一種常用起重機(jī)設(shè)計【抓斗橋式起重機(jī)】,抓斗橋式起重機(jī),一種常用起重機(jī)設(shè)計【抓斗橋式起重機(jī)】,一種,常用,經(jīng)常使用,起重機(jī),設(shè)計,抓斗,橋式起重機(jī) 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計 題 目： 一種常用起重機(jī)設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 1201班 學(xué)生姓名： 盛 坤 指導(dǎo)教師： 侯 志 敏 論文提交日期： 2016年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2016年 6 月 6 日 摘要 橋式起重機(jī)使廠礦等企業(yè)完成了機(jī)械化生產(chǎn)，縮減了繁多的體力勞動的設(shè)備。在一些連續(xù)性生產(chǎn)流程中他有事不可或缺的工藝設(shè)備。目前，橋式起重機(jī)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域，產(chǎn)品也已經(jīng)形成了許多個系列。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，用戶對其性能要求則越來越高，這就需要我們從其零件著手，優(yōu)化其設(shè)計，來增強(qiáng)橋式起重機(jī)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。 本文主要介紹了抓斗式橋式起重機(jī)的整體設(shè)計過程和設(shè)計理論,描述了起重機(jī)在國內(nèi)外的一些發(fā)展?fàn)顩r。其中主要設(shè)計了橋式起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)等，主要包括抓斗式橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計及傳動機(jī)構(gòu)的布置小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計算大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的整體設(shè)計和橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算等。還有軸承的選擇聯(lián)軸器的選擇電動機(jī)的選擇減速起的選擇和校對。 本文的設(shè)計主要采用了文獻(xiàn)資料法、軟件設(shè)計法和討論等結(jié)合了國內(nèi)外起重機(jī)的研究發(fā)展?fàn)顩r參考了一些機(jī)械加工車間所使用的起重機(jī)性能參數(shù)從而系統(tǒng)的完成起重機(jī)的整體設(shè)計，還進(jìn)行了大車和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)計算以及驗算，其中包括緩沖器、電動機(jī)、減速器以及聯(lián)軸器的選擇和驗算，傳動方案的選擇，運(yùn)行阻力的計算和起制動時間的驗算等。 關(guān)鍵詞: 橋式起重機(jī); 起重機(jī)小車;起重機(jī)大車;運(yùn)行機(jī)構(gòu);起升機(jī)機(jī)構(gòu);橋架機(jī)構(gòu); 減速器 Abstract Bridge crane to enable the realization of mechanical production of Factories and mines to reduce the importance of heavy equipment manual. In some of the continuity of the production process. It is essential for process equipment .It can be in plant ,warehouse use ,also son of the use of open-air yard ,is a most widely used mechanical crane. At present ,the bridge crane is widely used in various fields of national economic construction , the production has also formed a number of series .With the development of the economic construction, users increasingly high performance requirements .so its design requirements has become more . Which require us to proceed from the parts. This article mainly introduced the entire design theory and design process of bridge crane , which elaborated domestic and foreign crane development status . Among of them , it focused on the design of the bridge crane operation of institutions and hoisting mechanism . The overall design hat mainly includes the integral design of bridge crane car mechanism and transmission ; the calculation of crane small car mechanism; the integral design of the cart mechanism ; and bridge structure design calculation ; and so on. In addition, this paper involves bearing choice , coupling choice , motor choice , along