雙梁門式起重機小車的設(shè)計論文.doc

1 前言1.1起重運輸機械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1起重運輸機械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，在國家宏觀調(diào)控政策的影響下，我國工程機械產(chǎn)業(yè)進入了加速增長階段，呈現(xiàn)出前所未有的繁榮態(tài)勢。隨著在生產(chǎn)過程中的工作要求和不斷發(fā)展，在現(xiàn)代化的工礦企業(yè)、車站港口、建筑工地等國民經(jīng)濟各部門，越來越廣泛地使用各種起重運輸機械，進行裝卸、輸送、分配等生產(chǎn)作業(yè)。隨著全球市場國際化的飛躍，工程機械發(fā)展異常迅猛，新理念、新技術(shù)、新工藝、新材料不斷給予工程機械新的生命力。隨著生產(chǎn)水平的不斷提高，起重運輸機械的作用已超出作為輔助設(shè)備的范圍，進而直接應(yīng)用于生產(chǎn)工藝過程中，成為流水生產(chǎn)線上的主體設(shè)備組成部分。為了更好的適應(yīng)大型水電建設(shè)工程中的筑壩工作，適用港口裝卸工作、大型露天工廠和建筑工地的安裝、起重運輸工作，文獻1中介紹了對現(xiàn)有的DMQ540/30型門式起重機進行的改造。為了在修建大橋中體現(xiàn)出起重機的作用，文獻2,3著重介紹了浮吊和龍門吊架橋的設(shè)計與應(yīng)用。由于大多起重機都在戶外工作，在起重吊運重物中往往會受到空氣阻力的影響迫使重物在起升過程中來回擺動，一般來說，建模和參數(shù)標識都是麻煩和費時的任務(wù)。為了解決這個問題，文獻4為自動門式起重機介紹一個實用和智能的控制方法和實驗性地評價。文獻5介紹了一個新的計算方法對起重機吊臂和臂架進行剛度和強度計算。對于以往橋式起重機結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計多數(shù)是針對箱型主梁結(jié)構(gòu)的，文獻6介紹了采用混合離散變量優(yōu)化的方法對四桁架門式起重機空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。由于我國的起重運輸機械行業(yè)起步較晚，雖然在技術(shù)上有了長足的進步，但相比國外的先進技術(shù)還存在著一定的差距。比如我國生產(chǎn)的產(chǎn)品性能一般，產(chǎn)品開發(fā)能力較弱，制造工藝水平較低，產(chǎn)品檢測水平不高，配套件供應(yīng)和質(zhì)量問題一般，產(chǎn)品更新滯后，行業(yè)標準不規(guī)范等諸多問題。在未來的發(fā)展上應(yīng)該加大與國外知名企業(yè)的合作和交流，為中國的起重機械未來發(fā)展提供廣闊的發(fā)展平臺。1.1.2起重運輸機械的發(fā)展趨勢隨著科技的日新月異，當今國際起重運輸機械朝著大型化、信息化、多用途、高效率的方向發(fā)展。這在不同程度上擴大了產(chǎn)品標準化，參數(shù)、尺寸規(guī)格化和零部件通用化的范圍，為起重機械制造的機械化和自動化提供了便利的條件，為實現(xiàn)自動化設(shè)計、加強流水作業(yè)生產(chǎn)、提高勞動生產(chǎn)率、降低產(chǎn)品成本和材料消耗，改進工藝流程，加強和提高企業(yè)管理水平等都具有很大的現(xiàn)實意義。當今起重運輸機械的發(fā)展趨勢如下。（1） 起重機的大型化大型化是機械裝備的一個主要的發(fā)展方向。由于許多工藝過程需要的機械設(shè)備須向大型化發(fā)展，如受地域資源的限制，物料越放越遠，起吊物料越來越重等，促推所使用的設(shè)備想大型化發(fā)展。目前，世界上最大的浮游起重機起重量達到6500t，最大的履帶起重機重量為3000t，最大的橋式起重機起重量是1200t。帶式輸送機最大帶寬達3.2m，輸送能力最大可達40000t/h，單機最大距離能達60km以上。總之，起重機向大型化和高效化發(fā)展是當前的發(fā)展主流。（2） 起重機的信息化信息化方向包括自動化、智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化等。自動化不僅是以減輕人們的身體的力量勞動，提高設(shè)備工效為目標；智能化是作為完成工作的手段，如利用計算機、單片機完成某種工作；數(shù)字化主要包括智能化設(shè)計、可視優(yōu)化設(shè)計、虛擬設(shè)計，使人們更清楚的了解環(huán)境；網(wǎng)絡(luò)化除了體現(xiàn)在異地設(shè)計和異地制造之外，還包括遠程診斷與遠程監(jiān)控。信息化就是將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進的技術(shù)應(yīng)用到機械的驅(qū)動和控制系統(tǒng)。目前已出現(xiàn)了能自動裝卸物料、有精確位置檢測和有自動過程控制的橋式起重機用于自動化生產(chǎn)線。