32吨桥式双梁吊车运行机构的安装工艺设计毕业论文.doc

'32吨桥式双梁吊车运行机构的安装工艺设计毕业论文目录摘要-1-第一章起重机的介绍-2-1.1起重机作业的特点-2-1.2桥式起重机的发展概述-2-1.3起重机的总体构成-2-第二章钢材的标号、规格及其选择-4-2.1钢材的类别和标号-4-2.2低合金钢-6-第三章小车运行机构的焊接要求-8-3.1焊接接头的型式和焊缝种类-8-3.2焊接方法、材料-9-3.3焊缝的探伤-10-3.3.1检测钢板焊接质量-10-3.3.2焊接的工具-10-3.3.3检测步骤及数据处理-10- 3.4焊接后的钢板涂装-14-第四章吊钩的工艺安装设计-16-4.1滚筒的安装工艺-16-4.2钢丝绳的穿绕-16-4.2.1钢丝绳的结构-16-4.2.2钢丝绳的直径确定-17-4.3钢丝绳的安装-18-第五章制动器的安装工艺要求-22-第六章电动机与变频器的安装要求-24-6.1变频器的基本应用-24-6.2变频器的控制接线-24-第七章电路的基本安装要求-26-第八章设计总结-32-致谢-33-参考文献-34- 摘要桥式起重机是横架于车间、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。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，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。桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。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。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。本文主要介绍了桥式起重机的整体设计理论和设计过程，其中重点设计了桥式起重机的运行机构起升机构等，主要包括桥式起重机小车运行机构的整体设计及传动机构的布置，小车运行机构计算。小车焊接工艺的方法，卷筒的安装，及其钢丝绳的绕法，电路布线的基本要求，使其在整个运行体系中达到国家基准要求。关键词：桥式起重机；焊接工艺；钢丝绳的绕法。-33- 第一章起重机的介绍1.1起重机作业的特点起重机是以反复的工作循环方式完成货物装卸或设备作业的。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空吊具返回原地。一个工作循环时间一般从几秒钟到几个小时，这是有些机构的动作是要在不同的时间停下的。这就要求电动机具有一些性能特性来决定选择什么样类型的电动机。由于反复启动和制动，各机构和结构之间都会承受强烈的振动和冲击，载荷是正反交替的作用的，许多的重要构件必须的承受不稳定的变幅应力的作用，这些将对构件的强度计算产生较大影响。由于起重机是属于哟危险性的特殊作业的设备，它发生事故造成的损失是非常巨大的。所以，在起重机设计和制造一定要严格的按照国家标准和有关规定进行。1.2桥式起重机的发展概述当前，国外桥式起重机发展有四大特征：1、简化设备结构，减轻自重，降低生产成本法国Patain公司采用了一种以板材为基本构件的小车架结构，其重量轻，加工方便，适应于中、小吨位的起重机。该结构要求起升采用行星——圆锥齿轮减速器，小车架不直接与车架相连接，以此来降低对小车架的刚度要求，简化小车架结构，减轻自重。Patain公司的起重机大小车运行机构采用三合一驱动装置，结构比较紧凑，自重较轻，简化了总体布置。此外，由于运行机构与起重机走台没有联系，走台的振动也不会影响传动机构。2、更新零部件，提高整机性能法国Patain公司采用窄偏轨箱形梁作主梁，其高、宽比为4～3.5左右，大筋板间距为梁高的2倍，不用小筋板，主梁与端梁的连接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上盖板，由此可以降低端梁的高度，便于运输。3、设备大型化随着世界经济的发展，起重机械设备的体积和重量越来越趋于大型化，起重量和吊运幅度也有所增大，为节省生产和使用费用，其服务场地和使用范围也随之增大。4、机械化运输系统的组合应用国外一些大厂为了提高生产率，降低生产成本，把起重运输机械有机的结合在一起，构成先进的机械化运输系统。当前国内桥式起重机发展有三大特征：1、优化机械结构国内桥式起重机多已经采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能和减轻自重，并在此前提下尽量采用新结构。如5～50t通用桥式起重机中采用半偏轨的主梁结构。与正轨箱形相比，可减少或取消加筋板，减少结构重量，节省加工工时。2、采用国外先进技术起重机大小车运行机构采用了德国Demang公司的“三合一”驱动装置，吊挂于端梁内侧，使其不受主梁下挠和振动的影响，提高了运行机构的性能和寿命，并使结构紧凑，外观美观，安装维修方便。遥控起重机的需要量随着生产发展页越来越大，宝钢在考察国外钢厂起重机之后，提出大力发展遥控起重机的建议，以提高安全性，减少劳动力。3、向大型化发展由于国家对能源工业的重视和资助，建造了许多大中型水电站，发电机组越来越大。特别是长江三峡的建设对大型起重机的需求量迅速提升。三峡电厂需要1200t桥式起重机和2000t大型塔式起重机。1.3起重机的总体构成-33- 在现代化时代中,起重机在近代的产生与发展之后，得到了相当完善的发展，制造技术也是比较的成熟,我这台32t吨桥式起重机是由产生运动的机构、提供动力和起控制作用的电气设备及各种安全提示装置等四大部分组成。