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遼寧科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
課題名稱
32/5t電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
課題類別
設(shè)計(jì)類
論文類
課題來(lái)源
生產(chǎn)實(shí)際
科研實(shí)際
社會(huì)實(shí)際
其它來(lái)源
√
√
畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)要求、設(shè)計(jì)參數(shù)、各階段時(shí)間安排、應(yīng)完成的主要工作等
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求
1.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份
要求:1)緒論及總體設(shè)計(jì)方案的確定:方案選擇正確、論證充分；
2)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)及電機(jī)的選擇；
3）主要零部件的設(shè)計(jì)與校核，包括鋼絲繩、卷筒、減速器、制動(dòng)器、聯(lián)軸器等；
4）經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)；
5）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)撰寫(xiě)規(guī)范，符合規(guī)定字?jǐn)?shù)的要求。
2.繪制工程圖紙
要求:總圖及裝配圖3張,零件圖3-4張,折合成A1不少于6張,所繪圖紙應(yīng)符合機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
3.翻譯外文資料
要求;翻譯力求準(zhǔn)確,文字通順,符合規(guī)定字?jǐn)?shù)和內(nèi)容要求。
二、設(shè)計(jì)參數(shù)
整機(jī)工作級(jí)別：A7； 跨度：30.5m；額定起重量：32/5t；起升高度：16/14m
小車運(yùn)行速度：6.1~61m/min；最大輪壓：450kN
三、時(shí)間安排及主要工作
第一周： 緒論及總體方案設(shè)計(jì)；
第二周：小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)與電機(jī)計(jì)算；
第三～四周： 主要零件的強(qiáng)度計(jì)算；
第五～九周： 總圖、部件裝配圖、零件圖繪制；
第十周： 翻譯外文資料，寫(xiě)摘要并翻譯成外文摘要；
第十一周： 整理、檢查說(shuō)明書(shū)并打?。?
第十二周： 檢查圖紙并打??；
第十三周： 畢業(yè)設(shè)計(jì)互審并準(zhǔn)備答辯；
第十四周： 答辯。
指導(dǎo)教師(簽字)：
年 月 日
院長(zhǎng)(系主任)(簽字)：
年 月 日
遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第V頁(yè)
32/5t電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
起重機(jī)的出現(xiàn)大大提高了人們的勞動(dòng)效率，以前需要許多人花長(zhǎng)時(shí)間才能搬動(dòng)的大型物件現(xiàn)在用起重機(jī)就能輕易達(dá)到效果，尤其是在小范圍的搬動(dòng)過(guò)程中起重機(jī)的作用是相當(dāng)明顯的。在工廠的廠房?jī)?nèi)搬運(yùn)大型零件或重型裝置橋式起重機(jī)是不可獲缺的。?橋式起重機(jī)小車主要包括起升機(jī)構(gòu)、小車架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、吊具等部分。其中的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、傳動(dòng)軸、制動(dòng)器和一些連接件組成，一般用來(lái)使起重機(jī)和小車作水平運(yùn)動(dòng)。本文首先論述了起重機(jī)的作用及在國(guó)內(nèi)外的一些研究成果和發(fā)展動(dòng)向，提出了本次設(shè)計(jì)的研究背景及研究的意義，其次，本次設(shè)計(jì)主要圍繞小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行的，對(duì)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的各個(gè)部件進(jìn)行計(jì)算并校核，以確保小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)能正常運(yùn)行并發(fā)揮作用。
關(guān)鍵字：橋式起重機(jī)；小車；小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)；車輪組
32/5t electrically operated double beam bridge type hoist crane car movement organization design
Abstract
The hoist crane appearance enhanced people's labor efficiency greatly, before need many people the large-scale thing which spends the long time to be able to move can achieve the effect easily now with the hoist crane, moves in the process in the small scope the hoist crane function is quite obvious in particular.Transports the large-scale components or the heavy installment bridge type hoist crane in the factory workshop may not attain lacks. The bridge type hoist crane car mainly includes lifts the organization, the trolley frame, car parts and so on movement organization, hoisting mechanisms.Car movement organization mainly by the electric motor, the reduction gear, the driving pulley group, the driven wheel group, the drive shaft, the brake and some bridge pieces is composed, uses for to cause the hoist crane and the car generally makes the horizontal motion. This article first elaborated the hoist crane function and in the domestic and foreign some research results and the development trend, proposed this design research background and the research significance, next, this design main encompassment car movement organization carries on, carries on to car movement organization each part calculates and examines, guarantees the car movement organization to be able the normal operation and plays the role.
