小型建筑工地用0.5t組合式自立懸臂起重機(jī)設(shè)計(jì)

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桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文Ⅰ摘 要起重機(jī)是在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的一種循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，包括了起升、行走、旋轉(zhuǎn)、變幅等多個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，起重機(jī)械設(shè)備逐漸向著大型化發(fā)展，而漸漸無法滿足一些小型場合對(duì)起重機(jī)的需求，本文設(shè)計(jì)了一種適合在小型建筑工地使用的起重機(jī)。本文主要通過分析定柱式懸臂起重機(jī)起重機(jī)的工作原理，基本結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)組成和功能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種小型建筑工地用的 0.5 噸定柱式懸臂組合式自立起重機(jī)。根據(jù)要求設(shè)計(jì)了起重機(jī)的懸臂梁和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝置，還有對(duì) CDI 型電葫蘆的起升機(jī)構(gòu)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)校核和選擇，，并且完成了起重機(jī)的結(jié)構(gòu)圖、裝配圖、零件圖的 CAD 繪畫。本次設(shè)計(jì)的設(shè)備具有安裝、操作、維修簡單，運(yùn)行靈活，自重輕的特點(diǎn)，是一種適合在室外建筑小型工地使用的起重設(shè)備。關(guān)鍵詞：起重機(jī)；定柱；懸臂；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文ⅡThe design of 0.5 tons of combined revolving pillar jib crane be used in a small building siteStudent：CHEN Qin-zuo Teacher: SUN Jin-rongAbstract：The crane is a vertical lifting and horizontal load in a certain range of a cycle,intermittent motion machine,including hoisting mechanism, walking mechanism, slewing mechanism, luffing mechanism and more other moving links.With the rapid development of society,The crane gradually develops to the large scale,and then it could not meet the needs of the crane in some small places,so,in this paper,i design the crane is suitable used in small outdoor construction site.in this paper,I analysis required the revolving pillar jib crane to achieve the functional requirements and the corresponding structure, and the working principle of the crane, the basic structure, system composition and functions.According to the requirements,i designed the crane of crane stake,slewing cantilever beam,rotary driving device ,and the choice and check of CD type electric hoist main parts,including hoisting mechanism and walking mechanism, last completing the CAD painting,including the equipment’s structure diagram,assembly drawing,part drawing.The design of this equipment has many characteristics,the installation,operation,repair all simple,and it have light weight,is a suitable lifting equipment used in small outdoor construction site.Key words：Crane；Crane stake ；Cantilever beam；Slewing mechanism桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文目 錄摘 要 .IAbstract .II1 緒論 .11.1 設(shè)計(jì)的背景及意義 .11.2 起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r .11.2.1 國內(nèi)起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r .11.2.2 國外起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r .11.3 起重機(jī)發(fā)展趨勢 .21.4 起重機(jī)的分類 .21.5 懸臂起重機(jī)的介紹 .31.5.1 懸臂起重機(jī) .31.5.2 懸臂起重機(jī)的機(jī)構(gòu) .41.5.3 基本參數(shù) .41.6 本次設(shè)計(jì)參數(shù)的選取 .51.7 本章小結(jié) .52 起重機(jī)設(shè)計(jì) .72.1 懸臂梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 .72.1.1 工字梁的選取 .72.1.2 工字鋼受力分析計(jì)算 .72.1.3 工字梁的彎矩計(jì)算 .72.1.4 工字鋼剛度計(jì)算 .92.1.5 工字梁與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)套的連接 .92.2 立柱地腳螺栓組的計(jì)算校核 112.3 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 122.3.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 122.3.2 鋼絲繩驗(yàn)算 122.3.3 滑輪的主要尺寸的計(jì)算 122.3.4 卷筒尺寸并驗(yàn)算其強(qiáng)度 13桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文2.3.5 驗(yàn)算起升電機(jī) 142.3.6 減速器選用驗(yàn)算校核 152.3.7 選擇制動(dòng)器 152.3.8 計(jì)算驗(yàn)算啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間 162.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 172.4.1 運(yùn)行阻力 172.4.