with reducer choice and checking. In the design process of this paper, mainly adopts methods of documentation, methods of the design of hard ware , and discussion were used . Combined with the domestic and foreign research development . Referenced some machining workshop crane used performance parameters , thus the design of crane system was completed. Keywords: Bridge crane; Crane small car; Crane cart; operating mechanism; Hoisting； mechanism; Bridge institutions; drum; reducer 目 錄 第一章 前言 1 第二章 抓斗橋式起重機(jī)設(shè)計任務(wù)書 5 2.1 設(shè)計參數(shù) 5 2.2 工作條件 5 2.3 設(shè)計原則 5 第三章 小車起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 6 3.1 起升機(jī)構(gòu)計算 6 3.1.1 確定機(jī)構(gòu)傳動方案 6 3.1.2 確定吊鉤和滑輪組 7 3.1.3 鋼絲繩的計算 7 3.1.4 確定滑輪主要尺寸 7 3.1.5 確定卷筒尺寸并驗算其強(qiáng)度 8 3.1.6 選擇電動機(jī) 10 3.1.7 驗算電動機(jī)發(fā)熱條件 10 3.1.8 選擇減速器 10 3.1.9 驗算起升速度和實際所需功率 11 3.1.10 校核減速器輸出軸強(qiáng)度 11 3.1.11 選擇制動器 12 3.1.12 選擇聯(lián)軸器 12 3.1.13 驗算啟動時間 13 3.1.14 驗算制動時間 13 3.1.15 高速浮動軸的計算 14 3.2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計算 15 3.2.1 確定傳動方案 15 3.2.2 選擇車輪與軌道并驗算其強(qiáng)度 16 3.2.3運(yùn)行阻力計算 17 3.2.4選擇電動機(jī) 17 3.2.5 驗算電動機(jī)發(fā)熱條件 18 3.2.6 選擇減速器 18 3.2.7 驗算運(yùn)行速度和實際所需功率 19 3.2.8驗算起動時間 19 3.2.9按起動工況校核減速器功率 20 3.2.10驗算起動不打滑條件 20 3.2.11選擇制動器 21 3.2.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪 21 3.2.13 選擇低速軸聯(lián)軸器 22 3.2.14 驗算低速浮動軸強(qiáng)度 22 第四章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計算 24 4.1 確定傳動方案 24 4.2 選擇軌道 24 4.3 運(yùn)行阻力計算 26 4.4驗算電動機(jī)發(fā)熱條件 28 4.5 選擇減速器 28 4.6 驗算運(yùn)行速度和實際所需功率 29 4.7驗算啟動時間 29 4.8 啟動工況下校核減速器功率 30 4.9 驗算起動不打滑條件 31 4.10 選擇制動器 32 4.11選擇聯(lián)軸器 33 4.12 低速浮動軸多點驗算 35 第五章 結(jié)論 37 參考文獻(xiàn) 38 致謝 39 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 前言 第一章 前言 起重機(jī)械被用來對物料作起重、運(yùn)輸、安裝和裝卸等作業(yè)的一種機(jī)械型設(shè)備，它能夠完成人力無法完成的物料的搬運(yùn)工作，減輕工人們的體力勞動，提高勞動生產(chǎn)率，在工廠、車站、礦山、倉庫、水電站、港口碼頭、建筑工地等多個領(lǐng)域部門中得到了大量的使用，伴隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種各樣專門用途的起重機(jī)相應(yīng)的產(chǎn)生了，在很多重要的部門中，它不但是人們生產(chǎn)過程中的一種輔助型機(jī)械，而且也成為生產(chǎn)流水線作業(yè)上不可或缺的重要的機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)有著至關(guān)重要的促進(jìn)作用。起重機(jī)械是起升，搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械型工具。起重機(jī)械對于提高工程機(jī)械生產(chǎn)部門的機(jī)械化，簡短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)中成本，起著特別重要的作用。 在高層建筑、冶金、華工及電站等的建設(shè)施工中，需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日益增多，其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)幾百噸。因此必須選用一些大型起重機(jī)進(jìn)行吊裝工作。通常采用的大型起重機(jī)有龍門起重機(jī)、履帶起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門坐式起重機(jī)、輪式起重機(jī)以及一般在廠房內(nèi)部安裝的橋式起重機(jī)等等。 在橋梁上，道路上和水利電力等施工建設(shè)中，關(guān)于起重機(jī)的使用范圍更是極其的廣泛。無論是裝卸各種大型的設(shè)備器材，開挖各種建筑材料以及廢料廢渣，吊裝廠房的各種構(gòu)件工件，吊運(yùn)與澆灌混凝土，安裝核電站設(shè)備等，均須使用起重機(jī)械。尤其是水電工程的施工，不但工程規(guī)模甚是浩大，而且地理條件特殊，施工季節(jié)改變性高、工程的本身又很繁復(fù)，需要吊裝搬運(yùn)的建筑材料量、設(shè)備的品種多樣，所要求的起重機(jī)種類和數(shù)量就會更多。 