鶴式（門式）起重機(jī)設(shè)計(jì)

鶴式（門式）起重機(jī)設(shè)計(jì),鶴式,門式,起重機(jī),設(shè)計(jì) 太原科技大學(xué) 畢 業(yè) 論 文 論文題目：8T內(nèi)河港口門座起重機(jī)（中）機(jī)械部分二維設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué)　　院：機(jī)械電子工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化（起工） 年 級(jí)：２０* *級(jí) 指導(dǎo)教師： 2007年4 月 2 日 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院（直屬系）： 機(jī)械電子工程學(xué)院 時(shí)間： 2007 年 4 月 2 日 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計(jì)（論文）題目 8T內(nèi)河港口門座起重機(jī)（中）機(jī)械部分二維設(shè)計(jì) 主要研 究?jī)?nèi)容 通過(guò)對(duì)內(nèi)河港口裝卸生產(chǎn)的熟悉和了解，按實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)門座起重機(jī)進(jìn)行整機(jī)設(shè)計(jì)（其中變幅機(jī)構(gòu)用繩索補(bǔ)償法），培養(yǎng)用所學(xué)的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力 研究方法 根據(jù)所學(xué)知識(shí)、查找近期資料和參考行業(yè)中類似門座起重機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算. 主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo)) 起重量8t，起升高度：軌上20m、軌下16m，起升速度12.5m/min，起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M5，吊鉤抓斗互換；軌距×基距12×12m，運(yùn)行速度16m/min，運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M3，回轉(zhuǎn)速度1.5r/min，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M4，變幅速度16m/min，變幅機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M5 主要參考文獻(xiàn) <<機(jī)械工程手冊(cè)>>編寫組編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社1979 <<起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)>>編寫組編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社1980 <<金屬結(jié)構(gòu)>>徐克晉主編。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993 說(shuō)明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。 目錄 前言--------------------------------------------------------------（1） 第一章：起升機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------（2） 1.1:起升機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃---------------------------------------（2） 1.2：起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算--------------------------------------（2） 1.確定傳動(dòng)方案-----------------------------------------（2） 2.選擇鋼絲繩-------------------------------------------（2） 3.確定滑輪主要尺寸-------------------------------------（3） 4.確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度-------------------------------（3） 5.選電動(dòng)機(jī)---------------------------------------------（4） 6.驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件---------------------------------（4） 7.選用標(biāo)準(zhǔn)減速器---------------------------------------（4） 8.驗(yàn)算實(shí)際起升速度和實(shí)際所需功率-----------------------（5） 9.校核減速器輸出軸強(qiáng)度---------------------------------（5） 10.選擇制動(dòng)器------------------------------------------（6） 11.選擇聯(lián)軸器------------------------------------------（6） 12.驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間----------------------------------------（7） 13.驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間----------------------------------------（7） 第二章：運(yùn)行機(jī)構(gòu)---------------------------------------------------（9） 2.1：運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃---------------------------------------（9） 2.2：運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算---------------------------------------（9） 1.起重機(jī)支腿受載---------------------------------------（9） 2.