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力裝置選擇 182.4.3 電機(jī)驗(yàn)算校核 182.4.4 驗(yàn)算電機(jī)的發(fā)熱條件 182.4.5 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 192.4.6 選擇制動(dòng)器 192.4.7 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 192.4.8 選擇減速器 202.5 本章小結(jié) 203 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 213.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支承裝置 223.1.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成 223.1.2 回轉(zhuǎn)支承裝置 223.1.3 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 223.1.4 轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置 223.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 253.2.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 253.2.2 支承裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 263.2.3 軸承的選擇 273.2.4 回轉(zhuǎn)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 293.2.5 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置的計(jì)算 343.3 本章小結(jié) 354 起重機(jī)的維護(hù)與保養(yǎng) 364.1 機(jī)械設(shè)備維護(hù)與保養(yǎng) 364.2 金屬結(jié)構(gòu)的維護(hù)與保養(yǎng) 374.3 電氣系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng) 37桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文4.5 本章小結(jié) 385 結(jié)論 38致 謝 39參考文獻(xiàn) .40桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文01 緒論1.1 設(shè)計(jì)的背景及意義起重機(jī)就是一種可以在設(shè)計(jì)的工作范圍內(nèi)完成對(duì)重物在水平和垂直方向上完成搬運(yùn)工作的機(jī)械裝置。它的工作循環(huán)是：吊鉤把重物從原始位置經(jīng)過起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)作帶動(dòng)卷筒再帶動(dòng)鋼繩將重物提起來，再由起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)完成重物的水平搬運(yùn)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)改向把重物移動(dòng)到重物所要搬運(yùn)到的位置；然后卸下重物，吊鉤裝置回到原來的位置，完成一個(gè)循環(huán)。我們知道在一個(gè)循環(huán)當(dāng)中，起重機(jī)會(huì)有一定的停止，不可能一次性完成一個(gè)循環(huán)，所以機(jī)械就會(huì)有電機(jī)或者機(jī)構(gòu)的突然停止和突然啟動(dòng)，還有運(yùn)動(dòng)方向的改變，所以機(jī)械的強(qiáng)度等各方面都要求比較高。起重機(jī)是我們?nèi)粘Ｉ罟ぷ魉仨氝\(yùn)用到的一種機(jī)械設(shè)備，它不僅可以將人從繁重的勞動(dòng)中解脫出來，還可以簡單快速完成一個(gè)工作環(huán)節(jié)，使工作的進(jìn)度得到很大的提高，它對(duì)于實(shí)現(xiàn)很多工作機(jī)械化有很大的提高。本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)主要是針對(duì)一些比較小型的工程，對(duì)于大型工程機(jī)械無法進(jìn)駐的地方也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人們勞動(dòng)力的減輕。1.2 起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r1.2.1 國內(nèi)起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r在中國的古代就有臂架型起重機(jī)的雛形，如灌溉農(nóng)田用的桔槔。但是由于國情和制度等問題限制了我國的技術(shù)發(fā)展，直到新中國的成立，我國的起重機(jī)技術(shù)水平才慢慢有所發(fā)展，但是還是落后于國際水平。直到 1999 年，中國沉寂了幾十年的起重機(jī)行業(yè)就像火山噴發(fā)一樣，出現(xiàn)了快速發(fā)展的勢頭，連年增長、一浪高過一浪的態(tài)勢，即使是在被稱為宏觀調(diào)控年的 2004 年也不例外。在起重機(jī)領(lǐng)域，1998 年低谷時(shí)期年銷售額只有 11 多億元人民幣，但是到了 2004 年銷售額竟然達(dá)了驚人的 70 多億元人民幣，但是 2005 年有所回落，但是也仍然達(dá)到 67 億元左右。起重機(jī)械是應(yīng)用領(lǐng)域最廣的設(shè)備之一，在各種行業(yè)都可以隨處見到它的雄姿。水利、水電、能源、礦山建設(shè)都要使用到起重機(jī)械。最新發(fā)布的“十一五”計(jì)劃給起重機(jī)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇。2006 年，面對(duì)我國電力仍短缺的境地，據(jù)國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司“十一五”電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃，今后 5 年，我國電網(wǎng)建設(shè)總投資將超過１萬億元，期間，電網(wǎng)建設(shè)投資將占到電力行業(yè)總投資的 50％以上。在這些大型項(xiàng)目對(duì)起重機(jī)的大量需求下，加速了國內(nèi)起重機(jī)市場向大型化發(fā)展的勢頭。1.2.2 國外起重機(jī)發(fā)展?fàn)顩r14 世紀(jì)，西歐出現(xiàn)人力和畜力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī)。到 15 世紀(jì)，意大利發(fā)明了轉(zhuǎn)臂式起重機(jī)，才解決這個(gè)問題。這種起重機(jī)有根傾斜的懸臂，臂頂裝有滑輪，既桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文1可升降又可旋轉(zhuǎn)。但直到 18 世紀(jì)，人類所使用的各種起重機(jī)械還都是以人力、畜力為動(dòng)力的，在起重量、使用范圍和工作效率上很有限。18 世紀(jì)中后期，英國瓦特改進(jìn)和發(fā)明蒸汽機(jī)之后，為起重機(jī)械提供了動(dòng)力條件。1805 年，格蘭工程師倫尼為倫敦船塢建造了第一批蒸汽超重機(jī)。1846 年，英國的阿姆斯特朗把新堡船塢的一臺(tái)蒸汽超重機(jī)改為水力起重機(jī)。橋式起重機(jī)最早出現(xiàn)在 19 世紀(jì)前期，它的出現(xiàn)讓起重機(jī)的發(fā)展得到了很大提高；漸漸地人們開始使用金屬材料來制造起重機(jī)的主要部件，如軸，齒輪，吊具等，因?yàn)榻饘俚哪湍バ阅鼙容^好，很適合制造這樣的重要部件。19 世紀(jì)后期，就慢慢開始出現(xiàn)了水力為動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)裝置，但是隨后發(fā)展起來的蒸汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)慢慢代替了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)。