(論文)18方浮式抓斗起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書最新優(yōu)秀畢業(yè)論文資料搜集嘔血奉獻(xiàn)

18方浮式抓斗起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書 設(shè) 計(jì)： 編 制： 校 對(duì)： 審 核： 批 準(zhǔn)：舟山海川船舶機(jī)械有限公司目錄概論1一，概述1二，主要性能與技術(shù)參數(shù)1三，機(jī)械傳動(dòng)路線2四，結(jié)構(gòu)形式組成2五，主要材料選用3六，起升機(jī)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算4() 動(dòng)力輸出的扭矩及起升重量4(二) 整機(jī)工作等級(jí)的確定5(三) 機(jī)構(gòu)分級(jí)7(四) 結(jié)構(gòu)件或機(jī)械零件的分級(jí)7(五) 計(jì)算載荷及載荷組合9(六) 強(qiáng)度計(jì)算：14(七) 疲勞計(jì)算：15(八) 等效載荷的計(jì)算(參考起重機(jī)計(jì)算實(shí)例P25面)17(九) 鋼絲繩的選擇與計(jì)算19(十) 滑輪和卷筒設(shè)計(jì)與計(jì)算20(十) 聯(lián)軸器的計(jì)算23(十二) 主減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算31(十三) 軸承的校核38(十四) 迴轉(zhuǎn)擺動(dòng)齒輪校核計(jì)算40(十五) 擺動(dòng)行星減速機(jī)的計(jì)算42(十六) 迴轉(zhuǎn)滾輪與軌道板的校核計(jì)算43(十七) 天軸強(qiáng)度校核計(jì)算46(十八) 卷筒軸強(qiáng)度校核計(jì)算47(十九)卷筒齒輪校核49(二十)卷筒軸軸承校核50(二十一)底盤抗傾翻校核計(jì)算51(二十二)底盤主梁設(shè)計(jì)計(jì)算54(二十三)臂架（吊桿）的設(shè)計(jì)與計(jì)算56(二十四)人字架的計(jì)算與校核66(二十五)起升制動(dòng)器的計(jì)算74一 總結(jié)76二 使用標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)77三 參考文獻(xiàn)18方浮式抓斗起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算書一， 概述18方浮式抓斗起重機(jī)主要安裝在工程船上，具備挖泥起吊和吊鉤起吊雙重功能；主要從事航道疏浚，港口建設(shè)等水下的抓、挖泥工程的工程機(jī)械。也可以從事水上船舶之間的裝缷及水上橋梁建設(shè)大梁安裝工程，其在工程船上可以360旋轉(zhuǎn)，其起重范圍抓斗挖泥直舉120噸，起吊半徑=15米；抓斗最大挖泥深度可達(dá)70米，吊鉤最大下放深度70米；由于本30方浮式抓斗起重機(jī)釆用了液粘調(diào)速、變矩離合器和2臺(tái)可燃燒重油的柴油機(jī)具有節(jié)能降耗，降低使用成本。由于控制系統(tǒng)釆用了手動(dòng)與自動(dòng)控制雙向切換方式，使操作使用更方便靈活。二， 主要性能與技術(shù)參數(shù)1.卷筒直舉載荷： 1200kN2.吊桿長(zhǎng)度： 23m3.起重臂變幅角度： 55 754.作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑： 15m 24m5.載荷提升速度： 0 55m/min6.抓斗(吊鉤) 下降速度： 0 55m/min7.起重機(jī)旋轉(zhuǎn)角度：0 3608.起重機(jī)旋轉(zhuǎn)速度：0 1.0 rpm可調(diào)9.抓斗抓水容積： 18m10.抓斗最大升高 （頂部）：15m11.抓斗、吊鉤最大下放深度：水面下70m12.30方浮式抓斗起重機(jī)的使用等級(jí)： A6三，機(jī)械傳動(dòng)路線1，抓斗提升傳動(dòng)路線：柴油機(jī)液粘偶合器主減速箱互動(dòng)軸內(nèi)漲提升小齒輪提升卷筒大齒輪提升鋼絲繩抓斗。2，抓斗合斗傳動(dòng)路線：柴油機(jī)液粘偶合器主減速箱互動(dòng)軸內(nèi)漲合斗小齒輪合斗卷筒大齒輪合斗鋼絲繩合斗滑輪組抓斗。3，回轉(zhuǎn)傳動(dòng)路線：柴油機(jī)尾軸尾軸變速箱油泵油管控制系統(tǒng)油馬達(dá)立式減速機(jī)擺動(dòng)小齒輪大齒圈滾輪底盤轉(zhuǎn)動(dòng)。4，抓斗下降傳動(dòng)路線：合斗、提升外剎脫離開及互動(dòng)軸內(nèi)漲、外剎脫離互動(dòng)軸的小齒輪及提升、合斗的卷筒大齒輪均處于自由狀態(tài)合斗、提升鋼絲繩抓斗靠其自重自由落體下降。四，結(jié)構(gòu)型式的組成 18式抓斗起重機(jī)它是由抓斗、吊桿、主鋼絲繩、卷筒、主減速箱、液粘偶合器、柴油機(jī)、柴油機(jī)尾軸變速箱、油泵、油管、油馬達(dá)、立式減速機(jī)、擺動(dòng)小齒輪、大齒圈、底盤、上軌道板、滾輪組件、下軌道板、轉(zhuǎn)盆、甲板座、變幅人字架、變幅卷?yè)P(yáng)、變幅滑輪組、控制室、機(jī)棚等按定次序組合起來成為一個(gè)整機(jī)。五，主要材料選用1，開式齒輪：，卷筒大齒輪 ZG42CrMo表面淬火。，卷筒小齒輪 38CMA氮化處理。，軸 40C調(diào)質(zhì)處理。 2，主減速箱：，大齒輪 40C調(diào)質(zhì)齒部表面淬火。