起重機畢業(yè)設(shè)計指導書

河北工程大學機電學院畢業(yè)設(shè)計指導書設(shè)計題目： 電站廠房橋式起重機設(shè)計工程機械教研室2005年月日電站廠房橋式起重機設(shè)計指導書第一章概述一、電站廠房橋式起重機設(shè)計的目的、內(nèi)容和要求（一） 、設(shè)計目的電站廠房橋式起重機設(shè)計是在學完起重機械課程之后的一個重要實踐性教學環(huán)節(jié)。其目的在于通過雙梁橋式起重機設(shè)計，使學生在擬訂傳動結(jié)構(gòu)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計和裝配、制造工藝以及零件設(shè)計計算、機械制圖和編寫技術(shù)文件等方面得到綜合訓練；并對已經(jīng)學過的基本知識、基本理論和基本技能進行綜合運用。從而培養(yǎng)學生具有結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計的初步能力；使學生樹立正確的設(shè)計思想、理論聯(lián)系實際和實事求是的工作作風。（二） 、設(shè)計內(nèi)容1、起重小車總體設(shè)計（1） 、起重小車結(jié)構(gòu)及傳動機構(gòu)布置（2） 、起升機構(gòu)計算（3）、小車運行機構(gòu)計算2、 起升機構(gòu)卷筒組的設(shè)計計算。3、 吊鉤組或動滑輪組（包括懸掛裝置）的設(shè)計計算。4、 起重機總體方案設(shè)計（1） 、大車運行機構(gòu)的方案設(shè)計，主要包括：1、 確定大車運行機構(gòu)的傳動方案2、 進行大車運行機構(gòu)的主要計算3、 選擇主要另部件（2） 、橋架的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計，主要包括：1、 確定結(jié)構(gòu)形式及主要尺寸2、 對主梁進行粗略計算5、 選作：同學可從下列部件中任選一個作技術(shù)設(shè)計（也可是其他題目）。負荷限制器、定滑輪組、主動車輪組、主梁、排繩裝置、吊梁、橋架主梁。（三）、設(shè)計要求電站廠房橋式起重機設(shè)計是由設(shè)計圖紙和設(shè)計計算說明書兩部分內(nèi)容組成，具體要求如下：1、部件裝配圖部件裝配圖要完整的表示部件的構(gòu)造、原理，每個零件的功用、位置、形狀、尺寸及相互連接方法、運動關(guān)系及配合性質(zhì)。部件裝配圖的方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，圖面清晰整潔，尺寸標注正確，符合國家標準。在裝配圖上，應(yīng)注明主要輪廓、定位及配合尺寸。注出標準件、外購件和另部件的序號及名細表。2、 零件工作圖零件工作圖是制造和檢驗零件的基本依據(jù)，應(yīng)正確地表達出零件的形狀、大小和構(gòu)造。在圖紙上完整地注出尺寸、公差、表面粗糙度及技術(shù)條件等，繪制零件圖要符合有關(guān)標準。3、 設(shè)計計算說明書說明書包括以下幾方面內(nèi)容：（1） 、電站廠房橋式起重機的用途、性能及特點；（2） 、電站廠房橋式起重機小車總體設(shè)計；（3） 、起升機構(gòu)設(shè)計及計算；（4） 、運行機構(gòu)設(shè)計及計算；（5） 、起升機構(gòu)主卷筒的設(shè)計計算；（6） 、吊鉤組和動滑輪組的設(shè)計計算；（7） 、小車重心及輪壓計算；（8） 、參考文獻。設(shè)計計算說明書是設(shè)計的主要依據(jù)，要有統(tǒng)一的規(guī)格和書寫格式，論述要論據(jù)充分，字跡要工整，敘述要有條理。說明書中所用公式應(yīng)注明引用的參考文獻，并注明代號意義和單位。