhì)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩除了要克服啟動(dòng)力矩除了要克服靜阻力矩外，還有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的一部分用來(lái)克服運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的慣性阻力矩，即
（2-21） 將阻力矩按下式計(jì)算
式中 —額定起升載荷，N；
—卷筒計(jì)算直徑；
—滑輪組倍率；
—卷筒至電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比；
—機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)效率。
帶入數(shù)字得：
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
所以
式中 —電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，；
—機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，；
—電動(dòng)機(jī)平均啟動(dòng)力矩，；
—推薦啟動(dòng)時(shí)間，s,一般為，起重量大時(shí)，取大值。
通常起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間為1～5s，此處，可在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，增加啟動(dòng)電阻，延長(zhǎng)啟動(dòng)時(shí)間，所以電動(dòng)機(jī)選擇合適。
2. 制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算
滿(mǎn)載下降的制動(dòng)時(shí)間為
當(dāng)起升高度小于時(shí)，
所以驗(yàn)算合格。
第3章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)與變幅機(jī)構(gòu)
運(yùn)行機(jī)構(gòu)包括支承運(yùn)行裝置及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)兩大部分。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用于做水平運(yùn)移物品以及調(diào)整起重機(jī)(小車(chē)）的工作位置。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要有下列不見(jiàn)組成：電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、（傳動(dòng)軸聯(lián)軸器和減速器等），制動(dòng)器和車(chē)輪組等。
運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作速度隨起重機(jī)的用途而定，運(yùn)行機(jī)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成工作性的運(yùn)動(dòng)，也可以設(shè)計(jì)成調(diào)整性的運(yùn)動(dòng)。雖然這兩種運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在傳動(dòng)方案方面沒(méi)有顯著差別，但工作性運(yùn)動(dòng)時(shí)帶著起升載荷運(yùn)行的，構(gòu)成了起重機(jī)工作循環(huán)的一部分，影響起重機(jī)生產(chǎn)率，因此運(yùn)動(dòng)速度較高，機(jī)構(gòu)功率也較大，機(jī)構(gòu)接電時(shí)間率也較高，零部件計(jì)算要考慮動(dòng)載荷，許多零部件還要核算疲勞壽命。調(diào)整性運(yùn)動(dòng)時(shí)調(diào)整起重機(jī)工作位置的運(yùn)動(dòng)，速度低，使用很少（如港口門(mén)座起重機(jī)的運(yùn)行。機(jī)構(gòu)）。
3.1 選電動(dòng)機(jī)
3.1.1 運(yùn)行阻力
P靜=P摩+P坡+P風(fēng) （公斤）
P靜——小車(chē)運(yùn)行靜阻力
室內(nèi)運(yùn)行，所以 P坡=P風(fēng)=0
P靜=P摩=（Q+G0)K附（2K+μμd)/D輪=22.95公斤
其中K附=1.2
μ =0.015
d =45mm
D輪 =100mm
3.1.2 計(jì)算靜功率
N靜=（P靜v）/120η=0.08kw （3-1）
式中η—機(jī)構(gòu)傳動(dòng)功率，取η=0.9
由于選用的電動(dòng)葫蘆為小車(chē)式，配用的電機(jī)功率滿(mǎn)足，所以直接選用。型號(hào)為ZDY12-4。技術(shù)參數(shù)，
3.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件
按照等效功率法，求JC=25％時(shí)所需的等效功率：
N≥k×r=0.85×0.87×0.08=0.06kW
式中k—工作級(jí)別系數(shù)。對(duì)于M3級(jí)，k=0.85
r—系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與平均工作時(shí)間的比值（t/t）查得，一般起升機(jī)構(gòu)t/t=0.1
查得r=0.87
由以上計(jì)算結(jié)果 N，故初選電動(dòng)機(jī)能滿(mǎn)足.
