橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、本 科 生 畢 業(yè) 論 文 學(xué) 院 專 業(yè) 屆 別2017屆 題 目100/30t四主梁鑄造橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書 姓 名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 目 錄 摘 要1 Abstract2 第 1 章 緒 論3 1.1 對起重機(jī)研究意義3 1.2 國內(nèi)外起重機(jī)3 1.2.1 國外起重機(jī)3 1.2.2 國內(nèi)起重機(jī)發(fā)展方向4 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容4 第 2 章 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 2.1 確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組5 2.2 選擇鋼絲繩5 2.3 確定滑輪主要尺寸6 2.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度7 2.5 選電動(dòng)機(jī)9 2

2、.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件10 2.7 選擇減速器10 2.8選擇制動(dòng)器12 2.9選擇聯(lián)軸器12 2.9.1 高速軸聯(lián)軸器12 2.9.2 低速軸聯(lián)軸器13 2.10驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間13 2.10.1 起動(dòng)時(shí)間tq驗(yàn)算13 2.10.2 起動(dòng)平均加速度aq14 2.11驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間14 2.11.1 滿載下降制動(dòng)時(shí)間14 2.11.2 制動(dòng)平均減速度15 第 3 章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)18 3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案18 3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度18 3.3 運(yùn)行阻力計(jì)算19 3.4 選電動(dòng)機(jī)20 3.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件21 3.6 選擇減速器21 3.

3、7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率21 3.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間21 3.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率22 3.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件23 3.11 選擇制動(dòng)器23 第 4 章 副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)................................................................................ 27 4.1 確定傳動(dòng)方案,選擇滑輪組和吊鉤組................................................ 27 4.2 選擇鋼絲繩...............................

4、.......................................................... 27 4.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度................................................................. 28 4.4 計(jì)算起升靜功率................................................................................. 28 4.5 初選電動(dòng)機(jī)........................................

5、................................................. 29 4.6 選用減速器......................................................................................... 29 4.7 電動(dòng)機(jī)過載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算............................................................. 29 4.8 選擇制動(dòng)器..............................................

6、........................................... 30 4.9 選擇聯(lián)軸器......................................................................................... 31 4.10 驗(yàn)算起制動(dòng)時(shí)間............................................................................... 31 第 5 章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).................................

7、....................................... 35 5.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案......................................................................... 35 5.2 選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度..................................................... 35 5.3 選擇車輪軌道并驗(yàn)算起強(qiáng)度36 5.4 運(yùn)行阻力計(jì)算37 5.5 選擇電動(dòng)機(jī)38 5.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件38 5.7 選擇減速器38 5.8 驗(yàn)算運(yùn)

8、行速度和實(shí)際所需功率39 5.9 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間39 5.10 起動(dòng)工況下校核減速器功率40 5.11 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件41 5.12 選擇制動(dòng)器42 5.13 選擇聯(lián)軸器43 5.13.1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩43 5.13.2 低速軸的計(jì)算扭矩44 5.13.3 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算44 參考文獻(xiàn)46 致 謝 摘要 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和起重機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)任務(wù)書所給參數(shù)設(shè)計(jì)出了橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，布置方式為電機(jī)軸與卷筒軸平行布置大（小）車的運(yùn)行機(jī)構(gòu)的主動(dòng)輪采用對面布置方式，集中驅(qū)動(dòng)。各部件之間采用齒輪聯(lián)軸器（有補(bǔ)償性能）連接，安裝在減速器高速軸上的聯(lián)

9、軸器帶有制動(dòng)輪，這樣設(shè)計(jì)，即使聯(lián)軸器在工作中被損壞，制動(dòng)器仍可保證卷筒的制動(dòng)。為使起升機(jī)構(gòu)增大補(bǔ)償能力并更合理布置，采用浮動(dòng)軸連接電動(dòng)機(jī)與減速器。帶制動(dòng)輪的半聯(lián)軸器和制動(dòng)器在浮動(dòng)軸被扭斷時(shí)，仍可以保證制動(dòng)住卷筒。 本起重機(jī)為起重量Q=100/30t，起升高度H=16m，起升速度v=24m/min的橋式四主梁起重機(jī)。該起升機(jī)構(gòu)主要有一臺電動(dòng)機(jī)，一臺減速器，一套卷筒裝置，一套滑輪裝置和一套吊鉤裝置構(gòu)成。 關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)； 起升機(jī)構(gòu)； 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu). Abstract According to the mechanical design standards and design

