電動橋式雙梁起重機的機械設(shè)計

1、摘要 起重機是減輕人們笨重勞動體力勞動，提高作業(yè)效率，實現(xiàn)安全生產(chǎn)的起重運輸設(shè)備。在國民物資生產(chǎn)中和物資運輸中起到關(guān)鍵的基礎(chǔ)作用或輔助作用。本文是為了更好的節(jié)省成本，提高材料的利用率，提高起重機的性價比，而設(shè)計完成的。本文主要介紹了QD型16/3.2T，A5級電動橋式雙梁起重機的機械設(shè)計過程及制造加工圖紙。關(guān)鍵詞：雙梁起重機，QD型16/3.2T，電動橋式。Abstract       It is to reduce the heavy crane manual labor and improve operational efficiency

2、and achieve safe production of hoisting and conveying equipment.。Materials in the production of national goods transport and play a key role in the foundation or a supporting role。 This article is better in order to save costs and improve material utilization and improve cost-effective crane, design

3、ed to be completed。 This paper mainly introduces the QD type 16/3.2T, A5-class double-beam bridge crane electrical mechanical design process and manufacturing process drawings。 Key words Double-beam crane, QD-based 16/3.2T, Electric bridge。1. 緒論11.1 選題的意義：11.2 起重機的發(fā)展概況:12. 16/3.2T 電動橋式起重機主起升機構(gòu)的設(shè)計22.

4、1 鋼絲繩的選擇22.1.1 鋼絲繩受到靜拉力的計算22.1.2 鋼絲繩型號選擇22.1.3 滑輪組選擇32.2 卷筒的選擇32.2.1 卷筒直徑選擇32.2.2 卷筒長度32.2.3 卷筒的轉(zhuǎn)速計算32.3 選擇電動機42.3.1 電動機靜功率的計算42.3.2 電動機功率4 電動機過載能力校驗42.4 減速器的選擇42.4.1 傳動比的計算42.4.2 標準減速器的選擇42.4.3. 驗算減速器52.5 選擇制動器52.6 選擇軸及聯(lián)軸器52.6.1 軸的選擇：52.6.2 聯(lián)軸器的的選擇62.7 起動及制動時間驗算62.7.1 起動時間和起動加速度驗算62.7.2 制動時間和制動平均加速

5、度驗算73. 16/3.2T 電動橋式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計74 電動小車運行機構(gòu)的設(shè)計84.1 運行阻力的計算84.1.1 摩擦力Fm的計算84.1.2坡道力Fp的計算84.1.3 運行風阻力Fw84.2 電動機的選擇84.2.1 電動機的靜功率的計算84.2.2 電動機的初選94.3 起動時間與起動平均加速度的驗算。104.4 標準減速器的選擇104.5 制動器的選擇114.6 傳動軸和聯(lián)軸器的選擇114.7 運行打滑驗算125 大車運行機構(gòu)的設(shè)計126 雙梁小車式橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計136.1 載荷的計算13計算得： 所以輪壓分布如圖4所示；136.2 主梁的結(jié)構(gòu)及尺寸選擇146.2.

6、1 按梁的強度條件確定梁高hs146.3 主梁設(shè)計計算。156.3.2 主梁的剛度計算16結(jié)束語17致謝17主要參考文獻與資料181. 緒論1.1 選題的意義：在現(xiàn)代工業(yè)化的社會里，起重機在我們生活的方方面面都能用到，從港口的裝卸港機到建筑上的建筑塔吊，從車間的行車到汽車試吊車。解決了我們過去的人力抬作，完成著過去所不能完成的任務(wù)。處處為人類的制造的進步作貢獻。最常用的通用起重機承擔著生產(chǎn)車間許多，許多方面的基礎(chǔ)工作，為工業(yè)高效生產(chǎn)提供保證。 在這個全球經(jīng)濟危機的大的背景下，起重行業(yè)受到了嚴峻的挑戰(zhàn)，競爭更加激烈。那么更合理的，更先進的制造起重機，以最優(yōu)性價比來贏得市場。那么，為了贏得挑戰(zhàn)，選