起重機上還裝有微機自診斷監(jiān)控系統(tǒng)，能對自身的運行狀態(tài)進行監(jiān)測和維護。（3） 起重機的規(guī)?；鹬貦C向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展。將各種起重機械的單機組合為成套系統(tǒng)，加強生產(chǎn)設(shè)備與物料搬運機械的有機結(jié)合，提高自動化程度，改善人機系統(tǒng)。目前重點發(fā)展的有港口集裝箱裝卸系統(tǒng)，工廠生產(chǎn)管理自動化立體倉庫系統(tǒng)等。（4） 起重機的小型和多樣化現(xiàn)實生活中，有相當一部分起重機械在一般的車間和倉庫等處使用，但工作并不頻繁。為了考慮綜合效益，要求這些起重機械盡量的減少外形尺寸，簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減低維修成本，實現(xiàn)利益的最大化。1.2本課題的研究意義和主要內(nèi)容1.2.1本課題的意義和目的在過去四年的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中，學(xué)過了機械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理、機械設(shè)計等課程內(nèi)容，基本上掌握了一般機器零部件的設(shè)計方法；同時通過對課外書籍的閱讀，對橋式起重機，門式起重機等典型起重機的構(gòu)造型式、工作原理和機構(gòu)計算等也有了初步的了解。起重機械包括的種類很多，本課題設(shè)計的是雙梁門式起重機小車部分的設(shè)計，其意義是加深對起重機械的認識和理解，熟悉我國在起重機械方面的優(yōu)劣及未來的發(fā)展趨勢，以便未來的更好發(fā)展。本課題設(shè)計的目的是綜合運用之前學(xué)過的基礎(chǔ)理論知識，對整體起重機的主要部分進行設(shè)計，學(xué)習(xí)設(shè)計方法，熟悉零件的工藝性，機器裝配和安全技術(shù)等方面的知識，培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力。1.2.2本課題研究的主要內(nèi)容本次課題的題目是雙梁門式起重機小車設(shè)計，主要是對起重機小車部分的設(shè)計研究。起重機小車部分主要包括起升機構(gòu)、運行機構(gòu)和小車架。根據(jù)所給定的參數(shù)對起升機構(gòu)和運行機構(gòu)進行了計算，選定用于各個機構(gòu)的電動機、減速器、軸承、聯(lián)軸器等零件，然后根據(jù)確定的尺寸設(shè)計小車架并繪制結(jié)構(gòu)圖、主要零部件的零件圖和整體裝配圖；最終完成設(shè)計說明書。1.2.3小車設(shè)計的原始參數(shù)表1.1 小車設(shè)計的原始數(shù)據(jù)起重量(t)跨度(m)起升高度(m)起升速度(m/min)運行速度(m/min)工作制度5181012.3144A52 小車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計2.1 雙梁門式起重機總體結(jié)構(gòu)雙梁門式起重機是一種有軌運行的中小型起重機，適用于各種工礦企業(yè)、交通運輸及建筑施工等部門的倉庫及露天場所，作裝卸或抓取物料等。本設(shè)計主要是對雙梁門式起重機的小車部分進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定各部分參數(shù)，并進行計算校核，繪制裝配圖和零件圖。普通門式起重機一般由橋架、大車運行機構(gòu)、起重小車、電氣設(shè)備和駕駛室組成。其中起重小車安裝于橋架上，由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)、起重小車車架組成。圖2.1為起重機結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.1 雙梁門式起重機結(jié)構(gòu)示意圖1- 門架 2-小車 3-大車運行機構(gòu) 4-電氣設(shè)備起升機構(gòu)的作用是實現(xiàn)貨物的升降，它包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。小車運行機構(gòu)：驅(qū)動起重小車沿橋架上的軌道水平橫向運行。起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型門式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通門式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機大車運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。