，小齒輪 38CMA氮化處理。，軸 40C調(diào)質(zhì)處理。 ，箱體 Q235A去應(yīng)力退火。3，底盤構(gòu)件：，主梁 Q345C H型鋼 自焊。，付梁 Q345C H型鋼。，橫梁 Q345C H型鋼。 ，上軌道板 45厚板去應(yīng)力退火。4，吊桿構(gòu)件：，四肢桿 Q345C 無縫鋼。，撐桿 Q345C無縫鋼。，桿腳 Q345C厚板自焊。 ，滑輪 ZG42 CM0。 ，天軸 40C。5，下軌道座構(gòu)件：，滾輪 45。，滾輪軸 40C。，下軌道板 ZG25 ，立圈 ZG25厚板自焊。 ，放射連接板 Q235-A H型鋼。 （其中c.d兩項(xiàng)可從整體鑄造） 7，卷筒構(gòu)件： ，卷筒 25#鋼卷制。，卷筒擋 ZG25。，卷筒擋 ZG25。 ，卷筒加強(qiáng)板 ZG25。 ，軸承座 ZG25。六，設(shè)計(jì)計(jì)算A，起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算起升機(jī)構(gòu)是18方浮式抓斗起重機(jī)的主要構(gòu)件，是18方浮式抓斗起重機(jī)的心臟，它是由抓斗、吊桿、主鋼絲繩、卷筒、主減速箱、液粘偶合器、柴油機(jī)組成。下面分別計(jì)算：(一) ，動(dòng)力輸出的扭矩及起升重量已知條件：1.柴油機(jī)功率2560馬力換算千瓦為1880kw，轉(zhuǎn)速1500rpm； (常用轉(zhuǎn)速1200rpm) 。2. 提升速度65m/in，卷筒直徑1500mm；3. 卷筒傳動(dòng)比： 8=97 Z7=35 i4=2.7714；4. 主減速箱傳動(dòng)比：=62 Z=31 i3=2； 4=79 Z3=38 i2=2.079； 2=71 Z1=35 i2=2.028；計(jì)算動(dòng)力輸出的扭矩及起升重量 1. 求柴油機(jī)輸出扭矩： M柴=12000N一m2. 求卷筒轉(zhuǎn)速： n巻=14rpm3. 求液粘偶合器輸出轉(zhuǎn)速： n液=14=327.3 rpm4. 求液粘偶合器輸出扭矩： M液=54849 N-M5. 求卷筒扭矩： M卷=1282295 N-M6. 求卷筒園周力： P卷=1282295/0.75=1709725 N=170噸7. 考慮傳動(dòng)效率系數(shù)取0.9，則卷筒可起升170x0.9=153噸。 滿足120噸的設(shè)計(jì)要求。(二)，整機(jī)工作等級(jí)的確定已知條件：根據(jù)情況我們釆取抓斗由下降合斗提升擺動(dòng)開斗缷載擺動(dòng)回程開始下個(gè)循環(huán)需3分鐘。每天工作20小時(shí)，每年工作320天，使用20年。1. 求整機(jī)循環(huán)次數(shù)(使用壽命) C=6032032020=2560000次=2.5610循環(huán)次數(shù)查規(guī)范表1 其2.0010C4.0010一欄，則整機(jī)使用等級(jí)為6級(jí)。(整機(jī)載荷循環(huán)狀態(tài)見圖() 所示)2.求整機(jī)負(fù)荷狀態(tài)級(jí)別及載荷譜系數(shù)k 根據(jù)浮式抓斗起重機(jī)的工作特點(diǎn)是經(jīng)常抓挖較重載荷或超載的載荷如圖(二) 所示。查規(guī)范表2 其0.250k0.500 則其載荷狀態(tài)級(jí)別Q4級(jí)。3.求整機(jī)工作級(jí)別根據(jù)使用級(jí)別和載荷狀態(tài)級(jí)別查規(guī)范表3或者根據(jù)附錄A，可以確定整機(jī)工作等級(jí)為A6級(jí)。(三)，機(jī)構(gòu)分級(jí)根據(jù)規(guī)范表4、表5、表6及附錄B來確定機(jī)構(gòu)的分級(jí)。1. 機(jī)構(gòu)使用等級(jí) 起升機(jī)構(gòu)為T6級(jí) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為T4級(jí) 變幅機(jī)構(gòu)為T1級(jí)2.機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 起升機(jī)構(gòu)為M6級(jí) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為M3級(jí) 變幅機(jī)構(gòu)為M1級(jí)(四)，結(jié)構(gòu)件或機(jī)械零件的分級(jí)根據(jù)規(guī)范表7、表8、表9來確定結(jié)構(gòu)件機(jī)械零件的分級(jí)。1.結(jié)構(gòu)件及零件使用等級(jí) 起升臂為B3級(jí) 液粘偶合器為B4級(jí)減速器為B4級(jí)卷筒為B6級(jí)擺動(dòng)小齒輪為B6級(jí)3. 結(jié)構(gòu)件及零件工作級(jí)別 起升臂為E7級(jí) 液粘調(diào)速、變矩離合器為E6級(jí)減速器為E6級(jí)卷筒為E6級(jí)擺動(dòng)小齒輪為E6級(jí) (五) ，計(jì)算載荷及載荷組合 1. 常規(guī)載荷：a. 設(shè)備自重P=300噸 b. 額定起升載荷P=120噸 C. 自重振動(dòng)載荷 P： 式中取a 0a0.1 d. 起升動(dòng)載荷 P： =式中、查規(guī)范表10，穩(wěn)定起升速度，單位米/每秒（m/s）。查表得=0.68 =1.2 =65/60=1.083 m/s=0.6865/601.2=1.93則起升動(dòng)載荷 P=1201.93=230噸e. 