摘 要

对完整的物件或零散的物料做起升、运载、装卸等工作的工业装备便是通用式起重机。他可以减轻人们的劳动程度，提升工作效率，以实现工业自动化。

通用桥式起重机可以不被地上的物品占据空间所影响，在利用半空中的空间自由的装卸物件，是基于它由在两端边缘钢架上轨道行驶的通用桥式起重机桥架和在桥架上端轨道运转的起升物料的小车所构成的长方形工作范围。它的动作流程一般为：起升装置与物件固定，吊起至一定高度，行进工作所需的多个动作，起升机构放下物件于规定地点，随后继续进行下一个工作。这便是通用式起重机的一个动作流程，完成一次动作流程后，继续进行下一个动作流程。

对通用桥式起重机进行整体设计，确定小车运行装置，起升装置，桥架运行装置等的传动方案，对桥架部分进行设计，合理的设计尺寸、选择各个零部件及材料，校核强度。为了完成设计目的，确定通用桥式起重机装配方案，最终完成设计计算。

关键词: 通用桥式起重机；大车运行机构；主梁；端梁；桥架

Abstract

The general crane is the industrial equipment that does lifting, carrying, loading and unloading for complete objects or scattered materials. He can reduce people's labor level and improve work efficiency, so as to realize industrial automation.

The universal bridge crane can load and unload objects freely in mid-air without being influenced by the space occupied by objects on the ground. it is based on its rectangular working range which consists of a universal crane bridge running on the steel frame at both ends and a trolley of lifting materials running on the rail at the upper end of the bridge. Its action flow is generally as follows: the lifting device is fixed with the object, lifted to a certain height, and multiple actions required by the traveling work, the lifting mechanism lowers the object at a specified location, and then continues the next work. This is an action flow of universal crane. after completing one action flow, proceed to the next action flow.

Carry out the overall design of universal bridge crane, determine the transmission scheme of trolley running device, lifting device and bridge running device, design the bridge part, reasonable design size, select various parts and materials, and check the strength. In order to complete the design purpose, determine the general bridge crane assembly scheme, and finally complete the design and calculation.

Keywords: Universal bridge crane; Bridge running mechanism; Main beam; End beam; Bridge;

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 通用桥式起重机的发展背景 1

1.2通用桥式起重机的发展概述 1

1.2.1 国内通用桥式起重机发展动向 1

1.2.2 国外通用桥式起重机的发展动向 2

1.3 通用桥式起重机的基本参数 2

1.4 本课题的意义 4

1.5 总体方案设计 4

第二章 桥架运行装置的设计 6

2.1桥架运行装置设计的基本思路及要求 6

2.1.1 确定桥架行进装置传动方案 6

2.1.2 在布置桥架行进机构时必须注意的问题 6

2.2 桥架运行装置的基本计算 7

2.2.1 桥架运行装置的传动方案 7

2.2.2轮压计算及强度验算 7

2.2.3计算机构运行时所受运行阻力 10

2.3 选择桥架运行装置的各个构件 11

2.3.1 电动机的选择 11

2.3.2 减速器的选择 12

2.3.3 选择制动器 12

2.3.4 选择联轴器 13

2.3.5 缓冲器的选择 14

2.4 验算及校核 15

2.4.1 验算运行速度及实际功率 15

2.4.2 验算启动时间 15

2.4.3 启动工况下校核减速器功率 17

2.4.4 验算起动不打滑条件 17

2.4.5 低速浮动轴的验算 19

第三章 桥架结构的设计 21

3.1 桥架的结构形式 21

3.1.1 箱形双梁桥架的构成 21

3.1.2 箱形双梁桥架的选材 21

3.2 桥架结构的设计计算 22

3.2.1 主要尺寸的确定 22

3.2.2 主梁的计算 23

第四章 总结及展望 28

4.1 设计总结 28

4.2 工作展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第一章 绪论

1.1 通用桥式起重机的发展背景

通用桥式起重机可以不被地上的物品占据空间所影响，在利用半空中的空间自由的装卸物件，是基于它由在两端边缘钢架上轨道行驶的通用式起重机桥架和在桥架上端轨道运转的起升物料的小车所构成的长方形工作范围。通用式起重机是工业生产中非常重要并广泛被使用的一种运输装在机械。它具有非常多优点，比如：不占用地面空间、可靠性高、制造成本低及装载能力强。