20 世紀(jì)初期，歐洲開始使用塔式起重機(jī)，20 世紀(jì) 20 年代開始，電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展，電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)逐漸成為主要的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源，也開始使用在起重機(jī)行業(yè)里。歐洲是起重機(jī)的發(fā)源地，起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平是世界最高的。最負(fù)盛名的起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)有：德國格魯夫丶森內(nèi)博根、利勃海爾、德馬克等；美國不僅是生產(chǎn)起重機(jī)的主要國家之一，也是世界上最大的市場之一，每年市場需求量高達(dá) 600 億美元，主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，其特點(diǎn)是性能較好、技術(shù)較先進(jìn)、可靠性較高，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)；日本從 20 世紀(jì) 70 年代開始就成為了工程起重機(jī)生產(chǎn)強(qiáng)國，其產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平高、性能好、可靠性高，僅次于歐美的產(chǎn)品，40%左右的產(chǎn)品主要用于出口到歐美市場，成為了國際上起重機(jī)生產(chǎn)、制造的主要國家之一，其代表企業(yè)有神鋼、多田野、加藤、日立等。1.3 起重機(jī)發(fā)展趨勢自有人類文明以來，物料搬運(yùn)便成了人類活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。這些都促使起重機(jī)的技術(shù)性能進(jìn)入嶄新的發(fā)展階段，起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革。今天，起重機(jī)行業(yè)現(xiàn)狀日漸繁盛，逐漸被越來越多的人士關(guān)注，發(fā)展也越來越好，現(xiàn)在中國是世界上最大的起重機(jī)市場?，F(xiàn)在的整個(gè)世界的機(jī)械工業(yè)都處于一個(gè)上升的勢頭中，汽車工業(yè)，機(jī)動(dòng)車行業(yè)，的快速發(fā)展和大型民生工程的建設(shè)，在整體的發(fā)展過程中，一些起重設(shè)備在輔助生產(chǎn)中會(huì)起到一個(gè)不可或缺的作用，而懸臂起重機(jī)因有在其工作范圍內(nèi)，能靈活運(yùn)作，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，直觀感覺好，效率高，制造、維修、安裝都很方便，是一種不可或缺的起重設(shè)備之一，在未來有很大的發(fā)展前景。1.4 起重機(jī)的分類起重機(jī)可以按多種方式分類，可以按起重機(jī)的主要用途和結(jié)構(gòu)特征來分類。桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文2按起重機(jī)的主要用途分類：一般通用的起重機(jī)、建筑類起重機(jī)、冶金起重機(jī)、鐵路起重機(jī)、港口起重機(jī)、造船起重機(jī)等等。按構(gòu)造特征分為橋式和臂架式；旋轉(zhuǎn)式和非旋轉(zhuǎn)式；固定式和移動(dòng)式；移動(dòng)式又分為軌道移動(dòng)式和無軌移動(dòng)式（如一般的汽車式吊車）。起重機(jī)的樣式多種多樣，門類相當(dāng)多，如橋式類型的起重機(jī)的冶金專用的起重機(jī)就有十幾種，而纜索起重機(jī)也有幾種，但是起重機(jī)的主要機(jī)構(gòu)的差不多的，這里就不一一介紹了，主要就介紹一下涉及本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)。1.5 懸臂起重機(jī)的介紹1.5.1 懸臂起重機(jī)懸 臂 起 重 機(jī) 的 額 定 起 重 量 是 比 較 小 的 ， 工 作 的 強(qiáng) 度 不 大 ， 適 合 起 吊 比 質(zhì) 量 較 小的 一 些 重 物 。 懸 臂 起 重 機(jī) 的 構(gòu) 造 有 立 柱 ， 回 轉(zhuǎn) 臂 回 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 及 電 動(dòng) 葫 蘆 ， 立 柱 的固 定 主 要 通 過 地 腳 螺 栓 ， 而 地 腳 螺 栓 一 般 都 是 預(yù) 埋 在 混 凝 土 當(dāng) 中 的 。 而 一 般 的 回 轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu) 則 是 由 擺 線 針 輪 減 速 裝 置 來 驅(qū) 動(dòng) 旋 臂 回 轉(zhuǎn) 來 完 成 回 轉(zhuǎn) 動(dòng) 作 的 ， 一 般 的 懸 臂 梁 為工 字 鋼 ， 工 字 鋼 就 是 一 個(gè) 導(dǎo) 軌 ， 引 導(dǎo) 電 動(dòng) 小 車 運(yùn) 動(dòng) 方 向 ， 而 電 葫 蘆 通 過 電 動(dòng) 小 車 的運(yùn) 動(dòng) 而 運(yùn) 動(dòng) ， 達(dá) 到 帶 動(dòng) 重 物 完 成 水 平 方 向 的 運(yùn) 動(dòng) 。 旋 臂 是 空 心 的 鋼 結(jié) 構(gòu) ， 重 量 比 較輕 ， 跨 度 大 ， 能 起 重 的 重 量 大 ， 經(jīng) 濟(jì) 耐 用 。 起 重 設(shè) 備 。 具 有 新 穎 、 合 理 、 簡 單 的結(jié) 構(gòu) ， 使 用 操 作 方 便 、 回 轉(zhuǎn) 比 較 靈 活 、 作 業(yè) 空 間 比 較 大 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 是 高 效 的 、 節(jié) 能的 物 料 吊 運(yùn) 裝 備 。 可 廣 泛 應(yīng) 用 運(yùn) 用 在 各 種 場 合 的 重 物 吊 運(yùn) 。 本 機(jī) 由 立 柱 、 回 轉(zhuǎn) 旋臂 和 電 動(dòng) 葫 蘆 等 組 成 。懸臂起重機(jī)（旋臂起重機(jī)）有立柱式、壁掛式、平衡起重機(jī)三種形式.①柱式懸臂起重機(jī)是工字梁懸臂繞著固定的定柱進(jìn)行回轉(zhuǎn)，又或是懸臂梁與轉(zhuǎn)柱剛性連接，立柱和懸臂組成的懸臂梁整體與基座支承形成相對(duì)于垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。它比較適用在起重量小，它的工作范圍為設(shè)計(jì)時(shí)所確定，可分為扇形和圓形兩種，比較適于一些在加工重量大的零件時(shí)的機(jī)床設(shè)備，或者重型零部件的組裝流水線上的搬運(yùn)工作。②壁掛起重機(jī)是指固定在墻上的懸臂起設(shè)備，又或者沿著其他支承結(jié)構(gòu)上的導(dǎo)軌軌道工作的懸臂起重機(jī)。壁行起重機(jī)的工作場合一般為跨度較大、建筑高度比較高的車間或者倉庫。③平衡起重機(jī)又稱為平衡吊，它運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)原理，把載荷與一個(gè)平衡配重形成一個(gè)平衡系統(tǒng)，平衡吊使得裝配方便快捷，定位精確，物料在額定行程內(nèi)處于三維空間懸浮狀態(tài)，物料上下左右旋轉(zhuǎn)可任意手動(dòng)完成。桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文31.5.2 懸臂起重機(jī)的機(jī)構(gòu)起重機(jī)根據(jù)其機(jī)構(gòu)所能實(shí)現(xiàn)起重機(jī)各種不同功能的性質(zhì)來進(jìn)行分類的，可分起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)包括:取物裝置（吊鉤）、鋼絲繩和卷筒、減速器、制動(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部分，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)物品進(jìn)行上升和下降搬運(yùn)。