50T215;22.5M桥式起重机投标方案.doc

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1、西 南 交 通 大 学本科毕业设计（论文）250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计说明书年 级: 2006级学 号: 20061578姓 名: 王忠专 业: 工业工程指导老师: 许志沛 2010 年 06 月 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第92页院 系 机械工程学院 专 业 工业工程 年 级 2006级 姓 名 王忠 题 目 250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 工业工程1班 学生姓名 王忠 学 号 20061578 发题日期：

2、2010 年 03 月 05 日 完成日期：2010年06 月11日 题 目 250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计 1、本论文的目的、意义 熟悉和掌握桥式起重机投标方案设计的原则和依据标准，以及该类起重机的典型构造。通过调查现有桥式起重机投标方案,分析和提出可行方案，提出较合理250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计，对250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计做有益的尝试。锻炼250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计能力,提高从事桥式起重机投标方案设计的水平。2、学生应完成的任务 （1） 掌握桥式起重机总体方案的典型构成； （2） 熟悉桥式起重机投标方案总体设计计算

3、原则、依据标准和各主要设计计算； （3） 熟练运用CAD进行250/50t22.5m桥式起重机投标方案设计； （4） 毕业设计主要内容： 250/50t22.5m桥式起重机总体方案设计； 250/50t22.5m桥式起重机投标结构、机构和电气方案计； 250/50t22.5m桥式起重机机构布置和传动方式选择 250/50t22.5m桥式起重机机构主要部件设计计算 250/50t22.5m桥式起重机计算工况的确定和载荷计算； 250/50t22.5m桥式起重机结构形式、规格的确定及其断面特性算； 250/50t22.5m桥式起重机结构内力分析； 250/50t22.5m桥式起重机结构强度、刚度、

4、稳定性计算； 250/50t22.5m桥式起重机电气系统设计计算； 绘制桥式起重机投标方案总体方案、结构形式、连接设计图。 （5） 完成符合毕业设计规定的该桥式起重机投标的总体、结构、机构和电气方案设计计算书书面和电子稿、设计计算书摘要、设计图折合0#2张或以上、外文翻译等。 3、论文各部分内容及时间分配：（共 14 周）第一部分 收集分析有关资料 (2周)第二部分 毕业实习 (2周)第三部分 250/50t22.5m桥式起重机投标方案总体设计 (2周)第四部分 250/50t22.5m桥式起重机投标机构方案设计 (2周)第五部分 250/50t22.5m桥式起重机投标结构方案设计 (2周)第

5、六部分 250/50t22.5m桥式起重机投标电气方案设计 (1周)第七部分绘制设计图，撰写设计说明书 (2周)评阅及答辩 (1周)备 注 指导教师： 年 月 日审 批 人 ： 年 月 日摘 要本文根据某企业招标文件的要求，依据起重机设计规范、GB/T3811-2008等标准，设计计算了250/50t22.5m双梁桥式起重机各项性能指标，完成了起重机总体设计方案、小车设计方案及大车设计方案，并撰写了该台起重机投标方案的技术文件。本文首先从整体设计出发，依次设计计算了250/50t22.5m双梁桥式起重机的主副起升机构，大小车运行机构，主端梁结构形式，小车架结构形式等主要机构部件。选取了吊钩、卷

6、筒、电动机、减速器、制动器、联轴器等起重机主要零部件。设计了符合经济梁要求的桥架结构，并校核了起重机桥架在危险截面处的强度和刚度等力学性能参数。设计过程中，桥架采用全偏轨箱形主梁、箱形端梁的双梁结构。桥架刚性好，制作方便。考虑到起重机整机和各个机构零部件的合理布置，作者通过计算多组数据来选择最优结果。达到了起重机各机构布置紧凑性和合理性的目的，从而优化了起重机整机的性能。在撰写投标方案时，作者依据设计方案中的具体参数来评估起重机的整机价格。考虑到起重机购买厂家对起重机某些指标的重视，如注重起重机长时间使用性能及日后使用和维修的方便性等，本设计所选的大部分零件均具有通用化、标准化、系列化的特点。

7、在投标方案中，注意到了各个机构选取时的相互比较。为满足购买单位的要求，对于一些特殊零部件，本文进行了谨慎选取。在该桥式起重机的投标方案设计中，作者提出了该桥式起重机的各个机构的设计特点，主要在技术方面对该起重机的投标方案进行了分析，并且提出了符合招标文件要求的桥式起重机的设计方案。本文主要技术参数符合ISO标准,贯彻了国家以及起重机行业的所有最新颁布的各项标准。所设计的起重机整体安全、可靠。关键字： 桥式起重机 技术方案 投标AbstractAccording to the requirements of the bidding documents of an enterprise and t

