橋式起重機畢設(shè).doc

橋式起重機設(shè)計摘要起重機械是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設(shè)備。它在國民經(jīng)濟各部門都有廣泛的應用，起著減輕體力勞動、節(jié)省人力，提高勞動生產(chǎn)率和促進生產(chǎn)過程機械化的作用。被廣泛地應用在國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，已形成了系列化產(chǎn)品。橋式起重機是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸，可在多種場所進行多種物料的裝卸和搬運工作，廣泛應用于工礦企業(yè)的車間，倉庫等?？紤]到起重機械在實際工業(yè)中應用廣泛，而橋式起重機在工廠車間、廠房、倉庫等室內(nèi)場合應用最為廣泛，結(jié)合自身所學專業(yè)為機械，而畢業(yè)從事的工作又為重機類行業(yè)，因此必須要對橋式起重機有個詳細的了解，同時掌握其設(shè)計制造的方法及設(shè)計理論等重要知識，故本文從橋式起重機大車運行機構(gòu)、起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、端梁等方面對橋式起重機進行設(shè)計研究。關(guān)鍵詞：橋式起重機，運行機構(gòu)，小車Bridgecrane design AbstractCrane is used for lifting of materials, transportation, handling or installation of machinery and equipment operations. It is in the national economic sectors have wide applications, play to reduce manual work, save manpower, improve labor productivity and the role of mechanization of the production process. Been widely applied in various fields of national economy, has formed a series of products. Crane is the most widely used, has the largest orbit of a crane, and its rated capacity from a few tons to several hundred tons of places in a variety of kinds of material handling and transport work, widely used in mining Business workshops and warehouses.Taking into account the crane is widely used in industry, while the overhead crane in the factory workshops, factories, warehouses and other indoor places most widely used, with their own specialty to the machinery, and graduate work in class but also for the heavy machinery industry, so On the bridge crane must have a detailed understanding of control of both its design and manufacturing methods and design theory, and other important knowledge, therefore we run the organization from the bridge crane, hoisting mechanism, car run institutions, and other aspects of end beam Design of bridge crane.Key words：Bridge crane, operating agencies, car目錄第一章前言11.1起重機的介紹11.2橋式起重機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀11.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀21.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀31.3起重機設(shè)計的總體方案41.3.1大車運行機構(gòu)的設(shè)計方案：41.3.2起升機構(gòu)設(shè)計方案41.3.3小車運行機構(gòu)設(shè)計方案：41.3.4端梁的設(shè)計方案：5第二章 大車運行機構(gòu)的計算62. 1確定機構(gòu)的傳動方案62.2選擇車輪與軌道，并驗算其強度62.3疲勞強度的計算：72.4強度校核82.5 運行阻力計算92. 