32-5噸通用雙梁橋式起重機小車設(shè)計計算 機械設(shè)計及制造專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)論文

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1、摘要 本文主要介紹了橋式起重機的整體設(shè)計理論和設(shè)計過程，其中重點設(shè)計了橋式起重機的運行機構(gòu)起升機構(gòu)等，主要包括橋式起重機小車運行機構(gòu)的整體設(shè)計及傳動機構(gòu)的布置，小車運行機構(gòu)計算。還有軸承的選擇、聯(lián)軸器的選擇、電動機的選擇、減速器的選擇和校核。 橋式起重機是橋架型起重機的一種，它依靠起升機構(gòu)和在水平面內(nèi)的兩個相互垂直方向移動的運行機構(gòu)，能在矩形場地及其上空作業(yè)，是工礦企業(yè)廣泛使用的一種起重運輸機械。它具有承載能力大，工作可靠性高，制造工藝相對簡單等優(yōu)點。 關(guān)鍵詞：橋式起重機；起重機小車；卷筒；減速器。 Abstract This article mai

2、nly introduced the entire design theory and design process of bridge-type hoist crane，which focused on the design of the bridge crane operation of institutions and hoisting mechanism．The overall design that mainly includes the bridge type derrick small car to circulate organization and spread the de

3、coration that the motive reaches, the small car circulates an organization calculation.Still have the choice of the choice, electric motor of the choice, allied stalk machine of bearings, decelerate machine of choice and pit in the school. The bridge crane is a bridge-type crane, it relies on the

4、 lifting mechanism and in the horizontal plane, two mutually perpendicular direction of the run institutions, in the rectangular space over the job, the industrial and mining enterprises widely used as a startingheavy transport machinery. It has a large carrying capacity, high reliability, work, and

5、 manufacturing process is relatively simple. Keyword:Bridge type derrick;The derrick small car;Book tube;Decelerate a machine. 目 錄 設(shè)計任務(wù)書---------------------------------------------------------------------------------1 第1章 概述----------------------------------

6、--------------------------------------------2 第2章 總體設(shè)計------------------------------------------------------------------------------2 2.1 總體設(shè)計方案---------------------------------------------------------7 2.2 四連桿變幅臂架系統(tǒng)運動學(xué)設(shè)計---------------------------------7 2.3 總體尺寸規(guī)劃---------------------

7、-------------------------------7 第1章 主起升機構(gòu)計算-------------------------------------------------------------7 1.1 確定傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組---------------------------------7 1.2 選擇鋼絲繩-------------------------------------------7 1.3 確定卷筒尺寸并驗算強度--------------------------------8 1.4 初選電動機--------------------

8、-----------------------10 1.5 選用標準減速器---------------------------------------11 1.6 校核減速器輸出軸強度--------------------------------------------------11 1.7 電動機過載驗算和發(fā)熱驗算--------------------------------------------11 1.8 選擇制動器--------------------------------------------12 1.9 選擇聯(lián)軸器---------------------

9、----------------------13 1.10 驗算起動時間-----------------------------------------13 1.11 驗算制動時間-----------------------------------------14 1.12 高速軸計算------------------------------------------15 第2章 副起升機構(gòu)計算------------------------------------------------------------17 2.1 確定傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組----------

10、----------------------17 2.2 鋼絲繩的選擇------------------------------------------17 2.3 確定卷筒尺寸并驗算強度--------------------------------18 2.4 初選電動機-------------------------------------------21 2.5 選用標準減速器---------------------------------------21 2.6 校核減速器輸出軸強度----------------------------------22 2.7 電

11、動機過載驗算和發(fā)熱驗算-------------------------------------------22 2.8 選擇制動器-----------------------------------------------23 2.9 選擇聯(lián)軸器------------------------------------------------------------23 2.10 驗算起動時間------------------------------------------------------24 2.11 驗算制動時間-----------------------------

12、---------------------------25 2.12 高速軸計算----------------------------------------------------------------------25 第3章 小車運行機構(gòu)計算--------------------------------------------------------------------------27 3.1 確定機構(gòu)傳動方案----------------------------------------------------------27 3.2 選擇車輪與軌道并驗算其強度---

13、---------------------------------------28 3.3 運行阻力計算 --------------------------------------------------------------29 3.4 選電動機--------------------------------------------------------------------30 3.5 驗算電動機發(fā)熱條件-----------------------------------------------------30 3.6 選擇減速器---------------------

14、---------------------------------------------31 3.7 驗算運行速度和實際所需功率----------------------------------------31 3.8 驗算起動條件-------------------------------------------------------------31 3.9 按起動工況校核減速器功率-------------------------------------------32 3.10 驗算起動不打滑條件--------------------------------------

