18噸橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)—機(jī)械部分

1、18 噸橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)一機(jī)械部分 US中文摘要 I英文摘要 I1緒論 11.1 橋式起重機(jī)簡(jiǎn)介 11.2 普通橋式起重機(jī)的主要組成部分 11.2.2 大車 11.2.3 小車 11.2.4 動(dòng)力裝置和控制系統(tǒng) 11.3 普通橋式起重機(jī)的運(yùn)行方式 12設(shè)計(jì)任務(wù)及參數(shù) 22.1 主要技術(shù)參數(shù) 22.2 起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)的級(jí)別 23吊鉤組的設(shè)計(jì)計(jì)算23.1 原始參數(shù) 23.2 設(shè)計(jì)步驟 24滑輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算65鋼絲繩的選擇 86卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 97鋼絲繩在卷筒上的固定 118起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 128.1 原始參數(shù) 128.2 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 129小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 169.1 原始參數(shù) 169.

2、2 設(shè)計(jì)計(jì)算步驟 1610起重機(jī)主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算 2210.1 橋式起重機(jī)主梁的設(shè)計(jì)計(jì)算主要涉及內(nèi)容 2211安全裝置的選擇說(shuō)明 2310.2 主要安全裝置的說(shuō)明 2310.2.1 走臺(tái)與欄桿 2310.2.2 排障板 2310.2.3 小車行程限位開關(guān) 2310.2.4 起升高度限位開關(guān) 2310.2.5 大車行程限位開關(guān) 2310.2.6 緩沖器與擋鐵 2310.3 小車緩沖器選擇計(jì)算 2410.4 大車緩沖器選擇計(jì)算 2412 18噸橋式起重機(jī)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束語(yǔ) 25參考文獻(xiàn) 26附錄1外文資料 28湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)18噸橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)摘要橋式起重機(jī)

3、是一種提高勞動(dòng)生產(chǎn)率重要物品搬運(yùn)設(shè)備，主要適應(yīng)車間物品搬運(yùn)、設(shè) 備的安裝與檢修等用途。我國(guó)生產(chǎn)的吊鉤電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)額定起重范圍為 5500t , 一般10t以上，起重機(jī)有主、副兩套起升機(jī)構(gòu)；300t以上，起重機(jī)還有三套起升機(jī)構(gòu)。電動(dòng)雙梁起重機(jī)由橋架、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備構(gòu)成。在系統(tǒng)整 體設(shè)計(jì)中采用傳統(tǒng)布局的典型結(jié)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)。起升機(jī)構(gòu)滑輪組采用 雙聯(lián)滑輪組，重物在升降過(guò)程中沒(méi)有水平移動(dòng)，起升過(guò)程平穩(wěn)，且鋼絲繩的安裝和更換 容易。相應(yīng)的卷繞裝置采用單層卷筒，有與鋼絲純接觸面積大，單位壓力低的優(yōu)點(diǎn)。在 起升機(jī)構(gòu)中還涉及到鋼絲純、減速器、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選

4、擇等。小車運(yùn)行機(jī) 構(gòu)中涉及小車輪壓計(jì)算、小車車輪、小車軌道、減速器、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選 擇計(jì)算等。在起重機(jī)控制方面，起升機(jī)構(gòu)用主令控制器和磁力控制屏來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，大、小車運(yùn) 行機(jī)構(gòu)用凸輪控制器直接控制。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要針對(duì)起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及保護(hù)電路的設(shè)計(jì)。利用低壓電氣元件控制起重機(jī)， 其使用壽命較長(zhǎng)，適合車間惡劣環(huán)境。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) 電氣控制系統(tǒng)ABSTRACTBridge crane is a significant increase labor productivity goods handling equipme

5、nt, primarily to carry goods workshops, equipment installation and maintenance, and other purposes. China's production of electrical hook rated double-beam bridge crane lifting the range of 5 500 t, generally more than 10 t, cranes are the main, two sets of lifting300 t above, there are three se

6、ts of cranes lifting bodies.Two-electric beam from the bridge crane, the trolley running, traveling mechanismand electricalequipment constituted.The overall design of the systemusing the traditionallayout of the typical structure and operation ofinstitutions used car driven focus. Pulley group or ag