在這些起重機(jī)當(dāng)中，屬橋式起重機(jī)是材料消耗多，生產(chǎn)批量較大的一種起重機(jī)。因為這種起重機(jī)通常工作在高空，作業(yè)范圍能夠橫掃過整個廠房的建筑面積，所以很受用戶的歡迎，得到了很好的發(fā)展。隨著新世紀(jì)全球工業(yè)格局的新變化和我國工業(yè)技術(shù)水平盼陜速發(fā)展，創(chuàng)新設(shè)計越來越引起院校和企業(yè)的重視。隨著現(xiàn)代計算機(jī)控制技術(shù)飛速發(fā)展，使得起重機(jī)的設(shè)計在綜合考慮控制系統(tǒng)安全可靠性、操作的舒適性、機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)廣義優(yōu)化等方面有了更高層次的要求，因此起重機(jī)的設(shè)計必須從原來的常規(guī)設(shè)計模式中跳出來，用新原理、新方法、新觀點、新工藝、新技術(shù)來適應(yīng)新形勢的新產(chǎn)品，創(chuàng)新設(shè)計的課題已實在地擺在了起重機(jī)設(shè)計師們的眼前。二戰(zhàn)以后的幾十年來，各個主要的發(fā)達(dá)的工業(yè)性國家開始絕對重視對設(shè)計技術(shù)的專項研究，起重機(jī)設(shè)計的水平也得到很快的發(fā)展。英國就從60年代開始，以國家的財力和政策來發(fā)展與推廣的創(chuàng)新設(shè)計；德國則提出“設(shè)計就是科學(xué)”的主張，使它的設(shè)計學(xué)的發(fā)展已經(jīng)到了相當(dāng)高水平的規(guī)模；美國則成立了“設(shè)計委員會”；日本同樣也比較重視設(shè)計的發(fā)展，將設(shè)計看作是美學(xué)、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和人機(jī)工程學(xué)的一體化，并大力采用和推廣的新技術(shù)。總之，經(jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)達(dá)的國家非常重視設(shè)計工作而且還大量引入創(chuàng)新型設(shè)計，這樣就使得整個機(jī)電產(chǎn)品也包括起重機(jī)得機(jī)械產(chǎn)品的造型設(shè)計、技術(shù)經(jīng)濟(jì)型、安全可靠性等方面發(fā)生著快速的變化，設(shè)計水平也在日益的增高。我國關(guān)于起重機(jī)的設(shè)計和發(fā)展則是經(jīng)歷了一個曲折的過程。以前大多是以模仿蘇聯(lián)的設(shè)計為主，依靠著設(shè)計者的累積的經(jīng)驗，產(chǎn)品設(shè)計的局限性則很大。從60年代起，就開始了對新產(chǎn)品、新部件的開發(fā)設(shè)計與實驗研究的工作，從而迫使設(shè)計從仿制和經(jīng)驗的設(shè)計逐漸走向了實驗研究和計算分析的階段。到了80年代，隨著寶鋼等一些大型企業(yè)對國外起重機(jī)的引進(jìn)及與國外進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計國內(nèi)制造等形式的采用，開始往國內(nèi)引入了一些國際上的設(shè)計方法和先進(jìn)技術(shù)。同時將計算機(jī)的應(yīng)用技術(shù)引入了設(shè)計領(lǐng)域，對起重機(jī)的設(shè)計工作的發(fā)展起到了很大的推動作用。再通過專家系統(tǒng)的應(yīng)用，極大地推進(jìn)了創(chuàng)新設(shè)計的進(jìn)程，并且利用系統(tǒng)論和信息論等現(xiàn)代計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)產(chǎn)出的研究成果，使得起重機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計開始向智能化的方向發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)實和發(fā)展，設(shè)計手段越來越體現(xiàn)出了虛擬化、精確化、自動化的特點?，F(xiàn)代的起重機(jī)產(chǎn)品正朝著機(jī)電一體化、模塊化、個性化、集成化的方向去發(fā)展。自動檢測、自動數(shù)據(jù)的處理（包括運(yùn)算、存儲、記憶、判斷）、自動控制、自動顯示、自動保護(hù)和故障診斷及維護(hù)等功能得到了大量的應(yīng)用。因此起重機(jī)的產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計來降低設(shè)計的成本，提高設(shè)計的速度，縮短設(shè)計的周期為主要目的，其中包括降低成本的設(shè)計、可靠性的設(shè)計、并行的設(shè)計、快速的設(shè)計、等現(xiàn)代設(shè)計的技術(shù)。 目前，在工程式起重機(jī)械的領(lǐng)域當(dāng)中，歐洲、美國和日本處于比較領(lǐng)先的地位。其中歐洲由于工業(yè)革命的發(fā)起地其作為工程式起重機(jī)的發(fā)源地，其中輪式起重機(jī)的生產(chǎn)技術(shù)水平最強(qiáng)。該地區(qū)的工程式起重機(jī)的機(jī)械生產(chǎn)商主要生產(chǎn)緊湊型輪胎起重機(jī)和履帶式起重機(jī)，還生產(chǎn)少量汽車式的起重機(jī)。在這其中，履帶式起重機(jī)、全路面式起重機(jī)是以中大噸位的為主；緊湊型輪胎式起重機(jī)則是以小噸位為主；汽車式起重機(jī)是為通用式底盤組裝地面上車，主要是以改變裝備為主。它的產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)性高、可靠性高、性能強(qiáng)，產(chǎn)品銷往世界各地。 伴隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速的步伐，生活和生產(chǎn)的各個領(lǐng)域的建設(shè)發(fā)展規(guī)模也逐年的擴(kuò)張，也促進(jìn)了施工機(jī)械化設(shè)備程度的快速提升。