單梁橋式起重機

1、 課程設(shè)計 單梁橋式起重機江蘇師范大學(xué)連云港校區(qū)海洋港口學(xué)院課程設(shè)計報告書課程名稱 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 姓 名 指導(dǎo)教師 年 月 日 摘要橋式起重機運行大車中最主要的結(jié)構(gòu)有：電動機，減速器，聯(lián)軸器，等等。 橋式起重機的大車設(shè)有起升機構(gòu)和小車運行機構(gòu)，為使小車輪壓呈均勻分布， 應(yīng)對大車的機構(gòu)布置進行優(yōu)化設(shè)計，以知大車軌跡和軸矩為例，以車輪輪壓均勻分配為目標函數(shù)，按單鉤起重大車的條件提出約束條件，對優(yōu)化設(shè)計的結(jié)果進行分析如下： 首先，電動機起重機械的驅(qū)動電動機要根據(jù)所需功率、最大轉(zhuǎn)矩、接電持續(xù)率、起動等級、控制類型、速度變化范圍、供點方式、保護等級、環(huán)境溫度 與使用地區(qū)海拔高度等因素進行選擇。

2、其次，減速器起重機械設(shè)計時，根據(jù)理論指導(dǎo)和工作經(jīng)驗，對機構(gòu)形式、中心距、公稱傳動比及齒輪參數(shù)的選擇應(yīng)遵守原則和注意事項。 再次，聯(lián)軸器起升機構(gòu)裝有聯(lián)軸器，其電動機工況驅(qū)動力矩，起升過程，減速傳動裝置的載荷等，與電動機通過減速器直接驅(qū)動的起重運行機構(gòu)有差別，本文根據(jù)在MH葫蘆橋式起重機系列設(shè)計中的應(yīng)用的經(jīng)驗，提出了把聯(lián)軸器傳動與起重機機構(gòu)設(shè)計相結(jié)合的設(shè)計計算方法，其設(shè)計計算結(jié)果在該系列試驗中得到證實。 關(guān)鍵詞: 起重大車、機構(gòu)布置、優(yōu)化設(shè)計、電動機選擇、減速器、設(shè)計原則、 聯(lián)軸器. 目錄第一章 緒論11.1單梁橋式起重機的綜合評述11.2發(fā)展趨勢11.3 設(shè)計任務(wù)與設(shè)計要求3第二章 單梁橋式起重

3、機的總體設(shè)計42.1 起重機總體機構(gòu)的確定42.2 LD型電動單梁橋式起重機各部件的作用（位結(jié)構(gòu)）52.3 運行機構(gòu)62.4 單梁橋式起重機的基本參數(shù)72.5 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號72.6 主梁設(shè)計計算72.7 端梁設(shè)計計算142.8 起重機最大輪壓152.9 最大歪斜側(cè)向力182.10 端梁中央斷面合成應(yīng)力192.11 車輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力192.12 主、端梁連接計算19第三章 小車起升和運行機構(gòu)的設(shè)計計算223.1 電動葫蘆起升機構(gòu)設(shè)計計算223.2 電動葫蘆運行機構(gòu)設(shè)計計算27 總 結(jié) 32參考文獻33第一章 緒論1.1單梁橋式起重機的綜合評述1.1.1 單梁橋式起重機機構(gòu)的特

4、點主要優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、對廠房的負荷小、建筑高度小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運輸和儲存方便，補充備件方便、輪壓小、工藝性好，適合采用自動焊接和流水作業(yè)加工，安裝快，維修方便。缺點是起重量不大。1.1.2 單梁橋式起重機的工作方式 它安裝在產(chǎn)房高出兩側(cè)的吊車梁上，整機可在吊車梁上鋪設(shè)的軌道上橫向行駛，起重小車沿小車軌道行駛（橫向）。吊鉤做升降運動，即與CD1型（或MD1）的電動葫蘆配套使用完成重物的升降、平移等人們難以做到的需要。1.1.3桁架梁和箱形梁的比較桁架自重和擋風(fēng)面積小、風(fēng)阻力小、節(jié)省鋼材；缺點是外形尺寸大，要求廠房建筑高度大，而且橋梁是由很多根不同型號和規(guī)格的桿

5、件逐件焊接而成，費工、費錢。箱型梁的優(yōu)點：外形尺寸小，用整塊鋼板焊成，便于下料和采用自動焊接，適合大批量生產(chǎn)；缺點是自重較大。1.2發(fā)展趨勢 新的發(fā)展是動態(tài)剛度計算，測試它的撓性變形，節(jié)省材料，整個結(jié)構(gòu)小，計算機控制吊車，攝像機攝像，計算機處理，用于惡劣的環(huán)境的場合，載荷限制器是限制起重機起吊極限載荷的一種安全裝置。稱量裝置是用來像是起重機吊物品具體重量的裝置。從橋架上講有正軌箱形梁和斜軌箱形梁兩種。從傳動機構(gòu)上講，老式的傳動機構(gòu)是采用齒輪連接，新式的傳動機構(gòu)采用的是梅花彈性聯(lián)軸器，直接與車輪聯(lián)接，中間加個方向聯(lián)軸節(jié)。從導(dǎo)出方式講，最早是排好架子，后期改為掛纜，直接有廠家生產(chǎn)出掛極式，導(dǎo)電部分

