橋式起重機(jī)提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、分類號(hào) 密級(jí) U D C 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 橋式起重機(jī)提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓 名： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 導(dǎo)師 論文外文題目： System design of the bridge crane 論文主題詞： 橋式起重機(jī) 提升系統(tǒng) 外文主題詞： bridge crane hoisting system 論文答辯日期： 答辯委員會(huì)主席： 評(píng)閱教師： 摘要 橋式起重機(jī)在國(guó)內(nèi)外工程施工中得到廣泛應(yīng)用，而橋式起重機(jī)大型化代表著一個(gè)國(guó)家的工業(yè)水平和科技水平，因此大型橋式起重機(jī)的研發(fā)越來(lái)越得到重視。橋式起重機(jī)總體參數(shù)確定和臂架設(shè)計(jì)的好與壞直接影響整機(jī)布局和性能。本文旨對(duì)

2、橋式起重機(jī)提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 起升機(jī)構(gòu)，是任何起重機(jī)任何起重機(jī)必須具備的，使物品獲得升降運(yùn)動(dòng)的基本組成。起升機(jī)構(gòu)工作的好壞將直接影響整臺(tái)起重機(jī)的工作性能，是起重機(jī)最主要的機(jī)構(gòu)之一，它是由原動(dòng)機(jī)、卷筒、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤組成。原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)卷筒、鋼絲繩、滑輪組進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和力的傳遞，最終變成吊鉤的垂直運(yùn)動(dòng)。起升系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)采用液壓馬達(dá)，能滿足起重機(jī)的起升噸位要求。對(duì)于大型的起重機(jī)一般具有主、副兩套起升系統(tǒng)，以便更好的實(shí)現(xiàn)重物的提升。 對(duì)橋式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，起升動(dòng)作是最頻繁的動(dòng)作。主起升系統(tǒng)由恒功率變量泵、內(nèi)藏式定量馬達(dá)組成常閉式液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的液壓馬達(dá)把高壓油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，使主機(jī)的工

3、作部件克服負(fù)載及阻力克服負(fù)載及阻力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。變量馬達(dá)能有效地達(dá)到輕載高速、重載低速和節(jié)能的效果。通過(guò)馬達(dá)內(nèi)部的斜盤調(diào)節(jié)馬達(dá)的流量，使其在低速狀態(tài)下，馬達(dá)輸出高轉(zhuǎn)矩；在高速狀態(tài)下，馬達(dá)輸出低轉(zhuǎn)矩。 本設(shè)計(jì)采用許用應(yīng)力法以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法對(duì)橋式起重機(jī)的提升系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞: 橋式起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)，許用應(yīng)力，液壓系統(tǒng)。 ABSTRACT Bridge crane is widely used at home and abroad in engineering construction,Bridge crane is widely used at home and abroad in eng

4、ineering construction,Therefore large bridge crane research and development have been paid more and more attention,Determine the overall parameters and bridge crane arm frame design is good or bad directly affect the overall layout and performance.The purpose of this paper is to improve the design o

5、f the bridge crane system. Lifting mechanism,Is any crane crane must have,Make items to obtain the basic component of lifting movement.Lifting mechanism work is good or bad will directly affect the performance of the whole crane,Is the most important one of crane,It is by the prime mover, drum, wire

6、 rope, pulley block and hook.Prime mover of the rotary motion through the reel, wire rope and pulley block movement and force transfer, eventually become a hook vertical movement.Prime mover USES hydraulic motor, the lifting system can satisfy the requirement of the crane lifting tonnage.For large c

7、ranes in general has a main, two sets of hoisting system, in order to better realize the weight of promotion. For bridge crane, lifting action is the most frequent action. The main hoisting system consists of constant power variable pump and quantitative motor capacitor often closed hydraulic system

8、. The hydraulic system of hydraulic motor of high pressure oil pressure can be converted into mechanical energy, make the working parts of the host to overcome the load and resistance to overcome the load and resistance and motion generation. Variables can effectively reach the light load motor over

9、loaded at low speed and high speed, energy saving effect. Through the motor internal oblique plate can regulate the flow of motor in the low speed condition, the motor output high torque; Low at high speeds, the motor output torque. This design adopts the allowable stress method and computer aided d

10、esign method of bridge crane hoisting system design.Key Words:Bridge crane ,Lifting mechanism,Allowable stress,The hydraulic system 目 錄1.緒 論11.1起重機(jī)的發(fā)展史11.2 目前橋式起重機(jī)在國(guó)內(nèi)外的研究情況21.2.1起重機(jī)在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀3、1321.2.2起重機(jī)在國(guó)外的研究現(xiàn)狀321.2.3橋式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)831.3設(shè)計(jì)研究的主要的內(nèi)容42. 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)52.1參數(shù)的確定5 2.2載荷計(jì)算52.3主梁和端梁截面幾何參數(shù)優(yōu)化62.4主梁的計(jì)算72.

