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內(nèi)容摘要：該設(shè)計(jì)主要對(duì)雙梁橋式起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)、副起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、主端梁、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。
主副起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算包括鋼絲繩的選擇、卷筒的計(jì)算、電動(dòng)機(jī)、減速器的選擇等，小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要有電動(dòng)機(jī)、減速器、最大輪壓最小輪壓的計(jì)算，主梁和端梁的設(shè)計(jì)包括主端梁截面幾何性質(zhì)的確定，載荷的計(jì)算，主端梁強(qiáng)度的校核，主梁強(qiáng)度的校核等。
關(guān) 鍵 詞：橋式起重機(jī) 機(jī)構(gòu) 主端梁
Abstract： The main design of double beam bridge crane hoisting mechanism, deputy Lord lifting mechanism, the car running institutions, Lord girders during operation, the organization design.
The Lord vice lifting mechanism of the calculation of the selection of wire rope, including the calculation of drum, motor, gear reducer choice and so on, the car running design of the mechanism are the main motor, gear reducer, maximum wheel pressure calculation of minimum wheel pressure, main girder and the design of the girders including the main girders section determination of geometrical properties, and the load calculation, the main girders of strength, check the main girder strength check, etc.
Key words: Bridge crane Mechanism Main girders
1．緒 論
1.1 國(guó)內(nèi)外橋式起重機(jī)現(xiàn)狀與發(fā)展前景
橋式起重機(jī)是橫架于車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)和料場(chǎng)上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。
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1.1.1 國(guó)內(nèi)起重機(jī)現(xiàn)狀
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，我國(guó)橋式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。橋式起重機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)需求旺盛和出口快速增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，依然保持高速發(fā)展，產(chǎn)品幾近供不應(yīng)求。
盡管我國(guó)起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，但是國(guó)內(nèi)起重機(jī)仍缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。從技術(shù)實(shí)力看，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，中國(guó)的技術(shù)實(shí)力還有一定差距。目前，國(guó)內(nèi)大型起重機(jī)尚不具備大量生產(chǎn)能力。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，由于技術(shù)能力所限，中國(guó)起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善，難以同國(guó)外匹敵。
同時(shí)我國(guó)起重行業(yè)目前存在幾個(gè)突出問(wèn)題，歸納如下：