15、--------------33 3.11 選擇制動器---------------------------------------------------------------33 3.12 選擇聯(lián)軸器---------------------------------------------------------------34 3.13 驗算低速浮動軸的強度------------------------------------------------35 3.14 小車緩沖器---------------------------------------------------

16、------------36 設(shè)計心得-----------------------------------------------------------------------------------37 參考文獻--------------------------------------------------------------------------------------------39 設(shè)計任務(wù) 設(shè)計（論文）題目 32/5噸通用雙梁橋式起重機小車設(shè)計計算 研

17、究方法 搜集查閱與分析研究相關(guān)國內(nèi)外資料，綜合所學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)知識，遵循機械零件與起重機行業(yè)相關(guān)標準，在小組充分討論基礎(chǔ)上，制定合理的具有先進性的設(shè)計方案，按時完成本設(shè)計提出的全部內(nèi)容。 主要技術(shù)指標(或研究目標) 小車的主/副起升機構(gòu)設(shè)計參數(shù)： 起重量32/5t，起升高度16/18m，起升速度7.51/19.5m/min 起升機構(gòu)工作級別M5/M5， 小車運行機構(gòu)設(shè)計參數(shù)： 工作級別M5，運行速度45m/min，軌距2500mm

18、，參考輪距2700mm， 小車參考自重：約11.5t 概 述 橋式起重機是橋架在高架軌道上運行的一種橋架型起重機，又稱天車。橋式起重機的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運行，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運行，設(shè)置在小車上的起升機構(gòu)實現(xiàn)貨物垂直升降。三個機構(gòu)的綜合，構(gòu)成一立方體形的工作范圍，這樣就可以充分利用橋架下面的空間吊運物料，不受地面設(shè)備的阻礙。 橋式起重機廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。各類橋式起重機的特點如： 1) 普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(nèi)操縱，

19、也有遠距離控制的。起重量可達五百噸，跨度可達60米。 2) 簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動葫蘆配上簡易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。 3) 冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構(gòu)或裝置。這種起重機的工作特點是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高。主要有五種類

20、型。 4) 鑄造起重機：供吊運鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用。主小車吊運盛桶，副小車進行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作。 5) 夾鉗起重機：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運到深坑均熱爐中，或把它取出放到運錠車上。 6) 脫錠起重機：用以把鋼錠從鋼錠模中強制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機用項桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。 7) 加料起重機：用以將爐料加到平爐中。主小車的立柱下端裝有挑桿，用以挑動料箱并將它送入爐內(nèi)。主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動和回轉(zhuǎn)。副小車用于修

21、爐等輔助作業(yè)。 8) 鍛造起重機：用以與水壓機配合鍛造大型工件。主小車吊鉤上懸掛特殊盛料器高溫液態(tài)鋼包，用以支持和翻轉(zhuǎn)鋼包，副小車用來抬起鋼包，澆鑄液態(tài)金屬。 橋式類型起重機的金屬結(jié)構(gòu)一般由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本

22、形式，主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。 偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。 四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺板，自重輕，剛度大，但與其它結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強度較低，已較少生產(chǎn)。 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三

23、片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。 下面具體介紹普通橋式起重機的構(gòu)造。普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。 起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。 起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即

24、用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。 起重機大車運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。 本次設(shè)計課題為32/5t通用橋式起重機小車設(shè)計，主要包括起升、運行兩大機構(gòu)及其安全裝置的設(shè)計計算和裝配圖與零部件圖的繪制。將我們所學(xué)的知識最大限度的貫穿起來，使我們學(xué)以至用、

25、理論聯(lián)系實際。培養(yǎng)我們的設(shè)計能力及理論聯(lián)系實際過程中分析問題、解決問題的能力。 第三章 小車起升機構(gòu)設(shè)計 第1部分 主起升機構(gòu)計算 1.1 確定傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照構(gòu)造宜緊湊的原則,決定采用下圖的傳動方案。如圖1所示，采用了雙聯(lián)滑輪組.按Q=32t，表8-2查取滑輪組倍率=4，因而承載繩分支數(shù)為 Z=2=8。查[1]表8-1-89選取吊鉤號 LYD100-M，吊具自重載荷。得其自重為：G=2.0%=0.02320=6.4kN 圖1 主起升機構(gòu)簡圖 1.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動軸承，=4,查[1]表3-2-11和2-2-

