开 题 报 告

题目：16/3.2t×28.5m桥式起重机设计

学    院　　　机械自动化学院　　

专    业　　　机电一体化专业　　

学    号　　　 014908200406　　 

学生姓名　　　　　李后谱__　　  

指导教师　　　　　蔡  芸　　　　

日    期　      2011年9月_      

毕业设计开题报告

1. 课题名称

16/3.2t×28.5m桥式起重机设计

2.课题的目的与意义

起重机械是一种空间运输工具，能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械。具有动作间歇性和作业循环性，多用于人力不能完成的任务。主要作用是完成物体的位移。它不仅可以减轻体力劳动，还将极大地提高劳动生产率。

桥式起重机：横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥，所以又称“天车”或者“行车”。

起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。在我国的国民经济中，已拥有大量的各式各样的起重机械。如在港口码头和铁路车站，没有起重机械，装卸工作就不能进行；在冶金生产中，起重机械已用于金属生产的全部过程；现代建筑工程，不能离开起重机械；在农业和林场，最困难、最费力的工作也由起重机械来完成。在核发电站中，采用特殊的起重机，用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的作业。

随着科学技术和生产的发展，起重机械在不断地完善和发展之中。先进的电气和机械设备逐渐在起重机上应用，其趋向是增加自动化程度，提高工作效率和使用性能，使其操作更加简化，更加安全可靠。这就要求起重机司机必须学习新知识、掌握新技术。

3.桥式起重机的历史和现状

3.1 桥式起重机的历史

中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。

      我国起重机最早是通过学习和仿造前苏联的技术制造出来的，因此，我国起重机到现在还残留着前苏联起重机原型的影子。受到我国国内条件以及传统冶金工艺的制约，国内起重机制造业在改革开放前几乎没有发展，还是50年代前苏联的水平。改革开放后，国内起重机生产厂家开始对起重机进行各种摸索和改进，来适应日益强大的生产需求，其中既有成功的例子，也有失败的教训。

20世纪90年代以来，以我国起重机龙头企业太原重型机械厂和大连起重机厂为首，一些厂家开始与国外同行接触，进行技术合作，把经过实践检验成熟可靠的技术应用于新的产品中，为我国铸造起重机行业揭开了新的篇章。为了在国际起重机行业占有一席之地，我们还必须在引进吸收先进技术的同时，举一反三，积极探索铸造起重机的发展方向，以形成自己的特色和优势。

3.2 桥式起重机的现状

  目前各行业中使用的桥式起重机数不胜数，普遍采用小型PLC控制和调压调速，基本上没有智能化产品。中小型桥式起重机大多应用16/3.2T,50/10T以及32/16T等类型，在冶金工业的大型起重机，各大钢铁公司基本上采用200t～480t起重机，而中小企业绝大多数采用趋于淘汰边缘的75t～160t起重机，这些起重机的更新换代和现代化改造项目，形成了巨大的市场需求，也是科研人员进一步研发的动力和机会。

  随着科学的进步和工业发展的需要，现代起重机械发展迅速，人们已制造出种类繁多的起重机械和设备，在国民经济各个部门起着重要作用。如一个较大港口要装备几千台起重机械；一个大型钢铁联合企业要装备几千台起重机械。据统计，我国在铁路、机械制造业、建筑业、石油化工、电站、林业、商业等各行各业都装备着大量的起重机械设备。不仅如此，在食品加工、服务行业、旅游行业、医疗卫生业也都大量的使用着起重机械。

现代化的起重吊装技术，已经不是单纯的减轻体力劳动强度的手段，而是现代化生产不可缺少的组成部分。根据生产系统的需要，应及时、迅速，有节奏地将原材料、零部件吊装到指定的工艺岗位上去，否则现代化生产就不可能实现。实践证明：在某些关键岗位上增加一两台起重设备，劳动生产率就会成倍的增长。世界各工业发达国家十分重视物料吊装搬运系统的投资。生产规模越大，物料吊装搬运的重要性就越显著。良好的物料吊装搬运机械组成合理的吊装搬运系统，可以充分发挥生产能力，同时也能保证生产的安全。

4.桥式起重机的用途

桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械

5.桥式起重机的结构形式

  桥式起重机从名称上看就是象桥。他是跨在二侧的高空吊车粱的轨道上运行的。如果这桥有一根粱，称单粱，二根粱为双粱。如果单粱，往往采用顺粱行走的机械部分和起重的机械部分装在一体挂在粱下，俗称电动葫芦。吊车的控制一般在地面，操作人员需在地面跟随吊车的移动而行走。起重能力不大，操纵直观容易。双粱吊车有二根粱，粱间有一定间隙。顺粱行走的机械部分和起重的机械部分一起装在小车上，跨在双粱上部运行。起重能力可以较大，控制人员在吊车上的控制室内。需地面指挥人员和吊车操作人员配合进行工作。选用桥式吊车的前提是厂房（包括露天厂房）在土建设计时已考虑安装了吊车粱。如果没有吊车粱，厂房需安装吊车，则应选用轨道在地面的龙门吊车。 吊车的起重能力应根据需要和厂房设计吊车粱的承重能力决定。桥式吊车一般都有定型产品，只要确定起重能力，就可以从产品目录中选择，是单粱还是双粱应取决于符合起重能力的产品型号和规格。