本次設(shè)計課題為雙梁門式起重機小車設(shè)計，主要包括起升、運行兩大機構(gòu)及其安全裝置的設(shè)計計算和裝配圖與零部件圖的繪制。2.2小車主要機構(gòu)的設(shè)計和選擇2.2.1起升機構(gòu)的設(shè)計起升機構(gòu)主要由以下部分組成：驅(qū)動裝置、傳動裝置、卷筒、滑輪組、取物裝置和制動裝置。每個機構(gòu)采用分別驅(qū)動的形式，這種形式布置方便、安裝和檢修容易。圖2.2所示為電動驅(qū)動的起升機構(gòu)簡圖。電動機4通過聯(lián)軸器3與減速器2的高速軸相聯(lián)。為了安裝方便，并當小車架受載荷變形時為了避免使高速軸受到彎曲，聯(lián)軸器3應(yīng)當是帶有補償性功能的，所以通常采用彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器。圖2.2 起升機構(gòu)簡圖1-制動器 2-減速器 3-聯(lián)軸器 4-電動機 5-卷筒 6-軸承2.2.2運行機構(gòu)的設(shè)計運行機構(gòu)有電動機、傳動裝置、聯(lián)軸器、傳動軸、車輪組和制動器所組成。按照本次課題的參數(shù)要求，為了保證主動輪總輪壓保持不變，主動輪的布置采用四角布置。主動輪的驅(qū)動形式采用集中驅(qū)動。圖2.3所示為集中驅(qū)動的小車運行機構(gòu)簡圖。電動機1運轉(zhuǎn)通過聯(lián)軸器6與減速器2相聯(lián)在經(jīng)過浮動軸4和聯(lián)軸器6將力與力矩傳送到車輪5，驅(qū)動小車運行。圖2.3 集中驅(qū)動的小車運行機構(gòu)簡圖1-電動機 2-減速器 3-制動器 4-浮動軸 5-車輪 6-聯(lián)軸器2.2.3小車架及其他輔助裝置的設(shè)計選擇小車架是支承和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)各部件的機架。同時它又是承受和傳遞全部起重載荷的就構(gòu)件。因此要求小車架既具有足夠的強度和剛度；又盡量減輕其自重，以降低小車的輪壓，減輕橋架結(jié)構(gòu)的負載。小車架用鋼板焊接而成（如圖2.4所示）。在車架上焊有底座（墊板）電動機、減速器、制動器和可拆卸的軸承座等均安裝在這個底板上。為了簡化車架的加工，底座的加工面應(yīng)盡量布置在同一水平面或垂直而上。圖2.4 焊接小車架簡圖1-橫梁 2-縱梁所有機構(gòu)中都采用滾動軸承。卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸上和轉(zhuǎn)動的心軸上。通常，從動車輪安裝在帶有角型軸承箱的轉(zhuǎn)動心軸上。而主動車輪安裝在帶有兩個角型軸承箱的獨立轉(zhuǎn)軸上，它與減速器的輸出軸相連接，拆裝減速器后車輪可與其軸承箱一起從軌道上推出。減速器也可以單獨拆裝。起重機小車設(shè)計除了有起升、運行機構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護裝置：如欄桿、排障板、撞尺、緩沖器和限位開關(guān)等。3 小車主要參數(shù)選擇和計算 3.1起升機構(gòu)計算3.1.1確定傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照布置宜緊湊的原則，決定采用如圖3.1的方案，采用了雙聯(lián)滑輪組。按Q=5t查起重機課程設(shè)計表4-2取滑輪組倍率ih=2，承載繩分支數(shù)Z=2ih=4。圖3.1 起升機構(gòu)計算簡圖查8附表8選圖號為G13吊鉤組，得其質(zhì)量G0=99kg,兩動滑輪間距A=200mm。3.1.2選擇鋼絲繩若滑輪組用滾動軸承，當 ih=2，查表得滑輪組效率：=0.99鋼絲繩所受最大拉力:Smax=Q+G02ih=5000+99220.99=12.876kN (3.1)查機械設(shè)計手冊表8-1-8工作級別為M5時，安全系數(shù)n=5,鋼絲繩計算破斷拉力SbSb=nSmax=512.876=64.38kN (3.2)查8附表l選用瓦林吞型纖維芯鋼絲繩619W+FC，鋼絲公稱抗拉強度1670MPa，光面鋼絲，右交互捻，直徑d=11mm，鋼絲繩最小破斷拉力Sb=66.68kN,標記如下：鋼絲繩11NAT6l9W十FCl670ZS67GB8918-883.1.3確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑：Dhd （3.3）式中h表示與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)系數(shù)。由9表8-1-54得對于機構(gòu)工作級別M5，卷筒h=18，滑輪h=20。卷筒最小卷繞直徑D0min1= hd=1811=198mm滑輪最小卷繞直徑D0min2= hd=2011=220mm由8附表2選用滑輪直徑D=280mm，取平衡滑輪直徑:0.6D=0.6280=168mm (3.4)由8附表2選用=225mm。