Key words: Bridge type hoist crane; wheelbarrow; Car movement organization; Wheel group
目錄
摘要 I
Abstract II
1緒論 1
1.1 選題背景 1
1.2 起重機(jī)械的發(fā)展概況 1
1.2.1 我國(guó)起重機(jī)械的發(fā)展概況 1
1.2.2 起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向 2
1.3 起重機(jī)的概況 4
2 方案設(shè)計(jì) 5
2.1 起重機(jī)小車的構(gòu)造 5
2.2 設(shè)計(jì)的基本原則和要求 6
2.3 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 7
2.3.1閉式傳動(dòng) 7
2.3.2開(kāi)式傳動(dòng) 8
2.4 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 8
2.4.1、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的方案 8
2.4.2、閉式齒輪傳動(dòng)的方案 9
3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 10
3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 10
3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 10
3.2.1疲勞計(jì)算 11
3.2.2強(qiáng)度校核 12
3.3運(yùn)行阻力計(jì)算 12
3.4零部件選擇及校核 14
3.4.1 選擇電動(dòng)機(jī) 14
3.4.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件： 14
3.4.3 選擇減速器 15
3.4.4 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 15
3.4.5 驗(yàn)算起動(dòng)條件 16
3.4.6 按起動(dòng)工況校核減速器功率 17
3.4.7 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件 18
3.5 選擇制動(dòng)器 19
3.6 選擇聯(lián)軸器 20
3.7 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度： 21
3.7.1 疲勞驗(yàn)算 21
3.7.2靜強(qiáng)度計(jì)算 22
4 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 23
4.1 確定主起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 23
4.1.1 主起升機(jī)構(gòu) 23
4.1.2選擇鋼絲繩 24
4.1.3確定滑輪主要尺寸 25
4.1.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 25
4.2確定副起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 27
4.2.1 副起升機(jī)構(gòu) 27
4.2.2選擇鋼絲繩 27
4.2.3 確定滑輪組的主要尺寸 28
4.2.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 28
5主起升機(jī)構(gòu)卷筒的計(jì)算 32
5.1 卷筒心軸的計(jì)算 32
5.1.1 支座反力 32
5.1.2疲勞計(jì)算 32
5.1.3靜強(qiáng)度計(jì)算 33
5.2選擇軸承 34
5.2.1大端軸承 34
5.2.2右端軸承 35
5.3繩端固定裝置計(jì)算 36
6 經(jīng)濟(jì)可行性分析 38
6.1設(shè)備完好率與利用率 38
6.2設(shè)備役齡 38
6.3設(shè)備經(jīng)濟(jì)壽命的確定 40
6.4機(jī)械購(gòu)置成本 41
結(jié)論 43
致謝 44
參考資料 45
遼寧科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第47頁(yè)
1緒論
1.1 選題背景
起重機(jī)械的基本任務(wù)是垂直升降重物，并可兼使重物作短距離的水平移動(dòng)，以滿足重物裝卸、轉(zhuǎn)載、安裝等作業(yè)的要求。起重機(jī)械是現(xiàn)代化生產(chǎn)必不可少的重要機(jī)械設(shè)備，它對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化以及改善人民的物質(zhì)、文化生活需要都具有重大的意義。
起重機(jī)械廣泛應(yīng)用于工礦企業(yè)、港口碼頭、車站倉(cāng)庫(kù)、建筑工地、海洋開(kāi)發(fā)、宇宙航行等各個(gè)工業(yè)部門，可以說(shuō)陸地、海洋、空中、民用、軍用各個(gè)方面都有起重機(jī)械在進(jìn)行著有效的工作。
起重機(jī)械與運(yùn)輸機(jī)械發(fā)展到現(xiàn)在，已經(jīng)成為合理組織成批大量生產(chǎn)和機(jī)械化流水作業(yè)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要標(biāo)志之一。在我國(guó)四個(gè)現(xiàn)代化的發(fā)展和各個(gè)工業(yè)部門機(jī)械化水平、勞動(dòng)生產(chǎn)率的提高中，起重機(jī)械必將發(fā)揮更大的作用。
1.2 起重機(jī)械的發(fā)展概況
1.2.1 我國(guó)起重機(jī)械的發(fā)展概況
起重機(jī)械和其它自然科學(xué)一樣，是人類生產(chǎn)斗爭(zhēng)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，它是隨著人們的生產(chǎn)實(shí)踐逐漸發(fā)展并不斷豐富完善的。中華民族有著悠久的歷史，我國(guó)古代人民在起重機(jī)械方面也有過(guò)偉大的發(fā)明和創(chuàng)造。
公元前1765～1760年間，我國(guó)還處在奴隸社會(huì)的商朝時(shí)期，由于農(nóng)業(yè)灌溉的需要，就已發(fā)明了桔槔，它就是由杠桿、對(duì)重和取物裝置組成的簡(jiǎn)單的起重工具。
公元前1100年發(fā)明了轆轤。它是由支架、卷筒、曲柄、繩索等組成的人力驅(qū)動(dòng)的原始絞車。轆轤用卷筒的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)代替了杠桿的升降，因而加大了物品的起升高度，從而擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。
解放前，由于長(zhǎng)期受到帝國(guó)主義、封建勢(shì)力和官僚資產(chǎn)階級(jí)的黑暗統(tǒng)治，我國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)未能得到繼承、發(fā)展，不要講自己設(shè)計(jì)制造新型的起重機(jī)械，就連最簡(jiǎn)單的起重工具大多也要靠國(guó)外進(jìn)口。
解放后，在中國(guó)共產(chǎn)黨和人民政府的領(lǐng)導(dǎo)下，陸續(xù)在大連、上海建立了起重機(jī)械的專業(yè)工廠。1952年又在上海交通大學(xué)成立了我國(guó)第一個(gè)起重運(yùn)輸機(jī)械專業(yè)，培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才。接著又成立了全國(guó)性起重運(yùn)輸機(jī)械的科研單位。目前起重運(yùn)輸機(jī)械在我國(guó)已發(fā)展成為包括科學(xué)研究、高等教育、設(shè)計(jì)制造的完整的專業(yè)體系；全國(guó)有數(shù)百家專業(yè)工廠生產(chǎn)著各式各樣的起重運(yùn)輸機(jī)械產(chǎn)品?，F(xiàn)在我國(guó)已能自行設(shè)計(jì)制造冶金用的350t鑄造起重機(jī)、300t鍛造起重機(jī)、350t液壓脫錠起重機(jī)、水電站用的400t和500t壩頂門式起重機(jī)，造船用的200t門式起重機(jī)、160t門座起重機(jī)和新型80t圓筒形門座起重機(jī)，最大起重量達(dá)200t的全回轉(zhuǎn)浮式起重機(jī)、起重力矩120tm的高層建筑用自升式塔式起重機(jī)和最大起重力矩已達(dá)300tm的電站設(shè)備安裝用運(yùn)行式塔式起重機(jī)等。
1.2.2 起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向
1?重點(diǎn)產(chǎn)品大型化、高速化、耐久化和專用化
??由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。起重機(jī)不但要好用，容易維護(hù)，操作方便，而且安全性要好，故障要少，平均無(wú)故障工作時(shí)間要長(zhǎng)。
2系列產(chǎn)品模塊化、組合化、標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用化