7、ency from using double-pulley blocks, heavy objects in the process of lifting the level of no movement, or from the process smooth, and the installation and replacement of wire rope easily. Winding installations in the corresponding single reel, a large area of contact with the rope, the advantages

8、of low pressure units. In lifting bodies also involves rope, reducer, couplings, electrical and brake the choice. Vehicles involved in the operation of institutions pressure on the wheels, car wheels, car track, reducer, couplings, electrical and brake the choice of calculation.In the crane control,

9、 or from the institutions with the main controller and magnetic control of the screen to achieve control, big and small car cam湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)controller running institutions with direct control. In the control systemdesign, mainly for lifting bodies, traveling mechanism, the car run institutions circui

10、tdesign and control system for the protection of the circuit design. Useof low-voltage electrical components control crane, a longer service life for workshop harsh environment.Key words: bridge crane hoisting mechanism car agencies operating electric control system1緒論1.1 橋式起重機(jī)的簡(jiǎn)介橋式起重機(jī)是生產(chǎn)車間、料場(chǎng)、電站廠房和

11、倉(cāng)庫(kù)中為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程機(jī)械化和自動(dòng)化， 減輕體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的重要物品搬運(yùn)設(shè)備。它通常用來(lái)搬運(yùn)物品，也可用于 設(shè)備的安裝與檢修等用途。橋式起重機(jī)安裝在廠房高處兩側(cè)的吊車梁上，整機(jī)可以沿鋪 設(shè)在吊車梁上的軌道縱向行駛，而起重小車又可沿小車軌道（鋪設(shè)在起重機(jī)的橋架上） 橫向行駛，吊鉤則作升降運(yùn)動(dòng)。因此，它的工作范圍是其所能行駛地段的長(zhǎng)方體空間， 正好與一般車間形式相適應(yīng)。1.2 普通橋式起重機(jī)的主要組成部分1.2.1 大車 大車由橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成。橋架：橋架為起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)，一 方面支撐小車，允許小車在它上面橫向行駛；另一方面又是起重機(jī)行走的車體，可沿鋪 設(shè)在廠房上面的軌道行駛。在其

12、兩側(cè)的走臺(tái)上，安裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電器設(shè)備，大車 運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來(lái)驅(qū)動(dòng)大車行走，大車上一般還有駕駛室，用來(lái)操縱起重機(jī)和安裝各機(jī)構(gòu)的 控制設(shè)備。橋架主要由主梁和端梁組成。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性要求，也 應(yīng)考慮自重和外形尺寸要小，加工制造簡(jiǎn)單，運(yùn)輸、存放和使用維修方便，成本低等因 素。1.2.2 小車 小車由起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，小車架和保護(hù)裝置等組成。小車 架要承受起升載荷和各機(jī)構(gòu)自重，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)又要盡量減輕自重，以 降低輪壓和橋架受載。小車的電力則由滑線或軟電纜引入。設(shè)計(jì)時(shí)要考慮改善零部件的 受力情況、減少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平穩(wěn)、裝配維修方便等因素。1.2.

13、3 動(dòng)力裝置和控制系統(tǒng)動(dòng)力裝置是驅(qū)動(dòng)起重機(jī)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力設(shè)備，它在很大程度上決定了起重機(jī)的性能和構(gòu)造特點(diǎn)，橋式起重機(jī)的動(dòng)力裝置一般采用電動(dòng)機(jī)?？刂葡?統(tǒng)包括操縱裝置和安全裝置。各機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)、調(diào)速、改向、制動(dòng)和停止，都通過(guò)操縱控 制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.3 普通橋式起重機(jī)的運(yùn)行方式橋式起重機(jī)是一種循環(huán)的、間隙動(dòng)作的、短程搬運(yùn)機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)一般包括上 料、運(yùn)送、卸料及回到原位的過(guò)程，即取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物料提起，由 運(yùn)行機(jī)構(gòu)把物料移位，然后物料在指定地點(diǎn)下放，接著進(jìn)行相反動(dòng)作，使取物裝置回到 原處，以便進(jìn)行下一次工作循環(huán)。在兩個(gè)工作循環(huán)之間一般有短暫的停歇。起重機(jī)工作 時(shí)，各機(jī)構(gòu)經(jīng)常處于起動(dòng)