3.3 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間
滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的靜力矩：
=0.07kg/m
啟動(dòng)時(shí)間：
（3-2）
其中
平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：
(3-3)
3.4 選擇制動(dòng)
=0.65kg/m
式中 k取1.15
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選用型號(hào)CL4
3.5 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間
制動(dòng)時(shí)間：
=6.5s
3.6 選擇減速器
減速器總傳動(dòng)比：
（3-4）
i = 22
查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》選用ZQA25型的減速器，當(dāng)中級(jí)工作類(lèi)型時(shí)，=25，自重=100kg，輸出軸直徑為=200mm，軸端長(zhǎng)=101mm。
第4章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，在于擴(kuò)大機(jī)械的工作范圍，當(dāng)?shù)跤形锲返钠鹬乇奂芾@起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心的回轉(zhuǎn)時(shí)，就能使物品吊運(yùn)到回轉(zhuǎn)圓所及的范圍以?xún)?nèi)。這種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
4.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成及常用形式
回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩大部分組成，前者用來(lái)將起重機(jī)旋轉(zhuǎn)部分支承在固定部位上，后者用來(lái)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分的回轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)裝置的形式與支承裝置形式有一定的的關(guān)系?；剞D(zhuǎn)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)支承方式有定柱式、轉(zhuǎn)柱式、轉(zhuǎn)盤(pán)式等幾種。
全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由三部分組成（1）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī)：他是整機(jī)的傳動(dòng)分流裝置中的一個(gè)傳動(dòng)元件，在機(jī)械傳動(dòng)中是某根軸，在電力傳動(dòng)中是電動(dòng)機(jī)，在液壓傳動(dòng)中是液壓馬達(dá)。它的動(dòng)力是由起重機(jī)的總動(dòng)力源—內(nèi)燃機(jī)供給，并經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng)、或電能、或液壓能變換而來(lái)的。（2）旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置，一般是其減速作用。（3）旋轉(zhuǎn)小齒輪，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)它和回轉(zhuǎn)支承裝置上的大齒圈嚙合，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平面的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
2. 回轉(zhuǎn)支承裝置
回轉(zhuǎn)支承裝置簡(jiǎn)稱(chēng)回轉(zhuǎn)支承，為起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)定、牢固的支承，并將回轉(zhuǎn)部分的載荷傳遞給固定部分。在起重機(jī)主要使用柱式和滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置。下面介紹滾動(dòng)軸承式和柱式回轉(zhuǎn)支承裝置。
1）滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分固定在大軸承的回轉(zhuǎn)座圈上，而大軸承的固定座圈則與底架或門(mén)座的頂面相固結(jié)。常用的滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置按滾動(dòng)體形狀和排列分為下面四種結(jié)構(gòu)。
a. 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承 它由兩個(gè)座圈組成，其滾動(dòng)體為圓球形，每個(gè)滾動(dòng)體與滾到呈四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向力，徑向力和傾覆力矩。適用于中型起重機(jī)。
b. 雙排球式回轉(zhuǎn)支承 它有三個(gè)座圈，采用開(kāi)式裝配，上下兩排鋼球采用不同直徑以適應(yīng)于受力狀況的差異，由與接觸角壓力較大，因此能承受很大的軸向載荷和傾覆力矩。適用與中型起重機(jī)。
c. 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承 它由兩個(gè)座圈組成，其滾動(dòng)體為圓柱形，相鄰兩滾動(dòng)體的軸向呈交叉排列。接觸壓力角為45度。由于滾動(dòng)體與滾道間是線(xiàn)接觸，故承載能力高于單排鋼球式。這種回轉(zhuǎn)支承裝置制造精度高，裝配間隙小，安裝精度要求較高，適用于中小型起重機(jī)。
d. 三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承 它由三個(gè)座圈組成，上下及徑向滾道各自分開(kāi)。上下兩排滾柱水平平行排列，承受軸向載荷和傾覆力矩，徑向滾道垂直排列的滾柱承受徑向載荷，是常用四種形式的回轉(zhuǎn)支承中承載能力最大的一種，適用于回轉(zhuǎn)支承直徑較大的大噸位起重機(jī)。
滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可同時(shí)承受垂直力、水平力和傾覆力矩，是目前應(yīng)用最廣的回轉(zhuǎn)支承裝置。為了保證軸承正常工作，要求固定軸承座圈的機(jī)架有足夠剛度。
2）柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置又可分為轉(zhuǎn)柱式和定柱式兩類(lèi),圖6-1表示定柱式支承，定柱2固定在起重機(jī)底座上，起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分支承在定柱頂部的推力兼徑向軸承1上，并可繞定柱中心回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)部分的下部分由4個(gè)水平滾輪支承在定柱下部圓形滾道上。定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，自重和驅(qū)動(dòng)功率較小，能使起重機(jī)重心降低。轉(zhuǎn)柱式是將定柱式支承的定柱作為起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分，把其回轉(zhuǎn)部分作為固定機(jī)架。轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于起升高度和工作幅度較大的起重機(jī)。
綜合比較以上各種回轉(zhuǎn)支承裝置，本設(shè)計(jì)屬于小型起重機(jī)，所以采用圖4-1的定柱式支承裝置。
圖4-1 定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置
1—徑向軸承；2—定柱
3. 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置
回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)最后一級(jí)小齒輪，小齒輪與裝在起重機(jī)回轉(zhuǎn)固定部分上的大齒圈相嚙合，以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，下面是常見(jiàn)的兩種形式的機(jī)械傳動(dòng)裝置。
圖4—2為臥式電動(dòng)機(jī)與與蝸桿減速器傳動(dòng)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)1，經(jīng)聯(lián)軸器2，由蝸輪蝸桿3及極限力矩聯(lián)軸器組成的減速器后，經(jīng)中間齒輪4傳動(dòng)，最后通過(guò)回轉(zhuǎn)小齒輪5帶動(dòng)整個(gè)旋轉(zhuǎn)架以上部分繞大齒圈回轉(zhuǎn)。這種傳動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比大，缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低。
圖4—3表示立式電動(dòng)機(jī)與立式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是平面尺寸緊湊，傳動(dòng)效率高。
比較兩種傳動(dòng)方式，本設(shè)計(jì)選擇圖4—2所示傳動(dòng)方式。
圖4-2 臥式電機(jī)與蝸桿減速器傳動(dòng)
1—電動(dòng)機(jī)；2—聯(lián)軸器；3—蝸輪；4—大、小齒輪；5—小齒輪；6—大齒圈
圖4—3 立柱式電動(dòng)機(jī)與圓柱齒輪減速器傳動(dòng)
1—電動(dòng)機(jī)；2—聯(lián)軸器；3—減速器；4—小齒輪；5—大齒圈
4.2載荷計(jì)算
作用在回轉(zhuǎn)部分上的外載荷包括：回轉(zhuǎn)部分自身重力，起升載荷及其載荷Q及其載荷影響，貨載擺動(dòng)時(shí)