（1）整體技術(shù)含量偏低，突出表現(xiàn)在產(chǎn)品的品種規(guī)格少，性能、可靠性等指標(biāo)低于發(fā)達(dá)國(guó)家同類(lèi)產(chǎn)品的水平。
（2）知名品牌寥寥無(wú)幾，能打入國(guó)際市場(chǎng)并享有一定聲譽(yù)的知名品牌幾乎沒(méi)有。
（3）產(chǎn)品低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重，企業(yè)合理利潤(rùn)難保，已嚴(yán)重制約企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展。
1.1.2國(guó)外起重機(jī)發(fā)展前景
隨著國(guó)際合作的增加，國(guó)際起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速。到目前為止，國(guó)際主要知名起重機(jī)制造廠商有德國(guó)的DEMAG起重機(jī)，芬蘭的Kone起重機(jī)，美國(guó)CM集團(tuán)等。上述企業(yè)在起重機(jī)行業(yè)內(nèi)較為知名。
橋式起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效橋式起重機(jī)新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。主要由全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器、故障診斷及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、數(shù)字化操縱給定檢測(cè)等設(shè)備組成。變壓變頻調(diào)速、射頻數(shù)據(jù)通訊、故障自診監(jiān)控、吊具防搖的模糊控制、激光查找起吊物重心、近場(chǎng)感應(yīng)防碰撞技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線、載波通訊及控制、無(wú)接觸供電及三維條形碼技術(shù)等將廣泛得到應(yīng)用。使起重機(jī)具有更高的柔性，以適合多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式，提高單機(jī)綜合自動(dòng)化水平。重點(diǎn)開(kāi)發(fā)以微處理機(jī)為核心的高性能電氣傳動(dòng)裝置，使起重機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速和靜動(dòng)特性，可進(jìn)行操作的自動(dòng)控制、自動(dòng)顯示與記錄，起重機(jī)運(yùn)行的自動(dòng)保護(hù)與自動(dòng)檢測(cè)，特殊場(chǎng)合的遠(yuǎn)距離遙控等，以適應(yīng)自動(dòng)化生產(chǎn)的需要。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝在橋式起重機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。所有這些因素都有里地促進(jìn)了橋式起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有橋式起重機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近年來(lái)橋式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
（1）重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化；
（2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化；
（3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化；
（4）產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化；
（5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化。
1.2 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容、目標(biāo)和方法