??許多起重機(jī)是成系列成批量的產(chǎn)品，采用系統(tǒng)多目標(biāo)整體優(yōu)化方法進(jìn)行起重機(jī)系列設(shè)計(jì)已成為發(fā)展重點(diǎn)，通過(guò)全面考慮性能、成本、工??藝、生產(chǎn)管理、制造批量和使用維護(hù)等多種因素對(duì)系列主參數(shù)進(jìn)行合理匹配，以達(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。
3通用產(chǎn)品小型化、輕型化、簡(jiǎn)易化和多樣化
有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在一般的車間倉(cāng)庫(kù)使用，要求并不很高，工作并不十分繁重。如何提高這些起重機(jī)的適用性，降低制造成本，是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能否獲勝的關(guān)鍵?？紤]綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，也可使整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)和使用維護(hù)費(fèi)用。因此電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)和輕型梁式起重機(jī)會(huì)有更快的發(fā)展，并將大部分取代中小噸位一般用途橋式起重機(jī)。
4產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化、集成化和高效化
??起重機(jī)的更新和發(fā)展，很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將自動(dòng)化技術(shù)和機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜通訊技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和半自動(dòng)化。使起重機(jī)組成的物料搬運(yùn)系統(tǒng)具有更高的柔性，以適應(yīng)未來(lái)多批次少批量的柔性生產(chǎn)模式。
5產(chǎn)品組合成套化、系統(tǒng)化、復(fù)合化和信息化
在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過(guò)中央控制室的控制，能與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，能與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合。這類起重機(jī)自動(dòng)化程度較高，具有信息處理功能，可將傳感器檢測(cè)出來(lái)的各種信息實(shí)施存貯、運(yùn)算、邏輯判斷、變換等處理加工，進(jìn)而向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出控制指令。這類起重機(jī)還具有較好的信息輸入輸出接口，實(shí)現(xiàn)信息全部、準(zhǔn)確、可靠地在整個(gè)物料搬運(yùn)系統(tǒng)中的傳輸。
6產(chǎn)品設(shè)計(jì)微機(jī)化、精確化、快速化和全面化
?隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和系統(tǒng)工程、優(yōu)化工程、價(jià)值工程、可靠性工程、創(chuàng)造工程和人機(jī)工程等現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論的不斷發(fā)展，促使許多跨學(xué)科的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法出現(xiàn)，使起重機(jī)的設(shè)計(jì)進(jìn)入創(chuàng)新、高質(zhì)量、高效率的新階段。目前，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)已逐步深入到設(shè)計(jì)的各個(gè)階段和設(shè)計(jì)工作所涉及的各個(gè)領(lǐng)域。不僅能利用計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度快、計(jì)算精度高、存儲(chǔ)信息量大和邏輯推理能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)代替人工進(jìn)行方案選擇、計(jì)算分析與繪圖，而且還能通過(guò)人機(jī)??交互，最大限度地發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)造力和經(jīng)驗(yàn)。
7產(chǎn)品構(gòu)造新型化、美觀化、宜人化和綜合化
?結(jié)構(gòu)方面采用薄壁型材和異型鋼，減少結(jié)構(gòu)的拼接焊縫，提高抗疲勞性能。采用各種高強(qiáng)度低合金鋼新材料，提高承載能力，改善受力條件，減輕自重和增加外形美觀。橋式類型起重機(jī)橋架大多采用箱形四梁結(jié)構(gòu)，主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓聯(lián)接，便于加工、運(yùn)輸與安裝。
?8?產(chǎn)品制造柔性化、靈捷化、精益化和規(guī)?；?
?在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)條件下，要提高起重機(jī)的市場(chǎng)占有率，確保起重機(jī)的高性能高質(zhì)量，并不斷推出新產(chǎn)品，生產(chǎn)企業(yè)必須具備市場(chǎng)變化的適應(yīng)能力和快速反應(yīng)能力。包括提高生產(chǎn)效率，提高和保持產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，加速產(chǎn)品的更新?lián)Q代等。
1.3 起重機(jī)的概況
橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(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)易梁橋式起重機(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、卷筒組和滑輪組。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)車輪組；另一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪組各用一臺(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。
2 方案設(shè)計(jì)
2.1 起重機(jī)小車的構(gòu)造
橋式起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分所組成；另外，還有一些安全防護(hù)裝置。
我國(guó)制造的橋式起重機(jī)的小車（下圖）具有下列特征：
（1） 起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成。這些部件間采用補(bǔ)償聯(lián)軸器聯(lián)系起來(lái)。齒輪聯(lián)軸器補(bǔ)償了轉(zhuǎn)軸中心線的偏差和歪斜，這些偏差和歪斜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(dú)立部件，因此使機(jī)構(gòu)的裝拆方便。
（2） 在設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)和小車架的時(shí)候，遵循“三化”（標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和系列化的原則。這使得零部件的互換性得到了保證，大大地降低了制造維護(hù)起重機(jī)的費(fèi)用，并使所需零部件和部件的備品量縮減到最少。）
（3） 小車的車架用鋼板焊接而成。在車架上焊有底板（墊板），電動(dòng)機(jī)，減速器，制動(dòng)器和可拆卸的軸承座等均安裝在這種底板上。為了簡(jiǎn)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(jī)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用減速器式傳動(dòng)裝置，僅在起重量較大，傳動(dòng)比高時(shí)，低速級(jí)才采用一級(jí)開(kāi)式齒輪，而高速級(jí)仍采用減速器傳動(dòng)。
（5） 所有機(jī)構(gòu)中都采用滾動(dòng)軸承。卷筒和車輪安裝在轉(zhuǎn)軸上和轉(zhuǎn)動(dòng)的心軸上。通常，從動(dòng)車輪安裝在帶有兩個(gè)角形軸承箱的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸上。而主動(dòng)車輪安裝在帶有兩個(gè)角形軸承箱的獨(dú)立轉(zhuǎn)軸上，它與減速器的輸出軸端用聯(lián)軸器相連接。因此，拆卸聯(lián)軸器后車輪可與其軸承箱一起從軌道上推出。減速器也可以單獨(dú)地拆裝。