6、不外漏。吊車比較好的操縱方式：如遙控吊車，人可以無線操縱起升高度過高，可直接地面操縱。LD型吊車遙控發(fā)展得較早。自動取物裝置采用計算機控制，傳感器控制。設(shè)計采用CAD縮短設(shè)計周期。1.2.1 國內(nèi)橋式起重機發(fā)展有三大特征 (1) 改進機械結(jié)構(gòu)，減輕自重 國內(nèi)橋式起重機多已經(jīng)采用計算機優(yōu)化設(shè)計，以此提高整機的技術(shù)性能和減輕自重，并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。與正軌箱型相比，可減少或取消加筋板，減少結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省加工工時。(2) 充分吸收利用國外先機技術(shù)起重機大小車運行機構(gòu)采用了德國Demang公司的“三合一”驅(qū)動裝置，吊掛于端梁內(nèi)側(cè)，使其不受主梁下?lián)虾驼駝拥挠绊懀岣吡诉\行機構(gòu)的性能和壽命，并使結(jié)

7、構(gòu)緊湊，外形美觀，安裝維修方便。(3) 向大型化發(fā)展由于國家對能源工業(yè)的重視和資助，建造了許多大中型水電站，發(fā)電機組越來越大。特別是長江三峽的建設(shè)對大型起重機的需求量迅速提升。三峽電廠需要1200噸橋式起重機和2000噸大型塔式起重機。1.2.2 國外橋式起重機發(fā)展四大特征(1)簡化設(shè)備結(jié)構(gòu)，減輕自重，降低生產(chǎn)成本 法國Patain公司采用了一種以板材為基本構(gòu)件的小車架結(jié)構(gòu)，其重量輕，加工方便，實用于中、小噸位的起重。該結(jié)構(gòu)要求起升采用行星-圓錐齒輪減速器，小車架不直接與車架相連接，以此來降低對小車架的剛度，簡化小車架的結(jié)構(gòu)，減輕自負。Patain公司的起重機大小車運行機構(gòu)采用三合一驅(qū)動裝置，

8、結(jié)構(gòu)比較緊湊，自重較輕，簡化了總體布置，此外，由于運行機構(gòu)與起重機走臺沒有聯(lián)系，走臺的振動也不會影響傳動機構(gòu)。(2)更新零部件，提高整機性能法國Patain公司采用窄偏軌箱型梁作主梁，其高、寬比為43.5左右，大筋板間距為梁高的兩倍，不用小筋板，主梁與端梁的連接采用搭接的方式，使垂直力直接作用于端梁的上蓋板，由此可以降低端梁的高度，便于運輸。(3) 設(shè)備大型化 隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，起重機械設(shè)備的體積和重量越來越趨于大型化，起重量和吊運幅度也有所增大，為節(jié)省生產(chǎn)和使用費用，其服務(wù)場地和使用范圍也隨著增大。1.2.3 機械化運輸系統(tǒng)的組合應(yīng)用國外一些大廠為了提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，把起重運輸有機

9、的結(jié)合在一起，構(gòu)成先進的機械化運輸系統(tǒng)。1.3 設(shè)計任務(wù)與設(shè)計要求1.3.1 設(shè)計任務(wù)為機修車間設(shè)計一臺LD型電動單梁橋式起重機，具體要求如下： 起重量：5噸 起升高度：9米 電動葫蘆運行速度：30m/min 電動葫蘆的起升速度：8 m/min 葫蘆最大輪壓：Pmax=1900公斤（kg） 葫蘆自重：G=500kg 起重機跨度：16.5 m 大車運行速度：45m/min 大車輪距：2.5m 工作級別：M5 工作環(huán)境：一般常溫 使用壽命：10年 操縱室操縱：G操=400公斤1.3.2 設(shè)計要求主要設(shè)計橋梁式起重機的起升機構(gòu)和變幅機構(gòu)，要求如下1、設(shè)計的起重機能夠滿足使用功能要求，安全可靠，結(jié)構(gòu)合

10、理，操作使用方便；2、工作機構(gòu)、傳動及控制方案合理可行；3、設(shè)計計算正確，標準件及設(shè)備選型合理；4、圖紙繪制要符合國家標準，布圖合理，圖面整潔、美觀；第二章 單梁橋式起重機的總體設(shè)計2.1 起重機總體機構(gòu)的確定LD型電動單梁橋式起重機由橋梁、小車、大車運行機構(gòu)、電器設(shè)備構(gòu)成。橋架由一根主梁和兩根端梁用螺栓連接而成。電動單梁橋式起重機是一種有軌運行的輕小型起重機。它適用于額定起重量為：15噸，適用跨度為7.5225米，工作環(huán)境溫度在-2540范圍內(nèi)，起重機的工作級別為A3A5，LD型電動橋式起重機是按中級工件類型設(shè)計和制造的。本次設(shè)計的LD型電動單梁橋式起重機的主梁結(jié)構(gòu)式采用鋼板壓延成形的U形槽