主要內(nèi)容：了解橋式起重機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)一臺(tái)滿足要求的室內(nèi)32/5t雙梁橋式起重機(jī)，并用AutoCAD繪圖軟件繪制出要求的圖紙。由于橋式起重機(jī)基本上是采用電力驅(qū)動(dòng)，且電動(dòng)機(jī)容量的選擇與各機(jī)構(gòu)的尺寸布置和運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性有密切關(guān)系，因此，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初，先對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算、選擇及校驗(yàn)。橋式起重機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，先是確定傳動(dòng)設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)動(dòng)力傳動(dòng)方向進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。在這三個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)，起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)是最重要也是最關(guān)鍵的。對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)時(shí)，采用經(jīng)濟(jì)梁法設(shè)計(jì)出起重機(jī)主梁最優(yōu)截面，并校核截面幾何尺寸。
本設(shè)計(jì)采用規(guī)范的設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)橋式起重機(jī)各機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分析。首先，通過(guò)查閱相關(guān)書(shū)籍和資料，學(xué)習(xí)橋式起重機(jī)的相關(guān)知識(shí)，了解橋式起重機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，掌握橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，學(xué)習(xí)并掌握AutoCAD軟件的使用，掌握一般的繪圖方法和計(jì)算分析步驟；其次，根據(jù)現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)橋式起重機(jī)采用的各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型，結(jié)合課本知識(shí)和參考文獻(xiàn)信息，設(shè)計(jì)符合使用要求的結(jié)構(gòu)；橋式起重機(jī)的受力情況，計(jì)算橋式起重機(jī)的自重載荷、起升載荷、水平慣性載荷，并對(duì)橋式起重機(jī)的抗傾覆穩(wěn)定性進(jìn)行校核。
2. 型式及主要技術(shù)參數(shù)
2.1 型式及構(gòu)造特點(diǎn)
箱形雙梁結(jié)構(gòu)具有加工零件少、工藝性好、通用性好及機(jī)構(gòu)安裝檢修方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國(guó)在5噸到80噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用了這種形式，但這種結(jié)構(gòu)型式也存在一些缺點(diǎn)；自重大、易下?lián)?。它的主要組成部分有小車(chē)（主、副起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車(chē)架）。橋架（主梁和端架）、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備等。
2.2主要技術(shù)參數(shù)
起重量：主鉤＝32 t，副鉤＝5 t
跨度：L＝19.5 m
起升高度：主鉤＝12 m，副鉤＝14 m；
工作級(jí)別：主起升機(jī)構(gòu)： M5
副起升機(jī)構(gòu)： M5
大車(chē)： M5
小車(chē)： M5
工作速度：主起升速度：V＝7.5 m/min
副起升速度：V＝19.5 m/min
小車(chē)運(yùn)行速度：V＝38.5 m/min
大車(chē)運(yùn)行速度：V＝74.5 m/min
小車(chē)軌距：2.5 m
大車(chē)走輪：4只，其中一半為驅(qū)動(dòng)輪
3. 起重小車(chē)的計(jì)算
32/5噸雙梁橋式起重機(jī)小車(chē)采用四個(gè)走輪支承的起重小車(chē)。它主要由主、副起升機(jī)構(gòu)、小一運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車(chē)架所組成。
3.1主起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算
3.1.1主要參數(shù)與機(jī)構(gòu)的布置簡(jiǎn)圖
主起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：
1——電動(dòng)機(jī)：2——聯(lián)軸器：3——傳動(dòng)軸：4——制動(dòng)器：5——減速器：6——卷筒
圖3-1 主起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
已知： 起重量：Q＝32000kg；