突然缷載時(shí)的動(dòng)力效應(yīng) P：已知抓斗重55噸67噸，則抓容物重65噸53噸此時(shí)取P=65噸 取1.11.3，取1.3 P=1.365=85噸f. 在軌道上運(yùn)行起重機(jī)由于軌道不平產(chǎn)生上下垂直沖擊力P：式中=1.10.058v 其中為沖擊系數(shù)，v為運(yùn)行速度m/s，h為軌面錯(cuò)位高度mm，擺動(dòng)式般取1.125。 g. 變速運(yùn)行引起的載荷P： 式中取值范圍13，求回轉(zhuǎn)離心力=1，釆用無級(jí)變速加(減) 速度呈連續(xù)平穩(wěn)狀態(tài)=1.2，傳動(dòng)系統(tǒng)存在微小間隙加(減) 速度呈連續(xù)但非平穩(wěn)狀態(tài)=1.5，傳動(dòng)系統(tǒng)存在較大間隙加(減) 速度呈突然非連貫性=2，傳動(dòng)系統(tǒng)存在很大間隙或存在明顯反向沖擊=3，根據(jù)本設(shè)備情況：取=2。 h. 水平慣性力P：此時(shí)=1.5，(見P面該段落順5行)。 j. 起重機(jī)回轉(zhuǎn)離心力和回轉(zhuǎn)與變幅運(yùn)動(dòng)起(制) 動(dòng)時(shí)的水平慣性力P：式中取值范圍：離心力時(shí)=1.5，當(dāng)回轉(zhuǎn)速度2rpm時(shí)水平慣性力按鋼絲繩擺角a進(jìn)行計(jì)算，即臂架平面內(nèi)10(前、后擺動(dòng)) ，垂直臂架變幅平面內(nèi)12(左、右擺動(dòng)) 。k. 偶然載荷風(fēng)載荷、雪載荷及船體傾斜引起偏斜分力載荷：風(fēng)載荷按500N/m計(jì)算，雪載荷暫不考慮。2. 載荷類型及載荷組合a.30方浮式起重機(jī)整機(jī)載荷類型及載荷組合：見表130方浮式起重機(jī)整機(jī)載荷類型及載荷組合 表1載荷類型疲勞計(jì)算（壽命計(jì)算）強(qiáng)度計(jì)算載荷驗(yàn)算第a類第b類第a類第b類第類結(jié)構(gòu)自重G=300噸G=300噸G=300噸G=300噸G=300噸G=300噸起升重量Q=120噸(1.1)120132噸120噸(1.93)120230噸120噸起升繩擺動(dòng)重量引起的水平力T120tg1226噸120tg1226噸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切向分力P旋P旋=1.5120=180噸P旋=1.5120=180噸起重機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力P離P離=1.5120=180噸P離=1.5120=180噸風(fēng)載荷P風(fēng)P風(fēng)=15噸P風(fēng)=50噸說明：抓斗迎風(fēng)面積15M，臂架迎風(fēng)面積20M，機(jī)棚迎風(fēng)面積68M，風(fēng)壓q=150N/ M，q=500N/ M，q=1000N/ M。 b. 底盤主梁載荷類型及載荷組合：見表2底盤主梁載荷類型及載荷組合 表2載荷類型疲勞計(jì)算（壽命計(jì)算）強(qiáng)度計(jì)算載荷驗(yàn)算第a類第b類第a類第b類第類結(jié)構(gòu)自重G=300噸G=300噸G=300噸G=300噸G=300噸G=300噸起升重量Q=120噸(1.1)120132噸120噸(1.93)120230噸120噸起升繩擺動(dòng)重量引起的水平力T120tg1226噸120tg1226噸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切向分力P旋P旋=1.5120=180噸P旋=1.5120=180噸起重機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力P離P離=1.5120=180噸P離=1.5120=180噸風(fēng)載荷P風(fēng)P風(fēng)=15噸P風(fēng)=30噸c. 主臂載荷類型及載荷組合：見表3主臂載荷類型及載荷組合 表3載荷類型疲勞計(jì)算（壽命計(jì)算）強(qiáng)度計(jì)算載荷驗(yàn)算第a類第b類第a類第b類第類結(jié)構(gòu)自重G=40噸G=40噸G=40噸G=40噸G=40噸G=40噸起升重量Q=120噸(1.1)120132噸120噸(1.93)120230噸120噸起升繩擺動(dòng)重量引起的水平力T120tg1226噸120tg1226噸旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生切向分力P旋P旋=1.5120=180噸P旋=1.5120=180噸起重機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力P離P離=1.5120=180噸P離=1.5120=180噸風(fēng)載荷P風(fēng)P風(fēng)=15噸P風(fēng)=50噸（六），強(qiáng)度計(jì)算：起重機(jī)的零部件和金屬結(jié)構(gòu)挼第類載荷(工作狀態(tài)最大載荷) 進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算和按類載荷(非工作狀態(tài)最大載荷) 進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算對(duì)于塑性材料(鋼、鋁合金等) ；對(duì)于脆性材料(鑄鐵、青銅等) ；：不考慮應(yīng)力集中的危險(xiǎn)截面的最大應(yīng)力；：材料旳屈服極；：材料旳強(qiáng)度極限；：安全系數(shù)；見表5，第類載荷計(jì)算用，第類載荷計(jì)算用安全系數(shù)表 