桥式起重机毕业设计文献综述

1引言QD型吊钩桥式起重机三维结构设计是使用三维软件proe对桥式起重机进行的结构设计。桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。此外，近年来随着科技的进步，三维技术的应用已经几乎辐射到了各行各业。传统的设计方法是工程师在大脑里构思三维的产品，在通过大脑的几何投影，把产品表现在一维图样上，采用三维技术后，工程师就可以直接在计算机上进行零件设计和产品的装配，计算机屏幕上的产品就是未来产品三维图像，大大提高了效率。本文我们将着重介绍起重器及三维软件proe。1.1简介起重机(Crane)属于起重机械的一种，是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环[1]。1.2起重机的雏形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[1]。起重机主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结构，有的可用型钢作为支承梁[2]。2起重机的类型按结构形式,，起重机主要分为桥架型起重机和臂架型起重机两类。2.1桥架型起重机可在长方形场地及其上空作业，多用于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸，有梁式起重机、桥式起重机、龙门起重机、缆索起重机、运载桥等。2.1.1梁式起重机梁式起重机：梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机。单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。按桥架支承式和悬挂式两种。前者桥架沿车梁上的起重机跪倒运行；后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机轨道运行。单梁桥式起重机分手动、电动两种。手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较低，起重量也较小，但自身质量小，便于组织生产，成本低，时候用于无电源后搬运量不大，对速度与生产率要求不高的场合。手动单梁桥式起重机采用手动单轨小车作为运行小车，用手拉葫芦作为起升机构，桥架由主梁和端梁组成。主梁一般采用单根工字钢，端梁则用型钢或压弯成型的钢板焊成。电动单梁桥式起重机工作速度、生产率较手动的高，起重量也较大。电动单梁桥式起重机由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成。2.1.2桥式起重机桥式起重机是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。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。2.1.3门式起重机门式起重机一般根据门架结构形式、主梁形式、吊具形式来进行分类。按门框结构形式分（a）全门式起重机：主梁无悬伸，小车在主跨度内进行。（b）半门式起重机：支腿有高低差，可根据使用场地的土建要求而定。（c）双悬臂门式起重机：最常见的一种结构形式，其结构的受力和场地面积的有效利用都是合理的。（d）单悬臂门式起重机：这种结构形式往往是因场地的限制而被选用。按主梁结构形式分（a）单主梁门式起重机单主梁悬臂门式起重机结构简单，制造安装方便，自身质量小，主梁多为偏轨箱形架结构。与双主梁门式起重机相比，整体刚度要弱一些。因此，当起重量Q≤50t、跨度S≤35m时,可采用这种形式.单主门梁式起重机门腿有L型和C型两种形式.L型的制造安装方便,受力情况好,自身质量较小,但是,吊运货物通过支腿处的空间相对小一些.C型的支脚做成倾斜或弯曲形,目的在于有较大的横向空间,以使货物顺利通过支脚。(b)双梁桥式起重机双梁桥式起重机承载能力强，跨度大、整体稳定性好，品种多，但自身质量与相同起重量的单主梁门式起重机相比要大些，造价也较高。根据主梁结构不同，又可分为箱形梁和桁架两种形式。目前一般多采用箱形结构。2．2臂架型起重机2.2.1悬臂起重机有立柱式、壁挂式、平衡起重机三种形式.①柱式悬臂起重机是悬臂可绕固定于基座上的定柱回转，或者是悬臂与转柱刚接，在基座支承内一起相对于垂直中心线转动的由立柱和悬臂组成的悬臂起重机。