滑移式起重夾鉗設(shè)備的總體設(shè)計(jì)

1、摘 要本文首先對(duì)起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況、國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r及發(fā)展趨勢(shì)，通過對(duì)100kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定，包括針對(duì)本設(shè)計(jì)選取起重機(jī)的形式，確定為臂架式滑移起重機(jī)，然后對(duì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括夾持機(jī)構(gòu)、吊臂、鉗臂、軸、自動(dòng)開關(guān)裝置和設(shè)備穩(wěn)定性分析等等的設(shè)計(jì)。通過了解學(xué)習(xí)掌握夾鉗裝置的工作原理，對(duì)起重夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類與分析，通過分析從而確定起重機(jī)設(shè)計(jì)方案夾鉗裝置的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)以及分析設(shè)備的穩(wěn)定性。該滑移式夾鉗起重機(jī)，1,2級(jí)傳動(dòng)都使用皮帶傳動(dòng)，利用夾鉗自重，運(yùn)用自動(dòng)開關(guān)裝置控制夾持物體。設(shè)計(jì)過程采用了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法，機(jī)械設(shè)計(jì)輔助軟件AutoCAD設(shè)計(jì)制

2、作出起重夾鉗設(shè)備，吊起重量達(dá)100Kg，起升速度達(dá)0.1m/s,運(yùn)行速度達(dá)0.5m/s,搬運(yùn)物體快速便捷，無卡殼，設(shè)備運(yùn)行良好。關(guān)鍵字：起重機(jī)；滑移式；起重夾鉗；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；自動(dòng)開關(guān)裝置ABSTRACTThis paper firstly lifting clamp technology development and application, domestic and foreign development and development trend of 100kg crane, through the design scheme based on the determination of

3、design, including selecting the model, determine crane for arm, then to pose crane components of the crane structure design, including holding mechanism, the arm, clamp arm, axle, automatic switch devices and equipment stability analysis and so on design. By understanding learn clamp device's wo

4、rking principle, the structure of the crane clamp device classified and analysis, through the analysis to determine crane design scheme clamp device design, Specific models, tier 1 transmission have used gear transmission,transmission device scheme design and analysis equipment stability. Using doub

5、le pin shaft adjustable clamp device that USES clamp self-respect, using automatic switch equipment control clamping objects.Adopted the general design method of mechanical design, mechanical design support software AutoCAD , design a lifting clamp device, lift the weight of hoisting speed, 100Kg of

6、 0.1 m/s, operation speed reaches 0.5 m/s, handling objects without jam, fast and convenient, equipment operation is good. Keywords: Lifting appliance；Sliding type；Clamping devices； Design of structure； Automatic control device；目 錄摘 要IABSTRACTII1 起重機(jī)械簡介11.1現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向11.2國產(chǎn)起重機(jī)與國外產(chǎn)品的差距62 起重夾鉗簡介72.1

7、 國內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展?fàn)顩r72.2 常用夾鉗裝置的發(fā)展與應(yīng)用82.3.1 螺桿夾緊式82.3.2 夾鉗自重夾緊式92.3.3 夾鉗裝置自重夾緊式112.3.4 鋼繩張力附加夾緊式123 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容143.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容143.2 設(shè)計(jì)目的144 100kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定144.1 100kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)思想144.2 100kg起重機(jī)種類的選擇與確定144.3 臂架式起重機(jī)的工作原理164.4 100kg起重機(jī)電機(jī)的選擇164.5 100kg起重機(jī)的傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)174.5.1功率與效率174.5.2速度184.5.3外廓尺寸、質(zhì)量和成本184.6 100kg起重機(jī)結(jié)構(gòu)

8、的設(shè)計(jì)方案194.6.1起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇194.6.2 起重機(jī)構(gòu)件的設(shè)計(jì)方案205 100 kg起重夾鉗主機(jī)的總體設(shè)計(jì)215.1 起重夾鉗設(shè)計(jì)思想215.2 100 kg起重夾鉗工作原理215.3 起重夾鉗的夾持機(jī)構(gòu)225.4 吊臂的設(shè)計(jì)235.4.1吊臂的材料的選擇235.4.2吊臂的尺寸計(jì)算235.5 鉗臂的設(shè)計(jì)235.5.1鉗臂的材料的選擇235.5.2鉗臂1的設(shè)計(jì)245.5.3鉗臂2的設(shè)計(jì)255.6 軸的設(shè)計(jì)285.6.1軸的材料選擇285.6.2主軸的設(shè)計(jì)285.6.3軸1的設(shè)計(jì)315.6.4軸2的設(shè)計(jì)315.6.5吊軸的設(shè)計(jì)326 起重夾鉗主要部件的工藝326.1吊臂的工藝32

9、6.2鉗臂的工藝326.3軸的工藝327 自動(dòng)開關(guān)裝置的設(shè)計(jì)347.1自動(dòng)開關(guān)裝置的材料選擇347.2自動(dòng)開關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)348 設(shè)備的穩(wěn)定性分析368.1溫度對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響368.2機(jī)械加工及整體裝配對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響369 潤滑劑的選擇3710 結(jié)論及前景3810.1 結(jié)論3810.2 前景38參考文獻(xiàn)391. 起重機(jī)械簡介起重機(jī)械是現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)中實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程機(jī)械化、自動(dòng)化、減輕繁重體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要工具和設(shè)備。如在港口碼頭和鐵路車站，沒有起重機(jī)械，裝卸工作就不能進(jìn)行；在冶金生產(chǎn)中起重機(jī)械已用于金屬生產(chǎn)的全部過程；現(xiàn)代建筑工程，不能離開起重機(jī)械；在農(nóng)業(yè)和林場，最困難、最費(fèi)

10、力的工作也由起重機(jī)械來完成；在核發(fā)電站中，采用特殊的起重機(jī)，用以代替人的操作去擔(dān)當(dāng)對(duì)人體健康有嚴(yán)重危害的作業(yè)。隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)的發(fā)展起重機(jī)械在不斷地完善和發(fā)展之中。1.1現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和自動(dòng)化程度的提高，起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高。尤其是電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，促使了許多跨學(xué)科的先進(jìn)設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，推動(dòng)了現(xiàn)代制造技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)的提高。激烈的國際市場競爭也越來越依賴于技術(shù)的競爭。這些都促使起重機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革。  

11、0;我國正以前所未有的速度進(jìn)入全球化國際競爭市場，中國的起重機(jī)制造業(yè)面臨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的新形勢(shì)。因此起重機(jī)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新是關(guān)鍵?，F(xiàn)根據(jù)國內(nèi)外起重機(jī)的新理論、新技術(shù)和新動(dòng)向，結(jié)合實(shí)例，簡要論述現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向。1、重點(diǎn)產(chǎn)品大型化、高速化、耐久化和專用化   由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長。起重量越來越大，工作速度越來越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要好用，容易維護(hù)，操作方便，而且安全性要好，故障要

