李登 - 电动单梁起重机实体建模及强度分析 - 论文定稿 - 图文(6)

河北工业大学2013届本科毕业设计（论文）

图4.10主、装配图端梁

4.6利用UG得到的建模结果

在完成起重机各零部件的建模基础上，并参看图纸完成主、端梁的装配工作，得到了电动单梁起重机的大体模型，再加上其他部件，如电动葫芦、电动机，即可得到电动单梁起重机的总体装配。电动葫芦、电动机图如下：

图4.11端梁驱动电动机 图4.12电动葫芦示意图

在完成主梁与端梁装配的基础上，完成主梁与电动葫芦的装配，电动机与端梁的装配，最终完成了电动单梁起重机的总体装配工作，不同视角图如下：

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图4.13电动单梁起重机总装配图

5 电动单梁起重机其他部件简析

电动单梁起重机除主梁、端梁外的部件主要有电动葫芦、大车运行机构、电气设备。电动葫芦一般都有产品系列，可以根据实际要求进行合理选择，在这里就不再做讨论；电气设备是与电动单梁起重机的各部件相互匹配的，由地面操纵或者室内操纵具体控制，在这里我们只需了解一下；起重机的大车运行机构使起重机沿着特定的轨道运动，实现物件的搬运，相当于起重机的“腿”。此外，在查阅资料的过程中，对主梁与端梁的连接方式以及主梁截面性能特点也有了一定

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的认识。

5.1起重机大车运行机构

起重机的驱动装置是通过螺栓与配合止口连接于端梁上的，运行机构是一个“三合一”的机构，它的组成包括锥形电机和减速器，其中锥形电机还具有减速功能。该装置安装维护方便，结构紧凑、噪声小。应用普遍。[6]

5.2主梁与端梁的连接

本次设计，图纸采用的是螺栓连接，如下图5.1，主梁一端有用于连接的连接板，在端梁中部的对应位置，有与主梁连接板相对应的连接板，主梁与端梁的连接板如下图5.2和5.3。

图5.1主梁与端梁的连接

图5.2主梁连接板 图5.3端梁连接板

在主梁的连接板的上部带有平面止口，平面止口用来定位，主端梁的连接板通过八个螺栓实现连接，这种连接方法较为简单常见。主梁和端梁可以单独生产，然后按照图纸规定跨度进行组装。[7]但我认为这种连接方法使得主梁及重物的重力过于集中于端梁的一侧，会对车轮的磨损造成一定影响。

主梁和端梁除了这种连接方法外，还有其他方法，主梁搭在端梁上，这样不

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仅可以增加端梁的刚度和强度，使端梁的两侧受力较为均匀，减少车轮磨损。增加端梁的平衡性。还可以稍微增加起重机的起升高度。[8]连接方法如下图

1从动轮2端梁3主梁4主梁加强支承板5主动车轮6动轴线轮系减速器7驱动电机8端梁上连接板9主梁上连接板10连接螺栓

图5.4主梁与端梁的搭接

5.3电动单梁起重机主梁结构形式

本次设计中，电动单梁起重机采用的是箱形工字梁，如下图5.5，主梁是由工字钢与型钢或者钢板焊接而成，工字钢下翼缘板则作为电动葫芦（小车）吊运物件的运行轨道。本次设计中，箱形工字梁有六条焊缝，两个腹板与上盖板焊接，再与两个斜放置的侧板焊接。最后侧板与工字钢焊接。[9]此外，在主梁内，上盖板、两侧腹板、与工字钢之间按一定距离焊接有隔板，隔板起到加大强度的作用，隔板在图5.5中也有显示，其具体形状如图5.6

图5.5主梁的箱形截面图 图5.6主梁隔板图

另外一种应用较多的主梁结构形式是箱形主梁，箱形主梁结构如下图，与箱

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形工字梁相比，箱形主梁具有一定的优势，箱形主梁共有四条焊缝，剪应力、局部压应力小，因此其截面特性较好，而且制造过程较为简单，生产率较高。但箱形梁需要完全不同的电动葫芦。不能与箱形工字梁通用。[9]

图5.7主梁箱形截面图

在现阶段箱形工字梁的应用还是占较大的比例，但箱形工字梁相对于箱形工字梁的优势是非常明显的，尤其是在截面性能与生产效率方面。只要与箱型梁相配套的电动葫芦在研发与投产方面加快脚步，我认为箱型梁将逐步取代箱形工字梁。

5.4电动单梁起重机材料的选择

电动单梁起重机的主梁是在搬运物件时的直接受力部件，其次端梁与主梁的连接部位也受到主梁、物件、电动葫芦的整体的压力，车轮受到轨道向上的支持力。电动单梁起重机的主梁各零件全部焊接而成，因此其受力情况为整体受力；端梁同样为焊接件，车轮处通过轴承连接。普通碳素钢在电动单梁起重机中应用较多，如

Q195、Q215、Q235、Q255等，另外钢板型钢的低合金材料也应用

于电动单梁起重机，如16Mn。根据实际工作情况、成本、制作工艺等方面的因素，在材料的选择上我倾向于Q235，其中Q代表屈服极限，即发生塑性变形的极限，235为屈服值。Q235的屈服极限在235MPa左右。[10]

5.5端梁驱动电动机的选择

虽然在本次设计中没有要求对电动机进行分析，而且在实际中根据起重机的起重量及跨度有对应功率的电动机供选择，但通过对电动机的分析可以熟悉起重机的受力情况，因此对电动机的功率计算作简要介绍。

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