8、he design specification of crane GB/T3811-2008, performance evaluations of 250/50t22.5m double beam bridge crane were calculated. In this paper, the crane overall design, trolleys design and running carts design were completed. At last, technical document of crane scheme was finished.At the beginnin

9、g of this article, the main structure of 250/50t22.5m double beam bridge crane were calculated such as the main and assistant lifting mechanism, the running mechanism and structure forms of main girders and running carts. Also the forms of main part of the crane were selected including the hook, dru

10、m, motor and reducer, brake, couplings etc. The structure of the bridge was designed to achieve the requirement of economical efficiency, and also intensity and stiffness was checked to make sure its safety. The double beam bridge structure includes the Crane Girder and the end carriage. This kind o

11、f structure has better stiffness and manufacturability. Considering the disposal of crane and different parts, the authors calculated through multiple data to select the optimal results. Finally, the goal of better crane performance and rationality and compactedness of all parts of crane was achieve

12、d.In this bidding document of bridge crane, the author evaluates the price of the crane based on the specific parameters. Considering the different emphases of crane purchaser, for example, the applicability of a crane for long time and the convenience of using and maintenance convenience etc, most

13、parts of the selected have the characteristics of generalization, standardization and serialization. To meet the special requirement of the purchaser, carefully selection of individual parts was taken.At last, this bidding documents of bridge crane, the author puts forward the design features of var

14、ious institutions bridge crane, construe this bidding documents in technical point. These major technical parameters of this design meet the ISO standards; implement the state and all the latest promulgated crane industry standards. In one words, the safety and reliability of this Crane can be confi

15、rmed.key words：Bridge crane Technical program Tender 目 录第1章 绪 论11.1 课题的背景11.2国内外桥式起重机现状与发展前景11.2.1 国内起重机现状11.2.2 国外起重机发展前景21.3 本设计的主要内容、目标和方法3第2章 桥式起重机总体设计42.1 起重机整机42.2 小车初定52.3 大车初定62.4 其它结构初定7第3章 起升机构设计83.1 主起升机构设计83.1.1 桥式起重机主起升机构设计参数83.1.2 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组83.1.3 钢丝绳的选择93.1.4 滑轮、卷筒的选择103.1.5 初选电

16、动机123.1.6 初选减速器123.1.7 选择制动器133.1.8 选择联轴器143.1.9 起制动时间验算143.1.10 电动机的校核153.2 副起升机构设计163.2.1 桥式起重机副起升机构设计参数163.2.2 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组163.2.3 钢丝绳的选择173.2.4 滑轮、卷筒的选择183.2.5 初选电动机203.2.6 初选减速器203.2.7 选择制动器213.2.8 选择联轴器223.2.9 起制动时间验算223.2.10 电动机的校核24第4章 运行机构设计254.1 大车运行机构设计254.1.1 主要参数和机构的布置254.1.2 选择车轮和轨

17、道264.1.3 稳态运行阻力的计算264.1.4 电动机的选择274.1.5 减速器的选择284.1.6 电动机的校核284.1.7 制动器的选择304.1.8 联轴器的选择314.1.9 起、制动打滑验算314.1.10 车轮的计算324.1.11 大车碰撞缓冲器的选择344.2 小车运行机构344.2.1 主要参数和机构的布置344.2.2 选择车轮和轨道354.2.3 稳态运行阻力的计算354.2.4 电动机的选择364.2.5 减速器的选择374.2.6 电动机的校核374.2.7 制动器的选择394.2.8 联轴器的选择404.2.9 起、制动打滑验算404.2.10 车轮的计算4

18、14.2.11 小车碰撞缓冲器的选择42第5章 桥架和小车架设计435.1 主梁设计435.1.1 主梁设计各参数435.1.2 计算经济梁截面尺寸445.1.3 主梁长度方向尺寸确定475.1.4 确定主梁载荷及其主梁内力475.1.5 校核主梁刚度和强度495.1.6 布置加劲肋，并验算最大区格的局部稳定性515.1.7 小车位于一侧极限位置时的校核565.2 端梁的设计595.2.1 端梁的尺寸的确定595.2.2 端梁的计算605.2.3 校核1-1，2-2面上的内力605.2.4 端梁接头的确定及计算615.3 小车架的设计计算645.3.1 梁A的设计计算655.3.2 梁B的计算