6選擇電動機102.7 驗算電動機的發(fā)熱功率條件102.8減速器的選擇102.9 驗算運行速度和實際所需功率112.10 驗算起動時間112.11 起動工況下校核減速器功率122.12 驗算啟動不打滑條件132.13選擇制動器142.14 選擇聯(lián)軸器142.14.1機構(gòu)高速軸上的計算扭矩：152.14.2低速軸的計算扭矩：152.15 浮動軸的驗算152.15.1疲勞強度的計算152.15.2靜強度的計算162.16 緩沖器的選擇172.16.1碰撞時起重機的動能172.16.2 緩沖行程內(nèi)由運行阻力和制動力消耗的功172.16.3 緩沖器的緩沖容量172.17小結(jié)18第三章 起升機構(gòu)計算193.1確定起升機構(gòu)傳動方案，選擇定滑輪組和動滑輪組。193.2.選擇鋼絲繩193.3卷筒滑輪選擇203.3.1確定滑輪主要尺寸203.3.2確定卷筒尺寸213.3.3卷筒拉應力驗算：223.4小車起升電動機的選擇233.5驗算電機的發(fā)熱條件：233.6起升減速機的選擇243.7驗算起升速度和實際所需功率：243.8選擇制動器253.9選擇聯(lián)軸器253.10小結(jié)26第四章 小車運行機構(gòu)計算274.1小車運行機構(gòu)274.2小車輪選擇274.2.1疲勞計算：274.2.2強度校核284.3 運行阻力計算284.4 選電動機294.5驗算電動機發(fā)熱條件304.6 選擇減速器304.7 驗算運行速度和實際所需功率304.8 驗算起動條件314.9 按起動工況校核減速器功率324.10 驗算起動不打滑條件324.11 選擇制動器334.12 選擇聯(lián)軸器344.12.1機構(gòu)高速軸上全齒聯(lián)軸器的計算扭矩:344.12.2低速軸的計算扭矩：344.13 驗算低速浮動軸強度344.13.1疲勞計算344.13.2靜強度計算354.14小結(jié)35第五章端梁的設(shè)計375.1 端梁的尺寸的確定375.1.1端梁的截面尺寸375.1.2 端梁總體的尺寸375.2 端梁的計算385.2.1.計算載荷的確定385.2.2端梁垂直最大彎矩385.2.3端梁的水平最大彎矩385.2.4端梁的強度驗算395.3 主要焊縫的計算425.3.1 端梁端部上翼緣焊縫425.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應力驗算425.4小結(jié)42總結(jié)44致謝44參考文獻4544第一章前言1.1起重機的介紹起重機械是用來對物料進行起重、運輸、裝卸或安裝等作業(yè)的機械設(shè)備。它在國民經(jīng)濟各部門都有廣泛的應用，起著減輕體力勞動、節(jié)省人力，提高勞動生產(chǎn)率和促進生產(chǎn)過程機械化的作用。橋式起重機是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運行式起重機，其額定起重量從幾噸到幾百噸，可在多種場所進行多種物料的裝卸和搬運工作，廣泛應用于工礦企業(yè)的車間，倉庫或露天場地。橋式起重機一般由裝有大車運行機構(gòu)的橋架、裝有起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機室等幾大部分組成。根據(jù)橋架結(jié)構(gòu)和起重小車形式的不同，橋式起重機分為：電動單梁橋式起重機、電動雙梁橋式起重機、單主梁橋式起重機、電動葫蘆雙梁橋式起重機等。橋式起重機的類型很多，各有各的優(yōu)缺點和不同的適用范圍。但目前使用范圍最廣、構(gòu)造較為典型的是電動雙梁橋式起重機。箱形雙梁橋式起重機是由一個有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架,在橋架上運行起重小車,可起吊和水平搬運各類物體,它適用于機械加工和裝配車間料場等場合。1.2橋式起重機國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在冶金行業(yè)、機械制造工業(yè)、電力工業(yè)、煤炭工業(yè)、交通運輸業(yè)、建筑工業(yè)和建材工業(yè)等國民經(jīng)濟支柱行業(yè)中，起重運輸機械都扮演著重要的角色。隨著時代的發(fā)展，制造工廠和裝卸作業(yè)場所開始轉(zhuǎn)向室內(nèi)，使橋式起重機占據(jù)了主導地位。橋式起重機主要應用于大型加工企業(yè)，如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)，完成生產(chǎn)過程中的起重和吊裝等工作。其中用于生產(chǎn)車間的橋式起重機，是起重機的一個主要類型，由于起重機行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個廠房的建筑面積，具有非常重要的不可替代的作用，因而深受用戶歡迎，得到了極大發(fā)展。隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益發(fā)展，對起重機的工作性能提出了更新、更高的要求：起重量增大、工作頻繁、操作靈活可靠，自重減輕等。為了滿足各種不同場合的使用要求，人們已經(jīng)開發(fā)出各種類型的橋式起重機。