起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)例

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1、起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示例 注：以下內(nèi)容為通用起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模板，大家只需要 往里面代入自己的數(shù)據(jù)即可。中間不可見內(nèi)容需要把文檔下載下來后 把字體改為黑色才可見！ 1.1 確定傳動機(jī)構(gòu)方案 跨度28.5m為中等跨度,為減輕重量,決定采用本書圖2.1的傳動方案選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 1.2 選擇車輪與軌道弁驗(yàn)算其強(qiáng)度[5] 按照圖2.1所示的重量分布，計(jì)算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓 圖2.1 滿載時(shí)，最大輪壓 c G Gxc P = xc + max 4 Q Gxc xc 2 380 105 , = + 4 =270.1KN 空載時(shí)，最小

2、輪壓： 320 105 28.5 1.5 28.5 G Gxc Pmin = / + Gxc 2  380 105 105 1.5 4+F28^5=71.51KN 2Pmax Pc 二 Pmin _2 270.1 3 71 51 7151 =203.9KN 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷［6］ 車輪材料：采用ZG340-640（調(diào)質(zhì)），b=700MPa,s=380MPa由附表18選擇車輪直 徑Dc=500mm由［1］表5-1查得軌道型號為P38（鐵路軌道）或Qu70膽重機(jī)專用軌道） 按車輪與軌道為點(diǎn)接觸和線接觸兩種情況來驗(yàn)算車輪的接觸強(qiáng)度點(diǎn)接觸局部擠

3、 壓強(qiáng)度驗(yàn)算［7］ _22 R24002___ Pc=k2RTc1c2=0.1514003-0.971=438925N（2.1） m0.4 k2——許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mn2）由［1］表5-2取卜2=0.181 R——曲率半徑，由車論和軌道兩者曲率半徑中取最大值，取QU7O道的曲率半 徑為R=400mm m——由軌頂和車輪曲率半徑之比（r/R）所確定的系數(shù)，由［1］表5-5查m=0.4 c1——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由［1］表5-3,車論轉(zhuǎn)速nc=2紇=—85—=38.6r/min,c1=0.97 1Dc0.71 c2——工作級別系數(shù)，由［1］表5-4查得當(dāng)M5級時(shí)，c2=1

4、Pc'>Pc故驗(yàn)算通過 線接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算［8］ PC'=k1Dclc1c2=6.8700700.971=323204N CIcI2 k1——許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mn2）由［1］表5-2查得k1=6.6 l——車軌與軌道的有效接觸長度，P38軌道的l=68mm而QU7O道的l=70mm 按后者計(jì)算 Dc車論直徑（mrm c1,c2RJ前 Pc>Pc故驗(yàn)算通過 1.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦總阻力矩［9］: Mm=(Q+G(k+d)(2.2) 2 由［3］查得Dc=700mm^輪的軸承型號為7524,與軸承內(nèi)徑相配合處車輪軸直徑 d=120mm由［1］表7-1

5、至7-3查得：滾動摩擦系數(shù)k=0.0008;軸承摩擦系數(shù) =0.02;附加阻力系數(shù)=1.5。代入上式得： 當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩［10］: Mm (q Q)= (Q+G (k+ d) 2 ,,012、… =1.5(320000+38000。(0.0008+0.02012)=2100N?m 運(yùn)行摩擦阻力 匕皿廣熱二黑=6000N?mC 當(dāng)空載時(shí) ,012、八 0=1.5380000(0.0008+0.02012)=1140N?m )2 P m(Q 0)=粉=鼠=3257 N?m c 1.4 選擇電動機(jī) 電動機(jī)靜功率［11］: Nj = =4.4

6、7kW PjVdc=600085 1000m1000600.952 式中Pj=Pm(QQ)——滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力; m=2驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)； =0.95——機(jī)構(gòu)傳動效率 初選電動機(jī)效率： N=kdNj=1.34.47=5.81kW 式中kd——電動機(jī)功率增大系數(shù)，由［1］中表7-6查得kd=1.3由附表30選用電動機(jī)JZR2-31-6;Ne=11Kwn1=950r/min; (GD2)d=0.53kg?m2;電動機(jī)質(zhì)量155kg 1.5 驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件 等效功率［13］: Nx=k25Nj=0.751.284.47=4.29Kw k25——工作級別系數(shù)，由［1］查