6.桥式起重机的特点和分类

6.1  桥式起重机的特点

   取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架型起重机”。
   桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机，称为“桥式起重机”。
   桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里作搬运和装卸货物用。
    桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。

6.2 桥式起重机的分类

   (1)通用桥式起重机
    通用桥式起重机是指在一般环境中工作的普通用途的桥式起重机(见标准GB/T14405-93)。以下类型的起重机都属于通用桥式起重机。
    ①通用吊钩桥式起重机
    通用吊钩桥式起重机由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构、电器及控制系统及司机室组成。取物装置为吊钩。额定起重量为10T以下的多为1个起升机构；16T以上的则多为主、副两个起升机构。这类起重机能大多种作业环境中装卸和搬运物料及设备。
    ②抓斗桥式起重机
    抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别联系抓斗起升、起升机构、开闭机构。主要用于散货、废旧钢铁、木材等的装卸、吊运作业。这种起重机除了起升闭合机构以外，其结构部件等与通用吊钩桥式起重机相同。
    ③电磁桥式起重机
    电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同，不同的是吊钩上挂1个直流起重电磁铁(又称为电磁吸盘)，用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。通常是经过设在桥架走台上电动发电机组或装在司机室内的可控硅直流箱将交流电源变为直流电源，然后再通过设在小车架上的专用电缆卷筒，将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上。
    ④两用桥式起重机
    两用桥式起重机有3种类型：抓斗吊钩桥式起重机、电磁吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机。其特点是在1台小车上设有两套各处独立的起升机构，一套为抓斗用，一套为吊钩用(或一套为电磁吸盘用一套为吊钩用，或一套为抓斗用一套为电磁吸盘用)。
     ⑤三用桥式起重机
    三用桥式起重机是一种多用的起重机。其基本构造与电磁桥式起重机相同。根据需要可以用吊钩吊运重物，也可以在吊钩上挂1个马达抓斗装卸物料，还可以把抓斗卸下来再挂上电磁盘吊运黑色金属，故称为三用桥式(可换)起重机。
    抓斗*交流电源工作，电磁盘*直流电源工作。因此，该机型必须同电磁桥式起重机一样，设置电动发电机组或可控硅直流电源箱。这种起重机适用于经常变换取物装置的物料场所。
    ⑥双小车桥式起重机
    这种起重机与吊钩桥式起重机基本相同，只是在桥架上装有2台起重量相同的小车。这种机型用于吊运与装卸长形物件。
 (2)专用桥式起重机
    ①冶金桥式起重机
    冶金桥式起重机根据用途可以划分为不同的类型，主要结构基本与通用吊钩桥式起重机相同，取物装置多为专用。主要用于冶金车间的吊运作业，其起重量很大，最大的可达到数百吨。
    ②防爆吊钩桥式起重机
    按使用环境，将矿用防爆起重机(煤矿井下除外)规定为Ⅰ类，将工厂用防爆起重机规定为Ⅱ类。
    Ⅱ类起重机，按电气设备适用于爆炸性气体混合物最大试验案例间隙或最小点燃电流比，分为A、B、C三级，并按其表面最高温度分为T1-T4四组。
    起重机所用防爆电气设备及机械设备，其允许的表面最高温度，对Ⅰ类起重机可能堆积煤尘时为150℃，采取措施防止堆积时，则为450℃。对Ⅱ类起重机须符合表1-2-15的规定。
    表1-2-15 允许的表面最高温度 
温度组别 允许表面最高温度℃ 
T1 450 
T2 300 
T3 200 
T4 135 
     这种起重机的结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是所用的整套电气设置具有防爆性能。与钢轨接触的运行车轮要采用不易产生摩擦火花的材料制作，以防止在起重机使用中产生火花引起爆炸或燃烧事故。主要用于具有易燃易爆物的车间、库房或其他场所。目前产品规格较多。
    ③绝缘吊钩桥式起重机
    这种起重机结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是为了防止工作过程中带电设备的电流可经过被吊物传到起重机上，危及司机安全，故要求在吊钩组、小车架、小车轮(或小车轨道下方)上设置3道绝缘装置。主要用于冶炼铝、镁的工厂。
    上述桥式起重机除按起重机的结构及使用特性分类外，有时也按主梁的数目将其分为单主梁桥式起重机、双梁桥式起重机、四梁桥式起重机等。单主梁桥式起重机只有一根主梁，起重小车带有反滚轮，单侧满置，取物装置多为吊钩，也有电磁盘的；双梁桥式起重机具有两根对称配置的桁架型或箱型主梁，是桥式起重机的基本形式；四梁桥式起重机多用于某些冶金桥式起重机中，四根梁以桥架纵向中心线对称布置，外面两根主梁上架设普通的单钩或双钩起重小车，即副小车。主小车可跨在副小车上空运行。
     (3)电动葫芦型桥式起重机
    其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替，或者用固定式电动葫芦作起重小车的起升机构，小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量与电动葫芦部件通用化。因此，与上述通用桥式起重机相比，电动葫芦型桥式起重机虽然一般起重量较小、工作速度较慢、工作级别较低，但其自重轻、能耗较小、易采用标准产品电动葫芦配套，对帮房建筑压力负载较小，建筑和使用经济性都较好。因此在中小起重量范围的一般使用场合使用越来越广泛，甚至有替代某些通用桥式起重机的趋势。
    ①电动梁式起重机
    其特点是用自行式电动葫芦替代通用桥式起重机的起重小车，用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下突缘上运行，跨度小时直接用工字钢作主梁，跨度大时可在主梁工字钢的上面再作水平加强，形成的组合断面主梁。其主梁可以是单根主梁(电动单梁式起重机)，也可以是两根主梁(电动双梁式起重机)，其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高架轨道上，也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上(悬挂式)。
    ②电动葫芦桥式起重机
    其特点是采用固定式电动葫芦装在小车上作起升机构，小车运行机构也多采用电动葫芦零部件作成简单的构造形式，小车也极为简便轻巧，其整体高度小，小车及桥架自重轻、重心低、有很广泛的使用适应性