（6） 過(guò)去都采用短行程或長(zhǎng)行程交流電磁鐵，彈簧上閘的瓦塊式制動(dòng)器，而重墜上閘的長(zhǎng)行程電磁鐵制動(dòng)器已經(jīng)很少使用。近年來(lái)趨向用制動(dòng)性能良好的電動(dòng)液壓推桿和電磁液壓推桿式制動(dòng)器來(lái)取代上述幾種制動(dòng)器。要求制動(dòng)平穩(wěn)和容易得到直流電源的地方，還可應(yīng)用直流電磁鐵制動(dòng)器。為使部件容易裝拆，通常，將制動(dòng)器與齒輪聯(lián)軸器做成一個(gè)部件。但根據(jù)機(jī)構(gòu)布置需要，也可以將制動(dòng)輪作成獨(dú)立的零件來(lái)安裝。
（7） 在制造起重機(jī)時(shí)，由于零件的熱處理的到了廣泛的應(yīng)用，從而大大地提高了零件表面的耐磨性，延長(zhǎng)了它們的使用壽命。
（8） 為簡(jiǎn)化起重機(jī)機(jī)構(gòu)的維護(hù)工作，軸承的潤(rùn)滑最好采用集中潤(rùn)滑系統(tǒng)。
起重小車除有起升，運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架外，還必須有必要的安全保護(hù)裝置：如欄桿，排障板，限位開(kāi)關(guān)，撞尺和緩沖器等。其具體要求分述如下：
（1） 欄桿和排障板：欄桿用于保護(hù)維修人員的操作安全。它設(shè)置在與小車軌道相垂直的小車臺(tái)面邊緣上。為便于小車維修人員上下，在小車的另外兩邊則不設(shè)欄桿。欄桿可用角鋼（L50）或鋼管制作，高度不低于800mm。排障板裝在小車架端梁兩端的車輪外邊，用于推開(kāi)小車軌道上可能有的障礙物，以利于小車運(yùn)行。
（2） 限位開(kāi)關(guān)：用于限制吊鉤和小車架極限位置。在起升機(jī)構(gòu)中，墜重式限位開(kāi)關(guān)裝在小車平臺(tái)上卷筒的旁邊，用于限制吊鉤向上運(yùn)行位置，使其不能碰到小車架上。小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的行程限位開(kāi)關(guān)一共有兩個(gè)，它們安裝在起重機(jī)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。小車行程限位開(kāi)關(guān)的位置要安裝適當(dāng)，應(yīng)考慮到小車撞尺觸及限位開(kāi)關(guān)使電機(jī)斷電并制動(dòng)后，小車還要走一段制動(dòng)行程。因此，開(kāi)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?zèng)_擊，吸收小車與擋鐵相撞時(shí)的動(dòng)能。常用的小車緩沖器安裝在小車架上，而擋鐵則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(guò)來(lái)安裝的。常用的緩沖器有用橡膠制成的，它的緩沖性能差些，吸收的能力僅為0.09kgf·m/cm3,適用于運(yùn)行速度不大于50m/min的情況。此外橡膠緩沖器不宜用于環(huán)境溫度過(guò)高過(guò)低的場(chǎng)合，適用的溫度范圍為－30°～50℃。另一種較常用的彈簧緩沖器，它吸收的能量較大，約為10～25kgf·m/cm3,在一般工作溫度下，對(duì)其性能沒(méi)有什么影響，彈簧緩沖器可用于運(yùn)行速度為50～120m/min。
2.2 設(shè)計(jì)的基本原則和要求
在設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)小車時(shí)，必須力求滿足以下幾方面的要求：
（1）整臺(tái)起重機(jī)與廠方建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要恰當(dāng)。小車與橋架的相互配合，主要在于：小車軌距（車輪中心線間的水平距離）和橋架上的小車軌距應(yīng)相同，其次，在于小車的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車的撞尺和橋架上的行程限位裝置要配合好。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(jī)工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)的可使起重機(jī)的高度減小，從而降低了廠房建筑物的高度。
（2）小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車平面的布置要合理，二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車架難以設(shè)計(jì)。但也不應(yīng)太大，否則小車就不緊湊。
（3）小車車輪的輪壓分布要求均勻。如能滿足這個(gè)要求，則可以獲得最小的車輪，輪軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁上受到均勻的載荷。一般最大輪壓不應(yīng)該超過(guò)平均輪壓得20%。
（4）小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運(yùn)行機(jī)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(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量使鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)的工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單，合理和便于制造。
（5）盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計(jì)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(jì)應(yīng)考慮制造，安裝和維護(hù)檢修的方便，盡量保證各部件拆下修理時(shí)而不需要移動(dòng)鄰近的部件。
以上所述，機(jī)械與建筑物的配合、機(jī)構(gòu)與小車架的配合、機(jī)構(gòu)的布置以及制造安裝與維修等方面的要求，不僅時(shí)設(shè)計(jì)小車的基本要求，也是設(shè)計(jì)其它機(jī)械的基本要求。至于輪壓分布要求均勻，則是設(shè)計(jì)起重機(jī)小車的特殊要求，應(yīng)予以充分注意。
2.3 起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案
橋式起重機(jī)小車，因起重量、起升速度和起升高度等設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，而有多種傳動(dòng)方案。在這些方案中大體分為閉式傳動(dòng)與開(kāi)式傳動(dòng)兩類。
2.3.1閉式傳動(dòng)
在電機(jī)與卷筒之間，大多數(shù)采用傳動(dòng)效率較高的圓柱齒輪減速器。電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用一帶制動(dòng)輪的彈性柱銷聯(lián)軸器或帶制動(dòng)輪的全齒聯(lián)軸器直接相連接；或電動(dòng)機(jī)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(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器。在兩個(gè)半齒聯(lián)軸器之間沒(méi)有外支座的中間軸叫浮動(dòng)軸，它除允許徑向和角度有微量偏移外，可沿軸向稍微串動(dòng)。
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(dòng)，或整體連接。
2.3.2開(kāi)式傳動(dòng)
在電動(dòng)機(jī)和減速器之間，除減速器外還有開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。適用于起升速度較低的情況。
起升機(jī)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(dòng)機(jī)與減速器高速軸之間，可以用浮動(dòng)軸或直接用聯(lián)軸器連接。
（2）在電動(dòng)機(jī)與卷筒軸之間的傳動(dòng)方式可直接用減速器減速，或另有開(kāi)式齒輪。
（3）減速器低速軸與卷筒軸可以通過(guò)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(jī)構(gòu)方案時(shí)，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(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案中，所用的制動(dòng)器均應(yīng)采用常閉式的。制動(dòng)器的位置通常都裝在高速軸上，因?yàn)楦咚佥S的力矩小，從而采用較小尺寸的制動(dòng)器。對(duì)于吊運(yùn)熾熱火苗融化金、毒品以及易燃易暴等危險(xiǎn)品的起升機(jī)構(gòu)，每套驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)裝有兩個(gè)制動(dòng)器。
