起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算部分

題目學(xué)院:機(jī)械自動(dòng)化專業(yè):機(jī)械工程及其自動(dòng)化學(xué)號(hào):200603130212學(xué)生姓名:陳旭指導(dǎo)教師:龍靖宇日期:2010.6武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文摘要本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是針對(duì)畢業(yè)實(shí)習(xí)中橋式起重機(jī)所做的具體到噸位級(jí)別的設(shè)計(jì)。隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，橋式起重機(jī)越來越多的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。在工廠中搬運(yùn)重物，機(jī)床上下件，裝運(yùn)工作吊裝零部件，流水線上的定點(diǎn)工作等都要用到起重機(jī)。起重機(jī)中種數(shù)量最多，在大小工廠之中均有應(yīng)用的就是小噸位的起重機(jī)，小噸位的橋式起重機(jī)廣泛的用于輕量工件的吊運(yùn)，在我國(guó)機(jī)械工業(yè)中占有十分重要的地位。但是，我國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用的各大起重機(jī)還是仿造國(guó)外落后技術(shù)制造出來的，而且已經(jīng)在工廠內(nèi)應(yīng)用了多年，有些甚至還是七八十年代的產(chǎn)品，無論在質(zhì)量上還是在功能上都滿足不了日益增長(zhǎng)的工業(yè)需求。如何設(shè)計(jì)使其成本最低化，布置合理化，功能現(xiàn)代化是我們研究的課題。本次設(shè)計(jì)就是對(duì)小噸位的橋式起重機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容是16/3t橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其中包括橋架結(jié)構(gòu)的布置計(jì)算及校核，主梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算及校核，端梁結(jié)構(gòu)的計(jì)算及校核，主端梁連接以及大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)零部件的選擇及校核。關(guān)鍵詞：起重機(jī)；大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；橋架；主端梁；小噸位ABSTRACTThegraduationprojectisabridgecraneforthegraduationfieldworkdonebythetonnagelevelspecifictothedesign.AsChina'smanufacturingindustry,moreandmoreapplicationscranetowhichindustrialproduction.Carryaheavyloadinthefactory,machinepartsupanddown,theworkofliftingpartsofshipment,assemblylineworkshouldbefixedonthecraneisused.Thelargestnumberofspeciesofcranes,bothinthesizeofthefactoryintotheapplicationissmalltonnagecranes,bridgecranessmalltonnageoflightweightpartsforawiderangeoflifting,inChina'smachineryindustryplaysaveryimportantposition.However,ourcurrentapplication,orcopylargecranebehindthetechnologyproducedabroad,andhasbeenappliedinthefactoryformanyyears,andsome70to80yearsofproducts,bothinqualityorfunctionalityarenotgrowingtomeettheindustrialdemand.Howtodesignitthelowestcost,rationalizethelayout,functionmodernizationisthesubjectofourstudy.Thisdesignisforsmalltonnagebridgecranedesign,themaindesignelementsare16/3tcranestructureandoperationofinstitutions,includingthebridgestructure,calculationandcheckingthelayout,themainbeamstructurecalculationandchecking,endbeamscalculationandchecking,themainendbeamconnectandrunthecartandcheckingbodypartsofchoice.Keywords:Crane；Themovingmainframe；Bridge；Mainbeamandendbeam；Smalltonnage目錄1續(xù)論……………11.1橋式起重機(jī)的介紹…………11.2橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案………………11.2.1主梁和橋架的設(shè)計(jì)………11.2.2端梁的設(shè)計(jì)…………………12大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………22.1設(shè)計(jì)的基本原則和要求……………………22.1.1機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案……………22.1.2大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