19、675.3.3 梁D的计算69第6章 电气系统方案设计726.1 电源与供电方式726.2传动系统电气控制方案726.2.1 定子调压调速原理介绍736.2.2 机构传动方案736.3起重机照明及信号74结 论75体会与展望77致 谢78参考文献79附 录81第1章 绪 论1.1 课题的背景桥式起重机作为起重运输机械中主要的一类，起重范围可以从几吨到几百吨甚至上千吨。目前国内起重机生产厂家较多，市场竞争较大。企业为赢得市场订单，投标方案环节显的尤为重要。本文根据招标文件的要求，对250/50t22.5m桥式起重机的投标方案设计做有效的尝试。目前，国内外对大起重量桥式起重机的需求日益增加，对于投

20、标文件的尝试能在日后从事大起重量桥式起重机的设计有所帮助，并为在桥式起重机生产企业工作提供了一定从业基础。对于投标的桥式起重机的设计方案，在设计方案前要注意投标文件的特点，投标书主要包括商务部分和技术部分。在商务部分中主要是在投标过程中的法律程序，为了引起一些不必要的纠纷，在整个投标程序中都必须遵循法律标准和投标书的要求。目前国内生产桥式起重机的厂家很多，而且各个厂家生产的产品各有特点，为了得到生产权，根据招标方标书的要求，各个生产单位做出符合要求的产品设计，在标书中各个厂家的性能对比会很清楚，所以本次的设计为了符合要求也是用投标书的技术文件形式来完成的。招标文件的主要技术要求是本次投标任务中

21、必须要遵守的，本次投标的主要技术要求会在附件中给出。1.2国内外桥式起重机现状与发展前景1.2.1 国内起重机现状经过几十年的发展，我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模，市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下，依然保持高速发展，产品几近供不应求尽管我国起重机行业发展迅速，但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看，与欧美日等发达地区相比，中国的技术实力还有一定差距。目前，过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看，由于技术能力所限，中国起重机在产品结构上也不完善，难以同国外匹敌。同时我国起重行业目前存在几个突出问题，归纳如下： （1）整体技术含量偏低，突出

22、表现在产品的品种规格少，性能、可靠性等指标低于发达国家同类产品的水平。 （2）知名品牌寥寥无几，能打入国际市场并享有一定声誉的知名品牌几乎没有。（3）产品低价恶性竞争严重，企业合理利润难保，已严重制约企业生产技术的持续发展。1.2.2 国外起重机发展前景今年来，随着国际合作的增加，国际起重机行业发展迅速。到目前为止，国际主要知名起重机制造厂商有德国的DEMAG起重机，芬兰的Kone起重机，美国CM集团等。上述企业在起重机行业内较为知名。桥式起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模

23、糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效桥式起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录

24、，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要随着现代科学技术的发展，各种新技术、新材料、新结构、新工艺在桥式起重机上得到广泛的应用。所有这些因素都有里地促进了桥式起重机的发展。根据国内外现有桥式起重机产品和技术资料的分析，近年来桥式起重机的发展趋势主要体现在以下几个方面：（1）重点产品大型化，高速化和专用化（2）系列产品模块化、组合化和标准化（3）通用产品小型化、轻型化和多样化（4）产品性能自动化、智能化和数字化（5）产品组合成套化、集成化和柔性化1.3 本设计的主要内容、目标和方法1、主要内容：了解桥式起重机的发展和应用现状，设计一台满足招标文件要求的室内

25、250/50t双梁桥式起重机，并用AutoCAD绘图软件绘制出招标文件要求的图纸。由于现在室内运行的桥式起重机基本上是采用电力驱动，且电动机容量的选择与各机构的尺寸布置和运转的经济性有密切关系，因此，进行传动系统设计之初，先对动力系统进行计算、选择及校验。电动机的选择主要是热容量的选择，而校验主要是对电动机的过载能力校验和发热校验。桥式起重机传动系统设计主要包括起升机构传动系统设计、小车运行机构传动系统设计、大车运行机构设计。在设计中，先是确定传动设计方案，再根据动力传动方向进行设计和计算。在这三个传动系统，起升机构传动系统是最重要也是最关键的，因此在进行起升机构设计的同时，对传动的各承载部件