對(duì)于Q≤50噸的橋式起重機(jī)，當(dāng)欺起升高度≤18米時(shí)，卷筒用單層繞即可滿足。起升高度超過(guò)不大時(shí)可采用加大卷筒直徑的單層卷繞方法；對(duì)于室內(nèi)用橋式起重機(jī)，不能單純用加大卷筒的方法，因?yàn)樾≤嚫叨瘸叽绲脑黾邮艿綇S房的限制。
2.4 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案
對(duì)于具有四個(gè)車輪其中半數(shù)為主動(dòng)輪的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)方案可分為兩類：即帶有開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的和全部為閉式齒輪傳動(dòng)的。
2.4.1、開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的方案
在這種方案的運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)的高速級(jí)封閉在箱體內(nèi)用油浴潤(rùn)滑，而低速級(jí)采用的是開(kāi)式齒輪。這種結(jié)構(gòu)由于開(kāi)式齒輪、輪齒磨損嚴(yán)重，一般用途的橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多采用閉式齒輪傳動(dòng)。
2.4.2、閉式齒輪傳動(dòng)的方案
全部是閉式齒輪傳動(dòng)的方案的運(yùn)行機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、立式減速器、車輪、半聯(lián)軸器、浮動(dòng)軸和全齒聯(lián)軸器等組成。由于齒輪的維護(hù)保養(yǎng)條件好，齒輪傳動(dòng)構(gòu)成獨(dú)立的減速器部件，因此機(jī)構(gòu)的拆裝分組性能好。
3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案
經(jīng)比較后，決定采用下圖所示的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖3小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度
車輪的最大輪壓：小車自重估算取為，假定輪壓均布：
N （3.1）
載荷率 ：
（3.2）
由文獻(xiàn)[4，303-312]表19-6選擇車輪：
當(dāng)運(yùn)行速度，,
工作類型為中級(jí)時(shí)，
車輪直徑，軌道為的許用輪壓為
MPa。
因此可用。
3.2.1疲勞計(jì)算
疲勞計(jì)算時(shí)的等效載荷：
N （3.3）
式中——等效系數(shù)，由文獻(xiàn)[1，13-15]表2-7查得。
車輪的計(jì)算輪壓：
N （3.4）
式中：
N
N—小車車輪的等效輪壓；
k1—沖擊系數(shù)，由文獻(xiàn)[3，58-62]表5-2查知；
r1—載荷變化系數(shù)，查文獻(xiàn)[3，58-62]表5-3可知，
當(dāng)時(shí)，
取r=0.83。
根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力：
Pa （3.5）
式中r＝30㎝—軌頂弧形半徑，由文獻(xiàn)[4，313-314]表19-9查得。
對(duì)于車輪材料42CrMo，由文獻(xiàn)[3，58-62]表5-4查的接觸許用應(yīng)力為：
[σ]=16000—20000Pa,則有
，
因而滿足要求。
3.2.2強(qiáng)度校核
最大計(jì)算輪壓：
Pjmax=K2Pmax ＝1×13153.5＝13153.5 N （3.6）
式中
K2——沖擊系數(shù)，由文獻(xiàn)[3，58-62]表5-2查知，K2=1
點(diǎn)接觸時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力：
Pa
車輪材料用42CrMo
由文獻(xiàn)[3，58-62]表5-4查得：
[σdmax]＝24000—30000 Pa
有：,強(qiáng)度校核滿足要求
圖3.2運(yùn)行車輪的分布
3.3運(yùn)行阻力計(jì)算
摩擦總阻力矩：
（3.7）
式中
G、Q——分別為起重機(jī)（或小車）重量和起重量；
k——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，它與車輪和軌道的機(jī)械性質(zhì)、幾何尺寸及接觸表面情況有關(guān)；
——車輪軸承摩擦系數(shù)；
d——軸承內(nèi)徑；
——車輪輪緣與軌道的摩擦、軌道的彎曲與不平衡性、軌道不直以及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)車輪的擺動(dòng)等因素有關(guān)。
由文獻(xiàn)[4，303-314]可知，D400mm 車輪的軸承型號(hào)為7520,軸承內(nèi)徑和
外徑的平均值d=140mm,
由文獻(xiàn)[3，77-86]表7-1查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)k=0.0005,
由文獻(xiàn)[3，77-86]表7-2查知軸承的摩擦系數(shù)為u=0.02,
由文獻(xiàn)[3，77-86]表7-3知,附加阻力系數(shù)β=2.0,
則有:
Nm
運(yùn)行摩擦阻力:
N
Nm
當(dāng)無(wú)載時(shí),
Nm
3.4 零部件選擇及校核
3.4.1 選擇電動(dòng)機(jī)
電動(dòng)機(jī)靜功率：
（3.8）
式中
Pj=Pm(Q=Q)——滿載運(yùn)行時(shí)靜功率。
m=1——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)，
——運(yùn)行機(jī)構(gòu)的效率，對(duì)于大車=0.95
對(duì)于小車=0.9
——運(yùn)行速度。
則有：
Kw
初選電動(dòng)機(jī)功率：
Kw
式中
kd——電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)
由文獻(xiàn)[3，77-86]表7-6可知,取kd=1.15
由[2，709-714]表16-1-83選用電動(dòng)機(jī)YZR180L-6
Ne=15.0kw,
n1=960r/min,
(GD2)d=0.39Nm,
電動(dòng)機(jī)重量G=208kg。
3.4.2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件：
等效功率：
Kw
式中
k25——工作類型系數(shù)，由文獻(xiàn)[3，71-73]表6-4可知，取k25=0.75；
r——按起重機(jī)的工作類型，取r=1.12
由以上計(jì)算可以看出，Nx
N
減速器滿足要求。
3.4.7 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件
由于起重機(jī)系室內(nèi)使用的，故坡度及風(fēng)阻力矩均不計(jì)。故在無(wú)載荷起動(dòng)時(shí)
，主動(dòng)車輪上與軌道接觸處的圓周切向力：
（3.12）
N
車輪與軌道粘著力：
N＞T(Q=0)
因而不可能打滑，
滿足要求。
滿載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力：
N
車輪與軌道粘著力：
N＞T(Q=Q)
因而滿載時(shí)不可能打滑，
因此所選電動(dòng)機(jī)合適。
3.5 選擇制動(dòng)器
由文獻(xiàn)[3，82-86]查得，對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)時(shí)間tz≤3～4 s。取tz=3 s，
因此所需制動(dòng)力矩：
（3.13）
Nm
由文獻(xiàn)[2，286-292]表29—13—7選用YWZ5—200/23制動(dòng)器：
制動(dòng)力矩Mez=20Nm。
由于所取制動(dòng)時(shí)間tz=3s，
且已經(jīng)驗(yàn)算了起動(dòng)不打滑條件，
因此略去制動(dòng)不打滑驗(yàn)算。
3.6 選擇聯(lián)軸器
（1）機(jī)構(gòu)高速軸上全齒聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩：
（3.14 ）
Nm
式中
φ=2——等效系數(shù)，由文獻(xiàn)[1，13-16]表2-7可知，
n1=1.4——安全系數(shù)，由文獻(xiàn)[1，13-16]表2-21可知，
Mel相應(yīng)于機(jī)構(gòu)JC%值得電動(dòng)機(jī)額定力矩折算到高速軸上的力矩
由文獻(xiàn)[2，286-292]圖16—1—84可知，
電動(dòng)機(jī)YZR180L—6（H）的參數(shù)為
d=55mm,l=110mm,d’=55mm,l’=110mm
由文獻(xiàn)[4，281-285]表17-6選用clz3型聯(lián)軸器，
最大允許扭矩為：
[M]=315Nm,
飛輪矩（GD2）z=0.435 Nm,
重量為：Gz=21.7kg
(2)低速軸的計(jì)算扭矩：
Nm
由文獻(xiàn)[2，286-292]表15—2—17可知，
QJ—L280型減速器的低速軸為：
d=90mm l=130mm
由文獻(xiàn)[4，302-314]表19-7可知，
P43型車輪伸出軸端：
d=80mm,l=115mm.