11、5端梁計(jì)算103.起升結(jié)構(gòu)123.1主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算133.1.1鋼絲繩的選擇133.1.2滑輪組的選擇133.1.3吊鉤的選擇143.1.4卷筒的選擇153.1.5選擇電動(dòng)機(jī)163.1.6選擇標(biāo)準(zhǔn)減速器163.1.7驗(yàn)算起升速度和實(shí)際需要功率163.1.8選擇制動(dòng)器173.2副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算173.2.1鋼絲繩的選擇173.2.2滑輪組的選擇173.2.4卷筒的選擇203.2.5選擇電動(dòng)機(jī)214 結(jié)論22致 謝23參考文獻(xiàn)241.緒 論1.1起重機(jī)的發(fā)展史中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的桔槔是臂架型起重機(jī)的雛形。在古代已經(jīng)有起升和移動(dòng)重量較大的物品的需要，因此就采用起重裝置來(lái)進(jìn)行這個(gè)工作。在公元前

12、五千年到四千年的新石器時(shí)代的末期，我國(guó)古代勞動(dòng)人民己能開鑿和搬運(yùn)巨石到遠(yuǎn)處，砌成石棺石臺(tái)等來(lái)埋葬和紀(jì)念死者。在商朝（公元前1765到1760年之間），我國(guó)勞動(dòng)人民就用了汲水的桔槔（一種用杠桿、對(duì)重和取物裝置組成的起重裝置）。以后到公元前1115年至1079年之間，又有轆櫨的發(fā)明。在古埃及建造金宇塔時(shí)，廣泛采用滾子、斜面和杠桿來(lái)起升大石塊、石碑和雕像，這些物品的重量有的甚至達(dá)到1000噸。那時(shí)候起重機(jī)械都是人力驅(qū)動(dòng)。公元前120年，在蓋隆的著作中描述了幅度不變的起重機(jī)和幅度可變的起重機(jī)。在這些書籍中記載了下列零部件的采用：自鎖式渦輪傳動(dòng)裝置、齒輪、起重卷筒等。工業(yè)中蒸氣機(jī)的出現(xiàn)大大地推動(dòng)了起重機(jī)

13、械的發(fā)展和改善。1827年，出現(xiàn)了第一臺(tái)用蒸氣驅(qū)動(dòng)的固定式旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。1846年，第一次制成了用液力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)。工業(yè)中電力驅(qū)動(dòng)的出現(xiàn)，是起重機(jī)械進(jìn)一步蓬勃發(fā)展的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。1880年，出現(xiàn)了第一臺(tái)用電力驅(qū)動(dòng)的載客升降機(jī)。1885年制成了電力驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)起重機(jī)。接著制成電力驅(qū)動(dòng)的橋式起重機(jī)和門座起重機(jī)3。隨著冶金工業(yè)、煤炭和采礦工業(yè)、機(jī)器制造業(yè)、海港和內(nèi)河碼頭的裝備和建筑工程等發(fā)展，起重機(jī)械的品種和參數(shù)都大大擴(kuò)大。機(jī)械制造已經(jīng)成長(zhǎng)成一門獨(dú)立的機(jī)械制造部門。第二次世界大戰(zhàn)以后的幾十年，起重機(jī)械獲得極其迅速的發(fā)展高，起重機(jī)的質(zhì)量、產(chǎn)量和品種得到大大的發(fā)展。例如，由于焊接技術(shù)的發(fā)展，箱形結(jié)構(gòu)的橋式起重機(jī)得

14、到廣泛的應(yīng)用，由于金屬材料的改善和加工技術(shù)的改進(jìn)，起重機(jī)零部件的壽命也提髙，由于電機(jī)和控制技術(shù)的發(fā)展，大大提高了起重機(jī)電力驅(qū)動(dòng)的品質(zhì)和自動(dòng)化水平。我國(guó)的起重機(jī)械制造業(yè)由于長(zhǎng)期受封建主義、帝國(guó)主義和官僚資本主義的深重壓迫，沒(méi)有自己的機(jī)器制造業(yè)，沒(méi)有起重機(jī)械制造業(yè)。中華人民共和國(guó)成立以來(lái)，在中國(guó)共產(chǎn)黨的領(lǐng)導(dǎo)下，我國(guó)已經(jīng)建立能獨(dú)立制造各種起重機(jī)的工業(yè)體系。對(duì)橋式起重機(jī)、汽車起重機(jī)、門座起重機(jī)和塔式起重機(jī)等已具有批量的生產(chǎn)能力。但是，即使已經(jīng)取得了很大的成績(jī)，但在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期里，要抓好起重機(jī)的質(zhì)量和產(chǎn)量，抓好各個(gè)環(huán)節(jié)，如原材料、基本零部件以及生產(chǎn)管理等環(huán)節(jié)，使我國(guó)起重機(jī)質(zhì)量和產(chǎn)量達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。1