12、少，平均無故障工作時(shí)間要長。可靠性是國際市場產(chǎn)品競爭的焦點(diǎn)，國外許多大公司都制定了可靠性內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。我國起重機(jī)的性能要趕超世界先進(jìn)水平，最關(guān)鍵的是要提高可靠性，使起重機(jī)具有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。目前世界上最大的浮游起重機(jī)起重量6500t，最大的履帶起重機(jī)起重量3000t，最大的橋式起重機(jī)起重量1200t，自動(dòng)化立體倉庫堆垛起重機(jī)最大運(yùn)行速度達(dá)240mmin。2、系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化    許多起重機(jī)是成系列成批量的產(chǎn)品，采用系統(tǒng)多目標(biāo)整體優(yōu)化方法進(jìn)行起重機(jī)系列設(shè)計(jì)已成為發(fā)展重點(diǎn)，通過全面考慮性能、成本、工藝、生產(chǎn)管理

13、、制造批量和使用維護(hù)等多種因素對(duì)系列主參數(shù)進(jìn)行合理匹配，以達(dá)到改善整機(jī)性能降低制造成本，提高通用化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、多規(guī)格的系列產(chǎn)品，充分滿足用戶需求。    用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件  制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過不同模塊的組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。對(duì)起重機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，只需針對(duì)某幾個(gè)模塊。設(shè)計(jì)新型起重機(jī)，只需選用不同模塊重新進(jìn)行組合。由于提高了通用化程度，可使單件小批生產(chǎn)的產(chǎn)品改換成具有相當(dāng)批量的模塊生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)高效率的專業(yè)化生產(chǎn)，

14、降低制造成本。能以較少的模塊形式，組合成多品種多規(guī)格的起重機(jī)，滿足市場需求，增加競爭能力。    德國德馬格公司生產(chǎn)的橋式起重機(jī)充分考慮了模塊化和組合化，使系列、整機(jī)、機(jī)構(gòu)、部件和零件互相之間的參數(shù)匹配，能力分布達(dá)到最為經(jīng)濟(jì)合理的搭配效果。利用起重量與起升速度的乘積為常數(shù)的方法使起升機(jī)構(gòu)主要部件達(dá)到最大限度的通用。再通過滑輪倍率的變化派生出更多的規(guī)格。5125t橋式起重機(jī)系列，多種工作級(jí)別，只需4種基型的起重小車。該公司開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)車輪箱模塊系列，上面有多組聯(lián)接孔，可選裝不同型號(hào)的驅(qū)動(dòng)單元，可組裝成臺(tái)車，可與金屬結(jié)構(gòu)件組合后用作各種橋式、門式起重機(jī)，巷道堆

15、垛起重機(jī)或其它軌行式起重運(yùn)輸機(jī)械的運(yùn)行機(jī)械，其車輪有多種踏面形式可供選用。由于不受基距限制，組合靈活，用途廣泛。該公司的端梁標(biāo)準(zhǔn)模塊系列已經(jīng)商品化，與主梁之間采用摩擦環(huán)和高強(qiáng)度螺栓的連接方式，提高了互換性和尺寸精度，減少了接合面的加工量。與任一主梁都可快速有效相接。有適用于單梁或雙梁兩種形式的端梁模塊，根據(jù)起重量及跨度就可確定出適用的端梁型號(hào)。3、通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡易化和多樣化    有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在一般的車間倉庫使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高這些起重機(jī)的適用性，降低制造成本，是市場競爭能否獲勝的關(guān)鍵?？紤]綜合效益，要求起重

16、機(jī)盡量降低外形高度，簡化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)和使用維護(hù)費(fèi)用。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和輕型梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位一般用途橋式起重機(jī)。    用戶的需求性促進(jìn)了起重機(jī)的多樣性。起重機(jī)的系列參數(shù)范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，功能選擇進(jìn)一步增加，一機(jī)多用產(chǎn)品進(jìn)一步得到發(fā)展，以增強(qiáng)應(yīng)變能力。在一般使用場合采用無線遙控操作的比例也將逐步增多。    德國德馬格公司經(jīng)過長期的開發(fā)和創(chuàng)新，已形成一個(gè)輕型組合式標(biāo)準(zhǔn)起重機(jī)系列。整個(gè)系列由組合式工字形單梁、懸掛箱形單梁、角

17、形小車箱形單梁和箱形雙梁多個(gè)品種組成。主梁與端梁相接共有15種形式，可適合不同建筑物和不同起吊物的要求。每種規(guī)格起重機(jī)都有三種單速及三種雙速可供任意選擇。操縱方式有地面手電門自行移動(dòng)、手電門隨小車移動(dòng)、手電門固定、遠(yuǎn)紅外或無線電遙控、司機(jī)室固定、司機(jī)室隨小車移動(dòng)、司機(jī)室自行移動(dòng)等7種選擇，外加不同的導(dǎo)電形式，不同的電控形式，通過不同的組合，可搭配成百上千種起重機(jī)，充分滿足用戶不同的需求。這種起重機(jī)的另一最大優(yōu)點(diǎn)是輕型化，與國內(nèi)產(chǎn)品相比較，起重量32t，跨度 25.5m，國內(nèi)雙梁橋式起重機(jī)自重為46.4t，電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)自重為28.3t，而德馬格電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)的自重只有18.5

18、t，比國內(nèi)產(chǎn)品分別輕60和35。隨著起重機(jī)的不斷發(fā)展，我們公司的產(chǎn)品，能夠適應(yīng)行業(yè)的發(fā)展，我們公司的智能超載限制器及科藍(lán)安控系統(tǒng)，作為起重機(jī)安全運(yùn)行的保護(hù)神，可異地、遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)監(jiān)控起重機(jī)的運(yùn)行。4.產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化、集成化和高效化起重機(jī)的更新和發(fā)展,很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合,將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜通訊技術(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)自動(dòng)化和半自動(dòng)化。使起重機(jī)組成的物料搬運(yùn)系統(tǒng)具有更高的柔性,以適應(yīng)未來多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。 大型高效起重機(jī)的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

19、全數(shù)字化控制驅(qū)動(dòng)裝置、可編程序控制器PLC、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。它賦于起重機(jī)以信息功能,可進(jìn)行信息傳遞、處理及動(dòng)力控制,大大提高了綜合自動(dòng)化水平。目前控制方面重點(diǎn)發(fā)展吊具防偏防搖技術(shù),取物裝置自動(dòng)取、卸物技術(shù),位置檢測(cè)及自動(dòng)位置控制技術(shù),故障自診斷監(jiān)控技術(shù)等。5.產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復(fù)合化和信息化在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上,通過計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng),通過中央控制室的控制,能與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合,能與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度較高,具有信息處理功能,可將傳感器檢測(cè)出來的各種信息實(shí)施存貯、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工,進(jìn)