由文獻(xiàn)[4，281-285]表17-6可知，
選用連軸器clz5型，
最大允許扭矩為：
[M]max=800Nm
3.7 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度：
3.7.1 疲勞驗(yàn)算
低速浮動(dòng)軸的等速扭矩：
（3.15）
Nm
式中
φ =1.4，由文獻(xiàn)[1，13-15]表2-7可知
因浮動(dòng)軸d=70mm,
則有：
Nm
則其許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：
Pa
其中，材料用45鋼，
取σs=6000Pa,σs=3000Pa,
τ-1 =0.22σs =0.22×6000=1320Pa,
σs =0.6σs =0.6×3000=1800Pa
k=kxkm考慮零件的幾何形狀及表面狀況的應(yīng)力集
中系數(shù)，
取k=2.5,
I=1.4，
安全系數(shù)由文獻(xiàn)[1，24-27]表2-21可知，
有τn<[τ-1n]
因此滿足要求。
3.7.2靜強(qiáng)度計(jì)算
靜強(qiáng)度計(jì)算扭矩：
（3.16）
Nm
式中
Φ—— 動(dòng)力系數(shù)，由文獻(xiàn)[1，11-15]表2-5可知
φ=2.25。
扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：
τmax =M2/W=308.41(0.2×73) =449.57Pa
許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：
[τ]= τs/n2=1800/1.4=1286Pa，
因此τ <[τ]
靜強(qiáng)度驗(yàn)算滿足要求。
浮動(dòng)軸徑：
取=85mm。
4 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1 確定主起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組
圖4.1起升機(jī)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖
4.1.1 主起升機(jī)構(gòu)
根據(jù)設(shè)計(jì)要求的參數(shù)，起重量Q=32t，按照構(gòu)造宜緊湊的原則，采用如下圖所示的傳動(dòng)方案。
如下圖所示，采用雙聯(lián)滑輪組，按Q=32t，由文獻(xiàn)[1，59-69]表4—1可知
取滑輪組倍率：
Ih=4
因而承載繩分支數(shù)為：Z=2×Ih=8，由文獻(xiàn)[4，237-245]表15-10可知
選用單鉤（梯形截面）A型，其自重為Gg=157kg，
由文獻(xiàn)[4，237-245]表15-15可知
選用4個(gè)滑輪，直徑采用D=600mm，兩動(dòng)滑輪間距為A=170mm，估算吊鉤組自重為Gg=697㎏。
圖4.2傳動(dòng)方案
4.1.2選擇鋼絲繩
若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)Ih =4,由文獻(xiàn)[3，9-18]表2—1可知
滑輪組效率ηh =0.975
鋼絲繩所受的最大拉力：
（4.1）
N
由文獻(xiàn)[3，9-18]表2—3可得
工作類型為M7時(shí)，
安全系數(shù)k=6。
鋼絲繩選用線接觸6W(19)型鋼絲繩，其破斷拉力換算系數(shù)Φ=0.85。鋼絲繩的計(jì)算鋼絲破斷拉力總和為：
（4.2）
N
由文獻(xiàn)[4，]表12—10可知
選擇繩6W(19)公稱抗拉強(qiáng)度170 N，直徑d=21.5㎜，其鋼絲破斷拉力總和為[Sb]=32050N，標(biāo)記如下：
6W(19)-21.5-170-I-光-右交(GB1102-74)。
4.1.3確定滑輪主要尺寸
滑輪的許用最小直徑：
式中
e＝25由文獻(xiàn)[3，13-18]表2—3查得。
由文獻(xiàn)[1，223-224]附表1可知
選用標(biāo)準(zhǔn)滑輪D＝610㎜；
由文獻(xiàn)[1，223-224]附表2可知
取平衡滑輪直徑Dp＝0.6D≈400㎜；
由文獻(xiàn)[2，183-203]表31—1—39查得兩種滑輪的繩槽部分尺寸。
4.1.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度
卷筒直徑：
為了適當(dāng)?shù)臏p少卷筒的長(zhǎng)度，故此選用較大直徑的卷筒，
選用
卷筒直徑D=850mm，由文獻(xiàn)[4，209-223]表14-3可知，
選用標(biāo)準(zhǔn)槽卷筒，
其繩槽螺距 t=25mm。
卷筒長(zhǎng)度：
（4.3）
即：
則卷筒的長(zhǎng)度為：L=2000mm
如公式（4.3），
式中
Z0——附加安全圈數(shù)，取Z0=2。
L1——卷筒中央無(wú)槽的光面部分，取其L1=A=170mm，
D0——卷筒計(jì)算直徑
D0=D+d=871.5mm。
卷筒的壁厚：
取=25mm。
卷筒壁壓力驗(yàn)算：
（4.4）
Pa
卷筒設(shè)計(jì)采用HT200鑄鐵材料，
查表得知，
其抗壓強(qiáng)度極限σby=24500 Pa,抗拉強(qiáng)度極限σb=20000Pa,
故其許用壓應(yīng)力：
Pa
因此可以看出強(qiáng)度足夠可以滿足使用要求。
由于卷筒長(zhǎng)度L<3D故此略去有彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力計(jì)算。
4.2確定副起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組
4.2.1 副起升機(jī)構(gòu)
副起升機(jī)構(gòu)參照主起升機(jī)構(gòu)的原理采用，閉式傳動(dòng)、雙聯(lián)滑輪組、單層繞結(jié)構(gòu)。根據(jù)其要求的起重量為5t，查文獻(xiàn)[1，59-70]表4-1 可知，
取滑輪組倍率Ih=2，
則承重繩的分支為：
Z=2× Ih=4。
查文獻(xiàn)[4，225-237]表15-10選用單鉤（梯形截面）A型，其自重為Gg=12kg，