7、擇了起重機的機械部分設(shè)計。1.2 起重機的發(fā)展概況:我國的起重機行業(yè)是從建國后開始建設(shè)，多部分是采用蘇聯(lián)標準。改革開放以后，隨著我國的工業(yè)迅速發(fā)展，各行工業(yè)起重機的要求也隨之提高。作為特種設(shè)備，檢驗也要求相對嚴格。國家也逐步形成了一定制造，檢驗標準。電氣設(shè)備也隨著不同的要求而改變。有傳統(tǒng)的接觸器控制，也逐步向自動化方面發(fā)展。隨著變頻器，可編程控制器（PLG）的技術(shù)成熟，也被廣泛應(yīng)用在起重機當中。為了起重機方面操作人員的安全，無線遠程控制也逐漸普及。為了，滿足高精度，多速度行車的需要，機械部分要求也越來越高，設(shè)計更精確，鋼絲繩起重機作為一種大型起重設(shè)備，廣泛用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，而國內(nèi)鋼絲繩起重

8、機近幾年的發(fā)展卻十分緩慢。上世紀60年代到70年代初，我國從前蘇聯(lián)引進了TV型鋼絲繩式起重機。其間,曾有一些廠家引進國外先進的生產(chǎn)制造技術(shù), 但均未獲得廣泛的推廣應(yīng)用。橋式起重機的現(xiàn)狀：橋式起重機是作為生產(chǎn)車間最常用的基礎(chǔ)設(shè)備，也是在各類起重機中，需求量最大的。一般橋式起重機有以下幾部分組成。有起升機構(gòu)，小車運行機構(gòu)，大車運行機構(gòu)，控制電路，金屬框架結(jié)構(gòu)等主要機構(gòu)組成。在現(xiàn)在的橋式起重機機械制造中，還是傳統(tǒng)的用大的鋼構(gòu)成本，還有沉重的運行機構(gòu)，來超大的滿足需要，在制造工藝中還存在著種種問題，對于材料有很多的浪費情況，為了極大的節(jié)省成本，故要精確的計算受力及選擇配件。在原有的基礎(chǔ)上進行改進，符合

9、實際工作場合。 2. 16/3.2T 電動橋式起重機主起升機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計要求：起重量16T,跨度16.5m,起升速度7.9m/min，起升高度為10m。 通常在起重機的設(shè)計過程中，在根據(jù)實際現(xiàn)場的工作環(huán)境，來確定起重機的工作級別。那么在本設(shè)計中，考慮到通常情況，那么選擇一般級別A5級。在我們一般的設(shè)計過程中嚴格執(zhí)行國家的標準。不能過擅自進行非標的設(shè)計。必須通過國家特種設(shè)備檢驗中心的許可。2.1 鋼絲繩的選擇通常采用省力的機構(gòu)，一般采用動，靜滑輪組的組合，從而減輕對傳動機構(gòu)的要求。那么， 但我們還要考慮到運行速度以及所占得到設(shè)備外形尺寸的大小，以及還有運行效率的問題。這樣我就把二者的結(jié)合，取中

10、進行優(yōu)化，在滑輪組的選擇手冊上選得。 初步選擇雙聯(lián)滑輪組，如圖1所示?；喗M省力倍數(shù)m=3,滑輪效率z=0.95。 鋼絲繩受到靜拉力的計算最大靜拉力:式中：Q是起升量=16 t；z=0.95; m=3.那么S=16x103x9.8/2x3x0.95=27.8KN 鋼絲繩型號選擇 鋼絲繩是起重機的重要部件，也是安全系數(shù)要求較高的部件。已經(jīng)形成了國家標準，那么我們要考慮到各種型號的功能，以及材料的利用率，進行有比較的選擇。 d=cs 其中式中：d為鋼絲繩直徑，c鋼絲繩選擇系數(shù)取0.104.d=17.34mm. 圖1鋼絲繩繞線圖 在起重機設(shè)計手冊鋼絲繩選擇列表6w(19)-17.5-1550-I型L