單位均采用國際單位制，計算結(jié)果應(yīng)準確無誤。二、電站廠房橋式起重機的設(shè)計方法和步驟1、 熟悉題目，收集有關(guān)資料設(shè)計開始，首先要明確設(shè)計題目的內(nèi)容和要求，細讀指導書，查閱、收集與設(shè)計有關(guān)的技術(shù)資料，其中包括書籍、設(shè)計圖紙及參考圖冊等。并對所設(shè)計的起重機的用途、主要參數(shù)、傳動結(jié)構(gòu)和零件的功用及其結(jié)構(gòu)設(shè)計進行分析研究，力求作到理解、消化，進而在設(shè)計中有所創(chuàng)新。2、 選擇機構(gòu)傳動方案，作另部件、機構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)的計算，同時繪制布置圖。在計算過程中，要邊算、邊畫和邊修改，即所謂“三邊”設(shè)計。3、 繪制裝配草圖根據(jù)傳動件初步選擇和估算的尺寸，繪制裝配草圖。繪制裝配草圖時要充分注意零件、組件的結(jié)構(gòu)工藝性。要全面考慮卷筒、滑輪、減速器、制動器、電機、潤滑與密封等各種機構(gòu)、裝置與元件的類型及安裝位置，并合理地布置各傳動機構(gòu)的位置。4、 主要另部件的驗算在主要零件尺寸和位置確定后，零件的受力狀態(tài)，力的大小、作用點和方向都可確定。此時，便可對零件進行較精確的驗算。驗算的內(nèi)容可根據(jù)設(shè)計要求、設(shè)計時間的長短，由指導教師指定驗算零件與驗算項目。5、 修改和加深裝配圖根據(jù)驗算結(jié)果修改草圖，經(jīng)審查后確認無誤，按制圖標準加深裝配圖。6、 繪制零件工作圖繪制零件工作圖要注意同裝配圖核對相關(guān)尺寸與公差配合，應(yīng)協(xié)調(diào)、統(tǒng)一。7、 編寫設(shè)計計算說明書設(shè)計計算說明書的編寫應(yīng)在設(shè)計過程中進行，及時分段整理草稿，待圖紙設(shè)計完成后，再稍加整理即可完成說明書的編寫任務(wù)。按照起重機畢業(yè)設(shè)計時間為10周，現(xiàn)擬訂出設(shè)計計劃進度表如下，以供參考。電站廠房起重機畢業(yè)設(shè)計計劃進度表設(shè)計階段計算和繪圖周數(shù)參考書早節(jié)第一階段：機構(gòu)計算初步確定起升機構(gòu)，小車和大車運行機構(gòu)的傳動方案，并進行各機構(gòu)的計算和另部件計算3周參考書一、二、 三四、六第二階段：小車總體設(shè)計小車部件設(shè)計繪制小車總圖繪制部件圖和零件圖，驗算主要零件2周1.5周四、五第三階段：繪制部件圖1周五吊鉤組設(shè)計動滑輪組設(shè)計技術(shù)總結(jié)整理圖紙和設(shè)計計算說明書1周一六畢業(yè)設(shè)計答辯0.5周第二章電站廠房橋式起重機小車總體設(shè)計第一節(jié)起重機小車的構(gòu)造小車是起重機的核心部分，是橋式起重機的機構(gòu)最集中的地方。它主要由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分所組成；另外，還有一些安全防護裝置。橋式起重機的小車特征：1、 起升和運行機構(gòu)由獨立的部件構(gòu)成。這些部件采用補償聯(lián)軸器聯(lián)系起來。齒輪聯(lián)軸器補償了轉(zhuǎn)軸中心線的偏差和歪斜，這些偏差和歪斜是因制造與安裝不精確，以及小車架變形而發(fā)生部件間彼此位移所引起的。由于采用了分組的獨立部件，因此使機構(gòu)的裝拆方便。2、 在設(shè)計機構(gòu)和小車架的時候，遵循“三化”的原則。保證另部件的互換性，降低制造和使用維護成本。3、 小車的車架用鋼板焊接而成。在小車架上焊接有底板，電動機、減速器、制動器和可拆卸的軸承座等均安裝在這種底板上。