查文獻(xiàn)[4，225-237]表15-15選用2個(gè)滑輪，直徑采用D=350mm兩動(dòng)滑輪間距為A=70mm，估算吊鉤組自重為Gg=82㎏。
4.2.2選擇鋼絲繩
根據(jù)其倍率為Ih=2，如上主起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算，查文獻(xiàn)[3，9-12]表2—1得知
滑輪組效率為ηh=0.99，根據(jù)公式（4.1）
鋼絲繩所受的最大拉力：
N
查文獻(xiàn)[3，13-18]表2-4可知，
在M6工作類型時(shí)，安全系數(shù)K=5.5，
鋼絲繩采用線接觸6w（19）型鋼絲繩，
查文獻(xiàn)[3，13-18]表2-3可知，
其破斷拉力換算系數(shù)Φ=0.85，
則鋼絲繩的計(jì)算鋼絲繩破斷拉力總和為：
N
查文獻(xiàn)[4，183-203]表12-10可知，
鋼絲繩6w（19），公稱抗拉強(qiáng)度170N，
直徑d=13.5mm，
其鋼絲破斷拉力總和為：[Sb]=12600N，
其標(biāo)記如下：
鋼絲繩6w（19）-13.5-170-I-光-右交（GB1102-74）
4.2.3 確定滑輪組的主要尺寸
滑輪組的許用最小直徑：
查文獻(xiàn)[1，223-224]附表1可知，
初步選用滑輪D=400mm，由文獻(xiàn)[1，223-224]中附表2可知，
取平衡滑輪直徑，
取，
其具體尺寸參照文獻(xiàn)[2，3-26]表31-1-39。
4.2.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度
卷筒直徑：
同主起升機(jī)構(gòu)類似，為了減少卷筒的長(zhǎng)度，故此選用較大直徑的卷筒，選用卷筒直徑D=400mm，參照文獻(xiàn)[4，209-223]表14-3可知，
選用標(biāo)準(zhǔn)槽卷筒，繩槽螺距t=16mm。
根據(jù)公式（4.3）可知卷筒長(zhǎng)度：
即：
則卷筒的長(zhǎng)度為：L=1500mm
式中
Z0——附加安全圈數(shù)，
取Z0=2。
L1——卷筒中央無(wú)槽的光面部分，取其L1=A=70mm
D0——卷筒計(jì)算直徑。
卷筒的壁厚：
取=16mm。
卷筒壁壓力驗(yàn)算：
Pa
同主卷筒起升機(jī)構(gòu)類似，對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。
對(duì)于HT15
查表得知，
其抗壓強(qiáng)度極限σby=6500 Pa,抗拉強(qiáng)度極限σb=1500 Pa,
故其許用壓應(yīng)力Pa
因此可以看出其強(qiáng)度足夠，可滿足使用要求
由于卷筒長(zhǎng)度L＞3D尚應(yīng)計(jì)算由彎矩而產(chǎn)生的拉應(yīng)力校核。如下圖：
圖4.3：卷筒彎矩圖
（4.5）
卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中央時(shí)：
（4.6）
Nm
卷筒斷面系數(shù)：
cm3
式中
D—卷筒外徑，取D=40㎝；
Di—卷筒內(nèi)徑，Di=D－2＝40－2×1.6＝36.8㎝.
由此可得：
Pa
合成應(yīng)力：
Pa
式中許用拉應(yīng)力：
Pa
因此可以看出強(qiáng)度合適，可滿足使用要求。
5主起升機(jī)構(gòu)卷筒的計(jì)算
5.1 卷筒心軸的計(jì)算
由前述可以得知，卷筒的名義直徑D=850mm,螺旋節(jié)距為：
t=25mm,卷筒長(zhǎng)度為：L=2000mm,壁厚為：δ= 25mm.
鋼絲繩受到的最大拉力為：
Smax=4191.9N
5.1.1 支座反力
圖5：卷筒心軸計(jì)算簡(jiǎn)圖
N
RB=4191.9×2-4533.2=3850.6N
心軸右側(cè)支撐最大彎矩：
Nm
5.1.2疲勞計(jì)算
對(duì)疲勞計(jì)算采用等效彎矩，查文獻(xiàn)[1，14-27]表2-7可知，
其等效系數(shù)為：
φ =1.1，
等效彎矩：
Nm
彎曲應(yīng)力：
Pa
軸材料采用45鋼，
其中σb=6000Pa, σs=3000Pa,
σ-1w=0.43, σb=2580Pa，
[ σ-1] （5.1）
式中
n=1.6——安全系數(shù)，查文獻(xiàn)[1，23-27]表2-21可知。
K——應(yīng)力集中系數(shù)，
；
kx=1.4——零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)；
km=1.15——與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)
上述數(shù)據(jù)由文獻(xiàn)[4，29-39]表4-2可知；
代入數(shù)據(jù)可得：
Pa
因此：
可知設(shè)計(jì)滿足要求。
5.1.3靜強(qiáng)度計(jì)算
卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)可由文獻(xiàn)[1，9-12]表2—5查得，
＝1.2，
Nm
Pa
許用應(yīng)力：
Pa
因,
因此設(shè)計(jì)滿足要求。
5.2選擇軸承
由于卷筒心軸上的左軸承的內(nèi)、外座圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與心軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇。
5.2.1大端軸承
軸承的額定靜負(fù)荷：
（5.2）
式中 ：
C0——額定靜負(fù)荷；
P0——當(dāng)量靜負(fù)荷；
n0——安全系數(shù)，查得n0=1.04。
參考文獻(xiàn)[1，229-231]附表8，
選用調(diào)心球軸承，型號(hào)為SKF2222，
查得軸承的額定靜負(fù)荷C0＝5200N
左軸承的當(dāng)量靜負(fù)荷：
N
式中：
fd＝1.1——?jiǎng)迂?fù)荷系數(shù)。
則：
N≤C0
滿足要求，安全。
5.2.2右端軸承
今右端軸承也采用SKF2222，其額定動(dòng)負(fù)荷[C]＝12400 N