26、如滑轮吊钩组、卷筒等进行了结构校核，力求工作可靠。对起重机金属结构时，采用经济梁法设计出起重机主梁最优截面，并校核截面几何尺寸。2、目标：本文完成了250/50t22.5m双梁桥式起重机起升机构、运行机构、桥架、小车架等各构件的设计。功能实现合理，结构简单适用，工作可靠。3、方法：本设计采用规范的设计计算对桥式起重机各机构进行了分析。首先，通过查阅相关书籍和资料，学习桥式起重机的相关知识，了解桥式起重机的发展和应用现状，掌握桥式起重机金属结构的设计方法，学习并掌握AutoCAD软件的使用，掌握一般的绘图方法和计算分析步骤；其次，根据现今国内外生产桥式起重机采用的各种结构类型，结合课本知识和参考

27、文献信息，设计符合使用要求的结构；然后，根据参考文献3和参考文献7，分析桥式起重机的受力情况，计算桥式起重机的自重载荷、起升载荷、水平惯性载荷，并对桥式起重机的抗倾覆稳定性进行校核；最后通过数据列表或绘制等值线图等方式查看并分析计算结果，检验结构的静刚度、强度和稳定性。本文还对结构进行了CAD绘图，便于生产制造。第2章 桥式起重机总体设计2.1 起重机整机通用桥式起重机一般由桥架、起升机构、大车运行机构、小车运行机构、电气设备、司机室等几大部分组成。根据参考文献36，所设计的桥式起重机主要性能参数如下：序号项 目单 位数 值备 注1起重机跨度m22.52工作级别A53吊钩起重量t250/50吊

28、钩起升高度m18主钩起升速度m/min2.5(四档)副钩起升速度m/min7(四档)调速方式定子调压调速4大车速度小车速度m/minm/min45(四档)16(四档)5大车最大轮压小车最大轮压KNKN500 6起重机整机宽度mm110007大车轨顶至小车顶部高度大车端部至大车轨顶中心距离mmmm52004508吊钩横向移动至大车 左端轨道中心最小距离 右端mmmm14003100根据起重机性能参数，该起重机主副钩均可采用一组双联卷筒、一组动滑轮、一组定滑轮、一个吊钩结构形式，由2根钢丝绳起吊，每根钢丝绳一端固定于卷筒的外端，另一端固定于定滑轮旁边的平衡杆上；小车运行机构采用集中驱动方式；大车运

29、行机构采用四角分别驱动方式；桥架采用全偏轨箱形主梁、箱形端梁的双梁结构，小车架采用刚性框架焊接结构。由于本起重机为大吨位起重机，故为减轻整机重量，提高整机的性能，主要承载构件材质可采用Q345-B材料。 2.2 小车初定 小车机构主要由主副起升机构、小车运行机构、小车架等机构组成。小车布置情况如图2-1。2.2.1 主副起升机构主副起升机构均由由电动机、双制动器、传动轴、减速器、卷筒组、吊钩组、定轮组等零部件组成。起动机电动机一般为YZR冶金电动机。依据投标文件，主副起升机构均采用两套制动器结构形式。主钩采用双月牙板钩，副钩采用锻造单钩。 图2-1 小车布置示意图 2.2.2 小车运行机构小车

30、运行机构采用集中驱动结构形式，由电动机、联轴器、制动器、传动轴 、减速器、车轮组等组成。为保证轮压，小车运行机构采用4台车8车轮驱动方式.。小车台车布置如图，主动轮和被动轮各半。且四个主动轮位于一侧。如图2-1，小车运行参数性能如下表：序号项 目单 位数 值备 注1小车宽度m72小车长度m6.73小车轨距m6.33小车轮距m5.34主动轮数目m/min45被动轮数目m/min46小车最大轮压KN 5007小车速度m/min162.2.3 小车架小车架采用刚性框架焊接结构，设计保证车架足够的强度、刚度，小车架受载变形后不影响机构的正常工作；并且车架的构造设计考虑起升机构和小车运行机构的布置要求，

31、小车架上的设备支座经加工后焊接在小车架上。小车架所允许的最大刚度为f=1/20002.3 大车初定 大车机构由桥架、大车运行机构组成，大车整体布置如图所示：图2-2 大车布置示意图图2-3大车车轮布置示意图2.3.1大车运行机构大车的传动系统为闭式传动。大车运行机构采用四角驱动型式，由四套机构组成。机构由电动机、制动器、联轴器、减速器、车轮组等组成。大车运行机构位于主梁内。大车运行机构有16个车轮8个台车组成组成，每个角由四个车轮组成，为保证起动和制动时不打滑，每个角有两个主动轮和两个被动轮组成。如图2-2。大车运行参数如表2序号项 目单 位数 值备 注1桥架宽度m9.52桥架长度m23.23