20、而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入輸出接口,實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)系統(tǒng)中的傳輸。起重機(jī)通過系統(tǒng)集成,能形成不同機(jī)種的最佳匹配和組合,取長補(bǔ)短,發(fā)揮最佳效用。目前重點(diǎn)發(fā)展的有工廠生產(chǎn)搬運(yùn)自動(dòng)化系統(tǒng),商業(yè)貨物配送集散系統(tǒng),集裝箱裝卸搬運(yùn)系統(tǒng),交通運(yùn)輸和郵電部門行包貨物的自動(dòng)分揀與搬運(yùn)系統(tǒng)等。生產(chǎn)工程機(jī)械的美國卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購置了一條以橋式起重機(jī)為主的物料自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng),用以鋼板噴丸處理、自動(dòng)切割和出入庫的自動(dòng)裝卸運(yùn)輸作業(yè),比原先采用單機(jī)操作工作效率提高65%。日本東芝浜川崎工廠采用由全自動(dòng)橋式起重機(jī)組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運(yùn)柔性加工線上的夾具和工件,為機(jī)

21、床運(yùn)送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}庫。這些在空間移動(dòng)的搬運(yùn)起重機(jī)代替了過去通常在地面行駛的自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車,使車間地面面積得到充分利用。6.產(chǎn)品設(shè)計(jì)微機(jī)化、精確化、快速化和全面化隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)工程、優(yōu)化工程、價(jià)值工程、可靠性工程、創(chuàng)造工程和人機(jī)工程等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展,促使許多跨學(xué)科的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法出現(xiàn),使起重機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)入創(chuàng)新、高質(zhì)量、高效率的新階段。目前,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已逐步深入到設(shè)計(jì)的各個(gè)階段和設(shè)計(jì)工作所涉及的各個(gè)領(lǐng)域。不僅能利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、存儲(chǔ)信息量大和邏輯推理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)代替人工進(jìn)行方案選擇、計(jì)算分析與繪圖,而且還能通過人機(jī)交互,

22、最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力和經(jīng)驗(yàn)。美國、德國、日本等一些起重機(jī)公司都廣泛應(yīng)用CAD,徹底拋棄了傳統(tǒng)的圖板。并且還與計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)和計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)相銜接,做到了無圖化生產(chǎn)。起重機(jī)是在復(fù)雜工況下工作的大型結(jié)構(gòu)系統(tǒng),其動(dòng)態(tài)性能受多種因素影響,運(yùn)動(dòng)參數(shù)與載荷不能用一個(gè)簡單的數(shù)學(xué)模型描述。以往多以靜態(tài)設(shè)計(jì)為主,局限性很大。國內(nèi)外近年來在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采用了動(dòng)態(tài)仿真設(shè)計(jì)新方法,用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)在各種工況下承受載荷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及隨時(shí)間變化過程的仿真模擬,得到仿真輸出參數(shù)和結(jié)果,以此來估計(jì)和推斷實(shí)際運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)。人機(jī)工程學(xué)把起重機(jī)、人和作業(yè)環(huán)境作為整個(gè)系統(tǒng)來研究,創(chuàng)造一種人與

23、起重機(jī)最佳相互作用狀態(tài)。人機(jī)工程學(xué)在起重機(jī)上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在司機(jī)室的設(shè)計(jì),包括司機(jī)室的合理布置,減輕司機(jī)疲勞和提高工作效率的措施,加強(qiáng)環(huán)境保護(hù),減少灰塵和廢氣污染,減少司機(jī)室的振動(dòng)和噪聲等。隨著起重機(jī)的高速化和大型化,還需進(jìn)一步深入開展對(duì)起重機(jī)載荷變化規(guī)律、動(dòng)態(tài)特性和疲勞特性的研究。進(jìn)一步開展對(duì)起重機(jī)整機(jī)及零部件的可靠性試驗(yàn)研究,提供起重機(jī)新的設(shè)計(jì)方法和數(shù)據(jù)。極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)、有限元法、模塊化設(shè)計(jì)、反求工程設(shè)計(jì)、疲勞設(shè)計(jì)和健壯設(shè)計(jì)會(huì)更深入全面地得到應(yīng)用。7.產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化、宜人化和綜合化結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼,減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫,提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低

24、合金鋼新材料,提高承載能力,改善受力條件,減輕自重和增加外形美觀。橋式類型起重機(jī)橋架大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu),主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接,便于加工、運(yùn)輸與安裝。在機(jī)構(gòu)方面進(jìn)一步開發(fā)新型傳動(dòng)零部件,簡化機(jī)構(gòu)?！叭弦弧边\(yùn)行機(jī)構(gòu)由于結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、調(diào)整簡單并運(yùn)行平穩(wěn),將成為起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主流,減速器殼體、卷筒及滑輪等的制造都以焊代鑄,能減輕自重、增加承載能力和改善加工制造條件。減速器齒輪采用硬齒面,以減小體積,提高承載能力,增加使用壽命。在電控方面開發(fā)性能好、成本低、可靠性高的調(diào)速系統(tǒng)和電控系統(tǒng),發(fā)展半自動(dòng)和全自動(dòng)操縱。采用機(jī)、電、儀、液一體化技術(shù),提高使用性能和可靠性,增加起重機(jī)的功能。有專

25、家指出,未來的起重機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),由于變頻調(diào)速系統(tǒng)越來越多地得到應(yīng)用,交流鼠籠電動(dòng)機(jī)將會(huì)重新受到重視并被廣泛采用。今后會(huì)更加注重起重機(jī)的安全性,研制新型安全保護(hù)裝置和故障自動(dòng)顯示裝置,并重視司機(jī)工作條件的改善。8.產(chǎn)品制造柔性化、靈捷化、精益化和規(guī)模化在激烈的市場競爭條件下,要提高起重機(jī)的市場占有率,確保起重機(jī)的高性能高質(zhì)量,并不斷推出新產(chǎn)品,生產(chǎn)企業(yè)必須具備市場變化的適應(yīng)能力和快速反應(yīng)能力。包括提高生產(chǎn)效率,提高和保持產(chǎn)品質(zhì)量的一致性,降低生產(chǎn)成本,縮短生產(chǎn)周期,加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等。生產(chǎn)制造的柔性化是使工藝裝備與工藝路線能適用于生產(chǎn)各種產(chǎn)品的需要,從適應(yīng)當(dāng)前單品種大批量生產(chǎn)方式向多品種小批量生

26、產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。生產(chǎn)制造的靈捷化是使產(chǎn)品生產(chǎn)與推向市場的準(zhǔn)備時(shí)間縮為最短,使企業(yè)機(jī)制能靈活向。生產(chǎn)制造的精益化是使生產(chǎn)過程勞動(dòng)生產(chǎn)率不斷提高,保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,強(qiáng)調(diào)企業(yè)各部門相互密切合作。良好的生產(chǎn)機(jī)制和管理機(jī)制是企業(yè)發(fā)展的前提。起重機(jī)制造時(shí)廣泛采用計(jì)算機(jī)輔助工藝規(guī)劃(CAPP)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)和柔性制造系統(tǒng)(FMS)。采用擠壓成型、沖壓成型、精密鑄造等少、無切削工藝,采用光電跟蹤切割技術(shù)、焊接機(jī)器人技術(shù)。充分利用加工中心和全自動(dòng)數(shù)控機(jī)床,提高加工制造的自動(dòng)化水平。制造手段的現(xiàn)代化是保持質(zhì)量穩(wěn)定,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的前提。1.2國產(chǎn)起重機(jī)與國外產(chǎn)品的差距近些年來，伴隨著我國固定資產(chǎn)投資的飛

