門式起重機畢業(yè)設計說明書(共32頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上西南交通大學峨眉校區(qū)畢業(yè)設計說明書論文題目：門式起重機設計起升機構與小車運行機構設計系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 工程機械 . 班 級： 工機二班 學生姓名： 毛明明 學 號： 指導教師： 馮鑒 目 錄 第一章 門式起重機發(fā)展現(xiàn)狀42.3MG型吊鉤門式起重機的用途53.2鋼絲繩的計算83.3滑輪、卷筒的計算83.5減速機的選擇124.8車輪的計算24專心-專注-專業(yè)第一章 門式起重機發(fā)展現(xiàn)狀門式起重機是指橋梁通過支腿支承在軌道上的起重機。它一般在碼頭、堆場、造船臺等露天作業(yè)場地上。當門式起重機的小車運行速度大、運行距離長、生產(chǎn)效率高時，常改稱為裝卸橋。港口上常用的機

2、型有：軌道式龍門起重機、輪胎式龍門起重機、岸邊集裝箱起重機、橋式抓斗卸船機等。當橋架型起重機的跨度特別大時，為了減輕橋架和整機的自身質(zhì)量，常改用纜索來代替橋架，供起重小車支承和運行之用。起重機械是用來升降物品或人員的，有的還能使這些物品或人員在其工作范圍內(nèi)作水平或空間移動的機械。取物裝置懸掛在可沿門架運行的起重小車或運行式葫蘆上的起重機，稱為“門架型起重機”。進入21世紀以來，我國的造船工業(yè)進入了快速發(fā)展的軌道，各大主力船廠承接的船舶噸位從幾萬噸發(fā)展到十幾萬噸，年造船能力也普遍躍上百萬噸水平，造船模式也相繼從船臺造船轉(zhuǎn)向船塢造船，大型造船門式起重機的需求也大幅度增加。隨關中船長興、中船龍穴、青

3、島海西灣、舟山金海灣、靖江新時代、太平洋集團揚州大洋等大型國營和民營造船基地的建設，大型造船門式起重機也進入了一個大型集中建造的黃金時期，起重機的提升能力從600上升到900，跨度從170米增加到239米，已經(jīng)建成的和在建的大型造船門式起重機有幾十臺。門式起重機作為一種重要的物料搬運設備，在造船領域中的重要作用日益顯現(xiàn)。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，它不僅在國民經(jīng)濟中占有重要的位置，而且在社會生產(chǎn)和生活的領域也不斷擴大。從20紀后期開始，國際上門式起重機的生產(chǎn)向大型化、多功能化、專用化和自動化的方向發(fā)展。第二章 MG型吊鉤門式起重機的概述MG型吊鉤門式起重機屬雙主梁通用門式起重機,也稱A型雙梁門吊,由橋架、

4、大車運行機構、小車、電氣設備等部分構成。本起重機是按GB/T14406-1993通用門式起重機設計制造，常用起重量10-50t，工作環(huán)境為-20- 40。C，工作級別A5、A6兩種。本起重機小車導電采用軟纜導電，大車采用滑觸線或電纜卷筒方式供電，操作方式有地面控制、操縱室控制、遙控三種形式供用戶選擇。標準操縱方式為室控，全部機構均在司機室操縱并有防雨設備。適用于露天倉庫、貨（料）場、鐵路車站、港口碼頭各種物料的裝卸和搬運工作。本起重機特點：橋架采用箱形梁焊接結構，起重機運行平衡，抗風性能好，各機構設有安全保護裝置。2.1 MG型吊鉤門式起重機的結構及組成箱體雙梁門式起重機（圖1）有一個由兩根箱

5、型主梁和兩根馬鞍構成的雙梁門架，大車運行機構和電氣設備等。在門架上運行起重小車，可以起吊和水平搬運各類物件。箱型雙梁結構具有加工零件少、工藝性能好、通用性好及機構安裝檢修方便等一系列優(yōu)點，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。構成門式起重機的主要金屬結構部分是門架，它矗立工作場所的軌道上，并沿軌道前后運行。除門架（主梁和馬鞍）外，它的主要組成部分還有小車（主、副起升機構、小車運行機構和小車架），可以帶著吊起的物品沿門架上的軌道左右運行。于是門架的前后運行和小車的左右運行以及起升機構的升降動作，三者構成的立體空間范圍是門式起重機吊運物品的服務空間。 圖1.MGE45-9.42門式起重機2.2 MG型吊鉤門式