起重机的运动机构主要是运行小车和大车组成，用于横向和纵向的运动,在厂房里的固定的空间做水平方向上的移动,相对与地面高度是不变的运动机构。提供动力部分是由三相交流电动机提供原动力,电动机要经过减速器的减速得到一定的力矩和扭矩,使其足以能够提起32t的重物,并保持起稳定性,这就需要动力的稳定性.还有是起控制作用的电气部分,主要是变频器的启动控制和plc的控制，可以很好的启动和制动，通过变频器的频率设置得到不同的速度。让小车和大车能运行效率比起传统的电阻箱的控制更稳定有效。安全的提示装置主要是警示灯的表示,还有各个安全联锁开关的安装设计,必须能够要求起重机的安全性能能达到国家的标准要求已以上,保证其质量也要的同时也得必须的安全要求系数。在设计的小车运行机构上是安装有一台控制32t的电动机，然后连接着联轴器，由电动机提供的力传到联轴器，在传到减速器上面，然后获得较大的扭矩，足以提供大的力矩能够将滚筒转动,通过将钢丝绳收起，并配合吊勾将重物提起，并保持稳定性。但是要考虑到电动机的输出的速度过高，难以促使运动中的卷筒停止运动，这就无法保持吊钩停止下来,货物不能准确定位,在这里必须的安装制动的设备，可以使吊钩能够快速的制动停止，这里就选择了液压推杆松闸的盘式制动器，为了制动的动作迅速，选择安装在电动机的连接器连接长轴出来的位置,这里的力矩比较控制。还有的是5t的小勾也是使用同样的设计方法将重物提起。小车运行机构的实物照片如图1所示。运行机构的电动机小车运行机构制动器32吨减速器32吨制动器32吨起重电动机32吨卷筒图1小车的基本结构小车上是一共安装了三个制动器,分别是用于主吊、副吊、传动的电动机上面，使制动的动作更加的灵敏。能够准确的减速和停车。不同的是大车的机构上的安装的是两边的车轮都是分别安装了两个制动器，这里是为了行车过程中保持同时的启动和制动的同步问题，配合大车的减速和停车。-33- 第二章钢材的标号、规格及其选择2.1钢材的类别和标号起重机械钢结构主要有两个种类：一是碳素结构钢（或普通碳素钢）；二是低合金结构钢，低合金钢因含有锰、钒等合金元素而具有较高的强度。碳素结构钢根据国家标准《碳素结构钢》（GB/T700---2006)的规定，将碳素结构钢分为Q195、Q215、Q235和Q275四个牌号，其中Q是屈服强度中屈字汉语拼音的字首，后接的是阿拉破数字表示屈服强度的大小，单位为MPa。阿拉破数字越大，含碳量越多，则强度和硬度越高，塑性、韧性越低。由于碳素结构钢冶炼容易，成本低廉，并有良好的各种加工性能，所以使用较为广泛。其中Q195钢和Q215刚度不高。仅用于次要构件。Q275钢虽然强度较高，但可焊性较差，易脆裂，不易用于受动载荷的焊接结构构件。目前，机械结构中应用最广的是Q235钢。碳素结构钢由平炉或氧气顶吹装炉冶炼。交货时供应方提供力学性能质保书，其内容为屈服强度、抗拉强度和伸长率。同时还要提供化学成分质保书，其含量为碳（C）、锰（Mn）、硅（Si）、硫（S）和磷（P）等含量。Q235按质量等级、脱氧方法等表示如下：Q235由A、B、C、D质量等级分。由A到D表示质量由低到高。不同的质量等级对冲击韧性的要求有区别的。A级无冲击功规定，对冷弯试验只在需方有要求时才进行；B级要求提供20℃时冲击功Ak≥27J（纵向）；C级要求提供0℃时冲击功Ak≥27J（纵向）；D级要求提供—200℃时冲击功Ak≥27J（纵向）。B、C、D级也都要求提供冷弯试验合格证书。不同质量等级对化学成分的要求也有区别。根据脱氧方法不同，钢材分为沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢，并用汉字拼音字首分别表示为F、Z和TZ。用Z和TZ表示牌号时也可以省略，现将Q235钢表示法列举如下：Q235A——屈服强度为235MPa，A级镇静钢；Q235AF——屈服强度为235MPa,A级沸腾钢；Q235Bb——屈服强度为235MPa，B级半镇静钢；Q235D——屈服强度为235MPa，D级特殊镇静钢；Q235C——屈服强度为235MPa，C级镇静钢。碳素结构按现行标准规定的化学成分和力学性能如图下：碳素结构钢的牌号和化学成分-33- -33- 目前我国钢材品种牌号和表示方法有时还沿用老标准，有必要介绍一下过去的标准《普通碳素结构钢技术条件》（GB700——79）。普通碳素钢按含碳量的大小，分为1、2、3、4、5、6、7共7个钢号，钢号越大，钢中含碳量越多，钢材的强度和硬度也就越高，塑性越低。钢结构中常用钢号为3号钢，即现行标准的Q235，其他的1、2、3、4、5号钢分别对应于现行标准的Q195钢、Q215钢、Q255钢和Q275钢。2.2低合金钢低合金钢是在普通碳素结构钢中添加一种或几种少量合金元素，总量低于5%。根据国家标准《低合金钢强度钢结构》（GB/T1591——2008）的规定，低合金高强度钢分为Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690等，阿拉伯数字表示该钢屈服强度的大小，单位为MPa。其中Q345起重机机械钢结构的常用钢种。低合金钢有较高的屈服强度和抗拉强度，也有良好的塑性和冲击韧性，并具有耐腐蚀、耐低温等性能，但价格高较高的。2.3钢材的选择-33- 图2钢材的类型桥式起重机的Q235厚度10mm钢材选择的目的是为了既能使起重机钢结构安全可靠地满足使用要求，又要尽最大可能的满足用材的经济性。