11、鋼，與工字鋼組焊成的箱形實腹梁。橫梁也是用鋼板壓延成U形槽鋼，在組焊成箱形封閉箱，為貯存，運輸方便，在主梁與橫梁之間用M20的螺栓（45號鋼制）連接而成。大車運行時靠兩臺錐形轉(zhuǎn)子電機，通過齒輪減速裝置驅(qū)動兩邊的主動車輪實現(xiàn)的起升機構(gòu)與小車運行機構(gòu)采用CD1、MD1形成的電動葫蘆。運行機構(gòu)采用分別驅(qū)動形式制動靠錐形轉(zhuǎn)子制動的交流異步電機來完成。起重機主電源由廠房一側(cè)的角鋼或圓鋼滑觸線引入，電動葫蘆由電纜供電。電動單梁橋式起重機的外形如下圖1所示： 圖1 電動單梁橋式起重機2.2 LD型電動單梁橋式起重機各部件的作用（位結(jié)構(gòu)） LD型電動單梁主要由主梁、端梁、主動輪、被動輪、工字鋼、大車驅(qū)動裝置和

12、小車（電動葫蘆起升裝置）組成。 2.2.1 主梁 主梁是采用鋼板壓延成型的U型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實腹梁。作用是支承著可移動的小車，并能沿鋪設(shè)的專用軌道運行，將起重機的全部質(zhì)量的重力傳給廠房建筑結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單適用，工藝性好。 2.2.2 端梁 由兩種形式：一種是鋼板壓延成型的U型槽鋼組焊成形，在焊接車門那個箱形結(jié)構(gòu)，適用于做中、小起重機吊鉤橋式起重機的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結(jié)構(gòu)，通常配制帶角形軸承箱的車輪組，但焊接工作量大，生產(chǎn)效率低于前種（本產(chǎn)品采用前一種） 。 2.2.3主梁和端梁的聯(lián)接兩種形式：一種是在主梁的兩端，螺栓加減載凸緣連接形式。這種方式的優(yōu)點是：主、端梁可以分批

13、生產(chǎn)再組裝，加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點是：制造簡單、裝拆方便、成本低，是我國中、小起重機吊鉤橋式起重機端梁和主梁的主要連接形式。（本產(chǎn)品采用第一種連接方式） 2.2.4 電動葫蘆它是一種由電機驅(qū)動，經(jīng)卷筒、滑輪或有巢鏈輪卷方起重機或起重鏈條，帶動取物裝置升降的輕小型起重設(shè)備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價格低、安全可靠等特點，主要應(yīng)用于起重量及工作范圍要求不大或?qū)ぷ魉俣纫蟛桓叩膱龊?。將上部固定，可將起重設(shè)備單獨使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運行，作電動單梁橋式起重機、龍門起重機、臂架型起重機的起重小車，使用作業(yè)面積擴大，

14、使用場合增多。電動葫蘆的簡述其，有漸開線外嚙合齒輪傳動和行星齒輪傳動兩類，但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點。 2.2.5 大車使起重機作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機上的載荷傳給支承它的基礎(chǔ)。大車軌道中心間的距離稱為跨度S，在該軌道上運行的動作稱為大車運行。在橋架的中心或兩端裝有大車運行電動機，從電動機的水平軸引出動力，驅(qū)動半數(shù)的車輪。 2.2.6 小車架是支承和安裝起升機構(gòu)（電動葫蘆）和小車運行機構(gòu)的機架，同時又是機架和傳遞起升載荷的金屬結(jié)構(gòu)，LD型起重機采用工字鋼。 2.2.7 小車是小車作水平運動，用以搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時將作用在小車上的載荷

15、傳給支承的主梁。本品采用電動機、卷筒、制動器、鋼絲繩和吊鉤于一體的CD型電動葫蘆。 2.2.8操縱室用于司機操縱作起重機的運行工作，操作室的構(gòu)造與位置安裝，應(yīng)保證使司機有良好的視野。其結(jié)構(gòu)分為敞開式與封閉是兩種，橋式起重機的操作室應(yīng)安裝在無滑線一側(cè)的橋架上。2.3 運行機構(gòu) 運行機構(gòu)的任務(wù)是使起重機或小車作水平運動，用于搬運貨物或調(diào)整工作位置，同時可將作用在起重機或小車上的載荷傳給支承它們的基礎(chǔ)。陸上的起重機的運行機構(gòu)分為有軌道運行和無軌道運行兩類，而橋式起重機的運行屬于前一類。橋式起重機上的運行機構(gòu)：由電機、傳動裝置（傳動軸、聯(lián)軸器和減速器等）、制動器和車輪組成。運行機構(gòu)按其特點（構(gòu)造）可分

16、為得當分組式和一體是兩種。按其主動輪驅(qū)動的方式，可分為幾種驅(qū)動和分別驅(qū)動兩種。運行機構(gòu)是依靠主動車輪與輪道間的摩擦力（通常稱為附著力或粘著力）來實現(xiàn)驅(qū)動的。為了保證有足夠大的驅(qū)動輪（主動車輪），驅(qū)動車輪應(yīng)布置得當，在任何情況下，都應(yīng)使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機上運行機構(gòu)的驅(qū)動輪，通常為總輪數(shù)的一半，采用對稱布置成四角布置，遮掩可保證驅(qū)動輪輪壓之和不變，不會發(fā)生打滑現(xiàn)象，使機構(gòu)運行正常。 2.3.1 小車運行機構(gòu)LD型電動單梁橋式起重機采用自行式的自動葫蘆，其小車運行機構(gòu)就是電動葫蘆的自行式電動小車。2.4 單梁橋式起重機的基本參數(shù)起重量、起升高度、起升速度、葫蘆運行速度、大車運行速度、跨度