10、 standards for cranes and other parts of the selection criteria, based on the given parameters and the specific working environment, the design of the bridge crane car agencies. Lifting bodies using motor-driven layout with the use of motor axis equal axis reel layout. Car driving wheel used to run

11、institutions across the layout, concentrated drive. Between the various components of compensation with the performance of the use of the gear coupling to connect with the coupling wheel brake installed on the axis of high-speed reducer, so that even if the coupling has been damaged can be brake dru

12、m brake to ensure that security agencies. In order to facilitate the hoisting mechanism and increase the compensation arrangement of capacity between the motor and reducer with floating-axis connection. Semi-round with brake and brake gear coupling near the reducer, if the floating-axis has been bro

13、ken, brakes can still brake drum live. Keywords: bridge crane；hoisting mechanism；car run institutions；The moving mainframe。 The crane is bridge crane for lifting weight Q=100t,hoisting height H=26m,lifting speed v=24m/min. The crane is consisted of a lifting mechanism,an electric motor, a brake,a s

14、peed reducer,a set of drum unit,a pulley and a set of hook device.Required lifting equipment running smooth,accurate,safe,reliable and advanced technical performance. Keyword: bridge crane；hoisting mechanism；car run institutions 第 1 章 緒 論 1.1 對起重機(jī)研究意義 起重機(jī)械是用來對物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械。 它可以完成 靠人力無法完成

15、的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、 礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個(gè)領(lǐng)域和部門中得到了廣泛的應(yīng)用。 隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化生產(chǎn)的要求，各種專門用途的起重機(jī) 相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn) 流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作 用。 橋式起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具 有優(yōu)異的耐久性、無故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。加強(qiáng)對橋式起重機(jī)的研究和改進(jìn)， 促進(jìn)其不斷發(fā)展，必將對整個(gè)起重運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 1

16、.2 國內(nèi)外起重機(jī) 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的充分應(yīng)用，社會生產(chǎn)力又躍上了 一個(gè)新水平。一些大型、重型機(jī)構(gòu)、設(shè)備、塔器的運(yùn)輸?shù)裙ぷ?，沒有起重機(jī)是很難 完成的。由于市場競爭的需要，起重機(jī)生產(chǎn)方式也由單件小批量向著多品種的變批 量方向發(fā)展。由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過 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。起重量越來越大，工作速度越來越高，對能耗和可靠性要求也越來越高。起重 機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)。 1.2.1 國外起重機(jī) 目前世界銷售市場對起重機(jī)械的需量正在不斷增加，根據(jù)公布的財(cái)務(wù)

17、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)， 2007 年世界最大的 20 家起重機(jī)制造商一個(gè)主要特點(diǎn)就是銷售增長超過 40%。 隨著國際市場競爭的加劇，起重機(jī)械的科技含量要求明顯提高，從而使國外各 種制造起重機(jī)企業(yè)在生產(chǎn)中更多地采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械自動(dòng)化和自動(dòng)化設(shè)備去提高 勞動(dòng)生產(chǎn)率，這對世界銷售市場、制造商和用戶都產(chǎn)生了巨大的影響。 有關(guān)調(diào)查資料表明，65%的起重機(jī)械用戶主要是為了提高生產(chǎn)率、減少勞動(dòng)工資， 因而要求采用先進(jìn)的起重機(jī)設(shè)備的用戶便越來越多。近年來，國外起重運(yùn)輸機(jī)械主 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 要發(fā)展趨勢如下： (1)采用新理論、新技術(shù)和新手段。推廣采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性概率設(shè)計(jì)、極限 狀態(tài)設(shè)計(jì)、虛擬樣

18、機(jī)設(shè)計(jì)、CAD/CAE 設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 (2)向自動(dòng)、智能和信息化，向成套、系統(tǒng)和規(guī)?；l(fā)展。 (3)向大型、高效和節(jié)能化發(fā)展。 (4)向模塊、通用化，向簡易、多樣化發(fā)展。 (5)重視產(chǎn)品的合理人機(jī)關(guān)系、外觀造型與表面涂裝，有利于提高作業(yè)效率和操 作安全舒適。 1.2.2 國內(nèi)起重機(jī)發(fā)展方向 目前國內(nèi)銷售市場對起重機(jī)械的需求量正在不斷增加，據(jù)分析，目前全國的橋式、 門式起重機(jī)的市場份額每年大約有200多億。而其中橋式類型起重機(jī)就廣泛應(yīng)用于大 型的生產(chǎn)車間、裝配車間、以及冶金車間等等,是現(xiàn)代化生產(chǎn)中合理組織生產(chǎn)必不可 少的生產(chǎn)設(shè)備。我國起重機(jī)應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行起重機(jī)的研