32、桥架轨距m22.53桥架轮距m5.694主动轮数目m/min85被动轮数目m/min86小车最大轮压KN 5007小车速度m/min452.3.2 桥架 桥架主要由主梁和端梁组成，桥架主梁采用整根梁箱形结构，中间不分段。端梁亦采用箱形梁结构，为便于运输，采取分两段形式，端梁接头形式为顶部翼缘板和腹板采用角钢对接。桥架的主梁与端梁采用高强度螺栓连接。2.4 其它结构初定 起重机除了小车和大车结构外，还有司机室，电气设备等。本次招标方案设计中，桥式起重机采用安全滑触线供电，滑触线布置在司机室的对侧。而在设计中司机室布置在主梁一边。起重机走台上通道的宽度不小于600mm，走台上方的净空高度不小于18

33、00mm。走台能承受3kN移动的集中载荷而不产生永久变形。走台板面具有防滑性能。在桥架上设有高度不低于1100mm的栏杆，并设有间距不大于350mm的水平横杆，底部设有不低于80mm的围护板；栏杆上任何一处都能承受1kN来自任何方向的载荷而不会产生塑性变形。桥式起重机的通道和门一般设置在司机室的一侧。考虑到整机供电的安全性，起重机金属机构及所有电器设备的金属外壳、管槽、电缆金属外皮及变压器低压侧要全部接地 第3章 起升机构设计3.1 主起升机构设计3.1.1 桥式起重机主起升机构设计参数主起重量 Q=10t 工作类型 A6最大起升高度 H=10m主钩起升速度 Vq=8.17m/min整机的工作

34、级别是由使用等级和载荷状态决定的，设计本机时，按照参考文献36已提出的标准，参照参考文献7中附.表B.4，起升机构的工作级别是M6。图3-1 主起升机构示意图3.1.2 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组按照传动机构布置易紧凑的原则，决定采用如上图所示的传动方案。如图所示，查阅参考文献1，由表3-2-8，选择滑轮组倍率a=8的双联滑轮组，其钢丝绳的缠绕方式如图所示。图3-2 主起升机构钢丝绳缠绕方式示意图查阅参考文献1，由表3-4-11选取起重量为10t的叠片双钩，由G=（2%-4%）Q ,计G=224kg故主起升载荷 Pq=Q+G=1.0224105N3.1.3 钢丝绳的选择 滑轮组采用滚动轴

35、承，采用a=3的倍率。查阅参考文献1表4-10，得到滑轮组的效率 =0.983.1.3.1计算钢绳的静拉力 （式3-1）a-滑轮组的倍率Pq-主起升机构额定起升载荷kN3.1.3.2选用钢丝绳由钢丝绳选用的最小安全系数法F0SnF0-钢丝绳整绳的破断拉力n -钢丝绳的最小安全系数，查阅参考文献7，由机构工作级别选择n=5.5S-钢绳的最大静刚度F0=17.395.5=95.645kN对于单层绕卷筒一般选择纤维芯的钢丝绳对 F0=*S丝S丝-钢丝的破断拉力-钢丝绳判断拉力换算系数 ，对于单层绕纤维芯钢丝绳取S丝=925.04 KN由参考文献1中钢丝绳选择表中，选择合适的钢丝绳，钢丝绳标记为40

36、NAT 6(31)W + NF1700 GB/11023.1.4 滑轮、卷筒的选择3.1.4.1滑轮、卷筒的直径在一般情况下，滑轮、卷筒的直径与钢丝绳的直径有一定关系查阅参考文献7 式 128 其 D=hd （式3-2）D-按钢丝绳中心计算的滑轮或卷筒直径，单位（mm）d-钢丝绳的直径，单位（mm） d=40mmh-卷筒、滑轮和平衡滑轮的卷绕直径与钢丝绳直径的比值。分别用h1、h2、h3表示。 由机构的工作级别，查阅参考文献7表48，h1=18、h2=20、h3=14。 故 D11840=720 D1=680 mm D22040=800 D2=760 mm D31440=560 D3=520 mm为取圆整 取D1=1000 mm D2=1000mm D3=800mm3.1.4.2滑轮、卷筒的绳槽半径 查阅GB/T 2008-3811 式 129r=（0.53 0.6）d=21.224 取r=23mm （式3-3）t=d+（23）mm= 4243 取t=42mm （式3-4）t-绳槽的节距3.1.4.3卷筒长度的计算