箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì)

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CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 二級(jí)學(xué)院 直屬學(xué)部 專業(yè) 班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 職稱 評(píng)閱教師姓名 職稱 2014 年 11 月 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 摘 要 起重機(jī)被喻為 巨人之臂 是廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)進(jìn)行物質(zhì)生產(chǎn)和裝卸搬運(yùn) 的重要設(shè)備 起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造 從一個(gè)側(cè)面反映了國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化水平 我國(guó)起 重機(jī)制造業(yè)奠基于 20 世紀(jì) 50 年代 70 年代以來(lái) 起重機(jī)的類型 規(guī)格 性能和技術(shù) 水平獲得很大的發(fā)展 近年來(lái)在物流和工業(yè)企業(yè)發(fā)展的帶動(dòng)下 起重機(jī)行業(yè)進(jìn)入飛速 發(fā)展時(shí)期 起重機(jī)主要分為橋梁式 懸臂式 塔式 龍門(mén)式 拉索式 液壓伸縮臂式等形式 本設(shè)計(jì)以橋式雙梁?jiǎn)涡≤?chē)集裝箱起重機(jī)為例 介紹起重機(jī)的設(shè)計(jì)思路 設(shè)計(jì)內(nèi)容以及 設(shè)計(jì)方法 起重機(jī)設(shè)計(jì)主要根據(jù)客戶要求 在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)起重機(jī)的要 求下進(jìn)行設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)方案的選擇主要通過(guò)與客戶溝通取得一致意見(jiàn)后確定 設(shè)計(jì)內(nèi)容 主要包括在起重機(jī)的實(shí)際工作環(huán)境下確定起重機(jī)的最大額定載荷 非正常載荷 如沖 擊載荷 風(fēng)力載荷 震動(dòng)載荷等 操縱形式 使用壽命 檢修方式以及安全等級(jí)等 確定起重機(jī)主要零部件的選材以及機(jī)加工和材料處理的方法 確定起重機(jī)的工作級(jí)別 確定其主要受力梁的截面形式 截面大小以及梁的材料選擇和加工方法 由于橋梁式 起重機(jī)體積和質(zhì)量都比較大 所以在設(shè)計(jì)過(guò)程中還應(yīng)考慮起重機(jī)的運(yùn)輸方案和安裝方 法 關(guān)鍵詞 起重機(jī) 梁式 機(jī)械工業(yè) 載荷 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 目 錄 1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù) 1 2 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2 2 1 主起升機(jī)構(gòu)方案的選擇 2 2 2 選擇滑輪組和吊鉤組的型式 2 2 2 1 吊鉤的選擇 2 2 2 2 吊鉤螺母的計(jì)算 3 2 2 3 滑輪及滑輪軸承的選擇 3 2 3 鋼絲繩的選擇 3 2 4 卷筒的計(jì)算 4 2 4 1 卷筒的基本尺寸 4 2 4 2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度 4 2 4 3 卷筒轉(zhuǎn)速 5 2 5 電動(dòng)機(jī)的確定 5 2 5 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 5 2 5 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過(guò)載驗(yàn)算 6 2 6 減速器的選擇 6 2 7 制動(dòng)器與聯(lián)軸器的選擇 6 2 7 1 制動(dòng)器的選擇 6 2 7 2 聯(lián)軸器的選擇 7 3 副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 3 1 副起升機(jī)構(gòu)方案的選擇 8 3 2 選擇滑輪組和吊鉤組的型式 8 3 2 1 吊鉤的選擇 8 3 2 2 吊鉤螺母的計(jì)算 9 3 2 3 滑輪及滑輪軸承的選擇 9 3 3 鋼絲繩的選擇 9 3 4 卷筒的計(jì)算 10 3 4 1 卷筒的基本尺寸 10 3 4 2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度 11 3 4 3 卷筒轉(zhuǎn)速 11 3 5 電動(dòng)機(jī)的確定 12 3 5 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 12 3 5 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過(guò)載驗(yàn)算 12 3 6 減速器的選擇 12 3 7 制動(dòng)器與聯(lián)軸器的選擇 13 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 7 1 制動(dòng)器的選擇 13 3 7 2 聯(lián)軸器的選擇 13 4 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 14 5 小車(chē)設(shè)計(jì) 16 5 1 小車(chē)行走機(jī)構(gòu) 16 5 2 錨定裝置 16 5 3 小車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16 5 4 小車(chē)架端梁 18 6 金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 19 6 1 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 19 6 2 總體設(shè)計(jì) 19 6 2 1 橋架尺寸的確定 19 6 2 2 主端梁尺寸 19 6 3 主端梁截面積幾何性質(zhì) 20 6 4 載荷的計(jì)算 21 6 4 1 固定載荷的計(jì)算 21 6 4 2 小車(chē)輪壓 21 6 4 3 慣性載荷 21 6 4 4 偏斜運(yùn)行側(cè)向力 22 6 5 主梁計(jì)算 23 6 5 1 內(nèi)力 23 6 5 2 強(qiáng)度的計(jì)算 27 6 5 3 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 29 6 6 端梁的計(jì)算 30 6 6 1 載荷與內(nèi)力的計(jì)算 30 6 6 2 水平載荷的計(jì)算 32 6 6 3 端梁的靜強(qiáng)度計(jì)算 32 6 7 主梁和端梁的連接 36 6 8 剛度計(jì)算 37 6 8 1 橋架的垂直靜剛度 37 6 8 2 橋架的垂直動(dòng)剛度 37 6 8 3 橋架的水平動(dòng)剛度 38 6 9 橋架拱度 38 結(jié) 論 40 致 謝 41 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 參考文獻(xiàn) 42 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù) 1 起重機(jī)首先要確定的是工作級(jí)別 本設(shè)計(jì)的起重機(jī)用于集裝箱生產(chǎn)制造或物流行業(yè) 起吊件為生產(chǎn)下線的集裝箱 或物流行業(yè)待裝貨的集裝箱 所以都是空箱 起吊 重量為 5T 根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 不管是集裝箱生產(chǎn)行業(yè)還是物流行業(yè)都是生產(chǎn)節(jié)奏 比較快的 因此該起重機(jī)的工作級(jí)別定為 A5 級(jí) 起吊機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為 M5 2 根據(jù)以上所規(guī)定級(jí)別設(shè)置設(shè)計(jì)內(nèi)容及參數(shù) a 主梁結(jié)構(gòu) 主梁涉及到的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容或參數(shù)主要有 