滑輪的繩槽部分尺寸可由附表3查得。由9表8-1-67c選用鋼絲繩直徑d=11mm，D=280mm，滑輪軸直徑=90mm的E型滑輪標記為：E111280-90 JB/T9005.3-1999由8附表5平衡滑輪選用d=11mm，D=225mm，滑輪軸直徑=45mm的F型滑輪標記為：滑輪F11225-45 JB/T9005.3-19993.1.4確定卷筒尺寸及驗算Dd(e-1)=11(20-1)=209mm式中輪繩直徑比系數(shù)e=20，由起重運輸機械表2-4查得。由8附表13選用D=315mm，卷簡繩槽尺寸由8附表14查得槽距t=13mm，槽底半徑r7mm。卷筒尺寸:L=2HihD0+Z0+4t+l1=21010323.14326+2+413+200=523mm式中 L=1500mmZ0附加安全系數(shù), Z0=2； l1卷槽不切槽部分長度,取其等與吊鉤組動滑輪的間距,即l1=A=200,實際長度在鋼絲繩偏斜角允許范圍內(nèi)可適應(yīng)增減。D0卷筒計算直徑D0=D+d=326mm卷筒壁厚：=0.02D+(610)=0.02315+(610)=12.316.3mm取=15mm卷筒壁壓應(yīng)力驗算: （3.5）選用灰鑄鐵HT200,最小抗拉強度b=195許用應(yīng)力：y=bn1=1951.5=130MPa （3.6）ymax3D,尚應(yīng)驗算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力,卷筒彎矩圖示于圖3.2圖3.2 卷筒彎矩圖卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時: (3.7)卷筒斷面系數(shù)： (3.8)式中 D卷筒外徑,D=300mm -卷筒內(nèi)徑,=270mm合成應(yīng)力：=+=20.619N/cm2 （3.9）式中許用拉應(yīng)力=39MPa13KW。3.1.7驗算起升速度和實際所需功率實際起升速度：=12.03m/min （3.14）誤差：=100%=2.25%kzMj=1.7589.14=155.995Nm選用YWZ5-250/23制動器，其額定制動力矩140225Nm；制動輪直徑為250mm，質(zhì)量為37.6Kg安裝時將制動力矩調(diào)整到所需的制動力矩=200Nm。3.1.10 選擇聯(lián)軸器根據(jù)電動機和減速器以及浮動軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器，使連軸器的許用應(yīng)力矩M計算的所需力矩M,則滿足要求。高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩：Mc=nMIImax=n8Mn=1.51.8134.55=363.285Nm (3.19)式中 Mn=134.55電機額定轉(zhuǎn)矩(前節(jié)求出)； n=1.5-聯(lián)軸器安全系數(shù)； =1.8-剛性動載系數(shù)； 由11表12-9查得YZR160L-6電動機軸端為圓錐形軸伸d=48mm,長度l=82mm。從附表34查得ZQ500減速器的高速軸端為圓錐形軸伸d=50mm,長度=85mm 靠近電動機軸端聯(lián)軸器 由8附表43選用CLZ2半聯(lián)軸器，其圖號為S152,最大容許轉(zhuǎn)矩M=1400N.mM飛輪力矩(GD)=0.202kg.m 質(zhì)量G=13.44kg 浮動軸的兩軸端為圓柱形d=45mm,1=85mm 靠近減速器軸端聯(lián)軸器 由8附表45選用帶250mm制動輪的半齒輪聯(lián)軸器，其圖號為S217，最大容許轉(zhuǎn)矩M=1400Nm,飛輪矩(GD)=0.33kgm質(zhì)量G=18.1kg。3.1.11 驗算起動時間起動時間： (3.20) 式中 (GD)=(GD)+(GD2)+(GD)=0.78+0.202+0.33=1.312kgm 靜阻力矩：=(Q+G)D/2i=(5000+99)0.326/22400.85=15.52kgm=134.97Nm（3.21） 平均起動轉(zhuǎn)矩： =1.5=15134.55=201.825Nm通常起升機構(gòu)起動時間為1-5s此處1s，可在電氣設(shè)計時，增加起動電阻，延長起動時間，故所選電動機合適。3.1.12驗算制動時間 制動時間： （3.22） 式中 由10表6-6查得許用減速度，a0.2，a=v/t故 t=1.03 tt 故合適。