27、速增長、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和大型項(xiàng)目的不斷上馬，使得我國工程機(jī)械行業(yè)獲得了空前的發(fā)展，也受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。近期炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的“徐工收購案”更是吸引了眾多業(yè)內(nèi)外人士的目光。那么，我國工程機(jī)械行業(yè)的競爭力究竟如何？同國外的對(duì)手相比，孰優(yōu)孰劣？有關(guān)專家以起重機(jī)產(chǎn)品為例，從四個(gè)方面進(jìn)行了分析對(duì)比。技術(shù)實(shí)力應(yīng)該說，我國起重機(jī)的制造技術(shù)還是位于世界前列的，眾多產(chǎn)品也在國內(nèi)外擁有廣闊的市場。然而，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，我們的技術(shù)實(shí)力還是有一定差距的。根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，級(jí)別超過200噸的履帶式起重機(jī)、超過100噸的汽車起重機(jī)大多要進(jìn)行國際招標(biāo)采購，這說明目前國內(nèi)在這方面尚不具備大量生產(chǎn)的能力。歐洲起重機(jī)的平均

28、噸位在800噸，而我國目前這一數(shù)字卻不到200。徐州重型機(jī)械公司的QUY300型履帶式起重機(jī)重臂最大起重量可達(dá)300噸，QAY200型全路面起重機(jī)額定起重量為200噸，這已是目前國內(nèi)之最，與利渤海爾、馬尼托瓦克等國際起重機(jī)行業(yè)巨頭在技術(shù)方面還有很大差距。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)由于技術(shù)能力所限，我國起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不夠完善，難以同國外匹敵。中國國際招標(biāo)網(wǎng)的資料顯示，技術(shù)要求較高的全路面起重機(jī)和履帶式起重機(jī)這兩種產(chǎn)品在我國產(chǎn)能較低，目前只有徐州重機(jī)等少數(shù)幾家行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)具備一定的生產(chǎn)能力。而這兩種產(chǎn)品是起重機(jī)眾多類別當(dāng)中噸位最大的，其價(jià)格也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通的汽車或輪胎式起重機(jī)，這一領(lǐng)域國內(nèi)產(chǎn)能的匱乏使得我們

29、不得不付給國外廠商更多的成本。產(chǎn)業(yè)鏈條決定產(chǎn)品競爭能力的不只是技術(shù)研發(fā)的實(shí)力，處于產(chǎn)業(yè)鏈下游的制造業(yè)必將受制于上游產(chǎn)業(yè)的影響。在我國，鋼鐵企業(yè)的技術(shù)缺陷也給下游的工程機(jī)械行業(yè)發(fā)展造成了一定程度的制約，鋼材的硬度、彈性、延展性等質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)直接關(guān)系到技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，汽車工業(yè)的發(fā)展與起重機(jī)的關(guān)聯(lián)也十分密切，汽車底盤技術(shù)的成熟會(huì)對(duì)起重機(jī)承載能力的提高起到?jīng)Q定性的作用。然而，我國在這方面顯然不能同歐美日等發(fā)達(dá)國家相比。另外，下游的工程機(jī)械租賃產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)育階段，這也給起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)把握市場動(dòng)向、完善售后服務(wù)帶來了更多的成本消耗。進(jìn)出口結(jié)構(gòu)從起重機(jī)的進(jìn)出口結(jié)構(gòu)來看，我國起重機(jī)行業(yè)總體上以出口為主，貿(mào)易順

30、差較大，尤其在亞洲有著非常廣闊的市場。盡管在技術(shù)上與歐美等國的競爭對(duì)手有一定差距，但是這并不影響我們成為起重機(jī)的制造大國。在中低端市場上，由于價(jià)格上的優(yōu)勢(shì)，我們擁有更多的市場份額，也涌現(xiàn)出了徐工，中聯(lián)浦沅這樣優(yōu)秀的民族品牌。我國的起重機(jī)制造商與歐美的競爭對(duì)手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢(shì)，但這并非遙不可及。更主要的是，我國在這一領(lǐng)域從未放棄過自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當(dāng)大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個(gè)蜚聲全球的知名品牌。這也就是為什么凱雷對(duì)徐工的收購會(huì)引來如此大的反響，作為很有希望的民族產(chǎn)業(yè)，我們當(dāng)然不可能拱手相讓。2 起重夾鉗簡介2.1 國內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展?fàn)顩r夾

31、鉗作為一種起重作業(yè)機(jī)具被廣泛應(yīng)用于冷、熱軋薄板廠，用來搬運(yùn)各種半成品及成品鋼卷，是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強(qiáng)、用途非常廣泛的起重設(shè)備，屬于冶金行業(yè)中的特種設(shè)備。按夾鉗在夾持物料的過程中有無輔助外力，可將其分為外力輔助式夾鉗和重力式夾鉗。外力輔助式央鉗是靠輔助外力實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持，不管貨物的尺寸如何，只要輔助設(shè)備工作得當(dāng)，這種夾鉗就能輕易地對(duì)其實(shí)現(xiàn)夾緊，它具有操作簡單、生產(chǎn)效率高、夾持力可調(diào)等特點(diǎn)。相對(duì)于外力輔助式夾鉗，重力式夾鉗只能靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的夾持，它具有安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、不消耗動(dòng)力能源、壽命較長等特點(diǎn)，因此得到了廣泛的應(yīng)用。目前我國應(yīng)用較多的是重力式

32、夾鉗，由于其初始夾緊力的產(chǎn)生是靠夾鉗和物料的自重實(shí)現(xiàn)的，如何用合適的力夾取物料，做到既能安全實(shí)現(xiàn)夾取，又避免鉗體的受力太大而導(dǎo)致鉗臂或物料的破壞就顯得非常重要了。以帶卷夾鉗為例，如果鉗口產(chǎn)生的夾持力不夠大，夾鉗夾持帶卷就不可靠；如果產(chǎn)生的夾持力太大，鉗臂的受力會(huì)很大，各鉗臂的強(qiáng)度也會(huì)要求很高，導(dǎo)致鉗體笨重：而且在夾持高溫帶卷時(shí)，夾持力太大時(shí)帶卷接觸面容易出現(xiàn)較大的塑性變形，而使其表面產(chǎn)生較深的壓痕，破壞了帶卷表面的完整性，給它的進(jìn)一步加工帶來不必要的麻煩。在我國，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動(dòng)平移式板坯夾鉗等方面進(jìn)行過研究工作。相比對(duì)于國外，我們國家在夾鉗上的研究還是非常有限。