26、3得得滑輪組效率η1=0.98、η2=0.97，得hh=ηz=η1Xη2=0.96 鋼絲繩所受最大拉力 按下式計算鋼絲繩直徑 d=c=0.096=19.7mm c: 選擇系數(shù)，單位mm/，用鋼絲繩=1850N/mm2，據(jù)M5及查[2]表8.1-8~8.1-31得c值為0.096。 故，選不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑d=20mm， 其標記為6W(19)-20-185-I-光-右順(GB1102-74)。 1.3 確定卷筒尺寸,轉(zhuǎn)速及滑輪直徑 卷筒和滑輪的最小卷繞直徑： ≥d （e-1） 式中h表示與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)的有關(guān)系數(shù)； 查表得：筒=18;滑輪

27、=20； 筒最小卷繞直徑=d=1820=360； 輪最小卷繞直徑=d=2020=400。 考慮起升機構(gòu)布置卷筒總長度不宜太長，輪直徑和卷筒直徑一致取D=630㎜。 卷筒長度 =1390mm。 式中：筒上有繩槽長度，，安全圈n=2，起升高度H=10m， 槽節(jié)矩t=22mm，繞直徑=650+d=mm； 選取卷筒型號為 A630x1500-11x22-12x4-左 GB/T 9006.2--1999 查表8.1-47~8.1-50得 ：定繩尾所需長度,取=100； ：筒兩端空余長度,取=45； ：筒中間無

28、槽長度,根據(jù)滑輪組中心間距=150。 卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02650+(6~10)]mm=19~23mm，δ=20mm，進行卷筒壁的壓力計算。 卷筒轉(zhuǎn)速=r/min=14.3r/min。 1.4 計算起升靜功率 ==47.6kW 式中η起升時總機械效率=0.858 為滑輪組效率取0.97（查表3-2-10）；傳動機構(gòu)機械效率取0.94（查表2-2-3）；卷筒軸承效率取0.99；連軸器效率取0.98（查2-2-4）。 1.5 初選電動機 ≥G=0.847.6=38.08kW 式中 ：JC值時的功率，位為kW； G：穩(wěn)態(tài)負載平

29、均系數(shù)，根據(jù)電動機型號和JC值查表2-2-5和2-2-6得G=0.8。 查機械設(shè)計課程設(shè)計表16-5~16-6選用電動機型號為YZR280M-10，=55KW，=556r/min，最大轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)λm=2.8；飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=15.5KN.m2。 電動機轉(zhuǎn)速=561.92r/min 式中 :在起升載荷=326.4kN作用下電動機轉(zhuǎn)速； :電動機同步轉(zhuǎn)速； ,:是電動機在JC值時額定功率和額定轉(zhuǎn)速。 1.6 選用減速器 減速器總傳動比：=39.3，取實際速比=40。 起升機構(gòu)減速器按靜功率選取，根據(jù)=47.6kW，=561.92r/min，=40，工

30、作級別為M5，查減速器使用手冊選定減速器為ZQH100，減速器許用功率[]=79KW。低速軸最大扭矩為M=20500N.m 減速器在561.92r/min時許用功率[]為[]==73.99>55kW 實際起升速度=561.92÷40×3.14×0.65÷4=7.2m/min 實際起升靜功率==39.72kW 用Ⅱ類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷，最大力矩。 1.7 電動機過載驗算和發(fā)熱驗算 過載驗算按下式計算： ≥==41.78kW =45KW>41.78kW，此題恰好與=的功率相等。 式中 ：準接電持續(xù)率時，電動機額定功率，單位為kW； H:系數(shù)，繞線式異

31、步電動機，取H=2.5； λm:基準接電持續(xù)率時,電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù),查表得λm取1.7； m:電動機個數(shù)； η:總機械效率η=0.858。 發(fā)熱驗算按下式計算: P≥Pз 式中 P:電動機在不同接電持續(xù)率JC值和不同CZ值時允許輸出功率，單位為kW,按CZ=300，JC值=25%，查表得P=43.867kW。 ==38.08kW P=43.867>=38.O8kW 過載驗算和發(fā)熱驗算通過 1.8 選擇制動器 按下式計算，選制動器： ≥ 式中:制動力矩,單位為N.