主梁的截面形式 截面大小 所用材 料 制作方法 主梁上平面的平面度 側(cè)面的平面度和垂直度 主梁應(yīng)該具有的上拱 度 還有主梁上的軌道安裝等等 b 支架結(jié)構(gòu) 支架需要設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和參數(shù)包括 截面形式 截面大小 使用材料 制作方 法 支腿的垂直度誤差 支腿與地面的連接方式等等 c 小車(chē)機(jī)構(gòu) 小車(chē)機(jī)構(gòu)要設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和參數(shù)包括 小車(chē)架設(shè)計(jì) 起吊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 小車(chē)行走 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)起吊重量設(shè)計(jì)小車(chē)架截面 根據(jù)所需要元件的安裝位置設(shè)計(jì)小車(chē)架的 結(jié)構(gòu) 根據(jù)工作級(jí)別設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)中電機(jī)的功率和類型 根據(jù)起吊高度確定卷筒的直 徑和長(zhǎng)度 根據(jù)工作級(jí)別確定主電機(jī)的功率以及減速機(jī)的型號(hào) 確定其他一些元件的 型號(hào) d 控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)主要設(shè)計(jì)其控制室的制作和安裝 控制電路的安裝 進(jìn)出控制室的方法 控制室的制作和安裝應(yīng)符合起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)內(nèi)容 控制電路屬于電氣范疇在 此不予討論 f 安裝調(diào)試 根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 起重機(jī)在生產(chǎn)完備后需要在本廠安裝調(diào)試 合格后方 能出廠 調(diào)試的主要內(nèi)容有小車(chē)的運(yùn)行情況 司機(jī)室的視野狀況和溫度 在 1 25 倍額 定起重量下把小車(chē)開(kāi)到中跨 持續(xù) 30 分鐘 卸載后主梁不得有永久變形 主梁和其它 部件上的油漆不得有剝落現(xiàn)象 小車(chē)架不能有永久變形 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 2 2 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2 1 主起升機(jī)構(gòu)方案的選擇 起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置 鋼絲繩卷繞裝置 取物裝置和安全保護(hù)裝置組成 電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)方式 主起升機(jī)構(gòu)布置方式如圖 2 1 所示 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 傳動(dòng)軸 4 制動(dòng)器 5 減速器 6 卷筒 7 軸承座 8 平滑滑輪 9 鋼絲繩 10 滑輪組 11 吊鉤 圖 2 1 起升機(jī)構(gòu)配置方案 常見(jiàn)的起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞如圖 3 2 所示 采用雙聯(lián)滑輪組 滑輪組倍率 m 5 圖 2 2 滑輪組的型式 2 2 選擇滑輪組和吊鉤組的型式 2 2 1 吊鉤的選擇 吊鉤尾部螺紋直徑的確定 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 2124dPFQ 69 4mm 75 8 304921 Qd 式中 最大其中載荷 起動(dòng)動(dòng)載系數(shù) 由 起重機(jī)械 表 1 9 確定 P2 螺紋根部面積 螺紋根部直徑 許用應(yīng)力 09 12 F1d ns 選等級(jí)強(qiáng)度為 則 4nMasP235 aMP75 8 采用短型吊鉤組 根據(jù)額定起重量 和工作類型 M5 來(lái)選擇直柄單鉤 LM16 tQ0 MGB T10051 1 1988 吊鉤材料為 DG20 螺紋外徑 螺紋根部直徑md0 md691 2 2 2 吊鉤螺母的計(jì)算 螺母高度不得小于 H dtPQ51 83069 83 142422 式中 t 10mm 螺距 許用擠壓應(yīng)力 鋼對(duì)鋼 公制螺母的高度pMPap3 考慮放止動(dòng)墊片的尺寸取螺母高度 螺母外md96802 1 H m10H 徑 D14 外 2 2 3 滑輪及滑輪軸承的選擇 由鋼絲繩直徑 動(dòng)滑輪直徑 選擇滑輪的型號(hào)為滑輪d2繩 m504D 滑 滑輪用內(nèi)軸套和隔環(huán) 內(nèi)軸套197 365JB T04081A 隔環(huán) 滑輪軸承 46216 滑49T 19 HJB T 輪擋蓋 G 2 3 鋼絲繩的選擇 采用雙聯(lián)滑輪組 主起升 Q 50t 查取滑輪組倍率 m 5 鋼絲繩所受最大拉力 KNxmpPSQ469 50 2480a 滑 式中 額定起升載荷載荷 吊具的自重載荷 QP0PPQ 5 48 9 105 0 X 繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù) X 2 m 滑輪組倍率 m 5 滑輪組效率 z 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 4 0 96 z 所選鋼絲繩 其破斷拉力 必須滿足 PS nSP max nSPmax 547 0 34 2 n 鋼絲繩許用安全系數(shù) n 5 鋼絲繩最大工作靜拉力 ax 所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足 mSCd 504691 22 465mm 式中 C 選擇系數(shù) 與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別和鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度有關(guān) 取鋼絲繩直徑 捻向 交互捻 選擇鋼絲繩型號(hào)為 md24 6W19 24 155I 1968 TGB 2 4 卷筒的計(jì)算 2 4 1 卷筒的基本尺寸 取卷筒直徑 卷筒的計(jì)算直徑 m0D m785D 卷 卷筒長(zhǎng)度 10 64 2 231 光LLs 0578 4610max0 opZDHL 75 其中 最大起升高度 滑輪組倍率 卷筒計(jì)算直徑 maxm0D 固定鋼絲繩安全圈數(shù) 取 繩槽槽距 查 機(jī)d5780 1 21Zp 械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 8 1 49 得 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸 20 p1LmL41 固定鋼絲繩區(qū)段的長(zhǎng)度 左右螺旋槽之間的距離 2L63光 88mm 407min tgtghlL 光 其中 兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離 當(dāng)?shù)蹉^滑輪位于最l ml27 inh 上部極限位置時(shí) 卷筒軸和滑輪軸之間的距離 繞上卷筒的鋼絲13in 繩分支相對(duì)于垂直位置的允許偏角 取 4L0光 其壁厚按經(jīng)驗(yàn)公式確定 mD28 5602 1 602 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 2 4 2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度 卷筒的采蓮采用 HT30 抗壓強(qiáng)度為 抗拉強(qiáng)度為 MPa750MPa250 卷筒所受壓應(yīng)力 162034Smax p壓 Pakb75 壓 式中 對(duì)吊鉤起重機(jī)的安全系數(shù) 4 25 k 滿足受壓強(qiáng)度要求 壓壓 由于卷筒長(zhǎng)度 尚應(yīng)計(jì)算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力 DL3 WM 拉 卷筒的最大彎矩產(chǎn)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí) 21maxaLSlM N 219860 7 式中 卷筒全長(zhǎng) 左右螺旋槽之間的距離 L1L 