15、.2 目前橋式起重機(jī)在國(guó)內(nèi)外的研究情況1.2.1起重機(jī)在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀3、13國(guó)內(nèi)專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)的廠家很多。 其中以中聯(lián)重科、 三一重工、 撫挖等公司產(chǎn)品系列較全市場(chǎng)占有率較高。 中聯(lián)重科在 2007 年 12 月宣布實(shí)行品 牌統(tǒng)一戰(zhàn)略后現(xiàn)已成功開發(fā)了 50t600t 履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。 作為中國(guó)起重 機(jī)行業(yè)的領(lǐng)跑者， 徐州重型機(jī)械有限公司現(xiàn)在已經(jīng)形成了以汽車起重機(jī)為主導(dǎo)， 履帶式重機(jī)和全路面起重機(jī)為側(cè)翼強(qiáng)勢(shì)推進(jìn)的龐大型譜群。 國(guó)內(nèi)最具歷史的履帶 式起重機(jī)生產(chǎn)企業(yè)撫挖現(xiàn)已擁有 35t350t 的履帶式起重機(jī)產(chǎn)品系列。 QUY350 是撫挖 2007 年推出的國(guó)產(chǎn)首臺(tái) 350t 履帶式起

16、重機(jī)， 填補(bǔ)了國(guó)內(nèi) 350t 履帶式起 重機(jī)的產(chǎn)品型譜空白。 三一科技自 2004 年初進(jìn)入履帶式起重機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn) 領(lǐng)域至今， 已成功開發(fā)出 50t900t 共 10 個(gè)型號(hào)的全系列產(chǎn)品并全部實(shí)現(xiàn)銷售。其 900t 履帶起重機(jī)的順利下線， 標(biāo)志著我國(guó)大型、超大型履帶起重機(jī)自主研發(fā)領(lǐng) 域已走在亞洲前列，成為目前亞洲最大噸位的履帶式起重機(jī)。據(jù)悉，日前三一科 技已具備 3200t 以下履帶式起重機(jī)的開發(fā)能力。1.2.2起重機(jī)在國(guó)外的研究現(xiàn)狀3 目前，國(guó)外專業(yè)生產(chǎn)大型起重機(jī)廠家很多。其中利勃海爾、 特雷克斯-德馬格、馬尼托瓦克與神鋼等公司家產(chǎn)品系列較全， 市場(chǎng)占有率較高。利勃 海爾公司的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)

17、、 工作可靠，其生產(chǎn)的 LR 系列履帶起重機(jī)最大起重 量已達(dá) 1200t。 其桁架臂履帶式起重機(jī)系列在 007 年又喜添新品 LR1600/2，使 其產(chǎn)品型譜更加完善 。 德馬格公司主要生產(chǎn)起重量從 50t1600t 的 CC 系列履帶 起重機(jī)。 最近推出了世界最大的履帶式起重機(jī) CC8800-1 雙臂新增功能套件使 其起重能力達(dá)到 3200t 馬尼托瓦克公司團(tuán)推出了新研發(fā)的 31000 型履帶式起 重機(jī)。其獨(dú)特的創(chuàng)新是可變位配重 (VPC)。與使用普通的吊運(yùn)能力增強(qiáng)附件相 比，可大量減少所需的地面準(zhǔn)備工作。 此外， 配備可變位配重的起重機(jī)能夠起 吊和運(yùn)送所有等級(jí)的額定負(fù)荷，可以很方便地在工地

18、上移動(dòng)。神鋼公司開發(fā)的履 帶起重機(jī)產(chǎn)品系列化程度高、 性價(jià)比高，深受發(fā)展中國(guó)家的歡迎，在全球范圍 內(nèi)占有一定比例。 近兩年神鋼在中國(guó)市場(chǎng)中噸位履帶起重機(jī)的銷售業(yè)績(jī)較好日本 產(chǎn)品的技術(shù)性能與德國(guó)產(chǎn)品還是有相當(dāng)差距，但其進(jìn)步較快， 價(jià)格比德國(guó)產(chǎn)品 更有競(jìng)爭(zhēng)力，所以它們較適合我國(guó)一般履帶起重機(jī)用戶。1.2.3橋式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)8（1） 起重機(jī)的大型化。 近年來(lái)，火電發(fā)電機(jī)組的功率不斷增大，由以前的 30 萬(wàn) KW 為主轉(zhuǎn)為 60 萬(wàn) KW 乃至 100 萬(wàn) KW 為主， 對(duì)起重機(jī)的噸位需求增大。 由于美國(guó)核電技術(shù) 的推廣應(yīng)用， 使大件吊裝量大幅增加催生了大型起重機(jī)市場(chǎng)的需求。大型石化 項(xiàng)目，同樣需

19、求大噸位的大型起重機(jī)特別是履帶式起重機(jī)。（2） 創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 開展對(duì)起重機(jī)傳動(dòng)型式創(chuàng)新、 結(jié)構(gòu)構(gòu)造創(chuàng)新和功能原理創(chuàng)新等方面理論及 技術(shù)基礎(chǔ)研究，為此著重研究新材料、 新工藝、 新的傳動(dòng)裝置， 從而通過(guò)對(duì) 不同設(shè)計(jì)方案的優(yōu)選、 分解和組合來(lái)產(chǎn)生新的設(shè)計(jì)方案， 不斷推出創(chuàng)新設(shè)計(jì)成果。（3）核心技術(shù)化。 各大知名企業(yè)均具有其獨(dú)特的核心技術(shù)，并不斷創(chuàng)新， 努力保持在同行 業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先地位。 現(xiàn)在各大公司均大力研究開發(fā)自己的核心技術(shù)，以不斷提升 自己的產(chǎn)品檔次和競(jìng)爭(zhēng)能力。（4） 模塊化和組合化。 極短交貨期的市場(chǎng)需求要求開展基于網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同異 地設(shè)計(jì)技術(shù)、并行工程技術(shù)研究，這樣可以縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。用模塊化