11、=10x103x6+26(額外長度)=86m。額外長度是包括固定鋼絲繩長度以及滑輪纏繞長度。2.1.3 滑輪組選擇 經(jīng)過對鋼絲繩的選擇，雙聯(lián)滑輪組可以滿足該機構(gòu)的需要?；喗M滑輪直徑的計算 D>=e.d式中：e為滑輪直徑選擇系數(shù)取20.所以D=350mm.DO在起重機設(shè)計手冊的滑輪組列表中選擇355mm，滑輪組選擇代號為LGS58.5x355-169-80型。2.2 卷筒的選擇2.2.1 卷筒直徑選擇卷筒直徑D0=(e1-1)d, 式中e1是卷筒選擇系數(shù)取26.所以D0=25x17.5=437.5mm.2.2.2 卷筒長度 Ls=(L0+L1+L2)+Lg 式中:L0是鋼絲繩纏繞部分長度

12、，L0=L*p/D0.其中卷筒的螺距為20mm. L0=86x103x20/437.5x3.14=1095mm. L1無繩端尺寸取200mm L2固定鋼絲繩用長度取80mm Lg為中間光滑部分長度取50mm那么,Ls=1425mm所以查起重機設(shè)計手冊表3-3-6.取T1024-500-1500-右-16t-20.2.2.3 卷筒的轉(zhuǎn)速計算nt=60mv/D0 式中 v是起升速度（m/s）.所以 nt=15.09轉(zhuǎn)/min 2.3 選擇電動機2.3.1 電動機靜功率的計算Pj=Q*V/1000式中機構(gòu)總功率。=z*d*t*cz為在表3-2-10中取 0.95，d導(dǎo)向輪到效率在表2-2-3中取0.

13、985.c卷筒的效率0.985. t傳動效率，在表2-2-4中取0.85。所以,=0.783那么,Pj=26.366kw2.3.2 電動機功率Pj=GQv/1000=21.1kw式中G 于表2-2-5取0.8所以Pj取26kw ,初步選擇YZR225M8-708型電動機。2.3.3 電動機過載能力校驗Pn 其中式中： Pn基準通電持續(xù)率是電機額定功率（kw） m電機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，取2.8. H 超載系數(shù)，繞線型電機取2.1 U電機臺數(shù)，為一臺。所以，Pn 因為 YZR225M8-708型電動機在JC25，CZ=150時，輸出P=24.096kw大于Pn故滿足要求。2.4 減速器的選擇2.4

14、.1 傳動比的計算 式中:n為電動機的額定轉(zhuǎn)速nt為轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速2.4.2 標準減速器的選擇式中:K為減速器選擇系數(shù)取1.1.故 故在減速器手冊上選擇 ZQ-650-I-3CA型減速機。傳動比48.57。因為ZQ型制造容易，價格低廉，能夠滿足設(shè)計需要。2.4.3. 驗算減速器最大徑向力Fmax，短暫最大扭矩Tmax。 其中：起升載荷系 數(shù)取1.2.S鋼絲繩最大靜拉力Gt卷筒的重力7379.4NF是 減速器允許的 最大徑向載荷。Fmax=37.05kNF=42000NTmax=2TTT鋼絲繩產(chǎn)生的最大扭矩。Tmax=1.2xsx0.5=16.6kN.mT=19000所以減速器符合設(shè)計要求。2.5

15、選擇制動器 制動器是保證起重機安全的重要部件，制動器制動力矩必須要大于貨物產(chǎn)生力矩。在貨物處于懸吊狀態(tài)時具有足夠的安全裕度。制動轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足下式要求：式中： Tz制動器制動轉(zhuǎn)矩。Kz制動安全系數(shù)，與機構(gòu)的重要程度和機構(gòu)的工作等級有關(guān)取1.75Q 額定起升載荷 D0 卷筒的卷繞直徑 500機構(gòu)的總效率0.785M滑輪組的倍率為3 i傳動結(jié)構(gòu)的傳動比48.57計算得：在制動器樣本上選取YWZ3-315/90型。其制動力矩為900N.m直徑350mm2.6 選擇軸及聯(lián)軸器2.6.1 軸的選擇： 軸所傳遞力矩 其中： , 所以:直徑取55mm.2.6.2 聯(lián)軸器的的選擇依據(jù)所傳遞的扭矩，轉(zhuǎn)速和被連接的軸