選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度--------------------------（11） 3.運(yùn)行阻力計(jì)算----------------------------------------（12） 4.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)--------------------------------------------（13） 第三章：回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)--------------------------------------------------（18） 3.1. 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃--------------------------------------（18） 3.2. 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算--------------------------------------（19） 3.2.1.回轉(zhuǎn)支撐裝置------------------------------------（19） 3.2.2.回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置------------------------------------（20） 第四章：變幅機(jī)構(gòu)--------------------------------------------------（26） 4.1. 變幅機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃--------------------------------------（26） 4.3.用圖解發(fā)設(shè)計(jì)滑輪組補(bǔ)償系統(tǒng)-----------------------------（26） 第五章：起重機(jī)的穩(wěn)定性--------------------------------------------（45） 第六章：選緩沖器--------------------------------------------------（49） 第七章：起重機(jī)的防風(fēng)抗滑安全性------------------------------------（50） 中英文翻譯-------------------------------------------------------（51） 參考文獻(xiàn)---------------------------------------------------------（65） 后記-------------------------------------------------------------（65） 8T內(nèi)河港口門座起重機(jī)（中）機(jī)械部分二維設(shè)計(jì) 機(jī)械電子工程學(xué)院 機(jī)自 指導(dǎo)教師： 摘要：本次設(shè)計(jì)為8T內(nèi)河港口門座起重機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，門座起重機(jī)是港口碼頭使用的最典型的電動(dòng)裝卸機(jī)械。門座起重機(jī)的機(jī)械部分主要由四大機(jī)構(gòu)組成：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)。對(duì)各個(gè)機(jī)構(gòu)有不同的要求：起升機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)吊鉤和抓斗的互換；運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用立式減速器；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)要采用大軸承作為支撐；變幅機(jī)構(gòu)采用補(bǔ)償滑輪組進(jìn)行補(bǔ)償。 關(guān)鍵詞: 門座起重機(jī)，內(nèi)河，機(jī)械部分 8T inland port door seat hoist ( China) the mechanical part is designed two-dimentionally Mechanical electronic engineering institute Ji Zi 0322 Mao Yong Fong Guide a teacher: Yang Ming Liang Abstract : Design for the design of the mechanical part of seat hoist of 8T door of inland port this time, the door seat hoist is the most typical electronic loading and unloading machinery used at the port quay . The mechanical part of the door seat hoist is made up of four major organizations mainly: Is it promote organization , run mechanism , is it is it construct , become pieces of organization to transform to go back to get up. Have different demands to each organization: Getting up should realize the exchange of clivers and crab bucket to promote the organization; The operation organization adopts the vertical decelerator ; Go back to transform to construct to adopt the conduct of the great bearing to support ; Turn into an organization and adopt and compensate the pulley block to compensate. Key Words: Door seat hoist , the inland river, mechanical part 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 前 言 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為8t內(nèi)河港口門座起重機(jī)，我在大量調(diào)查，參觀，實(shí)習(xí)和借鑒各種文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，同時(shí)在老師的精心指導(dǎo)下及本組成員的共同努力下完成的。 