根據(jù)所要起升的不同物品，我們就會(huì)選擇不同樣的取物裝置，這樣會(huì)減少在固定取物裝置與重物時(shí)所需要的時(shí)間，增加工作效率，同時(shí)可能起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力裝置也有可能不同，但它們的不同都是為了增加工作效率，同時(shí)它們的布置方式不會(huì)有很大的改變。如果設(shè)計(jì)的起重機(jī)的起重量超過了10 噸，那么就要設(shè)計(jì)的起升機(jī)構(gòu)就必須需要有兩個(gè)了，一個(gè)主要的起升機(jī)構(gòu)，另一個(gè)就是輔助起升稱為副起升機(jī)構(gòu)。這兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)不僅可以分別工作，同時(shí)也可以協(xié)同一起工作，而副起升機(jī)構(gòu)的起重量一般設(shè)計(jì)為主起升機(jī)構(gòu)起重量的 20%到 30%之間。運(yùn)行機(jī)構(gòu)：通過小車運(yùn)動(dòng)改變起升機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上的位置來帶動(dòng)重物在水平方向上的位置完成水平搬運(yùn)。運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般由動(dòng)力裝置—電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置（傳動(dòng)軸、聯(lián)軸器和減速器等），制動(dòng)器和車輪組等組成。變幅機(jī)構(gòu)：臂架式起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)按作業(yè)要求可分為非工作性變幅和工作性變幅兩種，按性能要求又分為非平衡變幅和平衡變幅兩種。1.5.3 基本參數(shù)額定起重量是指起重機(jī)在正常工作范圍內(nèi)所允許吊起的物品重量，吊鉤起重機(jī)不將吊鉤與滑輪組的重量計(jì)算在內(nèi)，額定起重量以經(jīng)列為國家標(biāo)準(zhǔn)，以 Q 表示。在這里，Q=0.5 噸。起升高度是指起重機(jī)所能將重物升起的最大高度，以 H 表示，起升高度的常用單位為米。在這里，H=18m。幅度，旋轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)的幅度是指起重機(jī)在水平位置時(shí)，回轉(zhuǎn)中心線與取物裝置中心鉛垂線之間的距離 [2]。非旋轉(zhuǎn)臂架式起重機(jī)常用有效幅度表示，有效幅度是指臂架所在平面內(nèi)的起重機(jī)內(nèi)側(cè)輪廓線與取物裝置鉛垂線之間的距離，以 R 表示。幅度的常用單位為米。在這里，R=3m。額定工作速度：額定起升速度是指起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下取物裝置的上升速度，這里的起升速度由電葫蘆參數(shù)決定。額定運(yùn)行速度:運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下起重機(jī)或小車的運(yùn)行速度，這里的運(yùn)行速度由電葫蘆參數(shù)決定。變幅速度：指臂架式起重機(jī)的取物裝置從最大幅度到最小幅度的平均線速度，在桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文4這里沒有變幅機(jī)構(gòu)。額定旋轉(zhuǎn)速度：指旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下起重機(jī)繞其旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)速度，在這里取 1r/min。2.6 本次設(shè)計(jì)參數(shù)的選取本次設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì) 0.5 噸懸臂 3 米的組合式定柱懸臂起重機(jī)，其選取的參數(shù)為：額定起重量為 0.5 噸，懸臂梁長為 3 米，起升高度為 18m，整機(jī)高度為 2.5 米，回轉(zhuǎn)速度1r/min,回轉(zhuǎn)度為 360 度。設(shè)計(jì)該起重的機(jī)械結(jié)構(gòu)包括定柱和懸臂梁和起升、運(yùn)行、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)裝置的一些主要部件，以達(dá)到預(yù)定的功能效果。電動(dòng)葫蘆的選擇：由額定起重量為 0.5 噸，起升高度為 18 米，通過查閱《金牛起重》表 4 選擇電動(dòng)葫蘆的型號(hào)為 CDI，其技術(shù)性能為表 1-1 所示：1.6 本章小結(jié)了解起重機(jī)的歷史和發(fā)展，主要了解了起重機(jī)結(jié)構(gòu)原理和參數(shù)，對(duì)于起重機(jī)有了一個(gè)很好地了解，為后面設(shè)計(jì)打定了一個(gè)比較好的基礎(chǔ)。表 1-1 CDI 型電動(dòng)葫蘆參數(shù)技術(shù)性能桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文5型號(hào)規(guī)格 CDI0.5-18 型號(hào) ZD121-4起重量 噸 0.5 額定功率 千瓦 0.8起升高度 米 18 額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380起重速度 米/分 8起重電機(jī) 額定電流 安 2.4運(yùn)行速度 米/分 20 型號(hào) ZDY111-4繩徑 毫米 5.1 額定功率 千瓦 0.2規(guī)格(GB1102-74)6x19-5.1(YB261-73)額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分 1380鋼絲繩長度 米 40運(yùn)行電機(jī)額定電流 安 0.72工字鋼型號(hào)(GB706-88) 16-28b結(jié)合次數(shù) 次/時(shí) 120運(yùn)行軌道 運(yùn)行軌道半徑 米 1.5 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M3額定電壓 伏 380 電動(dòng)小車（D 型）總重 公斤 175額定頻率 赫茲 50電源相數(shù) 3桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文62 起重機(jī)設(shè)計(jì)2.1 懸臂梁的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1.1 工字梁的選取由本次的設(shè)計(jì)參數(shù)所知，工字梁的長度為 3000mm，起升重量為 500kg，電動(dòng)葫蘆重量為 175kg，工字鋼規(guī)格為 GB706-88，查文獻(xiàn) [1]316 頁表 4 熱軋工字鋼。2.1.2 工字鋼受力分析計(jì)算工字鋼的受力情況為懸臂梁，工字梁受下拉力為 500kg，以及電葫蘆的重量為 175kg，總受力為 675kg。受力分析圖為：圖 2-1 工字梁受力圖工字梁的許用應(yīng)力 ???工字梁的材料為低碳鋼塑性材料 Q235，參考文獻(xiàn) [1]公式：(2-1)??sn??式中： —屈服極限； —安全系數(shù)，一般選（1.5～2.5）s?sn安全系數(shù)的選取，關(guān)系到安全和經(jīng)濟(jì)問題，顯然安全系數(shù)越大，強(qiáng)度儲(chǔ)備越大，綜合考慮安全性與經(jīng)濟(jì)性，由于起吊時(shí)有沖擊載荷存在，上述選取一般是在靜載荷狀態(tài)下，本次由于沖擊載荷的存在所以選取 =2.0。sn參考文獻(xiàn) [10]109 頁表 6-4，Q235 的屈服強(qiáng)度 =235MPa。s?