卷筒斷面系數(shù) 5602 0441 DW 352m 式中 卷筒直徑 卷筒內(nèi)徑 1 mD5201 彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力 45012986 WM拉 拉 MPa 合成應(yīng)力 05 6178 4 拉壓拉拉 MPa3 2 2 4 3 卷筒轉(zhuǎn)速 min 8 0 31459Dvm0rn 卷 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 6 2 5 電動(dòng)機(jī)的確定 2 5 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 起升機(jī)構(gòu)靜功率 KWP14 5 8 06940 vQ 靜 式中 最大起升載荷 起升機(jī)構(gòu)總效率 8 09 6 傳筒滑 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率 靜電 PK jc 由起重機(jī)的工作級(jí)別 M5 可以由 工程起重機(jī) 標(biāo) 3 19 中得到 0 8 電K W3 41 508P jc 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè) 選定 YZR315S 型電動(dòng)機(jī) 主要指標(biāo)為 轉(zhuǎn)速 額定功率 轉(zhuǎn)速 輸出軸直徑 min 750rn kw26jcPmin 7081rn 輸出軸長(zhǎng)度 鍵槽寬 D6mE140F6 2 5 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過(guò)載驗(yàn)算 等效功率 靜效 rP 根據(jù)表 3 27 查表 3 52 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè) 起升機(jī)構(gòu)曲線 1 得 t起 r 0 88 查表 3 28 得 K 0 75 WrP4 1920 875 靜效 Wjc92 電動(dòng)機(jī)滿足不過(guò)熱條件 效j 過(guò)載驗(yàn)算 符合要求 0 861 57524 z60vHPQ 靜 KW 2 2 6 減速器的選擇 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 7085 2170 P n10jc0 靜 min 5 69r 傳動(dòng)比 46 539i卷 根據(jù) 減速器選用手冊(cè) 選定 10PD PJ減 速 器型 變 速 器 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 主要參數(shù) 輸入轉(zhuǎn)速 許用輸入功率 19JB T560 750r min31KW 2 7 制動(dòng)器與聯(lián)軸器的選擇 2 7 1 制動(dòng)器的選擇 根據(jù)物體下降時(shí)的扭矩 式靜 降T i2DP0Q 靜 降 8 02 457 mN 3 49 中 最大載荷量 卷筒計(jì)算直徑 滑輪QPNPQ040D 組倍率 減速器傳動(dòng)比 總效率 4 mi i 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 查 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè) 選擇制動(dòng)器m251 T 靜 降制 主要參數(shù) 制動(dòng)輪直徑 額定轉(zhuǎn)矩 160 MW3250 Y 30m630N 2 7 2 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑和變速器輸入直徑選用聯(lián)軸器 型齒輪聯(lián)軸器和CL4 型齒輪聯(lián)軸器 的主要參數(shù) 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 CL2CL410N 30r in 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 的主要參數(shù) 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)矩 2m0 5kg m562 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 1 聯(lián)軸器力矩的校核 13maxTk89 7NM 式中 傳扭矩的計(jì)算值 按第 類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩 對(duì)高速max T 軸 在此 位電動(dòng)及轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù) 位電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)max nm 07 nT 矩 其中 聯(lián)軸器重要參數(shù) 對(duì)于起升機(jī)構(gòu) 1 8 NTn 3152691k 1k 角度偏差系數(shù) 聯(lián)軸器符合要求 3kk 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 8 3 副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1 副起升機(jī)構(gòu)方案的選擇 起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置 鋼絲繩卷繞裝置 取物裝置和安全保護(hù)裝置組成 電 動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)方式 副起升機(jī)構(gòu)布置方式如圖 3 1 所示 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 傳動(dòng)軸 4 制動(dòng)器 5 減速器 6 卷筒 7 軸承座 8 平滑滑輪 9 鋼絲繩 10 滑輪組 11 吊鉤 圖 3 1 起升機(jī)構(gòu)配置方案 常見(jiàn)的起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞如圖所示 采用雙聯(lián)滑輪組 滑輪組倍率 m 3 圖 3 2 滑輪組的型式 3 2 選擇滑輪組和吊鉤組的型式 3 2 1 吊鉤的選擇 吊鉤尾部螺紋直徑的確定 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 2124dPFQ 69 4mm 75 8 304921 Qd 式中 最大其中載荷 起動(dòng)動(dòng)載系數(shù) 由 起重機(jī)械 表 1 9 確定 P2 螺紋根部面積 螺紋根部直徑 許用應(yīng)力 09 12 F1d ns 選等級(jí)強(qiáng)度為 則 4nMasP235 aMP75 8 采用短型吊鉤組 根據(jù)額定起重量 和工作類型 M5 來(lái)選擇直柄單鉤 LM16 tQ0 MGB T10051 1 1988 吊鉤材料為 DG20 螺紋外徑 螺紋根部直徑md0 md691 3 2 2 吊鉤螺母的計(jì)算 螺母高度不得小于 H dtPQ51 83069 83 142422 式中 t 10mm 螺距 許用擠壓應(yīng)力 鋼對(duì)鋼 p MPap35 0 公制螺母的高度 考慮放止動(dòng)墊片的尺寸取螺母高度m H 螺母外徑 m10H dD1480 1 外 3 2 3 滑輪及滑輪軸承的選擇 由鋼絲繩直徑 動(dòng)滑輪直徑 選擇滑輪的型號(hào)為滑輪md8繩 5D滑 197 365JB T04081A 滑輪用內(nèi)軸套和隔環(huán) 內(nèi)軸套 隔環(huán) 19 40JB T65 滑輪軸承 46216 滑輪擋蓋 HJ 9 1905 4AGJB T 3 3 鋼絲繩的選擇 采用雙聯(lián)滑輪組 副起升 Q 10t 查取滑輪組倍率 m 3 鋼絲繩所受最大拉力 KNxmpPSQ35 17 96 0320a 滑 式中 額定起升載荷載荷 吊具的自重載荷 POQ 8 1 0 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 10 X 繞上卷筒的鋼絲繩分支數(shù) X 2 m 滑輪組倍率 m 3 滑輪組效率 z 0 96 z 所選鋼絲繩 其破斷拉力 必須滿足 PS nSP max nSPmax 53 17 KN86 式中 n 鋼絲繩許用安全系數(shù) n 5 鋼絲繩最大工作靜拉力 maxS 所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足 Cd 17350 13 17mm 式中 C 選擇系數(shù) 與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別和鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度有關(guān) 