7、得，當(dāng)JC%=25%,k25=0.75; ——由［1］按起重機(jī)工作場所得tq/tg=0.25查得=1.28 由此可知，Nx

8、4m/min 23.34 _vdcvdc Vdc 二8589.44 一85 100%=5%<15% 實(shí)際所需電動機(jī)靜功率 N.=N,阻=4.4789^4=4.70KwjjVdc85 由于Nj

9、(JC25%) JC25%y電動機(jī)額定扭矩 滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩： M _ M m (Q Q) Mj ( Q Q)二 1 io 2100 =94.71 N ?m 23.34 0.95 空載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩： M m (Q 0) Mj (Q 0)= : io 1140 - ―1140- =51.41 N ?m 23.34 0.95 初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩： (GD2) zl+(GD2) l =0.33+0.202=0.532kg ? m2 (2.4) 機(jī)構(gòu)總飛輪矩（高速軸）; (GD2) 1= (GD2) d +(GD2) zl+(GD2) l =0

10、.78+0.532=1.31 kg ?m2 (2.5) 滿載起動時(shí)間 t = 950 q(QQ)-38.2(2 165.87 [2 1.15 1.31 94.71 (32000 38000) 0.7 23.342 0.95 2 -]=7.27s 空載起動時(shí)間: tq(Q0)= 950 38.2(2165.8751.41) [21.151.313800020.7 23.340.95 ]=3.46s 由［2］知，起動時(shí)間在允許范圍（8?10s）之內(nèi),故合適起動工況下減速器傳遞功率： 1.9 起動工況下校核減速器功率 Nd=

11、Pdvdc(2.6) 1000m Pg 式中口=Pj+ Pdj Pi+Q—G—vd^一=6000+89.44(32000+38000)=20353N jg60tq(QQ)607.27 ’..一,....’ m——運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級傳動減速器的個(gè)數(shù)，m=2 因止LNd=2035389.44=15.97kW 1000600.952 所選用減速器的[N]jc25%=24.5Kw>Nd,所以合適 1.10 驗(yàn)算起動不打滑條件 由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮.以下按三種工況進(jìn)行驗(yàn)算兩臺電動機(jī)空載時(shí)同時(shí)起動： n= vdc Pf /d、 P2

12、(k-)P2k 2 nz (2.7) g60tq(Q0) Dc/2 式中P1=Pmin+Pmax=119410+71510=190920---主動輪輪壓和 P2=P1=190920N--從動輪輪壓和； F=0.2——室內(nèi)工作的粘著系數(shù)；nz=1.05?1.2——防止打滑的安全系數(shù) n= 1909200.2,074 ac//1909200.00080.02——)1.51909200.0008 89.442 380002 603.460.7/2 =2.91 n>nz,故兩抬電動機(jī)空載起動不打滑 事故狀態(tài)：當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動裝置工作，而

13、無載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時(shí)，則 n= Pf vdc P2(k —— nz Rk g 60tq (Q 0) Dc/2 P1=Pmax=86000N-―工作的主動輪輪壓； P2=2Pmin+Pmax=2X54000+86000=194000N-―非主動輪輪壓之和；t'q(Q0)———臺電動機(jī)工作時(shí)的空載起動時(shí)間 t'q (Q 0)= 950 38.2(165.87 2 380000.7,[1.15X1.31+2]=8.14s 51.4123.340.95 n= 190920 0.2 8944 262430.0008 0.02 3800

14、0 ——一 60 13.12 =3.35 0.12、 ——)1.5 119410 0.0008 2 0.7/2 n>nz故不打滑 事故狀態(tài)：當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動裝置工作，而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時(shí)，則 ——'..___ Pi=Pmin=71510N ___，一，— P2=2Pmax+Pmin=2X119410+71510=310330N tq(Q0)=8.14s,與第2種工況相同 n= 38000 8944 60 8.14 71510 0.2 310330 0.002 1.5 71510 0.0008 =1.46s 0.7/

15、2 n>nz故也不會打滑 1.11 選擇制動器 由［1］取制動時(shí)間tz=3.5s 按空載計(jì)算制動力矩，即Q=0代入［1］的(7-16)式: Mz=1{Mj'+n1[mc(GD2)1 mj38.2tz +咨 ，2 io ]} (2.7) 式中Mj'= (PpPmmin)Dc(7602171.43)0.70.95 ;=-=-20.11N?m 2io 223.34 Pp=0.002G=0.002X380000=760N坡度阻力 Pmmin 一d012 G(k—)380000(0.00080.02012)2-=2—=2240N Dc/2 c 0.7/2