33、德國、美國、俄羅斯等國家，在央鉗的研究方面做得很好，這些國家很早就對(duì)各種鉗式取物裝置進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。在我國，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動(dòng)平移式板坯夾鉗等方面進(jìn)行過研究性工作。相對(duì)于國外，我們國家在夾鉗上的研究還是非常有限，特別是在重力式帶卷夾鉗上，很少進(jìn)行系統(tǒng)性的研究。2.2 常用夾鉗裝置的發(fā)展與應(yīng)用夾鉗裝置是夾鉗起重機(jī)的取物裝置，它與起重機(jī)的幾個(gè)工作機(jī)構(gòu)配合，可從鑄錠車上擰斷湯道，夾取鋼錠，將鋼錠裝入均熱爐，再從均熱爐取出加熱后的鋼錠送進(jìn)運(yùn)錠車或直接放到棍道上運(yùn)往初軋機(jī)。此外，夾鉗起重機(jī)還可用來撥移鋼錠車或夾上清爐耙清理爐底。夾鉗起重機(jī)在完成上述工藝程序時(shí)，由于運(yùn)行速

34、度較快，振動(dòng)大，夾持的又往往是紅熱的鋼錠，因此夾鉗裝置的各個(gè)零部件除應(yīng)有足夠的強(qiáng)度外，還應(yīng)有良好的夾持性能，保證夾持的鋼錠不至從鉗口脫落。夾鉗裝置夾持鋼錠的工作可靠性通常用夾緊系數(shù)K表示。K為夾鉗鉗尖對(duì)鋼錠側(cè)面的兩個(gè)水平作用力(央緊力)之和對(duì)鋼錠自重的比值，K值越大，鋼錠越不會(huì)從夾鉗中脫落下來。為了加大夾緊系數(shù)K，除應(yīng)提高夾鉗裝置的強(qiáng)度與剛性外，還應(yīng)設(shè)法尋求最為合理舶結(jié)構(gòu)形式，以免過多地增大夾鉗裝置的幾何尺寸和自重，影響起升機(jī)構(gòu)的電機(jī)功率或起升速度。因此合理地選擇及改進(jìn)央鉗裝置的結(jié)構(gòu)形式是減小設(shè)備自重和提高夾鉗裝置工作可靠性的重要環(huán)節(jié)。2.3.1 螺桿夾緊式夾鉗裝置有4個(gè)起升動(dòng)滑輪2， 每兩根

35、鋼繩由起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪成對(duì)地固定到小車架上的平衡杠桿或平衡輪上。央鉗開圃機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)在上方， 由電機(jī)通過立式減速機(jī)瓤傘齒輪對(duì)傳動(dòng)垂直螺桿4， 由具有內(nèi)螺紋可上下移動(dòng)的套筒帶動(dòng)拉桿， 使夾鉗啟閉。拉桿向上時(shí)夾鉗閉合，拉桿向下時(shí)，夾鉗在自重的作用下開啟。亦可設(shè)計(jì)成使拉桿帶動(dòng)夾鉗上方的連桿， 當(dāng)拉桿向上時(shí)夾鉗閉合， 拉桿向下時(shí)夾鉗張開如圖2.3.1的右邊小圖。為了保持央鉗對(duì)鋼錠的穩(wěn)定夾持力， 在開閉機(jī)構(gòu)自 底座上方裝有彈簧裝置，彈簧的壓力越大，夾鉗對(duì)鋼錠的夾緊力就越大。為了防止機(jī)構(gòu)過載， 在立式減速機(jī)上設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。在確定彈簧壓力時(shí)， 除應(yīng)根據(jù)電機(jī)功率、傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比， 螺桿螺紋導(dǎo)

36、角、夾鉗鉗桿的傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率等因素外， 還與各運(yùn)動(dòng)物件運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣量有關(guān)。此外， 它還應(yīng)根據(jù)極限力矩保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)值及其在使用過程中的穩(wěn)定性決定。螺桿夾緊式夾鉗裝置的夾鉗鉗桿自重對(duì)夾緊力的影響甚小。在不同的鉗口開度， 鋼錠的自重對(duì)夾緊力雖有一定影響，但占的比重不大。這種夾鉗裝置的夾緊力主要是由機(jī)構(gòu)傳動(dòng)在螺桿中產(chǎn)生軸向力帶動(dòng)夾鉗鉗桿產(chǎn)生的。夾鉗的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝于夾鉗裝置翼架的下方， 通過嚙合齒輪帶動(dòng)夾鉗回轉(zhuǎn)。為了防止機(jī)構(gòu)在刮渣時(shí)過載， 機(jī)構(gòu)也設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。其結(jié)構(gòu)形式如圖2-1。圖 2.1 螺桿夾緊式2.3.2 夾鉗自重夾緊式 按照連接夾鉗鉗桿的銷軸數(shù)量和結(jié)構(gòu)， 夾鉗裝置可分為如圖2-2 所示

37、的單銷軸式，圖2-3所示的雙銷軸式和雙銷軸軸距可調(diào)式。單銷軸夾鉗裝置結(jié)構(gòu)較簡單，但適用的有效開度較小，雙銷軸的適用于較大的鉗口開度，在導(dǎo)槽曲線和夾鉗鉗桿兩段長度比不變的情況下，雙銷軸式的夾緊系數(shù)較大。雙銷軸可調(diào)式夾鉗裝置適用于鋼錠尺寸變動(dòng)范圍較大的情況，軸距的調(diào)節(jié)可以用人工，亦可用機(jī)械 前者費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且在高溫時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)的勞動(dòng)條件很差，后者可以無級(jí)調(diào)距， 但需增加一套傳動(dòng)裝置，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。在夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置中，革銷軸式的應(yīng)用最為普遍，單銷軸夾鉗裝置有兩個(gè)起升動(dòng)滑輪，每根鋼繩由起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪固定到小車架平面上的拉桿上面。當(dāng)中的啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升卷筒上，它與起升鋼繩

38、有相同的纏繞中徑。夾鉗的動(dòng)作原理是：當(dāng)夾鉗處于張開狀態(tài)時(shí)，夾鉗的重量由啟閉鋼繩支承，而夾鉗裝置的其它部分，如：導(dǎo)槽架、立柱、橫粱等的重量壘由起升鋼繩支承。夾鉗須閉合時(shí)，由啟閉機(jī)構(gòu)。將啟閉鋼繩下放，讓啟閉動(dòng)滑輪下降，與動(dòng)滑輪用拉桿和鏈條相連接的鉗銷軸隨之下降， 夾鉗因而下降。由于夾鉗鉗桿上部的滾予是沿著八字形導(dǎo)槽向下滾動(dòng)的， 夾鉗因而閉臺(tái)。當(dāng)鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，雖然啟閉機(jī)構(gòu)可能繼續(xù)使啟閉動(dòng)滑輪下降，但夾鉗及鉗銷軸已不能繼續(xù)下降，這時(shí)為了防止因鋼繩松弛而脫槽， 在拉桿和鉗銷軸之間采用了焊接鏈連接，用來保證必要的柔性環(huán)節(jié)。夾鉗的開啟過程就是閉合運(yùn)動(dòng)的逆過程。為了防止啟閉機(jī)構(gòu)在使夾鉬向上運(yùn)動(dòng)時(shí)夾鉗鉗