17、、車輪與軌距。2.5 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號電動葫蘆的形式與參數(shù)，參見產(chǎn)品樣本，選用目前應(yīng)用得最多的CD1或者MD1型。CD1型和MD1型電動葫蘆的起重量一般為0.510噸，起重高度為630m，起升速度為8 m/min，起重量為10t時為7 m/min。而MD1型電弧爐具有兩種起升速度，除常速外，還有0.8 m/min的慢速可滿足精密裝卸，砂箱合模等精細作業(yè)的要求。電動葫蘆的總體結(jié)構(gòu)可分為起升機構(gòu)和運行機構(gòu)兩部分，起升機構(gòu)由電動機、制動器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。本次設(shè)計的電動小車采用CD1型5t電動葫蘆，CD1型電動葫蘆的主輔電機為帶錐形制動器的錐形轉(zhuǎn)子電機，電機和制動器制成

18、一體。使電動葫蘆結(jié)構(gòu)緊湊、自重輕。據(jù)資料查得，電動葫蘆型號CD15-9D,自重為500kg。結(jié)果：選用CD15-9D。其設(shè)計計算見后面。2.6 主梁設(shè)計計算 2.6.1 主梁斷面幾何特性根據(jù)系列產(chǎn)品資料，粗布給出主梁的斷面尺寸如圖示：圖2 主梁斷面尺寸主梁跨中斷面圖根據(jù)系列產(chǎn)品資料，查得28a普型工字鋼（GB706-65）的尺寸參數(shù)： h= 280mm b=122mm d=8.5mm t=13.7mm F1=55.45 q=43.4公斤/m 主梁斷面面積 Jx=7114cm² Jy=345cm² F=0.5（l1-2×1）+21×h1+2×2&

19、#215;l2+F1+×l3 =0.5×（40-2×0.5）+2×0.5×40+2×0.5×25.5+55.45+1×10.5 = 151cm² 主梁斷面水平形心軸x-x位置 y1= 式中：F1主梁面的面積（cm²）.F1 y1x-各部分面積對x-x軸的距離（cm ³） y1x-各部分面積形心至x-x軸的距離(cm)則：y1=0.5×（40-2×0.5）×79.75+2×0.5×40×60+2×0.5×25

20、.5×31.5+55.45×15+1×10.5×0.5÷151 =37cm y2 =4cm結(jié)果：F=151cm² y1=37cm y2 =4cm 主梁斷面慣性矩 Jx=Jxi+Fi y1 ² =(39×0.5 ³) ÷12+39×0.5×42.75 ²+ 2×0.5×40 ³÷12+2×0.5×40×23 ²+（2×0.5×17.4 ³）÷12co

21、s47°+2×0.5×25.5×5.7 ²+7114+55.45×22 ²+(10.5×1 ²) ÷12+10.5×1×36.5 ²=111545Jy=Jyi+Fi y1 ² =(0.5×39 ³) ÷12+2×40×0.5³÷12+2×0.5×40×19.75²+2 ×0.5×19³÷12sin47

22、6;+2×0.5×25.5×10²+345+1×10.5³÷12 =21849 結(jié)果：Jx=111545 Jy=21849 2.6.2 主梁強度的計算 根據(jù)這種起重機的結(jié)構(gòu)形式及特點，可以不考慮水平慣性對主梁造成的應(yīng)力及其水平面內(nèi)在和對主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可以忽略不計。該主梁的強度計算按第類載荷進行組合，對活動在和由于小車的論據(jù)很小，可近似的按集中載荷計算?？缰袛嗝鎻澢龖?yīng)力包括：梁的整體彎曲應(yīng)力和由小車；輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩部分，合成后進行強度校核。 梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡支梁計算，在水平面內(nèi)按剛度的框

23、架計算：圖3 簡支梁受力分析 垂直載荷在下翼緣引起的彎曲應(yīng)力根據(jù)起重機設(shè)計手冊計算： x= 單位：公斤/厘米²式中：P=Q+KIIG葫 =5000×1.2+500×1.1 =6550其中：Q-額定起重量,Q=5000公斤； G葫-電動葫蘆自重,G葫=500公斤； -動力系數(shù)，對于中級工作類型,=1.2； k-沖擊系數(shù)，對于操縱室操縱時 ,k=1.1； y1-主梁下表面距斷面形心軸x-x的距離,y1=37厘米 ；yx-主梁跨中斷面對x-x軸慣性力矩，yx=111545； l-操縱室重心到支點的距離，l=100cm； G操-操縱室的重量，G操=400公斤； G葫 電動

24、葫蘆的自重， G葫=500公斤； q-橋架單位長度重量（公斤米）； q= 1000×F×+q´ =1000×0.0151×7.85+7.5=126kgm其中： F-主梁斷面面積，F(xiàn)=0.0151 m² -材料比重，對鋼板，=7.85tm² q´-材料橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷，q´=7.5 tm；所以：x=37÷111545×(1.2×5000+1.1×500) ÷4×1650+1.1×400×100÷2+1.1

25、×1.26×1650 ²÷8 =1060公斤/厘米²結(jié)果：x=1060公斤厘米主梁工字鋼下翼局部彎曲計算圖4 工字鋼下翼輪壓局部 計算輪壓作用點位置i及系數(shù) i=a+c-e 式中：i-輪壓作用點與腹板表面的距離（cm）； c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之間的間隙，取c=0.4 cm； a=(12.2-0.85) ÷2=5.675cme=0.164R（cm）對普型工字鋼，翼緣表面斜度為.R-為葫蘆定輪踏面曲率半徑，由機械手冊31.84查得R=17.5 cm 則： e=0.164×17.5=2.87 cm所以：i=5.6750.4-2