20、設(shè)計(jì) 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、 部件和零件制成 有多種用途， 有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊， 通過(guò)不同模塊的相互組合， 形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)。 達(dá)到改善整機(jī)性能，降低制造成本， 提高通用 化程度，用較少規(guī)格數(shù)的零部件組成多品種、 多規(guī)格的系列產(chǎn)品， 充分滿足用 戶需求。（5）大噸位的自拆裝系統(tǒng)。履帶起重機(jī)體太笨重在公路上無(wú)法自由行走，必 須拆卸才可運(yùn)輸， 到達(dá)工作點(diǎn)后再進(jìn)行組裝，需要輔助吊車。為減少或不用輔 助吊車， 節(jié)省施工費(fèi)用， 因此研制自拆裝系統(tǒng)勢(shì)在必行。目前中噸位履帶起重 機(jī)的自拆裝系統(tǒng)已比較完善， 大噸位的自拆裝系統(tǒng)仍是亟待解決的難題。1.3設(shè)

21、計(jì)研究的主要的內(nèi)容本次畢業(yè)設(shè)計(jì)通過(guò)查閱相關(guān)圖書、期刊、網(wǎng)上查詢等多種途徑，經(jīng)過(guò)課題的專業(yè)的調(diào)研,收集相關(guān)資料, 針對(duì)起重機(jī)中的橋式起重機(jī)的提升系統(tǒng)作一個(gè)比較全面的研究。橋式起重機(jī)是橫架于車間、倉(cāng)庫(kù)和料場(chǎng)上空進(jìn)行物料吊運(yùn)的起重設(shè)備。由于它的兩端坐落在高大的水泥柱或者金屬支架上，形狀似橋。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。它是使用范圍最廣、數(shù)量最多的一種起重機(jī)械。 普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。 起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪

22、組。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，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(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要針對(duì)的是橋式起重機(jī)的提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所以先要對(duì)提升系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)作一下了解：橋式起重機(jī)提升系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)有原動(dòng)機(jī)、卷筒、鋼絲繩、滑輪組和吊鉤。 在對(duì)橋式起重機(jī)提升系統(tǒng)的各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我主要要選擇起重機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和提升系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)、卷筒等進(jìn)行設(shè)計(jì)。重點(diǎn)概括如下：（1）對(duì)國(guó)內(nèi)外起重機(jī)的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)和發(fā)展方向進(jìn)行綜述；（2）對(duì)橋式起重機(jī)的基本金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；（3）對(duì)提升機(jī)構(gòu)主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算；（4）對(duì)提升機(jī)構(gòu)副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算。

23、242. 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)2.1參數(shù)的確定表2.1 起重機(jī)相關(guān)參數(shù)表起重機(jī)類型機(jī)加工車間10噸橋式起重機(jī)工作級(jí)別A4橋架形式雙梁8/5t10m機(jī)構(gòu)主起升副起升大車小車額定起重量（噸）85起升高度(米)1012運(yùn)行速度(米/分)7.310.34565工作級(jí)別M5M5M5M3輪距（米）2.53軌距（米）101.25軌道型號(hào)P38P18起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)鋼材料選擇Q235。起重機(jī)總質(zhì)量G=0.45Q+0.82L=0.458+0.8210=11.8t。起重小車質(zhì)量Gt=0.4Q=3.2t根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1-3-1取單根主梁自重G1=2t穩(wěn)定起升速度Vh=7.3m/min=0.123m/s0.2m/s,起

24、升沖擊系數(shù)1=10.1。根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式1-3-10確定起升載荷動(dòng)載荷系數(shù) 2=2min，車間用起升機(jī)的起升級(jí)別一般為HC2和HC3，結(jié)合起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-3-5，取2min=1.1。起重機(jī)運(yùn)行慣性力PH=5ma=1.5118000.2=3540N。小車運(yùn)行慣性力PH=5ma=1.520000.2=600N。大車運(yùn)行跑偏時(shí)，軌道側(cè)面與車輪輪緣或水平導(dǎo)向輪之間產(chǎn)生水平側(cè)向力Ps=1/2R，其中R是起重機(jī)產(chǎn)生側(cè)向力一側(cè)最大輪壓之和。2.2載荷計(jì)算（1）自重載荷：自重載荷包括均布載荷和集中載荷。根據(jù)圖4-3-36可以得出作用在一根主梁上半個(gè)橋架的重量G橋=1.5t。（2）集中載荷，查起重機(jī)設(shè)