表5 計(jì)算零件名稱及材料 載 荷 情 況按笫類載荷疲勞計(jì)算或按笫類載荷強(qiáng)度計(jì)算時(shí)安全系數(shù)n、n按笫類載荷強(qiáng)度驗(yàn)算時(shí)安全系數(shù)n機(jī)械零件 起升、變幅機(jī)構(gòu)、支承部件、防風(fēng)裝置、取物裝置、制動(dòng)器等鍛軋件1.601.40鑄鋼件1.801.60旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)件鍛軋件1.60鑄鋼件1.50金屬結(jié)構(gòu)般起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)Q235-A1.401.30Q345-B1.451.35運(yùn)送液態(tài)金屬起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)Q235-A1.61.30Q345-B1.61.35注明：Q345-B材料替代原16Mn材料。材料拉伸屈服極限（拉）與材料彎曲屈服極限（彎）與材料彎曲屈服極限（扭）之間的關(guān)系： 園形、矩形截面的碳鋼：（彎）=1.2（拉） 其它截面的碳鋼，各種截面的合金鋼：（彎）=1.0（拉） 園形、矩形截面的碳鋼C（扭）=0.6（拉）(七) ，疲勞計(jì)算：根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范凡是工作級(jí)別為A6、A7、A8、級(jí)的構(gòu)件或連接件都要作疲勞驗(yàn)算。疲勞強(qiáng)度計(jì)算一般釆用等效法，把笫I類載荷換算為耐久性效果的等效載荷來計(jì)算，這時(shí)計(jì)算應(yīng)力應(yīng)滿足： 式中：零件危險(xiǎn)截面上按疲勞載荷計(jì)算得出的最大計(jì)算應(yīng)力； ：考慮了應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱系數(shù)，有效應(yīng)力集中系數(shù)K，零件尺寸及熱處理等因素后的疲勞強(qiáng)度； ：按笫I類載荷(工作狀態(tài)正常載荷) 計(jì)算時(shí)安全系數(shù)；安全系數(shù)見表5。 當(dāng)零件、構(gòu)件的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，超過基本循環(huán)次數(shù)N0，作為機(jī)械零件N0=1010；焊接板結(jié)構(gòu)N0=210；焊接桁架結(jié)構(gòu)N0=510時(shí)應(yīng)按無限壽命計(jì)算。疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式： rk= 式中：-1：不考慮應(yīng)力集中時(shí)，對(duì)稱循環(huán)無限壽命疲勞極限或稱條件疲勞極限。 K：有效應(yīng)力集中系數(shù) 査起重機(jī)計(jì)算實(shí)例附錄3有關(guān)碳鋼零件在彎曲丶拉伸和扭轉(zhuǎn)時(shí)有效應(yīng)力集中系數(shù)K的近似值。 ：材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱性敏感系數(shù)，對(duì)碳鋼和低合金鋼=0.2，對(duì)合金鋼=0.3。 r：應(yīng)力循環(huán)特性。 拉伸(或壓縮)時(shí) r=；剪切時(shí) r=；當(dāng)r=-1時(shí)為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)： rk=；當(dāng)r=0時(shí)為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力狀態(tài)： rk=；起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范推薦以下關(guān)系式：拉壓：-1拉=0.23（s+b）；彎曲：-1彎=0.27（s+b）；扭轉(zhuǎn)：-1扭=-1彎/=0.156（s+b）。鋼材疲勞極限近似值見下表6表6 鋼材疲勞極限近似值變形對(duì)稱循環(huán)脈動(dòng)循環(huán)碳鋼和低合金鋼合金鋼彎曲-1彎=0.43b拉-1彎=0.6b拉1.2S-1彎=0.6b拉S拉伸-1拉=0.38b拉-1拉=0.5b拉S-1拉=0.5b拉S扭轉(zhuǎn)-1扭=0.22b拉-1扭=0.3b拉0.6S-1扭=0.3b拉0.6S（八），等效載荷的計(jì)算(參考起重機(jī)計(jì)算實(shí)例P25面) 等效載荷計(jì)算可按下式計(jì)算： P等效=等效P額式中：P額：起重機(jī)額定載荷； Pi：起重機(jī)在工作過程中的實(shí)際變載荷（i=1.2.3）； Ni：變載荷Pi的作用次數(shù)；m： 由應(yīng)力換算成載荷的疲勞曲線指數(shù)，對(duì)于拉，壓，彎曲，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力m=m，對(duì)于接觸應(yīng)力m=m/3；等效：等效載荷系數(shù)；當(dāng)資料不足時(shí)可用等效計(jì)算等效載荷。