題………22.2大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算………32.2.1確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案………32.2.2大車車輪與軌道的選擇及其強(qiáng)度校核……32.2.3運(yùn)行阻力運(yùn)算………………52.2.4選擇電動(dòng)機(jī)…………………62.2.5驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱條件……………………62.2.6減速器的選擇………………62.2.7驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率……………72.2.8驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間……………72.2.9起動(dòng)工況下校核減速器功率………………82.2.10驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件………82.2.11選擇制動(dòng)器…………………102.2.12選擇聯(lián)軸器…………………112.2.13浮動(dòng)軸的驗(yàn)算………………112.2.14緩沖器的選擇………………123橋架結(jié)構(gòu)的計(jì)算…………………143.1主要尺寸的確定………………143.1.1大車輪距……………………143.1.2主梁高度……………………143.1.3端梁高度……………………143.1.4橋架端部梯形高度…………143.1.5主梁腹板高度………………153.1.6確定主梁截面尺寸…………153.1.7加勁板的布置尺寸…………153.2主梁的計(jì)算…………………163.2.1計(jì)算載荷確定………………163.2.2主梁垂直最大彎矩…………163.2.3主梁水平最大彎矩…………173.2.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算……………173.2.5主梁的垂直剛度驗(yàn)算………193.2.6主梁的水平剛度驗(yàn)算………193.3端梁的計(jì)算…………………203.3.1計(jì)算載荷的確定……………203.3.2端梁垂直最大彎矩…………203.3.3梁的水平彎矩………………203.3.4端梁截面尺寸的確定………213.3.5端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算……………223.4主要焊縫的計(jì)算……………233.4.1端梁端部上翼緣焊縫………233.4.2端梁端部下翼緣焊縫………243.4.3主梁與端梁的連接焊縫……………………243.4.4主梁上蓋板焊縫……………244結(jié)束語(yǔ)……………………255參考文獻(xiàn)……………………266致謝……………………27武漢科技大學(xué)本科畢業(yè)論文.54~1.08N/cm取,QUOTE=1.08QUOTE,由此可得：QUOTE水平撓度的許用值：【QUOTE】=L/2000=2550/2000=1.275cm，因此QUOTE【QUOTE】由上面的計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求，當(dāng)起重機(jī)工作無特殊要求時(shí)，主梁的動(dòng)剛度驗(yàn)算略。3.3端梁的計(jì)算3.3.1計(jì)算載荷的確定R=式中，K——大車輪距，K=460cm——小車軌距，=2000mm——傳動(dòng)側(cè)車輪軸線到主梁中心線距離，取=110cm所以，R=182167N3.3.2端梁垂直最大彎矩在主梁支反力的作用下產(chǎn)生的最大彎矩——導(dǎo)電側(cè)車輪軸線至主梁中心線距離，90m=182167*90=16.4*10N.cm3.3.3梁的水平彎矩S——車輪軸向載荷，（由【1】2-6）——側(cè)壓系數(shù)，由【1】圖2-3取=0.18P——車輪軸壓，即端梁的支反力，=0.18*182162*90=2951110N.cm端梁因小車在起制動(dòng)慣性載荷作用下最大水平彎矩，P=P/7=57000/7=8142.9N=669134N.cm比較和兩值可知，應(yīng)取其中較大值進(jìn)行計(jì)算。3.3.4端梁截面尺寸的確定根據(jù)【1】表7-2推薦，選定端梁各構(gòu)件的板厚如下：上蓋板δ=10mm，終端下蓋板δ=10mm頭部下蓋板δ=12mm腹板δ=6mm按照【4】查得Φ500車輪組的尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板高度時(shí)，首先應(yīng)配置好支承車輪的截面（如下圖左），其次再?zèng)Q定端梁中間截面尺寸（如下圖右）。如下圖配置的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面30mm；車輪兩側(cè)距支撐處兩下蓋板內(nèi)邊為10mm，因此車輪與端梁不致磨碰。同時(shí)腹板中線正好通過車輪軸承箱的中心平面。最后，要檢查端梁中部下蓋板與軌道的距離。如圖（右）所示，此距離為60mm，合適端梁截面尺寸簡(jiǎn)圖3.3.5端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算端梁中間截面對(duì)水平中心線x-x的截面模數(shù)：W=（hδ/3+Bδ）h=(52*0.6/3+40*1)*52=2620.8cm對(duì)y-y的截面模數(shù)W=（hδ+Bδ/3）b=(52*0.6+40*1/3)*27.4=1220cm對(duì)x-x的半面積積矩=1465.6cm中間截面對(duì)x-x的慣性矩I=W=70761.6cm中間截面最大彎曲應(yīng)力=16.4*10/2620.8+2951110/1220=87MPa剪應(yīng)力199516*1465.6/70761.6/2/0.6=34.4MPa端梁支撐面對(duì)水平重心線x-x的慣性矩，截面模數(shù)及面積矩的計(jì)算如下：首先求水平重心線的位置水平中心線距上蓋板中心線的距離：C==7.15cm水平重心線帶腹板中線的距離：C=7.15-0.5-0.5*16.2=-1.45cm水平重心線距下蓋板中線的距離：C=（16.2+0.5+0.6）-7.15=10.15cm端梁支撐截面對(duì)水平重心線x-x的慣性矩：