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I 摘 要 橋式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械 橋式起重機(jī)橋架在軌道兩側(cè)沿縱向延 伸 橫向延伸的起重小車(chē)沿軌道的鋪設(shè)橋梁 經(jīng)營(yíng)范圍為矩形 空間可以充分利用 橋下面的物料提升機(jī)無(wú)阻礙的地面設(shè)備 橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī) 起重 機(jī)單梁橋式起重機(jī) 冶金專(zhuān)用橋 3 種 本文介紹了 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁的設(shè)計(jì) 首先 基于組合物的總的起重機(jī)和原理分析 在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)各機(jī)構(gòu) 其次 機(jī)制旅游車(chē)各主要構(gòu)成元素和設(shè)計(jì)與驗(yàn)證主梁 然后設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 最后 用 AutoCAD 軟件繪制操作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)橋式起重機(jī)主梁裝配圖和主要零件圖紙 通過(guò)這次設(shè)計(jì) 建設(shè)大學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 例如 機(jī)械設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 公差和 互換性和機(jī)械制圖 掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)的起重機(jī)使用 AutoCAD 軟件 對(duì)今后 的工作生活是非常重要的 關(guān)鍵字 起重機(jī) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 主梁 設(shè)計(jì) II Abstract Bridge crane is a kind of important material handling machinery Bridge crane bridge laying along the elevated track in the vertical sides of runs heavy cart along the laying on the bridge transverse running track constitute a rectangular scope of work you can make full use of space below the bridge lifting material from the ground equipment hindered Bridge crane can be divided into ordinary bridge crane simple beam bridge crane and metallurgical special bridge crane 3 This paper describes the design of 10T and 10 5m span bridge crane girder and the transmission mechanism First of all through the bridge crane overall composition and working principle analysis this analysis is proposed based on the mechanism of bridge crane design scheme then trolley traveling mechanism of the main components and the design and verification then on the main beam the design and strength check Finally through the AutoCAD drawing software drawn the bridge type crane drive mechanism and assembly diagram of main girder and main parts figure Through the design the consolidation of the University of the professional knowledge such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerance and interchangeability theories mechanical drawing master the design method of hoisting machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work in life is of great significance Keywords Crane Operating mechanism Main beam Design III 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒 論 1 1 1 選題背景及意義 1 1 2 橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 1 1 3 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 2 第 2 章 總體方案設(shè)計(jì) 5 2 1 設(shè)計(jì)要求 5 2 2 方案設(shè)計(jì) 5 2 2 1 起升機(jī)構(gòu)布置方案 5 2 2 2 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 5 2 2 3 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 6 第 3 章 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 3 1 設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則 7 3 2 總體參數(shù)計(jì)算 7 3 2 1 傳動(dòng)方案確定 7 3 2 2 車(chē)輪 軌道的選擇與驗(yàn)算 7 3 2 3 運(yùn)行阻力計(jì)算 9 3 3 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)與驗(yàn)算 9 3 3 1 選擇電動(dòng)機(jī) 9 3 3 2 減速器的選擇 10 3 4 其他附件的選擇 13 3 4 1 制動(dòng)器的選擇 13 3 4 2 聯(lián)軸器的選擇 14 3 4 3 緩沖器的選擇 14 3 4 4 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 15 第 4 章 主梁的設(shè)計(jì) 17 4 1 總體橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 17 4 1 1 箱形雙梁橋架的構(gòu)成 17 4 1 2 箱形雙梁橋架的選材 17 4 2 主梁總體參數(shù)計(jì)算 17 4 3 主梁的受力分析 19 4 3 1 計(jì)算載荷確定 19 IV 4 3 2 主梁垂直最大彎矩 20 4 3 3 主梁水平最大彎矩 20 4 4 主梁的校核計(jì)算 21 4 4 1 強(qiáng)度驗(yàn)算 21 4 4 2 垂直剛度驗(yàn)算 22 4 4 3 水平剛度驗(yàn)算 22 4 5 主要焊縫的計(jì)算 23 4 6 焊接工藝設(shè)計(jì) 23 總 結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 附錄 28 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 1 第一章 緒 論 1 1選題背景及意義 起重機(jī)的材料 運(yùn)輸 