1.2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀美國、日本、德國、及歐洲一些發(fā)達國家都進行了產(chǎn)品設(shè)計手段的改進，采用三維模塊化、參數(shù)化設(shè)計手段來提高企業(yè)的設(shè)計效率。國外起重機廠商為了能迅速制造和裝配出品種多樣化的產(chǎn)品來，要求企業(yè)之間密切聯(lián)系和協(xié)調(diào)，企業(yè)走向?qū)I(yè)化、標準化和系列化。綜合國外研究資料表明，當前國外橋式起重機發(fā)展有四大特征。(1)大型化和專用化由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，產(chǎn)品生產(chǎn)過程中物料裝卸、搬運費用所占比例逐漸增加，促使大型起重機的需求量不斷增長同時起重量越來越大，工作速度越來越高，對能耗和可靠性提出更高的要求。目前世界上最大的橋式起重機起重量為1200t。工業(yè)生產(chǎn)方式和用戶需求的多樣性，使專用起重機的市場不斷擴大，品種也不斷更新，以特有的功能滿足特殊的需要，發(fā)揮出最佳的效用。德國德馬格公司研制出一種飛機維修保養(yǎng)的專用起重機，在國際市場打開了銷路。(2)自動化和智能化將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進的計算機、微電子、電力電子、模糊控制等技術(shù)應用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)起重機的自動化和智能化。大型高效起重機新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)。例如德國采用激光裝置查找起吊物的重心位置，在取物裝置上裝有超聲波傳感器引導取物裝置自動抓取貨物。此外，變頻調(diào)速在國外起重機上應用，例如ABB公司、日本富士、奧地利伊林公司等。該調(diào)速方案具有高調(diào)速比，甚至可達到無級調(diào)速，并有節(jié)能等優(yōu)點。(3)成套化和系統(tǒng)化為提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，國外一些大廠把起重運輸機械有機的結(jié)合在一起，構(gòu)成先進的機械化運輸系統(tǒng)。例如，生產(chǎn)工程機械的美國卡特皮勒公司金屬結(jié)構(gòu)廠購置了一條以橋式起重機為主的物料自動搬運系統(tǒng)，比原先采用單機操作的工作效率提高了65；日本東芝洪川崎工廠用全自動橋式起重機組成的物料輸送系統(tǒng)來搬運柔性加工線上的夾具和工件，為機床運送毛坯或?qū)⒓庸ず玫牧慵偷较乱还ば蚧騻}庫，使車間得到充分利用。(4)模塊化和組合化將起重機中功能基本相同的零件、部件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標準模塊，通過不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機。設(shè)計新型起重機，只需選用不同模塊重新組合，使單件小批量生產(chǎn)的起重機改換成具有相當批量的模塊生產(chǎn)，改善了整機性能，降低了制造成本，充分滿足用戶需求。目前，德國、英國、法國、美國和日本的著名起重機公司都已采用起重機模塊化設(shè)計，并取得了顯著的效益。德國德馬格公司的標準起重機系列改用模塊化設(shè)計后，比單件設(shè)計的設(shè)計費用下降12，生產(chǎn)成本下降45。此外，德國德馬格公司還開發(fā)了一種KBK柔性組合式懸掛起重機，起重機的鋼結(jié)構(gòu)由冷車L型軌組合而成，起重機運行線路可沿生產(chǎn)工藝流程任意布置，可有叉道、轉(zhuǎn)彎、過跨、變軌距。所有部件都可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，再根據(jù)用戶的不同需求在短時間內(nèi)將各種部件組合搭配即成。芬蘭科尼起重機國際公司為客戶提供了橋式起重機定制設(shè)計方案，客戶可以通過科尼網(wǎng)站進行定制化設(shè)計，在網(wǎng)站界面上輸入起重機運行方式，結(jié)構(gòu)形式，起重量，跨度，廠房高度，起升高度等參數(shù)，公司根據(jù)這些參數(shù)提供適合的起重機型號詳細參數(shù)，客戶同意即可從網(wǎng)上下訂單定購產(chǎn)品。1.2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀近幾年來，由于國家實行積極的財政政策，增加固定資產(chǎn)和社會發(fā)展投資，拉動內(nèi)需，國內(nèi)經(jīng)濟形勢良好，對于起重機的需求也在不斷的提高。全國及非國有500萬以上規(guī)模的起重機生產(chǎn)企業(yè)為210家左右，銷售收入約為27億元人民幣。500萬以下的非國有起重機生產(chǎn)企業(yè)保守估計為1000家，銷售收入約為10億元人民幣。進口產(chǎn)品約為4億元人民幣。與國外相比，國內(nèi)橋式起重機發(fā)展有四大特征：(1)改進機械結(jié)構(gòu)，減輕自重國內(nèi)橋式起重機多已經(jīng)采用計算機優(yōu)化設(shè)計，以此提高整機的技術(shù)性能和減輕自重，并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。