課程設(shè)計 --橋式起重機

1、 橋式起重機課程設(shè)計一. 起重機設(shè)計的總體方案本次起重機設(shè)計的主要參數(shù)如下： 起重量10t, 跨度 15m, 起升高度為7m， 起升速度7m/min 小車運行速度v=40m/min 大車運行速度 v=85m/min 大車運行傳動方式為分別傳動：橋架主梁型式，箱型梁， 小車估計重量4t,起重機的重量16.8t。1. 起重機的介紹 主梁 跨度15 m，是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為6mm，翼緣板的厚度為10mm，主梁上的走臺的寬度取決于端梁的長度和達(dá)成運行機構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁連接處的高

2、取H0=0.4-0.6H，腹板的穩(wěn)定性有橫向加勁板和縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時采用預(yù)制上拱。大車的設(shè)計一設(shè)計的基本原則和要求大車運行機構(gòu)的設(shè)計通常和橋架的設(shè)計一起考慮，兩者的設(shè)計工作要交叉進(jìn)行，一般的設(shè)計步驟：1. 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運行機構(gòu)的傳方式2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)尺寸3. 安排大車運行機構(gòu)的具體位置和尺寸4. 綜合考慮二者的關(guān)系和完成部分的設(shè)計 對大車運行機構(gòu)設(shè)計的基本要求是：1. 機構(gòu)要緊湊，重量要輕2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計容易，機構(gòu)好布置3. 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載

3、荷，不影響橋架剛度4. 維修檢修方便，機構(gòu)布置合理二大車運行機構(gòu)具體布置大車運行機構(gòu)的零部件時應(yīng)該注意以幾點：1. 因為大車運行機構(gòu)要安裝在起重機橋架上，橋架的運行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準(zhǔn)確，所以如果單從保持機構(gòu)的運動性能和補償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動機、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。2. 為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺欄桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。3. 對于分別傳動的大車運行機構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運行機構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個節(jié)間到兩個節(jié)間

4、的長度，總之考慮到橋架的設(shè)計和制造方便。4. 制動器要安裝在靠近電動機，使浮動軸可以在運行機構(gòu)制動時發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。 小車的設(shè)計： 小車主要有起升結(jié)構(gòu)、運行結(jié)構(gòu)和小車架組成。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軸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。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，由于電動機軸好和車輪軸不在同一平面上，所以運行機構(gòu)采用立式三級圓柱齒輪減速器，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與車輪之間

5、均采用帶浮動的半齒聯(lián)軸器的連接方式。 小車架的設(shè)計，采用粗略的計算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗來進(jìn)行，采用鋼板沖壓成型的型鋼來代替原來的焊接橫梁。1特征一）起升和運行機構(gòu)由獨立的部件構(gòu)成 端梁的設(shè)計： 端梁部分在起重機中有著重要的作用，它是承載平移運部分運輸?shù)年P(guān)鍵部件。 端梁部分是有仇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。梁端的主要尺寸是依據(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，先將梁端的一段與其中的一根主梁連接在一起，然

6、后再將梁端的兩段接連起來。2.總體結(jié)構(gòu)示意圖 二機構(gòu)計算（關(guān)鍵件）一） 確定起升機構(gòu)的傳動方案<如圖 一>，選擇大車。 圖一 大車運行結(jié)構(gòu)圖 1-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-低俗浮動軸 8-聯(lián)軸器 9-車輪二） 基本分兩類 分別傳動和集中傳動，橋式起重機常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設(shè)計采用分別傳動的方案。三） 車輪與軌道的選擇，強度的驗算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= =95KN空載時最大輪壓：Pmax= = =50KN.空載時最小輪壓：Pmin= = =

7、34KN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=100/168=0.595由計算選擇車輪：當(dāng)運行速度為Vdc=60-85m/min，Q/G=0.595時工作類型為中級時，車輪直徑Dc=500mm，軌道為P38的許用輪壓為150KN。1）.疲勞強度的計算疲勞強度計算時的等效載荷：Qd=2·Q=0.6*100000=60000N 式中2等效系數(shù)，查的2=0.6車論的計算輪壓：Pj= KCI· r ·Pd=1.05×0.89×77000 =71957N式中：Pd車輪的等效輪壓Pd= = =77000Nr載荷變化系數(shù)，當(dāng)