19、究與改進(jìn)： (1)改進(jìn)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)，減輕自重。 (2)充分吸收利用國外先進(jìn)技術(shù)。 (3)向大型化發(fā)展。 1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 起重量（t） 起升高度（m） 速度（m/min） 跨度(m) 主起升 副起升 主起升 副起升 主起升 副起升 小車 大車 100 30 32 14 16 14 24 50/70 80 根據(jù)所給參數(shù)設(shè)計(jì)完成橋式起重機(jī)的起升及運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)

20、第 2 章 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 按照布置宜緊湊的原則，采用閉式傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造型式，采 用了雙聯(lián)滑輪組，按Q=100t ，滑輪組倍率ih=6，承載繩分支數(shù)：Z=2ih=12 2.2 選擇鋼絲繩 初步選擇雙聯(lián)滑輪組，滑輪組采用滾動(dòng)軸承， 100t 鋼絲繩纏繞圖 滑輪組倍率ih=6時(shí)，查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》得滑輪組效率hz=0.95 鋼絲繩所受最大 拉力： 滑輪效率 滑 輪 組 效 率 滑 輪 組 倍 率 2 3 4 5 6 8 10 滾動(dòng)軸承

21、 0.98 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.93 0.92 滑動(dòng)軸承 0.96 0.98 0.95 0.93 0.90 0.88 0.84 表（1) 吊具自重與起重量的關(guān)系 S m ax = Q + G0 = (100000+3500 )*9 .8 = 88973 N 2 i h h h 2*6* 0 .9 5 Q ----- 額定起重量，Q=100t;G0 ----- 吊鉤組重量，G0 = 3500kg 查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》，工作級別M8 時(shí)，安全系數(shù) n=9，鋼絲繩破斷拉力sb 。 sb=

22、n·smax=9′88973=800.75kN 鋼絲繩是起重機(jī)的重要部件，也是安全系數(shù)要求較高的部件，已經(jīng)形成了國家 標(biāo)準(zhǔn)，那么我們要考慮到各種型號的功能，以及材料的利用率，進(jìn)行有比較的選擇。 d = css 為單根鋼絲破斷拉力s=Smax/z 其中式中：c 為選擇系數(shù)，s 為鋼絲繩最大工作靜壓力，d 為鋼絲繩最小直徑 根據(jù)《起重機(jī)械》選擇 c=0.134,公稱抗拉強(qiáng)度為sb=1770N mm-1 機(jī)構(gòu)工作級別 選擇系數(shù)C值 安全系數(shù)n 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度 1550 1770 1850 M1~M3 0.093

23、 0.089 0.085 4 M4 0.099 0.095 0.091 4.5 M5 0.104 0.100 0.096 5 M6 0.114 0.109 0.106 6 M7 0.123 0.118 0.113 7 M8 0.140 0.134 0.128 9 d =0.134 * 800750 / 12=34mm 鋼絲繩型號W6′19-34.0-177-I- 鍍-右圖GB1102-74 2.3 確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： D 3h2d 查表根據(jù)工作級別查《起重機(jī)械》h2=25 卷筒

24、h1=20 機(jī)構(gòu)工作級別 e M1~M3 14 M4 16 M5 18 M6 20 M7 22.4 M8 25 D 3h2d=25*34=850 查

25、《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊》，取滑輪直徑 D=850mm;取平衡滑輪直徑約為 0.6d=0.6*850=510，選用鋼繩直徑 d=34mm，D=850mm。 記為E118′850-120ZBJ80006.8-87 2.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 1.卷筒直徑：D= h1d=25′34=850 2.卷筒繩槽尺寸：由《起重機(jī)械》查得槽距 t=26mm,槽底半徑 r=11mm。 3.確定卷筒長度并驗(yàn)算起強(qiáng)度：如下圖 2-3 所示 2-3 卷筒尺寸簡圖 L =（2L 0+ l1+ l 2）+ l3 L 0 =（ H · i h + n）t=( 14 *6*103 +2)26=8

26、39mm p · D 0 p *886 D 0 = D + d = 850 + 34 = 884mm Lo—螺旋繩槽部分長度；H—起升高度； Do—卷繞直徑； n—附加安全圈數(shù)，取 2； l1—繩尾固定部分長度，按固定方法確定，一般取l1=3t=78 l 2—卷筒兩端空余部分長度，取50mm l3—卷筒中央不切槽部分長度，取其等于吊鉤組兩工作動(dòng)滑輪的間距， 即 L3 =A= 87mm,實(shí)際長度在繩偏斜角允許范圍類可以適當(dāng)增減。 經(jīng)計(jì)算:L= （2L0+l1+l2）+l3?1893mm 取 L=2000mm. 卷筒壁厚：d =0.02D+(6 ~ 10