機(jī)械等裝卸和安裝 完成工作是可能的材料處理的勞動(dòng) 力可以緩解人的體力勞動(dòng) 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 工廠 礦山 港口 車(chē)站 工地 倉(cāng) 庫(kù) 在多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域 如水電廠廣泛使用 隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大 特別是現(xiàn)代化 專(zhuān)業(yè)化的要求 起重機(jī) 有特殊用途的不同 在許多重要的部門(mén) 它不僅是 L 你的 輔助設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中 已成為一個(gè)重要的生產(chǎn)線生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備發(fā)展的不可缺少的 國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮著積極的作用 起重吊裝機(jī)械工具 材料和產(chǎn)品搬運(yùn) 起重機(jī)提 高全部機(jī)械化生產(chǎn)部門(mén)的工程機(jī)械 縮短生產(chǎn)周期 降低生產(chǎn)成本 有著十分重要 的作用 在高層建筑 冶金 電站施工中工人和建設(shè) 需要提升和搬運(yùn)的數(shù)量越來(lái)越多 許多組件吊裝重量可達(dá)數(shù)百噸 必須選擇大型起重機(jī) 一般大型起重機(jī)龍門(mén)起重機(jī) 和門(mén)式起重機(jī) 塔式起重機(jī) 履帶起重機(jī)車(chē)輪的裝置 并在橋式起重機(jī)安裝等 在道路 橋梁 水電 建筑 使用起重機(jī)是極其廣泛的 如果裝卸設(shè)備車(chē)間設(shè) 備 電梯部件 設(shè)備安裝升降臺(tái)混凝土澆筑 開(kāi)挖 殘留垃圾和其他建筑材料等 適用于起重機(jī) 特別是水電工程的建設(shè) 不僅工程 特殊的地理?xiàng)l件 季節(jié)性施工 項(xiàng)目本身是非常復(fù)雜的 需要設(shè)備吊裝運(yùn)輸量建筑材料的主要品種 數(shù)量和典型的 E 起重機(jī)需要更多的工廠 電廠和水 建筑起重機(jī)安裝各種類(lèi)型 以維護(hù)單元 關(guān)閉 和各種升降架 在這些起重機(jī) 橋式起重機(jī)是大批量生產(chǎn) 材料消耗最大 由于高空行車(chē) 建 筑面積的操作范圍可以掃描整個(gè)植物 因此很受歡迎 大大發(fā)展 1 2橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀 目前 歐洲在機(jī)械工程領(lǐng)域 起重機(jī) 美國(guó)和日本的位置搖籃工程起重機(jī)歐洲 最高水平的生產(chǎn)技術(shù)輪起重機(jī)行業(yè)的主要生產(chǎn)區(qū)起重機(jī) 履帶起重機(jī) 緊湊型輪胎 起重機(jī) 也生產(chǎn)少量的汽車(chē)起重機(jī) 其中 全地面起重機(jī)在大噸位履帶起重機(jī) 以 小型為主 在小噸位起重機(jī)車(chē)輪為主 汽車(chē)起重機(jī)通常是完整的通用底盤(pán)整個(gè)地面 的車(chē) 即為主 其技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品 高性能 高可靠性 產(chǎn)品銷(xiāo)往世界各地 技術(shù)水平起重機(jī)行業(yè)相對(duì)落后美國(guó)在歐洲 然而 近年來(lái) 美國(guó)的工業(yè)建筑起 重機(jī)機(jī)械通過(guò)收購(gòu)和兼并 主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī) 起重機(jī)履帶式起重機(jī) 和越野車(chē) 公司主要生產(chǎn)馬尼托瓦克 特點(diǎn)是有更先進(jìn)的技術(shù) 高性能 高可靠性 其中汽車(chē) 底盤(pán)技術(shù)和涂層技術(shù)在整個(gè)歐洲 產(chǎn)品主要出口到美洲和亞洲 PA 具體的 日本作為經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng) 第二次世界大戰(zhàn)后 開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的起重機(jī)車(chē)輪這么 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 2 晚 始于 20 世紀(jì) 70 年代 但發(fā)展速度很快 非常受歡迎的亞太市場(chǎng)的歡迎 此外 日本通過(guò)更新裝置生產(chǎn)技術(shù) 日本通過(guò)收購(gòu)德國(guó)公司法 底盤(pán)技術(shù)的發(fā)展工程機(jī)械 行業(yè)的生產(chǎn) 日本主要的汽車(chē)起重機(jī) 履帶起重機(jī) 輪胎起重機(jī)越野起重機(jī) 全路 面 其中 PL 美國(guó)高性能越野輪胎起重機(jī) 汽車(chē)起重機(jī)的產(chǎn)量 產(chǎn)量遞減的起重機(jī) 至少 上升的趨勢(shì) 公司主要生產(chǎn)包括字段 加藤 神鋼 日立 小松 該產(chǎn)品的 特點(diǎn)是工藝水平和高性能的可靠性 但在歐洲和美國(guó) 隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐的加快 我國(guó)在該領(lǐng)域的生產(chǎn)和建設(shè)的各行各業(yè)擴(kuò)大規(guī)模 也促進(jìn)了快速提高機(jī)械施工措施 施工機(jī)械的先進(jìn)性是建設(shè)步伐的加快 保證質(zhì)量 和降低成本方面的起重機(jī)行業(yè)是大大促進(jìn)社會(huì)主義事業(yè)的發(fā)展 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 充分發(fā)揮運(yùn)輸機(jī)制具有重要意義 1 3橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 橋式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械 橋式起重機(jī)橋架在軌道兩側(cè)沿縱向延 伸 橫向延伸的起重小車(chē)沿軌道的鋪設(shè)橋梁 經(jīng)營(yíng)范圍為矩形 空間可以充分利用 橋下面的物料提升機(jī)無(wú)阻礙的地面設(shè)備 橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī) 起重 機(jī)單梁橋式起重機(jī) 冶金專(zhuān)用橋 3 種 材料處理最重要的生產(chǎn)活動(dòng) 距今已有五千年的擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模 提高自動(dòng)化程 度 為起重機(jī)物料搬運(yùn)設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的重要實(shí)施現(xiàn)代化越來(lái)更廣泛的作用越來(lái)越 大 要求也越來(lái)越高的起重機(jī) 起重機(jī)發(fā)生重大規(guī)模和專(zhuān)業(yè) 模塊組合 重量輕 自動(dòng)化和智能化 多樣化 組件和系統(tǒng)和新型 實(shí)用的這種轉(zhuǎn)變是很好的話題 經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展 工業(yè)橋式起重機(jī)是我國(guó)研制了一定規(guī)模 市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激 烈 在行業(yè)脈搏橋式起重機(jī)在強(qiáng)勁的國(guó)內(nèi)需求和出口的快速增長(zhǎng) 保持產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速 度快 幾乎沒(méi)有 雖然起重機(jī)行業(yè)快速發(fā)展的中國(guó) 但又缺乏起重機(jī)從技術(shù)力量相 比 欠發(fā)達(dá)地區(qū) 