39、桿上部滾子與八字形導(dǎo)槽頂部接觸時(shí)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)過載，在啟閉機(jī)構(gòu)設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。夾鉗裝置的起升運(yùn)動(dòng)是使起升卷筒以相同的速度纏繞起升鋼繩和啟閉鋼繩，起升動(dòng)滑輪與啟閉動(dòng)滑輪間相對(duì)位置不變，因而夾鉗裝置不論處于任何高度，夾鉗的鉗口開度也不會(huì)變化。當(dāng)用夾鉗裝置央取鋼錠時(shí)，先下放夾鉗，使鉗夾與鋼錠側(cè)面接觸，并使鏈條呈松弛狀態(tài)。起升機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，起升動(dòng)滑輪帶動(dòng)上橫粱、立柱及導(dǎo)飴架一起上升。開始時(shí)，夾鉗上部滾子與導(dǎo)槽之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)導(dǎo)槽架上升到某一高度后，夾鉗開始夾緊鋼錠， 滾子與導(dǎo)槽之間不再出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由夾鉗帶著鋼錠與導(dǎo)槽架一起上升。在夾鉗夾住鋼錠、起升機(jī)構(gòu)起升鋼錠前，夾鉗的夾緊力主要是夾鉗的自重產(chǎn)生的

40、，此時(shí)的夾緊力稱為初始夾緊力。夾鉗的白重越大，初始夾緊力就越大。在夾鉗自重不變的情況下，夾緊力的大小只與夾鉗的幾何尺寸、鉗口開度及導(dǎo)向槽的曲線形狀有關(guān)。當(dāng)夾鉗夾住鋼錠，導(dǎo)槽架帶動(dòng)夾鉗和鋼錠一齊起升時(shí)，夾緊力是由夾鉗和鋼錠的重量共同構(gòu)成的。為了使夾鉗裝置工作可靠，設(shè)計(jì)常取夾緊系數(shù)K1820。起升機(jī)構(gòu)與啟閉機(jī)構(gòu)是完壘獨(dú)立的兩個(gè)機(jī)構(gòu)，它們可以單獨(dú)工作，亦可同時(shí)動(dòng)作。在實(shí)際工作時(shí)，夾鉗起重機(jī)所夾取的鋼錠品種和規(guī)格是多種多樣的，即使是同一品種和規(guī)格的鋼錠，由于鉗口與鋼錠側(cè)面的接觸位置不同，或夾鉗夾取鋼錠的開度不同，夾緊系數(shù)常常是變化的。為了工作可靠，應(yīng)使夾鉗在任何開度時(shí)的夾緊系數(shù)都保持足夠大的值，這可由

41、設(shè)計(jì)特殊的導(dǎo)槽曲線來實(shí)現(xiàn)。但是這種曲線不論在設(shè)計(jì)和制造時(shí)都是困難的，通常簡單地選用槧一等半徑的曲線。此種夾鉗裝置的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)于小車架上，通過蝸輪蝸桿減速機(jī)、長的方形立軸及齒輪對(duì)使夾鉗裝置回轉(zhuǎn)。為防止機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)刮渣時(shí)過載，機(jī)構(gòu)設(shè)有極限力矩保護(hù)裝置。圖2.2 雙銷軸夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置圖 2.3 雙銷軸軸距可調(diào)式自重夾緊式夾鉗裝置2.3.3 夾鉗裝置自重夾緊式 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見圖2.4。夾鉗裝置有4個(gè)起升動(dòng)滑輪，每兩根起升鋼繩由起升卷筒經(jīng)起升動(dòng)滑輪成對(duì)地固定到小車架上的平衡滑輪上。兩根啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升卷筒上， 它們與纏繞在起升卷筒上的起升鋼繩有相同的

42、纏繞中徑。夾鉗在閉臺(tái)時(shí)，原來張開的夾鉗裝置重量支承在啟閉鋼繩上，當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)下放鋼繩耐，啟閉動(dòng)滑輪3及外部滑塊2下降，夾鉗裝置的立柱及鉗銷軸因而下降，起升動(dòng)滑輪與鉗銷軸問的距離變大，夾鉗開始閉合 當(dāng)夾鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，閉臺(tái)動(dòng)作停止，立柱亦不再下降，啟閉機(jī)構(gòu)繼續(xù)下放鋼繩，夾鉗裝置的重量通過鉗銷軸懸掛在起升鋼繩上，從而產(chǎn)生初始夾緊力。夾鉗的張開運(yùn)動(dòng)是閉合運(yùn)動(dòng)的通過程，當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)動(dòng)作時(shí)，滑塊的移動(dòng)量由限位開關(guān)控制。為了減小滑塊上升時(shí)與立柱的沖擊， 在其間裝有彈簧緩沖器夾鉗裝置起升時(shí)，起升卷筒以相同的速度卷繞啟閉鋼繩和起升鋼繩，因而啟閉動(dòng)滑輪與 起升動(dòng)滑輪閥的距離不變，夾鉗的開度也不變。如果夾鉗已夾

43、住鋼錠，此時(shí)因滑塊已與立柱脫離，夾鉗裝置及鋼錠的壘部重量支承在起升鋼繩上并產(chǎn)生最大夾緊力。這起升機(jī)構(gòu)與啟閉機(jī)構(gòu)也是獨(dú)立的機(jī)構(gòu)，它們可以分別動(dòng)作或同時(shí)動(dòng)作。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)在立柱最上方， 電機(jī)通過減速機(jī)傘齒輪對(duì)、立柱及立柱下方的內(nèi)齒輪使夾鉗回轉(zhuǎn)。圖 2.4 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置2.3.4 鋼繩張力附加夾緊式 鋼繩張力附加夾緊式央鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見圖2.5。在夾鉗裝置中有8個(gè)起升動(dòng)滑輪和4個(gè)起升定滑輪，在4根起升鋼繩中，每兩根鋼繩由起升卷筒經(jīng)過內(nèi)側(cè)的兩個(gè)動(dòng)滑輪，依次繞過起升定滑輪，外側(cè)起升動(dòng)滑輪， 固定到小車架上的平衡滑輪上。兩極啟閉鋼繩由啟閉機(jī)構(gòu)卷筒繞過啟閉動(dòng)滑輪纏繞到起升巷筒上，它們與起升鋼繩

44、有相同的繩繞中徑。夾鉗須閉合時(shí)：憲鉗處于張開狀態(tài)的夾鉗裝置的重量支承在啟閉鋼繩上。當(dāng)啟閉機(jī)構(gòu)下放鋼繩，啟閉動(dòng)滑輪及其外部的滑塊下降，夾鉗裝置的立柱、鉗銷軸及起升定滑輪隨之下嘴 。由于起升動(dòng)猾輪與定滑輪間鋼繩數(shù)為開閉鋼繩的兩倍， 起升動(dòng)滑輪以啟閉動(dòng)滑輪一半的速度下降。起升動(dòng)滑輪與鉗銷軸距離變大，夾鉗開始閉合 當(dāng)鉗夾接觸到鋼錠側(cè)面時(shí)，閉合動(dòng)怍停止，立柱不再下降， 啟閉機(jī)構(gòu)繼續(xù)下放鋼繩， 夾鉗裝置便通過鉗銷軸懸掛到起升鋼繩上。圖 2.5 鋼繩張力附加夾緊式夾鉗裝置3 設(shè)計(jì)目的及主要內(nèi)容3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 通過上網(wǎng)搜索技術(shù)資料、到圖書館查閱文獻(xiàn)、到機(jī)器制造有限公司實(shí)習(xí)搜集資料以及技術(shù)專家交流學(xué)習(xí)等