內(nèi)河港口門起重機(jī)是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型起重機(jī)，深受內(nèi)河港口單位的青睞，它具有廣闊的發(fā)展前景和市場(chǎng)，由于該機(jī)械的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要需要設(shè)計(jì)四大機(jī)構(gòu)：起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)。能將我們所學(xué)的知識(shí)最大限度的貫穿起來(lái)，使我們學(xué)以至用。因此，以此機(jī)型作為研究對(duì)象，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，又能便于我們理論聯(lián)系實(shí)際。全面考察我們的設(shè)計(jì)能力及理論聯(lián)系實(shí)際過(guò)程中分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，共同研究、討論，成分發(fā)揮了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的精神，歷時(shí)三個(gè)月的時(shí)間。在此期間，我們得到了楊明亮、文豪等老師的指導(dǎo)和幫助，在此我們?nèi)M成員向他們表示衷心的感謝。 由于我們的設(shè)計(jì)是一種初步嘗試，而且知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有錯(cuò)誤和不足之處，敬請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正，在此表示感謝。 - 1 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第一章．起升機(jī)構(gòu) 1.1起升機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃 起升機(jī)構(gòu)是用來(lái)實(shí)現(xiàn)貨物升降，因此它是任何起重機(jī)不可缺少的部分，是起重機(jī)中最基本的機(jī)構(gòu)。其工作的好壞，將直接地影響到整機(jī)的工作性能。起升機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷繞系統(tǒng)、取物系統(tǒng)與制動(dòng)裝置組成。 針對(duì)此門座起重機(jī)采用兩套驅(qū)動(dòng)裝置，兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，為使兩個(gè)獨(dú)立但相互協(xié)作的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置能更好的發(fā)揮作用且不互相干涉所以采用如圖1所示布置。由兩個(gè)電動(dòng)機(jī)分別通過(guò)齒式聯(lián)軸器與減速器的高速軸相連，再由減速器低速軸帶動(dòng)卷筒將鋼絲繩卷上或放出，經(jīng)過(guò)滑輪組系統(tǒng)，使吊鉤等取物裝置實(shí)現(xiàn)上升和下降。選用齒式聯(lián)軸器是為了安裝方便與避免高速軸在小車架受栽變形時(shí)受到彎曲，且是用得最廣范的，減速器選用三級(jí)柱式齒輪減速器。由于門座起重機(jī)是工作比較繁重的多用途起重機(jī)械，本設(shè)計(jì)采用抓斗吊鉤互換使用。正因?yàn)楣ぷ骷?jí)別比較高，對(duì)于鋼絲繩和卷筒，滑輪來(lái)說(shuō)要求是比較高的，為避免鋼絲繩的磨損，卷筒和滑輪都取直徑比較大的，且鋼絲繩選用絲數(shù)較多的，為防止吊鉤的旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩選擇向相反方向纏繞的兩根。機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)，制動(dòng)器是吊鉤連同貨物懸吊在空中，吊鉤的升降靠電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向來(lái)達(dá)到，當(dāng)滑輪組升降到最高極限位置時(shí)，使吊鉤停止上升，以此可以保證安全。 1.2起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1.確定傳動(dòng)方案 按照構(gòu)造宜緊湊的原則，決定采用下圖的傳動(dòng)方案，采用雙聯(lián)滑輪組。 按Q=8t，取滑輪組倍ih =2 因而承載分支數(shù)為 Z=2ih =4 釣具自重G0=（0.025～0.035）×Q=2～2.8KN 取G0=2.5KN； 2.選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)i=3，查[1]中表2-1得滑輪組效率ηh=0.98。 鋼絲繩所受最大拉力： 吊鉤 = 單繩抓斗 按下式計(jì)算鋼絲繩直徑d C-選擇系數(shù) 查得C=0.104 選擇鋼絲繩6W（19）公稱抗拉強(qiáng)度155N/mm2，直徑d=17.5mm，其鋼絲破斷拉力總和為[Sb]=138000N， 標(biāo)記如下： 鋼絲繩6W（19）-17.5-1550-I-光-右交（GB1102-74） 3.確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： （e-1）=17.5×20=350mm 式中系數(shù)e=25由1]中表2-3查得。由附表5中選用標(biāo)準(zhǔn)滑輪D=400mm 4.確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 卷筒直徑： （e-1）=17.5×18=315mm 選用D=400mm。由附表12查得繩槽螺距t=16mm。 卷筒長(zhǎng)度： L=（）t+L12 =（）×22+66 =1296.28mm 取L=1310mm 式中： H-起升高度H=H1+H2=20000+16000mm n-安全圈數(shù) 取2 L1—卷筒端部不切槽部分長(zhǎng)度，取L1=3t=66mm； D0——卷筒的計(jì)算直徑D0=D+d=414.5mm。 卷筒壁厚： δ=0.02D+（6-10）=0.02×400+（6-10） =14-18mm 取δ=15mm 卷筒壁的壓應(yīng)力計(jì)算： ＜[] Aτ-應(yīng)力減小系數(shù)，一般取Aτ=0.75 對(duì)于HT15-33鑄鐵材料，抗壓強(qiáng)度極限σby=650N/cm2，抗拉強(qiáng)度極限為σb=150N/cm2。故許用壓應(yīng)力： []= 故強(qiáng)度足夠 扭曲應(yīng)力： 5.選電動(dòng)機(jī) 計(jì)算靜功率： 式中：η——機(jī)構(gòu)的總效率，取η=0.85 （注：一般規(guī)定在初選電動(dòng)機(jī)時(shí)取η=0.80-0.85。