所以在我所要的桥式起重机中的钢材是要求使用Q235C钢【如图二所示】，既可以满足载重要求了。也符合经济性，并不像低合金钢那么价格高的，从而浪费材料，使经济得到合理分配，从而降低起重机的造价。-33- 第三章小车运行机构的焊接要求3.1焊接接头的型式和焊缝种类在起重机运行机构的中，焊接接头的型式主要有四种：平接、搭接、顶接和交接。焊缝按构造分有对接焊缝、角焊缝、槽焊缝和电焊钉。在起重机械钢结构中，主要采用对接焊缝和角焊缝两种。按受力方向，对焊接缝游可分为直缝和斜缝；贴角缝又可分为与受力方向基本垂直的端缝和与受力方向基本平行的侧缝。在完成的基本总体焊接要求是把整个的小车的运行机构的，在焊接的部位上是包括各个焊接的型式与焊接方法（如图3所示），这是在焊接的总体。图3小车车架总体对接焊缝用于连接位于同一平面的构件,用料经济，传力均匀、平顺，没有显著的应力集中，适用于称承受动力载荷，但对施焊要求较高，被焊构件应保持一定的间隙。对于过长的平接焊缝实施多点的局部点焊，消除应力集中，防止在从一边焊接时产生应变，让钢板发生应力的变形。这是因为钢板在焊接时会产生大量焊接应力，这个力即能够使钢板焊接起来，也可以使钢板发生变形，破坏两块要连接起来的钢板在同一平面。所以需要消除应力的集中的方法是在一条焊缝上，先做均匀的几处点焊，让钢板先有几点点焊焊接起来。这样的焊接工艺焊接对于平焊来说是防止钢板变形的有效方法。在对于施焊要求比较高的焊接处，被焊构件应保持一定的间隙。也是为了保证焊件能够融透，由于在小车的焊接连接的钢板中，大多厚度都是大于8mm的，这时是需要对焊件的边缘进行加工，使其形成一定形状的坡口。坡口的基本形状分为I形缝、单边V形缝、U形缝、K形缝和X形缝等（如图4a~f）。当只能在单面施焊时，还需设置衬垫施焊（图4g~i），以保证焊缝质量。具体的坡口形状和尺寸课参考国家标准（GB984—88）。-33- 图4在小车的整个的运行的机构中，在焊接的技术要求上是有多个方法，使小车的总体工艺达到要求，采取了不同的焊接工艺方法，对钢板实施不同的角度焊缝焊接，在焊接的过程中有连续焊缝和断续焊缝的连接，就是连续焊缝用于主要构件的连接3.2焊接方法、材料起重机机械结构的焊接连接有电弧焊、气焊、电阻焊、电渣焊等焊接方法。其中，电弧焊（电焊）是起重机械钢结构最常用的焊接方法，目前在我国手工电焊、CO2气体保护焊、埋弧焊是最常用的三种电弧焊方法。其焊接原理是以焊接电弧产生的热量使焊条和焊件熔化，从而凝固成牢固的接头。在对小车的运行机构的焊装过程中，主要是进行的是手工焊；因为手工焊操作灵活、使用设备简单，可以再任意场地进行俯、横、竖或仰焊缝的施焊，故为目前最广的一种焊接方式。但其生产效率低下，焊缝的质量在很大的程度上取决于焊工的技术，手工焊的焊材为电焊条。为使焊接接头与被焊构件达到等强度且有良好的综合力学性能，针对不同的构件材料，必须选用不同的焊接材料。焊接Q235钢等低碳钢时，必须的选用E43型系列焊条；焊接Q345钢等低合金钢时，应选用E50型系列焊条，焊条型号由字母和数字组成，其中第一位字母E代表焊条，第二、三位数字表示焊缝金属的抗拉强度，以MPa为单位。当不同钢种连接时，易用与低强度钢材相选用的焊条。自动焊的焊缝质量均匀，塑性好，抗冲击性高，耐腐蚀性强。常用的自动焊接方法主要是埋弧焊和CO2气体保护焊。埋弧焊采用没有涂层的焊丝，插入从漏斗中流出的覆盖在被焊金属上面的焊剂中，通电后由于电弧作用熔化焊剂，熔化后的焊剂浮在熔化金属表面保护熔化金属，使之不与外界空气接触，有时焊剂还可以提供给焊缝必要的合金元素，以此改善焊缝质量。对Q235钢焊件，可采用H08、H08A、H08MnA等焊丝配合高锰高硅焊剂；对Q345和Q390钢焊件，可采用H08A、H08E焊丝配合高锰型焊剂，也可采用H08Mn，H08MnA焊丝配合中锰型焊剂或高锰型焊剂。CO2气体保护焊是利用二氧化碳作保护气体的熔化极气体保护电弧焊。H08Mn2SiA焊丝是目前CO2焊中应用最广泛的一种焊丝。-33- 焊接方法、焊接接头的基本型式和基本尺寸都必须在焊接结构施工图上标明。焊缝代号主要包括指引线、图形符号和辅助符号三部分。有关焊缝代号问题可参见GB/t324——2008、GB12212——60。3.3焊缝的探伤3.3.1检测钢板焊接质量指导检测人员按规程正确操作，确保检测结果科学、准确。1.对钢板制作焊缝的超声探伤，应按每条焊缝计算百分比(一级焊缝100%,二级焊缝20%)，且探伤长度应不小于200mm，对焊缝长度不足200mm时，应对整条焊缝进行探伤。2.对结构现场安装焊缝的超声探伤，应按同一类型、同一施焊条件的焊缝条数计算百分比(一级焊缝100%,二级焊缝20%)，探伤长度应不小于200mm，并应不少于1条焊缝。3.对T型接头、角接接头和要求熔透的对接和角对接组合焊缝的外观检查数量：同类焊缝抽查10%，且不应少于3条。4.对焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。外观检查数量：每批同类构件抽查10%、且不应少于3件；被抽查构件中每一类型焊缝按条数抽查5%、且不应少于1条；每条检查1处，总抽查数不应少于10处。5.拼装后焊接球、螺栓球及杆件的外观质量按节点数量抽查5%，但不应少于5个。6.钢结构网架在自重及屋面工程完成后的挠度值：小跨度网架结构测量下弦中央一点，大中跨度网架结构测量下弦中央一点及各向下弦跨度四等分点处。7.焊接球焊缝每一规格按数量抽查5%，且不应少于3个。3.3.2焊接的工具1.HS600a型数字超声波探伤仪（GC282）；2.钢尺(GC451)；3.焊角量规（GC546）；4.