P等效=等效1等效2 P零額或M等效=等效1等效2M零額式中：P等效、M等效：額定載荷或額定力矩?fù)Q算到計(jì)算零件上的載荷或力矩；等效1：等效靜載荷系數(shù)見表7 等效2：等效動(dòng)載荷系數(shù)見表8等效靜載荷系數(shù)等效1 表7 零件(或構(gòu)件)名稱及應(yīng)力計(jì)算類別輕級(jí)中級(jí)重級(jí)特重級(jí) 零件轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)40040090902020101080080018018040402020傳動(dòng)零件起升機(jī)構(gòu)及非平衡變幅機(jī)構(gòu)齒輪接觸強(qiáng)度0.51.00.61.00.751.00.851.0拉壓、彎扭、疲勞強(qiáng)庋甲類零件0.751.00.851.00.91.00.951.0乙丙類零0.750.850.900.95旋轉(zhuǎn)運(yùn)行平衡變幅所有零件1.001.001.001.00支承零件吊具、滑輪組、卷筒部件、從動(dòng)輪軸、銷軸等拉、壓、彎、扭疲勞強(qiáng)度計(jì)算0.750.850.900.95滾動(dòng)軸承、車輪、滾輪等接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算0.500.600.750.85金屬結(jié)構(gòu)焊接板結(jié)構(gòu)和鉚接結(jié)構(gòu) 0.750.85 0.90焊接桁架結(jié)構(gòu) 0.70 0.800.85注甲類零件是指每旋轉(zhuǎn)一周完成一次應(yīng)力循環(huán)零件，乙類零件是指每開動(dòng)一次完成一次應(yīng)力循環(huán)零件。 丙類零件是指起重機(jī)每一個(gè)工作循環(huán)完成一次應(yīng)力循環(huán)零件，表中零件轉(zhuǎn)速欄中分子表示耐磨零件，分母表示易磨損零件。等效動(dòng)載荷系數(shù)等效2 表8機(jī)構(gòu)名稱零件名稱及位置 工作類型輕級(jí)中級(jí)重級(jí)特重級(jí)所有機(jī)構(gòu)動(dòng)力源到制動(dòng)器區(qū)段1.41.62.02.0起升、非平衡變幅機(jī)構(gòu)制動(dòng)器以后的區(qū)段1.01.11.21.3旋轉(zhuǎn)、運(yùn)行、平衡變幅機(jī)構(gòu)1.21.41.61.8(九)，鋼絲繩的選擇與計(jì)算采用最小安全法系數(shù)法(見規(guī)范P83面)選擇鋼絲繩直徑： S繩=n繩S式中：S繩：鋼絲繩破斷拉力； n繩：鋼絲繩最小安全系數(shù)；n繩=6 S：鋼絲繩最大工作靜拉力；S=120噸由四條鋼絲繩承擔(dān)，則單根鋼絲繩最大工作靜拉力S=30噸， S繩=306=180噸 選用抗拉強(qiáng)度1870MPa，查機(jī)械手冊(cè)笫五版P8-17面表8-1-24表確定鋼絲繩直徑為52mm，其單根最小破斷拉力180噸。校核在起升合斗過程中產(chǎn)生動(dòng)載荷，而合斗、提升不同步由合斗鋼絲繩承擔(dān)是否安全：此時(shí)單根鋼絲繩載荷：S繩= P.0.66/2=(1.82)1200.66272噸安全系數(shù)： n=180/72=2.5安全。符合中國(guó)船級(jí)社2007年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。(十)，滑輪和卷筒設(shè)計(jì)與計(jì)算 1.求滑輪和卷筒最小直徑： 滑輪和卷筒最小直徑：D0 =ed 式中：D0：按卷繞鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪或卷筒的最小直徑； e：與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別有關(guān)的系數(shù)(查規(guī)范表45)； d：所選的鋼絲繩直徑，鋼絲繩直徑52mm?；喓途硗补ぷ骷?jí)別M6查規(guī)范表45得e1=25，e2=26；則滑輪直徑為D0 = e2d=2652=1352mm； 取滑輪直徑為D0=1400mm；滑輪的材質(zhì)為ZG42CrM0 ；卷筒直徑為D0 = e1d=2552=1300mm；考慮到起升速度取卷筒直徑為D0 = 1400mm 。卷筒的材質(zhì)為ZG25 。 2. 卷筒強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)卷筒的長(zhǎng)度小于或等于3倍卷筒直徑是L3D時(shí)，主要計(jì)算壓應(yīng)力，而彎曲、扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力般不大于壓應(yīng)力的10%15%，所以怱略不計(jì)。 卷筒壓應(yīng)力：壓=A1A2【壓】，式中： A1：多層卷繞系數(shù)；見表9多層卷繞系數(shù) 表9卷繞層數(shù)n 1 234系數(shù)A1 1.0 1.4 1.8 2.0 A2：鋼絲繩繞入時(shí)的應(yīng)力減小系數(shù)，一般取A2 =0.75； S：鋼絲繩最大工作靜拉力； ：卷筒壁厚；計(jì)算時(shí)可按下式初選： 鑄鋼： =d； 鑄鐵： =0.002D(610)mm； t：卷筒繩槽節(jié)距 (cm) ； 【壓】：許用應(yīng)力； 對(duì)于鋼： 【壓】=； 對(duì)于鑄鐵： =； ：抗壓強(qiáng)度壓=A1A2【壓】，已知鋼絲繩最大工作靜拉力S=72噸=720000N，卷筒壁厚：=60，卷筒繩槽：t=60，卷筒長(zhǎng)度：L=31503D，節(jié)距多層卷繞系數(shù)：A1 =1，鋼絲繩繞入時(shí)的應(yīng)力減小系數(shù)：A2=0.75，材料：ZG40Mn2，其屈服強(qiáng)度：s=395MPa，其【壓】=197.5MPa。