32、m； :制動安全系數(shù)，查表2-2-7由M5得=1.75； :下降時作用在電動機軸上的靜力矩，單位為N.m。 ==586.4N.m η':下降時總機械效率，通常取η'≈η≈0.858 ==1.75586.4=1026.2.N.m 查表3-7-18選用=1026.2N.m選用YWZ5-400/121制動器，其額定制動力矩1250N.m； 安裝時將制動力矩調(diào)整到所需的制動力矩=2000N.m。 1.9 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)電動機和減速器以及浮動軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器，使連軸器的許用應(yīng)力矩[M]>計算的所需力矩M,則滿足要求。 電動機的

33、軸伸：d=85mm(錐形)，長度E=170±0.5mm； 減速器軸伸:d=90mm(柱形)，長度E=135mm； 浮動軸的軸頭：d=60mm， 長度E=107mm。 查表3-12-14選取梅花彈性連軸器：型號為MLL9-I-400[M]=2800N.m；GD2=132.54=530Kg.m；型號為MLL9，[M]=2800N.m；GD2=18.954=75.8Kg.m2。 電動機額定力矩=944.69N.m 計算所需力矩M=n=1.51.8944.69=2550.69N.M 式中n：安全系數(shù)取n=1.5（查3-12-4）； ：剛性動載系數(shù)，?。?.8（查2-12-2

34、）。 [M]=2800>M=2550.69N.M 所選連軸器合格。 1.10 驗算起動時間 起動時間： = =1.33s 式中： =15.6+530+75.8=621.4kN.m 靜阻力矩： ==796.5N.m 電動機啟動力矩： =1.7=1.7944.69=1605.97N.m 平均起動加速度： ==0.095m/s2 =0.095 m/s2<[]=0.2 m/s2 電動機啟動時間合適。 1.11 驗算制動時間 制動時間： = =0.76s ：電機滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/min； ==2600-556

35、=644r/min =2000N.m =586.4N.m 平均制動減速器速度==0.17m/s2<[]=0.2m/s2，所以制動時間也合適。 1.12高速軸計算 1.12.1疲勞計算 軸受脈動扭轉(zhuǎn)載荷，其等效扭矩： =1.09×944.69=1029.7 式中 --—動載系數(shù)，=1/2(1+)=1/2(1+1.18)=1.09 —起升載荷動裁系數(shù)(物品起升或下降制動的動載效應(yīng))， 1+0.71v=1+0.71ⅹ15.24/60=1.18 由前節(jié)巳選定軸徑d=75mm,因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：N/m=13.03MPa 軸材料用45號鋼，σ=600MPa，σ=300MPa，彎

36、曲： σ=0.27(=0.27(600+300)=243Mpa 扭轉(zhuǎn) =140Mpa =0.6×300=180MPa 軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， []= 式中 k=k·k一考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)， k——與零件幾何形狀有關(guān)，對于零件表面有急劇過渡和開有鏈槽及緊合區(qū)段，k=1．5～2．5， k一一與零件表面加工光潔度有關(guān).對平面粗糙度為3.2的零件 k=1．15～1.2：對于平面粗糙度為12.5的零件，K=1.25～1．35 此處取k=2×1.25=2.5 η——考慮材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，

37、對碳鋼及低合金鋼η=0.2， n1--安全系數(shù)，n1=1.25(由[2]表30查得) ∴ 〔〕= =88.9MPa 故 <〔〕 通過 (2)強度驗算 軸所受最大轉(zhuǎn)矩： M=Me=1．18ⅹ218=257.24MPa 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： == 14.114MPa 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， 〔〕===120MPa 式中nⅡ---安全系數(shù), nⅡ=1.5 < 〔〕故通過 浮動軸的構(gòu)造如圖4-24所示,中間軸徑d1=d+(5—10)=50-55mm, 取 =55mm! 1.12.2靜強度計算 軸的最大扭矩：: 式

38、中: -----動力系數(shù),由表查得,因軸的工作速度較高,取=2； 按照額定起重量計算軸受靜力矩, 。 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 式中: -----安全系數(shù)，由表查得=1.6。 故合適. 浮動軸的構(gòu)造如(2)圖所示, 中間軸徑。 浮動軸（2） 第2部分 副起升機構(gòu)計算 2.1 確定傳動方案,選擇滑輪組和吊鉤組 按照構(gòu)造宜緊湊的原則，決定采用下圖的傳動方案。如圖（3）所示，采用了單聯(lián)滑輪組.按Q=5t，取滑輪組倍率=2，因而承載繩分支數(shù)為 Z=4。 副起升機構(gòu)簡圖（3） 吊具自重載荷，其自重為：G=2.0%=0.0249kN

39、=0.98kN 2.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動軸承， 當=2，查表得滑輪組效率=0.97，鋼絲繩所受最大拉力： 按下式計算鋼絲繩直徑d： d=c=0.096=10.895mm c: 選擇系數(shù)，單位mm/，選用鋼絲繩=1850N/mm2，根據(jù)M5及查表得c值為0.096。 選不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑d=10mm， 其標記為6W(19)-10-185-I-光-右順(GB1102-74)。 2.3 確定卷筒尺寸并驗算強度 卷筒直徑： 卷筒和滑輪的最小卷繞直徑： ≥hd 式中h表示與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)的有關(guān)系數(shù)； 查表得：卷筒=18；滑輪=2