渗透剂；5.耦合剂（黄油或纤维素等）；6.铁刷；7.毛刷；8.标准试块。※根据检测现场情况准备攀爬设施及安全保护设备。9.环境条件常温5-35℃工程现场检测。3.3.3检测步骤及数据处理1.检测步骤（1）.取得现场资料；检查检测所需仪器、设备工具；对超声波探伤仪应提前进行预热，并根据探伤工件厚度在对比试块上进行时基线扫描调节，最大检验范围应调至荧光屏时基线满刻度2/3以上，并绘制距离－波幅曲线。（2）.斜探头横波锯齿型扫查,扫查速度≤100mm/s覆盖10mm。-33- （3）.根据抽样数量，应先进行焊缝外观检测后再进行焊缝超声探伤。对焊缝外观检测存在疑义时，采用渗透探伤方法进行检测。（4）.对被检内容进行评定。（5）.对不合格项目提出返修，返修区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复验。2.数据处理（1）.焊缝外观质量合格：1)焊缝外形较均匀，成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属之间过度较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。2)焊缝表面不得有裂纹、焊瘤等缺陷。一级、二级焊缝不得有表面气孔（图5）、夹渣、弧坑裂纹、电弧擦伤（图6）等缺陷。且一级焊缝不得有咬边、未焊满等缺陷。图5焊接的气泡图6电弧的探伤3)二级焊缝咬边：焊缝咬边深度应小于或等于0.05t（板厚），且不应大于0.5mm，连续长度不应大于100mm，两侧咬边总长度应小于总抽查长度的10%。4)三级焊缝表面气孔：直径小于或等于0.4t（板厚）时，不应有大于3mm的气孔，且在50mm长度范围内不超过2个，气孔间距应大于6倍孔径。5)三级焊缝咬边深度不应大于1.0mm。6)拼装后焊接球、螺栓球及杆件的外观质量：球表面局部凹凸不应大于1.5mm，表面油污飞溅物等基本清理干净。-33- （2）.超声探伤的等级分类1)最大反射波幅不超过评定线的缺陷，均评为Ⅰ级。2)最大反射波幅超过评定线的缺陷，检验者判为裂纹等危害性缺陷时，无论其波幅和尺寸如何，均评为Ⅲ级。3)反射波幅位于Ⅰ区的非裂纹性缺陷，均评为Ⅰ级。4)反射波幅位于Ⅲ区的缺陷，无论其指示长度如何，均评定为Ⅲ级。5)Ⅲ级为不合格的缺陷，应予返修，返修区域修补后，返修部位及补焊受影响的区域，应按原探伤条件进行复验。对复验合格的部位在报告结果中应注有复验合格字样。3.3.5结果的判定1合格：满足设计要求，属I级焊缝；2不合格：不满足设计要求，应返修。3.3.6结合图片的焊缝比较判断1.这是焊到标准的叫焊缝（图7、8）图7标准的角焊-33- 图8标准的平焊-33- 3.4焊接后的钢板涂装材料各涂层材料的选用应符合设计要求。防腐蚀材料有环氧富锌底漆、云铁环氧中漆和改性聚氨酯面漆等。各种防腐材料应符合国家有关技术指标的规定，还应有产品出厂合格证，并取样委托国家资质单位送检试验。主要机具：油漆小桶、刷子、角磨机作业条件：1）油漆工施工作业应有特殊工种作业操作证。2）不封闭的情况下，拱肋作业场地打磨和涂料施工设置严格安全防护措施，有防漏和通风措施，防止人员中毒事故。3）施工条件 温度应在10℃以上，相对湿度≤85%，被涂物表面温度应高于露点温度3℃以上，在较大灰尘条件下不可施工。5.2操作工艺工艺流程：基面清理→底漆涂装（环氧富锌底漆50μm，2道）→中漆涂装（云铁环氧中漆100μm，2道）→面漆涂装（改性聚氨酯面漆100μm，2道）→检查验收。基面清理1）施工第一条是安全第一，必须有一定的安全保护设施。2）油漆涂刷前，人工使用角磨机将原拱肋钢管上的涂层及铁锈打磨掉，除锈质量标准为Sa2.5级。底漆涂装（环氧富锌底漆50μm，2道）1）调配环氧富锌底漆，比例按成份一∶成份二=9∶1，控制油漆的粘度、稠度、稀度，兑制时应充分的搅拌，使油漆色泽、粘度均匀一致，熟化25～30分钟，涂料需在4～6小时内全部用完。2）刷第一层底漆时涂刷方向应该一致，接槎整齐。3）刷漆时应采用勤沾、短刷的原则，防止刷子带漆太多而流坠。4）待第一遍刷完后，应保持一定的时间间隙，防止第一遍未干就上第二遍，这样会使漆液流坠发皱，质量下降。5）待第一遍干燥后，再刷第二遍，第二遍涂刷方向应与第一遍涂刷方向垂直，这样会使漆膜厚度均匀一致。6）2道底漆涂装间隔为1～7天。中漆涂装（云铁环氧中漆100μm，2道）1）调配云铁环氧中漆，（25℃）甲组份（漆浆）：乙组份（固化剂）=25：3（重量比），甲乙组份比例根据气温可适当调节，熟化30分钟，涂料需在8小时内全部用完。2）涂刷的方法和方向与上述工艺相同。3）中漆涂装与底漆涂装间隔为1～7天。面漆涂装（改性聚氨酯面漆100μm，2道）1）面漆的颜色待定。面漆的调制应选择颜色完全一致的改性聚氨酯面漆，兑制的稀料应合适，面漆使用前应充分搅拌，保持色泽均匀。其工作粘度、稠度应保证涂装时不流坠，不显刷纹。2）面漆在使用过程中应不断搅和，涂刷的方法和方向与上述工艺相同。3）面漆与中漆的涂装间隔为2天以上。4）2道面漆之间的涂装间隔为2天以上。-33- 上是完成的是（图1）的上涂装工艺的任务，就是完成一个架，上面还没有进行电机、卷筒、制动器、行车结构的安装。接下来是对这些配件加以安装，就可以完成整个小车车架总体工艺的安装。-33- 第四章吊钩的工艺安装设计4.1滚筒的安装工艺起升机构的卷筒是用来卷绕并储存起升绳的。在批量生产的通用中小型起重机中，卷筒多用铸铁铸造；大卷筒和单件生产的卷筒，用钢板焊接。