壓=10.757200006060=150 MPa197.5Mpa 安全。當(dāng)L3D時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算由彎曲和扭轉(zhuǎn)的復(fù)合應(yīng)力； 復(fù)= 【】， 式中：M復(fù)為復(fù)合力矩；M復(fù)=M彎：鋼絲繩靜拉力產(chǎn)生的彎矩；(kg-cm)M扭：鋼絲繩靜拉力產(chǎn)生的扭矩；(kg-cm)W：卷筒截面抗彎模數(shù)；(cm) W=D內(nèi)：卷筒內(nèi)徑；(cm)D：卷筒繩槽底徑；(cm) 【】：許用應(yīng)力；對(duì)于鋼【壓】=；對(duì)于鑄鐵【壓】=；復(fù)=11 Mpa【復(fù)】復(fù)=11 Mpa=158 Mpa安全。安全系數(shù) n=14.3安全。符合中國(guó)船級(jí)社2007年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。 3. 卷筒失穩(wěn)計(jì)算 對(duì)於大尺寸卷筒(D1200mm，L2D) ，應(yīng)對(duì)卷筒壁進(jìn)行穩(wěn)定驗(yàn)算，穩(wěn)定性臨界壓應(yīng)力計(jì)算： 對(duì)于鋼卷筒：P臨=525000P 對(duì)于鑄鐵卷筒：P臨=(250000325000)P式中：R：卷筒底槽半徑； P：卷筒壁單位壓力； P=20MpaP臨=525000=330 MpaP=17Mpa失穩(wěn)系數(shù)：K= P臨/ P1.31.5K= 330/17=191.31.5安全。 確定卷筒底徑1400mm，長(zhǎng)度L=3140mm，壁厚=60mm，節(jié)距t=60mm滿足設(shè)計(jì)使用要求（十），聯(lián)軸器的計(jì)算 1. 聯(lián)軸器上的計(jì)算力矩：M計(jì)=M等效nII 式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m) M等效：聯(lián)軸器傳遞的等效力矩；(N-m) M等效 = M零額等效I等效II 等效I：笫I類載荷系數(shù)；查表7； 等效II：笫II類載荷系數(shù)；查表8； nII：笫II類載荷的安全系數(shù)；查表5； 3.齒輪聯(lián)軸器的輪齒強(qiáng)度計(jì)算力 輪齒比壓強(qiáng)度計(jì)算 單個(gè)輪齒所受的最大園周力：T= 輪齒面上的比壓強(qiáng)度：P= 式中：載荷不均勻系數(shù)；一般取=0.70.8； ：承載能力系數(shù)，與轉(zhuǎn)速及兩被連接軸的軸線的偏角大小有關(guān)見圖三；D0：分度園直徑； F：?jiǎn)蝹€(gè)齒的受力面在垂直于力線方向的投影面積；F=1.8mb。 m：模數(shù)； Z：齒數(shù)； b：齒寬； 代入后：P=輪齒彎曲強(qiáng)度把齒看成端固定的懸臂梁見圖四，此時(shí)單個(gè)齒所受旳力矩為：M=1.25mT=齒根彎曲應(yīng)力：齒=令= 則齒=則不同齒數(shù)的X值即值是不同旳其平均值見表9表9 Z、值表Z3040 4150 5160 61707180 3.73 3.5 3.29 3.08 3.02A， 輸出聯(lián)軸器的計(jì)算 巳知條件，主減速箱輸出聯(lián)軸器輸出轉(zhuǎn)速39rpm，輸出功率1176KW，巳設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器的軸徑250mm，漸開線齒形花鍵分度園532mm，齒數(shù)Z=38，模數(shù)m=14，長(zhǎng)度b=80mm，軸釆用40Cr材料，調(diào)質(zhì)處理，b=980MPa，s=785MPa，傳動(dòng)鍵尺寸5028315采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，s=355MPa，漸開線齒形花鍵采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，s=370MPa，b=630MPa，試確定軸徑及驗(yàn)算軸徑與漸開線齒形花鍵的安全系數(shù)：1. 輸出聯(lián)軸器上的計(jì)算力矩 理論扭矩: M理=460310N-m M計(jì)= M等效niiM等效= M零額等效I等效II 式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m) M等效：聯(lián)軸器傳遞的等效力矩；(N-m) 等效I：笫I類載荷系數(shù)；查表7；等效I=1 等效II：笫II類載荷系數(shù)；查表8；等效II=2nII：笫II類載荷的安全系數(shù)；查表5；nII=1.6則計(jì)算力矩 M等效=12=920620 N-m M計(jì) =9206201.6=1472992N-m2.確定軸徑：D= 式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m)【】：材料允許扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度；【】=0.156(Sb)=0.156(785980) =275MPa D=299mm根據(jù)結(jié)構(gòu)取聯(lián)軸器的軸徑為350mm。 3.