取鋼絲繩直徑 捻向 交互捻 選擇鋼絲繩型號(hào)為 md5 14 6W19 14 5 155I 968 TGB 3 4 卷筒的計(jì)算 3 4 1 卷筒的基本尺寸 取卷筒直徑 卷筒的計(jì)算直徑 按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算 40D m5 41 卷 卷筒長(zhǎng)度 10 6475 2 2310 光LLs 5 式中 卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)0 20578 143610max opZDHL 745 其中 最大起升高度 滑輪組倍率 卷筒計(jì)算直徑 maxm0D 固定鋼絲繩安全圈數(shù) 取 繩槽槽距 查 機(jī)dD80 1Z21 Zp 械設(shè)計(jì)手冊(cè) 表 8 1 得 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸 20 p1LmL4光L 左右螺旋槽之間的距離 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 4130272min tgtghlL 光 m8 其中 兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離 卷筒軸和滑輪軸之間的距l(xiāng) l27 離 繞上卷筒的鋼絲繩分支相對(duì)于垂直位置的允許偏角 h130min 取 4 光 其壁厚按經(jīng)驗(yàn)公式確定 mD168402 1 602 3 4 2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度 卷筒的采蓮采用 HT30 抗壓強(qiáng)度為 抗拉強(qiáng)度為 MPa75MPa250 卷筒所受壓應(yīng)力 106234Smax p壓 Pakb75 0壓 式中 對(duì)吊鉤起重機(jī)的安全系數(shù) 4 25 k 滿足受壓強(qiáng)度要求 壓壓 卷筒的最大彎矩產(chǎn)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí) 21maxaLSlM N 219860 7 式中 卷筒全長(zhǎng) 左右螺旋槽之間的距離 卷筒斷面系數(shù)L1L 560 1 0441 DW352m 彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力 1980WM拉 拉 MPa 合成應(yīng)力 5 67 4 拉壓拉拉 3 2 3 4 3 卷筒轉(zhuǎn)速 min 31 4 0 2Dvm0rXn 卷 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 12 3 5 電動(dòng)機(jī)的確定 3 5 1 電動(dòng)機(jī)的選擇 起升機(jī)構(gòu)靜功率 14 2kw 式中 最大起升載荷 8 067590 vPQ 靜 QP 起升機(jī)構(gòu)總效率 94 8 傳筒滑 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率 由起重機(jī)的工作級(jí)別 M5 可以由 工程起重機(jī) 靜電 PK jc 標(biāo) 3 19 中得到 0 8 電Kkw36 12 4 jc 根據(jù) 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè) 選定 型電動(dòng)機(jī) 主要指標(biāo)為 轉(zhuǎn)速 LYZR0 額定功率 轉(zhuǎn)速 輸出軸直徑 min 750rnPjcmin 781rn mD65 輸出軸長(zhǎng)度 鍵槽寬 E14F 3 5 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過(guò)載驗(yàn)算 等效功率 靜效 r 根據(jù)表 3 27 查表 3 52 起升機(jī)構(gòu)曲線 1 得 r 0 88 查表 3 28 得 t起 K 0 75 KWrP4 1920 875 靜效 Pjc92 電動(dòng)機(jī)滿足不過(guò)熱條件 效jc 過(guò)載驗(yàn)算 270 861 55 z60vHQ 靜 故電動(dòng)機(jī)符合要求 3 6 減速器的選擇 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 7085 2170 P n10jc0 靜 min 5 69r 傳動(dòng)比 46 39i卷n 根據(jù)減速器選擇 ZSY224 型減速器 主要參數(shù) 輸入轉(zhuǎn)速19JB T560 許用輸入功率 750r min1KW 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 3 7 制動(dòng)器與聯(lián)軸器的選擇 3 7 1 制動(dòng)器的選擇 根據(jù)物體下降時(shí)的扭矩 靜 降T mi2DP0Q 靜 降 8 457 mN 3 49 式中 最大載荷量 卷筒計(jì)算直徑 滑QPPQ0 0 mD578 0 輪組倍率 減速器傳動(dòng)比 總效率 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 4 i 2 i mN251 T 靜 降制 查 機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè) 選擇制動(dòng)器 13 5YWZ 主要參數(shù) 制動(dòng)輪直徑 額定轉(zhuǎn)矩 30m60N 3 7 2 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑和變速器輸入直徑選用聯(lián)軸器 型齒輪聯(lián)軸器和CL4 型齒輪聯(lián)軸器 的主要參數(shù) 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)動(dòng)CL2CL414 30r min 慣量 的主要參數(shù) 公稱轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣2m0 5kg 5602 量 按第 類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩 對(duì)高速軸1max T ax T 位電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 nmT 8 7 NTn 3175029 其中 聯(lián)軸器重要參數(shù) 對(duì)于起升機(jī)構(gòu)N 5 4963125 0ax 1k 1 8 角度偏差系數(shù) 聯(lián)軸器符合要求 1k3 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 14 4 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 主梁是主要受力梁之一 主梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是重中之重 在本設(shè)計(jì)中主梁所受應(yīng)力主 要為長(zhǎng)度方向的彎曲應(yīng)力 根據(jù) GB 的有關(guān)規(guī)定 主梁在 1 25 倍額定壓力的作用下最 大擾度 FMAX S 1000 S 表示主梁長(zhǎng)度 圖 4 1 主梁的受力情況可簡(jiǎn)化為上圖所示形式 根據(jù)擾曲線方程可列出公式如下 FMAX Pb 3L 2 4b2 3 2 24EI P 為梁上所受的壓力 F 為饒度 L 為梁的跨度 E 為材料的彈性模量 I 為截面慣 性矩 實(shí)際情況中當(dāng)小車(chē)開(kāi)到跨中時(shí)主梁的擾度最大 根據(jù)以上公式算得截面慣性矩 I Pb 3L 2 4b2 3 2 24EF 在這里 P 5000 10 4 N 12500 N E 210 106 Pa L 6 5 m FMAX 6 5 1000 m 0 0065 m b 1 67m 將以上數(shù)字代入公式中得 I 0 79 108 cm4 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)得出以下截面為主梁截面 在本設(shè)計(jì)中 主梁采用常用的焊接箱型結(jié)構(gòu)梁 這種梁具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單 便于 生產(chǎn)加工 生產(chǎn)周期短 生產(chǎn)成本低等特點(diǎn) 因此廣泛應(yīng)用于起重機(jī)行業(yè) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 圖 4 