轻量化桥式起重机起升机构的优化_张玉

发布于:2021-11-29 07:35:30

二 起 重 机械 技 术 研 究



轻 量化 桥 式 起 重 机 起 升 机构 的 优 化

玉 丁
,





( 北 京 起 重 运 输 机 械 设 计研 究 院 )



要 : 新 型 轻 量 化 通 用 型 桥 式起 重 机 的 起 升 机 构 摒 弃 传 统 起 重 机 刚 性 * 台 的 布 置 形 式 而 是 利
,


,

,

用 一 个 卷 筒 轴 承座 和 一 个 减 速 器 简 支 座 将 整 个 起 升 机 构 支 撑 在 工 字 形 小 车 架 上

这种 设 计 形式 使 小

车 结 构 更 加 紧 凑 减 小 了 小 车 架 的 刚 性 降 低 了 小 车重 量 和 整 车 高 度 材 料 更 好 的 实 现 了 降 高减 重 的 目 的
:
,


,

,



另 外 此 次设计 还 大量 运 用 新 型

,

关 健 词 轻 量 化 桥 式起 重 机 卷 筒 锥 形 接 手 高 强 度 钢 丝 绳
; ;

;



新 型轻 量 化 通 用 桥式起 重 机 起 升 机 构 的设 计 理 念是 运 用 模 块 化 设 计 方 法 对 市 场 调 查 预 测 的 统 计 数 据加 以 分 析 参 照 以 往 积 累 的 资 料 图 表
, , , ,
、 、

机 净 空 高 度等 都 会产 生 巨 大 的 影 响
,
、 、



,

原 Q D 系 列 的 起 升机 构 采 用 整 体 小 车架 的 形 式 电机 减 速 器 卷 筒 等 零部 件 均 以 支 座 的 形 式

图 线 规律 并 运 用 现 代 化 的 设 计 工 具 和 技 术 资 料

直 接 安 装 在 小 车架 上
,



传 动链 尺 寸 庞 大 结 构 形
,


,

管理 体 系 在 严 密 的 科学理 论指 导 下 建 立 零 部 件
的 模块 化数 据 库 最 终综 合 匹 配 成 为 所需 工 况 的 小 车 起升 机 构


式 复杂 整 体 小 车 架 刚性 过 大 导 致 了 起 升 机 构 的
重 量 和外 形 尺 寸 均 偏 大
,

,

轻量 化桥 式起 重 机 起 升机 构 布 置 形 式 如 图
,

1

0 世纪 5 0 年 代就 模 块 化设 计 的 基 本 理 论 在 2
已 经 由 欧美 的一 些 学 者 提 出 并 逐 渐 得 到 较 为 广 泛

所 示 小 车采 用 工 字 梁 结 构 代 替 原 有 刚 性 过 大 的
整 体 小 车 架 结构 ; 卷 筒 通 过 一 个 卷 筒 轴 承 座 和 一 个 减 速 器 简 支 座 半 卧 式 布置在 两 个 车 轮 梁 之 间 法 兰 板 相 连 电机 通 过法 兰 固定 在 减 速 器箱 体 上


地推广 和 应 用



0 年代 国 内 起 重 机 行 业 已 经 接 触 8


,

;