16、 M=2制動器臺數(shù)，兩套驅(qū)動裝置工作 1950 Mz=1{-20.11+950[21.151.31 238.23.5 2 23.342.ZE2N?m 現(xiàn)選用兩臺YWZ200/23制動器，查附表得其額定制動力矩Mez=112.225N?m為避免打滑,使用時(shí)需將其制動力矩調(diào)至117.32N?m以下。 考慮到所取的制動時(shí)間tztq(Q=0,在驗(yàn)算起動不打滑條件時(shí)已知是足夠安全的，故制動不打滑驗(yàn)算從略。 1.12選擇聯(lián)軸器 根據(jù)機(jī)構(gòu)傳動方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸 Mjs'=Mn=102.6X1.4=143N?m M——聯(lián)軸器的等效力矩 M=1Mel=2X51.

17、3=102.6N?m 1等效系數(shù)，見表2-7取1=2 ML=9550電=9550X—=51.3N?mn1930 由附表31查得，電動機(jī)JZR2-21-6,軸端為圓柱形，d1=40mml=110mm由附 表34查得ZQ-350減速器高速軸端為圓錐形d=40mml=60mm故在靠近電動機(jī) 端從附表44中選兩個(gè)帶200制動輪的半齒聯(lián)軸器S196(靠電動機(jī)一側(cè)為圓 柱形孔，浮動軸端d=40mm[Ml]=710N?m(GD2)zl=0.36kg?m2;重量G=15kg

18、 在靠減速器端，由附表43選用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器S193（靠減速器端為圓錐形，浮 動軸端直徑d=40mm；其[Ml]=710N?m（GD2）l=0.107kg?m2;重量G=8.36kg 高速軸上傳動零件的飛輪矩之和為： （GD2）zl+（GD2）l=0.36+0.107=0.467kg?m2 與原估計(jì)基本相符，故有關(guān)計(jì)算則不需要重復(fù) 低速軸的計(jì)算扭矩： Mjs"=Mjs'io'=143X20.49X0.95=2783N?m 由附表34查得ZQ-350減速器低速軸端

19、為圓柱形，d=80mml=125mm 由附表19查得Dc=700mm勺主動車輪的伸出軸為圓柱形，d=90mml=125mm 故從附表42中選用4個(gè)聯(lián)軸節(jié)： 其中兩個(gè)為：GICLZ5YA80（靠減速器端） A80 另兩個(gè)為：GICLZsYA80（靠車輪端） A90 所有的[Ml]=3150N?m,（GD2）=0.0149kg?m2,重量G=25.5kg（在聯(lián)軸器型號標(biāo) 記中，分子均為表示浮動軸端直徑） 1.13浮動軸的驗(yàn)算 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算： M=1Melio=1.4X110.58X23.34X0.95=3432.65N?m 式中1——等效系數(shù)，由表2-6查得1=1.4由上節(jié)

20、已取浮動軸直徑d=80mm故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為: =33.52Mpa (2.8) 3432.65 ~13 0.20.08 由于浮動軸載荷變化為對稱循環(huán)（因?yàn)楦虞S在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 1k]= — k 1 二 132 n 1.92 1 1.4 =49.1 MPa 式中材料用45號鋼，取b=600MPas=300MPa所以，1=0.22b=0.22X 600=132MPa s=0.6s=0.6X3000=1800MPa k=kxkm=1.6x1.2=1.92——考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)。由 第二章第五節(jié)及[2]第四

21、章查得：kx=1.6;km=1.2n=1.4——安全系數(shù)（由表2-18查得）n<[1k],故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過 靜強(qiáng)度驗(yàn)算： 計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩： ....________. Mmax=cMelio=2.5X110.58X23.34X0.95=6129.7N?m 式中c——動力系數(shù)，查表2-5得c=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: M ~~W 6129.7 0.2 0.083 59.9MPa 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： []=——128.6MPa〈[],故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過 n1.4 高速軸所受扭矩雖比低速軸小（二者相差 i o 倍），但強(qiáng)度還是足夠的，故此 處高速軸的強(qiáng)度驗(yàn)算從略