27、)=0.02′850+(6 ~ 10)=23 ~27mm，取d=25mm 卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算： dy max = Smax = 88973 =296.58 ′ 10 6 N / m 2 = 296.58 MPa d t 0.015 ′ 0.02 由《起重機(jī)械》選用灰鑄鐵Q460C ，最小抗拉強(qiáng)度d b = 460MPa, 許用壓應(yīng)力：[d y ] = db =4605/1.5 = 306MPa ￡ db 故強(qiáng)度足夠 n1 卷筒拉應(yīng)

28、力驗(yàn)算： 由于卷筒長度 L<3D ,尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒的最大彎矩發(fā)生在 鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)： S max ( L - L3 ) = 88793 ′ 2000 - 87 = 84930504N · mm 2 2 卷筒斷面系數(shù)： W = 0.1 ′ D 4 - D4 0.85 4 -0.84 = 0.0132mm3 i = 0.1 ′ 0.85 D 式中：D——卷筒外徑， D=850mm=0.85m； Di——卷筒內(nèi)徑，Di= D -2d =80

29、0 mm。 則d1 = Mv = 84930504 =6.434 MPa 0.00132 W 合成應(yīng)力： d 1` = d 1 + d1 d y max = 6.434 + 92 ′ 296.58 =96.485MPa 303 Sy 式中許用拉應(yīng)力： [dl ] = d /n=460/5=92 \ dl＇￡ [dl ] 卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 故選定卷筒直徑 D=850mm，長度 L=2000mm,卷筒槽形的槽底半徑 r

30、=11mm，槽矩 t=26mm；靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽蟮?A 型卷筒。 卷筒A850′2000-11 ′ 26-14 ′ 3左ZBJ80-007.2-87 2.5 選電動(dòng)機(jī) 起升機(jī)構(gòu)靜功率： Pj = (Q + G 0 ) * 9.8v = (Q + G 0 ) v 1000 ′ 60h 102 ′ 60h 式中： h ——起升機(jī)構(gòu)的總效率，一般η=0.8～0.9，取η=0.85； P = (Q + G0 )v = (100 +3.5 ) ′ 1000 ′14 = 326.29KW j 102′ 60h 102

31、′ 60 ′ 0.85 電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率：Pe 3 GPj = 0.8 ′326.29 = 261.033KW G 為穩(wěn)態(tài)負(fù)載系數(shù)。 由《起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》根據(jù) G 值，查手冊選取 JC%=15，CZ=6。 查《起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表，根據(jù)PG ，JC%，CZ 的值，選擇繞線型異步電動(dòng)機(jī) YZR400L2—10，其額定功率為 270kW, 同步轉(zhuǎn)數(shù) 600r/min，額定轉(zhuǎn)速為 579 r/min，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為 3.4，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 8.68kg· m2，質(zhì)量為 1156kg，輸出端軸徑為 95mm。 2.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 Ps= GPJ=0.8′326.29=

32、261.03KW 式中 Ps ——穩(wěn)態(tài)平均功率，kw m——電動(dòng)機(jī)臺數(shù)，m=1 由以上計(jì)算結(jié)果Ps

33、總傳動(dòng)比： i = n0 = 579 = 31.41 0 nt 18.43 選用標(biāo)準(zhǔn)型號的減速器時(shí)，其總設(shè)計(jì)壽命一般應(yīng)與它所在機(jī)構(gòu)的利用等級相符 合。一般情況下，可根據(jù)傳動(dòng)比、輸入軸的轉(zhuǎn)速、工作級別和電動(dòng)機(jī)的額定功率來 選擇減速器的具體型號，并使減速器的許用功率滿足一定條件。QJ 型起重機(jī)減速器 用于起升機(jī)構(gòu)的選用方法： [P]312(1+ j2)′1.12(I-5)× Pe=0.5′2.1′1.12-1′75=70.31 式中 j2 ——起升載荷動(dòng)載系數(shù)； I ——工作級別，I=1 ~ 8。 查《起重機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選擇型號為 QJR-D-5