到 相 关 的 理论 和技术
,

对 于 起 重 机 而 言 长 期 以来
,

,

减 速 器 的 花 键 输 出 轴 端通 过 刚 性锥 形 接 手 与 卷 筒
,


积 累 的 理 论 研 究 和设 计 成 果 在实 际 产 品 的 设计 过 程 中得 以 具体 应 用 使 得模 块化 设计 从理 论 到 实 践


整 个 起 升机 构仅 有 一 个 减 速 器 简 支 座 一 个 铰 接

渐趋 成熟

这 种设计 方 法 设 计 出 的 产 品 具 有 较 强
,
,

拉杆 和 一 个 卷 筒 轴 承 座 与 工 字 形 小 车 架 相 连 支 承 形 式 简 单 受 力清 晰
、 、

,

的 品 种 应 变 能力 能 最 大 限 度 地 缩 短 派 生 非 标 产 品 的设 计 周 期 是 提 高 企 业技 术 实力 和 综合 竞争 力 的

,



通过 对传 动链 的优 化 提
,


,

高 了 起 升 高 度 增 加 了 空 间 利 用 率 实现 了 起 重 小 车 整 体结 构 紧凑 整 机 高 度 大 幅 度 降 低 的 目 的

根本 是实 现 短 周期 高效 益 的最 佳 解 决方案 新型 轻量 化 桥 式 起 重 机 针 对 级别 为
A 3一 A 7
5

,





~ 1 0

0

t

,

工作

的 通 用 型 桥 式 起 重 机 展 开 优化 设





此次 设 计 通 过 对梁 系 结构 的 改造 和 新 型 材 料
, ,
、 。

的 应 用 两 方 面 对 传 统 起 升 机 构 的 布置 形 式 进 行

优 化 使 小 车 结 构 更 加 紧 凑 整 机高 度 大 幅 降 低
1

结构优化
新 型 起 升 机构 的 结 构 形 式 重 量 高 度 等 参数
、 、

对起 重机 整 机 的 轻 量 化 指 标 特别 是 主 梁 重 量 整

,





1

轻 量 化桥 式起 重 机 起 升 机 构 布 置 形 式

,

“ ” 国 家 科 技 支 撑 计划 资 助 项 目名 称 绿 色 制 造 关 键 技 术 与 装 备 ( 2 l 0
,

l BAl F

lB 0

) 0

,

课题名 称 通 用 型 桥 式 起 重 机 轻 量 化设 计技 术



及应用

"

(20 l lB A F l l B o Z)



传 承 创 新 智 慧 与 合 作 首 届 物 流 工 程 国 际 会议 论 文 集 一





:

轻 量 化 设 计 中卷 筒 采 用 的 是 两 支 点 支 承 和 锥
形 接 手连 接 的 支 承方 式
,


的 一 个 自制铸 造 零 件 根 据 卷 筒及 减 速 器 出 轴 尺 寸进 行选 取
,


,

这 种 方 案 无论 是在 安全
,


作 为一 种 刚性 连 接 体 它 能 承 受 很


,

性 方 面 还 是 技 术 特点 新颖 方 面 都 有 很 大优势 符

大 的 径 向载荷 并 且 传 递 较 大 的扭 矩
,

与 传统 方 案
, ,

合节 能 减 排 的 总 体 规 划 思 想
接 手 连 接方 案 如 图
2
,

两 支 点支 承 锥 形

,

相 比 避 免 了 长 轴 的 加 工 难 度 , 安 装 更加 简 易 卷 筒 高度 更 低 同时 减 小 了 轴 向 和 径 向 尺 寸 整 体 结 构 紧 凑 思 路 新 颖 向 国 际 化小 车 模 式 靠 * 有 利
,
, ,

所 示 减 速 器低 速 轴 出轴 端


采 用 花 键 与 锥形 接手 相 连 螺 栓 与卷筒 法 兰 盘 连 接


锥 形 接手 另 一 端 通 过

锥 形 接 手 是 此次 设 计 中

于 后 期 的 产 品 推广



2
2
.

零 部件 的 优化
1

: : 径 ( 单位 m m ) 系列 参数 为 260



3一 。



3 40



590



4 90



560



630



710

八 种 规格



卷筒 系 列 的 优 化 设 计 卷 筒是 起 升 机 构 中 的 重 要 部 件 也 是 重 量 最
,

2

.

1 3

.

卷 筒 壁 厚 的优化
1 。(
.