一般卷筒多为单层卷绕，为了使卷进的钢丝绳能整齐排列，卷筒的表面车成螺旋槽，槽底半径r=(0.25～0.9)d，d为钢丝绳的直径；有标准绳槽和深槽两种槽型，标准槽的深度C1=(0.53～0.60)d，深槽的槽深C2=（0.60～0.90）d；卷筒螺旋线的螺距，标准槽深的b=d+2～3mm，深槽的b=d+6～8mm。卷筒承受起升载荷的作用，应有足够刚性的底座予以支承，而卷筒的轴应是静定支承。图8所示是32t的卷筒支承结构图，值得注意的是，图中的左侧是要安装带齿式联轴器的静定安装钢丝绳连接联轴器和电机支座图8卷筒的侧面截图支承结构；减速器低速轴的伸出轴带有外齿轮，与卷筒法兰盘的内齿轮黏合，起到联轴器的作用。另外，伸出轴还有支承座，卷筒的左端伸出轴通过滚动轴承支承在减速器伸出轴的支承座上。这种结构设计的安装循序是有一定的难度，在安装卷筒的基础上是需要起重工具来给予协助安装的，主要是要把卷筒的安装在支座和联轴器之间。4.2钢丝绳的穿绕4.2.1钢丝绳的结构钢丝绳是由很细的强度很高的钢丝，按一定螺距绕成股，再由股绕成绳的。如果钢丝绕成股与股绕成的方向相同的，称为顺绕绳，这种绳具有较好的柔软性，但在自由状态下容易绞成一团，不适合作起升绳。钢丝绳股中钢丝大小及其配置，对钢丝绳的寿命和柔性有一定的影响。最常用的有两种配置，一种是外圈钢丝较粗、中间层较细的，通常由6股构成，每股19丝，在GB（国家标准）中的标记是6×19S+FC(纤维芯)、6×19S+IWR(全金属丝芯)，这种绳由于外层钢丝较粗，适合于多灰的场合使用，这种钢丝绳过去称为西尔型，所以标记19后面有S字符，其截面结构形式见图9左边；另一种也是6股、每股19丝，但股中由不同直径的钢丝混合布置，在GB中的标记为：6×19W+非常，或6×19S+IWR，这种钢丝绳过去称为瓦灵吞型，所以19后有W字符，-33- 图9钢丝绳截面结构形式见图9的右边。金属芯钢丝绳适合在高温场合使用，如吊钢水包的起重机等。纤维芯钢丝绳柔性比较好，在非高温场合广泛使用。如果钢丝绳直径较大或要求柔软性特别好，每股的钢丝数可以更多磁些，如25、26、31、41、49等；也可以采用8股。在有腐蚀性的场合使用的钢丝绳，钢丝要镀锌。也有单股钢丝绳，主要是用来作为横向受力的所谓“承载绳”；缆索起重机的承载索是由一种特种工艺制成的，它的表面一层的钢丝是Z型结构，表面很光滑，上面可以运行起重机小车的车轮。4.2.2钢丝绳的直径确定钢丝绳所受的最大工作静拉力So乘以安全系数n，得出绳内被断拉力S，以此作为选绳依据，其计算式为S=nSo式中So——所用钢丝绳的破断力，N；S——钢丝绳最大静压力；n——安全系数，参考文献《起重机设计与实例》P278页；取4；钢丝绳最大静压力；在起升机构中，钢丝绳最大工作静拉力是由起升载荷考虑滑轮组效率和承载分支最后确定，起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品，取物装置（下滑轮组，吊钩，吊梁等），悬挂桡性件及其在升降中的设备质量。起升高度小于50m的起升丝绳的质量可以不计。Dmin=C√S（4—46）式中C——钢丝绳的选择系数；S——考虑以下因素后得到的钢丝绳最大静拉力（N）。由两式可以算出D为20mm。-33- 4.3钢丝绳的安装（1）解卷当从卷轴和钢丝卷上抽出钢丝绳时，应将绳盘置放在专用的支架上，也可以用钢铁管穿入盘孔，两端套上绳索，将绳盘吊起，缓缓转动，并应采用措施防止钢丝绳打坏，扭结，弯折或粘上杂物，如图：图10解卷方法（2）截断。①熔断：采用熔断机熔断，不损坏钢丝绳，端部部松散，便于安全操作，这是理想的断绳②切断：钢丝绳在切断前，应在切断两端各相距10mm～20mm处用铁丝扎紧，捆扎长度为绳径1～4倍，再用切割工具切断，以防切断引起钢丝绳松散。（3）卷绕。钢丝绳在卷筒上的缠绕方向与钢丝绳的捻向及出绳方向有关，如图11所示。右捻上出绳从左到右排列（图11a），左捻上出绳从从右到左排列（图11b）右捻下车绳从右到左排列（图11c），左捻下出绳从左到右排列（图11d），并应排列整齐，避免出现偏绕或挤压现象，错误卷绕会造成乱绳，松股和打环。-33- 图11钢丝绳的缠绕方向（4）钢丝绳允许偏角。钢丝绳绕进或绕出卷筒，滑轮槽时偏斜的最大角度（即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的角度）推荐不大于5°，钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于3.5°，对于光卷筒和多层缠绕卷筒，钢丝绳偏离与卷筒垂直的平面的角度推荐不大于2°。（5）钢丝绳走向。钢丝绳走向反复弯曲易造成疲劳，产生断丝，因此安装时应尽量避免反复弯折。（6）钢丝绳端的固定和连接结构采用绳卡固定法（图12），此法简单可靠，拆卸方便，获图11钢丝绳绳卡固定得广泛应用。绳卡数目根据绳直径而定，但不一定少于三个。绳卡底板应与钢丝绳的主支接触，U形螺栓扣在钢丝绳的尾支上。绳卡螺母拧紧力矩根据使用经验，一般认为，当绳卡中的钢丝绳直径减小1／3，表明螺母的拧紧度合适。绳卡间距和最后一个绳卡后的钢丝绳尾端长度都不应小于（5—6）d，d为钢丝绳直径。绳卡固定处的强度约为钢丝绳强度的80％﹣90％。如绳卡装反，强度降下到75％以下。-33- （4）钢丝绳的绕的顺序在对卷筒的安装过程中是要进行对固定滑轮组进行的穿绕（图12）图12主吊绕线上面是固定的滑轮组，是与小车架固定的，这里的是主吊绕绳图，跟副吊（图13）的相对较难的，这里比较多的滑轮组，一方面要注意钢丝绳的弯度，还得适合滑轮位置方式。