25、計(jì)手冊(cè)表4-3-8得：操縱室重量Gc=13500N，運(yùn)行機(jī)構(gòu)重量Gy=5500N，電氣設(shè)備重量Gd=1500N。 （3）水平慣性載荷，分為橋架質(zhì)量產(chǎn)生的慣性載荷作為均布載荷q慣作用在橋架主梁上。大車啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，載重小車引起的慣性力以一集中載荷P大慣作用在主梁上。2.3主梁和端梁截面幾何參數(shù)優(yōu)化1)梁高h(yuǎn) h0=1/141/18L=556mm715mm，取H=600mm選取腹板高度h=650mm 端梁高度H0=0.40.6h=240360mm，取H0=350mm，選取腹板高度h=400mm2）腹板和上下蓋板腹板厚度=6mm，腹板間距bH/3.5=171mm,bL/50=200mm。取b=250

26、mm，上下蓋板厚度1H/50=13mm，取1=24mm。蓋板寬度B=b+2+40=306mm。同理，端梁腹板厚度=6mm，上下蓋板厚度0H0/50=7mm，取0=8mm。腹板間距b=0.5H0=175mm，蓋板寬度B=b+2+40=231mm,取端梁長(zhǎng)B0=3m。主梁截面和端梁截面的尺寸簡(jiǎn)圖分別示與圖中：圖2.1主梁截面尺寸簡(jiǎn)圖 圖2.2端梁截面尺寸簡(jiǎn)圖2.4主梁的計(jì)算已經(jīng)知道半個(gè)橋架的自重G橋=1.5t則主梁由于橋架自重引起的均布載荷： ql=G橋/L=15000/1000=15N/cm 查表得主梁由于分別驅(qū)動(dòng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)傳動(dòng)軸系引起的均布載荷： qy=88.5Ncm，取qy=8N/cm

27、。運(yùn)行機(jī)構(gòu)中央驅(qū)動(dòng)部件重量引起的集中載荷為Gd=10KN。主梁的總均布載荷： q=ql+qy=23N/cm。主梁的總計(jì)算均布載荷：q=4q=1.123=25.3N/cm。式中4是運(yùn)行沖擊系數(shù)，根據(jù)公式1-3-13得4=1.03+av=1.03+0.00245=1.1。作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪的輪壓值可根據(jù)表3-8-12中所列數(shù)據(jù)選用：根據(jù)Q/G=8/11.8=0.68，初選軌道為P18，兩車輪輪壓值P1=33600NP2=28800N考慮動(dòng)力系數(shù)2的小車車輪的計(jì)算輪壓值為：P1=P12=33600N1.1=36960NP2=P22=28800N1.1=31680 計(jì)算主梁垂直最大彎矩：M

28、maxG+P（2.1） =(P1+P2（LBXC）/L+Ql/24G0l0/L)/(4(P1+P2)/L+q/2)+4G0l0+4G1l1G0為操縱室的重量取G0=13500N，其重心距支點(diǎn)的距離為l0=280cm。將各數(shù)值代入公式2.1計(jì)算可得：G1=5500N，l1=160cm，BXC=160cmMmax=36960+31680(1000160)/1000+25.31000/21.12135002801000/24/36960+31680/1000+25.32+1.1213500280+1.125500160=21.2106Nm主梁水平最大彎矩：Mgmax=0.8MmaxG+Pa/g（2.

29、2）式中g(shù)重力加速度，g=9.81m/s2 a為大車起動(dòng)、制動(dòng)加速度平均值，由表1-3-7可計(jì)算得a=0.19+0.250.190.750.6310.63=0.19+0.02=0.21m/s2。為不計(jì)沖擊系數(shù)和動(dòng)載系數(shù)時(shí)主梁垂直最大彎矩，由公式2.3算得：MmaxG+P=(P1+P2(LBXC)/L+ql/2G0l0L/2)/(4P1+P2/L+q/2)+G0l0+G1l1=20.8106Nm （2.3）代入公式2.2得主梁水平最大彎矩： Mgmax=0.8MmaxG+Pag=0.820.81060.219.81 =35.6104Nm主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力根據(jù)公式2.4計(jì)算：=G+P+g=

30、MmaxG+P/Wx+Mgmax/Wy （2.4）式中主梁中間截面對(duì)水平重心軸線X-X的抗彎截面模數(shù)，其近似值： Wx=h3+B1h （2.5） Wy主梁中間截面對(duì)垂直重心軸線Y-Y的抗彎截面模數(shù)，其近似值：Wy=B1/3+hb （2.6）. 代入公式2.4因此可得：=G+P+g=MmaxG+P/Wx+Mgmax/Wy=21.21062038.4+35.6104902.4=1.08104N/cm2查表得16Mn的許用應(yīng)力I=s/n=230/1.33=172.9MP主梁支承截面的最大剪應(yīng)力根據(jù)公式計(jì)算： max=QmaxG+PS/Ix02 （2.7） 式中QmaxG+P是主梁支撐截面所受的最大剪

31、力，由公式2.8計(jì)算： QmaxG+P=P1+P2LBXC/L+qL2+4G0Ll0L+4G1 （2.8） Ix0主梁支承截面對(duì)水平重心軸線X-X的慣性矩，其近似值Ix0Wx0H0/2 （2.9） =h03+B1h0H02=650.63+30.60.66569.8/2=71140cm4S主梁支承截面半面積對(duì)水平重心軸線xx-的靜矩：S=2h0/2h0/4+B1h0/2+12 （2.10） =2650.62654+30.60.665/2+0.6/2 =1236cm3代入公式2.7可得：max=QmaxG+PSIx02=max=93267.712367114020.6 =1350N/cm2=13.