45、方式，了解國內(nèi)外各種已經(jīng)生產(chǎn)的夾鉗，理解起重夾鉗的基本工作原理，從而在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出該起重夾鉗設(shè)備。3.2 設(shè)計(jì)目的 （1）了解國內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況；（2）掌握夾鉗裝置的工作原理、夾鉗裝置的工作要求及性能； （3）確定起重機(jī)總體設(shè)計(jì)方案； （4）給出傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)； （5）進(jìn)行夾鉗裝置的設(shè)計(jì)；（6）完成設(shè)備穩(wěn)定性分析。4 100kg 起重機(jī)的設(shè)計(jì)方案的確定4.1 100kg起重機(jī)的設(shè)計(jì)思想(1)根據(jù)起重機(jī)的使用要求來選擇起重機(jī)的類型；(2)根據(jù)起重機(jī)的工作要求，計(jì)算作用在起重機(jī)各部件上的載荷；(3)根據(jù)起重機(jī)整個(gè)部件的類型，結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析起重機(jī)各部件可能的實(shí)效形式,從而

46、確定起重機(jī)各部件的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則；(4)根據(jù)起重機(jī)各部件的工作條件選擇適當(dāng)?shù)牟牧希?5)根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算,確定起重機(jī)各部件的基本尺寸；(6)根據(jù)工藝性標(biāo)準(zhǔn)等原則進(jìn)行起重機(jī)各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；(7)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)完成后，必要時(shí)進(jìn)行詳細(xì)的校核計(jì)算，以判定結(jié)構(gòu)的合理性；(8)畫出起重機(jī)的總體裝配圖。4.2 100kg起重機(jī)種類的選擇與確定起重機(jī)械按其功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，大致可以分為下列4大類：（1）輕、小型起重設(shè)備 輕小型起重設(shè)備的特點(diǎn)是輕便、結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作簡單，作業(yè)范圍投影以點(diǎn)、線為主。輕、小型起重設(shè)備，一般只有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，它只能使重物作單一的升降運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)葫蘆常配有運(yùn)行小車與金屬構(gòu)架以擴(kuò)大作業(yè)范圍。

47、（2）橋式起重機(jī) 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。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，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就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。 （3）臂架式起重機(jī)臂架式起重機(jī)包括：起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。依靠這些機(jī)構(gòu)的配合動(dòng)作，可使重物在一定的圓柱形空間內(nèi)起重和搬運(yùn)。臂架式起重機(jī)多裝設(shè)在車輛上或其他形式的運(yùn)輸（移動(dòng)）工具上，這樣就構(gòu)成了運(yùn)行臂架式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。如汽車式起重機(jī)、輪胎式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門座式起重機(jī)、浮式起重機(jī)、鐵路起重機(jī)等。 （4）升降機(jī)升降機(jī)的特點(diǎn)是重物或取物裝置只沿

48、導(dǎo)軌升降。升降雖只有一個(gè)升降機(jī)構(gòu)，但在升降機(jī)中，還有許多其他附屬裝置，所以單獨(dú)構(gòu)成一類，它包括：電梯、貸梯、升船機(jī)等。由上四種類型，結(jié)合100kg 起重機(jī)的載荷較輕，但需要實(shí)現(xiàn)垂直升降和水平運(yùn)移，在此篇論文中我選擇第三種類型臂架式起重機(jī)。4.3 臂架式起重機(jī)的工作原理1-底座 2-電動(dòng)機(jī)1 3-電動(dòng)機(jī)2 4-皮帶輪 5-起重滑輪 6-吊臂 7-吊臂支柱圖4.3 起重機(jī)總體裝配圖臂架式起重機(jī)是通過起升機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)貸物的升降，通過擺動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)貸物的水平運(yùn)移。由圖4.3所示，電動(dòng)機(jī)2通過鋼絲繩卷與起重滑輪3結(jié)合帶動(dòng)鋼絲繩上的貸物升降運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)1通過皮帶輪6帶動(dòng)吊臂支柱7水平運(yùn)移同時(shí)鋼絲繩上的貸物也

49、水平運(yùn)移。機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)，制動(dòng)器使夾鉗連同貸物懸停在空中。夾鉗的升降靠電動(dòng)機(jī)2改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)，夾鉗的水平運(yùn)移靠電動(dòng)機(jī)1改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn)。4.4 100kg起重機(jī)電機(jī)的選擇對(duì)任何需要配備傳動(dòng)裝置或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電子設(shè)備而言，電氣傳動(dòng)是最為理想和方 便的一類。其中控制電機(jī)和一些交、直流小功率電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)500 kg 起重機(jī)的工作條件，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的容量進(jìn)行選擇，主要從載荷和工作速度兩方面。該論文設(shè)計(jì)的起重機(jī)用來配合100k g 起重夾鉗來進(jìn)行工作，所以起吊速度不能太快，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)工作速度取0.1m /s較為合理。根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率： (4-1)通過電機(jī)機(jī)械手冊(cè)

50、查表得：有40w 60w 的電機(jī)，例如YS5614就是一個(gè)50W的電機(jī)。4.5 100kg起重機(jī)的傳動(dòng)裝置方案的設(shè)計(jì)根據(jù)工作原理的不同,可將傳動(dòng)分為兩類：機(jī)械傳動(dòng)；電傳動(dòng)。本論文所涉及的是機(jī)械傳動(dòng),具體可以分為帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)。當(dāng)設(shè)計(jì)傳動(dòng)時(shí)，如傳遞的功率P 、傳動(dòng)比i和工作條件已定，則不同類型的傳動(dòng)各有其優(yōu)缺點(diǎn)。選擇傳動(dòng)類型時(shí)所依據(jù)的主要指標(biāo)是：效率高、外廓尺寸小，質(zhì)量小，運(yùn)動(dòng)性能良好及符合生產(chǎn)條件（生產(chǎn)可能性、預(yù)期的生產(chǎn)率及生產(chǎn)成本）等。至于在具體情況下，究竟選擇哪種傳動(dòng)類型，只有綜合對(duì)比若干方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后才能做出結(jié)論。4.5.1功率與效率各類傳動(dòng)所能傳遞的功率取決于其