它适用于起重量不大，作业服务范围为圆形或扇形的场合。一般用于机床等的工件装卡和搬运。柱式悬臂起重机多采用环链电动葫芦作为起升机构和运行机构，较少采用钢丝绳电动葫芦和手拉葫芦。旋转和水平移动作业多采用手动，只有在起重量较大时才采用电动。②壁上起重机是固定在墙壁上的悬臂起重机，或者可沿墙上或其他支承结构上的高架轨道运行的悬臂起重机。壁行起重机的使用场合为跨度较大、建筑高度较大的车间或仓库，靠近墙壁附近处吊运作业较频繁时最适合。壁行起重机多与上方的梁式或桥式起重机配合使用，在靠近墙壁处服务于一长方体空间，负责吊运轻小物件，大件由梁式或桥式起重机承担。③平衡起重机俗称平衡吊，它是运用四连杆机构原理使载荷与平衡配重构成一平衡系统，可以采用多种吊具灵活而轻松地在三维空间吊运载荷。平衡起重机轻巧灵活，是一种理想的吊运小件物品的起重设备，被广泛用于工厂车间的机床上下料，工序间、自动线、生产线的工件、砂箱吊运、零部件装配，以及车站、码头、仓库等各种场合。此外，悬臂式起重机还包括塔式起重机，门座起重机和流动式起重机等。3起重机运行机构的驱动方式起重机运行机构的驱动方式又可以分为两类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。4起重机的结构从结构上来说起重机(crane)运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上[3]。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。5起重机的安全设置为了确保起重作业安全可靠，起重机装有较完善的安全装置，以便在意外的情况下，起到保护机件或提醒操作人员注意，从而起到安全保护作用[4]。（1）液压系统中各溢流阀：可抑制回路中的异常高压，以防止液压油泵及马达的损坏，并防止处于过载状态。（2）.吊臂变幅安全装置：当不测事故发生，吊臂变幅油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时，液压回路中的平衡阀就起作用，锁闭来自油缸下腔的工作油，使吊臂不致下跌，从而确保作业的安全性。（3）.吊臂伸缩安全装置：当不测事故发生，吊臂伸缩油缸回路中的高压软管或油管爆裂或切断时，液压回路中的平衡阀就起作用，锁闭来自油缸下腔的工作油，使吊会自己缩回，从而确保作业的安全性。（4）.高度限位装置：吊钩起升到规定的高度后，碰触限位重锤，打开行程开关，过绕指标灯即亮，同时切断吊钩起升、吊臂伸出、吊臂伏到等动作的操作而确保安全。这时只要操纵吊钩下降，吊臂缩回或吊臂仰起(即向安全方操作)等手柄时，使限位重锤解除约束，操作即恢复正常。在特殊的场合，如仍需要作微量的过绕操作，可按下仪表盒上的释放按钮，此时限位的作用便解除，但此时的操作必须十分谨慎小心，以防发生事故。（5）.支腿锁定装置：当不测事故发生，通往支腿垂直油缸的高压软管或油管破裂或切割时，液压系统中的双向液压锁能封锁支腿封锁油缸两腔的压力油，使支腿不缩或甩出，从而确保起重作业的安全性。（6）.起重量指示器：起重量指示器设置在基本臂的合侧方(即操纵室的右侧面)，操作者坐在操纵室内便能清楚地观察到，能准确地指示出吊臂的仰角及对应工况下起重机允许的额定起重量。（7）.起重特性表：设置在操纵室内前侧下墙板上，该表列出了各种臂长和各种工作幅度下的额定起重量和起重高度，以便操作时查阅。起重作业时，切不可超过表中规定的数值。为了确保起重作业安全可靠，起重机装有较完善的安全装置，以便在意外的情况下，起到保护机件或提醒操作人员注意，从而起到安全保护作用。6Pro/ENGINEER与此同时，随着科技的进步，机械化，自动化已经越来越普及，这对设计人员的要求提出了新的挑战，三维软件正是在这样的背景下应运而生，而PTC公司研发的三维制图软件Pro/Engineer成为了众多三维软件中的佼佼者。6.1简介proe是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（ParametricTechnologyCorporation，简称PTC）的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEERWildFire6.0（中文名野火6)。PTC的系