34、00-31.5-IV-P-W 的標(biāo)準(zhǔn)減速器，其許用功率為 79kW，輸出軸端最大允許徑向載荷 60000N，許用輸出扭矩 42500N·m 2.8選擇制動(dòng)器 制動(dòng)器是保證起重機(jī)安全的重要部件，起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少要 裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器。支持制動(dòng)器應(yīng)是常閉式的，制動(dòng)輪必須裝在與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性聯(lián) 結(jié)的軸上。起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩，在貨物處于懸 吊狀態(tài)時(shí)具有足夠的安全系數(shù)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tz 應(yīng)滿足下式要求: 所需靜制動(dòng)力矩： M ZH = K ZH M J ` = 2.5 (Q + G0 )D0h = 103500 *886*

35、 0.94*9.8 2.5 =2229.7N M 2i h i 2 *6*31.5 式中：Kz=2.5- 制動(dòng)安全系數(shù) 查手冊選用標(biāo)準(zhǔn)塊式制動(dòng)器其型號為：JCZ300—15，制動(dòng)輪直徑為 800mm，額 定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 3200N·m，整機(jī)質(zhì)量為 85kg。 2.9選擇聯(lián)軸器 2.9.1 高速軸聯(lián)軸器 依據(jù)所傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升 機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求： T = k1 k 3× T max=1.8′1′0.7′3.4′9550′57975=529.951(N×m)￡[T ] 式中T ——所傳扭矩的計(jì)算值N m；

36、 k1——聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對起升機(jī)構(gòu)，k1=1.8； k3——角度偏差系數(shù)。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸和減速器輸入軸的直徑，查手冊選擇高速軸的聯(lián)軸器型號為: CL5聯(lián)軸器 65 ′142 JB / ZQ4218 - 86 ，其許用轉(zhuǎn)矩為[T ] = 8000 N m ，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J1B55 ′ 84 0.45kg·m2。 2.10驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 機(jī)構(gòu)起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生加速度和慣性力。如起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間過長，加速度小， 要影響起重機(jī)的生產(chǎn)率;如起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間過短，加速度太大，會給金屬結(jié)構(gòu)和傳動(dòng) 部件施加很大的動(dòng)載荷。因此，必須把起動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間(或起動(dòng)加速度與制動(dòng)減速度)

37、控制在一定的范圍內(nèi)。 2.10.1 起動(dòng)時(shí)間tq 驗(yàn)算 tq = n0 × [J ] = 579 ′14.81 = 0.68 (s)≤[tq ]=(4~6)s 9.55(Tq - T j ) 9.55 ′ (1855.57 - 526.53) 式中 n0 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)； Tq——電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩N m，按下式計(jì)算： Tq=1.5′9550′57975=1855.57N m Tj——電動(dòng)機(jī)靜阻力矩N m，按下式計(jì)算： Tj =（Q +G0）×D0 = 16467 ′ 0.518 ′ 9.8 = 526.53 N m 2 ′

38、 3 ′ 31.5 ′ 0.84 2 × m × i ×h [J ]——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(kg·m2)， [J ] = 1.15( J d （Q +G ）×D2 + Je ) + 0 0 2 2 40m i h 按下式計(jì)算：=1.15′(8.68+16.3?4)+16467′0.5182′9.8 (kg·m2) 40 ′ 32′ 31.5 2′ 0.84 = 14.81 系數(shù) 1.15 用以考慮高速軸以外其他回轉(zhuǎn)質(zhì)量的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，標(biāo)準(zhǔn)零部件給出飛輪矩， 則按 J=GD42 J d——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)

39、； Je——制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)； [tq]——推薦起動(dòng)時(shí)間(s)。 所以起動(dòng)時(shí)間滿足要求。 2.10.2 起動(dòng)平均加速度aq aq = v = 16.4 = 0.40(m / s2 ) ￡ [ a ] 60 ′ 0.68 tq 式中 aq ——起動(dòng)平均加速度(m/s2)； v ——起升速度(m/s)； [a]2)。 所以該起動(dòng)時(shí)間合適。 2.11驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 2.11.1 滿載下降制動(dòng)時(shí)間 n' × [J ' ] 1.1 ′ 579 ′14.81 é ù t z = ' ) =

40、 9.55 ′ (1043.24 - 415) = 1.57( s ) ￡ [t z ] ? ? t q ? 9.55(Tz - T j 式中 n' ——滿載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)，通常取n' = 1.1n0 ； Tz——制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩N m； Tj'——滿載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩N m，按下式計(jì)算： T j￠ = (Q + G0 )D0h = (16000 + 467)518* 0.94*9.8 = 415N M 2i h i 2 *3*31.5 [J ']——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(kg·m2) [tz]—