文 献 [ *建 议 绳 壁 比 系 数 为
, ,

即焊 接 卷筒

大 的 部 件 是 优化 设计 中应 重 点 考虑 的 部件 之 一
,
, ,



壁 厚 约 等 于 钢 丝 绳 直 径 ) 由 于 本次 设计 中钢 丝 绳

原 Q D 系 列 设 计 中 采 用 铸 造 卷筒 长 轴 支 承 卷 筒
筒 壁 厚 重 量 重 制 造 成本 高
,
, , ,


抗 拉强 度 的 提 高 而 减 小 了 绳 径 在 绳 壁 比 系 数不 变 的 情 况 下 卷 筒 壁 厚 较原 Q D 系 列 壁 厚 有 所 下
,

轻 量 化设 计 在 引 用


新 型 材 料 的 同 时 对 卷 筒 的 直 径 壁 厚 和 长 度 分别
进 行 了优 化 有 效 减 少 了卷 筒 规 格 降低 了卷 筒
重量
2
.





另 外 钢 丝 绳 抗拉 强 度 的 提 高 增 加 了 钢 丝 绳
, ,


,

,

的 硬 度 在 钢 丝 绳 与 卷 筒 的 磨损 中 钢 丝 绳 占据 优



势 卷筒较 以 前 易 磨 损 变 薄 卷筒 材 料 的 优 化
,


,

通 过 对 卷筒 进 行 强
,

1

.

1

度 计 算 和 稳 定 性 验 算 对 于 小 直 径 的 钢 丝 绳 仍保
,

* 年来 以 德 国 德 马 格 ( D E M A G ) 公 司 芬 兰

留卷 筒壁 厚 几 一

1 o d绳
,

.

;

对 于 大 直 径 的钢 丝 绳 则
0 g d绳
.

科 尼 ( K O N E ) 公 司 等 为 代 表 的 国 外 起重 机 著 名 厂

适 当降 低 绳 壁 比 系 数 采 用 几 一
,

,

这样分

商在起 重 机轻量化 设 计 方 面 不 断 的 开 发 创新 大 胆
尝 试 利 用 新 型 型 材 对起 升 机构进行 改 进 实 现 了 整
,

,

别 规 划 的 结果 既 减 小 了 卷 筒 壁 厚 降 低 了 卷 筒 重
量 又 确 保 了起 升 机 构 的 安 全
2
.

,



机 重 量 和 高 度 大 幅 度 降低 的 目的



此 次轻 量 化 起
,
,

1 4

.

卷 筒 长度 的 优 化
, ,


重 机设计参 考 其 对 卷筒 的设 计 思 路 通 过 对 相 关 型

通 过 调 整 卷 筒 上 的 可 调 尺 寸 ( 如 光筒 长 度 两

材标 准 的 研 究 及 其 生 产 情 况 的 调 研 对 直 径
D (

端无 绳 槽 长 度 等 ) 从 而 使 同 一 小 车 采 用 同 长 度
同直 径 的 卷 筒 调 整 后 的 卷 筒 有
,

0 5
.

0

直 径 D > 50
2
.

~

的卷筒 采 用 无 缝 钢 管 直 接 加 工 而 成

,

1 5 。。



2 30。



1 2

卷 筒 直 径 的 优化
,

~

的卷筒 采 用

Q 2

5 钢 板焊 接 而 成 3



4

0

0

三种长 度 ( 单 位 m m ) 规 格
:
, ,



卷 筒 长度 的 优

化 直 接 决定 了 卷 筒 的 规 格 数 量 相 应 地 减 少 了 小

由 于 采 用 无 缝 钢 管加 工 卷 筒 筒 体 所 以 此 次 系 列 化设 计 的 卷 筒 直 径 有 别 于 传 统 的 卷 筒 直 径 规

车轨距 的 规 格 数 量 使 同 一 种 起 重 量 小 车 的 轨 距
相 同 进 而 减 少 了 金 属 结 构 的设 计 工 作量 实 现 了 整 体优 化 目 的