14、、制動(dòng)以及正向、反向等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中。湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)任務(wù)及技術(shù)參數(shù)2.1 主要技術(shù)參數(shù)：最大起重量：18噸粱跨度：31500mm起升速度:18 28m/min起升高度：14mm起重機(jī)運(yùn)行速度：80 95m/min起升機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度：40 45m/min2.2 起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)的級(jí)別：起重機(jī)工作級(jí)別A6;其中載荷狀態(tài)為Q2（有時(shí)起開額 定載荷，一般起升中等載荷）；利用等級(jí)為T6（總工作循環(huán)次數(shù) N=1 106,不經(jīng)常繁忙使 用）起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M6;其中利用等級(jí)為T6,載荷狀況為L(zhǎng)2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M4;其中利用等級(jí)為T4,載荷狀況L3大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 M4;其中利用

15、等級(jí)為T4,載荷狀況L23吊鉤組的選擇計(jì)算3.1 原始參數(shù)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：M6,采用雙聯(lián)滑輪組，倍率：m=4起升質(zhì)量：mQ= 18 t起升載荷：PQ 180KN起升速度：Vn 18 - 28m/ min 初取Vn 20m/min3.2 設(shè)計(jì)步驟3.2.1. 吊鉤形式選擇吊鉤采用倍率m=4的雙聯(lián)?t輪組，故采用長(zhǎng)形吊鉤組吊鉤用普通的短吊鉤3.2.2. 吊鉤結(jié)構(gòu)及制造方法的確定選用吊鉤斷面為梯形的吊鉤，其受力情況合理.用鍛造方式制造，材料為20鋼，機(jī)加工前熱處理，硬度小于或等于156HBs3.2.3. 吊鉤主要尺寸的確定湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)單鉤 D (33.5)«硒 即 D (33.5

16、)v18 =148.4 mm 150mm則由公式 1 1.01.2得，h=150 (因?yàn)榈蹉^斷面為梯形，故h=D) DQ額：額定起重量(噸)3.2.4. 鉤身強(qiáng)度計(jì)算 1 2和34斷面為危險(xiǎn)斷面，通常垂直斷面34取與水平斷面1 2相同的斷面，而最大拉應(yīng)力約為1 2斷面的50% ,故只驗(yàn)算1 2面。計(jì)算八一2?Pq 2e 1.56 180 103 2 65公式： 1 - 158.81A? B D 15840 0.0961502式中：A一斷面面積，A=15840mme斷面重心坐標(biāo)，e1=65mmB一斷面形狀系數(shù)，B =0.0962一起升動(dòng)力系數(shù)，2=1.562對(duì)于20鋼，查表得 2pQ4 1.56

17、 180 103，=80.62mm3.14 552Pq同上FQ=180KNd1 螺紋根部直徑材料許用應(yīng)力A-螺紋根部截面面積 2202 55N / mmn 4查表取梯形圓螺紋：TY90 103.2.6.確定吊鉤螺母尺寸螺母最小工作高度：H=0.8d=72mna據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)，需設(shè)防松螺栓，故取螺母高度為：90mm 螺栓外徑D= (1.7-2) d=153180mm選取D=160mm上式中d為螺紋公稱直徑，d=90mm3.2.7.選擇推力軸承根據(jù)所選吊鉤螺母尺寸，查表初選推力軸承型號(hào)：81124 其額定靜載荷Co=660KN因軸承在工作時(shí)很少轉(zhuǎn)動(dòng)，只需校驗(yàn)額定靜載荷即可。當(dāng)量靜 負(fù)荷：Pd2FQ 1

18、.56 180 280.8KNCj n0PD 1.25 280.8 351KNn0一安全系數(shù)，取n0=1.25Cj < C。校驗(yàn)通過(guò)選擇81124型推力軸承 220N/mm ;取安全系數(shù)n=1.3,則許用應(yīng)力為:s 22022169N/mm2 1 <0169 N / mmn 1.3鉤身驗(yàn)算通過(guò)3.2.5.吊鉤尾部螺紋直徑的確定2?PqA”2即d1式中:湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3.2.8. 吊鉤橫梁的計(jì)算 根據(jù)滑輪尺寸，吊鉤組裝置示意圖為吊鉤梁可看作簡(jiǎn)支梁，受力圖如下:橫梁中間斷面尺寸如下示:吊鉤橫梁中間斷面圖集中載荷:P= 2Pq 1.56 180KN280.8KNL=475mmi