驗(yàn)算軸徑的應(yīng)力及安全系數(shù)： 軸徑的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：= =170Mpa 【】安全。4.驗(yàn)算漸開線齒形花鍵的應(yīng)力與安全系數(shù)： 齒面上比壓強(qiáng)度：P=（見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P27617-5b公式）式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m)：載荷不均勻系數(shù)；取=0.8； ：承載能力系數(shù)；取=0.8； D0：分度園直徑；450 m：模數(shù)；m=14 Z：齒數(shù)；Z=38 b：齒寬；b=80P=225Mpa對(duì)于聯(lián)軸器漸開線直齒形的允許比壓強(qiáng)【P】為250300MPa，（查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P278表17-3）。所以P【P】安全 . 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算：彎=（見起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P27717-7b公式）式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m)：載荷不均勻系數(shù)；取=0.9； ：承載能力系數(shù)；取=0.9；D0：分度園直徑；532 m：模數(shù)；m=14 Z：齒數(shù)；Z=38 b：齒寬；b=80 值查表9得=3.5彎=173Mpa 對(duì)于聯(lián)軸器漸開線直齒形的允許彎曲應(yīng)力【攣】為100MPa，（查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P278表17-3）。所以彎【攣】安全B，輸入聯(lián)軸器的計(jì)算 巳知條件，主減速箱輸入聯(lián)軸器輸入轉(zhuǎn)速329rpm，輸入功率1880KW，巳設(shè)計(jì)的聯(lián)軸器的軸徑260mm，漸開線齒形花鍵分度園380mm，模數(shù)m=10，齒數(shù)Z=38，長(zhǎng)度b=80mm，軸釆用40Cr材料，調(diào)質(zhì)處理，b=980MPa，s=785MPa，傳動(dòng)鍵尺寸4022200采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，s=370MPa，b=670MPa，漸開線齒形花鍵采用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，s=355Mpa，b=670MPa，。試確定軸徑及驗(yàn)算軸徑與漸開線齒形花鍵的安全系數(shù)：1. 輸入聯(lián)軸器上的計(jì)算力矩 M計(jì)= M等效nii M等效= M零額等效I等效II 式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m) M等效：聯(lián)軸器傳遞的等效力矩；(N-m) 等效I：笫I類載荷系數(shù)；查表7；等效I=1 等效II：笫II類載荷系數(shù)；查表8；等效II=2nII：笫II類載荷的安全系數(shù)；查表5；nII=1.6 則計(jì)算力矩 M等效= 12 =109130N-mM計(jì) =109130 1.6=174610N-m2.確定軸徑：D= 式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m)【】：材料允許扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度；=0.156(Sb)=0.156(785980) =275MPa D=147mm根據(jù)結(jié)構(gòu)取聯(lián)軸器的軸徑為260mm。 3.驗(yàn)算軸徑的應(yīng)力及安全系數(shù)： 軸徑的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：= =50Mpa 其安全系數(shù)：n=/=275/50=5安全。符合中國(guó)船級(jí)社2001年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。4.驗(yàn)算漸開線齒形花鍵的應(yīng)力與安全系數(shù)： 齒面上比壓強(qiáng)度：P=式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m)：載荷不均勻系數(shù)；取=0.8； ：承載能力系數(shù)；取=0.8； D0：分度園直徑；380 m：模數(shù)；m=10 Z：齒數(shù)；Z=32 b：齒寬；b=80P=56Mpa根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)P278面表17-3中對(duì)于漸開線直齒形的允許比壓強(qiáng)【P】為150200MPa，【齒】為100 MPa。 其安全系數(shù)：n=【P】/P=175/56=3安全。 符合中國(guó)船級(jí)社2001年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。 . 