40、0 卷筒最小卷繞直徑=d=1810=180 滑輪最小卷繞直徑=d=2010=200 考慮起升機構(gòu)布置及卷筒總長度不宜太長，滑輪直徑和卷筒直徑一致取D=400㎜。 卷筒長度：L=1500mm 卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02400+(6~10)]mm=14~18mm，取δ=18mm，應(yīng)進行卷筒壁的壓力計算。 卷筒轉(zhuǎn)速=r/min=60r/min。 2.4 計算起升靜功率 ==18.17kW 式中η起升時總機械效率=0.894 為滑輪組效率取0.97；為傳動機構(gòu)機械效率取0.94；為卷筒軸承效率取0.99；連軸器效率取0.99。 2.5 初選電動機 ≥

41、G=0.818.17=14.536kW 式中：在JC值時的功率,單位為kW; G：穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù),根據(jù)電動機型號和JC值查表得G=0.8。 選用電動機型號為YZR180L-6，=17KW，=955r/min，最大轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)λm=2.5；飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=1.5KN.m2。 電動機轉(zhuǎn)速=951.9r/min 式中:在起升載荷=49.98kN作用下電動機轉(zhuǎn)速； :電動機同步轉(zhuǎn)速； ,:是電動機在JC值時額定功率和額定轉(zhuǎn)速。 2.6 選用減速器 減速器總傳動比： =15.865，取實際速比=16 起升機構(gòu)減速器按靜功率選取，根據(jù)=18.17kW，=

42、951.9r/min，=16，工作級別為M5，選定減速器為ZQH50，減速器許用功率[]=31KW。低速軸最大扭矩為M=21000N.m。 減速器在951.9r/min時許用功率[]為[]==29.5kW>17kW 實際起升速度==19.334m/min； 實際起升靜功率==18.02kW。 用Ⅱ類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷，最大力矩。 2.7 電動機過載驗算和發(fā)熱驗算 過載驗算按下式計算： ≥==15.136kW =17KW>15.136kW，此題恰好與=的功率相等。 式中:基準接電持續(xù)率時，電動機額定功率，單位為kW； H:系數(shù)，繞線式異步電動機，取H=2

43、.1； λm:基準接電持續(xù)率時，電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，查表得λm取2.5； m:電動機個數(shù)； η:總機械效率η=0.894。 發(fā)熱驗算按下式計算: P≥Pз 式中 P:電動機在不同接電持續(xù)率JC值和不同CZ值時允許輸出功率，單位為kW，按CZ=150，JC值=25%，查表得P=15.393kW； ==14.42kW P=15.363>=14.42kW 過載驗算和發(fā)熱驗算通過。 2.8 選擇制動器 按下式計算，選制動器 ≥ 式中：制動力矩，單位為N.m； ：制動安全

44、系數(shù)，查表M5得=2.0； ：下降時作用在電動機軸上的靜力矩，單位為N.m； ==143.12N.m η'：下降時總機械效率，通常取η'≈η≈0.894 ==2143.12=286.24N.m 根據(jù)選用=286.24N.m選用YWZ315/30制動器，其額定制動力矩400N.m； 安裝時將制動力矩調(diào)整到所需的制動力矩=290N.m。 2.9 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)電動機和減速器以及浮動軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器，使連軸器的許用應(yīng)力矩[M]>計算的所需力矩M,則滿足要求。 電動機的軸伸：d=55mm(錐形)，長度E=82±0.5mm； 減速器軸伸：d=50

45、mm(柱形)，長度E=85mm； 浮動軸的軸頭：d=45mm， 長度E=84mm。 選取梅花彈性連軸器：型號為MLL6-I-200，[M]=630N.m；GD2=6.74=26.8Kg.m2；型號為MLL6，[M]=630N.m；GD2=1.854=7.4Kg.m2。 電動機額定力矩=170N.m 計算所需力矩M=n=1.52.0170=510N.m 式中 n：安全系數(shù)取n=1.5； ：剛性動載系數(shù)，?。?.0； [M]=630>M=510N.M 所選連軸器合格。 2.10 驗算起動時間 起動時間： = =1.0s 式中：

46、 =1.5+26.8+7.4=35.7kN.m 靜阻力矩： ==179.07N.m 電動機啟動力矩： =1.7=1.7170=289N.m 平均起動加速度： ==0.32m/s2 =0.32 m/s2<[]=0.4 m/s2 電動機啟動時間合適。 2.11 驗算制動時間 制動時間： = =0.85s ：電機滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/min； ==21000-951.9=1048.1r/min =290N.m =143N.m 平均制動減速器速度==0.37m/s2<[]=0.4m/s2 所以制動時間也合適。 2.12 高