先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)成為了提高施工的速度，保證工程的質(zhì)量和降低工程的成本的保障。所以起重機(jī)的行業(yè)也因此取得了快速的發(fā)展。為了促進(jìn)社會主義初級階段的建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，提高勞動生產(chǎn)率，充分發(fā)揮了其中屬于運(yùn)輸機(jī)械的作用是具有重大意義的。箱形雙梁橋式起重機(jī)如下圖。 圖1箱形雙梁橋式起重機(jī) 箱形雙梁橋式起重機(jī)是由一個有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架，在橋架上運(yùn)行起重小車，可起吊和水平搬運(yùn)各類物體,它適用于機(jī)械加工和裝配車間料場等場合。橋架的結(jié)構(gòu)主要是有箱形結(jié)構(gòu)，空腹桁架式結(jié)構(gòu)，偏軌空腹箱形結(jié)構(gòu)及箱形單主梁結(jié)構(gòu)等，5-80噸中小起重量系列起重機(jī)一般采用箱形結(jié)構(gòu)，且為保證起重機(jī)的穩(wěn)定，我選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋架結(jié)構(gòu)。為了操縱和維護(hù)的需要，在傳動側(cè)走臺的下面裝有司機(jī)室。司機(jī)室有敞開式和封閉式兩種，一般工作環(huán)境的室內(nèi)采用敞開式的司機(jī)室，在露天或高溫等惡劣環(huán)境中就使用封閉式的司機(jī)室。由我國電力部杭州機(jī)械設(shè)計研究所設(shè)計的起重量10t、跨度22.5m橋式抓斗起重機(jī)于1993年10月在浙江衢州化學(xué)工業(yè)公司熱電廠投產(chǎn)使用。該起重機(jī)在設(shè)計時充分考慮到濕料對抓斗的吸附力，因此與同類橋式抓斗起重機(jī)相比，更適合在水泥池中抓取濕料。由于采用了串激調(diào)速，所以在起動、制動中非常的平穩(wěn)。該起重機(jī)還具有自重輕、剛性好、生產(chǎn)率高等優(yōu)點，適合在電廠煤、灰場中頻繁作業(yè)的惡劣環(huán)境中使用。經(jīng)過4個月的使用,運(yùn)行良好，且于1994年2月通過地區(qū)勞動局安全監(jiān)察處的驗收。抓斗橋式起重機(jī)主要由箱形橋架、抓斗小車、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、司機(jī)室和電氣控制系統(tǒng)組成。取物裝置為能抓取散裝物料的抓斗。抓斗橋式起重機(jī)有開閉機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)，抓斗以四根鋼絲繩分別懸掛在開閉機(jī)構(gòu)和起升機(jī)構(gòu)上。開閉機(jī)構(gòu)驅(qū)動抓斗閉合，抓取物料，當(dāng)斗口閉合時，立即開動起升機(jī)構(gòu)，使四根鋼絲繩平均受載進(jìn)行起升工作。卸料時只開動開閉機(jī)構(gòu)，斗口隨即張開，傾斜物料。抓斗橋式起重機(jī)除起升機(jī)構(gòu)不同外，其余結(jié)構(gòu)部分與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同。抓斗橋式起重機(jī)在工廠為確保起重機(jī)的安全，均設(shè)置了欄桿扶手，欄桿高度為1050mm，間距350mm，設(shè)兩道水平橫桿，底部設(shè)高度70mm的圍護(hù)板，橋架下設(shè)照明燈，司機(jī)室內(nèi)設(shè)絕緣膠皮和門開關(guān)，各傳動部件均設(shè)置了防護(hù)罩，各欄桿門也均設(shè)置了安全開關(guān)，行程的終端設(shè)有止擋，滑線設(shè)有擋鉤架。其用途也非常廣泛主要應(yīng)用于以下五點： （1）抓斗橋式起重機(jī)廣泛適用于車間、貨場、電場、碼頭等進(jìn)行散料的裝卸運(yùn)輸。 （2）抓斗開啟方向有平行的垂直主梁兩種。 （3）抓斗橋式起重機(jī)全部機(jī)構(gòu)均在司機(jī)室內(nèi)操作，進(jìn)入司機(jī)室平臺門的方向有：端入、側(cè)入和頂入。 （4）抓斗橋式起重機(jī)額定起重量包括抓斗白重。 （5）抓斗橋式起重機(jī)起重機(jī)均為重級工作制。 通過本次設(shè)計學(xué)會對橋架金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計,加深對起重機(jī)各部分功能和設(shè)計特點的掌握,學(xué)會使用許用應(yīng)力法設(shè)計。設(shè)計中認(rèn)真參考各種資料如《起重機(jī)設(shè)計手冊》，運(yùn)用各種途徑如上網(wǎng),采取計算機(jī)輔助設(shè)計努力對橋式起重機(jī)橋架金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計；進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計能力和鞏固所學(xué)過的起重機(jī)械及機(jī)械零件等課程的理論知識。在設(shè)計中不僅學(xué)會了整部機(jī)器的設(shè)計方法，并且也熟悉零件的工藝性、機(jī)器的裝配和安全技術(shù)等方面的知識，從而提高分析問題和解決問題的能力。 由于本人的專業(yè)水平有限，實踐的經(jīng)驗不是很足，再加上工作學(xué)習(xí)等原因，時間上也比較倉促，設(shè)計中難免會有錯誤和欠妥之處，懇請各位老師多多批評指導(dǎo)。 39 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 抓斗橋式起重機(jī)設(shè)計任務(wù)書 第二章 抓斗橋式起重機(jī)設(shè)計任務(wù)書 2.1 設(shè)計參數(shù) 主要參數(shù)為：起重量：Q=5t；起升高度：H=12m；起升速度：=10m/min；小車運(yùn)行速度：=40m/min；大車運(yùn)行速度：75m/min，跨度：L=20m；起重機(jī)估計總重量：G=240KN；小車估計自重：40KN；電源：三相交流電源，380V，50Hz 機(jī)構(gòu)接電持續(xù)率：JC=25%；工作級別：A5。 