2 主梁截面如上圖所示 根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有鋼材生產(chǎn)狀況和鋼材質(zhì)量 主梁材料應(yīng)選用 Q235B 以上材料為宜 Q235B 具有良好的焊接性 和比較好的綜合力學(xué)性能 再加之生產(chǎn)成本較低 生產(chǎn)量 較大 市場(chǎng)價(jià)格相對(duì)較低 因此 Q235 是性價(jià)比較好的碳素結(jié)構(gòu)鋼 主梁在制作完成后不加載荷的情況下應(yīng)具有 3mm 的上拱度 此項(xiàng)內(nèi)容在調(diào)試時(shí)用 坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè) 軌道安裝應(yīng)符合起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 為了減小沖擊載荷對(duì)起重機(jī)的破壞 軌道接口 一般焊接上 如不焊接 接口處兩軌道的高度差不大于 2mm 兩軌道的距離不大于 2mm 水平偏差不大于 1mm 另外軌道壓板的安裝應(yīng)符合起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 軌道壓板 可直接焊接在主梁上 主梁在最后驗(yàn)收合格后要涂上防銹漆 涂漆前要祛除各表面上的焊渣 灰塵 銹 跡等以免影響涂裝質(zhì)量 最后要在醒目位置噴涂起重機(jī)的額定起重量 提示不得超載 工作 起重機(jī)類型 生產(chǎn)廠家等字樣 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 16 5 小車(chē)設(shè)計(jì) 小車(chē)的主要作用是拖動(dòng)起吊裝置到達(dá)需要的起吊位置 用小車(chē)上的起吊裝置將重 物吊起到一定高度 然后小車(chē)偕同起吊重物一起運(yùn)動(dòng)到需要的卸載位置 在該位置放 下重物 小車(chē)運(yùn)行到初始位置 以上為小車(chē)的一個(gè)工作循環(huán) 由以上運(yùn)動(dòng)描述 小車(chē) 需具備行走裝置 起吊裝置 錨定裝置 制動(dòng)裝置等 1 行走裝置 小車(chē)行走主要依靠主動(dòng)車(chē)輪帶動(dòng)下 在小車(chē)軌道上行走 在本設(shè)計(jì)中考慮到小車(chē) 跨度比較大 采用兩組 三合一 電機(jī) 減速器 制動(dòng)器 電機(jī)分別安裝在兩組主動(dòng) 車(chē)輪上 2 起吊裝置 起吊裝置包括主卷筒 主電機(jī) 減速器 吊具 滑輪 鋼絲繩等等 這些物品的 選擇主要依據(jù)小車(chē)的工作級(jí)別 在本設(shè)計(jì)中小車(chē)的工作級(jí)別為 A5 級(jí) 在后面將具體提 到起吊裝置的設(shè)計(jì) 3 錨定裝置 小車(chē)必須可以在軌道上的任意位置穩(wěn)定 所以需要一套錨定裝置保證其停止運(yùn)行 時(shí)不發(fā)生左右移動(dòng) 本設(shè)計(jì)中沒(méi)有另外制造錨定裝置 而是利用三合一電機(jī)的制動(dòng)器 代替錨定功能 4 制動(dòng)裝置 在起吊重物到一定高度的時(shí)候 小車(chē)運(yùn)行到一定的位置再卸載 在此期間重物不 能有向下的位移 為安全起見(jiàn) 必須在主卷筒輸入軸處設(shè)置制動(dòng)器 以確保在主電機(jī) 停止工作或者發(fā)生斷電事故時(shí) 起吊重物不會(huì)掉下來(lái) 5 1 小車(chē)行走機(jī)構(gòu) 小車(chē)行走機(jī)構(gòu) 主要解決小車(chē)在在主梁軌道上的穩(wěn)定行走問(wèn)題 小車(chē)行走機(jī)構(gòu)中行走裝置電機(jī)的選擇 主要依據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)工作級(jí)別的 各項(xiàng)要求 本設(shè)計(jì)中小車(chē)的工作級(jí)別為 M5 根據(jù)該級(jí)別規(guī)定的要求小車(chē)行走大概需要 的功率為 7KW 所以可以選用兩個(gè) 3 5KW 的 三合一 電機(jī) 為小車(chē)行走提供動(dòng)力 三合一 是指電機(jī) 減速器和制動(dòng)器三個(gè)元件安裝在一起 該類型電機(jī)具有可 靠性高 使用壽命長(zhǎng) 工作效率高 體積小 重量輕 安裝簡(jiǎn)便 出問(wèn)題后容易更換 等特點(diǎn) 5 2 錨定裝置 為了使小車(chē)在停止前進(jìn)和暫不運(yùn)行時(shí) 小車(chē)不會(huì)在軌道上自行滑動(dòng) 必須設(shè)置錨 定裝置 一般而言錨定裝置都是獨(dú)立的機(jī)構(gòu) 但是在本設(shè)計(jì)中考慮到小車(chē)跨度比較大 而其起重量又不是很大 所以小車(chē)的自重不會(huì)很大 如果另外設(shè)計(jì)錨定裝置不但增加 了小車(chē)的重量 增加了設(shè)計(jì)制作的成本 并且使小車(chē)架結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜 增加設(shè)計(jì)難度 因此在本設(shè)計(jì)中 直接使用小車(chē)行走電機(jī) 三合一 電機(jī)中的制動(dòng)器 兼負(fù)錨定 功能 這樣即節(jié)省了材料 降低了生產(chǎn)成本 又使小車(chē)架結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單 也更緊湊 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 5 3 小車(chē)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小車(chē)架是小車(chē)上各個(gè)部件安裝的載體 也是起重機(jī)的主要受力機(jī)構(gòu)之一 因此小 車(chē)架的設(shè)計(jì)必須要能承受其所受的應(yīng)力 必須解決各部件的安裝問(wèn)題 如卷筒 減速 機(jī) 制動(dòng)器等 圖 5 1 小車(chē)架 小車(chē)架的設(shè)計(jì)主要包括截面設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 截面設(shè)計(jì)主要考慮小車(chē)架的受力情 況根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 小車(chē)架在額定載荷作用下 最大擾度不得大于 S 1000 S 表 示小車(chē)的跨度 小車(chē)架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要依據(jù)小車(chē)上主要部件的安裝位置 如卷筒 減 速機(jī) 制動(dòng)器 定滑輪等等 要確定卷筒座 卷筒軸承座 減速機(jī)座 制動(dòng)器座還有 定滑輪軸承座的安裝位置 因?yàn)橐陨狭信e都是受力元件 因此在以上列舉的位置必須 焊接加強(qiáng)板 并且加強(qiáng)板都要四周滿焊以保證小車(chē)架的強(qiáng)度 小車(chē)架截面的計(jì)算和主梁截面計(jì)算類似 先根據(jù)起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)小車(chē)架的規(guī) 定確定小車(chē)架主梁的擾度 再根據(jù)擾度計(jì)算其慣性矩 然后根據(jù)慣性矩和以往的設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)確定截面形式和尺寸大小 一般情況 小車(chē)架的截面形式應(yīng)和主梁截面相似 在本設(shè)計(jì)中小車(chē)架的截面也設(shè) 計(jì)成箱型結(jié)構(gòu) 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 18 圖 5 2 上圖為小車(chē)架主梁截面 此圖為吊架上防搖桿通過(guò)小車(chē)架處的截面圖 小車(chē)架采用 Q235B 鋼板 H 鋼 角鋼等焊接制作 手工氣保焊使用 E43 電焊條 重要結(jié)構(gòu)部位使用埋弧焊 焊接前要打磨焊接接口處 祛除油漆鐵銹等可能影響焊接 質(zhì)量的覆蓋物 保證焊縫無(wú)沙眼 氣孔等明顯缺陷 焊接完成后注意焊接變形 等其 冷卻后應(yīng)該用火焰噴射或其他有效方法調(diào)整焊接變形 祛除變形應(yīng)力 焊接完成后要 進(jìn)行超聲波無(wú)損探傷 小車(chē)架制作完成后 經(jīng)質(zhì)檢部門(mén)檢查無(wú)重大缺陷后要涂上防銹漆 在噴涂防銹漆 前應(yīng)先祛除表面所有的鐵銹 灰塵 焊渣等 防銹漆應(yīng)分三層噴涂使用的油漆種類主 要通過(guò)和客戶協(xié)商盡量滿足客戶要求為原則 