19、1 78mm L2 112mm11 =237.5mm D=106mm B=160mm最大彎矩計(jì)算如下：L3 95mm P1=P2=2 L=475mmP=280.8KN0 P ,280.8 0.2375 lyM maxL1 KN?m=33.345KN? m22中間斷面的彎曲系數(shù)： _22W (B d)h (160 106) h6WN/mm? h2最大彎曲應(yīng)力為:Mmax 33.345 6 10 2 max 2 N /mmmax W(160 106) h湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)橫梁材料為45鋼，查表得屈服極限:s 290N / mm2取安全系數(shù)n=3,則許用強(qiáng)度：s 290296.7N/mmn 3

20、由 max <則有2058777.8146mm h > ,96.7取 h=200mmM max33 .345 KN ?m96.7 n/mm2 h=200mm3.2.9,吊鉤拉板強(qiáng)度計(jì)算拉板結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示，斷面A A受拉伸應(yīng)力，計(jì)算如下:2Pq1.56l2(b d) 2 (200 12。180 1032N /mm1760N/2 mm其中為拉板厚度，因拉板材料為A3鋼，查表得屈服極限:240N2/mm取安全系數(shù)n=1.7,則許用拉伸應(yīng)力為:2401.72141 N / mm因:2 PQ j 2 d1760 12.48 mm 因 1411 .561800002 3,14120擠壓應(yīng)全

21、系數(shù)n=3.5,2403.568.57 N/mm2由上可得:372.615.43mm 取68.57拉板結(jié)構(gòu)圖如下：20mmI5.43mm> 12,48mm n=3.520mm b=200mm d=120mmh=100mm4滑輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4.1. 滑輪結(jié)構(gòu)形式及相關(guān)尺寸的確定采用鑄鋼滑輪，因?yàn)槠鋸?qiáng)度和沖擊韌性好，材料選：2G230- 450材料 2G230 450 A=63mm B=45mm S=14mm C=37mm R=12mmM=14mm Ri 20mm R2 16mm r=3mr1 5mm4.2. 輪直徑的確定普通滑輪直徑的選擇：D（h 1）d（紀(jì)4 1）

22、20 428mm 查表選取 D=630mm式中：h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，查表取 h=22.4d一鋼絲繩直徑，d=20mm平衡輪直徑的選擇：Dp D°max hd 22.4 20 448mm4.3. 吊鉤組上滑輪軸的計(jì)算（1）吊鉤裝置簡(jiǎn)圖如下;L=475mm L1=78mm L2=112mm L3=95mm（2）.滑輪軸可簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁，認(rèn)為作用四個(gè)集中載荷受力情況圖如下:湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)彎矩圖P P2 P3 P4 -iPQ 1.56 180 KN =70.2KN P0 p' -PQ 140.4KN 442Mmax 78 Po 78 140.4 103N

23、?mm=10951.2 103 N ?mmM max 20904 w3-彎曲應(yīng)力為：WZ°.1d滑輪軸材料為45鋼，3 20904 104即：d >1212S 290N/mm 則有：W <120mm查手冊(cè)選取d=130mm2902.4_2121N /mmS 290N/mm23P0140.4KN Mmax 109512 10 N?mm 材料：45 鋼d=130mm湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4.4輪軸承的選擇計(jì)算軸承的圓周速度：v mVn 4 20m/min 80m/min( v 800 n4.045r/min工作轉(zhuǎn)數(shù)： D 3.14 630每個(gè)滑輪中均采用兩個(gè)徑向滾動(dòng)軸承，根

24、據(jù)滑輪組的選擇，查表選用6226型軸承。查表得，額定靜載荷：C0r 148 KN額定動(dòng)載荷：a 165KN所選軸承的驗(yàn)算：fhfF2 1.5C -P 39 KN 123.2KNfnfT0.95 1C 123.2KN < C0r 148KN ( C0 165KN)驗(yàn)算通過(guò)式中：fh一壽命系數(shù)，取fh=2fFfnfT一負(fù)荷系數(shù), 一速度系數(shù), 一溫度系數(shù),fF =1.5 fn=0.95 fT =1軸承徑向負(fù)荷:P Pr 39KNFr2PQ8"&kn匚n fa8=39KN由于Fa 0 , Fr < e 因此有5鋼絲繩的選擇5.1. 絲繩的最大靜拉力SmaxFQ RXm