-33- 图13副吊钢丝绳绕线-33- 第五章制动器的安装工艺要求制动器是起升机构不可缺少的安全装置，而且是安装在高速轴与卷筒刚性联系的位置；在特别重要的起升机构，为确保安全，在卷筒轴上还装有第2个制动器。为了减速和停车，在小车运行机构必须安装有制动器（图1），在小车机构上安装有三个制动器。这里安装的是瓦式制动器（图14），目前市场上是一种标准产品，可在市场购买，长期以来，这种制动器是起重机中广泛使用的，其主要优点的结构简单、价格便宜。主要由两块瓦状摩擦块压在制动轮上产生摩擦转矩的；压力由压缩弹簧通过推杆产生。液压推杆是一种由小型电动机带动油泵并通过液压缸产生推力的组合件，尺寸较小，推力作用比较缓和，更换比较的方便。在安装的时候必须的注意同轴度，要两边的对其，相对电机出来轴和减速器的连接。两边必须符合国家标准要求，以免在运行过程中产生过大磨损，造成三根轴的报废，难以更换着几根轴，在安装电机，制动器和减速器的重复定位，找出最佳安装角度，把三轴安装在同一平面上。-33- 图14制动器的安装位置-33- 第六章电动机与变频器的安装要求6.1变频器的基本应用相对于50Hz／380V固定工频三相电源，变频器是一个频率和电压可变的三相电源，适宜负载为三相电动机。在电动机绕组、极对数不变的情况下，改变其供电频率能方便地改变电动机转速，而为了使电动机铁心维持一个恒磁通（不致进入磁饱和区），改变频率的同时，其三相电压值也在同步改变，一般情况下U／f是成比例变化的，因而变频器又被称为变压变频（VVVF）调速装置。在对起重机使用变频器时，一是可以根据运动起吊的快慢的要求进行调速控制；二是被调速电动机运行于低频率和低电压下，运行效率提高，产生较好的节电效果；三是变频器是一个智能化设备，在起重机中，配合PLC和触摸屏设备的使用，构成自动化控制系统，实施电气自动化流程控制。6.2变频器的控制接线变频器的端子接线图（图15）主控制电路的主端子主要有R、S、T和U、V、W，R、S、T图15变频器与PLC的接线为三相输入电源接线端子。变频器的输入电源电路，一般还加装断路器，用作电源通断控制，根据需要，会有也串接输入电抗器和噪声抑制器等，以提高功率因数、改善输入电压波形、抑制干扰等。主端子以下电路为变频器的控制端子电路，从输入、输出信号相区分，左侧为信号输入端子。从信号性质来分，有数字量信号控制端子和模拟量信号控制端子。从其作用来分，可分为三类：变频器起停控制、调速控制和变频器工作状态信号。在使用变频器时进行工作参数的设置，如表1所示。使用变频器主要可以实现减速停车，变频器接受到停止信号后，由逐渐降低运行频率至停止，在这运行中对变频器输出U／F曲线设置，能够调整对变频器的U／F输出特性吻合于拖动负载的转矩特性，以实现顺利起动、减少运行电流、降低无谓功耗、避免堵转现象出现等科学合理的高效运行。在我设计的起重机的位能负载，提供恒转矩负载运行，需要电动机提供与速度基本无关的恒定转矩，能在不同转速下，负载转矩基本保持不变，这就提供一个明显的输出特征：在低速和高速段的电动机电流几乎是恒定不变的。保护了主电网的电压和电流，也保护了起重机的电压和电流的供给。-33- 表一变频器常用调节参数序号类别作用1运转指令来源对变频器运行和停止命令来源的设置2频率指令来源对变频器输出频率控制信号来源的设置3起动方式1.从0Hz启动；2.按设定频率下限起动；3..转速跟踪起动4停车方式选择根据运行工况选择停车方式：自由停车；减速停车；直流制动方式停车等5加、减速时间根据负载特性调节，如大转动惯量负载，需适当延长加、减速时间6起动转矩调节调节频率低段的U／f，以增大启动转矩，避免堵转现象出现7载波频率调整大功率电动机起动困难或运行时对仪表造成干扰时，调低载波频率试之8U／F曲线选择根据负载特性设置U／f运行曲线，以与负载特性相适应9频率上下限设置特殊负载，需进行频率上／下限设定，如对水泵，应设置频率下限，防止干抽10IO端子功能对端子功能进行可编程设定，使之按需要处理输入信号和输出相应信号11PID设置使变频器运行于PID控制模式，和对P、I、D值进行调节12RS485通信设置与上位机通信时，需进行相关的通信设置13保护设置对变频器容量，负载电动机功率进行过电压、欠电压、过电流等保护设置-33- 第七章电路的基本安装要求1、电气控制系统（包括相关通讯及连锁等等）必须达到国内先进水平，能可靠、合理、安全、长期平稳地运行（包括电气元器件等）。2、与设备、人身安全相关联的控制点必须直接接到PLC中，不允许通过总线来控制。3、设备为连续运行工作制，无级变频调速，急停按钮与电机联锁，故障排除后按解除按钮方可启动，各焊装输送线在开始运行前，均应发声光信号提示，并延时10秒钟左右后启动。4、当各焊装输送线在工艺上需要同步时，必须设计相应的同步控制。5、电动机l<=18kW全压起动18～37kW星－三角45kW及以上软起动；l在需要进行调速的地方使用变频器，电动机必须满足变频调速的要求；l电动机具有三相过流、热过载、断相、失压和短路保护，而且要防止它自动再次接通；l电动机必须可靠接地（双色线），保证安全。6、可编程序控制器（PLC）l控制系统均采用日本三菱公司原装的PLC（Q02HCPU）进行控制；l每台PLC配置一块存储卡（Q2MEM-32MBA）、一个Q6BAT电池；l各PLC系统中最少应预留10%I/O（输入/输出）点；l各PLC的备用点及空闲点必须编号（包括图纸和实物）并且连线到本电气柜的接线端子上；l编制各设备各PLC的故障诊断程序。