因η=ηhηjη0，卷筒效率ηj=0.96-0.98；ZQ型減速器效率η0=0.94，故對(duì)于一般無(wú)開(kāi)式齒輪的傳動(dòng)效率η＜0.85。所以取η=0.85比較合適） 查手冊(cè)選用電動(dòng)機(jī)YZR200L-8，其， 6）驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件 按照等效功率法求得：當(dāng)JC%=40時(shí)，所需的等效功率 式中：——工作類型系數(shù)，查（1）中表6-4，=0.75（中級(jí)）； γ——系數(shù)，根據(jù)tq/tg值查得。 tq/tg——起重機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與平時(shí)工作時(shí)間的比值，由（1） 中查得當(dāng)tq/tg=0.1時(shí)，γ=0.87。 由以上計(jì)算結(jié)果可知，初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件， 即＜ 7）選擇標(biāo)準(zhǔn)減速器 卷筒轉(zhuǎn)速： 減速器總傳動(dòng)比： 查手冊(cè)選QJR-D400-40IICW減速器，當(dāng)中級(jí)工作類型時(shí)， 許用功率[N]=39kw；i0‘=40，自重Gg=1390kg，輸入軸直徑 軸端長(zhǎng)l1=110mm（錐形） 8）驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 實(shí)際起升速度： 誤差： ＜[ε]=15%， 可以。 實(shí)際功率： 9）校核減速器輸出軸強(qiáng)度 （1） 輸出軸最大徑向力：由[1]中公式（6-16） 式中：aSmax=2×26810N—卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷； Gj=2240N—卷筒及軸自重，參考附表13決定； [R]=55000N—QJR-D280減速器輸出軸端最大容許徑向載荷，由附表35查得。 因此＜[R]，（2）通輸出軸最大扭矩：由[1]中公式（6-17） 式中： ——電動(dòng)機(jī)的額定力矩； ψmax=2.9—當(dāng)JC%=40時(shí)電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)，由附表25查得； η0=0.95—減速器傳動(dòng)效率； [M]=21200kgf.m 因此 =15520—17737kgf.m＜[M] 由以上計(jì)算可知所選減速器能滿足要求 10）選擇制動(dòng)器 所需制動(dòng)力矩： 式中：kz=2.0—制動(dòng)安全系數(shù)，由[1]查得。 由手冊(cè)選用YWZ2-300/50制動(dòng)器，制動(dòng)輪直徑Dz=200mm; 其額定制動(dòng)力矩Mez=200N.m， 制動(dòng)器重量Gz=43kg。 11）選擇聯(lián)軸器 高速軸的計(jì)算扭矩： 式中：——等效系數(shù)，查表2-7得； ——安全系數(shù)，查表2-21得； Mel——相應(yīng)與機(jī)構(gòu)JC%值的電動(dòng)機(jī)額定力矩?fù)Q算到高速軸上的力矩 由手冊(cè)查得YZR200L-8電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形d=60mm，l=140mm 由手冊(cè)查得QJR-D400-40IICW減速器的高速軸端為圓錐形d=65mm，l=140mm。從表3-12-7選用CLZ3半聯(lián)軸器，最大允許扭矩[M]max=3150Mm，飛輪矩（GD2）l=0.12kg.m2，重量Gl=25.4kg。 12）驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 起動(dòng)時(shí)間： +0.2=2.92kgf.m 靜阻力矩： 平均起動(dòng)力矩： 因此， 查[1]對(duì)于3-80t通用橋式起重機(jī)[tq]=1-2sec，故所選電動(dòng)機(jī)合適。 13）驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間： 查[1]當(dāng)v≤12m/min時(shí)，[tz]=10sec。因?yàn)閠z＜[tz]，故合適。 —下降是電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩 - 8 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第二章 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 2.1.運(yùn)行機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的任務(wù)是使起重機(jī)或載重小車作水平運(yùn)動(dòng)。門座起重機(jī)屬于非工作性的運(yùn)行機(jī)構(gòu)可以調(diào)整工作位置。該性能是依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)使運(yùn)行機(jī)構(gòu)及整機(jī)在軌道上運(yùn)行，運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由支撐裝置和驅(qū)動(dòng)裝置兩大部分組成。本設(shè)計(jì)中采用有軌運(yùn)行支撐裝置，四條支腿，考慮最大輪壓不易過(guò)大，所以一個(gè)支腿由兩個(gè)車輪支撐，車輪可用鑄鋼車輪，為方便兩輪所受輪壓均衡，采用一個(gè)運(yùn)行臺(tái)車。有軌運(yùn)行驅(qū)動(dòng)方式有兩種：自行式和牽引式。自行式運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)在運(yùn)行部分上靠主動(dòng)車輪與軌道的附著力驅(qū)動(dòng)，構(gòu)造簡(jiǎn)單布置方便，是最常用的運(yùn)行驅(qū)動(dòng)方式。自行式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是：自重較大，驅(qū)動(dòng)力有限，不能產(chǎn)生較大的加速度，并且也不能用于坡度較大的場(chǎng)合。牽引式運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在運(yùn)行部分以外，具有自重及驅(qū)動(dòng)力沒(méi)有限制的優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是：牽引鋼絲繩壽命短，維修麻煩運(yùn)行阻力較大，牽引式運(yùn)行驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)用于要求自重輕或運(yùn)行坡度較大的重機(jī)上。