為了簡化車架的加工，底板的加工面應(yīng)盡量布置在同一水平面或垂直面上。4、起升機構(gòu)和運行機構(gòu)采用減速器式傳動裝置，僅在起重量大、傳動比高時，低速級才采用一級開式齒輪，而高速級仍采用減速器傳動。5、 所有機構(gòu)中都采用滾動軸承。卷筒和車論安裝在轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)動的心軸上。通常，從動車輪安裝在帶有兩個角形軸承箱的轉(zhuǎn)動心軸上。而主動車輪安裝在帶有兩個角形軸承箱的獨立轉(zhuǎn)軸上，它與減速器的輸出端用聯(lián)軸器相連接。6、 通常采用制動性能良好的電動液壓推桿和電磁液壓推桿式制動器。為使部件容易裝拆，通常將制動輪與齒輪聯(lián)軸器作成一個部件。7、 在制造起重機時，廣泛應(yīng)用熱處理技術(shù)，提高零件表面的耐磨性，延長使用壽命。8、 為簡化各個機構(gòu)的維護工作，軸承的潤滑最好采用集中潤滑系統(tǒng)。起重機小車除了有起升機構(gòu)、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、限位開關(guān)、撞尺和緩沖器等。具體要求如下：1、 欄桿和排障板：欄桿用于保護維修人員的安全。設(shè)置在小車臺面上，可用鋼管或角鋼制作，高度不低于800mm。排障板裝在小車端梁的兩端車輪外邊用于排障。2、 限位開關(guān)：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機構(gòu)中常用的限位開關(guān)有墜重式和螺桿式限位開關(guān)等。墜重式限位開關(guān)裝在小車平臺上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上運行位置，使其不能碰到小車架上。螺桿式限位開關(guān)裝在卷筒軸的一端，利用絲杠和螺母的相對運動來控制電路的觸點閉合，而絲杠與卷筒的旋轉(zhuǎn)保持一定的關(guān)系，因此限位開關(guān)就通過卷筒的旋轉(zhuǎn)間接地控制了吊鉤組上升的極限位置。無論用哪一種限位開關(guān)，吊鉤組上升的極限位置應(yīng)該與卷筒或定滑輪之間保持一定距離。小車運行機構(gòu)的限位開關(guān)共有兩個，它們安裝在起重機橋梁主梁的兩端，位于小車一根軌道外側(cè)的主梁上蓋板上。在小車架相應(yīng)的端梁外側(cè)固定著一根用角鋼彎折的撞尺。小車行程限位開關(guān)的位置要安裝適當，應(yīng)該考慮到小車撞尺觸及限位開關(guān)使電機斷電并制動后，小車還要走一段制動行程。因此，開關(guān)要安裝在與小車緩沖器相碰的擋鐵前邊一段距離。3、緩沖器與擋鐵：用于阻止小車越軌和減少沖擊，吸收小車與擋鐵相撞時的動能。常用的小車緩沖器安裝在小車架上，而擋鐵安裝在橋架兩根主梁的兩端；也有將緩沖器和擋鐵的位置反過來安裝的。常用的緩沖器有用橡膠緩沖器和彈簧緩沖器。第二節(jié)設(shè)計小車的基本原則和要求在設(shè)計橋式起重機小車時，必須力求滿足以下幾方面的要求：1、 整臺起重機與廠房建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要適當。小車與橋架的互相配合，主要在于：小車軌距和橋架上的小車軌距應(yīng)相同；其次在于：小車上的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車上的撞尺和橋架上的行程限位開關(guān)要配合恰當。小車的平面布置愈緊湊，小車愈能跑到靠近橋架的兩端，起重機工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)的可使起重機的高度減小，從而降低廠房的高度。