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1、XXXX學(xué)院 （2009屆） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 題目： 5噸橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì) 專題： 起重機(jī)電動(dòng)機(jī)的選擇探討 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造機(jī)器自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)電BS051 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 0211204331 指導(dǎo)教師： 說(shuō)明書 43 頁(yè)，圖紙 5 張，專題 3 頁(yè)，譯文 6 頁(yè) 5噸橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì) 摘 要 起重機(jī)械用來(lái)對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以減輕體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行某些特殊的工藝操作，實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。起重機(jī)械運(yùn)送的物料可以是成件物品，也

2、可以是散料或者是液態(tài)的。起重機(jī)受的載荷是變化的，它是一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(jī)械。起重機(jī)一般由機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)和電氣等三大部分組成，機(jī)械方面是指起升、運(yùn)行、變幅和旋轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)，即起重機(jī)一般是多動(dòng)作的。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)部分的總體設(shè)計(jì)計(jì)算，以及電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、緩沖器、制動(dòng)器的選用；運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和零件的校核計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)完成了橋式起重機(jī)的小車起升機(jī)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)。通過(guò)一系列的設(shè)計(jì)，滿足了5t起重量、設(shè)計(jì)要求，并且整個(gè)傳動(dòng)過(guò)程比較平穩(wěn)，且小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，維修容易，價(jià)格低廉。 關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)，減速器 5-ton bridge crane trolley

3、design Abstract Crane is a kind of mechanical equipments used for lifting, moving, loading/unloading, and installing. It can lower the manual workload and upgrade productivity. It can be operated in some special environment, too, and work with high automatic level. Crane can operate whole objects,

4、 disintegrated materials, or liquid substances. The crane loads vary from time to time, so it is a periodic operational machine. A crane contains three major parts, mechanic components, a metal structure, and electrical devices. A crane’s mechanical movements are multi-actions, such as raising, runn

5、ing, and rotating. This paper is main deal with mechanical design for the moving mainframe of bridge crane, including all design calculation selection of electrical motors, clutch, buffer, and brakes, the design and calculation of the mainframe reducer, calibration and verification of the calculati

6、on for the parts, and structure designs. Through a series of work, the design is satisfied with the functional requirments, 5ton lifting power The course of drive is quite smooth. The mechanical structure of the mainframe is simple, easy to install/disassemble, and maintain. And it has low cost. Ke

7、y words:?? bridge crane, hoisting mechanism, Reduction gear 目錄 摘要I 1緒 論1 2 總體方案設(shè)計(jì)與選擇5 2.1起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案5 2.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案6 2.2.1.主動(dòng)輪的布置方案6 3 起重機(jī)各部件的選擇8 3.1起升機(jī)構(gòu)滑輪組和吊鉤組的選擇8 3.2選擇鋼絲繩`8 3.3確定滑輪主要尺寸9 2.4.確定卷筒尺寸并驗(yàn)算10 3.4選擇電動(dòng)機(jī)12 3.5選擇減速器13 3.6選擇制動(dòng)器13 3.7選擇聯(lián)軸器14 3.8.運(yùn)行機(jī)構(gòu)車輪與軌道的選擇并驗(yàn)算其強(qiáng)度15 3.9.選擇電動(dòng)機(jī)

8、17 3.10 選擇減速器17 3.10.選擇制動(dòng)器17 3.11.選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪18 3.12.選擇低速軸聯(lián)軸器19 4.起重機(jī)小車的零部件校核與驗(yàn)算20 4.1.驗(yàn)算起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件20 4.2起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算20 4.3校核減速器輸出軸強(qiáng)度20 4.4驗(yàn)算起升速度21 4.5驗(yàn)算起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間22 4.6起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算22 4.7驗(yàn)算運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件23 4.8驗(yàn)算運(yùn)行機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間23 4.9驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率24 4.10運(yùn)行阻力計(jì)算24 4.11驗(yàn)算不打滑的條件25 4.13高速浮動(dòng)軸計(jì)算26 4.14驗(yàn)

9、算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度27 5.可行性與經(jīng)濟(jì)性分析29 6 電動(dòng)機(jī)選擇與探討32 結(jié) 論35 致 謝36 參考文獻(xiàn)37 附錄38 1緒 論 起重機(jī)一般有使 起重機(jī)吊物品沿空間的三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。其中作上下移動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)是不可缺少的。平面運(yùn)動(dòng)可以用兩種不同的運(yùn)動(dòng)組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。按照這種組合方式不同，起重機(jī)可分為兩大類型：橋式起重機(jī)和回轉(zhuǎn)類型起重機(jī)。 橋式類型起重機(jī)是依靠起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的組合使所搬運(yùn)的物品在長(zhǎng)方形平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)的是運(yùn)行機(jī)構(gòu)，用來(lái)起吊貨物的是起升機(jī)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)這些

10、運(yùn)動(dòng)、安放這些機(jī)構(gòu)并承受載荷，起重機(jī)必須有足夠的強(qiáng)度和剛度的金屬結(jié)構(gòu)，有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制的動(dòng)力控制系統(tǒng)；以及，為保證起重機(jī)安全并可靠運(yùn)轉(zhuǎn)的安全和信號(hào)指示裝置。 隨著時(shí)代的發(fā)展，制造工廠和裝卸作業(yè)場(chǎng)所逐漸由室外轉(zhuǎn)為室內(nèi)，這樣橋式起重機(jī)逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位。 橋式起重機(jī)的特點(diǎn)在于：它不占據(jù)建筑物內(nèi)的主要地面，卻能以較少的物資材料和極為穩(wěn)定的形態(tài)把建筑物內(nèi)各處都當(dāng)作可能的作業(yè)范圍，進(jìn)行高速、高效的服務(wù)。此外，橋式起重機(jī)容易以低廉價(jià)格實(shí)現(xiàn)借助控制盤和操縱盤進(jìn)行自動(dòng)控制、或半自動(dòng)控制、內(nèi)撞電腦的程序控制?？梢哉f(shuō)，設(shè)置在室內(nèi)的起重機(jī)中，橋式起重機(jī)約占90%。 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的

11、一種橋架型起重機(jī)，又稱天車。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，起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就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。 ??? 橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)易粱橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。 ??? 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

12、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)。 ??? 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；另一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬(wàn)向聯(lián)軸器。 ??? 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來(lái)降低輪壓。當(dāng)車輪超過(guò)四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。 ??? 橋架的金屬結(jié)構(gòu)由

13、主粱和端粱組成，分為單主粱橋架和雙粱橋架兩類。單主粱橋架由單根主粱和位于跨度兩邊的端粱組成，雙粱橋架由兩根主粱和端粱組成。主粱與端粱剛性連接，端粱兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主粱上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主粱的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 ?? 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙粱、偏軌箱形雙粱、偏軌箱形單主粱等幾種。正軌箱形雙粱是廣泛采用的一種基本形式，主粱由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。 ??? 偏軌箱形雙粱和偏軌箱形單主粱的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的