如5-50t通用橋式起重機中采用半偏軌和全偏軌主梁結(jié)構(gòu)，與正軌箱形相比，可減少或取消短加筋板，減少結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省加工工時。(2)充分吸收利用國外先進技術(shù)起重機大小車運行機構(gòu)采用德國Demang公司的“三合一”驅(qū)動裝置，吊掛于端梁內(nèi)側(cè)，使其不受主梁下?lián)虾驼駝拥挠绊?，提高了運行機構(gòu)的性能和壽命，并使其結(jié)構(gòu)緊湊，安裝維修方便。同時，電氣控制方面采用了新穎的節(jié)能調(diào)速系統(tǒng)，微機控制也將在起重機上得到應用，如三峽工程600t壩頂門式起重機要求采用變頻調(diào)速系統(tǒng)。(3)向大型化發(fā)展出于國家對能源工業(yè)的重視和資助，建造了許多大中型水電站，發(fā)電機組越來越大。特別是長江三峽的建設(shè)對大型起重機的需求量迅速上升。如三峽電廠需要1200t橋式起重機和2000t大型塔式起重機。1.3起重機設(shè)計的總體方案 本次起重機設(shè)計為相信雙梁橋式起重機，其主要參數(shù)如下:最大起重量10t,跨度15m，起升高度為10m，起升速度6m/min，小車運行速度v=50m/min，大車運行速度V=90m/min，大車運行傳動方式為分別傳動;橋架主梁型式,箱形梁。小車估計重量4t，起重機的重量16t。工作類型為中級M5。根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下：1.3.1大車運行機構(gòu)的設(shè)計方案：橋式起重機大車運行機構(gòu)傳動方式，主要分為集中驅(qū)動和分別驅(qū)動。集中驅(qū)動又分為快速（高速）和慢速（低速）兩種。高速集中驅(qū)動的大車運行機構(gòu)，由電動機通過制動輪直接與聯(lián)軸器、傳動軸聯(lián)接，減速器在主梁走臺的兩端。這種運行機構(gòu)的傳動軸轉(zhuǎn)速較高，傳遞轉(zhuǎn)矩小，而傳動軸和軸系零件尺寸也較小、傳動機構(gòu)的重量輕。低速集中驅(qū)動的大車運行機構(gòu)，由電機通過制動輪直接與減速器聯(lián)接，減速器在主梁走臺的中間。這種傳動方式的特點是傳動軸轉(zhuǎn)速低，比較安全，但傳動軸轉(zhuǎn)矩大，因而一些零件的尺寸較大，使整個機構(gòu)較重。分別傳動是在橋式起重機上裝兩套相同但又互不聯(lián)系的驅(qū)動裝置。其特點是省去了傳動軸而使運行機構(gòu)自重減輕，由于分組性好，使安裝和維護保養(yǎng)都很方便。本設(shè)計采用分別驅(qū)動方案。1.3.2起升機構(gòu)設(shè)計方案起升機構(gòu)采用閉式傳動方案，電動機軸與二級圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個半齒聯(lián)軸器和一中間浮動軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動。1.3.3小車運行機構(gòu)設(shè)計方案：運行機構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動，小車的四個車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動機裝在小車架的臺面上，由于電動機軸和車輪軸不在同一個平面上，所以運行機構(gòu)采用立式圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入軸與電動機軸之間以及減速器的兩個輸出軸端與車輪軸之間均采用帶浮動軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。小車的傳動方式有兩種。即減速器位于小車主動輪中間或減速器位于小車主動輪一側(cè)。減速器位于小車主動輪中間的小車傳動方式。使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動輪一側(cè)的傳動方式，安裝和維修比較方便。本方案采用減速器位于小車主動輪一側(cè)的傳動方式。1.3.4端梁的設(shè)計方案：端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成；端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè)有加強筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。端梁的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運行采用分別傳動的方案。在裝配起重機的時候，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 這里主要對箱形橋式起重機進行介紹，確定了其總體方案并進行了一些簡單的分析。箱形雙梁橋式起重機具有加工零件少，工藝性好、通用性好及機構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在5噸到10噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點：自重大、易下?lián)?