16、徑等參數(shù)選擇。起升機構(gòu)聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式的要求： 式中：T 所傳扭矩的計算值按第II類載荷計算的軸最大扭矩。對于高速軸 s 所以，聯(lián)軸器的許用扭矩。K1聯(lián)軸器的重要程度系數(shù)，起升機構(gòu)取1.8K3角度偏差系數(shù)，從表3-12-4中選1.25所以：T=1388N.m故選用CL3型。2.7 起動及制動時間驗算2.7.1 起動時間和起動加速度驗算起動時間 式中: n電動機的額定轉(zhuǎn)速Tq電動機平均起動轉(zhuǎn)矩，查表2-2-8，Tq=1.5TnTn=350N.m式中:Jd電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量。查表0.82Je為制動輪和聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動慣量/。在表3-7-4和3-12-7中選擇0.6，0.12J=1.771+0.059=1

17、.83所以，Tq=0.475s查表2-2-9Tq一般小于1.5s.所以合適起動時間還要驗算平均加速度來驗證。 aq=v/tqa式中：aq是起動平均加速度。V起升速度a推薦值為0.2.所以aq=0.177a符合起重機設(shè)計標準。2.7.2 制動時間和制動平均加速度驗算滿載下降制動時間 式中:n滿載下降時電動機的轉(zhuǎn)速，通常取1.1nTz制動器的制動轉(zhuǎn)矩為900N.mTj滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩。所以，Tj=MjJ是滿載下降時換算到機構(gòu)總的轉(zhuǎn)動慣量，按下式計算 那么，Tz=0.6942stz推薦時間可取tztq=1.5s制動平均減速度 V是滿載下降速度m/s 可取v=1.1vaj無特殊要求不的大于表2-

18、2-10中0.2計算得 aj=0.1901<a=0.2符合設(shè)計規(guī)范的要求。限位開關(guān)取Lx36-84型。3. 16/3.2T 電動橋式起重機副起升機構(gòu)的設(shè)計設(shè)計要求起重量16T,起升速度16.5m/min，起升高度為12m。由于主副起升的機構(gòu)選擇基本上相同，設(shè)計過程不在敘述。鋼絲繩選擇6W(19)-11-1551型。工作拉力8.26KN滑輪組選擇如圖(2)：卷筒選擇直徑300mm 型號為T1020-300-1500-右-5T-20電動機選YZR180L-8，功率13Kw，轉(zhuǎn)速 為700轉(zhuǎn)/分。減速器的型號為ZQ-400-v-3CA傳動比20.47制動器型號YWZ3-250/45型。限位開關(guān)

19、選擇Lx10-11型 圖2 鋼絲繩繞線圖4 電動小車運行機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計要求：運行速度45m/s4.1 運行阻力的計算雙梁起重機小車在平直的軌道上運行靜阻力Fj包括有摩擦力Fm的作用有坡道阻力Fp的作用，還用風阻力Fw的作用。這里所設(shè)計的起重機是在室內(nèi)使用，故風阻力Fw=0.4.1.1 摩擦力Fm的計算小車滿載運行的最大摩擦阻力 式中：Q是起升載荷。G是小車自重約為6200kg.f滾動摩擦系數(shù)，差表2-3-2取0.3.d是與軸承相配合出軸的直徑65mm。為車輪軸承摩擦系數(shù)，差表2-3-3取0.015D是車輪的踏面直徑是350mm4.1.2坡道力Fp的計算Fp=(Q+G)sin式中：為坡度角。因

20、為一般坡度角很小，計算中可用軌道坡度i來替代sin，一般橋式起重機i值取.。那么Fp=217.8N4.1.3 運行風阻力Fw由于所設(shè)計的橋式起重機是在室內(nèi)運作，不考慮風的因素。故取。所以，F(xiàn)j=3483.8N4.2 電動機的選擇4.2.1 電動機的靜功率的計算 V0 是初選運行速度為.m/min 機構(gòu)運行效率。取.。m電動機個數(shù)為個。那么，Pj=2.88Kw4.2.2 電動機的初選由于運行機構(gòu)的靜功率載荷變化小，動載的變化大，因此電動機的額定功率應(yīng)大于靜功率，以滿足要求。橋式起重機一般按以下公式選擇。 Kd 是考慮到電動機起動時慣性影響的功率增大系數(shù)，室內(nèi)的可取.所以，Pj.Kw故在樣本中選取