14、主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主粱是由一根寬翼緣箱形主粱代替兩根主粱，自重較小，但制造較復(fù)雜。 ??? 四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其它結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。 ??? 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主粱，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形粱外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無(wú)斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部， 自重較輕，整體剛度大，這在中國(guó)是較為廣泛采用

15、的一種型式。 橋式起重機(jī)分類 ??? 1) 普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá)60米。 ??? 2) 簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)又稱粱式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機(jī)類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主粱是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡(jiǎn)單截面粱，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡(jiǎn)易小車作為起重小車，小車一般在工字粱的下翼緣上運(yùn)行。橋架可以沿高架上的軌道運(yùn)行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛粱式起重機(jī)。 ??? 3) 冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似，但在起重

16、小車上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級(jí)別較高。主要有五種類型。 ??? 4) 鑄造起重機(jī)：供吊運(yùn)鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運(yùn)鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用。主小車吊運(yùn)盛桶，副小車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作。 ??? 5) 夾鉗起重機(jī)：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運(yùn)到深坑均熱爐中，或把它取出放到運(yùn)錠車上。 ??? 6) 脫錠起重機(jī)：用以把鋼錠從鋼錠模中強(qiáng)制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機(jī)用項(xiàng)桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。 ??? 7) 加料起重機(jī)：用以將爐料加到平爐中。主小車

17、的立柱下端裝有挑桿，用以挑動(dòng)料箱并將它送入爐內(nèi)。主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)。副小車用于修爐等輔助作業(yè)。 ??? 8) 鍛造起重機(jī)：用以與水壓機(jī)配合鍛造大型工件。主小車吊鉤上懸掛特殊翻料器，用以支持和翻轉(zhuǎn)工件；副小車用來(lái)抬起工件。 橋式起重機(jī)發(fā)展趨勢(shì)：對(duì)橋式起重機(jī)，特別是大功率的橋式起重機(jī)的需要量日以增加。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝在橋式起重機(jī)上得到廣泛的應(yīng)用。所有這些因素都有里地促進(jìn)了工程起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有橋式起重機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)資料的分析，近年來(lái)橋式起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 1）通用型起重機(jī)以中小型為主，專用起重機(jī)向大

18、型大功率發(fā)展 為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械化程度，工程起重機(jī)的發(fā)展，仍然是以輕便靈活的中小型起重機(jī)為主。 2）重視“三化”，逐步過(guò)渡采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 三化是指：標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化 3）發(fā)展一機(jī)多用產(chǎn)品 為了充分發(fā)揮工程起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其使用范圍，有的國(guó)家在設(shè)計(jì)起重機(jī)是重視了 產(chǎn)品的多用性。 4）采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝 為了減輕起重機(jī)的自重，提高起重機(jī)的性能，保證起重機(jī)可靠地工作，現(xiàn)在都多采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)和新工藝。 2 總體方案設(shè)計(jì)與選擇 2.1起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 橋式起重機(jī)小車由2大部分組成：起升機(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)。

19、 起升機(jī)機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、卷繞系統(tǒng)、取物裝置、制動(dòng)器及其他安全裝置等組成，不同種類的起重機(jī)需配備不同的取物裝置，其驅(qū)動(dòng)裝置亦有不同，但布置方式基本上相同。此外，根據(jù)需要還裝設(shè)各種輔助裝置，如：終點(diǎn)開(kāi)關(guān)（大多用于限制起升高度，也有限制下放行程）、載重量限制器和稱量裝置等。 起升機(jī)構(gòu)的總體布置在很大程度上決定于驅(qū)動(dòng)的型式。起重機(jī)的驅(qū)動(dòng)型式分為：集中驅(qū)動(dòng)（一臺(tái)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)多個(gè)機(jī)構(gòu)）和分別驅(qū)動(dòng)（每個(gè)機(jī)構(gòu)有各自的原動(dòng)機(jī)）。如圖為帶有中間軸的起升機(jī)構(gòu)布置圖，圖中電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與減速器的高速軸相連，為了安裝方便，并當(dāng)小車架受載變形時(shí)為了避免使高速軸受到彎曲，聯(lián)軸器應(yīng)當(dāng)是帶有補(bǔ)償性能的，通常都采用用

20、彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器。為了使安裝方便，并提高補(bǔ)償性能，通常齒輪聯(lián)軸器用一段軸聯(lián)接起來(lái)，該軸稱為浮動(dòng)軸。本設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)采用浮動(dòng)軸聯(lián)接齒輪聯(lián)軸器。還考慮到了小車布置，宜緊湊原則。 圖2.1 2.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、傳動(dòng)器、車輪組和制動(dòng)器等部件組成。 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的速度隨起重機(jī)的用途而定。運(yùn)送大量物品的運(yùn)行機(jī)構(gòu)速度應(yīng)較高，作裝卸用途的起重機(jī)和裝卸橋小車等也應(yīng)取較高值。此外運(yùn)行速度還與運(yùn)行的距離有關(guān)，距離長(zhǎng)的取高速度，距離短的取低速度。 .主動(dòng)輪的布置方案 自行式運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)依靠主動(dòng)輪與軌道間的摩擦力，為了保證足夠的驅(qū)動(dòng)力，起重機(jī)應(yīng)當(dāng)有足夠數(shù)目

21、的驅(qū)動(dòng)輪（主動(dòng)輪），通常約為總輪數(shù)的一半。速度小的起重機(jī)也可采用總輪數(shù)的四分之一作驅(qū)動(dòng)輪；速度大的，例如裝卸橋的小車，需要全部車輪驅(qū)動(dòng)。 在部分驅(qū)動(dòng)的車輪系統(tǒng)中，主動(dòng)輪的布置應(yīng)能保證主動(dòng)輪在任何情況下具有足夠的輪壓，以保證足夠的驅(qū)動(dòng)附著力。如果布置不當(dāng)，會(huì)使主動(dòng)輪輪壓不足，產(chǎn)生打滑，使起重機(jī)不能及時(shí)起動(dòng)，并加速車輪磨損。主動(dòng)輪的布置方案，主要有以下幾種： （1）單邊布置（a）只用于跨度很小，輪壓不對(duì)稱的起重機(jī)。 （2）對(duì)面布置（b）起重機(jī)的大車，這樣能夠保證主動(dòng)輪輪壓之和不隨小車的位置而變。這種布置方式不宜用于旋轉(zhuǎn)類型起重機(jī)，因?yàn)楫?dāng)臂架轉(zhuǎn)到從動(dòng)輪一邊時(shí)，主動(dòng)輪的輪壓很小。 （3）對(duì)角布