工作級(jí)別：M5
最大起升高度：12 m
起升速度：7.5 m/min
3.1.2鋼絲繩的選擇
根據(jù)起重機(jī)的額定起重量，選擇雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)滑輪倍率為4，鋼絲繩纏繞方式如圖所示。
圖3-2 主起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩的纏繞方式
（1） 鋼絲繩所受最大靜拉力；
（公斤）
式中:
Q——額定起重量 Q=32 t；
G——吊鉤組重量，G＝700kg（起重量的2%~4%，這里取700kg）；
M——滑輪組倍率，m=4；
——滑輪組效率，＝0.87；
。
（2） 鋼絲繩的選擇：
所選擇鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿足：
；
而；
——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型＝5；
由上式可得：
根據(jù)上式計(jì)算查鋼絲繩產(chǎn)品目錄可選用：
鋼絲繩選用破斷拉力1670的纖維芯鋼絲繩。
查所提供的參考資料取得鋼絲繩直徑為12mm。
3.1.2 卷筒的計(jì)算
已知主起升機(jī)構(gòu)卷筒的直徑為650mm；
卷筒長(zhǎng)度和厚度的計(jì)算：
卷筒半邊繩槽部分的長(zhǎng)度：
式中 為最大起升高度，已知大小為22m；
n為鋼絲繩的安全系數(shù)；
選取鋼絲繩的安全系數(shù)為n=5；
t為繩槽節(jié)距，+(2~4)=24~26, 取t=25mm；
為卷筒的計(jì)算直徑，已給出大小為650mm；
卷筒長(zhǎng)度，取長(zhǎng)度為2000mm，其壁厚可按經(jīng)驗(yàn)公式確定mm，取厚度為24mm。
卷筒轉(zhuǎn)速
3.1.3根據(jù)靜功率初選電動(dòng)機(jī)
起升機(jī)構(gòu)靜功率計(jì)算：
式中——起升機(jī)構(gòu)的總效率：
初選電動(dòng)機(jī)功率；
查電機(jī)產(chǎn)品目錄，選280s－10。在工作級(jí)別為M5時(shí)，功率N＝52千瓦，轉(zhuǎn)速n=970轉(zhuǎn)/分。
3.1.4減速器的選擇
（1） 起升機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)比：
根據(jù)傳動(dòng)比i=40，電動(dòng)機(jī)功率N＝45kw，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=581轉(zhuǎn)/分；
可選用電機(jī)ZQH65－II－3CA型減速器，傳動(dòng)比i=4，輸入減速器功率為26kw。
（2） 驗(yàn)算減速器的最大扭矩及最大徑向載荷：
低速軸上最大扭矩的驗(yàn)算:
式中 為電動(dòng)機(jī)的額定扭矩，；
i 為傳動(dòng)比，i=40；
為電動(dòng)機(jī)至減速器被動(dòng)軸的傳動(dòng)效率，；
為電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，；
減速器低速軸上的最大短暫容許扭矩，=6250；
滿足要求
最大徑向載荷的驗(yàn)算：
式中 為卷筒上鋼絲繩的最大拉力，大小為4170kg；
為卷筒重量，查大起起重廠資料，查得；
為低速軸端的最大容許徑向載荷，查所提供的資料得；
滿足要求
3.1.5制動(dòng)器的選擇
制動(dòng)器裝在高速軸上，其制動(dòng)力矩應(yīng)滿足式：
式中 K制——制動(dòng)安全系數(shù)，對(duì)M5級(jí)工作類(lèi)型取1.75；
M制靜——滿載時(shí)制動(dòng)軸上之靜力矩；
式中——機(jī)構(gòu)總效率值為0.85；
；
；
根據(jù)以上計(jì)算，從制動(dòng)器目錄選用制動(dòng)器。
3.2副起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算
3.2.1主要參數(shù)與機(jī)構(gòu)的布置簡(jiǎn)圖
已知：
起重量：Q＝5000kg
工作級(jí)別：M5
最大起升高度：14m
起升速度：19.5m
機(jī)構(gòu)布置與主起升機(jī)構(gòu)類(lèi)似。
3.1.2鋼絲繩的選擇
根據(jù)起重機(jī)的額定起重量，選擇雙聯(lián)起升機(jī)構(gòu)滑輪倍率為2，鋼絲繩纏繞方式如圖所示。
圖3-3 主起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩的纏繞方式
鋼絲繩所受最大靜拉力；
式中 Q——額定起重量，Q=5000公斤；
G鉤——吊鉤組重量，G鉤＝100公斤（起重量的2%~4%，這里取100公斤）；
M——滑輪組倍率，m=2；
——滑輪組效率，＝0.99；
所選擇鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿足：
；而
——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類(lèi)型＝5
由上式可得：