2.2 工作條件 抓斗橋式起重機(jī)作業(yè)環(huán)境為室內(nèi)作業(yè)，電源是三相異步交流電，電壓為380V，頻率為50HZ。電壓波動允許的上限為+10%，下限（尖峰電流時）為額定電壓的-10%。起重機(jī)的內(nèi)部電壓損失為3%。環(huán)境溫度：-10℃+40℃，在24小時內(nèi)平均溫度不超過+35℃。 2.3 設(shè)計原則 為了保證起重機(jī)正常安全工作，抓斗橋式起重機(jī)本其身應(yīng)該具備三個基本條件。 （1）金屬的結(jié)構(gòu)和機(jī)械的零部件應(yīng)該具有很高的的剛度、抗彎曲能力度和足夠的強(qiáng)度； （2）整機(jī)具備必要的抗傾覆穩(wěn)定性； （3）原動機(jī)具備了滿足作業(yè)性能要求的所有功率，制動裝置還提供了必要的制 動轉(zhuǎn)矩。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 小車起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 第三章 小車起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計計算 3.1 起升機(jī)構(gòu)計算 3.1.1 確定機(jī)構(gòu)傳動方案 起升機(jī)構(gòu)可以選擇的有閉式傳動和開式傳動。 （1）閉式傳動是在卷筒和電動機(jī)之間，大多數(shù)的情況是應(yīng)用傳動效率大的圓柱齒輪減速器，而蝸輪減速器因為傳動效率比較低，除了特殊環(huán)境使用外，一般都較少的應(yīng)用。 （2）開式傳動是在減速器和電動機(jī)之間，除了減速器以外還有開式齒輪傳動，這種構(gòu)造屬性適用于起升速度比較緩慢的情況，比如由我國生產(chǎn)的大型橋式起重機(jī)（Q≥85 t）的起升機(jī)構(gòu)就是使用這種型式，因為開式齒輪的傳動比較適用于圓周速度較慢的情況，所以我們都將其擺放在較靠近卷筒的最后一級傳動中，以此用來保證它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與工作。根據(jù)起升重量Q=5 t<85 t，應(yīng)該選用傳動效率高的閉式傳動。 此設(shè)計采用的常用的開式傳動，傳動方案如下圖2。 ` 1 減速器 2制動器 3、7 聯(lián)軸器 4 浮動軸 5電動機(jī) 6卷筒 圖2 傳動方案 3.1.2 確定吊鉤和滑輪組 吊鉤分為單鉤和雙鉤，一般場合下人們都使用單鉤，當(dāng)起升的重量較大時應(yīng)該用雙鉤，根據(jù)5 t起升重量選擇單鉤。吊鉤的材質(zhì)是以低碳合金鋼或碳素結(jié)構(gòu)鋼為主。查表選用G13，自重99 kg。滑輪組分為單聯(lián)滑輪組和雙聯(lián)滑輪組。單聯(lián)滑輪組工作時，當(dāng)重物在垂直位移的同時，還會有可能發(fā)生水平位移，這樣將會使卷筒支承造成附加的載荷，然而雙聯(lián)滑輪組在工作的時候所載重物應(yīng)該無水平位移，當(dāng)兩邊鋼絲繩的拉力有差別的時候，可以自動的均衡的負(fù)載。所以根據(jù)起升重量要求，應(yīng)該選用雙聯(lián)滑輪組。 3.1.3 鋼絲繩的計算 鋼絲繩是由0.2~0.4 mm的特質(zhì)碳素鋼光鋼絲捻制而成的，其具有強(qiáng)度高，耐磨性好，彈性大，撓性好，無方向性，能夠承受大的沖擊。根據(jù)靜載荷的物理原理采用計算法選擇鋼絲繩。如果滑輪組采用滾動軸承的話，當(dāng)滑輪組倍率時，查表得出滑輪組效率。 鋼絲繩所受最大拉力： (3-1) 式中：----為吊鉤組重量； a----滑輪組型式系數(shù)。單滑輪組a=1；雙滑輪組a=2。 查表得出，中級的工作類型（工作級別為）時，安全系數(shù)n=5.5。 鋼絲繩計算破斷力： (3-2) 查表后應(yīng)選用瓦林吞型天然纖維芯鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1580MPa，光滑面的鋼絲，右交互捻，直徑d=11mm，鋼絲繩最小的破斷力，標(biāo)記如下： 3.1.4 確定滑輪主要尺寸 滑輪的需用最小直徑： D=d（e-1）=11（25-1）mm=264mm 式中：e----輪繩直徑比。查軸承等級表取得e=25。 查表選用滑輪直徑D=315mm，取平衡輪直徑，查表選用。查表選用鋼絲繩直徑d=11mm，D=315，滑輪軸直徑D1=80mm的型滑輪標(biāo)記為： ZB J80 006.8-87 查表后所選擇的平衡輪d=11mm，D=225mm，滑輪軸直徑D2=45的F型滑輪標(biāo)記為： ZB J80 006.8-87 3.1.5 確定卷筒尺寸并驗算其強(qiáng)度 卷筒直徑： 查表選用D=300mm，卷筒繩槽t=13mm，槽底半徑r=7mm。 卷筒尺寸： ，取 (3-3) 式中 ----附加安全系數(shù)，取=3； ----卷槽的不切槽的部分長度，選擇其等于吊鉤組滑輪之間的距離，即，實際的長度在繩偏角允許的范圍內(nèi)可以選擇適當(dāng)?shù)脑黾雍蜏p少； ----卷筒計算直徑 卷筒壁壓應(yīng)力計算： (3-4) 選用灰鑄鐵HT300，最小抗拉強(qiáng)度，需用壓應(yīng)力： ，抗壓強(qiáng)度足夠。 卷筒拉應(yīng)力驗算：由于D，尚應(yīng)校核由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示如下圖3： 圖3 卷筒彎矩圖 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒的中間時: (3-5) 卷筒斷面系數(shù)： (3-6) 式中 D----卷筒外徑，D=300mm； ----卷筒內(nèi)徑，。 于是 合成應(yīng)力: (3-7) 卷筒強(qiáng)度經(jīng)過驗算獲得通過。所以選卷筒直徑為D=300mm，長度L=1500mm，卷筒槽底半徑r=7mm，槽距t=13，起升的高度H=12m，倍率；把較靠近減速器一端的卷筒槽向作為為左的A型卷筒標(biāo)記為： 卷筒 J80 007.2-87 3.1.6 選擇電動機(jī) 計算靜功率： (3-8) 式中 ----機(jī)構(gòu)總效率，一般=0.80.9，取=0.85 電動機(jī)計算功率： (3-9) 式中：系數(shù)由表查得，對于M1-M6級機(jī)構(gòu)， 取=0.8 查表選擇YZR160L-6型電動機(jī)，在工作制下，JC=25%時，額定功率=13KW，轉(zhuǎn)速912rpmin，飛輪矩。 