7、触摸屏l触摸屏全部采用日本三菱公司A975GOT-TBA-B+A9GT-QBUSS原装产品；l触摸屏功能如下：²以工艺流程图形式显示各设备的状态及参数等；²可在线进行实时数据显示、实时监视、实时控制和实时修改数据；²有故障自动诊断等功能，并能自动显示故障、报警、实时记录；²故障时自动弹出故障报警画面，并报警；²各设备典型故障检查表（维修检查内容）；²各紧急停止按钮的状态能以工艺流程图形式显示，直观方便的知道某工段按了紧急停止按钮；²生产信息的记录设备的启停时间（包括按紧急停止按钮）及次数、设备的运行参数、生产设备的报警和故障发生的时间及清除时间等²具有故障历史记录功能，记录时间为一个月；²具有在触摸屏上编制、修改、监控PLC程序的功能；²装载设备点检表（内容包括：检查周期、项目、实施者等）；²具有本段的网络诊断功能，能自动弹出故障-33- ²触摸屏的内容以中文界面显示²口令保护：多级口令保护（如操作员口令、技术人员修改参数口令等）²触摸屏所显示（记录）的内容均能在中央控制室进行同步（实时）显示（记录）。1、变频器l变频器全部采用美国A-B公司的产品；l变频器的状态和性能在触摸屏及中央控制室能监控；l变频器应能平滑和平稳的控制设备运行；l采用变频器进行速度控制，在本地触摸屏可进行参数修改；l变频器的温度不能超过60℃。2、工业现场总线l工业现场总线采用图尔克总线，柜内电器（如按钮、指示灯、开关、柜内限位和继电器等）采用图尔克总线系列，柜外电器（如接近开关、限位开关、电磁阀等）采用图尔克总线PDP系列,现场的I/O要求能带电插拔，任意模块的插拔不影响其它模块的运行；l总线电缆比较长的时候，可使用接头分段连接，以便于扩展和维修；l必须进行各工业现场总线长度、带宽、传输速度及相应程序字节的计算，确定中继器的数量，确保数据传输的畅通；l分散在设备各处的各总线模块I/O点应留有10%的富余量；l必须设计整个总装车间及各装配输送线工业现场总线分布图。3、低压电器l所有低压电器采用施耐德低压电器，另外指明的除外。4、指示元件l指示元件采用施耐德产品；组合指示灯采用和泉产品。l指示灯指示灯颜色备注电源接通，PLC运转，正常运行绿　色紧急停止，手动控制，故障红　色全部原始状态，原始位置白　色警告（电池，等等）黄　色运转，程序执行橙　色l警示灯各主控制柜顶部必须装有带声响的柱型指示灯，柱型指示灯分三层，上层红色，常亮为故障，闪烁为异常；中层蓝色，常亮为运行，闪烁为启动；下层黄色，常亮为停止，闪烁为紧急停止；蜂鸣器，启动（为长音）及故障声响（为急促音）。颜色条件备注红色（常亮）设备运转的所有故障信号红色（闪烁）设备运转的所有异常信号如PLC电池电压低蓝色（常亮）设备正在自动正常运转-33- 蓝色（闪烁）设备正在启动阶段黄色（常亮）设备停止黄色（闪烁）设备急停如按急停按钮蜂鸣器（长音）设备正在启动阶段蜂鸣器（急促音）设备运转的所有故障信号1、开关元件l按钮开关元件采用施耐德产品；l断路器采用施耐德低压电器；l光电开关和接近开关采用图尔克（天津）传感器有限公司产品。l操作面板上的开关²控制电源通/断（ON/OFF）采用钥匙开关；²各按钮等开关开孔直径尺寸选用Φ22.5；²在各控制柜上单独设置试验操作面板上各指示灯是否正常的开关；²开关的铭牌必须是由铝板制成，而且字母和文字都必须用黑色；²各控制柜至少预留3个的备用按钮，现场非工位操作盒要准备至少1个的备用按钮；²紧急停止开关（蘑菇头红色带自锁功能）要统一布置在操作面板操作区的左下部或右下部。l电源主开关²各控制柜都应设置机械方式操作的电源主开关并且应装有“主开关”的符号标记；²主开关应安装在电控柜的左上部或右上部，在外部能方便的操作；²主电源经由隔离开关再到自动空气开关到各设备（必须配置隔离开关）；²从车间母排到动力配电箱部分由发标方负责，从动力配电箱到本次采购设备电控柜直至设备内部的动力电缆、附件为投标方供货。l按钮开关的颜色应按如下进行开关颜色备注操作准备橙色自动启动绿色复位灯检测黄色停止或结束红色紧急停止红色蘑菇头型按钮选择开关黑色2、控制变压器、控制用直流稳压电源l控制变压器、控制用直流稳压电源采用朝阳市电源有限公司工业型产品，变压器的温度不能超过60℃。3、导线和接线端子l通用技术要求²电源电路和控制电路的电线必须符合国家标准；²电缆必须具有足够的长度而且能够使元件间进行快速准确的信号交换；-33- ²需要走外部的导线或柔性电缆必须走保护软管，不能外露；²所有的元器件必须以便于维护的方式进行连接；²接线端子必须用罩盖进行保护；²在应用于操作且需要移动的场合，外露的电缆必须是具有适宜的柔韧性而且具有适当的保护；²导线的颜色标准主电路控制电路地线交流：R相：黄色S相：绿色T相：红色中线：黑色直流：黑色（作+/-标记）交流控制：火线：红色零线：黑色直流控制：（+/-）蓝色黄绿色²电缆使用标准导线的横截面积必须符合国家标准，表明温度必须小于40℃，必须满足设备和电气元件长期正常稳定安全地运转。²外部管线以桥架（喷塑）为主，热镀锌钢管、金属软管为辅，途径有腐蚀、有高温场所的电缆、电线必须采用耐腐蚀、耐高温的电缆；²外部管线和内部管线的布置必须符合国际或国家有关规定，必须耐用、可靠、整齐美观、方便维修及方便清扫等；²强、弱电走线必须严格分开，且弱电必须采取有效的屏蔽，控制系统的桥架敷设必须将动力电源电缆与工业现场总线、网络电缆分开；²动力电缆、控制电缆、通讯电缆及电线必须采用国内最好品牌，并经甲同意方可施工实施；²连接线采用多股铜绝缘软线，在经常移动的位置适当预留有足够长度，以免急剧弯曲和产生过度张力；²接线端子（插接式）采用天津万可（wago）公司产品。