根據(jù)上式計(jì)算查鋼絲繩產(chǎn)品目錄可選用：
鋼絲繩619WFC破斷拉力1670的纖維芯鋼絲繩，從而確定鋼絲繩直徑為13mm。
3.1.3滑輪、卷筒的計(jì)算
（1） 滑輪、卷筒最小直徑的確定：
為了確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪、卷筒的直徑應(yīng)滿足:
式中 e為系數(shù)，對(duì)工作級(jí)別為M5的橋式起重機(jī)，取e=25；
所以，取卷筒和滑輪直徑為400mm。
（2） 卷筒長(zhǎng)度和厚度的計(jì)算：
卷筒長(zhǎng)度，取長(zhǎng)度為1500mm，卷筒材料采用HT20－40，其壁厚可按經(jīng)驗(yàn)公式確定mm，取厚度為18mm。
（3） 卷筒轉(zhuǎn)速：
3.1.4根據(jù)靜功率初選電動(dòng)機(jī)
起升機(jī)構(gòu)靜功率計(jì)算；
式中——起升機(jī)構(gòu)的總效率；
初選電動(dòng)機(jī)功率；
查電機(jī)產(chǎn)品目錄，選在工作級(jí)別為M5時(shí)，功率N＝17千瓦，轉(zhuǎn)速n=955轉(zhuǎn)/分。
3.1.5減速器的選擇
起升機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)比：
根據(jù)傳動(dòng)比i=22.99，電動(dòng)機(jī)功率N＝16千瓦，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=710轉(zhuǎn)/分。
可選用電機(jī)ZQ－500－IV－4CA型減速器，傳動(dòng)比i=23.34，輸入減速器功率為21千瓦，轉(zhuǎn)速n=750轉(zhuǎn)/分。
驗(yàn)算減速器的最大扭矩及最大徑向力
最大扭矩的驗(yàn)算
式中 為電動(dòng)機(jī)的額定扭矩，=21.97；
i為傳動(dòng)比，i=23.34；
為電動(dòng)機(jī)至減速器被動(dòng)軸的效率，大小為0.94；
為電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，大小為3.92；
查ZQ系列減速器軸端容許扭矩；
滿足要求
最大徑向力的驗(yàn)算：
卷筒上鋼絲繩最大拉力，為1288kg；
卷筒重量，；
；
查減速器低速軸端容許載荷表得；
滿足要求
3.1.6制動(dòng)器的選擇
制動(dòng)器裝在高速軸上，其制動(dòng)力矩應(yīng)滿足式：
式中——制動(dòng)安全系數(shù)，對(duì)中級(jí)工作類(lèi)型取1.75；
——滿載時(shí)制動(dòng)軸上之靜力矩；
式中——機(jī)構(gòu)總效率值為0.917；
根據(jù)以上計(jì)算，從制動(dòng)器目錄選用制動(dòng)器。
4. 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算
4.1主要參數(shù)和機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)圖
起重量在5號(hào)到50噸范圍內(nèi)的雙梁橋式起重機(jī)的小車(chē)，一般采用四個(gè)車(chē)輪支承的四車(chē)，其中兩個(gè)車(chē)輪為主動(dòng)車(chē)輪。主動(dòng)輪由小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)集中驅(qū)動(dòng)。
主要參數(shù)
起重量：＝32t ＝5t
工作級(jí)別：M5
小車(chē)運(yùn)行速度：38.5m/min
車(chē)輪數(shù)：4個(gè)
驅(qū)動(dòng)形式：集中驅(qū)動(dòng)
4.2 輪壓的計(jì)算
參考同類(lèi)型規(guī)格相近的起重機(jī)，估計(jì)小車(chē)總重為7.5噸，近似認(rèn)為由四個(gè)車(chē)輪平均承受。吊鉤位于小車(chē)軌道的縱向?qū)ΨQ軸線上，根據(jù)小車(chē)架布置圖偏離主、從動(dòng)輪之間的中心線為80mm。
根據(jù)起重小車(chē)架的平衡方程式，可分別示出主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的輪壓。
主動(dòng)輪：
式中P1——主動(dòng)輪輪壓；
Kt——小車(chē)輪矩，為2400毫米。
4.3電動(dòng)機(jī)的選擇
4.3.1運(yùn)行阻力的計(jì)算
（1）小車(chē)滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力
式中（Q+G）——額定起重量量加吊鉤重量，（Q+G）＝32500kg；
——小車(chē) 自重，＝7500kg；
K——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，K＝0.05cm；
U——軸承摩擦系數(shù)取0.015；
——附加摩擦阻力系數(shù)取1.5；
——車(chē)輪直徑為9cm；
（空載運(yùn)行時(shí)為81公斤）