41、—推薦制動(dòng)時(shí)間(s)。 所以滿載時(shí)制動(dòng)時(shí)間滿足要求。 2.11.2 制動(dòng)平均減速度 az=v'=1.1′16.4=0.19(m/s2) ≤[a] tz60′1.57 式中 v'— — 滿載下降速度，v'=1.1v 。 所以該制動(dòng)時(shí)間合適。 第 3 章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 小車的傳動(dòng)方式有兩種．即減速器位于小車主動(dòng)輪中間或減速器位于小車主動(dòng) 輪一側(cè)。減速器位于小車主動(dòng)輪中間的小車傳動(dòng)方式．使小車減速器輸出軸及兩側(cè) 傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)的傳動(dòng)方式，安裝和維 修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。 對于雙梁橋式起重機(jī)，

42、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用下圖 減速器位于小車主動(dòng)輪中間的 傳動(dòng)方案： 3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 車輪最大輪壓：小車質(zhì)量估計(jì)，取Gxc=6300kg 。 假定輪均布： P max=1/4(Q + Gxc)=1/4(30000+6300)=9075kg =9075N 車輪最小輪壓： P min=14 Gxc=14′6300=1575kg =15750N 初選車輪：由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》可知，當(dāng)運(yùn)行速度￡60m/ min 時(shí)， Q=30=4.76> 1.6 ， Gxc6.3 工作級別為高級時(shí)，車輪直徑Dc=400mm ，軌道型號為 P38 強(qiáng)度驗(yàn)算： 按車輪與軌道為線接觸及

43、點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度。 車輪踏面疲勞計(jì)算載荷： 17 Pc = 2 P max + P min = 2 ′ 90750 +15750 = 65750N 3 3 車輪材料,取 ZG340-640，ss=340MPa,sb=640MPa 線接觸局部擠壓強(qiáng)度： pc￠= K 1 DcLC 1C 2=6.0′400′46′0.94′0.8=830208N K1——許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》查得K1 =6 L ——車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對于軌道 P38《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》，L=46mm C1——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》，

44、時(shí)，C1=0.94； C2——工作級別系數(shù)，由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》，當(dāng)工作級別為 M8時(shí)，C2=0.8； PC'> PC,故通過 點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度： Pc ￠￠ = K 2 R2 C 1C 2 = 0.181 ′ 2002 ′ 0.94 ′0.8 = 140321N m 3 3 0.388 式中：K2——許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm2），由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》查得，K2=0.181 R ——曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑的大值， 車輪r1r=D/2=200mm 軌道曲率半徑 r2 =200 由《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》，故取 R=40

45、0mm； m ——由 r/R比值（r 為 r1,r2 中小值）所確定的系數(shù)，由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》，并利用內(nèi)插值法得 m=0.388 Pc ''>Pc ，故通過根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選定直徑 Dc=400 的雙輪緣車輪， 標(biāo)記為：車輪 DYL-400 GB4628-84 3.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦阻力矩： M m=(Q + Gxc)(K + md2)b 查《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》得，由 Dc=400mm 車輪組的軸承型號為 7524，據(jù)此選出 Dc=400 車輪組軸承亦為 7524.軸承內(nèi)徑和外徑的平均值d=120+215=167.5mm ，由 2 《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)

46、K=0.0009，軸承摩擦系數(shù)μ=0.02，附加阻 力系數(shù)β=2.0（采用導(dǎo)輪式電纜裝置導(dǎo)電）， 代入上式得：滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩 Mm = ( Q = Q ) = (Q + Gxc )( K + m d ) b = (30000 + 6300) ′ (0.0009 + 0.02 ′ 0.1675) ′ 2 2 2 =127.077kg × m = 1270.77N × m 運(yùn)行摩擦阻力： Pm ( Q = Q) = Mm ( Q = Q) = 1270.77 = 63

47、53.85N Dc 2 0.4 2 無載時(shí)運(yùn)行阻力矩： Mm ( Q = 0) = Gxc ( K + m d ) b = 6300 ′ (0.0009 + 0.02 ′ 0.1675) ′ 2 2 = 32.445kg × m = 324.45N × m 運(yùn)行摩擦阻力：Pm ( Q = 0) =324.54/0.2=1622.7N 3.4 選電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率：

48、 N j = Pj Vc/1000ηm= 6353.8′50/1000*0.9*60=5.88KW 式中 Pj = Pm(Q=Q) ——滿載時(shí)靜阻力； η =0.9 ——機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率： m=1 ——驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺數(shù) 初選電動(dòng)機(jī)功率： N=KdNj=1.15′3.71=4.267KW 式中Kd ——電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》得，Kd =1.15 由《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》選用電動(dòng)機(jī) JZR2-42-8，Ne=16kw， n1=715r/min,(GD2)d=1.456kg×