l控制柜内部的导线²柜内布线采用线槽行线；²PLC的备用I/O点用导线从接线端子连接到相应的PLC模块上，并标明线号；²在控制柜里使用的行线槽必须具有20%的额外空间用于备用；²柜内元器件及布线必须为板前布置，必须符合国际或国家有关规定，电气元件布置有规律，标识明确，导线都走行线槽，使柜内整齐不零乱，实物与图纸资料相一致，并且安全、耐用、可靠、整齐美观等；²设备的内部接线必须在工厂完成，出厂前进行全面检查，并完成调试工作。l控制柜外部的电缆²由控制柜到设备各部位的控制电缆必须布置在电缆桥架内；²所有外部电缆必须予以编号,每根电缆的编号是唯一的；²必须采取措施确保在电缆间传输的电压不会引起任何相互干扰；²电缆的长度足以能够便于更换元器件；²控制柜进、出线采用电缆桥架，在控制柜的顶部或底部进、出线；²-33- 在电缆桥架内的不可以进行任何导线连接；信号线和强电线（动力线）必须分隔开布置；²为了便于更换和修理，至少要提供20%的备用导线，并标明导线的去向。l接线端子及连接²所有端子的连接不允许焊接连接；²在端子板的出线侧，每个端子接头原则上只可以连接一根导线；²接线端子应编号；接线端子必须压接，对于线径4mm2（含4mm2）以上还必须浸锡。l接地说明²接地线应具有适应接地电流的能力；²全部电控柜、桥架、线管、照明灯箱及设备等金属件均必须可靠接地；²接地处采用接地标记，且用螺钉固定或直接固定在接地体上；²所有接地线用双色线。1、标记l标记采用天津万可（wago）公司产品；l所有的电气元件（含现场的开关、传感器及执行机构等）必须做出统一标记符号，且在更换元件时符号不能被覆盖或丢失；标记必须是永久且便于识别的镶嵌式铝牌标注（注意不能镶嵌到元器件上）；标识规范为：＊＊＊，＊＊＊，前三位为阿拉伯数字，为顺序号，后三位为功能号，为元件英文或汉语拼音缩写，如：“KM”表示接触器；l柜内部分，电线上采用白色乙烯树脂线号管，线号必须永久且不易脱落，采用烙印或烫印，元器件根据电器原理图进行标号，用永久标识牌标明控制功能及图纸标号（注意不能镶嵌到元器件上），便于维修查找；l所有的电控柜外部的接线、传感器和执行元件等（如，接近开关、光电开关、电磁阀、电机等）应用永久镶嵌式铝牌标明控制功能及图纸标号，必须能明确标识该元器件的位置（注意不能镶嵌到元器件上），便于维修查找，门上操作器及指示灯采用文字标牌标注其功能，标牌尺寸见图例，中文标注，内容与电气原理图相符，标牌底色为白色，文字为黑色。标牌尺寸图例如下：l各设备控制柜门上部显眼位置，用铝牌标注电控柜名称及功能；l备用电缆应注明“备用****”，及走向；l接线端子上的标记应与电路图中的标记相同。2、各设备控制柜及现场操作站l所有设备现场均设手动控制按钮盒；l各设备控制柜面板需要分别布置至少3个备用按钮：控制内容备注通电/断电钥匙开关自动/手动功能转换转换开关-33- 正常启动、正常停车启动前声音示警紧急停止蘑菇型自锁按钮故障复位钥匙开关，以防误操作报警声音消除按钮各种状态指示指示灯l各现场操作站尽量做到外形尺寸及安装的统一，其控制的主要内容如下：控制内容备注自动/手动功能转换转换开关紧急停止蘑菇型自锁按钮动作机构手动操作手动操作动作应具有互锁性，以防误动作造成设备或安装工件损坏各种状态指示指示灯-33- 第八章设计总结通过此次毕业设计，让我了解到了很多方面东西。首先，此次毕业设计把大学年来的理论知识复习、总结并应用于实践当中，让我们对工程机械特别是起重机械有了更深入的了解。从整体结构到各个部件都有了一个全面的认识。此次设计不但是对我们以前学习的一种深入，更是我们今后工作的一种理论基础。-33- 致谢毕业设计是我们大学生活中很重要的一个课题，本论文的研究和撰写，是在楼老师的悉心指导和帮助下完成的。从选题到成文的每一步工作，无不倾注着楼老师的心血。几个月来，楼老师不仅以其渊博的学识理论、严谨的治学态度、敏锐的学术洞察力使我在学术上受益匪浅，而且言传身教，以其高尚的人格和强烈的责任心教导我做人做事的道理。在此，谨向他的辛勤培养和悉心关怀表示衷心的感谢。我们设计小组内诸位同学热烈的交流氛围和严谨的治学态度为本论文的撰写提供了非常优秀的客观条件，衷心感谢本小组的各位师兄弟的帮助、支持和启发，与他们在一起是快乐和充实的。大家的友好与协作使我度过了一段美好的大学生活。在论文的选题和撰写过程中，我也得了到本专业其他几位老师的热心帮助，在此也一并向他们表示真诚的感谢。另外，我在学习生活中都得到了同寝室同学班上全体同学和身边其他同学友好的热情帮助与鼓励，在此也对他们表示诚挚的谢意和真心的祝福。最后，我也要深深感谢父母等家人对我的全力支持。他们给我提供了深造的机会和很好的生活学习环境，衷心祝他们身体健康，幸福如意。非常感谢百忙中抽空指导评审本论文的评阅老师和答辩委员会的老师。-33- 参考文献：（1）咸庆信类延法.《PLC技术与应用》.机械工业出版社2011.8（2）呼宗武汪西应汪春生.《起重机设计与实例》.机械工业出版社2009.6（3）王积永张青沈孝芹.《起重机钢结构设计》.化学工业出版社.2011.7（4）赵如福.《金属机械加工工艺人员手册》.上海科学技术出版社.1990:37-1202（5）武友德.《机械零件加工工艺编制》.机械工业出版社.2009.08（6）陈宏钧.《机械加工工艺手册》.机械工业出版社.2009:58-1043（7）张质文.《包起帆等.起重机设计手册》.中国铁道出版社.2001（8）傅东明.《起重机械》（第二版）.高等教育出版社.1999（9）西南交通大学等.《起重机设计手册》.机械工业出版社.2001（10）陈道南.盛汉中.《起重机设计课程设计指导书》.机械工业出版社。1991-33-'