通用桥式起重机正如它的名字，如一个木板桥放置在场地两侧的高架上垂直于高架运转，它通常包括由主梁端梁构成的桥架、桥架的运行设备、电气装置、用于起升物件平行于桥架运行的小车。基于这些组件，通用桥式起重机可以在长方形的工作区域内不受地面物体干扰的条件下进行物件的移动。

通用桥式起重机装载重量依照工作环境而设计，其装载重量可低至几吨，也可高至几千吨。通用桥式起重机是目前使用量最多、适用范围最广泛的一种轨道装载装置。最常见的通用桥式起重机使用吊钩勾取物件，其它样式的通用桥式起重机会把吊钩替换成专用特定的设备以适用于特定生产。

1.2通用桥式起重机的发展概述

1.2.1 国内通用桥式起重机发展动向

1. 改进机械结构，减轻自重

为了增强起重机整体性能，减小起重机的整体质量，国内起重机设计者广泛使用电脑协助设计，并且进一步探索研究新型结构。比如半偏心轨道主梁这种新型结构在中小型通用桥式起重机上的应用。相较普通箱型结构，这种结构的质量更轻，减少了加工成本。

2. 对国际先进技术的合理运用

为了操作装置更稳定的工作，并减少对其的损耗，增长其使用寿命，目前各型号通用桥式起重机均采用德马格公司的新型驱动机构，相较于其他公司的产品，该型驱动机构安装在端梁的内侧，结构十分紧凑，外形颇为美观，不会被主梁下挠和振动所影响，并且安装与维护都很方便。

遥控起重机相较普通通用桥式起重机，更加安全，减少了工人的劳动成本，随着工业生产的发展，需求量越来越大。国内也越来越重视遥控型起重机的发展。

3. 向大型化发展

随着国家的发展，越来越多大型项目在全国各地进行着，如：大型船舶的建造、大型发电站的建造、大桥的建设。这些项目中各种大型零部件都需要大型通用式起重机来进行装卸。由此不难看出，通用式起重机大型化发展刻不容缓。

1.2.2 国外通用桥式起重机的发展动向

1. 简化设备结构，减轻自重，降低生产成本

帕坦公司作为目前顶级的起重机公司，其生产的最新产品采用小框架结构，并以板材为材料来生产。其优势明显，整体质量较其它起重机轻，加工比较容易，非常适合于各种中小型通用桥式起重机。小框架结构使得小车架与车架之间不必直接接触，使得小车架的整个结构得到了进一步的简化，也降低了施加在小车架上的刚度。帕坦公司的这款通用式起重机上的各个运行机构均采用三合一驱动装置，通过这个装置的采用，使起重机整体结构更加紧凑，总体质量更轻，进一步简化了整体结构。而且因为整个驱动装置并没有与平台直接接触，传动装置不会受到平台振动的影响。

1. 更新零部件，提高整机性能

来自法国的帕坦公司采用宽高比在3.5-4之间的窄偏心箱梁作为他们最新产品的主梁，这种主梁中大筋板的间距大约是主梁之间距离的两倍，去除了多余的部件，端梁与主梁之间运用搭接的方法连接，这种设计的优点是竖向力全部直接施加在了端梁上，端梁的高度因此得到了降低，使其更利于运输。

1. 设备大型化

随着世界上大型工程项目越来越多，需要更多的大型起重设备参与工作，通用桥式起重机也因此向着大型化发展，整体质量体积都在巨量增长，随之起重量与起升幅度也越来越大。而且随着起重机设计越来越针对化，通用桥式起重机的使用工作环境也越来越宽泛。