I=40*1/12+40*7.15*71.5+2*16.2*16.2*0.6/12+2*16.2*0.6*1.45*1.45+2*11*1.2/12+2*11*1.2*10.15*10.15=4839cm端梁支撐截面對(duì)水平重心線x-x的最小截面模數(shù)：W=I*1/、（C+δ/2）=4839/（10.15+0.6）=450.14cm端梁支撐截面水平重心線x-x下半面積矩：S=2*11*1.2*10.15+（10.15-0.6）*0.6*(10.15-0.6)/2=296cm端梁支撐截面附近的彎矩：M=Rd=2914672N.m端梁支撐截面的彎曲應(yīng)力由【1】公式（7-36）計(jì)算：σ==2914672/450.14=64.75MPa端梁支撐截面的剪應(yīng)力由【1】公式（7-37）計(jì)算：τ==182167*296/2/4839/0.6=80.1MPa端梁支承截面的合成應(yīng)力：=136.8MPa材料許用應(yīng)力[σd]=(0.80~0.85)[σ]=132.3~140.6MPa[τd]=(0.80~0.85)[τ]=76.5~81.3MPa強(qiáng)度驗(yàn)算結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。3.4主要焊縫的計(jì)算3.4.1端梁端部上翼緣焊縫端梁支撐截面上蓋板對(duì)水平重心線x-x的截面矩：S=40*1*7.15=286cm端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力由【1】公式（7-40）得：=182167*286/4/4839/0.7/0.6=64MPa式中，——上蓋板翼緣焊縫數(shù)；——悍肉高度，取0.6cm3.4.2端梁端部下翼緣焊縫端梁支撐面下蓋板對(duì)水平重心線x-x的面積矩S=2*12*1.2*10.15=292.32cm端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力由【1】公式（7-41）得：=182167*292.32/4/4839/0.7/0.6=65.5MPa3.4.3主梁與端梁的連接焊縫主梁與端梁腹板的連接焊縫的剪應(yīng)力【1】公式由7-42計(jì)算=199516/2/0.7/0.6/60=39.56MPa式中，h——連接處焊縫計(jì)算高度。3.4.4主梁上蓋板焊縫主梁在支撐處最大剪切力作用下，上蓋板焊縫剪切力由7-43計(jì)算得：式中，——主梁在支撐處截面對(duì)水平重心線x-x的慣性矩前面已經(jīng)算過為187488cmS——主梁上蓋板對(duì)截面水平重心線的面積矩：S=50*0.8*（60+0.8）/2=1216cm因此，計(jì)算得：=199516*1216/2/0.7/0.6/187488=15.4MPa焊縫的許用應(yīng)力，由第三章查得，[τ]=95MPa,因此各焊縫計(jì)算應(yīng)力均滿足要求。4結(jié)束語(yǔ)經(jīng)過兩個(gè)多月的努力，我終于完成了16/3t橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。在此期間，我完成了設(shè)計(jì)方案的確定，計(jì)算，電子繪圖，手工繪圖，設(shè)計(jì)報(bào)告等工作。該次設(shè)計(jì)也是我在大學(xué)生活中，歷時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)，設(shè)計(jì)內(nèi)容最多，遇到的挑戰(zhàn)最多的一次設(shè)計(jì)。通過我不懈的努力，逐漸從對(duì)起重機(jī)認(rèn)知的模糊到熟悉，并最終清晰的展現(xiàn)在圖紙上。為了做好這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我查閱了很多資料，學(xué)到了很多設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用的方式方法。雖然我的設(shè)計(jì)在細(xì)節(jié)上有很多不足之處，例如細(xì)節(jié)尺寸的確定問題，有些就沒有仔細(xì)斟酌，但是，對(duì)于整體布置方面，我盡量在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上讓橋架上各部件的布置趨于合理化人性化。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)將使我受益終身，讓我明白了只有認(rèn)真的去研究，仔細(xì)的做設(shè)計(jì)才能做出優(yōu)秀的成果，對(duì)于我在將來的工作和學(xué)習(xí)很有啟發(fā)意義。5參考文獻(xiàn)【1】陳道南，盛漢中.起重機(jī)課程設(shè)計(jì)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1993【2】陳道南.起重運(yùn)輸機(jī)械[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1997【3】張質(zhì)文，王金諾，虞和謙等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998【4】東北工學(xué)院?機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)?編寫組，機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版），冶金工業(yè)出版社，1987【5】中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1983【6】大連起重機(jī)廠.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].沈陽(yáng)：遼寧人民出版社，1979【7】揚(yáng)長(zhǎng)骙.起重機(jī)械[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1982【8】中國(guó)工程機(jī)械網(wǎng).工程起重機(jī)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]./news/articleview/2004-5-10/article_view_142