22、置（c） 用于中小旋轉(zhuǎn)類型的起重機(jī)，如起重機(jī)不大的門座其中積極。這種布置方案，理論上能夠保證主動(dòng)輪之和不隨臂架位置變化，實(shí)際上由于軌道不平等原因仍有變化。 （4）四角布置（d） 用于大型起重機(jī)中，可以保證主傳動(dòng)總輪壓不變。 2.主動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)型式 （1）集中驅(qū)動(dòng) 它是以一臺(tái)電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸來(lái)帶動(dòng)兩邊主動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)型式。這種型式只用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)與一臺(tái)減速器，但傳動(dòng)系統(tǒng)（包括軸、軸承、聯(lián)軸器）復(fù)雜笨重，故目前只用于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 （2）分別驅(qū)動(dòng) 其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)分別驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪，其優(yōu)點(diǎn)為布置、安裝、維修方便，自重也較輕，但要求兩邊同步。對(duì)于橋式起重機(jī)與門座起重機(jī)，由于有剛性很大的門座與橋架結(jié)構(gòu)聯(lián)系，能

23、夠強(qiáng)制兩側(cè)運(yùn)行同步。而對(duì)于大跨度的龍門起重機(jī)和裝卸橋，由于金屬結(jié)構(gòu)剛性不足，不能保證兩側(cè)同步，有可能出現(xiàn)偏斜，這時(shí)應(yīng)裝設(shè)偏斜指示器和偏斜限制裝置。 本設(shè)計(jì)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)形式，如圖2.2示 圖2.2 3起重機(jī)各部件的選擇 3.1起升機(jī)構(gòu)滑輪組和吊鉤組的選擇 按Q=5T，查文獻(xiàn)[2，15]根據(jù)公式： （3.1） 式中：滑輪倍率 滑輪中承載繩索分支數(shù) 滑輪組中繞入卷筒的繩索分支數(shù) 滑輪組的倍率為2倍

24、 吊鉤組：根據(jù)Q=5T，起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別為M5，查文獻(xiàn)[1，8-92]表（8-1-81）得，吊鉤為1.強(qiáng)度等級(jí)（V），吊鉤樣式為單鉤。據(jù)文[1，8-95]查圖表（8-1-8）得，吊鉤采用模鍛，查表（8-1-83）得，吊鉤材料牌號(hào)為DG34CrMo。 查文獻(xiàn)[3，3-259] 表（3-4-11）得，吊鉤型式為長(zhǎng)鉤型，自重為82kg。 3.2選擇鋼絲繩 據(jù)文獻(xiàn)[4，22]式(2-12)： （3.2）

25、 式中：鋼絲繩工作拉力 起升載荷,指起升重量與吊鉤組的重量 —滑輪組效率，據(jù)文獻(xiàn)[2，18]表(2-4)，若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，滑輪組倍率a=2，得h=0.985。 起升載荷，指起升質(zhì)量的重力。 得： 據(jù)文獻(xiàn)[4，26]式(2-14) （3.3） 式中：絲鋼絲繩最大靜拉力 n—鋼絲繩安全系數(shù)，據(jù)[2，23]表(2-4)，據(jù)工作級(jí)別M5知n=5 K—鋼絲繩捻制折減系數(shù)，據(jù)4，27]表(2-4)，纖維繩芯，K=0.84 得： 據(jù)文

26、獻(xiàn)[1，8-10]表(8-1-7)知：瓦標(biāo)吞式斷面充填嚴(yán)密，承載能力大，撓性好，是起重機(jī)常用的鋼絲繩類型，選瓦林吞式，據(jù)文獻(xiàn)[1，8-15]表(8-1-10)，據(jù)絲公斤，選鋼絲繩直徑d=11mm，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1870, 繩6W(19)股(1+6+6/6)，繩纖維芯，鋼絲繩最小破斷拉力為Sb=80.50kN公斤，鋼絲繩標(biāo)注如下： 11NAT619W+IWR1870 ZS 8049 GB T8918 3.3確定滑輪主要尺寸 據(jù)文獻(xiàn)[2，23]式（2-11） 得： 工作滑輪槽底的直徑D≥(e-1)d 式中：D工作滑輪槽底直徑 e—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲

27、繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，據(jù)文獻(xiàn)[2，23]表(2-4)，據(jù)工作級(jí)別為M5，固定場(chǎng)合使用取e=20； 得： (e-1)d=(20-1)×11=209mm （3.4） 據(jù)文獻(xiàn)[1，8-73表(8-1-65)，據(jù)D≥209 mm，取D=260mm， 據(jù)文獻(xiàn)4，206]式（13-2） 平衡滑輪： D平=(0.6～0.8)D=0.7×260=182mm， 此取mm 2.4.確定卷筒尺寸并驗(yàn)算 據(jù)文獻(xiàn)[2，23]知，卷筒的槽底直徑 式中卷筒的計(jì)算直徑 —滑輪直徑 鋼絲繩直徑

28、得： 260+11271mm 據(jù)文獻(xiàn)[1，8-86]表(8-1-60)， 取290 mm 據(jù)文獻(xiàn)[2，30]式（2-13） 卷筒長(zhǎng)度： （3.5） H—起升高度，16m=16×103mm —滑輪組倍率 a=2 Z0—附加圈數(shù)，一般取Z0=1.5～3，此取Z0=2 t—繩圈節(jié)距(mm)，采用帶螺旋槽卷筒,據(jù)文獻(xiàn)［5,23］表(2-7)，據(jù)d=11mm，得: t=14mm。 L1—雙聯(lián)卷筒中間不切槽部分的長(zhǎng)度，據(jù)文獻(xiàn)［4，213］表(14-2)，據(jù)起重量Q=5t， 得: L1=A=100

29、mm D0—卷筒直徑，滑輪直徑加上鋼絲繩直徑，D0=D+d=290+11=301mm。 得： 取L=1250mm； 卷筒壁厚： 據(jù)文獻(xiàn)［2，31］知：鋼卷筒 δ=dmm 取δ=11mm 卷筒墻壁壓應(yīng)力驗(yàn)算 據(jù)文獻(xiàn)［2，31］式 (Mpa) （3.6） 式中： Smax —鋼絲繩最大靜拉力 Smax=13030N； δ—卷筒壁厚 δ=11mm=11×10-3m； t—卷筒繩槽節(jié)距 t=14mm=14×10-3m； 得