49、m2 ,電機(jī)質(zhì)量 Gd=260kg。 3.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 等效功率： Nx = K 25g N j=0.75′1.12′5.88=3.187KW 式中K25 ——工作級別系數(shù)，由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》查得，當(dāng) Jc=25%時(shí)，K25 =0.75； g ——由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》查得， tqtg=0.2 ， 查《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》得g =1.12Nx

50、.3 = 41.21 m min ￠ 誤差：e = Vc - Vc￠ = 43.8 - 41.21 ′ 100% = 5.91% < 15% ，故合適。 Vc 43.8 實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)等效功率： N x = N x Vc￠ = 3.187 ′ 41.21 = 2.998KW < Ne ，故合適 Vc 43.8 3.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間

51、 起動(dòng)時(shí)間： tq = n1 [mc(GD2 ) + Q + Gxc ] 38.2(mM q - M j ) i0 'h 式中 n1=715r/min； m=1——驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺數(shù)； Mq = 1.5Me = 1.5′ 9550 Ne( JC 25%) = 1.5′ 9550′ 16 = 320.56N × m 715 n1 滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)

52、機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩： Mj ( Q = Q) = Mm ( Q = Q) = 1148.45 = 46.74N × m i0 ￠ 27.3 ′ 0.9 h 空載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩： Mj ( Q = 0) = Mm ( Q = 0) = 324.45 = 13.2N × m i0 ￠ 27.3 ′ 0.9 h 初步估算制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩： (GD2 )z+ (GD2 )c= 0.6kg×m2 本機(jī)構(gòu)總飛輪矩： C (GD2)1= C (GD2)d+ C (GD2)z+ C (GD2)l=1.15′(1

53、.465+0.6)=2.3747kg × m2 式中 C 由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》得知計(jì)及其他傳動(dòng)飛輪矩影響系數(shù)，折算到電動(dòng) 機(jī)軸上可取 C=1.15 滿載起動(dòng)時(shí)間： t q ( Q = Q) = 715 （16000 + 6300）′ 0.52 ] = 0.729s ′ [2.3747 + 38.2 ′ (1 ′ 320.56 - 46.74) 27.32 ′ 0.9 無載起動(dòng)時(shí)間： t q ( Q = 0) = 715 ′ [2.3575 + 6300 ′ 0.5

54、2 ] = 0.14s 38.2 ′ (1 ′ 320.56 - 13.2) 27.32 ′ 0.9 由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》得，當(dāng)vc=44.6m/ min=0.74m/s 時(shí)，[tq]推薦值為 5.5s， tq（Q=Q）<[tq]，故所選電動(dòng)機(jī)能滿足快速起動(dòng)要求。 3.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率 起動(dòng)狀況減速器傳遞的功率： N = PdVc ￠ = 29720 ′ 41.21 = 0.424KW ￠

55、 1000hm 1000 ′ 60 ′ 0.9 ′1 Pd = Pj + Pg = Pj + Q + Gxc Vc ￠ g 60tq(Q = 0) = 4593.8 + (16000 + 6300) ′10 ′ 41.21 = 564.7N 60 ′ 0.14 g m' ——運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級傳動(dòng)的減速器個(gè)數(shù)，m' =1 所用減速器[N]

56、中級

57、 3150 ′ (0.0009 + 0.02 ′ 0.1675) ′ 2 + 3150 ′ 0.0009 = ′ + 2 9.81 60 ′ 0.14 0.5 2 = 30.474kN 車輪與軌道的粘著力： F (Q=0)= P1 f =31500′0.2=6300 kg =63000N > T (Q=0) 故不會打滑。 滿載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力： Q + Gxc vc ' P (K + m d )b + P K T(Q=Q ) =

58、 + 2 2 1 g60tq(Q=Q ) Dc 2 0.1675 16000 +6300 41.21 11150′(0.0009 + 0.02′ 2 ) ′ 2 +11150′0.0009 = 9.81 ′ + 60′0.729 0.5

59、 2 =24.466kN 車輪與軌道的粘著力： F (Q=Q)= p1 f =11150′0.2=2230 kg =22300N > T (Q=Q) 故滿載起動(dòng)時(shí)不會打滑，因此所選電動(dòng)機(jī)合適。 3.11 選擇制動(dòng)器 由《起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械》查得，對于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間tZ ≤4s, 取tZ =3s 所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 1 n1 2 (Q + Gxc )(K + m d ) M Z = { [mc(GD 2 ) + (Q +