3.1.13高速浮動軸計算（1）疲勞計算 =1.075134.55=144.64 （3.23）式中 動載系數(shù)，=1/2(1+)=1/2(1+1.15)=1.075 起升載荷動載系數(shù)，1+0.71v=1+0.7112.31/60=1.15由前節(jié)已選定軸徑d=45mm, 因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：N/m=7.94MPa軸的材料選用45號鋼，=600MPa，=300MPa，=0.27(=0.27(600+300)=243Mpa 扭轉(zhuǎn) =140Mpa =0.6300=180MPa軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：= （3.24）式中 k=21.25=2.5：零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)， ：考慮材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，取=0.2，：安全系數(shù)，取=1.25 = =88.9MPa故 通過。(2)強度驗算 軸所受最大轉(zhuǎn)矩：M=1.18134.55=158.77MPa (3.25)最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：= 8.7MPa (3.26)許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： =120MPa (3.27)式中 ：安全系數(shù), =1.5； 故通過。浮動軸的構(gòu)造如圖3.3所示，間軸徑d1=d+(510)=50-55mm，取=55mm。圖3.3 高速浮動軸結(jié)構(gòu)圖3.2小車運行機構(gòu)計算3.2.1確定機構(gòu)傳動方案經(jīng)比較后，確定采用如圖3.4所示的傳動方案 圖3.4 集中驅(qū)動的小車運行機構(gòu)簡圖3.2.2選擇車輪與軌道，并驗算其強度 車輪最大輪壓：小車質(zhì)量估計取=4000kg。假定輪壓均布：Pmax=2250kg=22500N （3.28）車輪最小輪壓： Pmin=1000kg=10000N初選車輪：由8附表17可知，當運行速度0.9,，工作級別為中級時，車輪直徑D=250mm，軌道型號為11kgm(P11)的許用輪壓為2.58tPmax=2.25t。根據(jù)GB4628-84規(guī)定，直徑系列為D=250、315、400、500，630mm，故初步選定車輪直徑D=315mm。而后校核強度。強度驗算可按車輪與軌道為線按觸及點接觸兩種情況驗算車輪接觸強度。車輪踏面疲勞計算載荷P=10833N車輪材料，取ZG340-640鋼，=340MPa,=640MPa 觸局部擠壓強度：=6.031519.40.961.0=35199N (3.29)式中 ：許用線接觸應(yīng)力常數(shù)(N/mm)，由9表8-1-97查得=6： ：車輪與軌道有效接觸強度，=b=19.4mm： C：轉(zhuǎn)速系數(shù)，由車輪轉(zhuǎn)速n=44.5rpm查得C=0.96， C：工作級別系數(shù)，由9表8-1-99，當為M5級時C=1.0P，故通過。點接觸局部擠壓強度： =k2R2m3C1C2=0.1320.961.0=30085N （3.30）式中 k=0.132：許用點接觸應(yīng)力常數(shù)(N/mm)； R：曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值，取R=315/2=157.5。 m=0.47：由r/R比值(r為r1，r2中的小值)所確定的系數(shù) PP 故通過根據(jù)以上計算結(jié)果，選定直徑P=315的單輪緣車輪，標記為： 車輪DL-315 JB/T6392.1-19923.2.3運行阻力矩計算在運行時，電動機須克服摩擦阻力、道路坡度阻力和風(fēng)阻力；起重摩擦阻力是最主要的阻力。起重機（或小車）運行時，其主要摩擦阻力矩有：車輪踏面在軌道上的滾動摩擦阻力矩；車輪軸承的摩擦阻力矩；附加摩擦阻力矩。 摩擦阻力矩：Mm=G+Q(k+d2) （3.31）查9表9-1-102，由=315mm車輪組的軸承型號為7518（圓錐滾子軸承32218），軸承內(nèi)徑和外徑的平均值d=(90+160)/2=125mm。滾動摩擦系數(shù)k=0.0005，軸承摩擦系數(shù)=0.02，附加阻力系數(shù)：=2.0，代人上式得滿載時運行阻力矩：Mm（Q=Q）=(5000+4000)(0.0005+0.020.125/2)2=31.5kgm=315Nm相應(yīng)的運行摩擦阻力：Pm（Q=Q）=MmDc2=3150.315/2=2000N當無載時：M(Q=0)=4000（0.0005+0.02 2=14kg.m=140NmPm（Q=0）=888.9N3.2.4選擇電動機(1)電動機靜功率：N=1.63KW （3.32）式中 P=Pm（Q=Q）：滿載時靜阻力；=0.9：機構(gòu)傳動效率；m=1：驅(qū)動電動機臺數(shù)。（2）初選電動機功率：N=kN=1.101.63=1.83kw （3.33）式中 k=1.10：電動機功率增大系數(shù)；由11表12-7選用電動機JZR-112M-6，Ne=1.8kw，n=815rmin，(GD)=0.11kgm；電機質(zhì)量G=74kg。