如客戶是否要求環(huán)保油漆 客戶所要求 的外漆顏色等等 5 4 小車(chē)架端梁 圖 5 3 小車(chē)架端梁 小車(chē)架的端梁的作用主要是連接兩個(gè)主梁 并支撐所有壓力 安裝車(chē)輪使小車(chē)能 在主梁軌道上平穩(wěn)行走 所以端梁設(shè)計(jì)主要考慮是小車(chē)架主梁的間距 小車(chē)架的高度 車(chē)輪的大小 個(gè)數(shù)以及車(chē)輪安裝形式等 在本設(shè)計(jì)中端梁的高度應(yīng)和小車(chē)架主梁相等或接近 也同樣采用箱型結(jié)構(gòu)梁 車(chē) 輪采用直徑 350 的鑄造車(chē)輪 并且使用角型軸承箱 角型軸承箱能有效保證車(chē)輪的位 置度等其他方面的要求 具有很好的穩(wěn)定性 又容易制作 并且能快速裝卸車(chē)輪 為 運(yùn)輸和以后的檢修帶來(lái)很大的方便 車(chē)輪一般用 65Mn 的鑄造件加工 表面淬火處理 使其踏面硬度達(dá)到 HRB 50 55 另外車(chē)輪的安裝誤差參考起重機(jī)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 6 金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 1 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 表 6 1 橋式起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)參數(shù) 6 2 總 體設(shè) 計(jì) 6 2 1 橋架尺 寸的確定 L 19 5 3 25 4 875 m0B1 46146 根據(jù)小車(chē)軌距和中軌箱型梁寬度以及大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)置 取大車(chē)車(chē)輪輪距 4 8m 端梁全長(zhǎng) B 5 716m 0 小車(chē)軌距選為 2 5m 大車(chē)輪距為 4 8m 端梁全長(zhǎng)為 5 716m 走臺(tái)寬度為 1 1 5m 欄桿高為 1m 小車(chē)導(dǎo)電架高為 1 5 2m 6 2 2 主端梁尺寸 主梁的設(shè)計(jì) 翼緣板選擇 550mmx22mm 的鋼板 腹板選擇 1150mmx6mm 的鋼板 端梁的設(shè)計(jì) 翼緣板選擇 600mmx16mm 的鋼板 腹板選擇 768mmx8mm 的鋼板 主梁 起重機(jī)類型 通用 工作級(jí)別 M5 軌道放置 中軌 橋架形式 雙梁 50 10t 19 5m 起升機(jī)構(gòu) 主起升 副起升 額定起重量 噸 50 10 起升高度 米 12 14 起升速度 米 分 5 9 13 2 工作級(jí)別 M5 M5 運(yùn)行結(jié)構(gòu) 大車(chē) 小車(chē) 輪距 米 4 8 3 58 軌距 米 19 5 2 5 速度 米 分 72 8 35 5 工作級(jí)別 M5 M5 車(chē)輪直徑 700 800 輪壓 MPa 441 179 7 軌道型號(hào) QU80 P43 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 20 高度為 1194mm 主梁寬度為 550mm 主梁端部變截面長(zhǎng)度為 1350mm 變截面端部高度 為 800mm 圖 6 1 雙梁橋架結(jié)構(gòu) 6 3 主端梁截面積幾何性質(zhì) 圖 6 2 主梁與端梁截面尺寸 1 主梁截面 A1 550 22 1150 6 2 0 038m2 慣性矩 xI 1945024936150 948 0m 慣性矩 1 71202 109 mm4y 1 2 端梁截面 A2 0 031488m228760 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 慣性矩 4 2641 109 mm4xI 7628063 07 慣性矩 6 8221 108 mm4y23 6 4 載荷的計(jì)算 6 4 1 固定載荷的計(jì)算 主梁自重載荷 k Ag 9 81 1 2 4165 3 N 小車(chē)軌道 F 81 90452 78 重 38 86 9 81 381 22 N m 欄桿等重量 g 100 9 81 981 N m 主梁的均布 gF lFlm 載荷 5527 52 N m q gl 6 4 2 小車(chē)輪壓 起升載荷為 g 49000 N 小車(chē)自重 Qpm 89105 170422 N 小車(chē)自重載荷 mg 12 12 9 81 1000 107910 2 NGX8 91730 Qxp 小車(chē)重力 產(chǎn)生的靜輪壓 和 QXPX1P2 50666 N1 gbk e 50b 704 35 7193 53480 38 NX2P2QL 額定起升載荷 產(chǎn)生的 和 aPO12P P01 125810 8 N P02 119189 1 N bc21Q b21Q l 175476 8 N P02 172669 8 N 1jOX2jX 小車(chē)輪壓 349146 68 NP 1j2j 空載輪壓 33 5k N 38 3k N 6 4 3 慣性載荷 大小車(chē)都是 4 個(gè)車(chē)輪 其中主動(dòng)輪各占一半 按車(chē)輪打滑條件確定大小車(chē)運(yùn)行的 慣性力 一根主梁上的小車(chē)慣性力 24939 05 NxgP27 大車(chē)運(yùn)行起制動(dòng)慣性力 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 22 24939 05 N 359 82 N mHP27 HF27q 6 4 4 偏斜運(yùn)行側(cè)向力 一根主梁的重量力 5527 52 28 0 4 152559 5 NQp 一根端梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的重量 1 1 3059 97 N1FqAgk 81 9360 785 一根端梁的重量為 B 1794 5 6 46 3059 97 18714 76 NQdP 一組大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的重量為 g 5623 2 9 81 27552 7 Njjm 滿載小車(chē)在主梁跨中央 左側(cè)端梁總靜輪壓按圖 7 3 計(jì)算 圖 6 3 端梁總輪壓計(jì)算 1Rp21 2 1 2QGXQGsGjddppL 490000 170422 152559 5 27552 7 113714 76 529037 46 N 由 28 5 5 6 查得 0 1345 2LB 側(cè)向力 529037 96 0 1345 35577 8 N1SPR2 滿載小車(chē)在主梁左端極限位置 左側(cè)端梁總靜輪 2R1 2 1 QGXQGsGjdedpppLL 812075 96N 側(cè)向力 54612 1 N 估算大車(chē)輪壓 P 18 t 選取大車(chē)車(chē)輪直徑為2SP2R 800 mm 軌道為 QU80 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 6 5 主梁計(jì)算 6 5 1 內(nèi)力 計(jì)算大車(chē)傳動(dòng)側(cè)的主梁 在固定載荷與移動(dòng)載荷作用下 主梁按簡(jiǎn)支梁計(jì)算 如 圖所示 7 4 圖 6 4 主梁計(jì)算模型 固定載荷作用下主梁跨中的彎矩 qM4 28qiGjFLdP 1 18 21 527857 687939 47 N 跨端剪切力 qcF 4 21 1 2qGjsdLPL 1 18 5527 25 28 27552 73 19620 1 328 123822 36 N 滿載小車(chē)在跨中 跨中 E 點(diǎn)彎矩為 pM 421 PLb 輪壓合力 與左輪的距離為 P 1 829 m21b 3 749168 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 24 則 2519489 4 N mpM 跨中 E 點(diǎn)剪切力 1 pF 124 P 1bL 28 9 396 8 192540 5 N 2 滿載小車(chē)在跨端極限位置 z 小車(chē)左輪距梁端距離為1e 2 1 8 0 2 mm 1cel 端梁剪切力 pcF4 P 1Lbc 1 18 28 1 829 0 2 82396 382138 298 N m 跨端內(nèi)扭矩為 1 1nT4 PHl1e 28 3 2408 65 117200 12 N m 主梁跨中總彎距為 687939 47 2519489 46 3207428 87 N mxMqp 主梁跨端總剪切力 123822 36 382138 298 505960 658 NRFcqpc 1 水平慣性力載荷 在水平載荷 及 作用下 橋架按剛架計(jì)算 HPF K 2 5 b K 1 25 a K 5 2 5 1 25 