32、5MPamax=13.5MPaI=I3 =95.6MPa 由上面的計(jì)算可知，強(qiáng)度足夠。主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度可按照下列公式進(jìn)行計(jì)算：f=(P1L31+162+44)/48EIx （2.11）式中=P2/P1=31680/36960=0.857=BCX/L=160/1000=0.16IxWxH/2=2038.469.8/2=71140cm3代入公式2.11可得：f=P1L31+162+4448EIx=36960100031+0.857160.162+40.164/4831.71067.7114104=0.534cm允許的撓度值由公式f=L700=1000/700=1

33、.429cm得到因此 ff 主梁在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度可按下列公式計(jì)算：fg=PgL3/48EIy+qgL4/384EIy （2.12）式中Pg=0.010.02vP1+P2=0.010.0245/6033600+28800=468936Nqg=0.010.02vq=0.010.0245/6023=0.170.34N/cmIy=WyB2=902.430.6/2=13806cm4代入公式2.12可得：fg=PgL348EIy+qgL4384EIy=PgL348EIy+qgL4/384EIy=0.302cm水平撓度的許用值：fg=L/2000=0.5cm fgfg

34、 由上面計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。2.5端梁計(jì)算端梁受有主梁的最大支撐壓力和橋架偏斜側(cè)向載荷，其中，是起重機(jī)產(chǎn)生側(cè)向力一側(cè)最大輪壓之和，是水平側(cè)向力系數(shù)，根據(jù)跨度L=10m和大車輪距k=2.5m，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)圖1-3-6（b）中查得，則。由主梁自重和滿載小車在端梁極限位置求得，對(duì)端梁產(chǎn)生垂直彎矩和剪力，并認(rèn)為兩主梁的壓力相同：主梁自重2t，小車自重3.5t，小車滿載重量為3.5t+8t=11.5t。根據(jù)理論力學(xué)計(jì)算出。由于小車制動(dòng)慣性載荷和端梁自重影響很小，通常在計(jì)算強(qiáng)度的時(shí)候忽略不計(jì)，端梁的載荷作用圖如下：圖2.3端梁在豎直面內(nèi)載荷作用圖 圖2.4端梁在水平面內(nèi)載荷作用圖

35、端梁的計(jì)算的部位為彎矩最大的截面，如圖中所示的截面I-I、支撐截面II-II和安裝接頭釘孔削弱的截面III-III。圖2.5端梁計(jì)算部位示意圖I-I截面的彎矩為MV=VmaxC=1.03105N0.1m=10300NmMH=PsC=6177.6N0.1m=617.8Nm剪力Qv=Vmax=1.03105NI-I截面的應(yīng)力為=MV/WX+MH/WY （2.13）Wx=h3+B1h =400.63+23.10.840=1059.2cm3Wy=B13+hb =23.10.83+400.617.5=527.8cm3代入公式2.13得=MV/WX+MHWY=10300Nm/1059cm3+617.8Nm

36、3/527.8cm3=9.7MPa+1.17MPa=11MPa I=sn=230/1.33=172.9MPa剪應(yīng)力一般不大，可不算。II-II截面的彎矩為MV=VmaxC=10300Nm（水平彎矩很小，不考慮）剪力Qv=Vmax=1.03105N應(yīng)力為=MV/WIIII =QvS0/2Iz （2.14）WIIII為截面II-II的截面抗彎模量，S0為截面II-II的最大靜矩。而抗彎模量WIIII=h/3+B1h=400.6/3+23.10.840=1059.2cm3 S0=169cm3Iz=WZb/2=400.63+3000.84041.6/2=206336cm4 代入公式2.14得=1030

37、0/1059.2=9.7MPa=1.03105N169cm3/(2206336cm40.8cm)=0.53MPa 截面III-III的垂直彎矩很大，但剪力和水平彎矩不大，主要計(jì)算安裝接頭的螺栓連接：螺栓選擇M20，則螺栓截面積A=d2/4=3.144/4=3.14cm2由分析可知：腹板下一排螺栓受的拉力最大，每個(gè)螺栓受力為：Ni=(Hb)M/9n0H2d0/22.5d1/2+2n(Hba3)2+4ai/2 ) （2.15） H為端梁高度，H=416mm , M為連接處的垂直彎矩，如圖所示，M=Vmax（1.250.625）=1.03105N0.625m=0.64105Nmn0是下蓋板一端總受剪