8、Qd/G=0.357時，r=0.89Kc1沖擊系數(shù)，第一種載荷當(dāng)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(yīng)力： sj=4000 =4000 =14563Kg/cm2 sj =145630N/cm2式中r-軌頂弧形半徑，由查得r=300mm，對于車輪材料ZG55II，當(dāng)HB>320時，sjd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強度計算。2）.強度校核最大輪壓的計算：Pjmax=KcII·Pmax =1.1×95600 =105160N式中KcII-沖擊系數(shù)，載荷KcII=1.1按點接觸情況進(jìn)行強度校核的接觸應(yīng)力：jmax

9、= = =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2車輪采用ZG55II，查得，HB>320時， j=240000-300000N/cm2，jmax < j 故強度足夠。運行阻力計算摩擦總阻力距Mm=（Q+G）（K+*d/2）由 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：當(dāng)滿載時的運行阻力矩：Mm（Q=Q）= Mm(Q=Q)=b(Q+G)( k +m) =1.5（100000+168000）×

10、（0.0006+0.02×0.14/2） =804N·m 運行摩擦阻力：Pm（Q=Q）= =3216N空載時：Mm（Q=0）=×G×（K+d/2） =1.5×168000×（0.0006+0.02×0.14/2） =504NP m（Q=0）= Mm（Q=0）/（Dc/2） =504×2/0.5 =2016N四）電動機的選擇電動機靜功率：Nj=Pj·Vdc/（60·m· ）=3216×85/60/0.95/2=2.40KW式中Pj=Pm（Q=Q）滿載運行時的靜阻力(P m（Q=

11、0）=2016N) m=2驅(qū)動電動機的臺數(shù)初選電動機功率：N=Kd*Nj=1.3*2.40=3.12KW式中Kd-電動機功率增大系數(shù)，由查得Kd=1.3查表選用電動機YR160M-8；Ne=4KW，n1=705rm，（GD2）=0.567kgm2，電動機的重量Gd=160kg1.驗算電動機的發(fā)熱功率條件等效功率：=K25·r· =0.75×1.3×2.40 =2.34KW式中K25工作類型系數(shù)，由表查得當(dāng)JC%=25時，K25=0.75 r按照起重機工作場所得tq/tg=0.25，估得r=1.3由此可知：<Ne,故初選電動機發(fā)熱條件通過。選擇電動機

12、：YR160M-82.減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/（·Dc）=85/3.14/0.5=54.1rpm機構(gòu)傳動比：i。=n1/nc=705/54.1=13.0查表，選用兩臺ZLZ-160-12.5-IV減速器i。=12.5；N=9.1KW，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為750rpm，可見Nj<N中級。(電動機發(fā)熱條件通過,減速器：ZLZ-160-12.5-IV ) 3.驗算起動時間起動時間：Tp=式中n1=705rpm m=2驅(qū)動電動機臺數(shù)Mq=1.5×975×N/n1=1.5×975×4/705=82.9N·m滿載時運行靜阻力矩：Mj（

13、Q=Q）= =67.7N·m空載運行時靜阻力矩：Mj（Q=0）=42.4N·m初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩：(GD2)ZL+(GD2)L=0.78 N·m機構(gòu)總飛輪矩:(GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d =5.67+0.78=6.45 N·m滿載起動時間:t= =8.91s空載啟動時間:t= =5.7s起動時間在允許范圍內(nèi)。4. 起動工況下校核減速器功率起動工況下減速器傳遞的功率:N=式中Pd=Pj+Pg=Pj+ =3216+=7746.2Nm/-運行機構(gòu)中,同一級傳動減速器的個數(shù),m/=2.因此N= =5.89KW所以減速器的N

14、中級=9.1KW>N,故所選減速器功率合適。五制動器的選擇取制動時間 tz=5s按空載計算動力矩,令Q=0,得:Mz=式中= =-19.2N·mPp=0.002G=168000×0.002=336NPmin=G=1344NM=2-制動器臺數(shù).兩套驅(qū)動裝置工作Mz=41.2 N·m現(xiàn)選用兩臺YWZ-200/25的制動器，查表 其制動力矩M=200 N·m，為避免打滑，使用時將其制動力矩調(diào)制3.5 N·m以下。六 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.1.機構(gòu)高速軸上的計算扭矩：=110.6×1.4=154.