歐洲和美國(guó) 日本和其他的技術(shù)能力的某些不足 目前 大起重 機(jī)內(nèi)部還沒(méi)有強(qiáng)大的生產(chǎn)能力 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 由于能力有限的技術(shù) 在起重機(jī)產(chǎn)品結(jié) 構(gòu)不完善 很難與國(guó)外的競(jìng)爭(zhēng) 橋式起重機(jī)可分為以下幾類(lèi) 1 通用橋式起重機(jī) 抓斗橋式起重機(jī) 裝置對(duì)抓斗橋式起重機(jī) 以提升鋼絲繩分別抓斗 升降機(jī)構(gòu) 開(kāi)閉機(jī)構(gòu) 主要 用于散裝貨物 廢鋼材 木材等 裝卸升降操作 起重機(jī)閉合機(jī)構(gòu)在其結(jié)構(gòu)和其他 組件和通用吊鉤橋式起重機(jī)相同 電磁橋式起重機(jī) 電磁橋式起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和吊鉤橋式起重機(jī)是相同的 不同的掛鉤上掛一個(gè) 直流電磁鐵 也被稱(chēng)為電磁吸盤(pán) 用來(lái)提升具有導(dǎo)磁金屬及其制品盒通常是 采用 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 3 直流可控硅橋從桌上的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組安裝在駕駛室或交流電轉(zhuǎn)換成直流電 然后通 過(guò)電纜上的鼓架 直流電源以及柔性電纜起重電磁鐵 通用吊鉤橋式起重機(jī) 通用吊鉤橋式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu) 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu) 電氣控制系統(tǒng)和司機(jī)室 取樣裝置的鉤子 額定容量小于 10 噸多的升降機(jī)構(gòu)超過(guò) 16 噸 主要副兩升降機(jī)構(gòu) 起重機(jī)裝卸型在各種工作環(huán)境和處理材料和設(shè)備 兩用橋式起重機(jī) 橋式起重機(jī)系統(tǒng)的三種類(lèi)型 吊鉤橋式起重機(jī) 電磁橋式起重機(jī)吊鉤橋式起重 機(jī)和抓斗 其特點(diǎn)是在車(chē)上有兩組都獨(dú)立的升降機(jī)構(gòu) 一套為一桶 一組 或一組 吸盤(pán)鉤電磁與一組或一組鉤 抓斗一組電磁吸盤(pán) 三用橋式起重機(jī) 與通用橋式起重機(jī)是起重機(jī)的一種 基本結(jié)構(gòu)和電磁橋式起重機(jī)相同 根據(jù)需 要可以用鉤起吊重物 也可以掛在鉤子上掛了一個(gè)處理引擎 也可以抓斗卸盤(pán)和電 動(dòng)升降有色金屬 被稱(chēng)為一個(gè)橋式起重機(jī) 改變 這種材料起重機(jī)適用場(chǎng)所經(jīng)常變 換裝置 雙小車(chē)橋式起重機(jī) 起重機(jī) 吊鉤橋式起重機(jī)基本相同 但有兩個(gè)單位的橋車(chē)重量相同 這種機(jī)器 吊裝的細(xì)長(zhǎng)物體 2 電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī) 其特征在于升降車(chē)的電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)自行更換 或通過(guò)固定電動(dòng)葫蘆作為 起重小車(chē)升降機(jī)構(gòu) 小車(chē) 傳動(dòng)裝置的運(yùn)行機(jī)制 如車(chē)也與一般的電動(dòng)葫蘆等部件 相比 電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)橋式起重機(jī) 雖然通常是重量輕 工作速度 工作級(jí)別 較低 但其重量輕 能耗低 易于采用電動(dòng)升降組件的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 配套建設(shè)負(fù)載壓 力下 S 小 建筑和使用經(jīng)濟(jì)是最好的機(jī)會(huì) 因此在一般中小型的重量范圍更廣泛的 趨勢(shì) 即使起重機(jī)橋取代一些通用的 電動(dòng)梁式起重機(jī) 其特點(diǎn)是自行式起重機(jī)吊裝的替代 電動(dòng)升降手推車(chē)在工字梁的邊緣工字梁主 梁直接作為大跨度范圍 可以在工字鋼水平 加強(qiáng) 形成組合梁截面梁 主梁 可 以是一個(gè)電動(dòng)單梁起重機(jī) 也可以是兩個(gè)主梁 電動(dòng)雙梁起重機(jī) 這可能是橋式 起重機(jī)的運(yùn)行裝置作為支持直接在高架軌道 也可以通過(guò)運(yùn)行懸掛裝置 大蒜掛在屋 檐下 液 電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī) 其特點(diǎn)是固定在托架上安裝電動(dòng)葫蘆的起升機(jī)構(gòu) 該車(chē)也是一個(gè)電動(dòng)升降機(jī)構(gòu) 的零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 車(chē)是非常簡(jiǎn)單 重量輕 整體高度降低 低和橋梁 重量輕 重 心和適應(yīng)性得到了廣泛的應(yīng)用 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 4 箱形雙梁橋式起重機(jī)是由一個(gè)雙梁橋橫向端梁和兩盒形梁橋中 運(yùn)行在升降車(chē) 和操縱的對(duì)象可以是各種類(lèi)型和等級(jí)的提升 適用于機(jī)械加工和裝配車(chē)間等 有一 個(gè)盒狀結(jié)構(gòu) 橋梁結(jié)構(gòu) 空腹桁架結(jié)構(gòu) 偏軌箱形結(jié)構(gòu)空腹箱和獨(dú)特的主梁結(jié)構(gòu) 箱形結(jié)構(gòu) 通常在 5 80 噸的小型和中型系列起重機(jī)的重量 以確保穩(wěn)定的 DE 起重 機(jī) 選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋梁結(jié)構(gòu) 為了操作和維護(hù) 在發(fā)送端工作臺(tái)下方設(shè)有 駕駛室 駕駛室的開(kāi)啟和關(guān)閉兩種類(lèi)型 室內(nèi)環(huán)境工作一般使用打開(kāi)車(chē)門(mén) 在外部 環(huán)境或高溫 等 利用雙室梁具有至少部分處理技術(shù) 通用性等優(yōu)點(diǎn) 橋梁結(jié)構(gòu)根 據(jù)其類(lèi)型和工作使用環(huán)境溫度和其他條件 形成在有關(guān)規(guī)定選擇用鋼 橋式起重機(jī)橋通常配備一個(gè)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 配備升降機(jī)構(gòu) 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和升 降車(chē) 電動(dòng)裝置的一部分 駕駛室 和其他幾個(gè) 作為一個(gè)兩端支撐在兩個(gè)平行的 單跨高架軌道平面平移升降運(yùn)行物品的垂直升降升降車(chē)用充電的橫向運(yùn)動(dòng)的橋梁結(jié) 構(gòu)和大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的升降車(chē)和物品的軸向移動(dòng) 從而達(dá)到在高度集成我和一個(gè)在三 維空間范圍的貨物搬運(yùn)和裝卸 橋式起重機(jī)是目前應(yīng)用最廣泛的擁有量最大的起重機(jī)軌道 重幾噸到幾百噸的 評(píng)級(jí)的基本形式是通用吊鉤橋式起重機(jī) 橋式起重機(jī)主要是其他形式的基礎(chǔ)上鉤式 橋梁通用開(kāi)發(fā)衍生 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 5 第 2章 總體方案設(shè)計(jì) 2 1設(shè)計(jì)要求 本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)要求如下 10T 跨度 10 5m 小車(chē)軌距 2 5m 起升高度 16m 工作級(jí)別 A5 A6 主起升 速度 M5 10m min 