51、傳動(dòng)原理、承載能力、載荷分布、工作速度、制造精度、機(jī)械效率和發(fā)熱情況等因素。一般地說，嚙合傳動(dòng)傳遞功率的能力高于摩擦傳動(dòng)；蝸桿傳動(dòng)工作的發(fā)熱情況較為嚴(yán)重，因而傳遞的功率不宜過大；摩擦輪傳動(dòng)由于必須具有足夠的壓緊力，故在傳遞同一圓周力時(shí)，其壓軸力要比齒輪傳動(dòng)的大幾倍，因而一般不宜用于大功率的傳動(dòng)；鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)為了增大傳遞功率的能力，必須增大鏈條和帶的截面面積或排數(shù)（根數(shù)），這就要受到載荷分布不均的限制；齒輪傳動(dòng)在較多的方面優(yōu)于上述各種傳動(dòng)，因而應(yīng)用也就最廣。不斷提高傳動(dòng)的效率，就能節(jié)約動(dòng)力，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。效率的對(duì)立面是傳動(dòng)中的功率損失。在機(jī)械傳動(dòng)中，功率的損失主要由于軸承摩擦、傳動(dòng)零件間的相對(duì)

52、滑動(dòng)和攪動(dòng)潤滑油等原因，所損失的能量絕大部分轉(zhuǎn)化熱。為如果損失過大，將會(huì)使工作溫度超過允許的限度，導(dǎo)致傳動(dòng)的失效。因此，效率低的傳動(dòng)裝置一般不宜用于大功率的傳動(dòng)。各種傳動(dòng)傳遞功率的范圍及效率概值見表1。表1 各種傳動(dòng)傳遞功率的范圍及效率概值 傳動(dòng)類型功率P/k W效率(未計(jì)入軸承中摩擦損失)使用范圍常用范圍閉式傳動(dòng)開式傳動(dòng)圓柱齒輪及錐齒輪傳動(dòng)極小60 0000.96 0.99 0.92 0.95蝸桿傳動(dòng)可達(dá)80020 50自鎖的0.400.45 0.30 0.35 非自鎖的，蝸桿頭數(shù)為：z 1=1、224、60.70 0.80 0.60 0.70 0.80 0.85 0.85 0.92 鏈傳動(dòng)

53、可達(dá)4 000 100以下0.97 0.98 0.90 0.93 帶傳動(dòng)：平帶V帶同步帶 摩擦輪傳動(dòng)13 500 20 30 0.940.98可達(dá)1 000 50 100 0.920.97可達(dá)300 10 以下0.95 0.98 很少至200 20 左右0.900.96 0.80 0.88 4.5.2速度速度是傳動(dòng)的主要運(yùn)動(dòng)特性之一。提高傳動(dòng)速度是機(jī)器的重要發(fā)展方向。表示傳動(dòng)速度的參數(shù)是最大圓周速度和最大轉(zhuǎn)速。傳動(dòng)速度的提高，在不同傳動(dòng)形式中要受到不同因素的限制，例如載荷、傳動(dòng)的熱平衡條件、離心力及振動(dòng)穩(wěn)定性等。表4.5.3中給出了各類傳動(dòng)一般的速度范圍，以供參考。4.5.3外廓尺寸、質(zhì)量和成

54、本傳動(dòng)的外廓尺寸和質(zhì)量與功率和速度的大小密切相關(guān),也與傳動(dòng)零件材料的力學(xué)性能有關(guān)。但當(dāng)這些條件一定時(shí)，傳動(dòng)裝置的外廓尺寸和質(zhì)量基本上取決傳動(dòng)的形式。在大傳動(dòng)比的多級(jí)傳動(dòng)中，傳動(dòng)比的分配對(duì)外廓尺寸有著很大的影響。傳動(dòng)比是傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特性之一。各類傳動(dòng)用于單級(jí)減速及單級(jí)增速時(shí)的傳動(dòng)比（主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速比）參考值見表2。表2 各類傳動(dòng)的最大允許速度、轉(zhuǎn)速與傳動(dòng)比（參照值）傳動(dòng)類型最大允許速度最大允許轉(zhuǎn)速減速傳動(dòng)比普通平帶傳動(dòng)25 (30 )3(5)高質(zhì)量皮革帶傳動(dòng)35 40 7 000 8 000 5特殊高質(zhì)量的織造的平帶傳動(dòng)到 60 0005鋼帶傳動(dòng)80 100 5V帶傳動(dòng)普通V帶窄V帶25 3

55、0 12 0008(15 )35 40 15 000 8(15 )同步帶傳動(dòng)50 100 20 000 10 (20 )鏈傳動(dòng)4 0 8000 10000 6(10)(滾子)1 5(齒形)6級(jí)精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng)到20 30 0005(8)6級(jí)精度非直齒圓柱齒輪傳動(dòng)到50 30 000 5(8)5級(jí)精度直齒圓柱齒輪傳動(dòng)到120 30 000 5(8)蝸桿傳動(dòng)1 53 40 (80 )摩擦輪傳動(dòng)15 25 5(15 )綜上所述，從效率、外廓尺寸，質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)性能及生產(chǎn)條件等方面來考慮在500kg 起重機(jī)中選擇V帶傳動(dòng)較為合理。由于電機(jī)的額定速度較大，而工作速度較小，可以采用多級(jí)V帶傳動(dòng)來減速而達(dá)到

56、所需速度。4.6 100kg起重機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案4.6.1起重機(jī)構(gòu)件的材料選擇任何設(shè)計(jì)都是與材料離不開的，在設(shè)計(jì)起重機(jī)結(jié)構(gòu)與部件之前，我們先要選擇一種比較合適的材料。首先查表，了解一下各類材料的性能和材料的一些基本知識(shí)。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼又稱普通碳素鋼。與優(yōu)質(zhì)碳素鋼相比，對(duì)含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。我國和某些國家根據(jù)交貨的保證條件，把普通碳素鋼分為三類：甲類鋼（A類鋼），只保證力學(xué)性能，不?；C學(xué)成分；乙類鋼（B類鋼），只保證化學(xué)成分不保證力學(xué)性能；特類鋼（C類鋼），既保證化學(xué)成分，又保證力學(xué)性能。特類鋼常于制造較重要的結(jié)構(gòu)件。一、碳鋼牌號(hào)的表示方法(1)碳素結(jié)構(gòu)鋼碳

57、素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)由屈服點(diǎn)“屈”字漢語拼音第一個(gè)字母Q、屈服點(diǎn)數(shù)值、質(zhì)量等級(jí)符號(hào)（A、B、C、D）及脫氧方法符號(hào)（F、b、Z）等四部分依次按順序組成。其中質(zhì)量等級(jí)按A、B、C、D順序依次增高，F(xiàn)代表沸騰鋼，b代表鎮(zhèn)靜鋼，代表鎮(zhèn)靜鋼等。如Q235 -A·F表示屈服強(qiáng)度為235M p a的A級(jí)沸騰碳素結(jié)構(gòu)鋼。(2)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)用兩位數(shù)字表示。這兩位數(shù)字代表鋼中的平均含碳量的萬分之幾。例如4 5鋼，表示平均含碳量為0.4 5%的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼,08 鋼，表示平均含碳量為0.08 %的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。(3)碳素工具鋼碳素工具鋼的牌號(hào)是用碳字漢語拼音字頭T和數(shù)字表示。其數(shù)字表示鋼的平均含碳量的千分之幾。若為高級(jí)優(yōu)質(zhì)，則在數(shù)字后面加“A”。例如，T 12 鋼表示平均