47、速軸計算 2.12.1疲勞計算： 軸受脈動扭轉(zhuǎn)載荷,其等效扭矩： 式中：等效系數(shù),由表查得=2；相應(yīng)于季候工作類型的電動機額定力矩傳至計算軸的力矩。 由上節(jié)選擇聯(lián)軸器中,已確定浮動軸端直徑d=45㎜. 因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為: 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 軸材料用45鋼, ， ； -----考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù); -----與零件幾何形狀有關(guān),對于零件表面有急劇過度和開鍵槽及緊配合區(qū)段, =1.5~2.5； -----與零件表面加工光潔度有關(guān),對于對于 此處取K=21.25=2.5 -----考慮材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù),對碳鋼,低合金剛，

48、取=0.2. 安全系數(shù),查表得=1.6. 因此 故通過。 2.12.2靜強度計算: 軸的最大扭矩: 式中: -----動力系數(shù),由表查得,因軸的工作速度較高,取=2； 按照額定起重量計算軸受靜力矩, 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 式中: -----安全系數(shù)，由表查得=1.6。 故合適. 浮動軸的構(gòu)造如圖（4）所示： 中間軸徑, 浮動軸（4） （注：上圖錯了，浮動軸兩端只能圓柱型軸） 第3章 小車運行機構(gòu)計算 3.1 確定機構(gòu)傳動方案 經(jīng)比較后,確定采用如圖（5）所示的傳動方案。 運行機構(gòu)簡圖（5） 3.2 選擇車輪與軌道并驗算

49、其強度 車輪的最大輪壓：小車自重估計取為=11300kgf 假定輪壓均布，有 =10825kgf 線載荷率： =2.8>1.6 由表選擇車輪：當運行速度<60m/min， 工作級別M5時，車輪直徑D=400㎜，軌道為38kgf/m 輕軌的許用輪壓為13.4t，故可用。 3.2.1疲勞計算： 疲勞計算時的等效載荷： 式中 ：效系數(shù)？？，由表查得1.1。 車輪的計算輪壓： 根據(jù)點接觸情況計算接觸疲勞應(yīng)力： =27442.5 式中：r=9cm-----軌頂弧形半徑，由表查得。 對于車輪材料，由表查得接觸許用應(yīng)力，因此，，故疲勞計算通過。 3.2.2強度校核

50、 最大計算輪壓：。 式中：沖擊系數(shù),由表第Ⅱ類載荷當運行速度時，。 點接觸時進行強度校核的接觸應(yīng)力： = 車輪材料用ZG55-，由表查得： ，強度校合通過。 3.3 運行阻力計算 摩擦力矩： 由表知=400mm車輪的軸承型號為22213c調(diào)心滾子軸承，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值d=92.5mm； 由表查得：滾動軸承摩擦系數(shù)k=0.0006；軸承摩擦系數(shù) ，附加阻力系數(shù)。 代入上式得： 當滿載時運行阻力矩： = =84 運行摩擦阻力： 當無載時運行阻力矩： = =22 運行摩擦阻力：==110 3.4 選電動機 電動機靜功率:：==3.

51、23kw 式中：-----滿載運行時靜阻力； m=1-----驅(qū)動電動機臺數(shù)。 初選電動機功率： kw 式中 ：電動機功率增大系數(shù)，表查得=0.9。 查表選用電動機YZR-160M-6,=5.5kw ；=； =；電動機重量=153.5kg。 3.5驗算電動機發(fā)熱條件 等效功率： kw 式中：-----工作類型系數(shù),由表查得0.75； -----根據(jù)值查得=1.12。 由此可知， 故初選電動機發(fā)熱條件通過。 3.6 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： 機構(gòu)傳動比： 查表選用ZSC600-V-1減速器： ；kw，可見，故初選電動機發(fā)熱條件通過。 3.7 驗算運行速

52、度和實際所需功率 實際運行速度： 誤差：，合適。 實際所需電動機靜功率： 。 故所選電動機和減速器均合適。 3.8 驗算起動條件 起動時間： 式中：=1000r.p.m； m=1(驅(qū)動電機臺數(shù)) 當滿載時運行靜阻力矩： 當無載時運行靜阻力矩： 初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩： 機構(gòu)總飛輪矩： 滿載起動時間： =4.59 無載起動時間： = 由表查得，當=30-60m/min時，起動時間推薦值為5~6sec，，故所選電動機滿足季候快速起動要求。 3.9 按起動工況校核減速器功率 起動狀況減速器傳遞的功率： 式