3.2.5驗算電動機發(fā)熱條件等效功率: N=kN=0.751.121.63=1.4kw （3.34）式中 k：工作級別系數(shù)，當Jc=25%時，k=0.75；=112。 NN，故所選電動機符合發(fā)熱條件通過3.2.6選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： n=44.5r/min （3.35） 機構(gòu)傳動比： =18.3 （3.36）查8附表40選用ZSC350-II減速器：=17.2;N=3.0kW(當輸入軸轉(zhuǎn)速為1000rmin時)，NN。3.2.7驗算運動速度和實際所需功率實際運行速度：V=44=46.8m/min誤差：=6.415%合適實際所需電動機等效功率:N=N=1.4=1.49T(Q=0)，故空載時不可能打滑。 滿載起動時，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力： (3.43)車輪與軌道的粘著力：F=Pf=故滿載起動時不會打滑，因此所選電動機合適3.2.11選擇制動器由10查得，對于小車運行機構(gòu)制動時間t34s,取t=4s，因此，所需制動轉(zhuǎn)矩： M= （3.44）= 8.8Nm由8附表1 5選擇YWZ-200/23，其制動轉(zhuǎn)矩M=112Nm考慮到所取制動時間t=4s與起動時間t=4.1s很接近，故略去制動不打滑條件驗算。3.2.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪 高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，由10（6-26)式： M=n=1.351.821.53=52.32Nm (3.45)式中 M=9750=21.53Nm-電動機額定轉(zhuǎn)矩， n:聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運行機構(gòu)n=1.35 ：機構(gòu)剛性動載系數(shù)，=1220，取由11表12-9查電動機YZR112M-6兩端伸出軸各為圓柱形d=32mm，80mm。由8附表37查ZQ-250減速器高速軸端為圓柱形d=30mm，l=60mm。故從8附表41選GICL鼓形齒式聯(lián)軸器，主動端A型鍵槽d=32mm； L=82mm,從動端A型鍵槽d30mm,L=60mm。標記為：GICL聯(lián)軸器ZBJ1901389。其公稱轉(zhuǎn)矩TN=630NmM0=57.71Nm, 飛輪矩(GD)L= 0.009kg.m,質(zhì)量GL=5.9kg。高速軸端制動輪；根據(jù)制動器已選定為YWZ-200/23，由8附表16選制動輪直徑DZ=200mm，圓柱形袖孔d=32mm，L=82mm,標記為：制動輪200-Y32 JBZQ4389-86，其飛輪矩GD=0.2kgm2，質(zhì)量G=10kg。以上聯(lián)軸器與制動輪飛輪矩之和：(GD2)l+(GD2)z=0.209kgm與原估計0.26kgm基本相符，故以上計算不需修改.低速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的計算轉(zhuǎn)矩Mc求出Mc=1/2Mci0=482.4Nm由8附表34查得ZSC350減速器低速軸端圓柱形d=45mm,L=70mm,取浮動軸端聯(lián)軸器軸徑d=45，L=70，由8附表42選用兩個GICLZ鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動瑞：Y型軸孔A型鍵槽，=45mm。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽=45mm,L=112mm,標記為：GICLZ聯(lián)軸器ZBJ19014-893.2.13選擇低速軸聯(lián)軸器由前節(jié)巳選定車輪直徑Dc=315mm，由8附表19參350車輪組，取車輪軸安裝聯(lián)軸器處直徑d=65，L=85，同樣選用兩個GICLZ鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動鈾端，Y型軸孔，A型鍵槽d1=60mm，L=85mm，從動端：Y型軸孔，A型鍵槽d2=65mm，L=85mm，標記為：GICLZ聯(lián)軸器ZBJl9014893.2.14驗算低速浮動軸強度(1)疲勞驗算 由運行機構(gòu)疲勞計算基本載荷： （3.46） 由前節(jié)已選定浮動軸端直徑d=45mm,其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （3.47）浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)，材料仍選用45鋼，由起升機構(gòu)高速浮動軸計算得=140MPa，=180MPa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：式中 