本設(shè)計(jì)采用自行式，為了保證足夠的驅(qū)動(dòng)力，采用對(duì)角驅(qū)動(dòng)，這是門座起重機(jī)常用的。這種布置方式能夠保證主動(dòng)車輪之和基本上不隨臂架位置變化。驅(qū)動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器傳給減速器：選用立式三級(jí)圓柱齒輪減速器：此方案電動(dòng)機(jī)的位置是橫向的，因而橫向尺寸較大。 傳動(dòng)方案如圖所示 2.2.運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 1.起重機(jī)支腿受載 （1） 自身的垂直力 —門座部分的自重載荷 —為回轉(zhuǎn)部分的自重載荷 —起升載荷 作用點(diǎn)近似為回轉(zhuǎn)中心 其它力對(duì)回轉(zhuǎn)中心所產(chǎn)生的力矩 —回轉(zhuǎn)部分自重載荷 取 —回轉(zhuǎn)部分重心到回轉(zhuǎn)中心距離，取=0.1m —起升重量，取80kN R—最大幅度，R=25m （2） 工作時(shí)風(fēng)力 —風(fēng)力系數(shù)，=1.2 —計(jì)算風(fēng)壓 —150Pa —250Pa A—迎風(fēng)面積，A=50m2 —風(fēng)壓高度系數(shù) （3） 非工作時(shí)風(fēng)力 估計(jì)為5m 支撐力 （4）車輪及主動(dòng)車輪的確定 采用8輪運(yùn)行，兩輪驅(qū)動(dòng)，且對(duì)角布置，其分配到每個(gè)輪的最大最小輪壓為： 等效輪壓： 2.選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 （1）選擇車輪與軌道 根據(jù)車輪踏面疲勞強(qiáng)度計(jì)算等效輪壓 可選用車輪直徑為D=500mm，材料ZG55-Ⅱ，表面淬硬度為軌道選320HBS 軌道型號(hào)P38 （2）車輪踏面疲勞強(qiáng)度校核 所選車輪踏面都為圓柱形 軌道凸頂半徑r=300mm —與材料有關(guān)的應(yīng)力常數(shù)，=0.132N·mm2 C1—轉(zhuǎn)速系數(shù)，C1=1.13 C2—工作級(jí)別系數(shù)，C2=1.25 R—取軌道凸頂與車輪曲率半徑中較大者 此處R=r=300mm m—r/R之比的有關(guān)系數(shù)，m=0.388 （3）車輪踏面最大強(qiáng)度校核 本設(shè)計(jì)規(guī)定軌道接頭高度h不大于1mm 運(yùn)行沖擊系數(shù) 車輪踏面最大強(qiáng)度校核： 3.運(yùn)行阻力計(jì)算 起重機(jī)穩(wěn)太運(yùn)行阻力由摩擦力、風(fēng)阻力和坡度阻力 （1）滿載時(shí)最大摩擦阻力 滿載時(shí)最小摩擦阻力 式中： —附加阻力系數(shù)，=1.5 —摩擦阻力系數(shù)，采用滾動(dòng)軸承，取=0.006 空載時(shí)最大摩擦阻力： （2）風(fēng)阻力=11.88kN （3）坡度阻力 —坡度阻力系數(shù)，去=0.003 4.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) （1）選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率： 式中： —穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)靜阻力，=14370N —大車運(yùn)行速度，=16/60=0.267m/s m=2—驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。 η=0.95—機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率. 根據(jù)穩(wěn)態(tài)靜功率和機(jī)構(gòu)JC值=25%，CZ=150， 查手冊(cè)選用YZR112M-6電動(dòng)機(jī) Pn=1.8kw；nn=815r/min；（GD2）d=0.23kg/m2 （2）選減速器 傳動(dòng)比： 式中： —電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 —車輪轉(zhuǎn)速， 查手冊(cè)選用QJS170-80減速器： P許=2.1kw i=80； ∴實(shí)際運(yùn)行轉(zhuǎn)速16m/min （3）選聯(lián)軸器 計(jì)算扭矩： 式中： =1.35——安全系數(shù)， —?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，=1.8 ——電動(dòng)機(jī)額定功率。 由手冊(cè)查電動(dòng)機(jī)YZR112M-6兩端伸出軸為圓柱形d=32mm，l=80mm；由手冊(cè)查QJR-236減速器高速軸端為圓柱形d1=22mm，l=50mm。故選帶制動(dòng)輪D=200的半齒聯(lián)軸器。 靠減速器軸端選半齒聯(lián)軸器：CLZ3 [M]=710Nm,J=0.03, G=7.96kg。 （4） 起動(dòng)時(shí)間 運(yùn)行機(jī)構(gòu)總飛輪距為： 式中； —計(jì)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中其它低速傳動(dòng)部分零件的飛輪距影響系數(shù)，取=1.15 起動(dòng)功率Pq計(jì)算： —計(jì)算起動(dòng)時(shí)間，取=3.4s 實(shí)際起動(dòng)時(shí)間： —一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)力矩 —電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩倍數(shù)，當(dāng)工作級(jí)別MJC=25%，=1.6 —機(jī)構(gòu)滿載穩(wěn)定運(yùn)行靜阻力矩 [J]—總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （5）電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算 電動(dòng)機(jī)過(guò)載功率按下式進(jìn)行驗(yàn)算 —基準(zhǔn)接電持率時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定功率，=1.8kW （6）起動(dòng)打滑驗(yàn)算 起動(dòng)打滑驗(yàn)算按下式進(jìn)行 —粘著系數(shù)，取0.12 —粘著安全系數(shù)，取=1.05 —平均加速度， —軸承摩擦直徑，=0.1m —軸承摩擦系數(shù)，滾動(dòng)軸承取=0.015 D—車輪直徑，D=0.5m （GD）2—一臺(tái)電機(jī)所擔(dān)飛輪距 Pmin—最小輪壓，Pmin =30.1kN 左邊 右邊 左邊>右邊 - 17 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第三張 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3.1回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃 起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于非回轉(zhuǎn)部分實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置稱為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是臂架型回轉(zhuǎn)起重機(jī)的主要工作機(jī)構(gòu)之一，它的作用是使已被起升在空間的貨物繞起重機(jī)的垂直軸線作圓弧運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到在水平面內(nèi)運(yùn)輸貨物的目的。