21、kw,根據(jù)工作情況，該電動機的通電持續(xù)率Jc=25,CZ=300.轉(zhuǎn)速選擇轉(zhuǎn)/分。故選取YZR132M2-6型。4. 電動機的過載能力校驗。Pn是基準通電持續(xù)率的電動機功率。M電動機個數(shù)。as 是相對于基準通電持續(xù)率的平均起動轉(zhuǎn)矩的表厶值。一般饒線型異步電動機取.。FjII運行靜阻力為.N V運行速度， 根據(jù)與初選的電動機轉(zhuǎn)速確定傳動比。所以v=0.743,J 機構(gòu)的總的轉(zhuǎn)動慣量，即折算到電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量,按照下式計算J1是電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量J2電動機軸上制動輪上和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量。K 計及到其他傳動件飛輪矩的影響系數(shù) 可取.。Ta 機構(gòu)的初選起動時間，一般情況下橋架類的小車運

22、行機構(gòu)去s, n 電動機的額定轉(zhuǎn)速。那么，Pd=2.9kw4.3 起動時間與起動平均加速度的驗算。4.3. 滿載。上坡，迎風的起動時間式中：n電動機的額定轉(zhuǎn)速J 機構(gòu)的總的轉(zhuǎn)動慣量，在上邊已經(jīng)求的為.Kg.m2 Tmq 電動機的平均起動轉(zhuǎn)矩，計算的.N.m Tj滿載，上，迎風時作用在電動機軸上的靜阻力矩，按下式計算：其中Fj1是運行阻力.N所以，t=5.19s4.3.2 起動平均加速度計算為了避免過大的沖擊及物品擺動，應(yīng)驗算起動時間的平均加速度，一般應(yīng)在允許范圍內(nèi)，參考表2-3-6。 a=v/t=0.13, 故在允許范圍內(nèi)。4.4 標準減速器的選擇4.4.1 減速器傳動比機構(gòu)的計算傳動比 D

23、車輪的踏面直徑，為350mmn電動機的額定轉(zhuǎn)速v0初選電動機的運行速度45m/min4.4.2 標準減速器的選用 減速機的設(shè)計壽命該與機構(gòu)的總的壽命相符合。由于運行機構(gòu)的動載荷較大所以應(yīng)該以實際載荷來選擇。由于起動和制動時的慣性載荷幾乎全部傳給傳動零件，那么我們就要根據(jù)起動是的工況來確定。減速機的計算輸入功率為：m 減速機的個數(shù)，這里為1個V 運行速度0.730 運行機構(gòu)的效率0.9 Fg運行起動是的慣性力，按下式計算：=3467.4N其中 是考慮到機構(gòu)中旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的慣性力的增大系數(shù)。取1.2。那么Pj=2.86Kw4.5 制動器的選擇 制動器是根據(jù)起重機滿載時，且順風情況，下坡運行制動時進行選

24、擇，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)停車，制動轉(zhuǎn)距按下式計算； Fp 坡道阻力，為217.8NFwII 風阻力，在室內(nèi)為0。Fm1滿載是的最小摩擦力。 m制動器的個數(shù)1tz制動時間在表2-3-6中選擇為4.0s.那么Tz故在制動器樣本當中選擇 YW160-220-2型電力液壓塊式制動器。4.6 傳動軸和聯(lián)軸器的選擇4.6.軸的直徑選擇由于軸只是受到扭矩作用，強度計算公式是所以=61.25其中 Wz傳動軸計算截面的截面模量，Wz=0.2那么，取65mm4.6.2 高速軸聯(lián)軸器 計算扭矩Tc1應(yīng)滿足 式中： n1聯(lián)軸器的安全系數(shù)取2.5。8剛性動載系數(shù)取1.1Tn電動機的額定扭矩42N.mTt聯(lián)軸器的許用扭矩那么,