2120B12 水平剛架計(jì)算模型示表圖 7 5 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 圖 6 5 水平剛架計(jì)算模型 小車(chē)在跨端 剛架的計(jì)算系數(shù)為 1 1 1 0171r123 abIL 91 25 712083 跨中水平彎矩 HM 211 483HPFrr 017 3282 947 02 0293 102074 35 N m 跨中水平剪切力為 12469 52 NPH 1 跨中軸力為 HN 21 8HFLabr 824 09312 3947 05 14657 8 N 小車(chē)在跨端 跨端水平剪切力為 cHF1LeP 2 284 0938 394 28685 16 N 2 偏斜側(cè)向力 在偏斜側(cè)向力作用下 橋架也按水平剛架分析 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 26 圖 6 6 側(cè)向力作用下剛架的分析 這時(shí) 計(jì)算系數(shù)為 1 1 04sr123IL K5132 8079 小車(chē)在跨中 側(cè)向力 529037 96 0 1345 35577 8 N1SPR 超前力為 6607 3 N10sBL 326 758 端梁中點(diǎn)的軸力為 3303 65 N1dNP 端梁中點(diǎn)的水平剪切力為 35577 8 4872 87 N1dP 2 ssKra 21 504 主梁跨中的水平彎距為 sM112dLPab 35577 8 1 25 4872 87 1 25 3303 65 28 193 78 N 主梁軸力為 35577 8 4872 67 30704 93 N11sdNP 主梁跨中總的水平彎矩為 102074 35 193 78 102268 13 N myMhs 小車(chē)在跨端 側(cè)向力為 54612 1 N2SP 超前力為 10142 25 N2P 0sB5461 8 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 端梁中點(diǎn)的軸力為 5071 12 NdN12P 端梁中點(diǎn)的水平剪切力為 54612 1 8051 78 N2dPSsKra 1 1 2504 主梁跨端的水平彎矩為 a b 54612 1 1 25 8051 78 1 25 72150 98 N mcsM2Sd 主梁跨端的水平剪切力為 10142 25 5051 12 5071 12 NcsF2P dN12 主梁跨端總的水平剪切力為 2868 16 5071 12 33756 28 NcH cs 6 5 2 強(qiáng)度的計(jì)算 需要計(jì)算主梁跨中截面危險(xiǎn)點(diǎn) 的強(qiáng)度 1 主腹板上邊緣 的應(yīng)力 主腹板邊至軌頂距離為 164 mmyh0g 主腹板邊的局部壓應(yīng)力為 91 82MPa4 250 jimyPh 1 8764 250 垂直彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為 120 44 MPa01MxI 3103748 25 水平彎矩產(chǎn)生的應(yīng)力為 6 48 MPa02 1yxI 31068 742 主梁上翼緣板的靜矩為 24 540 805 10432800 mm4yS010 5 B 主腹板上邊的切應(yīng)力為 0 7 857 MPa 02pynxFTAI 1094 32856 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 28 點(diǎn) 的折算應(yīng)力為 120 44 6 48 126 92MPa0 102 1 203m 2 26 9 6 9 8375 114 356MPa 175MPa 點(diǎn) 的折算應(yīng)力為 2 2MyxI 126 92MP 175MPa 點(diǎn) 的應(yīng)力為 3 1 15 22 5 yxMII 1456 MPa 175MPa 主梁跨端截面變小 以便于主端梁連接 取腹板高度等于 800 mm 跨端只需dh 計(jì)算切應(yīng)力 主腹板 承受垂直剪力 及扭矩 故主腹板中點(diǎn)切應(yīng)力為eF1nT dhFc5 1 主梁跨端封閉截面面積為 b 8 496 824 408704 mm 20A0h 79 05MPa 100MPa 1 596 82 翼緣板 承受水平剪切力 33756 23 N 及扭矩 117200120 N mcHF1nT dh5 1 3756 27024084 7 923 MPa 100 MPa 橋架工作級(jí)別為 M5 應(yīng)按載荷組合 計(jì)算主梁跨中的最大彎矩截面 E 的疲勞強(qiáng) 度 由于水平慣性載荷產(chǎn)生的應(yīng)力很小 為了計(jì)算簡(jiǎn)明而忽略慣性力 求截面 E 的最大彎矩和最小彎矩 滿載小車(chē)位于跨中 輪壓 在 E 點(diǎn)上 則1P 3207428 87 N m maxM 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 空載小車(chē)位于右側(cè)跨端時(shí) 如圖 6 7 圖 6 7 主梁跨中 E 最小彎矩的計(jì)算 左端支反力為 5196 1 NR1F122 P Lbc 1350 73280 38 682939 4 1 18 5196 1 0 5 28 1 829 minM4Rqz 768171 8 Nm 6 5 3 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 圖 6 8 主梁截面疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算點(diǎn) 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 30 應(yīng)力循環(huán)特性 0 2395 0 minax 28 413 根據(jù)工作級(jí)別 M5 應(yīng)力集中等級(jí) 及材料 Q235 查得 1K MP 370 MPa9 1 b 焊縫拉伸疲勞需用應(yīng)力為 213 3MPa rl 1 67 045br 1 6790 235 4 120 43MPa 合格 max rl 驗(yàn)算橫隔板下端焊縫與主腹板連接處 112 9MPaax 2 10 xMyI 3103748 5 27 04 MPamini2 xI 3106 2 0 2395 0 iax 7 419 顯然 相同工況下的應(yīng)力循環(huán)特性是一致的 根據(jù) M5 及 Q235 橫隔板采用雙面連續(xù)貼角焊縫連接 板底與 受拉翼緣間隙為 50 mm 應(yīng)力集中等級(jí)為 K3 查得 71MPa1 拉伸疲勞需用應(yīng)力為 137 46MPa rl 1 67 045br 1 670 2395 45 112 9 MPa 合格 max rl 6 6 端梁的計(jì)算 6 6 1 載荷與內(nèi)力的計(jì)算 端梁按修改的鋼架尺寸計(jì)算 5m a 1 25m b 1 25 m K 2b 2 5 m B 5 9 m 0B 0 45 m 0 19 m 主梁軸線與主腹板中線距離 0 m 主梁最大支承力1a2a 1x 505960 65 N 因 作用點(diǎn)的變動(dòng)引起的附加力矩為零 0 端梁自重載荷為RFRFRM 1794 5 N m 端梁在垂直載荷作用下按簡(jiǎn)支梁計(jì)算如圖 7 9 q 端梁支反力為 vd412q 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 505960 65 512435 996 N1 8794 5162 圖 6 9 垂直載荷下端梁的計(jì)算 截面 1 1 彎矩 1xMvdF02BR K241R MBFq 25 76 14396 8950 639385 9 N m 截面 2 2 彎矩 a 2xvdF241R qa 353684 19 1 07 0 5 27 1594 477014 5 N m 剪力 2vFd41 qa 253 96 25 18794 510 458 508819 28 N m 剪力 3vFd41qa 3 6 511466 176 N m 截面 4 4 沿著豎直定位板表面 4xM vdF2a241 qa 2513 960 8794 501 458 96986 08 N m 剪力 4vFd412 qa 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 32 15243 96 8794 501 458 511063 84 N 6 6 2 水平載荷的計(jì)算 端梁的水平載荷有 等 亦按簡(jiǎn)支梁計(jì)算 因 作用點(diǎn)外移引HPF2sxgPxgP 起的附加水平力矩為 24939 05 0 0 N mxgM1 彎矩 a 24939 05 1 25 31173 81 N myxg 鋼架水平支反力 RHF 211 HLcbar 2493 0528 359 8 2 07 19994 25 N 8051 78 N 2dFP 