（2） 小車(chē)滿載運(yùn)行時(shí)的最大坡度阻力：
式中 ——坡度阻力系數(shù)取0.002；
＝（32500+7500）0.002＝80kg
（空載運(yùn)行時(shí)＝16公斤）
（3） 小車(chē)滿載運(yùn)行時(shí)的最大靜阻力：
（＝81+16＝97公斤）
4.3.2選擇電動(dòng)機(jī)，確定減速器
（1） 滿載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的靜功率：
式中 ——小車(chē)滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力；＝480kg
——小車(chē)運(yùn)行速度，＝32.5m/min；
——小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，＝0.9；
m——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m=1；
（2） 選擇電動(dòng)機(jī)
式中 ——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)為克服慣性的功率增大系數(shù)，查《起重設(shè)計(jì)手冊(cè)》表9-6，?。?.4；
kw
查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄選擇21－6型電動(dòng)機(jī)，功率N＝5kw，轉(zhuǎn)速925轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子飛輪矩公斤，最大扭矩倍數(shù)。
（3） 確定減速器
減速器的傳動(dòng)比：
式中——小車(chē)運(yùn)行速度，＝38.5米/分；
n——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n=925轉(zhuǎn)/分；
D——小車(chē)車(chē)輪直徑取0.35米；
起時(shí)的慣性力：
式中——小車(chē)滿載起動(dòng)時(shí)的平均加速度，取0.1米/。
根據(jù)起動(dòng)時(shí)期的輸入功率、減速比、輸入轉(zhuǎn)速及工作類(lèi)型查產(chǎn)品目錄，先取立式減速器ZSC－400，i=22.4，N＝2.8千瓦（n=1000轉(zhuǎn)/分）。
4.2.3車(chē)輪計(jì)算
根據(jù)輪壓、小車(chē)運(yùn)行速度、工作類(lèi)型選車(chē)輪直徑D＝350mm，車(chē)輪的計(jì)算輪壓：
（1） 疲勞計(jì)算時(shí)的等效起長(zhǎng)載荷由下式確定：
式中——等效靜載荷系數(shù)查表得0.6；
——起升載荷重量值為32500kg ；
＝0.632500=19500kg
根據(jù)等效起升載荷確定車(chē)輪的等效輪壓，然后再由下式確定車(chē)輪的計(jì)算輪壓。
式中——根據(jù)等效起升載荷計(jì)算的最大輪壓，作為疲勞計(jì)算時(shí)的計(jì)算輪壓。
——等效沖擊系數(shù)，查得值為1；
——載荷變化系數(shù)，根據(jù)；
查起重設(shè)計(jì)實(shí)例，表2-8得＝0.8；
（2） 強(qiáng)度校核時(shí)的最大計(jì)算輪壓：
式中 為動(dòng)力系數(shù)，取為1.47；
為滿載小車(chē)最大輪壓，=8854kg；
＝kg
5. 主梁的設(shè)計(jì)
5.1主梁設(shè)計(jì)的說(shuō)明
在計(jì)算箱形雙梁橋式起重機(jī)的主梁時(shí)，為保證起重機(jī)安全、正常的工作，主梁應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的要求。強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求是指主梁在載荷的作用下產(chǎn)生的內(nèi)力不應(yīng)超過(guò)主梁材料許用的承載能力，剛度要求是指主梁在載荷作用下產(chǎn)生的變形量不應(yīng)超過(guò)許用的變形值。
5.2 主梁斷面幾何特性
根據(jù)參考資料選出主梁斷面見(jiàn)圖5-1
圖5-1 主梁斷面圖
斷面面積：
F=55×(1.4＋1.4)＋2×0.6×115=292
慣性矩：
水平慣性矩：
垂直慣性矩：
斷面模數(shù)：
5.3 主梁載荷的計(jì)算
箱形雙梁橋架的自重載荷和起升載荷。
5.3.1自重載荷及其最大彎矩的計(jì)算
自重載荷有均布載荷和集中載荷兩種。作用在主梁上的均布載荷有主梁、走臺(tái)、軌道、欄桿等重量，作用在主梁上的集中載荷有操縱室、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)以及布置在走臺(tái)上的電氣設(shè)備等的重量。
主梁均布載荷為:
算式中為一根主梁的重量，大小為5298kg；
為傳動(dòng)側(cè)走臺(tái)的重量，大小為1273kg；
為主梁軌道的重量，大小為595kg；
為一側(cè)欄桿的重量，大小為147kg；
為主梁上的一些其他小物件，如接線盒等，大小為176kg，L為跨度，大小為19.5m。