60、Gxc )Dc h ] - 2 h} m 38.2t i '2 i ' Z 1 0 0 1 715 (16000 + 6300) ′ 0.52 = { [2.3747 + 27.32 ′ 0.9] 1 38.2 ′ 3 (16000 + 6300) ′ (0.0009 + 0.02 ′0.1675) ′

61、10 -2′ 0.9} 27.3 = 45Nm 由《起重機(jī)課程設(shè)計(jì)》選用 YWZ5 315/23，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 MeZ=180Nm 考慮到所取 制動(dòng)時(shí)間 tZ=3s 與起動(dòng)時(shí)間=0.729s 差距不大，故可省略制動(dòng)不打滑驗(yàn)算。 第 4 章 副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1 確定傳動(dòng)方案,選擇滑輪組和吊鉤組 按照構(gòu)造宜緊湊的原則，采用了單聯(lián)滑輪組.按 Q=30t，取滑輪組倍率ih =4，因而承載繩分支數(shù)為 Z=8。 G0吊具自重載荷，查下表2-5其自重為：G=2.0%′Pq=0.02′30=0.6t 額定起升載荷 Q（KN） 吊鉤自重載荷 32-80 2%Q

62、 100-200 2.5%Q 320-500 3%Q 630-1250 3.5%Q 1600-2500 4%Q 表 2-5 4.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承， 當(dāng)ih =4，查表得滑輪組效率hh =0.97。 鋼絲繩所受最大拉力： S max = G0 + Q = 30600 ′ 9.8 = 77.28kN h h ′ ih ′ x 1 ′ 4 ′ 0.97 滑輪效率 滑 輪 組 效 率

63、 滑 輪 組 倍 率 2 3 4 5 6 8 10 滾動(dòng)軸承 0.98 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.93 0.92 滑動(dòng)軸承 0.96 0.98 0.95 0.93 0.90 0.88 0.84 0.86 機(jī)構(gòu)工作級別 選擇系數(shù)C值 安全系數(shù)n 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度 1550 1770 1850 M1~M3 0.093 0.089 0.085 4 M4 0.099 0.095 0.091 4.5

64、 M5 0.104 0.100 0.096 5 M6 0.114 0.109 0.106 6 M7 0.123 0.118 0.113 7 M8 0.140 0.134 0.128 9 按下式計(jì)算鋼絲繩直徑 d： d=c′ Smax=0.134′ 77.28=13.17mm c: 選擇系數(shù)，單位 mm/N ，選用鋼絲繩sb=1770N/mm2， 根據(jù) M8 及sb 查表得 c 值為 0.134，選不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑 d=14mm。 其標(biāo)記為 6W(19)-14-185-I-光-右順(GB1102-74) 4.3 確定卷筒尺寸

65、并驗(yàn)算強(qiáng)度 卷筒直徑： 查表得：卷筒h1 =22.4；滑輪h2 =25 卷筒最小卷繞直徑D0 min =h1′ d=22.4′14=313.6 滑輪最小卷繞直徑D0 min =h2′ d=25′14=350 考慮機(jī)構(gòu)布置及卷筒總長度不宜太長，滑輪直徑和卷筒直徑一致取 D=350 ㎜。卷筒長度：L=1500mm 卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02′ 300+(6~10)]mm=12~16mm，取δ=16mm，應(yīng)進(jìn)行卷筒壁的壓力計(jì)算。 卷筒轉(zhuǎn)速nt = mvn = 4 ′19.5 r/min=80.13r/min。 pD0 3.14 ′ 0.31

66、 4.4 計(jì)算起升靜功率 Pj = (Q + G 0 )v n = (30 + 0.6) ′ 16 ′ 9.8 ′103 =89.44kW 60 ′1000h 60 ′ 1000 ′ 0.894 式中η起升時(shí)總機(jī)械效率h = hzhchhlht=0.97′0.94′0.992 =0.894 hz 為滑輪組效率取 0.97；hch 為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率取 0.94；ht 為卷筒軸承效率取 0.99；hl 連軸器效率取 0.99。 4.5 初選電動(dòng)機(jī) PJC≥G Pj=0.8′89.44=71.55kW 式中PJC：在 JC 值時(shí)的功率,單位為 kW; G：穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù),根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號和 JC 值查表得 G=0.8。 選用電動(dòng)機(jī)型號為 YZR400L1-10，PJC =111.263KW，nJC =955r/min，最大轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)λm=2.5；飛輪轉(zhuǎn)矩 GD2=1.5KN.m2。 4.6 選用減速器 減速器總傳動(dòng)比： i = nd = 955 =12.02，取實(shí)際速比 i =16 80.13 n