25、Z180 103 0.02 180 1032 4 0.97=23660N所選鋼絲繩直徑應(yīng)滿足:Sp nSmax 6 23660N141960Nz0.97其中 m(1)4 (1 0.98)式中：一滑輪效率，取 =0.97m-起升倍率，m=4n安全系數(shù)，取n=65.2. 鋼絲繩的選擇初選鋼絲純：查手冊(cè)選纖維芯鋼絲純，直徑d=20mrn®!定其抗拉、2 ，一 ,一、強(qiáng)度為1670N/mm鋼絲繩的校核：141.96 KNSP n PX 0.85 220KN187 KN SP 187 KN > nSn °max校核通過(guò)式中n 為鋼絲繩折減系數(shù)，取n=0.85Px 鋼絲純最小破斷

26、拉力，查手冊(cè)選取 Px =220KN5.3. 鋼絲繩的標(biāo)記選取鋼絲繩為：直徑20mm光面鋼絲，結(jié)構(gòu)形式為6 19西魯式,湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2纖維芯，抗拉強(qiáng)度為1670N/mm ,右父互捻，最小破斷拉力為 220KN單位長(zhǎng)度重量147 依 /100mm標(biāo)記：20NAT6< 19S+FC1670ZS220147GB/T891819966卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1. 卷筒類型的初步選擇由于起升高度比較高，根據(jù)滑輪倍率和起升速度，采用雙聯(lián)卷筒，標(biāo)準(zhǔn)槽形，用鑄造方式制造，材料為灰鑄鐵6.2. 卷筒直徑的定(1)直徑確定：D(h 1)d (20 1) 20 380mm查手冊(cè)選用A型卷筒，直徑D=40

27、0mm式中：h 與機(jī)構(gòu)級(jí)別有關(guān)的系數(shù)，取 h=20 d一鋼絲繩的直徑，d=20mm(2)卷筒的槽形的選擇：查手冊(cè)，選標(biāo)準(zhǔn)槽形，其尺寸如下：槽底半徑R=11mm,槽距P 22mm,表面精度為1級(jí)，標(biāo)記為：槽形 11 22 1 JB/T9006.1 19993.6.3. 雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度及壁厚的確定L0( Hmaxja zi)pi(1)卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)？d014000 4(3) 22 1000.18mm=3.14 420式中：a一滑輪組倍率，a 4D0 一卷筒計(jì)算直徑Do D d 400 20 420mmHmax最大起升高度，Hmax 14000 mm乙一固定鋼絲純安全圈數(shù)， 乙 3p1純槽槽距，

28、p1=22mm(2)雙聯(lián)卷筒長(zhǎng)度L: L 2(L。L1 L2)L32 (1000.18 70 66) 180 2452.36mm 取 l=2500mm式中：L1一卷筒兩端的邊緣長(zhǎng)度根據(jù)結(jié)構(gòu)取 L1=70mmL2固定鋼絲純所需長(zhǎng)度L2 3P 3 22 66mmL3 一中間光滑部分長(zhǎng)度根據(jù)鋼絲純?cè)试S偏角 3左右，則有：l4 0.2hmin L3 l4 0.2hmin 319 0.2 1500 L3 319 0.2 1500hmin取物裝置處于上極限時(shí)，動(dòng)滑輪軸線與卷筒軸線的間距，取 hmin=1500mml4 一由卷筒出來(lái)的兩根鋼絲繩引入懸掛裝置的兩動(dòng)滑輪的間距：l4 =319mm所選卷筒標(biāo)記為：卷筒 A400 2500 11 22 14 4 左 JB/T9006.2 1999(3)卷筒壁厚 確定對(duì)鑄鐵卷筒，按經(jīng)驗(yàn)公式初選 ：0.02D湘潭大學(xué)興湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(610) =0.02 400+ (610) =1418mm取 18mm6.4.卷筒強(qiáng)度的計(jì)算因卷筒長(zhǎng)度L=2500mm>