所以可以知道 =??sn??MPa5.170.232.1.3 工字梁的彎矩計(jì)算由于電葫蘆是在工字梁上來回運(yùn)行的，所以工字梁受力有兩個(gè)極限即一個(gè)在工字梁的最外邊與受力在梁的最里邊。桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文71.首先計(jì)算電葫蘆在工字梁靠近立柱的地方1）求支反力：由工字梁的整體靜力平衡方程，可得其支反力大小為： KNRA0'?FB75.62) 列彎矩方程。取工字梁的左端為 A 坐標(biāo)原點(diǎn)，工字梁中心軸 AB 為 X 軸，則彎矩方程為： ??LXMBX????3) 繪制彎矩圖：根據(jù)彎矩方程畫出此梁的彎矩圖。如圖 2-2 所示：圖 2-2 彎矩圖則最小彎矩為： mKNLFMB?????75.61.max2.求電葫蘆在工字梁最外邊的時(shí)候的彎矩1）求支反力：由梁的整體靜力平衡方程，可求其支反力為： RA0'FB75.6?2）列彎矩方程。取梁的左端為 A 坐標(biāo)原點(diǎn)，梁軸 AB 為 X 軸，則彎矩方程為：??LXMX???3）繪制彎矩圖：根據(jù)彎矩方程不難繪出此梁的彎矩圖。如圖 2-3 所示：圖 2-3 彎矩圖桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文8則最大彎矩為： mKNLFMB?????25.037.6max不難看出 外里 ?所以最大內(nèi)應(yīng)力為 M?25.0ax外參考文獻(xiàn) [1]表 16.11，計(jì)算所需的抗彎截面模量得： ??363.1720.17cmWZ?????參考文獻(xiàn) [1]附錄表 4，選用 20a 工字鋼，比較合適，其 。37Wz本次設(shè)計(jì)選用 20a 工字鋼。2.1.4 工字鋼剛度計(jì)算工字鋼在工程設(shè)計(jì)中，一般按照其強(qiáng)度條件來選擇它的橫截面積的，然后按工字梁的剛度進(jìn)行校核，對(duì)工字梁的校核的目的就是為了能控制工字梁彎度在規(guī)定的范圍內(nèi)，使梁的最大繞度和最大轉(zhuǎn)角在規(guī)定的許可范圍之內(nèi)，故工字梁剛度條件，由參考文獻(xiàn) [2]得： ??m602.3????f式中： —許可撓度，起重機(jī)大梁：0.001L～0.002L.(L 梁的跨度)??f EIPLf3a式中：f a—最大撓度；P—工字梁所受的拉力；L—懸臂梁長度；E—工字鋼彈性模量；I—工字鋼截面慣性矩；根據(jù)文獻(xiàn) [1]表 4 可知道 GB 706-88 20a 型號(hào)的工字梁數(shù)據(jù),帶入計(jì)算得：??mEIPLf 6f1.28m06.12370365-9a ???????故工字梁滿足剛度要求。2.1.5 工字梁與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)套的連接工字梁與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)套的連接我們采用的是焊接方式，因?yàn)楹附拥牡胤剿枨蟮膹?qiáng)度要求很高，要承受較大的力矩，所以要對(duì)其焊接的焊縫進(jìn)行校核，驗(yàn)算其是否滿足設(shè)計(jì)要求。根據(jù)工字梁的選擇我們知道工字梁的高度為 200mm，其最上面的焊接縫所受的最大桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文9拉力約為 8KN， 圖 2-4 中工字梁與旋轉(zhuǎn)套的焊接圖。在工字梁與旋轉(zhuǎn)套一邊加焊三個(gè)肋板加強(qiáng)連接的強(qiáng)度，并且上下端均加焊肋板。圖 2-4 工字梁與旋轉(zhuǎn)套的焊接拉應(yīng)力校核： ??拉拉 ???LP式中：P —焊縫所受拉力（ Kg）P=8 KN=800Kg；—鋼板厚度， =16.5mm；L—焊縫長度，L= =456mm；5602703???所以工字梁與旋轉(zhuǎn)套連接的焊縫的拉應(yīng)力為：=1.06MPa456.1g80??K拉?桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文10而焊縫的許用拉應(yīng)力為：（2-2）??sn??拉式中： —安全系數(shù)，塑性材料安全系數(shù)一般取 1.5～2.5，?。?=2.5；sn sn—材料屈服強(qiáng)度，Q235 =235Mpa；?s所以 ??a945.23nsMP??拉 拉拉 ?故焊接能滿足設(shè)計(jì)要求。 2.2 立柱地腳螺栓組的計(jì)算校核地腳螺栓一般預(yù)埋在混泥土中，整個(gè)起重機(jī)和起重機(jī)工作時(shí)所產(chǎn)生的力都經(jīng)立柱傳到螺栓上，螺栓所受到的力矩將會(huì)是非常大的。在本設(shè)計(jì)中螺栓承受由起重量 Q，懸臂自重和電葫蘆重量所產(chǎn)生的傾覆力矩的作用。N·m215370285302 ???????LGQLM葫 蘆臂式中：Q—起重重量；G 臂 —臂懸臂重量；L—懸臂長度 m；G 葫蘆 — 電葫蘆重量； 立柱的底座是一個(gè)大圓形截面，螺栓則按圓周布置，數(shù)目選八個(gè)，則螺栓組受到的最大工作載荷為：KNRM937.15.08212z1imaxax ????式中：R —為螺栓圓周布置的半徑；z—螺栓個(gè)數(shù)；參考文獻(xiàn) [1]公式:（2-3）??????43.12dFa桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文11式中：—螺栓的總拉伸載荷 N； —螺栓小徑 M30 螺栓 =24mm；aF1d1d—螺栓許用應(yīng)力 Mpa。??? a83.9224.30978.3MP????因?yàn)槠鹬貦C(jī)承受沖擊載荷比較大，為保證懸臂起重機(jī)的安全，螺栓選用 4.6 級(jí)強(qiáng)度螺栓，不要求嚴(yán)格預(yù)緊力。參考文獻(xiàn) [1]表 5-8 MPas240?參考文獻(xiàn) [1]表 5-10 螺栓的安全系數(shù) S=2??MPas83.921??因 ，所以滿足強(qiáng)度要求。????2.3 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案起升機(jī)構(gòu)主要有：取物裝置吊鉤，鋼繩，卷筒，驅(qū)動(dòng)電機(jī)，減速器，制動(dòng)器等。本設(shè)計(jì)的一些主要的參表 2-1 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V0.5t 18m 3m 8m/min2.3.2 鋼絲繩驗(yàn)算根據(jù) GB/T20118-2006 文獻(xiàn)可知：鋼絲繩破斷拉力計(jì)算：（2-4）102maxRKDs?式中： —鋼絲繩的破斷拉力（KN）；maxs—鋼絲繩的公稱直徑（mm）；D0R—鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度（MPa）；K —某一類別鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù)。查文獻(xiàn)可知道 6×19 型鋼絲繩的最小破斷拉力系數(shù) K=0.33，鋼絲繩的公稱抗拉強(qiáng)度 R0=1570，故破斷拉力為：桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文125.13107.531022max ???RKDs而最小鋼絲繩破斷拉力總和=鋼絲繩最小破斷力×1.226（纖維芯）或 1.321（鋼芯）則：纖維芯： 6.N=.2×SFax鋼 芯： 1783m因?yàn)槠鹬氐闹亓繛?Q=500kg，則重物的拉力為 ，且 F＞5KN。5KN=10×F本設(shè)計(jì)選用 6×19 纖維芯型鋼絲繩與以同直徑者 6×19 鋼芯型相比較，纖維芯鋼絲繩的撓性好，經(jīng)濟(jì)性好，故選用 5.1mm 的 6×19 纖維芯型鋼絲繩。2.3.3 滑輪的主要尺寸的計(jì)算滑輪許用最小直徑：（2-5）)1(min0??edD式中： —最小卷繞直徑 mmminod—鋼絲繩的直徑 mm；e—滑輪直徑與鋼絲繩直徑之間的比值。查參考文獻(xiàn) [2]表 3-2-1 可以知道，輪繩直徑比為：e=16??D5.761.5min0????查文獻(xiàn) [2]表 3-2-4 選用滑輪直徑 D=165mm，滑輪的繩槽部分尺寸可由附表 3-2-6 查得。