3.1.7 驗算電動機(jī)發(fā)熱條件 按等功率法，求JC=25%時所需的等效功率： ，發(fā)熱條件滿足。 式中 ----工作級別系數(shù)，查得，對于級， =0.75； ----系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)的啟動的時間和平均的工作時間的比查得。一般此值為0.10.2之間，取為0.1時，=0.87； 3.1.8 選擇減速器 卷筒轉(zhuǎn)速： (3-10) 減速器總傳動比： (3-11) 查表選用Ⅲ，當(dāng)工作類型為中級時，許用功率，，輸入軸直徑，軸長。 3.1.9 驗算起升速度和實際所需功率 實際起升速度： (3-12) 誤差： (3-13) 實際所需功率： (3-14) 3.1.10 校核減速器輸出軸強(qiáng)度 有公式得輸出軸最大徑向力： (3-15) 式中 ----卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷； ----卷筒及軸的自重，查表得。 ----ZQ500減速器輸出的軸端的最大的允許徑向載荷的數(shù)值，由 表查得； 所以： 由輸出的軸最大扭矩： (3-15) 式中：----電動機(jī)軸額定轉(zhuǎn)矩； ----當(dāng)JC=25%時電動機(jī)最大力矩倍數(shù)，查表得； ----電動機(jī)傳動效率； ----減速器輸出軸最大允許轉(zhuǎn)矩，查表得。 所以 由以上計算，所選減速器能滿足要求。 3.1.11 選擇制動器 所需制動力矩： (3-16) 式中 ----制動安全系數(shù)，查表取=1.75； 查表選用制動器，其制動轉(zhuǎn)矩，制動輪直徑，制動器質(zhì)量。 3.1.12 選擇聯(lián)軸器 高速軸聯(lián)軸器的計算的轉(zhuǎn)矩，我們得到公式: (3-17) 式中 ----電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩； n=1.5----聯(lián)軸器安全系數(shù)； ----剛性動載系數(shù)，一般. 由表查得YZ R-160L-6電動機(jī)軸端為圓形，D=48mm，。由表查得ZQ-500減速器的高速軸軸端為圓錐形，d=50mm，。 光靠電動機(jī)軸端的聯(lián)軸器，由表帶制動輪的半齒輪聯(lián)軸器械，其圖號為S286，最大容的許轉(zhuǎn)矩值，飛輪力矩，質(zhì)量。 高速浮動軸兩端為圓柱形，。 靠減速器端聯(lián)軸器，由表選用帶制動輪的半齒輪聯(lián)軸器，其圖號為S123，最大容許轉(zhuǎn)矩，飛輪力矩 質(zhì)量。 3.1.13 驗算啟動時間 啟動時間： (3-18) 式中 靜阻力矩： 平均啟動轉(zhuǎn)矩： 所以 通常起升機(jī)構(gòu)啟動時間為，此處，可在電氣設(shè)計時，增加啟動電阻，延長啟動時間，故所選電動機(jī)合適。 3.1.14 驗算制動時間 制動時間： (3-19) 式中 ； ----制動器最大制動轉(zhuǎn)矩，。 所以 由表查得許用減速度，，，故 故合適。 3.1.15 高速浮動軸的計算 （1）疲勞計算 起升機(jī)構(gòu)疲勞計算基本載荷 (3-20) 式中 ----動載系數(shù)， ----起升載荷的動載系數(shù) 由前已選定軸徑d=45mm，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 軸的材料用45號鋼，，。 彎曲： 扭轉(zhuǎn)：，。 軸受脈動循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 式中： 考慮了零件的表面積情況和零件幾何形狀的應(yīng)力集中的系數(shù)； 與零件幾何形狀有關(guān)，對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段: ，此處??； ----與零件表面加工粗糙度有關(guān)，對于粗糙度為3.2的，；對于12.5的，，此處取。 故 ----考慮材料對應(yīng)力循環(huán)不對稱的敏感系數(shù)，對于碳鋼及低合金鋼； ----安全系數(shù)， 所以： 故： 通過。 （2）強(qiáng)度驗算 軸受到的最大轉(zhuǎn)矩： (3-21) 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 式中 ----安全系數(shù)，查表取得=1.5； 故通過。 高浮動軸的構(gòu)造如下圖4所示，中間軸徑，取 圖4 高浮動軸 3.2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計算 3.2.1 確定傳動方案 具有四個車輪的其中半數(shù)為主動車輪的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，有閉式傳動和帶有開式齒輪的傳動兩種。由于開式齒輪易磨損，因此現(xiàn)代起重機(jī)已很少采用。閉式齒輪傳動的方案中，齒輪易于維修保養(yǎng)，齒輪傳動構(gòu)成獨立的減速器部件，機(jī)構(gòu)的裝拆分組性好。 3.2.2 選擇車輪與軌道并驗算其強(qiáng)度 車輪最大輪壓：小車質(zhì)量，假定輪壓均勻分布 (3-21) 車輪最小輪壓： 選車輪：查表得知，如果運(yùn)行機(jī)構(gòu)的速度時，，工作的級別是中級的時候，車輪直徑，軌道類型為，許用輪壓為，故選，能滿足要求。 強(qiáng)度驗算：按照軌道與車輪為線接觸及點接觸的兩種情況來驗查車輪接觸的強(qiáng)度大小。車輪的踏面的疲勞計算載荷： 車輪材料：ZG340-640，。 線接觸局部擠壓強(qiáng)度： 式中 ----許用線接觸的應(yīng)力常數(shù)（），查表得； -----軌道與車輪的有效的接觸長度，針對于軌道，=24.2； ----轉(zhuǎn)速系數(shù)；車輪轉(zhuǎn)速; ----工作級別系數(shù)；小車工作級別為級，; ，故通過。 點接觸局部擠壓強(qiáng)度： 式中 ----許用點接觸應(yīng)力常數(shù)（）；查表取=0.132； ----曲率半徑；軌道與車輪的曲率半徑的比較大值，車輪， 軌道曲率半徑，故??； ----由（r取中較小值）比值所確定的系數(shù)，, 查表并用插值法算得m=0.428； ，故通過。 