1. 机械化运输系统的组合应用

国内外一些有实力的大工厂为了降低工业生产的成本，提升起重机的利用率，将起重设备与运输设备合理的结合在一起，组成了科学利用的工业生产系统。

1.3 通用桥式起重机的基本参数

一般被用来用来辨别通用式起重机整体性能和其生产经济性的重要指标被叫做通用桥式起重机的基本参数，其基本参数大体上包括起重质量q ( t )、跨距l ( m )、起重高度h ( m )、移动速度v ( m / min )和工作水平等。这些主要的基本参数必须弄清楚，它们的定义与概念都要牢记于心，它们跟通用桥式起重机的工作状态与后期维护紧密相关，如果对其定义或概念不清楚，后期操作及维护时会对通用桥式起重机造成不必要的损害。

1.起重量

起重量是指起重机械在额定功率条件下允许的最大起重质量。符号q表示单位为吨( t )。一般说来，起重量是指通用桥式起重机的额定起重量，就比如像一百吨的通用桥式起重机就指的它在不损坏设备正常功率条件下允许吊升的最大质量为一百吨。

对于长期安装在通用桥式起重机上的设备的质量是不算在通用桥式起重机额定标准的吊起质量里面的，比如像吊钩、吊环之类都属于上者，而经常被从通用桥式起重机上卸下来的设备装备包含在起重机额定标准的吊起质量里面。

一般生产过程中相对大型的通用桥式起重机通常会有2套吊起装置，两个吊起装置中起重能力较强的通常常被称为主钩，另一个起重能力较弱的通常被称为副钩。他们的起重能力一般被一段斜线分开。最大起重能力为一百吨、最小起重能力是十吨的起重机名称中会标出100t/10t。

2.跨度

场地两侧起重机桥架上的运行机构所在轨道的中心线间的距离即跨度，用符号 L 表示，单位为 m。

3.起升高度

起重机吊索最高和最低工作位置之间的垂直距离称为起重机的起吊范围D(D=H h)，当没有使用深度的情况下，起吊范围d等于起吊高度H..起吊高度和下放深度以钩腔中心为基准点进行测量，其它吊索(如抓斗)以闭合状态下的最低点进行测量。

4.工作速度

通用桥式起重机的工作速度指的是其中各个装置设备的运行速度，比如：小车以额定功率将物件提升起来的速度便是额定提升速度；小车以电机以额定功率在桥架上行驶的速度即小车额定行驶速度。他们的速度都是用 v 来表示，均以 m/min 为单位。因工作条件要求不同，通用桥式起重机的各种速度也各有差异，其中如果没有特殊使用要求，通用桥式起重机一般以中等速度运行，以减轻驱动电机的损耗。在一些特殊工作情况如：安装设备时，速度需要降至非常低。而当物件重量较轻时，可适量提升速度，以提高生产效率，如果生产环境对工作效率没有特别要求，应尽量减小运行速度，以使通用桥式起重机运行过程尽可能平稳。

5.工作级别

通用桥式起重机种类性能多种多样，为了更清晰的辨别起重机的工作能力，便引入了工作级别这一概念。于是便可以根据自己的工作需求来选择不同工作级别的通用桥式起重机，用最少的钱来达到使用目的。

一般认为起重机根据起升能力不同被分为八个级别，分配会考虑通用桥式起重机工作中荷载分布的情况以及其在工作中被利用的程度，这八个级别用表示。

在工厂生产中，被用来展示起重设备受到的载荷的强弱情况的名词叫作起重机的载荷状态，他一般被分为四个级别，分级根据其名义载荷谱系数。

起重设备在工业生产中会根据其工作循环总数不同，被系统的分成十个级别。当然此分级需要在在通用桥式起重机寿命内进行。

在本次设计中，有很多方面的设计问题，由于时间及自身能力的问题，在此不进行进一步的讨论，比如本次设计各个部件所使用的材料和一些其他设备的具体工作状况。

在具体生产中，我们必须特别注意通用桥式起重机的具体工作状况，所谓工作状况是会随着各个设备装置运行情况及电气设备运行情况而不断变化。尤其在起重机的维修时，更是需要特别注意起重机的具体工作状况，否则会出现不必要的故障及事故。