30、 ————許用壓應(yīng)力 (Mpa) 鋼卷筒 得： （3.7） 故抗壓強(qiáng)度足夠； 3D=3×290=870mm L=1250mm L>3D 據(jù)文獻(xiàn)［1，35］知，當(dāng)驗(yàn)算由彎曲和扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的復(fù)合應(yīng)力，卷筒受力如圖 圖3.1 3.4選擇電動(dòng)機(jī) 據(jù)文獻(xiàn)［4，103］式（6-1） （3.8） 式中： PQ—升載荷，是抬起升重物的重力 PQ=Q+G0=(5000+82)×9.8=4.98×104(N) Vn—升速度 Vn=11.7m/min —升機(jī)構(gòu)的總效率，（包括減速器、卷筒和滑輪組的效率）采用齒輪減速

31、器，一般取=0.90 得: （3.9） 橋式起重機(jī)的使用工況較接近S3—S5，根據(jù)Nj和JC=25%，查文獻(xiàn)［1，22-4］表(22-1-14)，初選電動(dòng)機(jī)為三相異步籠型電動(dòng)機(jī)，為使工作平穩(wěn),高效,安全,實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速,采用變頻調(diào)速三相異步電動(dòng)機(jī)。 據(jù)文獻(xiàn)［1，22-105］表(22-1-74)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YTSZ180L-8，功率為11KW，轉(zhuǎn)數(shù)為735，額定轉(zhuǎn)矩140，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.285，輸出軸頭直徑為48mm 長(zhǎng)度為110mm 3.5選擇減速器 卷筒的轉(zhuǎn)速: （3.10

32、） 減速器的總傳動(dòng)比: 據(jù)文獻(xiàn)［1，16-56］表(16-2-21)，據(jù)nd=735r/min i'=28.6, Nm5=11 KW,初選減速器為QJR—D263—31.5， 得：允許輸入轉(zhuǎn)速為950，允許輸入功率為13.9KW，公稱中心距為236mm，輸出轉(zhuǎn)矩為4500。 根據(jù)文獻(xiàn)[1，16-55]表（16-2-17）得：減速器輸入端軸直徑為38mm，長(zhǎng)度為80mm，公稱傳動(dòng)比31.5。根據(jù)表（16-2-20）減速器輸出端直徑，采用H型 。 3.6選擇制動(dòng)器 首先，選擇制動(dòng)器時(shí)要注意，制動(dòng)器的夠選和性能必須滿足以下要求：1、能產(chǎn)生足夠的制動(dòng)力矩。2、松閘、合閘要迅

33、速，制動(dòng)平穩(wěn)。3、構(gòu)造簡(jiǎn)單、維修方便。4、制動(dòng)器的零件要有足夠的強(qiáng)度和剛度、摩擦零件要有較高的耐抹性和耐熱性。5、制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)要緊湊。6、對(duì)于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，必須采用常閉式制動(dòng)器。 據(jù)文獻(xiàn)［2，80］式（6-3） （3.11） 式中:—最大靜阻力矩 —額定起重量（N） —取物裝置自重（N） —卷筒計(jì)算直徑（m） i —起升機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比 —起升機(jī)構(gòu)總效率，對(duì)于齒輪傳動(dòng)，用滾動(dòng)軸承時(shí)0.80-0.90，此取0.85 得： 由文獻(xiàn)[2，87]式（6-22） （3.12） 式中：—選擇制動(dòng)器的額定力矩（N.m） —制動(dòng)安全系數(shù)，一般起升

34、機(jī)構(gòu)去1.5 根據(jù)工況采用電力液下推桿盤式制動(dòng)器，根據(jù)文獻(xiàn)[1，6-330]表（6-4-37）知制動(dòng)器型號(hào)為： —315 I 380Ed30/5 式中：315—制動(dòng)盤直徑 I— 中心高代號(hào) 380—制動(dòng)力矩 Ed30/5—推動(dòng)器型號(hào) 3.7選擇聯(lián)軸器 聯(lián)軸器由文獻(xiàn)［1，6-71)， 式(6-2-2) （3.13） 式中： —計(jì)算轉(zhuǎn)矩 —理論轉(zhuǎn)矩 —驅(qū)動(dòng)功率KW —工作轉(zhuǎn)速 —工況系數(shù)，據(jù)文獻(xiàn)[1，6-71]表（6-2-11）起升機(jī)構(gòu)取1.4 —公稱轉(zhuǎn)矩

35、得： 由此，選擇一個(gè)聯(lián)軸器為梅花形彈性聯(lián)軸器。由文獻(xiàn)[1，6-95]表（6-2-26）知選擇聯(lián)軸器的型號(hào)為：LMS6。軸孔直徑48mm，軸孔長(zhǎng)度為112mm與電機(jī)相連。選擇聯(lián)軸器，據(jù)文獻(xiàn)[1，6-66]表（6-2-9），選一個(gè)帶制動(dòng)輪的鼓形齒式聯(lián)軸器，連接減速器與浮動(dòng)軸，其型號(hào)為CLZ3。 浮動(dòng)軸的直徑d=48m,L=110mm 3.8.運(yùn)行機(jī)構(gòu)車輪與軌道的選擇并驗(yàn)算其強(qiáng)度 車輪最大輪壓：小車質(zhì)量后計(jì)取G= 2500kg 輪壓均布： Pmax=1/4(Q+G)=1/4(5000+2500)=1875kg=18375N 車輪最小輪壓： Pmin=1/4G=1/4×250

36、0=625kg=6125N 由文獻(xiàn)［1，8-105］表（8-1-101）得知： 運(yùn)行速度45.6m/min<60m/min,Q/G=5000/2500=2>1.6 工作級(jí)別為中級(jí)時(shí)，車輪直徑取D=250mm，軌道型號(hào)為，()的許用輪壓W為26.7KN。根據(jù)GB4628-84規(guī)定， 強(qiáng)度驗(yàn)算：按車輪與軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況，驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度，車輪疲勞計(jì)算載荷 （3.14） 式中： —車輪踏面疲勞計(jì)算載荷（N） —設(shè)備工作的最大輪壓（N） —設(shè)備工作的最小輪壓（N） 據(jù)文獻(xiàn)[1，8-109]表（8-1-105）知，車輪型號(hào)為DL—25085 JB

37、/T6392.1。材料ZG340—640鋼 =340 =640 為單輪緣車輪 。 由文獻(xiàn)[1，8-104]表（8-1-96）知：線接觸疲勞強(qiáng)度公式 式中：—轉(zhuǎn)速系數(shù) —運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別系數(shù)M5，由文獻(xiàn)[1，8-105]表（8-1-99）知=1 —與車輪材料有關(guān)的許用線接觸應(yīng)力常數(shù)，由=640文獻(xiàn)[1，8-104]表（8-1-97） 取=6.0 —車輪與軌道有效接觸長(zhǎng)度=450 D—車輪直徑 D=250mm （3.15） 因?yàn)?所以，線接觸時(shí)疲勞強(qiáng)度合適。 點(diǎn)接觸疲勞強(qiáng)