根據(jù)以上計算結(jié)果，選定直徑的單緣車輪，標(biāo)記為： 車輪 3.2.3運(yùn)行阻力計算 摩擦阻力距： (3-22) 查表，因為車輪組的軸承型號為7512，據(jù)此選車輪組軸承亦為7512。軸承內(nèi)徑與外徑平均值。由表查得出，滾動軸承的摩擦系數(shù)R=0.0003，軸承的摩擦系數(shù)，附加力阻力的系數(shù)，代入上式得滿載時運(yùn)行阻力矩： 運(yùn)行摩擦阻力： 空載時： 3.2.4選擇電動機(jī) 電動機(jī)靜功率: (3-23) 式中 ----滿載時靜阻力； =0.9----機(jī)構(gòu)傳動效率； m=1----驅(qū)動電機(jī)數(shù)目。 初選電動機(jī)功率: 式中 ----電動機(jī)的功率增大的系數(shù)，經(jīng)表查出； 由表選用，工作制下，時，，電動機(jī)質(zhì)量。 3.2.5 驗算電動機(jī)發(fā)熱條件 等效功率： (3-24) 式中 ----工作級別系數(shù)。當(dāng)時，。 ----取，則 ，故所選電動機(jī)滿足發(fā)熱條件。 3.2.6 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： (3-25) 機(jī)構(gòu)傳動比： 查表選用型減速器，，質(zhì)量，(當(dāng)轉(zhuǎn)速為時)，。 3.2.7 驗算運(yùn)行速度和實際所需功率 實際運(yùn)行速度： (3-26) 誤差： ，合適。 (3-27) 實際所需電動機(jī)等效功率： ，合適。 (3-28) 3.2.8驗算起動時間 (3-29) 式中 滿載運(yùn)行是折算到電動機(jī)軸上的運(yùn)行僅阻力矩： 空載運(yùn)行時： 初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩： 機(jī)構(gòu)總飛輪矩： 滿載起動時間： 空載起動時間： 由表查得，當(dāng)，推薦，，故所選電動機(jī)可以滿足快速起動的要求。 3.2.9按起動工況校核減速器功率 (3-30) 式中 ----計算載荷； ----運(yùn)行機(jī)構(gòu)同一級傳動的減速器個數(shù)；=1。 所選減速器的，故合適。 3.2.10驗算起動不打滑條件 因室內(nèi)使用，故不計分阻及坡度阻力力矩，如果檢驗空載及滿載起動時的兩種情況。當(dāng)處于空載起動的時候，主動車輪與軌道接觸處能夠得到圓周切向力： (3-31) 車輪與軌道的粘著力： ，故不會打滑。 滿載起動時，主動車輪與軌道接觸處得圓周切向力： 車輪與軌道的粘著力： ，所以當(dāng)滿載起動的時候機(jī)器也不會出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，所以證明選擇的電動機(jī)比較合適。 3.2.11選擇制動器 對于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動時間必須，取，因此，所需制動轉(zhuǎn)矩： (3-32) 查表選用型制動器，其制動轉(zhuǎn)矩，所取制動時間與起動時間很接近，故可以滿足制動不打滑條件。 3.2.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪 高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩： (3-33) 式中: ----電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩； ----聯(lián)軸器安全系數(shù)，對運(yùn)行機(jī)構(gòu)取=1.35； ----機(jī)構(gòu)剛性動載系數(shù)；，取=1.8。 由表查得電動機(jī)兩端伸出軸為圓柱形，。減速器高速軸端為圓柱形。經(jīng)過查表我們選擇使用鼓形齒式的聯(lián)軸器，主動端A型的鍵槽；從動端A型的鍵槽。標(biāo)記為： 聯(lián)軸器 ，其公稱轉(zhuǎn)矩，飛輪矩，質(zhì)量。高速軸端制動輪：根據(jù)制動器已選為，已知其制動輪直徑，圓柱形軸孔，標(biāo)記為：制動輪 ，其飛輪矩，質(zhì)量。 以上聯(lián)軸器與制動輪飛輪矩紙=之和：，與原估計值基本相符，故以上計算不需要修改。 3.2.13 選擇低速軸聯(lián)軸器 低速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的求出： (3-34) 根據(jù)表查得減速器低速軸端為圓柱形。取浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑。根據(jù)表我們選擇兩個鼓型齒式聯(lián)軸器，它的主動端：Y型軸孔，A型鍵槽，。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，。標(biāo)記為：聯(lián)軸器 前節(jié)已選定的車輪直徑，由表取車輪安裝軸直徑選擇兩個鼓型齒式聯(lián)軸器。其主動軸端：Y型軸孔，A型鍵槽，。從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，。標(biāo)記為：聯(lián)軸器 。 3.2.14 驗算低速浮動軸強(qiáng)度 （1）疲勞強(qiáng)度驗算：運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計算基本載荷： (3-35) 由前節(jié)已選定浮動軸端直徑d=60mm，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)，材料仍然選用45鋼，由其起升機(jī)構(gòu)高速浮動軸計算，得，，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： 式中: ----與起升機(jī)構(gòu)浮動軸計算相同。 ，故疲勞強(qiáng)度驗算通過。 （2）強(qiáng)度驗算 運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷： (3-36) 式中: ----考慮彈性振動的力矩增大系數(shù)。對突然起動的機(jī)構(gòu)，=1.5-1.7，=1.6； ----剛性動載的系數(shù)，取。 