26、.87=3.205 =3.205÷5.675=0.57結(jié)果：i=3.205 =0 .57工字鋼下翼緣局部曲應(yīng)力計算：圖5 主梁工字鋼如上圖所示L點橫向（在xy平面內(nèi)），局部彎曲應(yīng)力1由下式 計算： x=±式中： a1-翼緣結(jié)構(gòu)形成系數(shù)，貼板補強時取a1=0.9； k1-局部彎曲系數(shù)，由圖可得：k1=1.9圖6 局部彎曲系數(shù) 其中：t-工字鋼翼緣平均厚度 -補強板厚度 t0=t+=1 cmt=1.37 cm t0²=（1.37+1）²=2.37²=5.61 cm²所以：1=±(0.9×1.9×1900

27、47;5.61)=579公斤/厘米²結(jié)果：1=579公斤厘米²如圖，1點縱向（在yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為2由下式計算：2=±式中：k2由圖得：k2=0.6所以：2=183公斤厘米²如圖中得´點縱向（yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為3，由下式計算： 3= ±式中： K3-局部彎曲系數(shù)，查圖得：k3=0.4 a2-翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補強時a2=1.5所以：3=±（1.5×0.4×1900÷5.61）=203公斤厘米²主梁跨中斷面當量應(yīng)力計算圖中的1點當量應(yīng)力為 當= = =1077公斤厘米

28、²=1800公斤厘米²點當量應(yīng)力為當，由下式計算：當i=x+3=1060+203=1263公斤厘米² =1800公斤厘米² 2.6.3剛度計算垂直靜鋼度計算 f= f= 式中：f-主梁垂直靜撓度（cm）P-靜載荷（公斤）P=Q+G=5000+500=5500公斤L(fēng)-跨度 L=1100厘米E-材料彈性衡量，對3號鋼E=2.1×10³×10³公斤/厘米²Jx-主梁斷面垂直慣性矩（）Jx=111545 f-許用垂直靜撓度（cm），取f= 厘米所以： f=2.2cm f=1650÷700=2.36cm

29、ff 所以滿足要求結(jié)果水平靜剛度計算 f水=f水= 式中: f水-主梁水平靜撓度，cm； P-水平慣性力，公斤； P=（5000+500）÷20=275公斤； Jy-主梁斷面水平慣性矩； Jy=21849 ； f水-許用水平靜撓度，取f水= 厘米。 f水=1650÷200=0.825cm； f水=0.56cm f水f水=0.825厘米滿足要求注：系數(shù)的選取是按P慣=a平=(Q+G)/9.8×0.5(Q+G) P慣-水平慣性力，公斤； g-重力加速度，取g=9.8m/s²； a平-起重機運行機構(gòu)的加速度，當驅(qū)動輪為總數(shù)的½時，取a=0.5 m/s

30、²。 動剛度計算 在垂直方向的自振周期： T=2T 0.3s 式中：T-自振周期（秒） M-起重機和葫蘆的換重量， M=(0.5qlk+G) 其中：g-重力加速度，g=980cm/s ²； L-跨度， L=1650cm； q-主梁均布載荷，q=1.26公斤/厘米； G-電動葫蘆的重量，G=500公斤。 所以：M=(0.5×1.26×1650500)=1.75公斤·秒²厘米 K=5006公斤厘米則：T=0.1112秒 TT=0.3s 2.6.4 穩(wěn)定性計算穩(wěn)定性計算包括主梁整體穩(wěn)定性計算和主梁腹板，受壓翼緣的局部 穩(wěn)定性計算: (1)

31、主梁整體穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁水平剛度比較大，故可不計算主梁的整體穩(wěn)定性。 (2) 主梁腹板的局部穩(wěn)定性 由于葫蘆小車的輪壓作用在主梁的受拉區(qū)，所以主梁腹板局部穩(wěn)定性不計算。 (3) 受壓翼緣板局部穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁是冷壓形成的U形槽鋼，通過每隔一米艱巨的橫向加筋板及斜側(cè)板同工字鋼組焊成一體。U形槽鋼的兩圓角都 將大大加強上翼緣板穩(wěn)定性，所以受壓翼緣板局部穩(wěn)定性可不計算。2.7 端梁設(shè)計計算本產(chǎn)品的端梁結(jié)構(gòu)采用鋼板冷壓成U形槽鋼，在組焊成箱形端梁，見下圖，端梁通過車輪將主梁支承在軌道上，端梁同車輪的聯(lián)接形成是將車輪通過心軸安裝在端梁的腹板上。圖7 端梁 2.7.1 輪距的確定 = 即k=(

32、)L =() ×16.5 =2.3573.3m 取k=2.5m=250厘米 2.7.2 端梁中央斷面幾何特性(1) 斷面總面積 參數(shù)見中央斷面圖，則： F=2×30×0.5+2×21×0.5+28.5×1=79.5cm(2) 形心位置 (相對于z-z)則： y1=(2×30×0.5×15+21×0.5×29.75+21×0.5×1.25+28.5×1×15.75) ÷79.5=15.4cm 所以：y2=30-15.4=14.7cm (相