53、中： = 計算載荷： -----運行機構(gòu)中同一級傳動減速器的個數(shù)： =1，因此kw 所選用減速器的kw

54、擇制動器 查得小車運行機構(gòu)的制動時間，取=4sec，因此所需的制動力矩： 由表選用制動器，額定制動力矩=4kgf.m，考慮到所取制動時間=4s與起動實際=4.42s比較接近，并驗算了起動不打滑條件，故略去制動不打滑條件的驗算。 3.12 選擇聯(lián)軸器 3.12.1機構(gòu)高速軸上全齒聯(lián)軸器的計算扭矩: 式中： =2等效系數(shù)，由表查得； =1.4安全系數(shù)，由表查得； 相應(yīng)于機構(gòu)值的電動機額定力矩換算到高速軸上的力矩 =5.36kgf 由表查電動機兩端伸出軸為圓柱形d=㎜，l=㎜及=40㎜，=49.5㎜；由附表查ZSC

55、600減速器高速軸端為圓柱形d=30㎜，l=89.5㎜。故從附表中選一個全齒聯(lián)軸器：S391聯(lián)軸器，其最大允許扭矩；飛輪矩，重量。 高速軸端制動輪，根據(jù)制動器YWZ-200/100由表選用制動輪200-Z48，飛輪矩，重量。 以上兩部分飛輪矩之和與原估計相符，故有關(guān)計算不需要重新計算。 3.12.2低速軸的計算扭矩： 由附表查得減速器低速軸端為圓柱形d=65㎜；由附表查得主動車輪的伸出軸端為圓柱形d=65mm，故從附表中選四個半齒聯(lián)軸器:聯(lián)軸器。 3.13 驗算低速浮動軸強度 3.13.1疲勞計算 低速浮動軸的等效扭矩： 式中： 等效系數(shù)，由表查得； 由上節(jié)已取浮動

56、軸端直徑d=65mm，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)(因運行機構(gòu)正反轉(zhuǎn)扭矩值相同)，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 式中:材料用45鋼，?。?； ； 考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)，參考起升季候計算，取K=2.5。 安全系數(shù)，由表查得。 因此故疲勞驗算通過。 3.13.3靜強度計算 靜強度計算扭矩： 式中： 動力系數(shù),查表得； 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 因此， 靜強度驗算通過。 第4章 小車安全裝置計算 4.1 小車緩沖器 小車質(zhì)量和運行速度都不大，故采用橡膠緩沖器，初定緩沖器數(shù)目n=2。 4.1.1 緩沖行程 式中 ：小車碰撞速度，有

57、限位開關(guān)，故取=； ：容許的最大減速度，為4m/s2。 所以 4.1.2 緩沖能量 4.1.3 最大緩沖力 4.1.4 橡膠緩沖器的主要尺寸 橡膠斷面積A 式中 ：橡膠的許用應(yīng)力，采用中等硬度，中等強度的橡膠，，彈性模數(shù)； n:緩沖器個數(shù)，取n=2 選用圓形斷面，則其直徑D為 ，考有關(guān)標準，取D=100mm 橡膠緩沖器的長度L ，取L=110mm 4.1.5 緩沖器的額定緩沖行程,額定緩沖容量和極限緩沖力F： 4.1.6 實際的緩沖行程，最大緩沖力和最大

58、減速度 設(shè)計心得 我認為我的這次起重機設(shè)計是我大學(xué)里專業(yè)學(xué)習(xí)收獲最多的一次。在設(shè)計中我系統(tǒng)得復(fù)習(xí)了許多以前的知識。對我知識體系的鞏固和升華有很大的作用。在這里，我將自己的一些設(shè)計心得寫出來與大家分享。 1）現(xiàn)在的機械設(shè)計可以說是一種組合與篩選。由于世界范圍的工業(yè)大生產(chǎn)，專業(yè)化，標準化成為一種必然。社會的飛速進度也要求我們提高生產(chǎn)效率。這就要求現(xiàn)代企業(yè)必須能夠滿足大規(guī)模的生產(chǎn)要求。而標準化是這一趨勢的必然出路。標準化是有利也有弊的，它的主要弊端就是使許多企業(yè)單純依靠標準，失去了創(chuàng)新的能力。標準是一個最底的要求，是社會技術(shù)成熟的結(jié)果，它并不代表行