計(jì)算式所需的各個(gè)部件的重量，由參考文獻(xiàn)和設(shè)計(jì)手冊(cè)中差得，最后應(yīng)按實(shí)際結(jié)構(gòu)的重量進(jìn)行校核修改，具體數(shù)據(jù)大小參考了大連起重機(jī)器廠73年系列產(chǎn)品的主梁數(shù)據(jù)。
均布載荷產(chǎn)生的最大彎矩（在跨中）：
固定集中載荷的跨中產(chǎn)生的彎矩：
式中大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量，大小為440kg；
為操縱室的重量，大小為1100kg；
為布置在走臺(tái)上的電氣設(shè)備的重量，大小為194kg；
=2.588
固定載荷上主梁上的最大彎矩：
5.3.2起升載荷及其最大彎矩的計(jì)算
小車(chē)在橋架主梁的軌道上運(yùn)行時(shí)，作用于鋼軌上的小車(chē)輪壓以P表示，由于起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生垂直慣性力，所以計(jì)算式應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)。
小車(chē)靜輪壓：
小車(chē)計(jì)算輪壓：
式中 為小車(chē)自重引起的輪壓；
為負(fù)載引起的輪壓；
為動(dòng)力系數(shù)，根據(jù)起重機(jī)的工作級(jí)別來(lái)確定，起重機(jī)的工作級(jí)別為M5，參考設(shè)計(jì)手冊(cè)，取。
小車(chē)靜輪壓：
靜載最大彎矩：
計(jì)算最大彎矩：
式中 小車(chē)輪距為2.8m
起重機(jī)跨度為L(zhǎng)=19.5m
5.3.3水平慣性載荷
水平慣性載荷是在小車(chē)及橋架的運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的這種慣性力，通過(guò)制動(dòng)車(chē)輪的粘著力，傳遞到主梁上。
當(dāng)小車(chē)制動(dòng)時(shí)，水平慣性力。由于是縱向作用，所以在箱形結(jié)構(gòu)主梁計(jì)算中一般不考慮，只在端梁計(jì)算中考慮。
當(dāng)橋架制動(dòng)時(shí)，橫向作用于主梁軸線的水平慣性載荷根據(jù)主動(dòng)車(chē)輪數(shù)決定。
在計(jì)算中，一般不單獨(dú)計(jì)算，而對(duì)主梁取水平慣性力引起彎矩等于垂直載荷引起的彎矩的0.1倍，端梁計(jì)算中去0.15倍。
由水平慣性力產(chǎn)生的主梁最大彎曲力矩為。
5.4 載荷組合及主梁應(yīng)力的計(jì)算
5.4.1 跨中主梁法向應(yīng)力
第一類(lèi)載荷組合：
第二類(lèi)載荷組合：
第三類(lèi)載荷組合：
為第一、第二類(lèi)許用應(yīng)力；
為第三類(lèi)許用應(yīng)力。
5.4.2 跨端主梁腹板的剪應(yīng)力
式中：在固定載荷及活動(dòng)載荷的作用下，主端跨端的最大剪力。
其中: ；
；
為小車(chē)位于跨端極限位置，所以去=0。
滿足要求
5.5 剛度的計(jì)算
5.5.1主梁的靜剛度
對(duì)兩個(gè)輪壓力：
式中 為小車(chē)的實(shí)際靜輪壓，不計(jì)動(dòng)力系數(shù)，分別取7.3t和6.7t；
L為起重機(jī)的跨度，大小為1950cm；
E為彈性模數(shù)，大小為；
為主梁跨中毛截面對(duì)中心軸的慣性矩，大小為558751；
滿足要求
5.5.2 主梁的動(dòng)剛度
按空載時(shí)的自振周期：
式中 T為自振周期，單位為秒；
M為大車(chē)及小車(chē)的換算質(zhì)量：
其中 q為橋架結(jié)構(gòu)單位長(zhǎng)度的重量；
為小車(chē)的重量；
為橋架結(jié)構(gòu)的慣性矩；
所以滿足要求
6. 端梁計(jì)算
箱形結(jié)構(gòu)橋架的端梁一般亦采用箱形斷面：
圖6-1 端梁斷截面尺寸
6.1中間斷面系數(shù)
圖中符號(hào) d——下蓋板螺釘孔直徑，d=21mm；
n——下蓋板斷面螺釘孔數(shù)，n＝5；
D——腹板工藝孔直徑，D＝150mm。
下蓋板凈斷面面積
對(duì)x－x軸凈斷面慣性矩：
對(duì)x－x軸凈斷面系數(shù)：
對(duì)y-y軸凈斷面慣性矩：
對(duì)y-y軸凈斷面系數(shù)：
6.2端部支承處斷面系數(shù)
斷面上部對(duì)x-x軸的靜矩：
斷面上蓋板對(duì)x-x軸的靜矩：
斷面下蓋板對(duì)x-x軸的靜矩：
7. 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算
雙梁橋式起重機(jī)的橋架，起重量在5至50噸范圍內(nèi)一般均由四個(gè)車(chē)輪支承，其中兩個(gè)車(chē)輪為主動(dòng)車(chē)輪，主動(dòng)動(dòng)車(chē)輪由大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)。
1——電動(dòng)機(jī)； 2——制動(dòng)器； 3——傳動(dòng)軸； 4——高速軸齒輪聯(lián)軸器；