圖 6 10 水平載荷下端梁的計(jì)算 剪切力 19994 25 8051 78 28046 03 N1HF R2d 軸力 33756 28 NdNc 截面 2 2 在 水平力作用下 端梁的水平支反力為HP2sxgP 19994 25 54612 1 24939 05 99545 4 NdR 水平剪切力 99545 4 NHFd 彎矩為 a 99545 4 1 25 124434 75 N m2yM 截面 3 3 水平剪切力 99545 4 NH32 6 6 3 端梁的靜強(qiáng)度計(jì)算 截面 2 2 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 截面角點(diǎn) 112yxdMNIA 33997 404 17502756 8610 87 65 MPa 175 MPa 腹板邊緣 110 26 yx dMxyNIIA 3398372 48410 26 375 285 10 81 40 MPa 175 MPa 翼緣板對(duì)中軸的靜矩為 8 600 390 1569920 mm3yS 15 07 MPa 2vyxFI 81035 692 折算應(yīng)力為 2 22 4315 07 87 8 MPa 175 MP 端梁支承處為安裝大車(chē)輪角軸承箱座而切成缺口并焊上兩塊彎板 20 mm 185 mm 端部腹板兩邊都采用雙面貼角焊縫 取 8 mm 支承處高度 314 mm 彎板兩個(gè)fh 垂直面上都焊有車(chē)輪組定位墊板 16 mm 90 mm 340 mm 彎板參與端梁承載工作 支承處截面 3 3 及 4 4 如圖所示 6 11 圖 6 11 端梁支承處截面 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 34 形心 1y iA 206428371924309 199 6 mm 慣性矩為 3 4296 108 mm4 中軸以上截面靜矩 S 982197 mm3xI 上翼緣板靜矩 688512 mm3 下翼緣板靜矩 703976 mm3 1S2S 截面 4 4 腹板中軸處的切應(yīng)力為 64 9MPaf 42vxFI 8506 92173 100 MPaf 因靜矩 可只計(jì)算靠彎板的腹板邊的折算應(yīng)力 該處正應(yīng)力為2S1 37 3 MPa 4 xMyI 3896 016 457 切應(yīng)力為 46 5 MPa 42vxFS 8 9 折算應(yīng)力為 88 76 MPa 175 MP 23 225 463 7 假設(shè)端梁支承水平剪切力只由上翼緣板承受 不計(jì)入腹板 上翼緣板切應(yīng)力為 32 9 MPa y4201 HFB 9 4620 驗(yàn)算截面 4 4 的彎板翼緣焊縫 滿載小車(chē)在梁跨端時(shí) 端梁截面 4 4 的最大彎矩的剪切力為 96986 08 N M 511063 84 NmaxM4maxF4 空載小車(chē)位于跨中不移動(dòng)時(shí)端梁的支反力為 vdF 011 22GxqPBg 5 90 59 739 87442 98580 6 N 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 這時(shí)端梁截面 4 4 相應(yīng)的彎矩和剪切力為 minM vdF221 qaa 98580 6 264 05 794 0 18363 N m 97432 Nmin vd12 qa 彎板翼緣焊縫的應(yīng)力為 37 3 MPa 9 97 MPaax a2 4 xMyImin i2 14 xMyI 33 2MPamax a20 7fxFSh 851063 479680 8 9MPainin24 fxI 根據(jù) M5 和 Q235 及彎板用雙面貼角焊縫連接 查得4K 48MPa 370 MPa1 b 0 2673 0 minaxinaxM 焊縫拉伸疲勞需用應(yīng)力為 89 57MPa rl 1 67 045br 2673 0 45 3 1 0 2686 0 minax2 398 按 查的 133 MPa 取拉伸式0K1 234 8 MPa rl 1 67 45br 1 673 0 28145 166 MPa r 2rl8 3 0 213 0 inaxinaxM59740163 可見(jiàn) 在相同的循環(huán)工況下 應(yīng)力循環(huán)特性是一致的 根據(jù) M5 和 Q235 及帶孔板 的應(yīng)力集中等級(jí) 查得 101 MPa2W1 翼緣板拉伸疲勞需用應(yīng)力為 219 5 MPa rl 1 67 045br 268 0 3745 6 fl1 207 fh 1087 23561 1hfl 6 8 剛度計(jì)算 6 8 1 橋架的垂直靜剛度 滿載小車(chē)位于主梁跨中產(chǎn)生的靜撓度為 Y 23 48xPbLEI 105 296 10 2 273 750 23 65 mm Y 31 875 mm 80L 6 8 2 橋架的垂直動(dòng)剛度 起重機(jī)垂直動(dòng)剛度以滿載小車(chē)位于橋架跨中的垂直自振頻率來(lái)表征 計(jì)算如下 主梁質(zhì)量 15551 42 kg 全橋架中點(diǎn)換算質(zhì)量為Gm1529 8Fg 0 5 2 15551 42 17390 32941 kg 起升質(zhì)量 50000 kg 起1mGx 2mQ0 升載荷 g 490000 N 起升鋼絲繩滑輪組的最大下放長(zhǎng)度為 QP0 rl 16 2 2 16m qrH 橋架跨中靜位移為 0y 23 248QxbLEI 16 73 251090 70 3827 61 起升鋼絲繩滑輪組的靜伸長(zhǎng)為 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 38 36 9 mm0 QrPlnEA53270168 4 結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響系數(shù)為 0 07039 2012 ym 23916 73 59 橋式起重機(jī)的垂直自振頻率為 2 08vf012 1gy 0739 1 367 1 82 HZ 合格 v f 6 8 3 橋架的水平動(dòng)剛度 起重機(jī)水平動(dòng)剛度以物品高度懸掛 滿載小車(chē)位于橋架跨中的水平自振來(lái)表征 半橋架中點(diǎn)的換算質(zhì)量 0 5 0 5 15551 42 17390 50000 41470 5 kgem0 GxQm 半主梁跨中在單位水平力作用下產(chǎn)生的水平位移為 e 31 48LEIr 359283 1 4 0614 04 2 0 00013432 mm N 橋式起重機(jī)的水平自振頻率為 Hf12em 01342 2846 2 575HZ HZ 合格 1 Hf 6 9 橋架拱度 橋架跨度中央的標(biāo)準(zhǔn)拱度值 考慮制造因素 實(shí)取 1 40fL5 190 0y 27 3mm 跨度中央兩邊按拋物線曲線 設(shè)置拱度 如圖 0f 24 ayL 常州工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 圖 6 12 橋架的拱度 距跨中為 的點(diǎn) 36 75 mm1a8L 214639 Ly 距跨中為 的點(diǎn) 29 4 mm24 221 L 距跨中為 的點(diǎn) mm3a8L37 5y 因此 橋架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)全部合格 箱型梁式起重機(jī)設(shè)計(jì) 40 結(jié) 論 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的努力 今天終于完成設(shè)計(jì)了 首先感到的是欣慰之情 我在進(jìn)入 起重機(jī)行業(yè)大概只有一個(gè)月時(shí)間 在這個(gè)月中學(xué)到很多實(shí)際的解決問(wèn)題的方法 我把 這些方法都用到本次設(shè)計(jì)當(dāng)中 在本設(shè)計(jì)中著重從設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì)步驟上反應(yīng)起重機(jī) 的設(shè)計(jì)過(guò)程 在本次設(shè)計(jì)中有一些是具有獨(dú)創(chuàng)性的 如吊架的防搖裝置 聯(lián)動(dòng)扭鎖系統(tǒng)等 這 些機(jī)構(gòu)雖然是常見(jiàn)機(jī)構(gòu) 但是用在起重機(jī)的吊具上還是比較少的 在這方面我做了大 膽的嘗試 在本設(shè)計(jì)的起重機(jī) 體積和重量都不是很大 并不存在安裝上的困難 只 需用液壓伸縮懸臂式車(chē)載吊車(chē)就能完成安裝工作 完成本次設(shè)計(jì) 對(duì)我是很有幫助的 首先 通過(guò)這次設(shè)計(jì)檢驗(yàn)了我大學(xué)中所學(xué)的 專業(yè)素質(zhì) 通過(guò)這次設(shè)計(jì)也使我鞏固了以前學(xué)習(xí)