，在設(shè)計和制造時必須采取一些措施來防止或者減少。第二章 大車運行機構(gòu)的計算已知數(shù)據(jù)：起重機的起重量Q=100KN，橋架跨度L=15m，大車運行速度Vdc=90m/min，工作類型為中級，機構(gòu)運行持續(xù)率為JC%=25，起重機的估計重量G=160KN，小車的重量為Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。計算過程如下：2. 1確定機構(gòu)的傳動方案本起重機采用分別驅(qū)動的驅(qū)動方案如圖（2-1）圖2-1大車運行機構(gòu)Figure2-1 Traveling mechanism1電動機 2制動器 3高速浮動軸 4聯(lián)軸器 5減速器 6聯(lián)軸器 7低速浮動軸 8聯(lián)軸器 9車輪2.2選擇車輪與軌道，并驗算其強度按照如圖所示的重量分布，計算大車的最大輪壓和最小輪壓：滿載時的最大輪壓：Pmax= =93KN空載時最大輪壓：Pmax= = =48KN空載時最小輪壓：Pmin= = =32KN式中的e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離，e=1.5m載荷率：Q/G=100/160=0.625由1表3-8-12(p359)選擇車輪：當運行速度為Vdc=60-90m/min，Q/G=0.595時工作類型為中級M5時，車輪直徑Dc=500mm，軌道為P38，軌道的的許用輪壓為150KN，故所選可用。2.3疲勞強度的計算：疲勞強度計算時的等效載荷：Qd=2Q=0.6*100000=60000N 式中2為等效系數(shù)，有1查表得2=0.6車論的計算輪壓：Pj= KCI r Pd=1.050.8977450 =72380N式中：Pd車輪的等效輪壓Pd= = =77448Nr載荷變化系數(shù)，查1表19-2，當Qd/G=0.375時，r=0.89Kc1沖擊系數(shù)，查1表19-1，第一種載荷當運行速度為V=1.5m/s時，Kc1=1.05根據(jù)點接觸情況計算疲勞接觸應力： sj=4000 =4000 =13555Kg/cm2 sj =135550N/cm2式中r-軌頂弧形半徑，由查表得r=300mm，對于車輪材料ZG55II，當HB320時，sjd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強度計算。2.4強度校核最大輪壓的計算：Pjmax=KcIIPmax =1.195600 =105160N式中KcII-沖擊系數(shù)，查表得第II類載荷KcII=1.1按點接觸情況進行強度校核的接觸應力：jmax= = =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2車輪采用ZG55II，查表得，HB320時， j=240000-300000N/cm2，jmax j 故強度足夠。2.5 運行阻力計算摩擦總阻力距：Mm=b（Q+G）（K+*d/2）由表Dc=500mm車輪的軸承型號為：22220K， 軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：（100+180）/2=140mm由查表得：滾動摩擦系數(shù)K=0.0006m，軸承摩擦系數(shù)=0.02，附加阻力系數(shù)=1.5，代入上式中計算得：當滿載時的運行阻力矩：Mm（Q=Q）=b(Q+G)( k +m) =1.5（100000+168000）（0.0006+0.020.14/2） =804Nm 運行摩擦阻力：Pm（Q=Q）= =3216N空載時：Mm（Q=0）=G（K+d/2） =1.5168000（0.0006+0.020.14/2） =504NP m（Q=0）= Mm（Q=0）/（Dc/2） =5042/0.5 =2016N2. 6選擇電動機電動機靜功率：Nj=PjVdc/（60m ）=321690/（600.952）=2.54KW式中Pj=Pm（Q=Q）為滿載運行時的靜阻力，P m（Q=0）=2016N m為驅(qū)動電動機的臺數(shù)，m=2初選電動機功率：N=Kd*Nj=1.3*2.54=3.3KW式中Kd-電動機功率增大系數(shù)，由表查得Kd=1.3故選用電動機YR160M-8；Ne=4KW，n1=705rm，（GD2）=0.567kgm2，電動機的重量Gd=160kg2.7 驗算電動機的發(fā)熱功率條件等效功率：Nx=K25rNj =0.751.32.54 =2.48KW式中K25工作類型系數(shù)，由表查得當JC%=25時，K25=0.75 r按照起重機工作場所查表得tq/tg=0.25， r=1.3因此：NxNe,故初選電動機發(fā)熱條件通過。所以選擇電動機：YR160M-82.8減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)速：nc=Vdc/（Dc）=90/3.14/0.5=57.3rpm機構(gòu)傳動比：i。=n1/nc=705/57.3=12.3查表選用兩臺ZLZ-160-12.5-IV減速器，i。=12.5，N=9.1KW，當輸入轉(zhuǎn)速為750rpm，可見NjN中級。故電動機發(fā)熱條件通過,選擇減速器：ZLZ-160-12.5-IV 2.9 驗算運行速度和實際所需功率實際運行的速度：Vdc=Vdc i。/ i。