由附表 4 選用鋼絲繩直徑 d=5.1mm，滑輪軸直徑 D=165mm，滑輪寬度 B=36mm，將 E 型滑輪標(biāo)記為：JB/T9005.1×165-36-55。2.3.4 卷筒尺寸并驗(yàn)算其強(qiáng)度卷筒名義直徑 D： ；)1(??ed式中: d—鋼絲繩直徑；e—筒繩直徑比（由文獻(xiàn) [2]表 3-3-2 選取）。繩槽半徑 R：R= （0.53~0.56）d繩槽深度 h：h=(0.25~0.4)d繩槽節(jié)距 p：p=d+（2~4 ） mm卷筒上有螺旋槽部分長度 L0： pzm10ax?????????DH?式中：H max—最大起升高度；m—滑輪組倍率（在這里取 2）。D0=D+d 卷筒計(jì)算直徑， z1≥1.5 固定鋼繩安全圈數(shù)（在這里取 2），桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文13卷筒長度 L： 式中 L1 無繩槽卷筒部分（由結(jié)構(gòu)決定），L 2 固定210+=鋼繩所需長度，一般為 m3p鋼 卷筒壁厚 σ：鋼卷筒 σ=d，鑄鐵卷筒 σ=0.02D+(6~10)mm根據(jù)文獻(xiàn)[2]表 3-3-2 可知 e=16，則有 76.5=-5.D）（?為了適當(dāng)?shù)目s短卷筒的長度，所以我們選取較大直徑的卷筒，選用卷筒直徑由文獻(xiàn) [2]表 3-3-11 選用 D=100mm，卷筒繩槽尺寸結(jié)合計(jì)算和附表 3-3-3 查得，繩槽深度h=2.3mm,繩槽半徑 r=3.3mm，節(jié)距 p=7.0mm。則 mm，取整數(shù) 550mm。2.571.3054.26pzmL10ax0 ???????????????????DH?在這里我們使用鑄鐵卷筒，則其卷筒壁厚 σ： 13m=0)~(6+0.D=卷筒長度 L： ，取整數(shù) L=650mm63m+= L+2=10卷筒壁的壓應(yīng)力驗(yàn)算：由文獻(xiàn) [2]公式 3-3-1 可知壓應(yīng)力：（2-6） cmax21cσpσ??SA式中：σ c—卷筒壁壓應(yīng)力（Pa）；Smax—鋼絲繩的最大靜拉力（ N）；σ—卷筒壁厚；A1—應(yīng)力減小系數(shù)，在繩圈拉力作用下，筒壁產(chǎn)生徑向彈性變形，使繩圈緊度降低。鋼絲繩拉力減小一般取 A1=0.75；A2—多層卷繞系數(shù)，這里為一層的卷繞數(shù)，故 A2=1.0；—許用壓應(yīng)力，對(duì)鑄鐵=σc1/5，式中 σc1 為鑄鐵的抗壓強(qiáng)度。所以有：卷筒壁壓應(yīng)力：MPa64.130765175.0σpmax21c ???SA所選用的灰鑄鐵卷筒材料為 HT200，其最小抗壓強(qiáng)度為 σc=200MPa，則可以算出來它的許用應(yīng)力為=200/5=40MPa。由此可以得出：σ c＜，故所選的卷筒符合，其尺寸：卷筒直 D=300mm,卷筒長度L=560mm。2.3.5 驗(yàn)算起升電機(jī)計(jì)算靜功率：桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文14KW89.0.61250)(0?????）（?VGQ式中: 0—機(jī)構(gòu)總功率，一般: 0=0.8～ 0.9，取: 0=0.8?電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率: jdeNk??式 中 ： K —對(duì) 于 M3 機(jī) 構(gòu) 系 數(shù) ，有 文 獻(xiàn) [2]查 表 可 知 ： Kd=0.85—0.95,取 kd=0.85 763.???jeNk由文獻(xiàn) [2]表 5-3-1 可知，所需的基準(zhǔn)工作制時(shí)選用的電 動(dòng) 機(jī) 為 ZD121-4， 其 中N （ 25％ ） =1.5kW ， 其 額 定 的 轉(zhuǎn) 速 為 n=1000r/min,Jm=0.03kg.m ， m=55kg。e其發(fā)熱條件：按 照 等 效 功 率 法 ， 求 JC=25％ 時(shí) 所 需 的 等 效 功 率 ：N ≥k ×r =0.80×0.87×0.898=0.625KWx25j?式 中 ： —工 作 級(jí) 別 系 數(shù) 。 對(duì) 于 M3 級(jí) ， k =0.80；25k 25r—系 數(shù) ， 是 其 平 均 起 動(dòng) 時(shí) 間 與 平 均 工 作 時(shí) 間 的 比 值 （ t /t ） ， 一 般 的 起qg升 機(jī) 構(gòu) 其 值 為 ： t /t =0.1。 文 獻(xiàn) [2]查 得 r=0.87qg由以上計(jì)算結(jié)果 N ，故電動(dòng)機(jī)能滿足。ex?2.3.6 減速器選用驗(yàn)算校核由設(shè)計(jì)參數(shù)可以知道，設(shè)計(jì)的起升速度為 V=8m/min，又知道其卷筒的直徑D=300mm。故其卷筒的轉(zhuǎn)速則有： min/98.163.0428m0rDVnj ????式中：m— 滑 輪 組 倍 率 ；V—起 升 速 度 。則 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 傳 動(dòng) 比 ： 27.819.6300?jin根據(jù)所設(shè)計(jì)的起重機(jī)要求減速器體積小，重量輕的特點(diǎn)，我們選擇 QS 型減速器，根據(jù)文獻(xiàn) [2]表 3-10-14，選擇的公稱傳動(dòng)比為 i=80，則有： ??%158.027.1-8i0 ?????＜桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文15所以傳動(dòng)比符合要求。則實(shí)踐轉(zhuǎn)速為：n j=18.068 r/min實(shí)際起升速度：V 1=8.56m/min則實(shí)際功率：N x1=Nx×（8.56/8）=0.669 KWQS06 減速器型號(hào)參數(shù)：許用功率 P 許 =0.76 KW，許用扭矩 T 許 =426 N·m2.3.7 選擇制動(dòng)器所需靜制動(dòng)力矩： ???mNiDGQkMhzjz ·903.85.6320157. 0???????式中：k z—制動(dòng)安全系數(shù)，取 1.75。由文獻(xiàn) [6]表 5-1-20 可知 ZD121-4 電機(jī)的制動(dòng)的制動(dòng)力矩為 8.34N·m，故合適。2.3.8 計(jì)算驗(yàn)算啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間起升機(jī)構(gòu)升起和放下重物的工作為周期性的，工作有三個(gè)狀態(tài)，分別為：啟動(dòng)狀態(tài)，平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)，制動(dòng)狀態(tài)。我們知道起升機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)和制動(dòng)狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生慣性的加速度和力，如果啟動(dòng)和制動(dòng)的時(shí)間比較長或較短的話都會(huì)產(chǎn)生影響設(shè)備和工作效率的不利因素，如啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間過長會(huì)影響生產(chǎn)效率，啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)間過短會(huì)產(chǎn)生過大的動(dòng)載荷，對(duì)設(shè)備的零部件產(chǎn)生不必要的損壞，縮短設(shè)備的壽命，所以我們必須要把啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間控制在一定的范圍內(nèi)。1.啟動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算起升機(jī)構(gòu)在啟動(dòng)階段，啟動(dòng)的電機(jī)產(chǎn)生的啟動(dòng)力矩 Tq除了克服靜阻力矩 Tj外，還要克服運(yùn)動(dòng)的重物的慣性力矩 Tg，所以有： Tq=Tj+Tg (N·m) （2-7）靜阻力距計(jì)算：（N·m）?mi2jDFQ?