,

,





中无缝 钢 管 的 规 格 尺 寸 选 取 接 依 据文 献 [ 4」
,


,

* 传 统 卷 筒直 径 的 无 缝 钢 管作 为 毛 坯 减 去 加 工

通 过 上 述 方 式 的 规 划 最 终得 到 了 卷 筒 规 格
尺 寸 优 化 结果 ( 见 表 1 )


,

余 量 作 为新 系列 的卷筒 直径

最 终优 化 的 卷 筒直

二 起 重 机 械技 术 研 究

吨位



卷 筒规 格 尺 寸 优 化 结 果

工 作级别

系列 参数
化 轻 量化 系 列 参数

直径
长度 壁厚

直径
长度 壁厚

卷 筒的创 新 点
无缝 钢管

( l) 以 减 小 钢 丝 绳 直 径 为 目 的 的优 化

钢 丝 绳 直 径 的 选 取 是 以 钢 丝 绳 最 小 破 断拉力 通 用 型 桥式 起重 机轻量 化系
15 0




此次
,



为 依据 选 用 抗 拉 强 度 为
, ,

,

1

6 9
,

0

Ma P 的高 强度 钢


列 设计 中 直径 从

一5 0

0 mm

的卷筒 都 采 用 无

丝 绳 可 以 有 效 减小 绳 径 减 轻 重 量 为
1

与 抗拉 强 度
,

缝 钢 管成 品 直 接 加 工 造方 面 尚属 首 例
,


这 在 国 内的 卷 筒 系 列 化 制
,

7 6

0

MP

a

的 钢 丝 绳 相 比 在 承 受 同 等工 作 静
,

选 用 无 缝 钢管 可 以 减小 毛 坯 的
,

拉 力 的情 况 下 绳 径 可 以 降 低 一 个 数 量 级 钢 丝 绳
重 量 降低 约 2 0 % 相 应 的 卷筒 名 义 直 径 可 以 减 小 约 10%


加工 余 量 避 免 焊接 缺 陷及 后 期 焊 缝 检 测 提高 了 卷筒 的 安 全 系 数 降 低 了卷 筒 的 生 产 难 度 有效 缩
,

短 生 产 周 期 提 高 生 产效 益
,


,



(2 ) 以 减 少 钢 丝 绳 规 格 为 目 的 的优 化
:

经 调 研 国 内无缝 钢 管 的 生 产 厂 家 有 湖 北 鄂 钢 股 份有 限 公 司 天 津钢 管 厂 等 工 程 可 行性 论 证 通 过 )
.

对 同一 小 车 而 言 不 同工 作 级 别 和 起 重 量 的
,



( 鄂钢 无 缝钢 管

起 升机 构 选 用 同等 直径 的 钢 丝 绳
, ,

,



针对个别安
,

全 系 数高 的 情 况 适 当 降低 钢 丝 绳 的 抗 拉 强 度 这 样满 足 了 直径 不 变 的 设 计 要 求 同 时 降 低 了 采 购 成本


2

2 2

,

锥 形 接手

锥形 接 手 是 这 次 卷 筒 连 接 形 式 中 的 一 个 创

对 不 同小 车 而 言 钢 丝 绳 规 格 需 要 进 一 步


,

新点
,



它 采用 铸造 件加工 而 成 根 据卷 筒 及 减


,

规 划 以尽 量 减 少 钢 丝 绳 直 径 的 数 量
系列 2 0 个小 车 起 升机构 的 需 求
,


,

经过适当

速器 出轴 尺寸 进 行选 取

作为一 种 刚 性 连接


2 种 规 格 的 钢 丝绳 即可 满 足 整个 规 划 调 整 采用 1 通 过 上 述 措施 分 别 减 小 了 钢 丝 绳 的 直 径 减 少 了规格种类 从 而 实 现 了起 升机 构 更 大 范 围 的 通 用 化 设 计 目标
。 、