=9012.3/12.5=88.56m/min誤差：=（Vdc- Vdc）/ Vdc=（90-88.56）/90100%=1.6%15%合適實際所需的電動機功率：Nj=NjVdc/ Vdc=2.5488.56/90=2.49KW由于NjN故所選減速器功率合適。2.12 驗算啟動不打滑條件由于起重機室內(nèi)使用，故坡度阻力及風阻力不考慮在內(nèi)。以下按三種情況計算.1.兩臺電動機空載時同時驅(qū)動：n=nz式中p1=33.8+50.2=84KN-主動輪輪壓p2= p1=84KN為從動輪輪壓 f=0.2為粘著系數(shù)，室內(nèi)工作nz為防止打滑的安全系數(shù)，nz1.051.2n = =3.1nnz,故兩臺電動機空載啟動不會打滑根據(jù)上述不打滑驗算結(jié)果可知不會打滑2.13選擇制動器取制動時間tz=5s按空載計算動力矩，令Q=0,得:Mz=式中=-19.2NmPp=0.002G=1680000.002=336NPmin=G=1344Nm為制動器臺數(shù)，因為兩套驅(qū)動裝置工作，故m=2mz=41.2 Nm現(xiàn)選用YWZ-200/25制動器，其額定制動力矩M=200 Nm。因為啟動時間5.7S與所取制動時間5S比較接近，故略去制動不打滑驗算。2.14 選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動方案,每套機構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸.2.14.1機構(gòu)高速軸上的計算扭矩：=110.61.4=154.8 Nm式中MI為連軸器的等效力矩. MI=255.3=110.6 Nm為等效系數(shù) 取=2Mel=9.75=55.3 Nm由查表得:電動機Y160M1-8的軸端為圓柱形，d1=48mm，L=110mm；ZLZ-160-12.5-iv的減速器，高速軸端為d=32mm，l=58mm，故在靠電機端，選聯(lián)軸器ZLL2（浮動軸端d=40mm；MI=630Nm，(GD2)ZL=0.063Kgm，重量G=12.6Kg） ；在靠近減速器端，選用兩個聯(lián)軸器ZLD，在靠近減速器端浮動軸端直徑為d=32mm；MI=630 Nm, (GD2)L=0.015Kgm, 重量G=8.6Kg。 高速軸上轉(zhuǎn)動零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kgm與原估算的基本相符，故不需要再驗算。2.14.2低速軸的計算扭矩： =154.815.750.95=2316.2 Nm2.15 浮動軸的驗算2.15.1疲勞強度的計算低速浮動軸的等效力矩：MI=1Meli=1.455.312.50.95=919.4Nm式中1為等效系數(shù)，由查表取1=1.4由上節(jié)已取得浮動軸端直徑D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應力為： N/cm2由于浮動軸載荷變化為循環(huán)（因為浮動軸在運行過程中正反轉(zhuǎn)矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應力為： =4910 N/cm2式中，材料用45號鋼，取sb=60000 N/cm2; ss=30000N/cm2,則t-1=0.22sb=0.2260000=13200N/cm2；ts=0.6ss=0.630000=18000N/cm2K=KxKm=1.61.2=1.92考慮零件的幾何形狀表面狀況的應力集中系數(shù)Kx=1.6，Km=1.2，nI=1.4為安全系數(shù)，查表得tnt-1k 故疲勞強度驗算通過。2.15.2靜強度的計算計算強度扭矩：Mmax=2Meli =2.555.312.50.95=1641.7 Nm式中2為動力系數(shù)，查表取2=2.5扭轉(zhuǎn)應力為：t=3800N/cm2許用扭轉(zhuǎn)剪應力：N/cm2 ttII,故強度驗算通過。高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強度還是足夠，故可以省去高速軸驗算。2.16 緩沖器的選擇2.16.1碰撞時起重機的動能W動= G帶載起重機的重量G=160000+1000000.1 =170000NV0碰撞時的瞬時速度，V0=（0.30.7）Vdxg重力加速度取10m/s2則W動= =4781.25 Nm2.16.2 緩沖行程內(nèi)由運行阻力和制動力消耗的功W阻=（P摩+P制）S式中P摩為運行阻力，其最小值為Pmin=Gf0min=1700000.008=1360Nf0min最小摩擦阻力系數(shù)可取f0min=0.008P制為制動器的制動力矩換算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動減速度計算P制=170000.55=9350N=0.55 m /s2S為緩沖行程，取S=140mm因此W阻=（1360+9350）0.14=1499.4N m2.16.3 緩沖器的緩沖容量一個緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應該具有的緩沖容量為：=4781.25-1499.4 =3281.85 N m式中 n為緩沖器的個數(shù) 取n=1由表選擇彈簧緩沖器彈簧D=120 mm，d=30 mm2.17小結(jié)第三章 起升機構(gòu)計算3.1確定起升機構(gòu)傳動方案，選擇定滑輪組和動滑輪組。