38、度計(jì)算： 由文獻(xiàn)[1，8-104]表（8-1-96）知： （3.16） 式中：—與車輪有關(guān)的點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)，由文獻(xiàn)[1，8-104]表（8-1-97） 取0.132 —曲率半徑，為車輪曲率半徑與軌道曲率半徑中之大值。 車輪半徑 ，軌道 所以取 —由軌道頂向曲率半徑與車輪半徑之比（）85/1250.68 由文獻(xiàn)[1，8-105]表（8-1-100）取m0.440 （3.17） 因?yàn)?所以點(diǎn)接觸強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。 3.9.選擇電動(dòng)機(jī) 由文獻(xiàn)[2，97]式（7-9） （3.18） 式（7-9）得 —為克服起動(dòng)時(shí)的慣性，電動(dòng)

39、機(jī)功率的增大系數(shù) 由文獻(xiàn)[2，97]表（7-6）取=1.4 初選電動(dòng)機(jī) 此取N=2KW。 由運(yùn)行速度為40.18m/min 滾動(dòng)軸承取=1.4，又由文獻(xiàn)[1，22-113]表（22-1-82）得 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YZ112M—6（）級(jí)，額定功率為2.2KW，轉(zhuǎn)速為810r/min =15% ，重量為58kg ，輸出端軸頭直徑32mm。 3.10 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速: （3.19） 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： （3.20） 由文獻(xiàn)[1，16-56]表（16-2-21）知： 減速器型號(hào)QJR—D—140—10IPW 輸入軸轉(zhuǎn)

40、速為950r/min [N]=9.7KW 輸出轉(zhuǎn)矩820N.m 輸入端軸頭直徑 3.10.選擇制動(dòng)器 由［4］查知：對(duì)小車，3～4秒，取，因此，所需制動(dòng)力矩: （3.21） 式中： m—電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m=1 c.［GD2］.k.u.d.β——同前面計(jì)算中的取值， 由文獻(xiàn)[1，6-30]表（6-4-37）選擇制動(dòng)器型號(hào)為，考慮所去制動(dòng)時(shí)間與其制動(dòng)時(shí)間3.78相差不大，故略去制動(dòng)器不打滑條件的驗(yàn)算。 3.11.選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪 高速軸聯(lián)器計(jì)算轉(zhuǎn)矩： （3.22） 式中:n—聯(lián)軸器安全系數(shù)，n=1.35

41、 剛性動(dòng)載系數(shù)，由文獻(xiàn)［1，110］可知： 由文獻(xiàn)［8，276］附表41，送出GICL鼓型齒式聯(lián)軸器，主動(dòng)端d1=30㎜, L=55㎜，公稱轉(zhuǎn)矩，Tn=630N.m>Mc=56.1N.m，飛輪矩， (GD2)2=0.09kg.㎡, 質(zhì)量GL=5.9Kg 高速軸端制動(dòng)輪：根據(jù)制動(dòng)器為—315 I 380Ed30/5 由文獻(xiàn)［3，238］附表16 選制功能直徑Dz=200㎜ ，圓柱形軸孔d=35㎜, L=80㎜，飛輪矩(GD2) =0.2kg, 質(zhì)量GD=10 kg 以一聯(lián)軸器為制動(dòng)輪飛輪矩之和：(GD2)2+(GD2)z=0.209 kg.㎡ 3.12.選擇低速軸聯(lián)軸器 低速軸聯(lián)軸

42、器計(jì)算轉(zhuǎn)矩：可由前節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Me，求出: （3.23） 由附表42，選用兩個(gè)GICLZ5鼓形齒輪聯(lián)軸器，主動(dòng)端 d1=45㎜, L=65㎜，從動(dòng)端d1=60㎜, L=70㎜ 由前節(jié)已選定車輪直徑Dc=215㎜ ，由文獻(xiàn)［8，242］附表19，ф250車輪組，取車輪安裝聯(lián)軸器處直徑d=45㎜, L=65㎜，同樣選兩個(gè)GICLZ5鼓形齒輪聯(lián)軸器，主動(dòng)端：d1=50㎜, L=75㎜。 4起重機(jī)小車的零部件校核與驗(yàn)算 4.1.驗(yàn)算起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 據(jù)文獻(xiàn)［8，105］式(6-5)，得穩(wěn)態(tài)平均功率： KW （4.1） 式中： 穩(wěn)態(tài)

43、負(fù)載平均系數(shù)，由文獻(xiàn)[8，103]表（6-1）得。G=0.8 Z—電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù) Z=1 =N 驗(yàn)算通過(guò)，電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱利用率 4.2起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算 由文獻(xiàn)［3，96］式(2-2-6)得：起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力 （4.2） 式中： —在基準(zhǔn)接點(diǎn)持續(xù)十的電動(dòng)機(jī)額定功率11KW —電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù) —電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)，由以前計(jì)算知=2.2 —考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩勻差以及靜載試驗(yàn)超載（試驗(yàn)載荷為額定載荷的1.25倍的系數(shù)，繞線異步電動(dòng)機(jī)取2.1，）H=3.15。

44、 所以電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力校驗(yàn)通過(guò)。 4.3校核減速器輸出軸強(qiáng)度 據(jù)文獻(xiàn)［5，100］式（8-35） 最大徑向力： （4.3） 式中:G筒—卷筒重量，文獻(xiàn)［6，236］表14，估計(jì)為G＝3.1KN ［R］—減速器輸出軸容評(píng)最大徑向載荷，根據(jù)文獻(xiàn)［1，6-61］表（16-2-26）得[R]=15000N Pmax=14580N<[R] 由文獻(xiàn)［5，100］式8-36： 最大力矩： —據(jù)文獻(xiàn)[5，94] 電動(dòng)機(jī)額定力矩 =（4.4） 據(jù)文獻(xiàn)[5，92]表（8-9）對(duì)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比=0.95 據(jù)文獻(xiàn)[1，16-95]表（16-

45、2-11）得： [M] =4500 [M] 綜上所述，所選減速器能滿足工求。 4.4驗(yàn)算起升速度 實(shí)際起升速度 （4.5） 起升速度誤差： （4.6） 根據(jù)文獻(xiàn)[2，83] 如果與很近似，值與原定的值相差值在允許范圍以內(nèi)（一般不超過(guò)15%），則所選的減速器可認(rèn)為合用。 所以減速器速度誤差驗(yàn)算通過(guò)。 由文獻(xiàn)［1，16-56］表(16-2-20)，知減速器高速軸輸出端直徑d=38mm L=80mm 4.5驗(yàn)算起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間 由文獻(xiàn)[3，98]式（2-2-18）得； 滿載下降制動(dòng)時(shí)間

46、：（4.7） 式中：—滿載 下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通常區(qū)=1.1n=808.5 —制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩380N.m —滿載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩（N.m） （4.8） —下降時(shí)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （4.9） = —推薦制動(dòng)時(shí)間（S）可取 時(shí)間與推薦制動(dòng)時(shí)間相差不大 制動(dòng)時(shí)間合適。 4.6起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 由文獻(xiàn)[3，97]式（2-2-14）得： 起動(dòng)時(shí)間（4.10） 式中：n—電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） —電動(dòng)機(jī)平均運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)矩（N.m） —電動(dòng)機(jī)靜阻力矩

47、 —機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 [（4.11） = 其中 —電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 —制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （4.12） 由文獻(xiàn)[3，97]表（2-2-9）得， 所以起動(dòng)時(shí)間合適，驗(yàn)算通過(guò)。 4.7驗(yàn)算運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 由文獻(xiàn)［4，95］式8-26a： （4.13） —由文獻(xiàn)［8，96］表（8-14）知機(jī)構(gòu)t起/ t2值大約為0.3-0.