式中：F Q—額定的起升載荷， FQ=500；D—卷筒直徑，D=300mm；m—滑輪組倍率，m=2；i—卷筒與電機(jī)的傳動(dòng)比，i=63；桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文16η—起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的總效率，η=0.8。帶入數(shù)據(jù)算得：N·m761.08632150mi2j ??????）（）（ ?DGFTQ轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=0.30+2×0.025+0.1 kg·m2=0.45 kg·m2Tq=（1.6~1.8）×9550（P m/nm）=1.8 ×9550×（1.5/1000）=26.78 N ·m則有s??18.)76.082(5.9145.9ntjqmq ??????）（ J通常起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間為 1s～5s，此處 tq5s，且在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)候因?yàn)閱?dòng)電阻，延長了啟動(dòng)時(shí)間，故所選電動(dòng)機(jī)合適。2.制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算在滿載情況下制動(dòng)時(shí)間為：??????siDGQcJTntjezz965.0 63285.01504.176.08231. 20'm? ????????????????起升速度＜12m/min 時(shí)， 1～1.25，因 ，所以滿足要求。??ztZt??z2.4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)2.4.1 運(yùn)行阻力運(yùn)行機(jī)構(gòu)在運(yùn)行時(shí)所受到的阻力分別有：滾輪與導(dǎo)軌的摩擦力，坡道阻力，風(fēng)吹阻力等，則運(yùn)行機(jī)構(gòu)所受力為: 坡坡F+=F因?yàn)樵O(shè)備所在的環(huán)境風(fēng)力小，且懸臂為水平桿，故：F 風(fēng) =0N。所以有： （2-8）輪Dνd)K(2G+Q=F坡?式中：K—系數(shù)，K=1.2；ν—摩擦系數(shù)，ν=0.015；d—滾輪寬度，d=35mm；桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文17D 輪 —滾輪直徑，D 輪= 60mm。由公式（2-8）代入數(shù)據(jù)算得 F 靜 =648.53N計(jì)算靜功率： 0.12kw坡VPN?式中：η—運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)功率，取 η=0.9根據(jù)選擇的 CD 型電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù)小車式配用的電機(jī)功率滿足，所以可以直接選用，其型號(hào)為 ZDY111-4。根據(jù)等效功率法，求 JC=25%時(shí)所需的等效功率：KW0.592=.8×70.85=N×rK≥xj25式中：K 25--工作級(jí)別系數(shù)，M3 級(jí)，K 25=0.85；r—系數(shù)，根據(jù)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平均啟動(dòng)時(shí)間與工作時(shí)間相比得到，一般為 0.1查得 r=0.87。由以上結(jié)果可知初選電機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。2.4.2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)力裝置選擇本設(shè)計(jì)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要是指電動(dòng)葫蘆在工字梁上的水平運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、制動(dòng)器和車輪組等組成。本設(shè)計(jì)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度為 20m/min，輪子直徑 d=60mm 則輪子的轉(zhuǎn)速 n=106r/min。由表 2-1 可以知道 CD 型電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)參數(shù)，額定功率0.2KW，額定轉(zhuǎn)速：1380r/min ， 型號(hào)為：ZD 11-4。1Y2.4.3 電機(jī)驗(yàn)算校核運(yùn)行機(jī)構(gòu)所受的阻力： （P 風(fēng) 忽略不計(jì)）風(fēng)坡摩阻P??式中： P 摩 —運(yùn)行機(jī)構(gòu)的摩擦阻力；P 坡 —運(yùn)行機(jī)構(gòu)因工字梁在水平方向上不平所受的阻力，傾斜角度 α=1°；P 風(fēng) —風(fēng)對(duì)載物的阻力；其中： ??電 葫 蘆摩 FQ???式中：μ—運(yùn)行機(jī)構(gòu)滾輪與工字梁的摩擦系數(shù)，取 0.015；所以：P 摩 =0.015×（5000+1750）=101.25N?sin）（ 電 葫 蘆坡 Q所以： N80.171750????）（坡綜合以上數(shù)據(jù)得： N5.29.阻P桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文18則輪子的轉(zhuǎn)矩： N·m14.306.5219d???阻輪 PT則靜功率為： KWV057.82.?阻靜因?yàn)殡姍C(jī)的額定功率大于靜功率，所以可直接選用 ZD 11-4 型號(hào)電機(jī)。1Y2.4.4 驗(yàn)算電機(jī)的發(fā)熱條件電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率:（2-9）靜PkNde??式 中 ： K —對(duì) 于 M3 機(jī) 構(gòu) 系 數(shù) ， 有 文 獻(xiàn) [2]查 表 可 知 ： Kd=0.85—0.95,取 kd=0.85 d 4.057.8?jde按照等效功率法,求 JC=25%時(shí)所需的等效功率： .r25????靜?式 中 ： —工 作 級(jí) 別 系 數(shù) 。 對(duì) 于 M3 級(jí) ， k =0.80；25k 25r—系 數(shù) ， 是 其 平 均 起 動(dòng) 時(shí) 間 與 平 均 工 作 時(shí) 間 的 比 值 （ t /t ） ， 一 般 的qg起 升 機(jī) 構(gòu) 其 值 為 ： t /t =0.1。qg文 獻(xiàn) [2]查 得 r=0.87由以上計(jì)算結(jié)果 N ，故所選的電動(dòng)機(jī)能滿足。ex?2.4.5 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間滿載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的靜力矩：?i2dj阻PM?式中：i— 傳 動(dòng) 比 ， 取 13068η—傳 動(dòng) 機(jī) 械 效 率 ， 取 0.8；所 以 ： N·m32.124j??M啟 動(dòng) 時(shí) 間 ：（2-10）?????????????20jqmd2.38iGQcJntz其中 N·m50.e.1q?M桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文19綜 合 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 得 ： tz=0.895s2.4.6 選擇制動(dòng)器由文獻(xiàn) [2]可得： mNMkjz ·106.32.751???式中：k z—制動(dòng)安全系數(shù)，取 1.75根據(jù)文獻(xiàn) [6]表 5-1-20 的 ZD 11-4 電機(jī)的制動(dòng)力矩為 1.86N·m， 故 符 合 。