38、面數(shù)，n0=36 ，腹板與下蓋板上的連接螺栓都取M20，則，為do/d1=1,一側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)n，n=36。b為螺栓距離蓋板距離取為b=48mm a1=60mm， 代入公式2.15得N=(416mm48mm)0.64108Nmm/(36416mm2/2.5+236(416mm48mm60mm)2+4(160mm2+110mm2+60mm2) =3.37103N對(duì)應(yīng)的每根螺栓上的拉應(yīng)力為=Ni/A=3.37103N3.14cm2=10.7MPa=170MPa下蓋板每個(gè)螺栓所受的剪力為Ns=H/2.5(Hb)d0/2d1/2Ni=416mm/(2.5(416mm48mm)13.37103) =

39、1.52103N,對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力=Ns/A=1.52103N/d=1.52103N/(2cm0.6cm)=12.7MPa=100MPa3.起升結(jié)構(gòu)結(jié)合本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)有主副起升機(jī)構(gòu)，故起升機(jī)構(gòu)的布置如下圖所示：圖3.1起升機(jī)構(gòu)的布置圖1-減去器 2-制動(dòng)器 3-帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器 4-浮動(dòng)軸 5-聯(lián)軸器 6-電動(dòng)機(jī) 7-卷筒 8-卷筒支座3.1主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1鋼絲繩的選擇鋼絲繩直徑由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式3-1-1給出 d=CS其中C為選擇系數(shù)，起升機(jī)工作級(jí)別為M5，由表3-1-2查得C=0.104，S為鋼絲繩最大工作靜壓力，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式2-2-2得 S=Q/(2mz)(1/12

40、3) （3.1） 式中m為倍率，初選m=3,橋式起重機(jī)中多選用雙聯(lián)滑輪組,由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-2-11得，z=0.98，由表2-2-3得1=2=3=4=5=6=0.98，代入公式3.1得：S=19678N d=CS=14.6mm 取d=15mm吊鉤起重機(jī)的鋼絲繩常用結(jié)構(gòu)為6X（19），故選用的鋼絲繩的型號(hào)為 （GB1102-74）。鋼絲繩安全校核：鋼絲繩計(jì)算破壞拉力Sb=nS=5.5S=108229N由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-1-10可查取6X(19)151550I光右交，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1550MPa，最小破斷拉力Sb=141KN SbSb所選鋼絲繩安全3.1.2滑輪組的選擇橋式起重機(jī)中多選

41、用雙聯(lián)滑輪組，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-2-8查得起重量為10t情況下，倍率選擇m=3，其布置圖如下圖所示：圖3.2起重機(jī)滑輪組工作滑輪的直徑，其中d為鋼絲繩直徑，d=15mm，e為輪繩直徑比系數(shù)，由表3-2-1差得e=20，故D0ed=300mm，取D0=300mm。由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-2-6選擇滑輪型號(hào)LGS8.2315130703.1.3吊鉤的選擇根據(jù)起升機(jī)構(gòu)布置圖，吊鉤組選用短鉤型，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-4-1選取工作強(qiáng)度等級(jí)為M級(jí)，結(jié)合起升重量10t，由表3-4-2選取鉤號(hào)為8，由表3-4-3查取吊鉤的材料為DG20，柄部直徑67mm，吊鉤采用單鉤鉤型，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-4-11查

42、得吊鉤自重161Kg，兩端滑輪間距L1=77mmD3035Q=(3035)10=94.9110.7mm取D=100mmh/D1.01.2取h/D=50mmD=吊鉤強(qiáng)度的校核：對(duì)于單鉤鉤身，鉤身主要彎曲截面A-A最危險(xiǎn)，截面A-A中，內(nèi)外側(cè)邊界最大應(yīng)力應(yīng)滿足內(nèi)=Qe1/FAKA(R0e1)外 =Qe2/FAKA(R0+e2) (3.2)由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-4-6可知，在如下梯形截面中：圖3.4吊鉤截面圖b1=0.67h=67mmb2=0.4b1=27mme1=43mme2=57mm截面A-A面積FA=(b1+b2h)/2=94100/2=4700mm2截面A-A的形狀系數(shù)KA由表3-4-6中查

43、得為0.1，R0=d/2+e1=93mm代入公式3.2得：內(nèi)=Qe1/FAKA(R0e1)=100000N43mm4700mm20.1(9343)mm=183MPa由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-4-7可知=b/1.55=4021.55=259MPab由表3-4-4查取b=402MPa所以內(nèi)外=Qe2FAKA(R0+e2)=10000057/(47000.1150)=81MPa所以外吊鉤強(qiáng)度足夠安全。3.1.4卷筒的選擇根據(jù)傳動(dòng)設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，卷筒選擇單層繞雙聯(lián)卷筒。卷筒直徑 其中e為筒繩直徑比，由表3-3-2查得e=18 ，d為繩子直徑，d=15mm。所以 選取D=260mm繩槽半徑 取R=8mm卷筒長(zhǎng)度L