33、對于y-y)則：z1=(30×0.5×22.75+30×0.5×1.25+28.5×1×0.5+2×21×0.5×12) ÷79.5 =7.9cm 所以：z2=23-z1=15.1cm(3) 斷面慣性矩 Jx=2×1/12×0.5×30 ³+2×30×0.5×0.4 ²+1/12×1× 28.5 ³+1×28.5×0.35 ²+1/12×21

34、15;0.5 ³+21×0.5×14.5 ²+1/12×21×0.5 ³+21×0.5×14.15 ² =8452.34 Jy=2×1/12×0.5×21³+2×21×0.5×4.1²+1/12×30×0.5³+30×0.5×14.85²+1/12×30×0.5³+30×6.65²×0.5+1/12

35、×28.5×1³+28.5×7.4² =6659.6以上的計算公式均出自起重機設(shè)計手冊P146平行移動軸公式：Iz1=Iz+a²A Iz=(4) 斷面模數(shù) Wx=Jx/y1=8452.34÷15.4=751cm³ Wy=Jy/Z2=6659.6÷15.1=441cm³2.8 起重機最大輪壓 一般的單梁橋式起重機是由四個車輪支承的，起重載荷通過這些支承點傳到軌道道上。 2.8.1起重機支座及作用 起重機支座反力作用見下圖：圖8 起重機支反力作用 2.8.2 起重機最大輪壓的計算 帶額定載荷小車分別

36、移到左、右兩端極限位置時，按第類載荷計算最大輪壓。 （1）操縱室操縱，當載荷移到左端極限位置時，各車輪輪壓 Na= ·(1+ )+ KG輪主+ KG驅(qū)+ ·Nb=·(1-)+ KG輪主+ KG驅(qū)+ ·Nc=·(1-)+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·Nd=·(1+ )+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·式中：Q-額定起重量，Q=5000公斤； G-電葫蘆重量，G=500公斤； K-沖擊系數(shù)，對有操縱室的單梁吊取k=1.1；-動力系數(shù)，對中級工作類型單梁吊取=1.2； G端-端梁重，G端=165kg； G輪主-主動輪裝置重，G輪主

37、=65.5； G輪從-從動輪裝置重，G輪從=46公斤； G驅(qū)-驅(qū)動裝置，G驅(qū)=497公斤； G操-操縱室重量，G操=400公斤； q-主梁單位長度的重量.q=126公斤/m=1.26公斤/cm； L-跨度，L=1650厘米； k-輪距，k=250cm； L2=694cm，L1=740cm； Ki=25cm，l=100cm； s1=841.5cm s2=1310cm 均出自起重機計算實例。所以： Na=3936N Nb=9600N Nc=9060N Nd=41920N 操縱室操縱當載荷移到右端極限位置時各車車輪輪壓： Na= ·(1- )+ KG輪主+ KG驅(qū)+ ·Nb=&#

38、183;(1+ )+ KG輪主+ KG驅(qū)+ ·Nc=·(1+ )+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·Nd=·(1- )+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·式中：l2=694cm所以：Na=10890N Nb=38050N Nc=37520N Nd=13450N當起重機滿載時，無論在左端或右端 NA=ND NBNC都相差不大，因此，計算均通過。 當起重機空載時a.操縱室操縱起重機各輪的輪壓（運行到左側(cè)時）Na空= ·(1+ )+ KG輪主+ KG驅(qū)+ · Nb空=·(1-)+ KG輪主+ KG驅(qū)+ · Nc空=·

39、(1-)+ KG輪從+ KG驅(qū)+ · Nd空=·(1+ )+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·式中的各參數(shù)與前面所表示的一樣則：Na空=10900N Nb空=8050N Nc空=7510N Nd空=13460N （4）操縱室操縱，空載時移到右端極限位置時，各車輪的輪壓： Na空= ·(1- )+ KG輪主+ KG驅(qū)+ ·Nb空=·(1+ )+ KG輪主+ KG驅(qū)+ ·Nc空=·(1+ )+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·Nd空=·(1- )+ KG輪從+ KG驅(qū)+ ·所以：Na空=8510NNb空=

40、10440NNc空=9900NNd空=11070N所以，電動單梁橋式愛中級對操縱室操作滿載時，它的最大輪壓是當載荷移到左端極限位置時的從動輪D上，即：ND為最大輪壓Nmax=4192公斤=41920N.Nmin為最小輪壓，出現(xiàn)在當起重機空載時，電動葫蘆移到左側(cè)時B輪上的輪壓，即Nmin=NB空=805公斤=8050N2.9 最大歪斜側(cè)向力 起重機運行時，由于各種原因會出現(xiàn)跑偏、歪斜現(xiàn)象。此時，車輪輪緣與軌道側(cè)面的接觸，并產(chǎn)生運行方向垂直的側(cè)向力s.圖9 橋架簡圖 由上圖所示：當載荷移到左端極限位置時，操縱室操縱時最大輪壓為ND=3891公斤，并認為NAND,這時的最大歪斜側(cè)向力為： SD=&#

41、183;N式中：N-最大輪壓 ,N=4192公斤； -測壓系數(shù)。對于輪距同跨度的比例關(guān)系在 之間，可取=0.1 。當載荷移到右端極限位置時，操縱室操縱最大輪壓為3805公斤，這時最大歪斜側(cè)向力為： 2.10 端梁中央斷面合成應(yīng)力 由于操縱室連接架加強了操縱室側(cè)端梁的強度，所以最大側(cè)向力考慮當載荷右移到極限位置時最大側(cè)向力在B輪上。 式中：K-輪距，K=250cm； 斷面模數(shù)，； -許用應(yīng)力，由于端梁受力復(fù)雜，一般只計算垂直載荷和歪斜側(cè)向力，所以許用應(yīng)力3號鋼取1400公斤cm²；=3805×250÷(2×549)+380.5×250÷