右軸承的徑向負(fù)荷：
N
軸向負(fù)荷為：Fd=0
由文獻(xiàn)[3，1-8]表1—4可得，
M7工作類型時(shí)的軸承工作時(shí)數(shù)為：Lh=8000h
并查得SKF2222軸承的e =0.28，
今
故有：
x=1,y=2.2，
當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：
N
由公式:
（5.3）
所以：
故動(dòng)負(fù)荷：
N
由于 C<[C],
因此設(shè)計(jì)滿足要求。
5.3繩端固定裝置計(jì)算
繩索卷筒的表面有光面和螺旋槽的兩種。光面的多用于多層卷繞鋼絲繩的卷筒，其構(gòu)造比較簡(jiǎn)單，繩索按螺旋形緊密的排列在卷筒表面，繩圈依次卷繞在槽內(nèi)，使繩索與卷筒接觸面積增大，單層卷繞鋼絲繩卷筒上車有螺旋槽，繩圈依次卷繞在槽內(nèi)，使繩索與卷筒接觸面積增大，從而降低單位壓力；此外，繩索節(jié)距大于繩索直徑。繩之間有一定間隙，工作時(shí)不會(huì)彼此摩擦，可以延長(zhǎng)鋼絲繩的使用壽命。螺旋槽有淺槽（標(biāo)準(zhǔn)草）和深槽兩種。一般情況下，多采用標(biāo)準(zhǔn)槽，因此其節(jié)距比深槽的短，所以繩槽圈數(shù)相同時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)槽的卷筒工作長(zhǎng)度比深槽的短。但是，如果，鋼絲繩繞入卷筒的偏角較大，或?qū)τ谠谑褂眠^(guò)程中鋼絲繩又脫槽的危險(xiǎn)時(shí)，為避免鋼絲繩脫槽或亂繞?？梢杂蒙畈鄣木硗?。據(jù)鋼絲繩直徑為21.5mm，選用壓板固定裝置，雙頭螺栓直徑M20.已知，卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)Z=2，繩索與卷筒繩槽間的摩擦系數(shù)f =0.15，則在繩端固定處的作用力為：
N
壓板螺栓所受拉力：
N
f1——壓板梯形槽與鋼絲繩的換算摩擦系數(shù)，
有：
螺栓有拉力及彎矩作用的合成應(yīng)力為:
Pa
式中：
z =6——螺旋數(shù);
d=17.3㎜——內(nèi)徑
Nm
螺栓材料為 As 屈服極限為σs=2400Pa
則需用拉伸應(yīng)力為:
[ σ]= σs/ nⅡ=2400/1.6=1560Pa,
由文獻(xiàn)[1，23-25]表2-21可得，
取安全系數(shù)nⅡ＝1.6。
因?yàn)棣?[σ],
因此滿足要求。
6 經(jīng)濟(jì)可行性分析
影響起重機(jī)小車的經(jīng)濟(jì)因素主要包括設(shè)備的完好率，利用率，設(shè)備役齡，成本費(fèi)用等因素。各種影響因素之間相互作用，互為因果。
6.1設(shè)備完好率與利用率
設(shè)備完好率和利用率是評(píng)價(jià)工業(yè)機(jī)械技術(shù)管理水平的兩項(xiàng)重要指標(biāo)，它們?cè)谝欢ǔ潭壬戏从沉似髽I(yè)的設(shè)備管理水平和技術(shù)裝備素質(zhì)。
設(shè)備完好率是設(shè)備管理一個(gè)重要的考核指標(biāo)，它反映工業(yè)企業(yè)機(jī)械設(shè)備管理，使用，保養(yǎng)，維修工作的情況，對(duì)促進(jìn)企業(yè)的設(shè)備管理發(fā)揮重要作用。完好率是具有橫向聯(lián)系的一種指標(biāo)，它既能反映設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)水平，又能反映設(shè)備點(diǎn)檢工作的狀況和生產(chǎn)維修的工作效果?？己送旰寐实淖罱K目的是保證裝卸設(shè)備始終處于良好的技術(shù)狀態(tài)。完好率的公式為：
設(shè)備利用率是一種縱向延伸的指標(biāo)，考核它不僅可以反映設(shè)備的投資效果，設(shè)備的轉(zhuǎn)運(yùn)率和作業(yè)效率，而且可以反映設(shè)備系統(tǒng)功能的投入及性能發(fā)揮的狀況?？己说淖罱K目的在于提高設(shè)備打得利用效果，充分發(fā)揮設(shè)備的能力和潛力。利用率的公式是：
6.2設(shè)備役齡
機(jī)械設(shè)備的役齡影響到機(jī)械的完好率，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，維修費(fèi)用等一系列指標(biāo)，是確定設(shè)備合理配置，更新改造等決策的重要影響因素。圖6.1概念性地表示了機(jī)械的故障率與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的壽命特性曲線。該曲線分為三段：早期故障期A；偶發(fā)故障期B；耗損故障期C。
第一階段為早期故障期A。機(jī)械設(shè)備從投入使用到時(shí)刻為止，這個(gè)階段的特點(diǎn)是開(kāi)始時(shí)故障率很高，但隨著運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的增加，故障率很快又減小下來(lái)，進(jìn)入故障率恒定階段。
第二階段為偶發(fā)故障期B。這一階段的故障率最低，而且故障率恒定。一般情況下這一階段不應(yīng)該發(fā)生故障，屬機(jī)械設(shè)備的最佳工作時(shí)期。
第三階段為耗損故障期C。在這一時(shí)期因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)部的零件接近“額定”壽命，而出現(xiàn)零件的正常磨損，化學(xué)腐蝕，物理性質(zhì)變化以及材料的疲勞等老化過(guò)程，因此設(shè)備開(kāi)始出現(xiàn)退化現(xiàn)象，故障率開(kāi)始重新升高。
圖6.1機(jī)械設(shè)備壽命曲線
上述的浴盆曲線表達(dá)了機(jī)械設(shè)備整個(gè)壽命周期特性。但對(duì)于實(shí)行大修制度的設(shè)備來(lái)說(shuō)，用浴盆曲線來(lái)表示機(jī)械的一個(gè)大修周期更為確切。圖6.2為用幾個(gè)浴盆曲線來(lái)表達(dá)機(jī)械的全壽命特性。歷次大修后 ，浴盆曲線的各種參數(shù)會(huì)