1Y2.4.7 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)間：（2-11）??????????????20jqd2.38iGQcJMntz帶入數(shù)據(jù)算得：zt=0.795s2.4.8 選擇減速器減速器總傳動(dòng)比：13068nim?查詢文獻(xiàn) [2]表 3 10-15 選擇 QS06 型減速器，其公稱減速比為 14，許用功率為4.473KW，許用扭矩為 418N·m，安裝尺寸參數(shù)如表 2-5 所示下：圖 2-5 運(yùn)行電機(jī)減速器外形尺寸桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文20表 2-2 運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器安裝尺寸參數(shù)型號(hào)單位 b u H d1 L k 聯(lián)軸器型號(hào) e1 cQS06 168 148 175 M10 215 161 ML2e2 q b1 a a1 r d2 n D80 70 175 80 125 25 20 50 148輸出軸孔的直徑為 d=30mm，軸孔長為 66mm。2.5 本章小結(jié)本小結(jié)主要對(duì)起重機(jī)的主要部件機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，所涉及的內(nèi)容比較多，運(yùn)用到了材料力學(xué)，工程材料，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)等許多我們大學(xué)專業(yè)所需要學(xué)習(xí)過的知識(shí)。桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文213 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支承裝置3.1.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的組成回轉(zhuǎn)式起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩大部分組成，前者用來將起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分支持在固定部分上，后者用來驅(qū)動(dòng)起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分的回轉(zhuǎn)。3.1.2 回轉(zhuǎn)支承裝置回轉(zhuǎn)支承裝置簡稱為回轉(zhuǎn)支承。其主要有兩大類，分別是柱式和轉(zhuǎn)盤式，其根據(jù)不同的起重機(jī)使用要求、制造廠的加工條件、回轉(zhuǎn)支承的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)條件合理性來選擇?；剞D(zhuǎn)支承要保證起重機(jī)有確定的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且能承受起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分作用于它的垂直力、水平力和傾覆力矩。3.1.3 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置柱式回轉(zhuǎn)支承裝置，它是由一個(gè)推力軸承和一個(gè)自位徑向軸承組成的，這兩個(gè)軸承的滾珠的球心必須重合。如圖 3-1 所示，由于定柱的下部直徑比上部大，所以下部的回轉(zhuǎn)體上通常會(huì)制成滾輪型式，滾輪裝在回轉(zhuǎn)部分上。圖上有四個(gè)支點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)上有兩個(gè)滾輪。圖 3-1 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置3.1.4 轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文22現(xiàn)代的轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承裝置主要分為兩種，一種是滾子夾套式，另一種是滾動(dòng)軸承式，這里就主要介紹一下滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置。滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置的尺寸緊湊，性能優(yōu)異完善，可以同時(shí)承受水平力，垂直力和傾覆力矩，是應(yīng)用最為廣泛的回轉(zhuǎn)裝置。以下是常用的四種滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)。（1）單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承：如圖 3-2a 所示，它由兩個(gè)座圈組成，結(jié)構(gòu)緊湊，重量較輕。其內(nèi)外圈上的滾道是對(duì)稱的圓弧面，滾動(dòng)體為圓球形，每個(gè)滾動(dòng)體與滾道間呈四點(diǎn)接觸，能同時(shí)承受軸向，徑向力和傾覆力矩。適用于中小形塔式起重機(jī)。圖 3-2 a 單排四點(diǎn)接觸球式回轉(zhuǎn)支承（2）雙排球式回轉(zhuǎn)支承：如圖 3-2b 所示，它有三個(gè)座圈，采用開式裝配，上下兩排鋼球采用不同直徑以適應(yīng)受力狀況的差異。因?yàn)闈L道接觸壓力角很大（60°~90°），所以能承受較大軸向和傾覆力矩。適用于中型塔式起重機(jī)。桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文23圖 3-2 b 雙排球式回轉(zhuǎn)支承裝置（3）單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承：如圖 3-2c 所示，它由兩個(gè)座圈組成，其滾動(dòng)體為圓柱形，相鄰兩滾動(dòng)體的軸線呈交叉 1：l 地排列，接觸壓力角為 45 度。由于滾道與滾動(dòng)體是線接觸，故承載能力比單排鋼球式高很多。這種回轉(zhuǎn)支承裝置在制造方面要求精度很高，安裝精度要求較高，適用于中小型塔式起重機(jī)。圖 3-2c 單排交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承裝置桂 林 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) ·論 文24（4）三排滾柱式回轉(zhuǎn)支承：如圖 3-2d 所示，它由三個(gè)座圈組成，上下及徑向的滾道相互分開。一上一下的滾柱要水平排列，這樣的軸承不僅可以承受軸向載荷，還可以承受傾覆力矩，中間的滾柱是豎直排列，這樣的滾柱承受徑向載荷，這是常用四種形式的滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承中承載能力最大的一種，適用于回轉(zhuǎn)支承直徑很大的大噸位級(jí)別的起重機(jī)。圖 3-2d 排滾柱式回轉(zhuǎn)支承裝置3.2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)以為所起升的重量為 0.5kg，重量輕，載荷不大，結(jié)構(gòu)要緊湊簡單，所以才用一大一小圓錐滾子軸承的支承方式，大軸承在下部，小軸承在上面，其大致安裝圖為圖 3-3 所示：3.2.2 支承裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算支承載荷的計(jì)算作用在回轉(zhuǎn)支承機(jī)構(gòu)上的載荷有：回轉(zhuǎn)部分的自重,起升載荷的重量和載荷影響，還要載荷在水平方向的擺動(dòng)影響，制動(dòng)機(jī)構(gòu)在制動(dòng)時(shí)的慣性載荷等。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)零件（齒輪）的設(shè)計(jì)由電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩決定。 可以將所有的的載荷總得來劃分為四個(gè)力：一個(gè)沿著回轉(zhuǎn)中心向下的垂直力 V，