大車(chē)運(yùn)行速度 M5 71m min 小車(chē)運(yùn)行速度 M5 32m min 最 大輪壓 103kN 參考鋼軌 P43 2 2方案設(shè)計(jì) 起重機(jī)的正常運(yùn)行的機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu) 金屬結(jié)構(gòu)和橋梁設(shè)施操作機(jī)構(gòu)和升降機(jī) 構(gòu)是使物體移動(dòng)升降及水平方向 從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期 橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī) 操作機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)下降 體重等 這些重力影響橋梁本身在金屬結(jié)構(gòu)和滿足一定條件的負(fù)載 工廠供電的起重機(jī) 及相應(yīng)的輔助功能 2 2 1 起升機(jī)構(gòu)布置方案 升降機(jī)構(gòu)由掛鉤 電纜 制動(dòng)器 減速器 電機(jī)等 其中的某些部分采用標(biāo)準(zhǔn) 件 升降機(jī)構(gòu)連接電機(jī)與減速機(jī)連接 然后取決于 通過(guò)減速器和卷筒上的電纜連 接 和一個(gè)線圈用鉤 因?yàn)檫@樣的對(duì)象可以被取消 升降機(jī)構(gòu)的技術(shù)參數(shù)的確定可以考慮方案的主要標(biāo)準(zhǔn)元件的選擇計(jì)算 和非標(biāo) 準(zhǔn)件零件的彎矩 剪力和荷載組合的情況 布置方案如圖 2 1 所示 圖 2 1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 2 2 2 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 該車(chē)的運(yùn)行機(jī)制和電機(jī)連接到依靠 減速器 聯(lián)軸器 低速小車(chē)驅(qū)動(dòng)輪連接 功能操作機(jī)構(gòu)的升降車(chē) 車(chē)是在水平方向移動(dòng) 使重量懸掛可以改變工作位置 以滿足不同的要求 但也由懸重車(chē)荷載傳遞 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 6 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)分為支撐裝置和支撐裝置車(chē)輪荷載傳遞的主要組 運(yùn)行時(shí)間可以 減少由平衡輪壓墊梁 安裝在車(chē)可以運(yùn)行在摩擦嚴(yán)重的原因 因此 閉式齒輪驅(qū)動(dòng) 裝置 驅(qū)動(dòng)模式 集中控制 小車(chē)傳動(dòng)方案如圖 2 2 所示 圖 2 2 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1 電動(dòng)機(jī) 2 制動(dòng)器 3 減速器 4 車(chē)輪 5 聯(lián)軸器 6 浮動(dòng)軸 7 聯(lián)軸器 該計(jì)劃的小扭矩扭矩傳動(dòng)軸 軸每側(cè)的一半是減速器的輸出軸的扭矩 減速器 的輸出軸和輪軸之間連接半齒聯(lián)軸器浮 5 和 6 因此 安裝方便 使得更多的安裝 誤差 由于齒的維護(hù)條件好 傳動(dòng)齒輪組成的獨(dú)立的減少 使安裝和拆卸的分組機(jī) 制 但這個(gè)節(jié)目 不可避免的輪軸軸承耦合可以增加結(jié)構(gòu)復(fù)雜的運(yùn)行機(jī)制 造成的 困難 lt 增加生產(chǎn) 2 2 3 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置方案 在連接模式 操作機(jī)構(gòu)和運(yùn)輸機(jī)制是相似的 由一個(gè)電動(dòng)馬達(dá)和離合器 減速 器傳遞到驅(qū)動(dòng)輪的扭矩在一組 差異主要與小車(chē)運(yùn)行機(jī)制 其特征在于 距離之間 的差異的道路 因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求 更大的負(fù)荷 使小車(chē)行走機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng) 便于安裝 不會(huì)因?yàn)閾p壞發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)的一側(cè)而停止 傳動(dòng)方案如圖 2 3 所示 圖 2 3 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 1 電動(dòng)機(jī) 2 制動(dòng)器 3 高速浮動(dòng)軸 4 聯(lián)軸器 5 減速器 6 聯(lián)軸器 7 低速浮動(dòng)軸 8 聯(lián)軸器 9 車(chē)輪 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 7 第 3章 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1設(shè)計(jì)基本準(zhǔn)則 3 2總體參數(shù)計(jì)算 已知數(shù)據(jù) 10T 跨度 10 5m 大車(chē)運(yùn)行速度 M5 71m min 最大輪壓 103kN 參考鋼軌 P43 另外根據(jù)常用市場(chǎng)現(xiàn)有起重機(jī)的估計(jì)重量 G 168KN 小車(chē)的重量為 Gxc 40KN 橋架采用箱形結(jié)構(gòu) 3 2 1傳動(dòng)方案確定 本起重機(jī)采用分別傳動(dòng)的方案如圖 3 1 圖 3 1 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 1 電動(dòng)機(jī) 2 制動(dòng)器 3 高速浮動(dòng)軸 4 聯(lián)軸器 5 減速器 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 8 6 聯(lián)軸器 7 低速浮動(dòng)軸 8 聯(lián)軸器 9 車(chē)輪 3 2 2車(chē)輪 軌道的選擇與驗(yàn)算 j 4000 4000 13555Kg cm2 321 rDcPj32301578 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 9 jmax 15353Kg cm2 321max rDcPj32301506 jmax 153530N cm2 車(chē)輪采用 ZG55II 查 1 表 19 3 得 HB 320 時(shí) j 240000 300000N cm2 jmax nz2 601 1cqdcDkpdkptvgGf 式中 p1 max in 33 8 50 2 84KN 主動(dòng)輪輪壓 p2 p1 84KN 從動(dòng)輪輪壓 f 0 2 粘著系數(shù) 室內(nèi)工作 nz 防止打滑的安全系數(shù) nz 1 05 1 2 n 2 9725 0 06 184 6 10847 56108 333 n nz 故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)不會(huì)打滑 2 事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作 而無(wú)載小車(chē)位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí) 則 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 13 n nz2 601 1cqdcDkpdkptvgGf 式中 p1 50 2KN 主動(dòng)輪輪壓 maxp p2 2 2 33 8 50 2 117 8KN 從動(dòng)輪輪壓 in 一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)空載啟動(dòng)時(shí)間 qt 13 47 s qt24 3750 95 012685 012 n 2 942 06 7 1608 n nz 故不打滑 3 事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作 