按照布置緊湊的原則，決定采用如圖3-1方案，按Q10t，查表取滑輪組倍率ih3，承載繩分支數(shù)：z23選10t鉤估計自重為G0=0.2t圖3-1起升機構(gòu)簡圖Figure3-1 Hoisting mechanismdiagram3.2.選擇鋼絲繩若滑輪組采用滾動軸承，當ih3，查表得滑輪組效率n0.985。鋼絲繩受最大拉力SmaxSmax=(QG0)/2a =1726 Kg =17.26 KN查表，中級工作類型M5時，安全系數(shù)為n5.5。鋼絲繩計算破斷拉力Sb。SbnSmax5.517.2694.93KN。鋼絲繩直徑d為d=C（Smax 1/2） =0.10017260 1/2 =13.14mmC為鋼絲繩選擇系數(shù)，取C=0.100取d=14mm查表，選用瓦林吞型鋼芯鋼絲繩，NAT619WFC。鋼絲公稱抗拉強度為1770MPa，直徑d14mm，最小破斷拉力Sb108KN。記為:鋼絲繩14NAT619WFC1770ZS108 GB8918-88 。類別級別n值橋機門機輕5中（M5）5.5重，超重6抓斗雙繩抓斗（雙電機分別驅(qū)動）6雙繩抓斗（單電機分別驅(qū)動）5小車或引繩43.3卷筒滑輪選擇3.3.1確定滑輪主要尺寸滑輪的許用最小直徑Dh：Dhd(e-1) =14(25-1)=336 mm平衡滑輪直徑DpDp0.6Dh=213 mm查表選用滑輪直徑Dh=355 mm,滑輪軸直徑90mm,E1型平衡滑輪直徑Dp=225 mm,滑輪軸直徑45mm,F型標記為:E114355-90 ZB J80 006.8-87 F14225-45 ZB J80 006.9-87注:一般平衡滑輪直徑允許取動滑輪直徑的0.6倍,推薦取相等值3.3.2確定卷筒尺寸卷筒的許用最小直徑D：Dd(e-1) =14(25-1)=336mm查表選D=400 mm,查得槽距t=16 mm,槽底半徑r=8 mm卷筒長L:L=2(Ha/D0Z04)tL1 =2(150003)/(3.14414)+2+4）16+185 =1484 mm 查表取 L=1500 mmZ0為附加安全系數(shù)，取Z02D0為卷筒計算直徑D0Dd414 mmH為起升高度H=15 m。A為滑輪倍率 3T為槽距16mm (注:一般槽距等于鋼絲繩的直徑加2-4mm)L1為卷槽不切槽部分長度。卷筒壁厚：0.02D+（6-10）1418mm取=15 mm卷筒壁壓應力驗算：ymaxSmax/t=17260/（0.0150.016）=71.9106N/=71.9 MPa 材料選用灰鑄鐵HT200，其最小抗拉強度b195MPa，許用壓應力為yb/n11951.5=130MPa可見ymaxy，故抗壓強度足夠可用。3.3.3卷筒拉應力驗算：由于卷筒長度L3D，所以應校核由彎矩產(chǎn)生的拉應力，卷筒彎矩圖示于：圖3-2卷筒彎矩圖Figure3-2 Rollbending moment diagram卷筒的最大彎矩Mw發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時：Mw=SmaxLx=Smax（LL1/2）=17260(1500-185)/2=1.1368175108N.mm卷筒斷面系數(shù)W：W0.1（D4-Di4）/D0.1(4004-3704)/4001.714597107 mm3D為卷筒外徑D400 mmDi為卷筒內(nèi)徑DiD2370 mm所以LMw/W6.63MPa合成應力為：L=L+(L/yi) ymax=6.633913071.9=28.2 MPa式中許用拉應力Lb/n2195/5=39MPa所以L/L故卷筒強度驗算通過，因此選定卷筒直徑D400mm，長度L1500mm。卷筒槽形的槽底半徑r8mm，槽距t16mm，起升高度H15m，倍率ih3，靠近減速器一端的卷筒槽向為左旋卷筒，標記為：卷筒4001500-816-153，左ZBJ800072873.4小車起升電動機的選擇起升電機靜功率為：Nj= （QG0）V /6120 =（10000200）7.5/（61200.85） =14.3KW為起升機構(gòu)的總效率，一般0.80.90之間，這里取0.85電動機的計算功率為：NeKd Nj =0.814.3=11.78KWKd為初選電機系數(shù)， M1M6級機構(gòu)Kd0.750.85，這里取Kd=0.8查表選用JZR2-42-8,其Ne（25%）=16KW，n1=715r/min， GD2d=1.46kgm2，電機質(zhì)量Gd=260Kg3.5驗算電機的發(fā)熱條件：按照等效功率法，求JC=25%時所需的等效功率Nx：NxK25Nj. =0.750.8714.73 =9.6 KWK25為工作級別系數(shù)，查表得， M5工作級別取K250.75為系數(shù)，根據(jù)平均啟動時間tq與平均工作時間tg的比值查得， 一般起升機構(gòu)tq/tg=0.1，查表得0.87由以上計算結(jié)果：NxNe，故初選電機滿足發(fā)熱條件。