42、(2×441)=974公斤/厘米²所以=1400公斤/厘米².安全2.11 車輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力車輪軸對端梁腹板的擠壓應(yīng)力為擠 擠=擠式中操縱室操縱時，起重機最大輪壓，當載荷小車移到左端極限位置時，最大輪壓在D輪上，即=4192公斤；端梁腹板軸孔直徑，=7cm;端梁支撐腹板厚，=1.5cm擠許用壓應(yīng)力，對3號鋼取擠=1150公斤/ cm²所以擠 =4192÷（2×7×1.5）=200公斤/厘米²擠=1150公斤/ cm²，安全2.12 主、端梁連接計算 2.12.1 主、端梁連接形成及受力分析 本產(chǎn)

43、品的主、端梁連接是采用螺栓和減載凸緣那你結(jié)構(gòu)的形式，如圖所示，主梁兩端同端梁之間各用六個M20螺栓(45號鋼)連接。圖10 主、端梁連接受力分析：這種連接形式，可以為在主、端梁之間，垂直載荷由凸緣承受剪力及擠壓力，此情況下，螺栓主要承受由起重機運行時的歪斜側(cè)向力和起重機支承反力所是使的造成的拉力。一般水平慣性力對螺栓的影響可忽略不計。本產(chǎn)品的操縱室是由一個剛強的連接架同時連接到主梁及端梁上。這樣就加強了主、端梁之間的連接強度，所以這里僅驗算非操作室一側(cè)的主、端梁連接強度。 2.12.2 螺栓拉力的計算 （1）起重機歪斜側(cè)向力力矩的計算已知：起重量Q=5000公斤 跨度L=1650cm 起重機運

44、行速度V=45mmin如（歪斜側(cè)向力簡圖）所示：起重機歪斜側(cè)向力矩為：MS=s·k式中;s-歪斜側(cè)向力，由前節(jié)得：s=sB=380.5公斤 k-輪距 k=2.5m所以：MS=380.5×2.5=951公斤米 （2）歪斜側(cè)向力矩對螺栓拉力的計算如上圖（b）中，對螺栓d的計算設(shè)歪斜側(cè)向力矩MS對螺栓d的拉力為N1則N1=式中系數(shù)2.5是考慮螺栓預(yù)案緊力及載荷分布不均勻性的系數(shù)。式中：MS-歪斜側(cè)向力矩，MS=951公斤m² x-螺栓d距離圖（b）中的y-y軸的距離 x=0.52m Xi²-每個受拉螺栓距離圖（b）中y-y軸的距離的平方之和（m²）所

45、以：N1=2.5×951×0.52÷（0.52 ²+0.52 ²+0.52 ²+0.02²+0.02²+0.02²） =1522公斤 （3）起重機支承反力對螺栓的作用力矩當載荷移動到非操縱室一側(cè)的極限位置時，取端梁作為受力離體，其受力如下圖：圖11 車輪受力分析取點為受力平衡點=0得：MR=MN=RBl0式中：l0-力臂，如圖中所示，取t0=12cm； MR-支反力RB對C的作用力矩（公斤m）； MN-所有受拉螺栓對C點得力矩之和（公斤m）； RB-起重機右端支反力，可認為是RB=NB+NC； RB=38

46、05+3752=7557公斤；所以：R=MN=RBl0=7557×0.12=907公斤·米 （4）支反力矩對螺栓的拉力設(shè)支反力矩MR對螺栓d的拉力為N2.N2=式中：MN-各螺栓的力矩和； MN=907公斤·米； y-螺栓d中心線至上圖z-z軸的距離（m）；yi²-每個受拉力螺栓到圖中z-z軸距離平方之和；2.5-考慮螺栓預(yù)緊力及載荷分布不均與性的影響系數(shù)。所以：N2=2.5×907×0.245÷（0.245²+0.245²+0.16²+0.16²+0.075² +0.075

47、²) =3048公斤 （5）螺栓d承受的總拉力N0=N1+N2=1522+3048=4570公斤 （6）驗算螺栓強度受拉螺栓強度= 式中：N0-螺栓總拉力， N0=4570公斤； F0-螺栓的凈斷面面積cm，F(xiàn)0= ；其中：d0-螺紋根徑，對于M20螺栓的螺紋底徑d0=16.75mm 即：1.675cm ； 所以 F0=3.14×1.675 ²÷4=2.2cm ²-螺栓的許用應(yīng)力（公斤厘米²）；=（0.50.6）s其中：s-材料屈服極限，對端梁連接螺栓采用45號鋼正火的M20螺栓，s=3600公斤厘米²。所以：=4570&#

48、247;2.2=2077公斤厘米²所以:強度合格 （7）凸緣垂直剪切應(yīng)力驗算剪應(yīng)力：=c·RB/F式中：c-受剪斷面形狀系數(shù)，對矩形斷面，c取1.5；RB-支反力，RB=7557公斤；F´-受剪面積，F(xiàn)´=1×54=54cm ²；-材料許用剪切應(yīng)力，=950公斤厘米²。所以: =1.5×7557÷54=210公斤/cm ² 合格 （8）凸緣擠壓應(yīng)力驗算擠壓應(yīng)力 擠=RB/ F´´端式中：RB-支反力，RB=6919公斤；F´-承壓斷面面積，由圖（b）中得：F