而無(wú)載小車(chē)遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí) 則 n nz2 601 1cqdcDkpdkptvgGf 式中 P1 33 8KN 主動(dòng)輪輪壓 minP P2 2 33 8 2 50 2 134 2KN 從動(dòng)輪輪壓 ip ax qt 13 47 S 與第 2 種工況相同 n 1 89 故也不會(huì)打滑2 5 006 831 46 21347 60581 8 結(jié)論 根據(jù)上述不打滑驗(yàn)算結(jié)果可知 三種工況均不會(huì)打滑 3 4其他附件的選擇 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 14 3 4 1制動(dòng)器的選擇 由 1 中所述 取制動(dòng)時(shí)間 tz 5s 按空載計(jì)算動(dòng)力矩 令 Q 0 得 Mz 20121 3751iGDmctnMCzj 式中 19 2N m 0 min 2 Dpcj 5 129 346 Pp 0 002G 168000 0 002 336N Pmin G 1344N2 1 cDd 25 0 14 6 68 M 2 制動(dòng)器臺(tái)數(shù) 兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作 Mz 41 2 N m 95 1684 15370192 2 現(xiàn)選用兩臺(tái) YWZ 200 25 的制動(dòng)器 查 1 表 18 10 其制動(dòng)力矩 M 200 N m 為避免打滑 使用時(shí)將其制動(dòng)力矩調(diào)制 3 5 N m 以下 3 4 2聯(lián)軸器的選擇 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 15 2 低速軸的計(jì)算扭矩 154 8 15 75 0 95 2316 2 N m 0 iMjsjs 3 4 3緩沖器的選擇 1 碰撞時(shí)起重機(jī)的動(dòng)能 W 動(dòng) g Gv20 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 16 3 4 4浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 1 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 17 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 18 第 4章 主梁的設(shè)計(jì) 4 1總體橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 有一個(gè)盒狀結(jié)構(gòu) 橋梁結(jié)構(gòu) 空腹桁架結(jié)構(gòu) 偏軌空腹單梁和箱形結(jié)構(gòu)的盒形 結(jié)構(gòu) 以及參考起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 盒形結(jié)構(gòu)一般 5 80 噸小型和中型系列起重機(jī)的 重量 以保證起重機(jī)的穩(wěn)定性 我選擇了雙箱梁結(jié)構(gòu)作為橋梁結(jié)構(gòu) 4 1 1箱形雙梁橋架的構(gòu)成 雙箱梁橋是由兩箱梁和梁端水平梁 一側(cè)設(shè)有走臺(tái)安裝的運(yùn)行機(jī)制和離開(kāi) 梁 端梁剛性連接 平臺(tái)的主梁的外側(cè)是懸臂支撐 走臺(tái)外有計(jì)算平臺(tái) 欄桿被視為元 素的力量 為了操作和維護(hù) 在發(fā)送端工作臺(tái)下方設(shè)有駕駛室 駕駛室的開(kāi)啟和關(guān)閉兩種 類(lèi)型 室內(nèi)的工作環(huán)境一般使用座艙是開(kāi)放的 在外部環(huán)境或高溫等使用封閉的小 屋 4 1 2箱形雙梁橋架的選材 雙箱梁橋具有至少部分處理技術(shù) 通用性等優(yōu)點(diǎn) 橋梁結(jié)構(gòu)按照其工作性質(zhì)和 使用環(huán)境溫度和其他條件的 按照有關(guān)規(guī)定鋼材的選擇 為了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度 便于施工安裝和運(yùn)輸 不損壞等原因 在設(shè)計(jì)的橋 梁結(jié)構(gòu)的限制使用較小的鋼 為連接板厚度不不應(yīng)小于 4mm 作為對(duì)組合梁板的使 用 以確保穩(wěn)定和防銹等原因 降低強(qiáng)度 每雙波段的厚度不能小于 6 毫米 單腹 板厚度不小于 8 毫米 荷載作用對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的起重機(jī) 固定電荷 移動(dòng)荷載 水平荷載和慣性產(chǎn)生偏 斜小車(chē)車(chē)輪側(cè)向荷載等 在設(shè)計(jì)計(jì)算考慮了這些指控 4 2主梁總體參數(shù)計(jì)算 1 大車(chē)輪距 2 065 3 3K 85L 1 6 5 m 取 3m 2 橋架端部梯形高度 16 5 1 65 3 3C 105 L105 取 3 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 19 3 主梁腹板高度 根據(jù)主梁計(jì)算高度 0 92 最后選定腹板高度 0 9Hmhm 4 確定主梁截面尺寸 主梁中間截面各構(gòu)件根據(jù) 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 表 7 1 確定如下 腹板厚 6 上下蓋板厚 8 1 主梁兩腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面的關(guān)系式來(lái)確定 2633 5 Hb 920m 330 L16 因此取 350b 蓋板寬度 350 2 6 40 402240B m 取 400m 主梁的實(shí)際高度 5161Hh 主梁中間截面和支承截面的尺寸簡(jiǎn)圖分別示于圖 2 1 和 2 2 主梁中間截面尺寸簡(jiǎn)圖 主梁支承截面尺寸簡(jiǎn)圖 5 加勁板的布置尺寸 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 20 此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)既加勁板所在位置 使一個(gè)車(chē)輪輪壓作用在兩加勁板間距的中 央 141 1 411a min 6WP 47 108 5 2 cm 式中 小車(chē)的輪壓 取平均值 動(dòng)力系數(shù) 由 起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 圖 2 2 查得 1 15 鋼軌的許用應(yīng)力 170 MPa 因此 根據(jù)布置方便 取 0 81a2m 由于腹板的高厚比 150 160 所以不需要設(shè)置水平加勁桿 906h 4 3主梁的受力分析 4 3 1計(jì)算載荷確定 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 21 1 15 37000 42550 1P N 1 15 36000 41400 2 4 3 2主梁垂直最大彎矩 計(jì)算主梁垂直最大彎矩 2012 max12 4 xcdGPLBqkGlLMP 0kl 設(shè)敞開(kāi)式司機(jī)操縱室的重量為 9807 起重心距支點(diǎn)的距離為 280N0lcm 將各已知數(shù)值代入上式計(jì)算可得 2 max165041650 41 8425 2651 028 GPM 5105 10N Km 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 22 4 3 3主梁水平最大彎矩 計(jì)算主梁水平最大彎矩 2max 1 3 44gggPLqLM 式中 3128yxcIK 作用在主梁上的集中慣性載荷為 12gP 3706730N 作用在主梁上的均布慣性載荷為 0 25 gq 5Km 計(jì)算系數(shù) 時(shí) 取近似比值 2 100 12yIC 2xcL 且 400 200 因此可得 KcmxcL 1650 1716 328104 2max76 5 516 5 3 74716gM 8 9Nm 4 