回轉(zhuǎn)部分與變幅機(jī)構(gòu)配合工作。可使服務(wù)面積擴(kuò)大到相當(dāng)寬的環(huán)形面積。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)構(gòu)配合工作，可是服務(wù)范圍擴(kuò)大到與橋架型起重機(jī)一樣。 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也包括：回轉(zhuǎn)支撐裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置?；剞D(zhuǎn)支撐裝置的任務(wù)是保證起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分有確定的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并能承受起重機(jī)的各種載荷所引起的垂直力、水平力與傾覆力矩，回轉(zhuǎn)支撐裝置的形式，概括可以分兩大類；柱式回轉(zhuǎn)支撐裝置與盤式回轉(zhuǎn)支撐裝置，前者的主要優(yōu)點(diǎn)是承受傾覆力較好，后者的主要優(yōu)點(diǎn)是所占的空間高度較小。 本設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)盤式中的滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置。它是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的一種轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支撐。它是一個(gè)大型滾動(dòng)軸承，能承受水平載荷PH、垂直載荷PV、及傾覆力矩M 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支撐裝置的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊；裝配與維護(hù)簡(jiǎn)單，密封及潤(rùn)滑條件良好，軸向阻力小，磨損也小，壽命長(zhǎng)；軸承中央可以作為通道，對(duì)于起重機(jī)總體布置帶來(lái)某些方便。 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置采用立式電動(dòng)機(jī)——聯(lián)軸器——水平安置的制動(dòng)器——行星齒輪減速器——最后一級(jí)大齒輪傳動(dòng)。這種方案使平面布置緊湊，更好地利用了空間，避免了圓錐齒輪或渦輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率高。立式齒輪減速器采用三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，是較為理想的方案。 3.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 Q起升載荷 R最大幅度25m G1臂架自重2t a臂架中心到回轉(zhuǎn)中心的距離=25x35%=8.75m G2回轉(zhuǎn)部分自重45t b回轉(zhuǎn)部分中心到回轉(zhuǎn)中心距離2m G3對(duì)重30t C對(duì)重到回轉(zhuǎn)中心的距離10m Pw風(fēng)阻力19.8KN h風(fēng)阻力距回轉(zhuǎn)中心的距離5m 3.2.1回轉(zhuǎn)支撐裝置 1.考慮八級(jí)風(fēng)時(shí)的最大載荷： 2.不計(jì)風(fēng)力考慮125%實(shí)驗(yàn)載荷： 3.不計(jì)風(fēng)阻力 工況Ⅰ可作為靜態(tài)計(jì)算，工況Ⅱ可作為動(dòng)態(tài)容量計(jì)算，回轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)形式采用滾動(dòng)軸承，單排四點(diǎn)接觸式（01系列） 根據(jù)手冊(cè)查得工況參數(shù)和載荷換算系數(shù)如下： fs=1.25 fd=1.55 接觸壓力角 ka=1.0 kr =5.046 回轉(zhuǎn)支撐載荷為： 靜態(tài)F’a= fs（kaFa+ krFr）=1.25×1.0×55000=687500N M’=fs ka M=1.25×1.0×160×104=2.0×106NM 動(dòng)態(tài)F’a= fd（kaFa+ krFr）=1.55×1.0×55000=821500N M’=fd ka M=1.55×1.0×1199000=1.86×106NM 對(duì)照承載能力曲線可確定軸承型號(hào) 選用：011.45.1600 外形尺寸：D=1740mm d=1460mm H=110mm 外齒參數(shù)：De=1817.2mm m=14mm z=127mm 結(jié)構(gòu)尺寸：d1=1598 3.2.2回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 （一）計(jì)算回轉(zhuǎn)力矩 1.回轉(zhuǎn)支撐裝置中的摩擦阻力矩 換算摩擦系數(shù)μ=0.01 摩擦中心線直徑D=1.598 ∑P-滾動(dòng)體法向反力絕對(duì)值總和 接觸角60Ο k—滾動(dòng)體形狀與剛度的系數(shù) 取4.8 2.風(fēng)阻力矩 Pw1物品上的風(fēng)力 R 幅度25m Pw2風(fēng)向垂直臂架時(shí)作用于起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分上的風(fēng)力 l回轉(zhuǎn)部分迎風(fēng)面積形心到回轉(zhuǎn)軸線的距離5m 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的等效風(fēng)阻力矩為： 3.傾斜阻力矩 PG回轉(zhuǎn)部分自重 45t l自重距回轉(zhuǎn)軸線的距離 2m 軌道坡度 0ο10’ 4.回轉(zhuǎn)阻力矩 （1）電動(dòng)機(jī)工作時(shí).