7.桥式起重机的发展趋势

随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。起重机正经历着一场巨大的变革。

大型化和专用化 　

由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6，500t，最大的履带起重机起重量达3，000t，最大的桥式起重机起重量为1，200t，集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机最大运行速度是240m/min，垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min 。 　

工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。例如冶金、核电、造纸、垃圾处理的专用起重机，防爆、防腐、绝缘起重机和铁路、船舶、集装箱专用起重机的功能不断增加，性能不断提高，适应性比以往更强。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场打开了销路。这种起重机安装在房屋结构上，跨度大、起升高度大、可过跨、停车精度高。在起重小车下面安装有多节伸缩导管，与飞机维修平台相连，并可作360度旋转。通过大车和小车的位移、导管的升降与旋转可使维修平台到达飞机的任一部位，进行飞机的维护和修理，极为快捷方便。 

模块化和组合化 　

用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。 

目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降12%，生产成本下降45%，经济效益十分可观。德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机，起重机的钢结构由冷轧型轨组合而成，起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置，可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运路线在短时间内将各种部件组合搭配即成。这种起重机组合性非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，甚至能组成大型自动化物料搬运系统。

 轻型化和多样化 　

有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新，已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量为1-63吨，工作级别为A1-A7，整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。根据用户需要每种规格起重机都有三种单速及三种双速供任意选择，还可以选用变频调速。操纵方式有地面手电门自行移动、手电门随小车移动、手电门固定、无线遥控、司机室固定、司机室随小车移动、司机室自行移动等七种选择。大车及小车的供电有电缆小车导电、DVS系统两种方式。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。这种起重机的另一最大优点是轻型化，自重轻、轮压轻、外形尺寸高度小，可大大降低厂房建筑物的建造成本，同时也可减小起重机的运行功率和运行成本。与通用产品相比较，起重量为10t，跨度22.5m，通用双梁桥式起重机自重是24t，起重机轨面以上高度1876mm，起重机宽度5980mm; 德马格起重机的自重只有8.7t，重量轻了176%，起重机轨面以上高度为920mm，降低了104%，起重机宽度为2980mm，外形尺寸减少了 

8.课题设计的主要内容

 8.1 主要技术参数

 

8.2 设计内容

（1）完成整个起重机的设计计算，合理选择起升机构；大、小车运行机构的主要元件；合理设计桥架截面尺寸。

（2）绘制零部件图纸（起重机总装配图：大车部件及其零件图）

（3）完成设计计算说明书。

9.进度安排（以周为单位）

第1周——第5周：查阅文献。完成开题报告。

第6周——第10周：设计部件、零件。完成设计原理、计算及图纸的绘制。

第11周——第13周：完成毕业设计初稿，整理图纸和计算说明书。

第14周：撰写毕业设计论文，准备答辩。

10.参考文献：

[1] 陈道南，盛汉中 .起重机课程设计[M].北京：冶金工业出版社，1993

[2] 张质文，王金诺，虞和谦等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998

[3] 陈道南. 起重运输机械[M].北京：冶金工业出版社，1997

[4] 张质文，《起重机设计手册》：中国铁道出版社，  1998

[5] 胡宗武，顾迪名. 起重机设计计算  北京科学技术出版社  1989

[6] 起重机课程设计 指导书部分  北京钢铁学院等合编  北京钢铁学院出版社  1981

[7]  倪庆兴 ， 起重机输送机械图册   机械工业出版社， 1992