4主梁的校核計(jì)算 4 4 1強(qiáng)度驗(yàn)算 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 23 54180 0001 232xHhHIWB 5 651 6 40 8 32 4cm 主梁支承截面半面積對(duì)水平重心軸線 的靜矩 S x 1266 00112 42hh 50 650 8 242 3c 由此可得 0 1 28 16max 3758 MPa 查得許用剪應(yīng)力為 95 Pa 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 24 故 由以上計(jì)算可知 強(qiáng)度足夠 max 4 4 2垂直剛度驗(yàn)算 主梁在滿載小車(chē)輪壓作用下所產(chǎn)生的最大垂直撓度 321 64 8xPLfEI 式中 0 973 210374 856xcBL 2x HIW 49502 01cm 由此可得 0 844 3 246576 97 0 8 0 481f cm 允許的撓度 因此 1 0fL 2 3cm f 4 4 3水平剛度驗(yàn)算 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 25 4 5主要焊縫的計(jì)算 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 26 4 6焊接工藝設(shè)計(jì) 橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免如圖 4 1 a 4 1 b 示 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 27 4 1 a 4 1 b 彎曲板的焊接及定位 由于定位板導(dǎo)向 焊接時(shí)注意 焊角高度不能太高 否 則整個(gè)葉輪與端梁 一輪組件可能無(wú)法正確地從插入位置 焊接中采用 E5015 焊 接電極 D 3 2 毫米直徑焊接電流 160A 角焊縫的最大高度 4 毫米 彎板等 7 2 位卡和定位焊 角帶 上蓋板焊接方法中使用的研磨 焊后兩個(gè)連接端截面梁和鉆在一塊 由 于板材厚度大多小于 10 毫米 在焊接過(guò)程中不無(wú)槽焊接 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 28 總 結(jié) 本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用中幾乎所有我們專(zhuān)業(yè)的大學(xué) 這是我們大學(xué)所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的一 次綜合調(diào)查和評(píng)價(jià) 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我們對(duì)知識(shí)有一個(gè)通道之前 理解和整 合的管狀組件 例如 我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程中需要的材料的機(jī)械制圖 工程設(shè)計(jì) 材料 力學(xué) 工程力學(xué) 寬容的基礎(chǔ)和 CAD 計(jì)算機(jī)輔助繪圖和專(zhuān)業(yè)知識(shí)范圍內(nèi)的合作 在 設(shè)計(jì)的過(guò)程中 我們不僅了解一點(diǎn)舊知識(shí) 使我們發(fā)現(xiàn)很多細(xì)節(jié)沒(méi)有注意這些細(xì)節(jié) 問(wèn)題是如果我們可以確定關(guān)鍵設(shè)備的合格的技術(shù)人員 另外 我覺(jué)得畢業(yè)兩個(gè)月的設(shè)計(jì)極大地豐富我們的知識(shí) 我學(xué)到了很多知識(shí) 不僅在更多的專(zhuān)業(yè)知識(shí) 在這一過(guò)程中 設(shè)計(jì) 由于需要運(yùn)用知識(shí) 這要求我們?cè)?互聯(lián)網(wǎng)或圖書(shū)館的訪問(wèn) 在設(shè)計(jì)方案 需要我們對(duì)工作環(huán)境的運(yùn)行機(jī)制的設(shè)計(jì)橋式 起重機(jī)的傳動(dòng)與主梁和工作能力的有了一定的了解來(lái)選擇合適的方案 沒(méi)有問(wèn)題 由于注意到 在這方面 我們必須認(rèn)識(shí)到 通過(guò)實(shí)踐和查閱資料 可以做的更好 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 29 參考文獻(xiàn) 1 吳麗萍 我國(guó)起重機(jī)新技術(shù)的進(jìn)展與國(guó)外發(fā)展動(dòng)向 J 山西機(jī)械 2002 4 51 52 2 田金金 陳志平 張巨勇等主編 橋式起重機(jī)安全檢測(cè)法綜述及展望 J 機(jī)電工程 2009 3 26 1 5 3 王小明 盧志強(qiáng)主編 國(guó)內(nèi)外大型起重機(jī)的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) J 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā) 與創(chuàng)新 2009 2 22 6 8 4 李偉 李瑞華主編 起重機(jī)智能控制的發(fā)展現(xiàn)狀與思考 J 煤礦機(jī)械 2006 8 27 3 4 5 傅東明主編 起重機(jī)械 M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1992 6 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 編寫(xiě)組主編 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB3811 83 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 M 北京 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局出版社 1983 7 張質(zhì)文等主編 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) M 北京 中國(guó)鐵道出版社 2001 8 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三版 M 第 1 5 卷 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 1994 9 劉曰奇 橋式起重機(jī)箱型主梁結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化研宄 D 黑龍江 東北林業(yè)大學(xué) 2012 10 金星池 國(guó)內(nèi)起重機(jī)設(shè)計(jì)展望 J 科技創(chuàng)業(yè)家 2012 16 96 11 焦洪宇 周奇才 吳青龍等主編 橋式起重機(jī)箱型主梁周期性拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì) J 礦山 機(jī)械 2014 23 50 134 139 12 王衛(wèi)輝 孟小胴 強(qiáng)寶民等主編 橋式起重機(jī)安全評(píng)估指標(biāo)體系研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì) J 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù) 2013 9 9 156 159 13 楊瑞剛 徐格寧 范小寧等主編 橋式起重機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性失效準(zhǔn)則與剩余壽命評(píng) 估準(zhǔn)則 J 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào) 2009 10 19 95 100 14 Y Torrisi Crane grabs pole position M Australian Mining 1998 15 Enrique Castillo Roberton Minguez Carmen Castillo Sensitivity analysis in