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算：齒=式中：M計(jì)：聯(lián)軸器傳遞的計(jì)算力矩；(N-m)：載荷不均勻系數(shù)；取=0.8； ：承載能力系數(shù)；取=0.8；D0：分度園直徑；320 m：模數(shù)；m=10 Z：齒數(shù)；Z=32 b：齒寬；b=45 值查表9得=3.97齒=83MPa所以齒【齒】安全符合中國(guó)船級(jí)社2001年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。 (十二) ，主減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 主減速器對(duì)于動(dòng)載荷較大的機(jī)構(gòu)應(yīng)按實(shí)際載荷來設(shè)計(jì)，必要時(shí)按笫類載荷校核。A. 確定主減速器的輸出、輸入最大的力矩：1.輸入最大的力矩：M入= =54565N-m 2.軸傳遞扭矩：M=429847135=110689N-m3. 軸傳遞扭矩： M=1106897938=230116N-m4. 輸出最大的扭矩： M出=2301166231=460233N-mB. 確定主減速器的輸入軸、軸及輸出軸的直徑： 利用公式D=k 式中k=1.5，M為傳遞扭矩，為抗扭強(qiáng)度已知輸入軸、軸及輸出軸釆用材料為40Cr其抗扭強(qiáng)度為【】=275MPa。 . 按純扭矩計(jì)算各軸軸徑1. 按純扭矩計(jì)算輸入軸軸徑：D=1.5=1.5100=150mm，而輸入端軸徑取的260mm。因軸承原因取大。2. 按純扭矩計(jì)算軸軸徑：D=1.5=1.5126=190mm，實(shí)際取軸軸徑為280mm。因軸承原因取大。3. 按純扭矩計(jì)算軸軸徑：D=1.5=1.5161=240mm 而輸出端軸徑取的320mm。因軸承原因取大。4. 按純扭矩計(jì)算輸出軸軸徑：D=1.5=1.5203=304mm 而輸出端軸徑取的320mm。因軸承原因取大。.按彎、扭組合變形校核主減速器的各軸的強(qiáng)度：1 .軸釆用材質(zhì)為40Cr調(diào)質(zhì)處理其抗彎強(qiáng)度：【-1彎】=0.42b拉=420MPa，軸徑在C載面處為260mm。a. 校核軸已知條件輸入扭矩M扭=54565000Nmm軸小齒輪分度園為875mm;則小齒輪園周力P=124720N。其軸受力圖如圖五所示：求支反力RA、RB、彎矩、扭矩及危險(xiǎn)截面：通過計(jì)算得支反力：RA=35904N，RB=88816N；彎矩：M彎max=29531320Nmm，扭矩：M扭=54565000Nmm， 危險(xiǎn)截面在C處。 組合彎矩M組=55723453N-mm 求軸組合變形下的抗彎強(qiáng)度：彎=32Mpa【-1彎】 b.求軸組合變形安全系數(shù)： n=13安全。符合中國(guó)船級(jí)社2001年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。2.軸釆用材質(zhì)為40Cr調(diào)質(zhì)處理其抗彎強(qiáng)度：【-1彎】=0.42b拉=420MPa，軸徑在D載面處為280mm。a. 校核軸已知條件軸扭矩M扭=110689000Nmm; 其笫級(jí)傳動(dòng)大齒輪分度園為1775mm; 則其園周力P=124720N，笫級(jí)傳動(dòng)小齒輪分度園為1064; 則其園周力P=208062N，軸受力圖如圖六所示：求支反力RA、RB、彎矩、扭矩及危險(xiǎn)截面：通過計(jì)算得支反力：支反力：RA=28675N，RB=54667N； 彎矩：MA= MB=0，MC=9591787.5 Nmm，MD=18286111.5 Nmm;扭矩：M扭=110689000Nmm； 危險(xiǎn)截面在D處。 組合彎矩M組=97588026N-mm求軸組合變形下的抗彎強(qiáng)度： 彎=45Mpa【-1彎】 b.求軸組合變形安全系數(shù)： n=9安全。符合中國(guó)船級(jí)社2007年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。3.軸釆用材質(zhì)為40Cr調(diào)質(zhì)處理其抗彎強(qiáng)度【-1彎】=0.42b拉=420MPa，軸徑在D載面處為320mm。a. 校核軸已知條件輸入扭矩M扭=230116000Nmm，笫級(jí)大齒輪分度園2212mm，則其園周力P2=208062N，笫級(jí)小齒輪分度園1116mm則其園周力P=412394N。軸受力圖如圖七所示：求支反力RA、RB、彎矩、扭矩及危險(xiǎn)截面：通過計(jì)算得：支反力：RA=27981N，RB=67649N， 彎矩：MA= MB=0，MC=9485559 Nmm，MD=22933011 Nmm;扭矩：M扭=230116000Nmm； 危險(xiǎn)截面在C處。 組合彎矩M組=200601478N-mm 求軸組合變形下的抗彎強(qiáng)度：彎=62Mpa【-1彎】 b.求軸組合變形安全系數(shù)： n=6.7安全。符合中國(guó)船級(jí)社2007年船舶與海上設(shè)施起重設(shè)備規(guī)范。4.軸釆用材質(zhì)為40Cr調(diào)質(zhì)處理其抗彎強(qiáng)度【-1彎】=0.42b拉=420MPa，軸徑在D載面處為320mm。a. 校核軸已知條件輸出扭矩M扭=460233000Nmm，笫級(jí)大齒輪分度園2232mm，則其園周力P=412394N。軸受力圖如圖七所示：求支反力RA、RB、彎矩、扭矩及危險(xiǎn)截面：通過計(jì)算得：支反力：RA=12057