25、故選擇 CL1型4.6. 低速軸的聯(lián)軸器計算扭矩Tc2應(yīng)滿足:減速器效率取0.9所以Tc2選擇CL3型。4.7 運行打滑驗算 為了使起重機在運行時可靠的起動或制動，防止出現(xiàn)驅(qū)動輪在軌道上打滑現(xiàn)象，避免車輪打滑影響起重機正常工作和加劇車輪的磨損，應(yīng)分別對起制動進行驗算。4.7.1 起動時按下式進行驗算：4.7.2 制動時按下式進行驗算；以上兩式中： 粘者系數(shù)，室內(nèi)的起重機取0.15K粘著安全系數(shù)，取1.1µ軸承的摩擦系數(shù)，根據(jù)表2-3-3取0.08d是軸承內(nèi)徑65mmD車輪踏面直徑350mm Rmin驅(qū)動輪的最小輪壓，112KN Tmq打滑時電動機的平均起動轉(zhuǎn)距，計算出的為 K計及其他

26、傳動件飛輪矩影響的系數(shù)。折算到電動機軸上可取1.1。J1電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 0.062J2電動機軸上帶制動輪聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量0.451 a起動平均加速度 0.13Tz打滑一側(cè)的制動轉(zhuǎn)距取68.8 az制動平均減速度。0.13,一般對于橋式起重機的減加速度相同計算。經(jīng)過驗算合格。5 大車運行機構(gòu)的設(shè)計大車運行機構(gòu)與小車運行機構(gòu)的運行方式相同，大車的運行速度84.7m/min，估計自重2500Kg。那么同理，可得出以下選材，設(shè)計過程略。電動機選擇YZR160M1-6,功率2個6.3kw.轉(zhuǎn)速為921轉(zhuǎn)，工作制同小車相同。減速機型號為PJ-350-V-Z(65),傳動比為20.49制動器型號為YW2

27、00-300-2型，制動力矩為2x180N.m緩沖行程為140mm，車輪直徑600mm,機構(gòu)的布置情況，在附圖，大車運行圖6 雙梁小車式橋式起重機金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1 載荷的計算作用在橋架上的載荷有自重載荷，起升載荷，活動載荷，水平慣性載荷，等。6.1. 自重載荷 自重載荷可以分為均布載荷和集中載荷兩種。均布載荷有：主梁，走臺欄桿，配電管道等的重力。集中載荷有：司機室，大車運行機構(gòu)，布置在走臺上的氣設(shè)備的重力 。在普通設(shè)計當中只是以照經(jīng)驗圖-6選擇載荷。那么本車的一根主梁的半個橋架即G橋為T. 移動載荷移動載荷為小車的自重載荷和起升載荷，以小車輪壓方式作用在主梁上。 輪壓圖如圖 圖3 輪壓計算圖

28、小車各支撐；輪壓的計算： R1=(G2+Q)(1-t/b)(1-e/L)R2=(G2+Q)(1-t/b)e/LR3=(G2+Q)(1-e/L)t/bR4=(G2+Q)et/bLG2是小車的自重Q是貨物的重力。t,e是小車及貨物的重心在支撐平面內(nèi)的投影。t=1040mm,e=1000mm.計算得： 所以輪壓分布如圖4所示；圖4輪壓分布圖6.2 主梁的結(jié)構(gòu)及尺寸選擇6.2.1 按梁的強度條件確定梁高hs 式中：其中：c1將小車輪壓轉(zhuǎn)化為跨中集中載荷時小車的換算系數(shù)， C1=1-b/2Lb 小車的軸距，腹板的餓總厚度，為20mm 材料的許用應(yīng)力取120Mp=腹板加勁板的重量/腹板的重量1/36.2.2 按剛度條件確定梁高，E=200Gpa 計算得：hr672.6mm 6.2.3 梁的截面參數(shù)取值一般的設(shè)計中按照表4-3-12選擇：梁高h選擇,h/L=1/141/20那么在以上幾個條件都允許的情況下，結(jié)合表選擇