Ⅰ類載荷 （2）接觸疲勞強(qiáng)度的Ⅰ類載荷 （3）Ⅱ類載荷 （二）驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 1.選電動(dòng)機(jī) 計(jì)算靜功率Pj 每分鐘回轉(zhuǎn)數(shù) 傳動(dòng)效率 考慮起動(dòng)影響選用較大電動(dòng)機(jī) 選用YZR200L-8電動(dòng)機(jī) P額=15kw 轉(zhuǎn)速nd=712 最大轉(zhuǎn)距倍率 λ=2.9 J=0.622 2.選齒輪和減速器 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比： -減速器傳動(dòng)比 -工況系數(shù) 取1.4 -電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)距 根據(jù) 選取行星減速器ZZLP 450—100JB/T9043.2-1999 T出=39.25KNm -大齒圈速比 大齒圈 121 m=12 齒輪 齒輪直徑d=mz=12×17=204mm 實(shí)際減速比 3.驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 式中[J]-折合轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，單位kg·m2 則 符合推薦范圍3～8s 4.選制動(dòng)器 起重機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動(dòng)力矩，由于幅度很大需要在相當(dāng)范圍內(nèi)調(diào)整。因而采用常開(kāi)式可調(diào)節(jié)的制動(dòng)器，確定其最大制動(dòng)力矩，順風(fēng)、順坡條件下。 一定時(shí)間內(nèi)制動(dòng) 取tzh=7s 式中： 安全系數(shù) 剛性動(dòng)載系數(shù) 電機(jī)額定力矩Mn 根據(jù)電動(dòng)機(jī)軸伸尺寸和聯(lián)軸器計(jì)算力矩Mc選聯(lián)軸器，使Mc小于聯(lián)軸器許用力矩[Mc] 電動(dòng)機(jī)軸伸：d=60mm l=140mm 減速器高速端軸伸：d=45mm l=70mm 選用CLZ2聯(lián)軸器 許用力矩T=1400Nm 5.電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算 （1）發(fā)熱校核 由手冊(cè)查得 JC= 40% CZ=1000 G2=0.6 [Pn]=8.503kw Ps-穩(wěn)態(tài)平均功率 G2-查手冊(cè) 取0.6 （2）過(guò)載校核 Pn=15kw 過(guò)載功率 式中；H-系數(shù) 取H=1.55 λ-電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)距允許過(guò)載倍數(shù) 2.9 則 電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算通過(guò) - 25 - 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第四章 變幅機(jī)構(gòu) 4.1變幅機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃 變幅機(jī)構(gòu)是在回轉(zhuǎn)類起重機(jī)中，從取物裝置中心線到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線的距離稱為起重機(jī)的變幅，在非回轉(zhuǎn)的臂架型起重機(jī)中，從取物裝置中心線到臂架餃軸的水平距離，或其它典型軸線的距離稱為起重機(jī)的幅度，用來(lái)改變這一幅度的機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)中門座起重機(jī)的變幅采用俯仰式。在用臂架俯仰進(jìn)行變幅的起重機(jī)中，為使載重在變幅過(guò)程中沿水平線或近似水平線移動(dòng)，一般采用繩索補(bǔ)償法和組合臂架法。前者特點(diǎn)為：物品在變幅過(guò)程中引起的升降現(xiàn)象，依靠起升纏繞系統(tǒng)中及時(shí)放出或收入一定長(zhǎng)度的起升繩的辦法來(lái)補(bǔ)償，使其在變幅過(guò)程中沿水平或近似水平的軌跡移動(dòng)。它主要有兩種：（一）補(bǔ)償滑輪組法，即在起升繩系統(tǒng)中增加一個(gè)補(bǔ)償滑輪組，這類補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)臂架受力情況有利，容易獲得較小的最小幅度。缺點(diǎn)是起升繩的長(zhǎng)度大，起升繩繞過(guò)滑輪組數(shù)目多，因而磨損快，小幅度時(shí)物品擺動(dòng)角度大。（二）補(bǔ)償滑輪法，即從卷筒出來(lái)的鋼絲繩，經(jīng)過(guò)裝在擺動(dòng)杠桿上的導(dǎo)向滑輪，然后通向臂架頭部。與前者比較，它的優(yōu)點(diǎn)是起升繩的磨損減小，缺點(diǎn)是臂架所受彎曲力矩較大且難獲得最小幅度。本次設(shè)計(jì)采用補(bǔ)償滑輪組法。 變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有繩索滑輪組、曲柄連桿、扇形齒輪、齒條、螺桿、液壓桿等形式。 繩索滑輪組，這種傳動(dòng)形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置方便，臂架受力好，但由于鋼絲繩為撓性件，不能承受壓力，在小幅度時(shí)臂架有后傾的可能。 曲柄連桿變幅的優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)限制變幅極限位置，使工作可靠性增大，但其變幅速度不均勻，電動(dòng)機(jī)與曲柄間所需傳動(dòng)比大，因而裝置尺寸和自重增大，該形式現(xiàn)已少用。 扇形齒輪變幅也因件速機(jī)構(gòu)笨重，已逐漸被淘汰。齒條變幅的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊自重輕，但啟制動(dòng)有沖擊，不平穩(wěn)，齒條工作條件差，易磨損。 螺桿變幅雖可獲得較大的傳動(dòng)，變幅平穩(wěn)。但其效率低，潤(rùn)滑和維修不太方便。 液壓桿變幅的有點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊自重輕，可無(wú)級(jí)調(diào)速，但對(duì)制造精度和密封防漏要求高。 