K、 與起升機構(gòu)浮動軸計算相同 n -1k 通過(2)強度驗算 由運行機構(gòu)工作最大載荷得：M= （3.48）式中 ：1.51.7，此處取=1.6， ：剛性動載系數(shù)，取=1.8； 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：26.310N/m=26.3MPa （3.49） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：=120MPa 故通過 浮動軸直徑：d=d+(510)=45+(510)=5055mm取d=55mm3.3卷筒部件計算3.3.1卷筒心軸計算由前面計算已知數(shù)據(jù)有，卷簡名義直徑D=315mm，螺旋節(jié)距t=13mm;卷筒長度L=1500mm壁厚為=11mm。通過做草圖得到卷簡心軸的支點位置，并參考有關(guān)資料，決定心軸的各段直徑。軸的材料用45號鋼。（a）（b）圖3.5 卷筒心軸的計算簡圖（1）支座反力(圖3.5a)：Ra=12876100+585+83+12876（100+585）1560=11993N （3.50）Rb=212876-11993=13759N心軸右輪轂支承處最大彎矩，M=Rb10=1375910=137590Ncm（2）疲勞計算：對于疲勞計算采用等效彎矩，由8表2-7查得等效系數(shù)=1.1，等效彎矩Md=M=1.1137590=151349Ncm （3.51）彎曲應(yīng)力：=Md0.1d3=1513490.173=44.13MPa心軸的載荷變化為對稱循環(huán)。由82-11,2-13式知許用彎曲應(yīng)力：軸材料用45號鋼，其b=600 MPa;s=300MPa，-1w=0.43b=258 MPa-1=-1wK1n (3.52)式中 n=1.6安全系數(shù)； K應(yīng)力集中系數(shù)，K=KxKm=1.41.15=1.61-1=-1wK1n=2581.6111.6=100MPa -1 所以驗算通過。(3)靜強度計算：卷筒軸屬于起升機構(gòu)低速軸零件，其動力系數(shù)可由8表2-5查得，cII=1.2Mmax=cIIM=1.2137590=165108Nmmax=Mmax0.1d3=1651080.173=48.14MPa 許用應(yīng)力：=sn=3001.6=187.5MPamax 所以驗證通過。故 卷筒軸的疲勞和靜強度計算通過。3.3.2選擇軸承由于卷筒心軸上的左軸承的內(nèi)、外座圈以同樣速轉(zhuǎn)動，故無相對運動可按照額定靜載荷來選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與心軸共同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動負荷來選擇。(1)左端軸承：由軸承的額定靜負荷: C0n0P0 （3.53）式中 C0 :額定靜負荷 P0:當量靜負荷n0:安全系數(shù)選用型號為1313的滾動軸承，其額定靜負荷C=22900N，左軸承的當量靜負荷：P0= fdRa=1.114724=16196.4N式中 fd=1.1-動負荷系數(shù)， n=1.0416196.4=16844C安全。(2)右端軸承：令右端軸承也采用1311，其額定動負荷C=40300N右軸承的徑向負荷 Fr= fdRB=1.111028=12130.8N 軸向負荷 Fa=0設(shè)M5級工作類型的軸承工作時數(shù)Lh=4000h,，已知1311軸承的e=0.23,，令 Fa/ Fr=0e,故x=1,y=2.7,當量動負荷P=xFr+yFa=112130.8+2.70=12130.8N 由式：Lh= （3.54） (C/P)=1.067故動負荷C=(C/P)P=1.60712130.8=19494Nc 3.3.3繩端固定裝置計算 根據(jù)鋼繩直徑為11mm,由9表8-1-57選擇壓板固定裝置(圖3.6)并將壓板的繩槽改用=40梯形槽雙頭螺柱的直徑M12。圖3.6 固定裝置已知卷筒長度計算中采用的附加圈數(shù)Z0=2，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)f=0.15.則在繩端固定處的作用力:S=Smaxef=12876e0.154=1955N (3.55) 壓板螺栓所受之拉力：P=Sf+f1=19550.15+0.198=5617.8N (3.56)式中 f1-壓板梯形槽與鋼繩的換算摩擦系數(shù)。 當=40時。螺柱由拉力和彎矩作甩的合成應(yīng)力：=1.3PZd124+M0.1Zd13 (3.57)式中 Z=2(螺柱數(shù)) d1=11mm(螺紋內(nèi)徑)M=Sl=19551.2=2346Ncm（彎矩）=1.35617.823.141.124+23460.121.13=126.55MPa螺柱材料為Q235，屈服極限s=240Mpa,則許用拉伸應(yīng)力為： 1=snII=2401.6=150MPa 1 通過3.4吊鉤裝置的設(shè)計已知吊鉤裝置用于兩倍率雙聯(lián)滑輪組，所以采用長型的構(gòu)造方案。