2、 小車上的機構(gòu)的布置及同一機構(gòu)中各另部件間的配合要求適當。3、 小車車輪的輪壓分布要求均勻。4、 小車架上的機構(gòu)與小車架配合要適當。為使小車上的起升、運行機構(gòu)與小車架配合得好，要求二者之間的配合尺寸相符；連接零件選擇適當和安裝方便。在設(shè)計原則上，要以機構(gòu)為主，盡量用小車架去配合機構(gòu)；同時機構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計制造方便。因為小車架是為了安裝起升機構(gòu)和運行機構(gòu)的，所以小車架要按照起升機構(gòu)和運行機構(gòu)的要求設(shè)計，但在不影響機構(gòu)工作的條件下，機構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計，使其構(gòu)造簡單、合理和便于制造。5、 盡量選用標準另部件，以提高設(shè)計與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。6、 小車各部分的設(shè)計應(yīng)考慮制造、安裝和維護檢修方便，盡可能保證各部件拆下修理時而不需移動臨近的部件。第三節(jié)起升機構(gòu)的傳動方案一、常見的起升機構(gòu)傳動方案橋式起重機小車，因起重量、起升速度和起升高度等設(shè)計參數(shù)的不同，而有多種傳動方案。1、 閉式傳動在電機與卷筒之間，大多數(shù)采用傳動效率較高的圓柱齒輪減速器。電動機與減速器之間采用一帶制動輪的彈性柱銷聯(lián)軸器或帶制動輪的全齒聯(lián)軸器直接相連接；或電動機與減速器之間采用一中間軸，軸的一端聯(lián)有半齒聯(lián)軸器，另一端聯(lián)有帶制動輪的半齒聯(lián)軸器。在兩個半齒聯(lián)軸器之間沒有外支座的中間軸叫浮動軸，它除允許徑向和角度有微量偏移外，可沿軸向稍微串動。減速器與卷筒之間的連接形式很多。采用全齒聯(lián)軸器連接；或同軸傳動；或整體連接。2、 開式傳動在電動機和減速器之間，除減速器外還有開式齒輪傳動。適用于起升速度較低的情況。起升機構(gòu)各種方案的組成雖然不同，但所用的另部件基本上是相同的。各方案之間的區(qū)別主要在于：1）在電動機與減速器高速軸之間，可以用浮動軸或直接用聯(lián)軸器連接；2）在電動機與卷筒軸之間的傳動方式可直接用減速器減速，或另有開式齒輪；3）減速器低速軸與卷筒軸可以通過聯(lián)軸器或直接相連；減速器低速軸與卷筒軸可合二為一，也可分為兩段。在確定起升機構(gòu)方案時，要按起重量、起升速度、起升高度、安裝位置和小車軌距等具體研究。在上述起升機構(gòu)傳動方案中，所用的制動器均應(yīng)采用常閉式的。制動器的位置通常都裝在高速軸上，因為高速軸的力矩小，從而采用較小尺寸的制動器。對于吊運熾熱火苗融化金、毒品以及易燃易暴等危險品的起升機構(gòu)，每套驅(qū)動裝置應(yīng)裝有兩個制動器。二、大起升高度的起升機構(gòu)對于Q<50噸的橋式起重機，當欺起升高度<18米時，卷筒用單層繞即可滿足。起升高度超過不大時可采用加大卷筒直徑的單層卷繞方法；對于室內(nèi)用橋式起重機，不能單純用加大卷筒的方法，因為小車高度尺寸的增加受到廠房的限制。解決大起升高度的合理方案有以下幾種：見《起重機課程設(shè)計》第66頁內(nèi)容。第四節(jié)小車運行機構(gòu)的傳動方案對于具有四個車輪其中半數(shù)為主動輪的小車運行機構(gòu)，其傳動方案可分為兩類：即帶有開式齒輪傳動的和全部為閉式齒輪傳動的。一、帶有開式齒輪傳動的方案在這種方案的運行機構(gòu)中，傳動的高速級封閉在箱體內(nèi)用油浴潤滑，而低速級采用的是開式齒輪。這種結(jié)構(gòu)由于開式齒輪、輪齒磨損嚴重，一般用途的橋式起重機小車運行機構(gòu)大多采用閉式齒輪傳動。