48、4，據(jù)文獻(xiàn)［3，97］P97圖（8-36），求出V25=0.88，N25=0.75×1.12×1.37=1.15KW N25=1.15KW

49、=45.6m/min=0.75m/s時(shí)，[]推薦值為5.5s <[] 故所選電動(dòng)機(jī)能滿足快速起動(dòng)的要求。 4.9驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 運(yùn)行速度誤差： 合適。 （4.19） 實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)等效功率： （4.20） 4.10運(yùn)行阻力計(jì)算 起重機(jī)運(yùn)行時(shí)，其主要摩擦力矩有1、車輪踏面在軌道上的滾動(dòng)摩擦力矩；2、車輪軸承的摩擦阻力矩；3、附摩擦阻力矩（包括車輪緣與軌道的摩擦阻力矩和軌道的彎曲及不平坦處的阻力矩等）由于此設(shè)計(jì)的起重機(jī)在室內(nèi)工作，所以不對(duì)風(fēng)阻力局進(jìn)行計(jì)算。 由文獻(xiàn)[2，93]式（7-1）知： （4.21） 式中：、—分別為起重機(jī)小車重量和起重量（N）

50、 —滾動(dòng)摩擦系數(shù)，由文獻(xiàn)[2，94]表（7-1）區(qū)k=0.0004 —車輪軸承摩擦系數(shù)，采用錐形滾子式軸承取=0.02 —附加摩擦阻力矩系數(shù)，由文獻(xiàn)[2，94]表（7-3）區(qū)=2 —由文獻(xiàn)[1，8-107]表（8-1-102）知小車車輪組中=250 軸承型號(hào)為7512，由文獻(xiàn)[4，209]得內(nèi)徑d=60mm 外徑D=110mm 平均值d= （4.22） 運(yùn)行摩擦阻力：（4.23） 點(diǎn)無(wú)載時(shí)： （4.24） （4.25） 4.11驗(yàn)算不打滑的條件 因室內(nèi)使用，故不計(jì)

51、風(fēng)阻力及坡度阻力矩，只驗(yàn)算空載及滿載運(yùn)動(dòng)時(shí)兩種工況，空載起時(shí)主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力： （4.26） 式中：P1—所有主動(dòng)車輪輪壓之和 —所有從動(dòng)車輪輪壓之和 k、u、d、β—同運(yùn)行阻力計(jì)算中取值一樣 車輪與軌道的摩擦力： F(Q=0) =P1f =24500×0.2=4900NT,不打滑 所以空載不打滑條件驗(yàn)算通過(guò)。 滿載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的周向切力： （4.27） 車輪與軌道的粘著力： 所以不會(huì)打滑，所以電動(dòng)機(jī)合適。 4.13高速浮動(dòng)軸計(jì)算 1)疲勞驗(yàn)算 由前面電動(dòng)機(jī)計(jì)算中知疲勞基本載荷為： Mmax=240N.m

52、 d=48mm 由文獻(xiàn)［2，79］ 知: 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：（4.28） 軸材料用45號(hào)鋼，b=600Mpa s=300Mpa 彎曲應(yīng)力： -1=0.27×(b+s)=243Mpa 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 軸受脈動(dòng)值環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （4.29） 式中： （4.30） Kx—與零件幾何形狀有關(guān)，Kx=1.75 Km—與零件表面加工光潔度有關(guān)，Km=2.5 —考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù)，取y=0.2 n1—安全系數(shù)

53、，n1=1.25 （4.31） ； 2)強(qiáng)度計(jì)算，軸所受最大轉(zhuǎn)矩 （4.32） 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)為 （4.33） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)為 （4.34） ∵ ∴強(qiáng)度計(jì)算通過(guò) 浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖（1-16.1）中間軸徑: d1=d+(5～10)=48+(5～10)=50～55mm，取d1=55mm。 4.14驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度 (1)疲勞驗(yàn)算：由文獻(xiàn)［4］運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算其中載荷： 式中： （4.35） 由

54、前節(jié)已選定浮動(dòng)軸直徑d=45㎜,其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力， （4.36） 式中：.i.— 同前取值一樣 浮動(dòng)軸的載荷變化時(shí)稱循環(huán)，材料仍選用45鋼，由起升機(jī)構(gòu)高速浮動(dòng)軸計(jì)算：得： （4.37） 式中: 與起升機(jī)構(gòu)取值相同。 ，通過(guò) (2)驗(yàn)算強(qiáng)度：由文獻(xiàn)［2］運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷 （4.38） 式中: —與 彈性振動(dòng)力矩勁大系數(shù)，對(duì)突然起動(dòng)機(jī)構(gòu)：=1.5～1.7，取=1.6，—同前 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （4.39） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （4.40） 式中：同前面計(jì)算中取值一樣浮動(dòng)軸直

55、徑： d1=d+(5～10)=45+(5～10)=50～55 取d=55㎜ 5.可行性與經(jīng)濟(jì)性分析 5.經(jīng)濟(jì)性與可行性分析 5.1設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性主要以兩個(gè)方面論述，一個(gè)是從設(shè)備是否可靠，需要分析機(jī)械設(shè)備的有效度；另一個(gè)是從投資回收期來(lái)分析，綜合以下兩個(gè)方面可得出本設(shè)計(jì)粗軋機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。 （1）機(jī)械設(shè)備的有效度 對(duì)于可修復(fù)設(shè)備，由于發(fā)生故障以后，可以修理恢復(fù)到正常工作狀態(tài)，從開(kāi)始工作到發(fā)生故障階段，即可靠度。從發(fā)生故障后進(jìn)行維修恢復(fù)到正常工作階段，即維修度。 把兩者結(jié)合起來(lái)，就是機(jī)械設(shè)備的有效度又稱機(jī)械設(shè)備的有效利用度。 MTBF－平均故障間隔期，( h )； M