optimization and reliabilitly problems J Reliability Engineering and System Safety 2008 93 12 1788 1800 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 30 致 謝 大學(xué)生活即將結(jié)束 在這四年 讓我結(jié)識(shí)了許許多多熱心的朋友 工作嚴(yán)謹(jǐn)教 學(xué)相幫的教師 本次設(shè)計(jì)的成功完成 離不開(kāi)他們的熱情幫助和指導(dǎo) 在這里都給 予我畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)和幫助的教師和學(xué)生這表示最誠(chéng)摯的謝意 首先 設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師 感謝你緊張的工作時(shí)還抽時(shí)間指導(dǎo)我 總是關(guān)心我們的 設(shè)計(jì)進(jìn)展?fàn)顩r 要求我們掌握幫助教師管理在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 從實(shí)際操作數(shù)據(jù)準(zhǔn) 備階段 它提供了指導(dǎo) 我不僅學(xué)到了書(shū)本上的知識(shí) 更學(xué)會(huì)操作方法 其次 給予幫助教師設(shè)計(jì)的畢業(yè)生 與我的同學(xué)以誠(chéng)摯的感謝 在設(shè)計(jì)的過(guò)程 中 他們給了我很多的幫助和無(wú)私的關(guān)懷 更重要的是提供信息 在許多方面 我 們的技術(shù) 此外 也給所有的學(xué)生我的幫助表示感謝 總之 本設(shè)計(jì)的結(jié)果是教師和學(xué)生 在一個(gè)月內(nèi) 我們合作的非常愉快 教會(huì) 我很多偉大的真理 是一種資產(chǎn) 我的生活 我在新教師和學(xué)生對(duì)我的幫助表示感 謝 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 31 附錄 The Use and History of Crane Every time we see a crane in action we remains without words these machines are sometimes really huge taking up tons of material hundreds of meters in height We watch with amazement and a bit of terror thinking about what would happen if the load comes off or if the movement of the crane was wrong It is a really fascinating system surprising both adults and children These are especially tower cranes but in reality there are plenty of types and they are in use for centuries The cranes are formed by one or more machines used to create a mechanical advantage and thus move large loads Cranes are equipped with a winder a wire rope or chain and sheaves that can be used both to lift and lower materials and to move them horizontally It uses one or more simple machines to create mechanical advantage and thus move loads beyond the normal capability of a human Cranes are commonly employed in the transport industry for the loading and unloading of freight in the construction industry for the movement of materials and in the manufacturing industry for the assembling of heavy equipment 1 Overview The first construction cranes were invented by the Ancient Greeks and were powered by men or beasts of burden such as donkeys These cranes were used for the construction of tall buildings Larger cranes were later developed employing the use of human treadwheels permitting the lifting of heavier weights In the High Middle Ages harbor cranes were introduced to load and unload ships and assist with their construction some were built into stone towers for extra strength and stability The earliest cranes were constructed from wood but cast iron and steel took over with the coming of the Industrial Revolution For many centuries power was supplied by the physical exertion of men or animals although hoists in watermills and windmills could be driven by the harnessed natural power The first mechanical power was provided by steam engines the earliest steam crane being introduced in the 18th or 19th century with many remaining in use well into the late 20th century Modern cranes usually use internal combustion engines or electric motors and hydraulic systems to provide a much greater lifting capability than was previously possible although manual cranes are still utilized where the provision of power 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 32 would be uneconomic Cranes exist in an enormous variety of forms each tailored to a specific use Sizes range from the smallest jib cranes used inside workshops to the tallest tower cranes used for constructing high buildings For a while mini cranes are also used for constructing high buildings in order to facilitate constructions by reaching tight spaces Finally we can find larger floating cranes generally used to build oil rigs and salvage sunken ships This article