15、8 N·m式中MI連軸器的等效力矩. MI=2×55.3=110.6 N·m等效系數(shù) 取=2 查表Mel=9.75*=55.3 N·m查的:電動機Y160M1-8,軸端為圓柱形,d1=48mm,L=110mm;查得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=630N·m,(GD2)ZL=0.063Kg·m,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 N·m,

16、(GD2)L=0.015Kg·m, 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 Kg·m與原估算的基本相符，故不需要再算。2.低速軸的計算扭矩： =154.8×15.75×0.95=2316.2 N·m浮動軸的驗算1）.疲勞強度的計算低速浮動軸的等效力矩：MI=1Meli=1.4×55.3×12.5×0.95=919.4Nm式中1等效系數(shù)，查得1=1.4由上節(jié)已取得浮動軸端直徑D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： N/cm2由于浮動軸載荷變化為

17、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(yīng)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=0.22×60000=13200N/cm2；ts=0.6ss=0.6×30000=18000N/cm2K=KxKm=1.6×1.2=1.92考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系，Km=1.2，nI=1.4安全系數(shù)，查得tn<t-1k 故疲勞強度驗算通過。數(shù)Kx=1.62）.靜強度的計算計算強度扭矩：Mmax=2Meli =2.5×55.3×12

18、.5×0.95=1641.7 Nm式中2動力系數(shù)，查表得2=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：t=3800N/cm2許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：N/cm2 t<tII,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，故高速軸驗算省去七緩沖器的選擇1.碰撞時起重機的動能 W動= G帶載起重機的重量G=168000+100000×0.1 =178000N V0碰撞時的瞬時速度，V0=（0.30.7）Vdx g重力加速度取10m/s2則W動= =5006.25 N m2. 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摩運行阻力，其最小值為Pmin=Gf0min=178

19、000×0.008=1424N f0min最小摩擦阻力系數(shù)可取f0min=0.008 P制制動器的制動力矩?fù)Q算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動減速度計算 P制=17800×0.55=9790N =0.55 m /s2 S緩沖行程取S=140 mm因此W阻=（1424+9790）×0.14=1569.96N m3. 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(yīng)該具有的緩沖容量為： =5006.25-1569.96 =3436.29 N m 式中 n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 mm三小車運行機構(gòu)經(jīng)比較過后，確定采用

20、如圖所示的傳動方案 1- 電動機 2-制動器 3-立式減速器 4-車輪 5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動軸 7-全齒輪聯(lián)軸器四滑輪組 吊鉤組一）起升結(jié)構(gòu)的傳動方案 1. 鋼絲繩的選擇（1） 根據(jù)使用場合，選結(jié)構(gòu)形式為6×37S (線接觸鋼絲繩，纖維芯)（2） 室內(nèi)工作的橋式起重機，選用右交互捻鋼絲繩，通常為B級鍍鋅（3） 鋼絲繩直徑：Fo= nSm =5.6×28460.4=159378N(采用最小安全系數(shù)法：Fo)n鋼絲繩最小安全系數(shù)，見表3-2，M6，運動繩，n=5.6；Fo鋼絲繩破斷拉力；dmin=C=0.098=16.5C= 最大工作靜拉力： Sm =28460.4 N

21、dmin鋼絲繩最小直徑，mm；S鋼絲繩最大工作靜拉力，N；C鋼絲繩選擇系數(shù)，見表3-2mm/N1/2 纖維芯鋼絲繩k'=0.33；鋼絲繩公稱抗拉強度選用中間值取：t=1770N/mm2；選d=18mm, b=1770N/mm2,Fo=169000N（4） 標(biāo)注如下：18 6×37S-FC B ZS 169(一) 滑輪、卷筒尺寸、卷筒轉(zhuǎn)速的計算1. 滑輪（1） 滑輪的卷繞直徑：D=hd=22.4×18=403.2 mmh滑輪的卷繞直徑與鋼絲繩直徑的比值，查表3-5，M6，滑輪 h=22.4，卷筒h1=20,P45;d鋼絲繩直徑，d=18mm;取滑輪的卷繞直徑為500m

22、m，滑輪的槽底直徑為Do=482mm(2)滑輪槽形狀及尺寸d>1718,R=10,H=30,B1=53,E1=38,R1=18,R2=15,R3=3,R4=5.M=12,C=1.5,S=12選鑄造滑輪組，ZG 270-500 鑄鋼鑄造，軋制滑輪：低碳鋼Q235 32. 卷筒（1） 采用雙聯(lián)卷筒：卷繞直徑：D=hd=20×18=360mm查表3-5，M6，h=20適當(dāng)放大卷筒直徑，選卷繞直徑D=648mm,卷筒的槽底直徑Do=630mm,查表3-10，P49。（2） 卷筒繩槽尺寸。 卷筒選取標(biāo)準(zhǔn)槽d=18mm,p1=20mm、（3） 卷筒長度采用雙聯(lián)卷筒：L=2(L0+L1+L2)+L3=2×(413.86+20+60)+372=1359.7mm L滑-2Hmin tanL3L滑+2Hmin tan ，L3=S