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： ，故強(qiáng)度驗算通過。 低速浮動軸中間直徑，取。如下圖5： 圖5 低速浮動軸 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計算 第四章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計算 4.1 確定傳動方案 跨度20m為中等跨度,為減輕重量,決定用以下傳動方案 圖6 傳動方案 4.2 選擇軌道與車輪，并檢驗其強(qiáng)度 如下圖7 圖7 車輪 計算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓 圖8大車輪壓 滿載時,最大輪壓: = (4-1) = 空載時,最小輪壓: = = =51KN 車輪踏面疲勞計算載荷： = =78.83KN 車輪的材料采用ZG340-640(調(diào)質(zhì)),700Mpa,380Mpa,。 查表選軌道型號為QU70。 點接觸局部擠壓強(qiáng)度驗算: (4-2) 由文獻(xiàn)《起重運(yùn)輸機(jī)械》表中查得,=0.181； R ——為曲率半徑,軌道和車輪它們兩者曲率半徑中選擇最大的值。QU70曲率半徑為R=400mm； m——由軌頂和車輪的曲率半徑之比(r/R)所確定的系數(shù),查得m=0.46； ——轉(zhuǎn)速系數(shù),車輪轉(zhuǎn)速時,； ——工作級別系數(shù),查得,當(dāng)M級時=1 故驗算通過。 （2） 線接觸局部擠壓強(qiáng)度驗算: (4-3) 式中：k1——許用線接觸應(yīng)力常數(shù)(N/mm2),由[1]表5-2查得,k1=6.6； l ——車輪與軌道的有效接觸長度, Qu70軌道的l=70mm; Dc——車輪直徑(mm); ,——同前 故驗算通過。 4.3 運(yùn)行阻力計算 摩擦總阻力距: (4-4) 由文獻(xiàn)《機(jī)械工程手冊》表查得=500mm車輪的軸承型號為7520,軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為140mm； 由表查得:滾動摩擦系數(shù)k=0.0006m；軸承摩擦系數(shù)；附加阻力系數(shù)。代入上式得： 當(dāng)滿載時的運(yùn)行阻力距 (4-5) = 運(yùn)行摩擦阻力: 當(dāng)空載時: 電動機(jī)靜功率 (4-6) 式中: ——滿載運(yùn)行時的靜阻力； m=2——驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)； =0.95——機(jī)構(gòu)傳動效率 初選電動機(jī)功率: 式中：——電動機(jī)功率增大系數(shù)； 選用電動機(jī)YZR132M2-6，當(dāng)在工作制下，JC=25%時，額定功率為4.0KW，額定轉(zhuǎn)速=900r/min，轉(zhuǎn)子飛輪矩為0.26kg.，電動機(jī)質(zhì)量108kg。 4.4驗算電動機(jī)發(fā)熱條件 等效功率: (4-7) 式中： ——工作級別系數(shù),級， JC%=25%時=0.75 ——由[1]按起重機(jī)工作場所得 /=0.2-0.3,取，查得 =1.3 由此可知, ,故初選電動機(jī)發(fā)熱通過。 4.5 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速: = (4-8) 機(jī)構(gòu)傳動比: 選用兩臺減速器ZQ-350-Ⅴ-1/2Z，； [N]=9.2kw（當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min時） 可見<[N] 4.6 驗算運(yùn)行速度和實際所需功率 實際運(yùn)行速度: (4-9) 誤差: 實際所需電動機(jī)靜功率: 由于 ,故所選電動機(jī)和減速器均合適。 4.7驗算啟動時間 啟動時間: (4-10) 式中：n1=900 r/min m=2 (驅(qū)動電機(jī)臺數(shù)) ——JC25%時電動機(jī)額定扭矩 滿載運(yùn)行時的靜阻力距: 空載運(yùn)行時的靜阻力距: (4-11) 初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪距: 機(jī)構(gòu)總飛輪矩(高速軸)： 滿載啟動時間： =5.66s 空載啟動時間: =4.36s 大車啟動時間在允許范圍(5～10s)之內(nèi)，空載時間縮短，故合適。 4.8 啟動工況下校核減速器功率 啟動工況下減速器傳遞功率： (4-12) 式中： = =9365N ——運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級傳動減速器的個數(shù)，＝2 因此， 所選減速器的，[N]JC25％＝9.2KW>, 所以合適。 4.9 驗算起動不打滑條件 由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。 以下按三種工況進(jìn)行驗算 （1） 二臺電動機(jī)空載時同時起動： (4-13) 式中： N——主動輪輪壓和； N——從動輪輪壓和； f = 0.2——室內(nèi)工作的粘著系數(shù)； = 1.05~1.2——防止打滑的安全系數(shù)； =2.98s ，故兩臺電動機(jī)空載起動不會打滑 （2）事故狀態(tài)： 當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作，而無載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時，則 (4-14) 式中: N ——工作的主動輪輪壓 = 171000N ——非主動輪輪壓之和； —— 一臺電動機(jī)工作時的空載起動時間： =14.02s =2.43s , 故不打滑 （3）事故狀態(tài)： 當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作，而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時，則 ； =14.02s，與第2種工況相同 =1.8s ,故也不會打滑 4.10 選擇制動器 由表，取制動時間 5s 按空載計算制動力矩: (4-15) 式中：