56、TTR－平均維修時(shí)間，( h )。 起重機(jī)設(shè)備工作時(shí)間10000h可能發(fā)生 10 次故障每次處理故障時(shí)間平均9h，檢修時(shí)間300h。 （2）投資回收期 設(shè)備投資的評(píng)估方法分為靜態(tài)計(jì)算法和動(dòng)態(tài)計(jì)算法。而靜態(tài)投資又以回收期尤為重要?；厥掌谟址Q返本期，在此期間，設(shè)備開(kāi)始投入生產(chǎn)，一切與設(shè)備使用有關(guān)的支出費(fèi)用，都從產(chǎn)品銷售的稅后純利潤(rùn)中得到補(bǔ)償。 投資回收期也就是凈現(xiàn)金流量的累積總額與總投資相抵時(shí)的時(shí)間間隔。當(dāng)凈現(xiàn)金流量的累積值等于零或出現(xiàn)正值時(shí)的年份，便是設(shè)備投資項(xiàng)目回收期的最終年份。不足一整年的部分，可以用上年累積凈現(xiàn)金流量的絕對(duì)值除以當(dāng)年的現(xiàn)金流量求出。 （5.1） Pt-投資回收期

57、； Pc-行業(yè)投資回收期。 查文獻(xiàn)[6]得， 重型機(jī)械Pc ＝17 年。 Pt < Pc ，∴可以。 5.2設(shè)備的可行性 可行性分析是進(jìn)行任何重大決策前必要做的一項(xiàng)工作。隨著具體設(shè)備的不同，可行性分析的廣度和深度也不同。通?？尚行苑治龇譃橐韵聨讉€(gè)方面： （1）設(shè)備與產(chǎn)品的關(guān)系 設(shè)備方案的可行性首先在于它對(duì)產(chǎn)品的品種、數(shù)量、質(zhì)量在市場(chǎng)上的適應(yīng)性行分析，而本設(shè)備能夠滿足生產(chǎn)批量安排方案對(duì)設(shè)備類型、生產(chǎn)率、設(shè)備的數(shù)量的需要。 （2）設(shè)備與所需原料、原材料的關(guān)系 本設(shè)備能滿足所需原料、原材料的可靠供應(yīng)。 （3）設(shè)備設(shè)置的工作環(huán)境條件 本設(shè)備在設(shè)計(jì)上考慮到環(huán)境的惡劣程度，能適

58、應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。 （4）設(shè)備的技術(shù)方案 通過(guò)上面的對(duì)設(shè)備的設(shè)計(jì)主要零部件的校核，能夠滿足技術(shù)方面的要求。 （5）設(shè)備投資方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià) 由于上面以對(duì)本設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析，以滿足設(shè)備投資方案的經(jīng)濟(jì)性。 （6）不確定性分析 在設(shè)備方案的實(shí)施過(guò)程中，以及在設(shè)備使用和維修的漫長(zhǎng)過(guò)程中，許多因素的波動(dòng)對(duì)設(shè)備會(huì)造成影響。如人員組織和工資的變化、原材料品質(zhì)發(fā)生改變、流動(dòng)資金和折舊率的調(diào)整、產(chǎn)品的轉(zhuǎn)向等，對(duì)設(shè)備的影響至關(guān)重大。這些因素的變化，有些可以預(yù)測(cè)其變化的幅度，有些則有很大的隨機(jī)性。所以本設(shè)計(jì)已經(jīng)考慮到了以上的不確定性。 （7）設(shè)備方案實(shí)施的計(jì)劃和策略 本設(shè)計(jì)在規(guī)劃、試制、批

59、量生產(chǎn)、制造、安裝、投產(chǎn)上做了精心安排，所以能予以實(shí)現(xiàn)。 6電動(dòng)機(jī)選擇與探討 隨著我國(guó)建筑業(yè)的不斷發(fā)展，建筑施工機(jī)械化水平的不斷提高，對(duì)塔機(jī)的制造質(zhì)量和整機(jī)技術(shù)水平的要求也越來(lái)越高。塔機(jī)的各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所采用的方式、控制系統(tǒng)的技術(shù)水平、用戶的可操作性和可維護(hù)性基本上就體現(xiàn)了整個(gè)塔機(jī)的技術(shù)水平和檔次。而在這幾個(gè)機(jī)構(gòu)中，最為重要也是最具有技術(shù)代表性的是起升機(jī)構(gòu)，它控制功率最大、調(diào)速范圍最寬、出故障后的維修難度也最大。而且該系統(tǒng)在變速過(guò)程所產(chǎn)生的機(jī)械沖擊的大小將直接影響塔機(jī)結(jié)構(gòu)件的疲勞損傷程度。 為了改進(jìn)其性能，國(guó)內(nèi)各主機(jī)生產(chǎn)商在起升機(jī)構(gòu)的調(diào)速控制技術(shù)上以及降低耗能問(wèn)題已花了許多工夫，得到了長(zhǎng)

60、足的進(jìn)步。從整體上看，絕大多數(shù)采用的是傳統(tǒng)的單電機(jī)傳動(dòng)，以帶渦流制動(dòng)器的繞線式電機(jī)和多極電機(jī)調(diào)速的方案為主。這些傳統(tǒng)的調(diào)速方案，要想達(dá)到較寬的調(diào)速范圍，其途徑不外乎設(shè)計(jì)制造大功率、寬調(diào)速范圍的非標(biāo)電機(jī)，如：采用帶渦流制動(dòng)器的多極繞線式電機(jī)或制作大極差的多速電機(jī)等。由于塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)所需要的較高調(diào)速要求不但給電機(jī)生產(chǎn)廠商帶來(lái)了較多的質(zhì)量控制難題，而且也增加了控制回路和電機(jī)的制造成本，降低了系統(tǒng)可靠性。更有甚者，隨著用戶對(duì)塔機(jī)的起吊能力要求越來(lái)越大，傳統(tǒng)控制方式已經(jīng)越來(lái)越感覺(jué)到力不從心，不論是上述技術(shù)的可實(shí)現(xiàn)性，其制造成本以及使用性能等方面也存在一些問(wèn)題。所以，我們不得不尋求更理想的新的調(diào)速控制技術(shù)