44、=2L0+L1+L2+Lg式中L0為卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)度，L0=Hmaxm/D0+Z1p其中Hmax為最大起升高度Hmax=8103mm，m為滑輪組倍率m=3，D0為卷筒計(jì)算直徑D0=D+d=275mm，Z1為固定鋼繩的安全圈數(shù)取Z1=1.5，p是繩槽節(jié)距p=d+24mm=1719mm取p=18mmL0=Hmaxm/D0+Z1p=8103mm3/(3.14275mm+1.518mm)=529mm，L1為無(wú)繩槽卷筒端部長(zhǎng)度，由結(jié)構(gòu)需求確定，取L1=2d=30mmL2為固定鋼繩所需的長(zhǎng)度L2=3p=54mmLg為中間光滑部分長(zhǎng)度，由結(jié)構(gòu)需求確定，取Lg=3d=45mm所以L=2L0+L1+L2+

45、Lg=2529+30+54+45=1271mm取L=1500mm卷筒壁厚：=0.02D+610取=15mm卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，其中壓縮應(yīng)力最大。當(dāng)時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓縮應(yīng)力的 ，只計(jì)算壓應(yīng)力即可。當(dāng)時(shí)，要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷筒還須對(duì)筒壁進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。卷筒筒壁的最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在筒壁的內(nèi)表面，壓應(yīng)力按下式計(jì)算： e=A1A2Smax/p（3.3）Smax為鋼絲繩最大靜拉力Smax=19678N是壁厚=15mm節(jié)距p=18mm,A1應(yīng)力減小系數(shù)，一般取為 A1=0.75A2為多層卷繞系數(shù)取 A2=1代入公式3.3得

46、： e=A1A2Smax/p=0.75119678N/(15mm18mm)=54.7MPa選用灰鑄鐵HT200，最小抗拉強(qiáng)度b=195MPa許用壓應(yīng)力：e=b/n1=195MPa/1.5=130MPaee卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)故選定卷筒直徑=260mm，長(zhǎng)度L=1500mm；卷筒槽形的槽底半徑=8mm，槽距；起升高度=8m，倍率m=33.1.5選擇電動(dòng)機(jī)計(jì)算靜功率： Nj=(Q+G0)v/(10260) （3.4）Q是起重量Q=10t，G0=161kg，v是起升速度v=7.5m/min，是機(jī)構(gòu)總效率=0.85 代入公式3.4得：Nj=(Q+G0)v/(10260) =146.5KW 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率：

47、NKdNj=0.8146.5=117.2kW一般情況下式中系數(shù)取Kd=0.8根據(jù)起升機(jī)構(gòu)JC=25%查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-1-13選用電機(jī)YZR 355L1-10,其 額定轉(zhuǎn)速 n=578r/min3.1.6選擇標(biāo)準(zhǔn)減速器卷筒的速度 nj=8.8r/min減速器總傳動(dòng)比 i=n/nj=65.7選擇公稱傳動(dòng)比為 i=63根據(jù)輸入軸轉(zhuǎn)速 及高速軸的輸入功率 由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-10-6選用減速器的型號(hào)為QJS800-63IIIHW 其名義中心距800mm，傳動(dòng)比60，輸入轉(zhuǎn)速600r/min，許用功率158。3.1.7驗(yàn)算起升速度和實(shí)際需要功率實(shí)際起升速度：V=7.2m/min 誤差：=(VV)

48、/V=(7.27.5)/7.5=4.1%=15%Nx=NxV/V=95.6kW63/65.7=91.7kWNe(25%)=132kW其中Nx=kisrNj=0.750.87146.5=95.6kWkis是工作類型系數(shù)，中級(jí)，kis=0.75,r= 0.87。3.1.8選擇制動(dòng)器所需靜制動(dòng)力矩：Mzkz（(Q+G0D0）/2ini0)=1.75(100000+1610)275231250.85=65.2Nm 式子中kz為制動(dòng)安全系數(shù)，一般取 kz=1.75選擇電磁塊式制動(dòng)器MWZ160-80，其額定制動(dòng)力矩是80Nm，制動(dòng)輪直徑160mm，制動(dòng)輪重量16kg。3.2副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1鋼

49、絲繩的選擇鋼絲繩直徑由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式3-1-1給出 d=CS其中C為選擇系數(shù)，起升機(jī)工作級(jí)別為M5，由表3-1-2查得C=0.104，S為鋼絲繩最大工作靜壓力，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)公式2-2-2得S=Q/(2mz)(1/123) （3.5） 式中m為倍率，初選m=2, 橋式起重機(jī)中多選用雙聯(lián)滑輪組,由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-2-11得，由表2-2-3得1=2=3=4=5=6=0.98，代入公式3.5得：S=23615N， d=15mm 取d=16.5mm吊鉤起重機(jī)的鋼絲繩常用結(jié)構(gòu)為6X（19），故選用的鋼絲繩的型號(hào)為 6X(19)17.51550I光右交（GB1102-74）。鋼絲繩安全校核：鋼絲繩計(jì)算破壞拉力Sb=nS=5.5S=86587N由表3-1-10可查取6X(19)17.51550I光右交，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1550MPa時(shí)，最小破斷拉力Sb=189.5KN Sb Sb所選鋼絲繩安全3.2.2滑輪組的選擇橋式起重機(jī)中多選用雙聯(lián)滑輪組，由起重