also covers lifting machines that do not strictly fit the above definition of a crane but are generally known as cranes such as stacker cranes and loader cranes 2 History Ancient Greece The crane for lifting heavy loads was invented by the Ancient Greeks in the late 6th century BC The archaeological record shows that no later than c 515 BC distinctive cuttings for both lifting tongs and lewis irons begin to appear on stone blocks of Greek temples Since these holes point at the use of a lifting device and since they are to be found either above the center of gravity of the block or in pairs equidistant from a point over the center of gravity they are regarded by archaeologists as the positive evidence required for the existence of the crane The introduction of the winch and pulley hoist soon lead to a widespread replacement of ramps as the main means of vertical motion For the next two hundred years Greek building sites witnessed a sharp drop in the weights handled as the new lifting technique made the use of several smaller stones more practical than of fewer larger ones In contrast to the archaic period with its tendency to ever increasing block sizes Greek temples of the classical age like the Parthenon invariably featured stone blocks weighing less than 15 20 tons Also the practice of erecting large monolithic columns was practically abandoned in favor of using several column drums Although the exact circumstances of the shift from the ramp to the crane technology remain unclear it has been argued that the volatile social and political conditions of Greece were more suitable to the employment of small professional construction teams than of large bodies of unskilled labor making the crane more preferable to the Greek polis than the more labor intensive ramp which had been the norm in the autocratic societies of Egypt or Assyria The first unequivocal literary evidence for the existence of the compound pulley system appears in the Mechanical Problems Mech 18 853a32 853b13 attributed to Aristotle 384 322 BC but perhaps composed at a slightly later date Around the same time block sizes at Greek temples began to match their archaic predecessors again 10T 跨度 10 5m 橋式起重機(jī)傳動(dòng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及主梁設(shè)計(jì) 33 indicating that the more sophisticated compound pulley must have found its way to Greek construction sites by then Ancient Rome The heyday of the crane in ancient times came during the Roman Empire when construction activity soared and buildings reached enormous dimensions The Romans adopted the Greek crane and developed it further We are relatively well informed about their lifting techniques thanks to rather lengthy accounts by the engineers Vitruvius De Architectura 10 2 1 10 and Heron of Alexandria Mechanica 3 2 5 There are also two surviving reliefs of Roman treadwheel cranes with the Haterii tombstone from the late first century AD being particularly detailed The simplest Roman crane the Trispastos consisted of a single beam jib a winch a rope and a block containing three pulleys Having thus a mechanical advantage of 3 1 it has been calculated that a single man working the winch could raise 150 kg 3 pulleys x 50 kg 150 assuming that 50 kg represent the maximum effort a man can exert over a longer time period Heavier crane types featured five pulleys Pentaspastos or in case of the largest one a set of three by five pulleys Polyspastos and came with two three or four masts depending on the maximum load The Polyspastos when worked by four men at both sides of the winch could already lift 3000 kg 3 ropes x 5 pulleys x 4 men x 50 kg 3000 kg In case the winch was replaced by a treadwheel the maximum load even doubled to 6000 kg at only half the crew since the treadwheel possesses a much bigger mechanical advantage due to its larger diameter This meant tha