考慮實(shí)際情況與要求，經(jīng)比較，最后選用液壓桿變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 4.2用圖解法設(shè)計(jì)滑輪組補(bǔ)償系統(tǒng) 已知臂架系統(tǒng)的參數(shù)：Rmax=25m,Rmin=8m,f=2m(起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心線到臂架絞點(diǎn)的水平距離)，起升滑輪組的倍率m=2，補(bǔ)償滑輪組的倍率mF=5，起升載荷PQ=80KN，確定補(bǔ)償點(diǎn)的位置B 解：圖解法得到的補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)保證物品在變幅過(guò)程中盡可能水平移動(dòng)。 作圖的假定條件：由載荷PQ引起的臂架端部的合力對(duì)臂架下絞點(diǎn)O的力矩雜在變幅過(guò)程中都等于0，即合成作用線與臂架軸線相重合。 作圖的具體步驟如下： 1． 以一定的比例作出最大幅度Rmax和最小幅度Rmin的臂架位置，并在Rmax與Rmin之間分成若干幅度間隔，取11個(gè)臂架位置。 2． 在幅度1位置，由臂架端部A1以一定比例引垂線并截?。ǖ扔谄鹕d荷）以C1為圓心，為半徑，畫弧交臂架軸線于D1點(diǎn)，過(guò)A1點(diǎn)作C1D1的平行線A1 A’1，這些直線得出一個(gè)交點(diǎn)范圍，在此范圍內(nèi)即可初選出補(bǔ)償滑輪的補(bǔ)償點(diǎn)B，即可定出OB的長(zhǎng)度及其與鉛垂線的夾角θ 3． 補(bǔ)償點(diǎn)B的位置確定后，就可根據(jù)整個(gè)變幅范圍內(nèi)的一系列臂架位置，作出變幅過(guò)程中物品移動(dòng)的實(shí)際軌跡線，并根據(jù)此校核實(shí)際最大高度差是否滿足要求，一般應(yīng)使Δy<3%Rmax，此外，還應(yīng)根據(jù)整個(gè)工作幅度內(nèi)一系列臂架位置上未平衡的力矩作出其變化圖，并根據(jù)此校核未平衡物品力矩的最大值Δy<3%Mmax，一般應(yīng)使其不超過(guò)最大載荷重力矩的10% 4． 若補(bǔ)償點(diǎn)B的位置不能使以上兩個(gè)條件得以滿足，則應(yīng)修正B點(diǎn)的位置，重復(fù)上述步驟，直到滿足條件為止。 校核實(shí)際最大高度差Δymax: Δh2=m( h2- h1)-mF (l1- l2) =2x(11035.14-9000)-5(22916.04-22131.81) =149.13 mm Δh3=m( h3- h1)-mF (l1- l3) =2x(12970.2-9000)-5(22916.04-21369.84) =344.4 mm Δh4=m( h4- h1)-mF (l1- l4) =2x(14790.45-9000)-5(22916.04-20639.95) =200.45 mm Δh5=m( h5- h1)-mF (l1- l5) =2x(16482.05-9000)-5(22916.04-19949.02) =129 mm Δh6=m( h6- h1)-mF (l1- l6) =2x(18032.11-9000)-5(22916.04-19308.58) =26.92 mm Δh7=m( h7- h1)-mF (l1- l7) =2x(19428.84-9000)-5(22916.04-18729) =-77.52 mm Δh8=m( h8- h1)-mF (l1- l8) =2x(20661.61-9000)-5(22916.04-18220.04) =-156.78 mm Δh9=m( h9- h1)-mF (l1- l9) =2x(21721.03-9000)-5(22916.04-17792.38) =-176.24 mm Δh10=m( h10- h1)-mF (l1- l10) =2x(22599.06-9000)-5(22916.04-17454.56) =109.28 mm Δh11=m( h11- h1)-mF (l1- l11) =2x(23288.99-9000)-5(22916.04-17214.73) =71.43mm Δymax=Δh3-Δh9 =344.4-（-176.24）=520.64mm <3%Rmax=0.03x25000=750mm ∴實(shí)際最大高度差滿足要求。 校核未平衡力矩的最大值ΔMmax： F1 =22843.97N，e1=429.84mm ΔM1= F1 e1=22843.97Nx429.84mm=9.82KNm F2 =23429.94N，e2=203.75mm ΔM2= F2 e2= 23429.94Nx203.75mm=4.77 F3 =24231.62N，e3=41.73mm ΔM3= F3 e3 =24231.62Nx41.73mm1.01KNm F4 =24909.9N，e4=84.63mm ΔM4= F4 e4 =24909.9Nx84.63mm =2.11KNm F5 =25568.53N，e5=166.37mm ΔM5= F5 e5 =25568.53N x166.37mm =4.25KNm F6 =26199.13N，e6=196.35mm ΔM6= F6 e6 =26199.13N x196.35mm =5.14KNm F7 =26777.41N，e7=174.4mm ΔM7= F7 e7 =26777.41N x 174.4mm =4.67KNm F8 =27332.1N，e8=120.88mm ΔM8= F8 e8 =27332.1N x 120.88mm =3.30KNm F9 =27810.31N，e9=27.83mm ΔM9= F9 e9 =27810.31N x27.83mm =0.77KNm F10 =28212.72N，e10=208.6mm ΔM10= F10 e10 =28212.72N x208.6mm =5.89KNm F11 =28527.45N，e11=379.7mm ΔM11= F11 e11 =28527.45N x 379.7mm =10.83KNm ΔMmax=ΔM11=10.83KNm<10%x最大載重力矩 =0.1x80x25=200 KNm ∴未平衡力矩最大值滿足要求。 4.3變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算 1.選液壓缸 （1）變幅力計(jì)算： F 液壓力 Q+q 物品與吊具重力 GB 臂架的重力 Pw 臂架中心處的風(fēng)力 l 液壓缸中心線至鉸點(diǎn)的垂直距離 L 臂架長(zhǎng)度 l’ 起升滑輪組拉力至鉸點(diǎn)的垂直距離 m 起升滑輪組倍率 mF 補(bǔ)償滑輪組倍率 nt 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)速度 R 幅度 β 臂架仰角 α 鋼絲繩偏擺角α=5。 =113.354KN （2）計(jì)算液壓缸直徑： D 活塞直徑 P 工作壓力，選用16MP的液壓缸 F 液壓力 選用液壓缸DG—J100C—E1—E D=100mm d=55mm 推力F=125.66KN 最大行程6m 2. 選液壓泵： 全程變幅時(shí)間： Rmax 最大幅度 Rmin 最小幅度 v 變幅速度 液壓缸的平均速度： smax 最大行程 smin 最大行程 流量計(jì)算： v 液壓缸的運(yùn)行速度 D 液壓缸的內(nèi)徑 =1478.94ml/s 排量計(jì)算： Q 流量 v泵 泵的轉(zhuǎn)速，選用2000r/min 選用泵CBG1024 額定壓力16MP 額定轉(zhuǎn)速2000r/min 最大壓力20MP 最大轉(zhuǎn)速2500r/min 排量50ml/r - 44 -