体 锥 形接 手 能 同 时 承 受 径 向载 荷 并 传 递 扭 矩
:

在选 型 安 装 上 应 该 满 足 以 下 要 求 由 于 锥 形 接

手所 承 受 的 最 大 径 向 力 受 减 速 器 出 轴 允 许 径 向
力 的 制 约 通 常 不 需 要 验 算 ; 与卷 筒 相 连 接 的 法
兰 上 应 该 加 工有 传 递 扭 矩 的 键 槽 卷 筒 另 一 端 用
, ,

轴 承 座 支 撑 因 为 锥 形 接手 不 能 补 偿 轴 向 位移 该 支 座 必须 解 除轴 向 约 束 建 议 支 座 两侧 各 留 有 大

3 m m
,

,

,

3


,




此 次 轻量 化 桥 式 起 重 机 起 升 机 构 的 优 化 设

的 间 隙 ; 锥 形 接手 内 设 有 可 承 受 卷 筒 轴
,

计 从 起升机 构 的结 构 布置 和 卷 筒 钢 丝 绳 等零部
件 的 优 化人手 系统 的 实 现 了 整 体结 构 紧 凑 整 机
,
,

向力 的 挡 板 和 紧 固 螺 栓 螺 栓 应 采 取 可 靠 的 防 松

措施
2 3
.



高 度 下 降 重 量 减 轻 的 目的 ; 建 立 了 起 升 机 构 零 部 钢丝 绳优化

,

件 的 模 块化 数据 库 为 今 后 通 用 型 桥 式 起 重 机 实
现标 准化 组 合 式 选 型奠 定 了基 础 ; 另 外 在生 产 后 期 产 品 的 厂 房 设 备 运 行 耗 能等 各方 面 都 达 到
了节 能 降 耗 的 目 的 贯 彻 了 我 国 对 国 民 经 济 向 节
,


,

钢 丝 绳 直径 的规 划 对 于 整 个 起 升 机 构 的 通 用



,

,

化设 计影 响 很 大
,



钢丝 绳 直 径 的 大小 决 定 滑 轮

,

和 卷 筒 的 直 径 ; 直 径 规格 直 接 影 响 滑 轮 和 卷 筒 的

规 格 进 而 影 响滑 轮 组 和 吊 钩 组 的 通 用 化 设 计 和 选型
,


能 型 发 展 的 战 略 要求 有 很好 的 引 导 作 用




对 我 国 起 重 机 行 业 的 发展

所 以 钢 丝 绳 直径 的 优 化 对 于 小 车 重 量 的 减


轻 高 度 的 降 低都 有 非 常 重 要 的意 义

传 承 创 新 智 慧 与 合 作 首 届 物 流 工 程 国 际 会议 论 文 集 ( 一 )

,





2 00 8

.

参 考 文 献
〔 〕 张 质 文 虞和 谦 王 金 诺 包 起 帆
, , ,
.

J F s e F 厂 L1 J J ó J月 刁

4

G B 1 7 3 9 5 一 2 。。 8

S〕 无 缝 钢 管 尺 寸 外 形 重量 及 允 许 偏 差 【
.





起 重机 设 计 手 册 巨 M」北
:

.

: 8 北 京 中 国 标 准 出版 社 2 。。 .
,

京 中 国铁 道 出 版 社 ” 9 8
:
,

·

G B Z O l l s 一 2 。。 6
.

S 〕 北 京 中 国标 准 出 版 一 般用 途 钢 丝 绳 「
.

:

〔2 〕 成 大 先 [ 3〕

.

机 械 设 计 手 册 〔M 」 北 京 化 学 工 业 出版 社
.

,

2 。。 . 2



,

2 00 6

.

G Bs s l z 一 2 0 0 5

起 重机 设 计 规 范 〔S 〕 北 京 中 国 标 准 出 版
:


相关推荐

最新更新

猜你喜欢