3.6起升減速機的選擇卷筒轉(zhuǎn)速nj：Nj=V ih/D0 =(7.53)(3.140.414) =17.3 r/min減速機總傳動比i0：i0=n1/nj =715/17.3=41.3查表選 ZQ-500-3CA 減速機，當工作類型為中級M5時，許用功率N=12KW，i=40.17，質(zhì)量Gg=345Kg，入軸直徑d1=50mm，軸端長l1=85mm（錐型） 3.7驗算起升速度和實際所需功率：V/=V i0 / i =7.5（41.340.17）=7.7m/min或用V=D0n1/ ih i =3.140.414715（340.17） =7.7 m/minD0為卷筒直徑繩直徑414mmIh為滑輪倍率ih3 I為減速機速比i40.17n1為電機轉(zhuǎn)速n1715r/min誤差為：= V/- V/V =（7.71-7.5）/7.5=2.8%=15%實際所需等效功率Nx/：Nx/=Nx V/V =9.67.717.5 =9.87 kwNe（25%）=16KW故，所選符合要求3.8選擇制動器所需靜制動力矩Mz：MzKz（QG0）D0/2 ih i =1.75（10000200）0.414（2340.17）Kz為制動安全系數(shù)，起升機構(gòu)M5時Kz =1.5， M6時Kz =1.75單制動時Kz =1.5；雙制動時Kz =1.75查表選用：制動器YWZ5315/23, 制動轉(zhuǎn)矩Mez =180280 Nm 制動輪直徑Dz=315 mm，制動器質(zhì)量Gz=44.6 Kg3.9選擇聯(lián)軸器高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩Mc：Mc=n8Me =1.51.8218=588.6 NmMe為電機額定轉(zhuǎn)矩：Me=9750Ne/n1=975016715=218 Nm8為剛性動載系數(shù)，一般為1.52.0，取1.8N為聯(lián)軸器安全系數(shù)，一般起升取1.5，運行取1.35 查表可得：JZR2-42-8電機的軸端為圓錐形d=65mm，l=105mm ZQ-500-3CA減速機的高速軸端為圓錐形d=50mm，l=85mm 浮動軸兩端為圓柱形d=45mm，l=85mm靠電動機軸端聯(lián)軸器：查表選用CLZ3半齒聯(lián)軸器，最大允許轉(zhuǎn)矩為Mt=3150 NmMc，飛輪力矩（G D2）L =0.403 kg，質(zhì)量GL=23.6kg靠減速機軸端聯(lián)軸器：查表選用帶300mm制動輪的半齒聯(lián)軸器，最大允許轉(zhuǎn)矩Mt=3150 NmMc值，飛輪力矩（G D2）z =1.8 kg，質(zhì)量Gz=38.5kg，為與制動器YWZ5315/23配合，將300mm制動輪修改為315mm應用3.10小結(jié)第四章 小車運行機構(gòu)計算4.1小車運行機構(gòu)采用集中驅(qū)動如下圖：圖4-1小車運行機構(gòu)簡圖Figure4-1 Bodydiagram ofthe carrunning4.2小車輪選擇因為小車重量約為起重量的40%，故小車估計質(zhì)量Gxc =4t，假定輪壓均勻分布，則車輪最大輪壓：Pmax=1/4（QGxc）=0.2514000=35000 NPmin=1/4 Gxc=10000N初選車輪：查表，當運行速度60m/min時，Q/ Gxc =2.51.6，工作級別為中級時，車輪直徑Dc=350mm，軌道型號38kg/m（P38）的許用輪壓為13.4t。故可用。4.2.1疲勞計算：疲勞計算時的等效載荷：式中由表查得=1.1。車輪的計算輪壓： 根據(jù)點接觸情況計算接觸疲勞應力：式中：r=9cm為軌頂弧形半徑，由表查得。對于車輪材料ZG55II，由表查得接觸許用應力，因此，故疲勞計算通過。4.2.2強度校核 最大計算輪壓：式中： 為沖擊系數(shù),由表第類載荷當運行速度時，。點接觸時進行強度校核的接觸應力：車輪材料用ZG55II，由表查得：， 故強度校合通過。4.3 運行阻力計算摩擦力矩：由表知DG=350mm車輪的軸承型號為3218A角接觸球軸承，軸承內(nèi)徑90mm，外徑160mm，厚度52.4mm。由表查得：滾動軸承摩擦系數(shù)k=0.0006；軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)代入上式得：當滿載時運行阻力矩：=84kgfm運行摩擦阻力：當無載時運行阻力矩： =22運行摩擦阻力：=1104.4 選電動機電動機靜功率:：式中： Pj=Pm(Q=Q)為滿載運行時靜阻力；m=1為驅(qū)動電動機臺數(shù)。初選電動機功率： kw式中kd：電動機功率增大系數(shù)，表查得kd=0.9。查表選用電動機YZR-160M1-6,Ne=5.5kw ；n1=1000r/min；電動機重量Gd=153.5kg。4.5驗算電動機發(fā)熱條件等效功率：kw式中：為工作類型系數(shù),由表查得0.75； 根據(jù)值查得=1.12。由此可知，NxNe故初選電動機發(fā)熱條件通過。4.6 選擇減速器車輪轉(zhuǎn)速： 機構(gòu)傳動比： 查表選用QJR200-31.5IPL減速器： ；kw，可見Nj tq(Q=Q)，故所選電動機滿足快速起動要求。4.9 按起動工況校核減速器功率起動狀況減速器傳遞的功率：式中： 計算載荷：m為運行機構(gòu)中同一級傳動減速器的個數(shù)：m=1，因此kw 所選用減速器的kwN=7.9kw，如果電動機改動，則相應中心距將增大或減少，導致相差過大，而且減速器有一定的過載能力，故所選減速器合適。4.10 驗算起動不打滑條件由于起重機系室內(nèi)使用的，故坡度及風阻力矩均不計，故在無載起動時，主動車輪上與軌道接觸處的圓周切向力：= =886.1kgf車輪與軌道粘著力： =931.5kfg車輪與軌道粘著力：， 故滿載起動時不會打滑，因此所選電動機合適。4.11 選擇制動器查得小車運行機構(gòu)的制動