61、。? 鑒于以上的原因，國(guó)內(nèi)外的專業(yè)生產(chǎn)商在塔機(jī)的起升調(diào)速方式上進(jìn)行了較多的新技術(shù)應(yīng)用嘗試，比如：采用多極電機(jī)的調(diào)壓調(diào)速，引進(jìn)變頻調(diào)速等。逐漸地，隨著變頻技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷地被人們認(rèn)識(shí)，它以絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)超越了其他的任何調(diào)速方案，其優(yōu)點(diǎn)數(shù)不勝數(shù)，如：零速抱閘，對(duì)制動(dòng)器無(wú)磨損；任意低的就位速度，可用于精確吊裝；速度的平滑過(guò)渡，對(duì)機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)件無(wú)沖擊，提高了塔機(jī)的運(yùn)行安全性；極低的起動(dòng)電流，減輕了用戶電網(wǎng)擴(kuò)容的負(fù)擔(dān)；幾乎任意寬的調(diào)速范圍，提高了塔機(jī)的工作效率；節(jié)能的調(diào)速方式，減少了系統(tǒng)運(yùn)行能耗；單速的鼠籠電動(dòng)機(jī)保證了機(jī)構(gòu)的運(yùn)行可靠性厖。正是因?yàn)檫@些明顯的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，國(guó)外的塔機(jī)制造商所推出的新一代塔機(jī)

62、的起升機(jī)構(gòu)也大多采用變頻調(diào)速方案，如POTAIN，LIEBHERR等世界著名公司。同時(shí)我們認(rèn)為，隨著變頻器價(jià)格的不斷降低，可靠性不斷提高，變頻技術(shù)一定能在塔機(jī)上得到廣泛應(yīng)用，這將對(duì)產(chǎn)品的安全運(yùn)行和減少運(yùn)行能耗都有重要的意義。為了普及變頻技術(shù)，加深對(duì)變頻調(diào)速方案的了解，本文將對(duì)變頻技術(shù)在塔機(jī)起升機(jī)構(gòu)上的應(yīng)用作一探討。? 二、常規(guī)變頻起升機(jī)構(gòu)? 1．結(jié)構(gòu)介紹? 變頻調(diào)速技術(shù)在塔機(jī)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用在我國(guó)已經(jīng)有近10年的時(shí)間，雖然取得了一些成功的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，并且也有不少的變頻起升機(jī)構(gòu)現(xiàn)在正在工地正常運(yùn)行，但與其他行業(yè)相比，變頻調(diào)速技術(shù)在塔機(jī)上的應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)有的程度，其中有成

63、本的原因，也有技術(shù)的原因。? 國(guó)內(nèi)和國(guó)外目前所采用的典型方案，從技術(shù)上來(lái)講，大同小異，不同點(diǎn)在于： （1）變頻器的品牌不同，其采用的控制回路不同； （2）系統(tǒng)是開(kāi)環(huán)（不帶PG）或者是閉環(huán)（帶PG） （3）機(jī)械結(jié)構(gòu)的形式的不一樣：L型布置、п型布置或一字型布置等； （4）減速機(jī)的類型不一樣，如：圓柱齒輪減速機(jī)或行星減速機(jī)；是定速比或可變速比等。? 就傳動(dòng)控制技術(shù)而言，以上所述差異并未涉及控制方式的改變，均為采用一臺(tái)變頻器控制一臺(tái)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速的典型模式，也可稱其為常規(guī)變頻起升機(jī)構(gòu)。在所有的這些常規(guī)變頻機(jī)構(gòu)中，?LIEBHERR公司在EC-H型塔機(jī)上裝配的變頻起升機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)最

64、為突出，它采用250V電動(dòng)機(jī)和與之匹配的變頻器，配置可變速比的減速機(jī)，L型布置。該方案具備較好的起升速度特性，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)成本高，而且部件通用性差。? 2．常規(guī)變頻起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)? （1）電動(dòng)機(jī)極數(shù)和功率的校核? 當(dāng)起升機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)（如：最大起重量、最高工作速度等）給定后，就要對(duì)電動(dòng)機(jī)的極數(shù)和功率進(jìn)行確定和計(jì)算，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)是：? a）電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)小于3000轉(zhuǎn)/分（由減速機(jī)輸入級(jí)的工作轉(zhuǎn)速限制）；? b）系統(tǒng)最高工作頻率應(yīng)小于100Hz（頻率越高，電動(dòng)機(jī)的損耗功率就越大，將破壞恒功率特性，起吊能力大幅度降低而無(wú)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值）；? c）電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩用于校核最大

65、起重量（考慮總傳動(dòng)比、效率、倍率等）； d）電動(dòng)機(jī)的額定功率用于校核高速時(shí)的起重量（考慮總傳動(dòng)比、效率、倍率等，如果頻率接近100Hz，應(yīng)考慮有效功率降低10～15%）。? 在選擇電機(jī)功率時(shí)，根據(jù)以上的條件就能基本確定減速機(jī)的減速比與電動(dòng)機(jī)功率和極數(shù)。? （2）電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)? a）變頻器的選取? 當(dāng)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)確定后，就可著手進(jìn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先是變頻器的選型?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的國(guó)內(nèi)外變頻器品牌不少，控制水平和可靠性差別較大，技術(shù)上大體可分為V/F控制、矢量控制和DTC直接轉(zhuǎn)矩控制三種。用于塔機(jī)的起升機(jī)構(gòu)，建議最好選用具有矢量控制功能或者是具有DTC直接轉(zhuǎn)矩控制功能的變頻器

66、，這樣的變頻器品牌較多，設(shè)計(jì)者可根據(jù)自己的熟悉程度、技術(shù)支持力度、其他行業(yè)廠的使用情況等因素來(lái)選擇。 由于變頻器品牌的不同，相同功率下變頻器的過(guò)載能力和額定電流值也不完全一致。所以，選擇變頻器容量時(shí)，不單要看額定功率的大小，還要校核額定工作電流是否大于或者等于電動(dòng)機(jī)的額定電流，一般的經(jīng)驗(yàn)是選擇變頻器的功率大于電動(dòng)機(jī)功率10～30%左右。 b）能耗電阻的選取? 作為起重用變頻系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于電動(dòng)機(jī)處于回饋制動(dòng)狀態(tài)下的系統(tǒng)可靠性，因?yàn)檫@種系統(tǒng)出故障往往都發(fā)生在重物下降時(shí)的工況，如溜鉤、超速、過(guò)壓等。也就是說(shuō)重物下降工況時(shí)變頻系統(tǒng)的性能好壞將直接影響整個(gè)起升機(jī)構(gòu)能否安全運(yùn)行。這就要求設(shè)計(jì)人員清楚地了解變頻傳動(dòng)系統(tǒng)的回饋工作過(guò)程，才能做到心中有數(shù)。 大部分變頻器的產(chǎn)品說(shuō)明中，對(duì)如何選擇能耗電阻的電阻值和功率并沒(méi)有非常清楚的描述，而且往往按其推薦的標(biāo)準(zhǔn)配置并不能完全滿足起重工況的要求，同時(shí)有關(guān)這方面論述的文章也不多見(jiàn)，所以在變頻起重控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，電阻參數(shù)選擇顯得有些混亂。但現(xiàn)在一種新型的能量回饋單元實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)和下放時(shí)候所產(chǎn)生能量帶來(lái)的消耗問(wèn)題，徹底取締過(guò)去老式電