59、業(yè)最先進的技術(shù)和設(shè)計方法。所以我們要在滿足標準化的同時進行技術(shù)創(chuàng)新。才能不斷地進步。只有這樣，設(shè)計才不會是一種純粹的數(shù)學(xué)游戲，而成為一種神圣的職業(yè)。 2）國內(nèi)的技術(shù)創(chuàng)新主要集中在零件上，這些年來，許多企業(yè)也加大了對控制方面的重視。但是我認為機器整體的機型變化也很重要?，F(xiàn)在的起重機械，尤其是港口機械的機型雖然是許多輩前人的辛苦努力的結(jié)果，但是這并不意味著這些機型就是完美的，其實我們也可以進行改進。比如利渤海爾的新型的港口移動式起重機，這種機型是一種多功能的機型，具有以往許多機型的優(yōu)點，同時也舍棄了其不合理的地方。這一點詳見我的英語翻譯。 3）專業(yè)其實是觸類旁通的，現(xiàn)代流行的許多設(shè)計理念比如有

60、限元法，反求工程，工程數(shù)據(jù)庫，可靠性設(shè)計，疲勞設(shè)計，健壯設(shè)計等其實都不是搞機械設(shè)計的學(xué)者相出來的。國家863計劃中有一個CIM（計算機集成制造）工程，是有華中科技大學(xué)，清華大學(xué)，西安交通大學(xué)，北京航空航天大學(xué)，南京航空航天大學(xué)的一些做機械加工工藝的老師共同完成的?，F(xiàn)在的許多設(shè)計理念其實都是這個項目的派生物，現(xiàn)在這個項目完成的最好，同時也衍化出許多設(shè)計理念，比如模塊化設(shè)計，并行工程，全壽命周期設(shè)計，仿真與虛擬設(shè)計，動態(tài)分析等。所以我們不能固步自封地只想著起重機方面的東西，我們的專業(yè)學(xué)習(xí)范圍本身就比較小，如果我們沒有意識到這一點，我們就不能取得很大的突破。 4）學(xué)習(xí)是一個不斷的過程，當初我在初次

61、遇到一些概念，比如并行工程，產(chǎn)品全壽命，快速響應(yīng)設(shè)計，模塊化設(shè)計，可持續(xù)發(fā)展設(shè)計等時，我對這些概念很不以為然，認為搞這些研究的人都是在浪費國家的錢，當時我片面得認為這些名詞更應(yīng)該是工業(yè)工程的范圍。是工業(yè)管理應(yīng)該研究的對象。現(xiàn)在回想起來，自己當初就是太狹隘了，在現(xiàn)在的社會化大生產(chǎn)中，以人為本的設(shè)計思想，高效，準確，服務(wù)已經(jīng)成為企業(yè)每個人的核心思想，作為一個設(shè)計人員，更應(yīng)該充分地掌握這些服務(wù)理念，其實也是一種設(shè)計理念。 5）CAD技術(shù)的應(yīng)用是一種必然?，F(xiàn)代高節(jié)奏的特征要求我們提高效率，而CAD技術(shù)是必然的途徑。 6）現(xiàn)代的許多企業(yè)各個設(shè)計人員各自為政，資源不能共享，其實一些通用的設(shè)計是可以做到

62、這一點的，比如起重機設(shè)計中的各種標準件的塊，如果每一個人建立一個只屬于自己的塊集，浪費大量的時間，我們其實可以共享一個塊集的，這也說明我們的企業(yè)還沒有做到從傳統(tǒng)企業(yè)到現(xiàn)代企業(yè)的轉(zhuǎn)變。 7）在這次設(shè)計中，我采取AUTOCAD繪制了所有的圖形，在繪圖中學(xué)到了許多以前沒有見到過的新的方法?，F(xiàn)在與大家共享。 （1）作圖時，按1：1畫即可，然后按計劃的比例縮放到圖框里即可。 （2）在執(zhí)行保存圖形命令時，在彈出的“圖形另存為”對話框中，選擇對話框右方的“工具”下拉菜單中的“安全選項”可以實現(xiàn)加密。 （3）用戶可以通過定義快捷命令或者常用命令來指定快捷鍵?？旖菝羁梢杂靡粋€或幾個簡單的字母來代替常用

63、命令。原命令，*新命令。 （4）可以設(shè)置自動保存的時間在“工具”-“選項”中。 （5）“？”在許多場合是很有幫助的。 （6）“查詢”功能的使用。 （7）打開一個與所用圖層結(jié)構(gòu)不一致的圖形時，可以使用圖層轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。 （8）注意保存日志文件。便于檢查。 在本次設(shè)計中的不足還希望秦老師予以指正，感謝秦老師的指導(dǎo)。 參考文獻 [1]張質(zhì)文，包起帆等.起重機設(shè)計手冊.中國鐵道出版社.2001.北京. [2]倪慶興，王殿臣.起重輸送機械圖冊（上冊）.北京：機械工業(yè)出版社，1991. [3]周明衡. 減速器選用手冊. 北京. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2002 [4]AUTOCAD實用教程

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