5——減速器； 6——低速軸齒輪聯(lián)軸器； 7——車(chē)輪
圖7-1 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
7.1主要參數(shù)
起重量：Q＝32/5噸
跨度：L＝19.5米
工作級(jí)別: M5
大車(chē)運(yùn)行速度: V＝70.6米/分
大車(chē)輪距 B＝4.7米
車(chē)輪數(shù) 4個(gè)
驅(qū)動(dòng)形式 分別驅(qū)動(dòng)
計(jì)算重量 小車(chē)重＝7.5噸；吊具重G＝0.7噸；
起重機(jī)總重量（包括小車(chē)）＝32.5噸
7.2輪壓計(jì)算
參考同類(lèi)型規(guī)格相近的起重機(jī)，可挖認(rèn)為主鉤中心線至端梁兩端主、從車(chē)輪中心線距離相等，主鉤中心線離端梁中心線最小距離（極限尺寸）＝1.5米。
7.2.1大車(chē)最大輪壓（滿載）
式中 ——起重機(jī)總重，32500公斤；
——小車(chē)自重，＝7500公斤；
——起升載荷，＝32500公斤；
L——橋架跨度，L＝19.5米；
——吊鉤中心線至端梁中心線的最小距離，＝1.5米。
7.2.2大車(chē)最小輪壓（滿載）
7.2.3大車(chē)最大輪壓（空載）
7.2.4大車(chē)最小輪壓（空載）
7.3電動(dòng)機(jī)的選擇
7.3.1運(yùn)行阻力的計(jì)算
——起重機(jī)運(yùn)行靜阻力；
——起重機(jī)運(yùn)行摩擦阻力；
——起重機(jī)在有坡度的軌道上運(yùn)行時(shí)須克服的由起重機(jī)重量分力引起的阻力。
（1） 起重機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力：
——起重機(jī)總重，＝32.5t；
——起升載荷重量，＝32.5t；
K——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，K＝0.09cm；
——軸承摩擦系數(shù)，＝0.02；
——附加摩擦阻力系數(shù)，＝1.5；
——車(chē)輪直徑，＝70cm；
d——軸承內(nèi)徑，d＝12cm。
（2） 起重機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)最大坡度阻力：
式中——坡度阻力系數(shù)，＝0.001；
（3） 起重機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)最大靜阻力：
（4） 起重機(jī)空載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力：
——吊具重量，＝0.7t；
（5） 起重機(jī)空載運(yùn)行時(shí)坡度阻力：
（6） 起重機(jī)空載運(yùn)行時(shí)靜阻力：
7.3.2確定電動(dòng)機(jī)、確定減速器
（1） 滿載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)的靜功率：
P——起重機(jī)滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力，P＝530kg；
——大車(chē)運(yùn)行速度，＝74.6m/min；
——大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，＝0.87；
m——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m＝2。
（2） 選電動(dòng)機(jī)
式中——電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)為克服慣性的功率增大系數(shù)；
當(dāng)，?。?；
N＝23.96＝7.92kw
查電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品目錄選擇22－6型電動(dòng)機(jī)，功率N＝7.5kw，轉(zhuǎn)速n＝930轉(zhuǎn)/分，轉(zhuǎn)子飛輪矩,最大扭矩倍數(shù)＝3。
（3） 確定減速器
減速器的傳動(dòng)比：
其中——大車(chē)運(yùn)行速度，＝74.6m/min；
——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，＝930n/min；
——大車(chē)車(chē)輪直徑，＝0.8m；
n/min
起動(dòng)時(shí)的慣性力：
起動(dòng)時(shí)期減速器輸入功率：
根據(jù)起動(dòng)進(jìn)的輸入功率、減速比、輸入轉(zhuǎn)速及工作產(chǎn)品目錄選型，i=23.05，N＝9kw。
整車(chē)電機(jī)有主起升電機(jī)、副起升電機(jī)、小車(chē)運(yùn)行電機(jī)、大車(chē)運(yùn)行電機(jī)。
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致 謝
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