大多数人不知道的是，这种设备的工作水平与起重质量没有必然的联系，该种设备的起重量大，其工作级别不一定就是重型，同理，这种设备的起重量小，其工作级别也不一定就是轻型，如泵房、空压机站、水电站的检修吊车吊装重量较大，但使用范围很小，均属轻型。有些起重设备在热加工车间或装配车间的起重重量不大，但由于工作繁忙，使用时间长，重量较大。因此，用户和维护人员在了解起重机的工作水平后，应根据自己的工作水平对起重机进行合理的操作和检修，避免因超过工作水平而造成损坏事故。

1.4 本课题的意义

通用桥式起重机可以不被地上的物品占据空间所影响，在利用半空中的空间自由的装卸物件，是基于它由在两端边缘钢架上轨道行驶的通用式起重机桥架和在桥架上端轨道运转的起升物料的小车所构成的长方形工作范围。通用式起重机是工业生产中非常重要并广泛被使用的一种运输装在机械。它具有非常多优点，比如：不占用地面空间、可靠性高、制造成本低及装载能力强。根据通用桥式起重机的设计要求，提出了通用桥式起重机一些重要部件的设计方案。本设计通用性强，结构简单，可应用于各种工业生产。

1.5 总体方案设计

起重机的起重量，桥架跨度，大车运行速度，工作类型为中级，机构运行持续率为，起重机的估计重量，小车的重量为，桥架采用箱形结构。

以此为设计数据设计一款新型通用桥式起重机，这款起重机应通用性强，结构尽可能简单。

为完成目标，需要对通用式起重机整体包括桥架运行装置，小车运行装置，桥架主梁端梁等进行综合设计，本篇设计主要阐述桥架运行装置及桥架的设计计算。

第二章 桥架运行装置的设计

2.1桥架运行装置设计的基本思路及要求

在通用桥式起重机的设计中，为了结构间的匹配，桥架运行装置及桥架主梁端梁的设计通常应放在一同综合设计，它们的设计顺序如下：

1. 选择主梁端梁的具体结构形式以及桥式操作装置的具体传动形式；

2. 对主梁端梁进行具体尺寸设计；

3. 选定具体位置用来安装桥架运行装置及其各部分的具体尺寸；

4. 思考桥架运行装置与桥架间的关系并完成整体设计。

在桥架行进装置的整体设计中需要注意的事项：

1. 结构应尽可能紧凑，质量应尽量小；

2. 为了使起重机总体的结构设计合理，结构大小适中，使主梁端梁更容易设计以及各机构装置布置更加容易，桥架运行装置应与桥架科学适宜的配合。

3. 在不影响主梁端梁刚度的前提下，尽可能的减小主梁的扭转载荷。

4. 设计时应考虑工作人员的操作需求及后期维护人员的工作需求，及各个装置位置布置合理，操作室及其它站立空间充足。

2.1.1 确定桥架行进装置传动方案

两个桥架行进机构依据是由同一个电机带动还是各由一个电机带动可分为两种传动形式，前者为集中传动，后者为分别传动。考虑到乔家的平衡等问题，我决定使用分别传动这种方案。

2.1.2 在布置桥架行进机构时必须注意的问题

其一如何设定设计中各个轴承的安装位置；其二如何确认需要轴的长度；其三如何确定本设计中使用何种联轴器。

在设计中，以上三个设计问题应放在一起思考，考虑它们之间的配合关系，力求最优解，发挥出各个结构的优势。

布置桥架运行装置的各个部件时应重点关注：

（1）由于通用桥式起重机在轨道上的运行速度很高，而且桥架运行装置要安装在起重机的桥架上，加上受到载荷后桥架会向下挠曲，安装在桥架上的各个装置部件很大几率上运行的不准确。为了补偿装置安装时的不准确性以及保证桥架上各装置的工作性能，所有靠近大车车轮、减速器及电动机的轴，都需要使用浮动轴。

（2）各装置的零件应该安放在离行走平台较远的地方并尽可能靠近主梁及两端的端梁，让一些小部件的质量能够直接施加在两端的端梁上，以此减小主梁上的扭转载荷。