由9表8-1-81選擇一個5t的鍛造單面吊鉤，吊鉤鉤號選為4，其基本尺寸如圖所示，材料采用20號鋼。圖3.7 5t鍛造單面吊鉤（1）吊鉤軸頸螺紋M42處拉伸應(yīng)力：l=Qld124=2Qd124=1.08500003.143.7824=48.12MPa (3.58)式中 d1-螺紋內(nèi)徑， 2-動力系數(shù)，由8圖2-2查得2=1.08由10查得軸頸拉伸許用應(yīng)力：l=50MPa，由于ll，故直柄位置強度足夠。3.5小車架的設(shè)計3.5.1小車架的形式選擇小車架時支承和安裝起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)的機架。小車架的型式有鑄造的、鉚接的和焊接的三種。鑄造的小車架是將軸承座和減速器的箱體都鑄成一體，但鑄造和加工比較麻煩，而且比鉚接和焊接的車架重。因此現(xiàn)在應(yīng)用極少。鉚接的小車架與鑄造的小車架相比，有重量輕的特點，曾被廣泛應(yīng)用。近年來，因為焊接工藝的發(fā)展和成熟，已經(jīng)被焊接車架所代替。焊接的車架由型鋼（槽鋼、工字鋼、角鋼）和鋼板焊接而成。對于較小起重量（5t）的起重機，車架可全由型鋼焊接。對于該課題的要求，采用焊接小車架，為了減少焊接工作量，在車架中采用一部分鋼板沖壓成型的構(gòu)件來代替焊接構(gòu)件，從而使車架的重量減輕，制造更方便。選擇型鋼和鋼板材料：參考要求，選用Q-235鋼。3.5.2小車架的結(jié)構(gòu)小車架的主要受力構(gòu)件有：兩根順著小車軌道的縱梁，兩根或數(shù)根與之相垂直的連接橫梁（如下圖3.8所示）?？v梁支承在車輪的軸承上，橫梁與縱梁焊接在一起形成一個剛性構(gòu)架。圖3.8 小車架的主要構(gòu)件1-縱梁 2-橫梁在縱梁和橫梁組成的構(gòu)架上面空缺部分，除工作需要留空、槽外，均用鋼板拼接成小車的臺面。為了安裝方便，車架臺面上安裝電動機、減速器、制動器和軸承座得地方還有墊板或墊座。在小車架臺面板得下面，還可焊上一些加勁板，以增強安裝部件處的局部剛性。 在小車架縱梁兩端，有彎曲的下蓋板1（如下圖3.9）；在它的面上焊接有墊板2，此墊板是用于安裝車輪的角形軸承箱3的。墊板的四面都需要加工，側(cè)面的寬度要與角形軸承箱的凹槽相配合。墊板要有足夠的厚度，在縱梁下蓋板地面與角形軸承箱之間留有10mm的間隙，以便于容納6mm高的焊縫。圖3.9 安裝車輪的墊板1-下蓋板 2-墊板 3-角形軸承箱4 結(jié) 論起重機械是現(xiàn)代化生產(chǎn)不可缺少的設(shè)備，被廣泛地應(yīng)用于冶金、煤炭、電力等各行業(yè)的各種物料的起重、運輸、裝卸安裝和人員輸送等作業(yè)中，從而大大減輕了體力勞動的強度，提高了勞動生產(chǎn)效率。同時一些起重機械還能在生產(chǎn)過程中進行某些特殊的工藝操作，使生產(chǎn)過程實現(xiàn)機械化和自動化。（1）本文完成的工作包括雙梁門式起重機小車總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，小車部分主要機構(gòu)的設(shè)計和選擇，對于小車起升機構(gòu)和運行機構(gòu)的參數(shù)計算和主要零件的選擇及校核。另外還包括小車架和其他輔助性設(shè)備的選擇。（2）雙梁門式起重機主要是用于各種工礦企業(yè)、交通運輸及建筑施工等部門的露天倉庫、碼頭等露天場所，作為裝卸與搬運貨物以及安裝建筑構(gòu)件等設(shè)備應(yīng)用。本文設(shè)計的是起重量為5t的起重機小車部分，起重量不是很大，在保證設(shè)備安全運行的前提下，采用輕型材料或者簡單的組合結(jié)構(gòu)，來減輕設(shè)備的自身質(zhì)量，提高經(jīng)濟性能。另外，設(shè)備的布置和安裝時考慮到人機功能學(xué)，讓操作者能夠熟悉清晰的使用、維護設(shè)備。（3）畢業(yè)設(shè)計的時間是有限的，本文只是對小車的機械部分進行了設(shè)計分析而對控制部分沒有提及，如果時間允許還可以在電氣控制方面做得更好。另外還應(yīng)當有一套測控裝置及有關(guān)附屬儀器儀表的日常維護保養(yǎng)記錄，為以后的改進提供技術(shù)支持。袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇羅膃蚈螂羈膂莈蚅袇膁蒀袀螃膀薂蚃肂腿節(jié)衿羈腿莄螞襖羋蕆袇螀芇蕿蝕聿芆艿蒃肅芅蒁螈羈芄薃薁袆芃芃螆螂芃蒞蕿肁節(jié)蒈螅羇莁薀薈袃莀艿螃蝿荿莂薆膈莈薄袁肄莇蚆蚄羀莇莆袀袆羃蒈螞螂羂薁袈肀肁芀蟻羆肁莃袆袂肀薅蠆袈聿蚇蒂膇肈莇螇肅肇葿薀罿肆薂螆裊肅芁薈螁膅莃螄聿膄蒆薇袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