49、0;´=0.4×54=21.6cm²；端-材料的端面擠壓應(yīng)力，端=2400公斤厘米²。所以：端=7557÷21.6=350公斤厘米² 端端=2400公斤厘米²驗算通過。第三章 小車起升和運行機構(gòu)的設(shè)計計算3.1 電動葫蘆起升機構(gòu)設(shè)計計算電動葫蘆作為起升機構(gòu)，其設(shè)計基準工作級別為M4 ,當起重量較大時采用M3作為設(shè)計基準更為經(jīng)濟合理，電動葫蘆的整機設(shè)計壽命為10年，允許不同零件選用不同的總設(shè)計壽命，如減速器的易損壞軸承總設(shè)計壽命可比齒輪低12檔，或者高12檔對整機壽命更為有利，在整十年設(shè)計壽命中允許更換23次鋼絲繩等。3.1.

50、1 電動葫蘆的基本設(shè)計參數(shù)起重量G，起升高度H和起升速度Vn是設(shè)計電動葫蘆起升機構(gòu)必不可少的基本設(shè)計參數(shù)，必須滿足用戶使用要求。為了保證電動葫蘆正確的進行設(shè)計，機構(gòu)的工作級別和接電持續(xù)率的確定也是設(shè)計必不可少的。3.1.2 電動葫蘆起升機構(gòu)簡要設(shè)計步驟 作為起升機構(gòu)的鋼絲繩電動葫蘆，其設(shè)計步驟是取物纏繞裝置入手，然后向驅(qū)動裝置、傳動裝置和制動裝置展開設(shè)計計算與驗算，能選用標準部件應(yīng)盡量選用為佳。（1) 吊鉤的選用，吊鉤在我國已經(jīng)標準化，并有相應(yīng)的標準，根據(jù)起重量和工作級別從有關(guān)制造廠提供的性能參數(shù)表中選擇所需要的吊鉤。(2) 計算鋼絲繩最大靜拉力并選擇鋼絲繩鋼絲繩最大靜拉力S=29070N式中

51、：S-鋼絲繩最大靜拉力，N； Q-起升載荷，Q=Gp.g, N ；Gp-起重量，kg； -電動葫蘆起升機構(gòu)總效率，由起重機設(shè)計手冊查得=0.850.90，取=0.86； q-滑輪組倍率，為滑輪組分支數(shù)，取q=2； -滑輪組鋼絲繩卷入卷筒的根數(shù)，去=1。鋼絲繩繩徑的確定，鋼絲繩直徑不應(yīng)小于下式計算的最小直徑： d=C=0.095=16mm式中d-鋼絲繩最小直徑，mm；C-選擇系數(shù)，；C由下表表1 選擇系數(shù)C值選出。機構(gòu)工作級別為，取C=0.095 為鋼絲繩的計算值，經(jīng)整圓后再選擇標準直徑的鋼絲繩，整圓后d選不應(yīng)超過d計算值的25%，否則繩太粗，不易彎曲而壽命短。 由起重機計算實例附錄選得d=18

52、.5mm驗算鋼絲繩安全系數(shù)：當按選擇系數(shù)法選擇鋼絲繩后，可根據(jù)鋼絲繩的實際破斷力驗算安全系數(shù)n。鋼絲繩理論破斷力按下式計算:式中：-鋼絲繩理論破斷力，N；d-選用的鋼絲繩直徑，mm； -鋼絲繩的抗拉強度極限，N按上表選取1700； -鋼絲繩中金屬絲截面與整個截面積的比值，與鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般取=0.450.55，此處取=0.45； k-鋼絲繩編結(jié)損失系數(shù)，一般取k=0.820.92,此處取0.82；所以=168534N安全系數(shù)按下式計算：n=16853429070=5.84.5 因此所選鋼絲繩滿足要求。 (3) 卷筒基本尺寸、轉(zhuǎn)速和強度計算 根據(jù)標準，卷筒材料一般選用鑄鐵或鑄鋼，對于工作級別

53、為中度的卷筒，應(yīng)選鑄鐵作為卷筒的制造材料。 卷筒與滑輪最小卷繞直徑的確定=hd式中：-按鋼絲繩中心計算的卷筒與滑輪的最小卷繞直徑，mm； h-與機構(gòu)工作級別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)(卷筒為，滑輪為）mm；按下表選?。罕? 相關(guān)系數(shù)h由于機構(gòu)工作級別為，所以選擇=16mm, =18mm； d-選用鋼絲繩直徑，mm；所以=1618.5=296mm卷筒相關(guān)尺寸的確定，電動葫蘆卷筒繩槽采用淺槽，如下圖圖12 卷筒槽距t=d+(12),mm;繩槽半徑R=0.55d,mm；槽深=0.28d,mm；圓角r=0.51.5mm。綜上計算可得：t=20mm,R=10mm, =5mm,r=1mm Z=式中：Z-繩槽圈數(shù)；q-滑輪組倍率，q=2； H-起升高度，H=9m；-安全圈，一般取=2。經(jīng)計算得Z=22。采用導(dǎo)繩器時，卷筒長度L=式中：-卷筒左邊