二、全部是閉式齒輪傳動的方案全部是閉式齒輪傳動的方案的運行機構(gòu)由電動機、制動器、立式減速器、車輪、半聯(lián)軸器、浮動軸和全齒聯(lián)軸器等組成。由于齒輪的維護保養(yǎng)條件好，齒輪傳動構(gòu)成獨立的減速器部件，因此機構(gòu)的拆裝分組性能好。祥見起重機課程設(shè)計參考書第70頁。第五節(jié)起重機小車的計算一、起升機構(gòu)計算1、 確定起升機構(gòu)的傳動方案，選擇滑輪組和吊鉤組按照構(gòu)造緊湊的原則，確定一傳動方案。確定滑輪組的形式，根據(jù)參考書起重機課程設(shè)計的表格4—1選取滑輪組倍率，確定吊鉤組等。2、 選擇鋼絲繩鋼絲繩所受最大拉力：Smax=(Q+G0)/(2ihnh)鋼絲繩的破斷拉力：Sb二kSmax/6計算許用破斷拉力[Sb]選出鋼絲繩，寫出鋼絲繩代號。3、 確定滑輪主要尺寸滑輪的許用最小直徑：DNd(e-l)查表選標準滑輪直徑，查表確定滑輪繩槽部分尺寸。4、 確定卷筒尺寸并驗算強度卷筒直徑DNd(e-1)確定直徑D,查表的繩槽螺距t。計算卷筒長度：L=2[(Hih/nD0)+Z0+4]t+L1計算卷筒壁厚：6=0.02D+(6~10)卷筒壁的壓應(yīng)力驗算：oymax=Smax/6t5、 選電動機計算靜功率：Nj=(Q+G0)v/(102*60n)電動機計算功率：NeNkdNj查表選擇電動機型號，寫出參數(shù)Ne(25%),n1,[GD2]d6、 驗算電動機發(fā)熱條件按照等效功率法求得：當JC%=25時，所需的等效功率：NxNk25yNj電動機滿足發(fā)熱條件：NxWNe7、 選擇減速器卷筒軸速：nj=vih/(nD0)減速器總傳動比：i0=n1/nj查表選擇減速器，寫出參數(shù)許用功率[N]、i0‘、自重Gg8、 驗算起升速度和實際所需功率實際起升速度：v’=vi0/i0’誤差：e=(v’-v)/v*100%W*]=15%實際所需等效功率：Nx’=Nxv'/vWNe(25%)9、 校核減速器輸出軸強度輸出軸最大徑向力：Rmax=(aSmax+Gj)/2W[R]輸入軸最大扭矩：Mmax=(0.7~0.8)WmaxMei0'n0W[M]10、 選擇制動器所需靜制動力矩：MzNKzMz'=Kz(Q+G0)D0n/(2i0’ih)查表選擇制動器型號，寫出參數(shù)額定制動力矩Mez、制動輪直徑Dz等。11、 選擇聯(lián)軸器高速軸的計算扭矩：Mjs=6MelnIMel為相應(yīng)于機構(gòu)JC%值的電動機額定力矩換算到高速軸上的力矩。Mel=975Ne(25%)/n1(25%)根據(jù)電動機和減速器的軸端直徑和軸端長度選擇半聯(lián)軸器，寫出最大允許扭矩[M]max、飛輪矩(GD2)l等。選擇帶制動輪的半聯(lián)軸器，寫出最大允許扭矩[M]max、飛輪矩(GD2)z等。12、計算起動時間起動時間：tq=n1{C(GD2)1+(Q+G0)D02/(i2n)}/[375(Mq-Mj)](GD2)1=(GD2)d+(GD2)l+(GD2)z靜阻力矩：Mj=Kz(Q+G0)D0/(2inm)平均起動力矩：Mq=1.5Me=1.5*975Ne(25%)/n1(25%)13、 驗算制動時間制動時間：tz=n1{C(GD2)1+(Q+G0)D02n/i2}/[375(Mq-Mj’)]Mj’=(Q+G0)nD0/(2ihi0)14、 高速浮動軸計算疲勞計算：軸受脈動扭矩載荷，其等效扭矩：MI=6MeMe=975Ne(25%)/n1(25%)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：Tn=MI/W許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[Tok]=2T-1/[(k+n)nl]靜強度計算：軸的最大扭矩：MII=6cIIMj最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：Tmax二MII/W許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力[TlI]=Ts/nII]二、小車運行機構(gòu)計算1、 確定機構(gòu)傳動方案比較確定所要使用的傳動反紅按形式。2、 選擇車輪與軌道并驗算其強度車輪的最大輪壓：估計小車自重，假定輪壓均布：Pmax=(Q+Gxc)/4載荷率：Q/Gxc選擇車輪：根據(jù)運行速度小于，載荷率，工作類型選擇。疲勞計算：疲勞計算時的等效載荷：Qd=62Q車輪的計算輪壓：Pj=KlyPd根據(jù)點接觸情況計算接觸疲勞應(yīng)力：ojd=4000[Pj(2/D+1/r)2]1/3強度校核：最大計算輪壓：Pjmax=KIIPmax點接觸時進行強度校核的接觸應(yīng)力：odmax=4000[Pjmax(2/D+1/r)2]1/33、 運行阻力計算摩擦總阻力矩：Mm=B(Q+Gxc)(k+ud/2)當滿載時運行阻力矩：Mm(Q=Q)=3(Q+Gxc)(k+ud/2)運行摩擦阻力：Pm(Q=Q)=Mm(Q=Q)/(Dc/2)當無載時：Mm(Q=0)=3Gxc(k+ud/2)Pm(Q=0)=Mm(Q=0)/(Dc/2)4、 選電動機電動機靜功率：Nj二PjVxc/(102*60nm)初選電動機功率：N=kdNj選出電動機型號，寫出參數(shù)Ne，n1，[GD2]d5、 驗算電動機發(fā)熱條件等效功率：Nx=k25yNj電動機滿足發(fā)熱條件：NxWNe6、 選擇減速器車輪轉(zhuǎn)速：nc=Vxc/(nDc)減速器總傳動比：i0=n1/nc查表選擇減速器，寫出參數(shù)許用功率[N]、i0‘、自重Gg7、 驗算運行速度和實際所需功率實際運行速度：vxc’二vxci0/i0’誤差：e=(vxc'-vxc)/vxc*100%W[e]=15%實際所需等效功率：Nj’二Njvxc'/vxcWNe(25%)8、 驗算起動條件起動時間：tq=n1{mC(GD2)1+(Q+Gxc)Dc2/(i0‘2n)}/[375(Mq-Mj)]當滿載時運行靜阻力矩：Mj(Q=Q)=Mm(Q=Q)/(i0‘n)當空載時運行靜阻力矩：Mj(Q=0)=Mm(Q=0)/(i0‘n)初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩：(GD2)l+(GD2)z機構(gòu)總飛輪矩：c(GD2)1=c[(GD2)d+(GD2)l+(GD2)z]計算滿載起動時間：tq(Q=Q)和空載起動時間：tq(Q=0)9、 按起動工況校核減速器功率：起動狀況減速器傳遞的功率：N=PdVxc'/(102*60nm')式中：Pd=Pj+Pd=Pj+(Q+Gxc)Vxc’/[60gtq(Q=Q)]10、 驗算起動不打滑條件由于起重機是在室內(nèi)使用的，故坡度及風阻力矩均不計?？蛰d起動時，主動車輪上與軌道接觸處的圓周切向力：T(Q=0)=GxcVxc'/[60gtq(Q=0)]+[BP2(k+ud/2)+P1k]/(Dc/2)車輪與軌道附著力：F(Q=0)=P1f滿載起動時，主動車輪上與軌道接觸處的圓周切向力：T(Q=Q)=GxcVxc'/[60gtq(Q=Q)]+[BP2(k+ud/2)+P1k]/(Dc/2)車輪與軌道附著力：F(Q=Q)=P1f11、 選擇制動器所需制動力矩：Mz=1/m{n1[mC(GD2)1+(Q+Gxc)Dc2n/i0’2]/(375tz)-(Q+Gxc)(k+ud/2)n/i0'}式中tz根據(jù)表格查取。根據(jù)制動器樣本選用相應(yīng)規(guī)格的制動器，寫出額定制動力矩。12、 選擇聯(lián)軸器機構(gòu)高速軸上全齒聯(lián)軸器的計算扭矩：Mjs=6Me