6、起重機的工作原理門式起重機，一般都具有三個機構：即起升機構（起重量大的有主副兩套起升機構）、小車運行機構和大車運行機構。按照正常工作程序，從起吊動作開始，先開動起升機構，空鉤下降，吊起物品上升到一定高度，然后開動小車運行機構和大車運行機構到指定位置停止；在開動起升機構降下物品，然后空鉤回升到一定高度，開動小車運行機構和大車運行機構式起重機回到原來的位置，準備第二次吊運工作。每運送一次物品，就要重復一次上述過程，這個過程通常稱為一個周期。在一個周期內(nèi)，各機構不是同時工作的。有時這個機構工作，別的機構停歇，但每個機構都至少作一次正向運轉(zhuǎn)和一次反向運轉(zhuǎn)。1.1 MG型吊鉤門式起重機的用途它適用于各種

7、工礦企業(yè)，交通運輸及建筑施工等部門的露天倉庫、貨場、鐵路、車站、碼頭、建筑工地等露天場所。做裝卸與搬運貨物、設備以及建筑構件安裝使用。2.3 MG型吊鉤門式起重機的主要技術參數(shù)主要技術參數(shù)起重量：主鉤，跨 度： ； 起升高度：主鉤； 工作制度：主起升工作級別：重級（； 小車運行工作級別：中級（； 大車運行工作級別：中級（； 工作速度：主起升速度：（輕載）； （重載）； 小車運行速度：；大車運行速度：；小車軌距： ； 第三章 起升機構的計算 45噸雙梁門式起重機它主要由主起升機構、小車運行機構和小車架所成。小車采用四個走輪支撐的起重小車（見圖2-1）圖（2-1）MGE45-9.42門式起重機起升

8、機構傳動簡圖3.1主起升機構的計算參數(shù)1、主要參數(shù)與機構的布置簡圖如圖3-3已知：起重量：；工作類型：重級（；最大起升高度：，地面以上，地面以下；起升速度：=(重載)；=（輕載）；3.2鋼絲繩的計算：根據(jù)起重機的額定起重量Q=45噸，查起重機設計手冊表8-2選擇雙聯(lián)起升機構滑輪組倍率為M=4，起升機構鋼絲繩纏繞系統(tǒng)如圖2-2所示。圖2-2 鋼絲繩纏繞系統(tǒng) 1 鋼絲繩所受最大靜拉力；式中 額定起重量，；取物裝置自重，(吊掛掛架的重量一般約占額定起重量的24%；這里取吊鉤掛架重量為)；滑輪組倍率，；滑輪組效率，。 2 鋼絲繩的選擇：所選擇的鋼絲繩破斷拉力應滿足下式： 而 式中： 所選鋼絲繩的破斷拉

9、力；鋼絲繩安全系數(shù)，對于重級工作類型取=6；鋼絲繩破斷力總和；折減系數(shù)，對于繩637+1的鋼絲繩=0.82；對于繩619+1的鋼絲繩=0.85。有上式可得：查鋼絲繩產(chǎn)品目錄表可選用：鋼絲繩6W(19)-26-7X7-170-I-Z(GB1102-74)的=.5N.46N，所以選擇的鋼絲繩滿足強度要求，鋼絲繩的直徑=26mm。3.3滑輪、卷筒的計算 1 滑輪、卷筒最小直徑的確定 為確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪、卷筒名義直徑（鋼絲繩卷繞直徑）應滿足下式：；式中 e系數(shù)，對于重級工作類型的門式起重機，e=32； 是卷筒和滑輪的名義直徑； 鋼絲繩的直徑（）。所以 （）取卷筒、滑輪的名義直徑。2

10、卷筒長度和厚度的計算（圖2-3） 圖2-3 雙聯(lián)卷筒的主要尺寸卷筒的長度由下式計算：;而 式中 最大起升高度為（地面以上），（地面以下）取=；鋼絲繩安全圈數(shù)，取=3 ；t繩圈節(jié)距，取；根據(jù)結構確定卷筒空余部分，；固定鋼絲繩所需要的長度， ；卷筒的計算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計算），；參考同類型起重機取=1020mm雙聯(lián)卷筒中間不切槽部分長度，根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角確定對于螺旋槽卷筒tg 考慮到該取物裝置的特殊性參考同類型起重機?。?=440mm卷筒半邊卷繞部分的長度；卷筒長度=，取=4100mm,取卷筒材料采用,其壁厚可按經(jīng)驗公式確定，取 。3 卷筒轉(zhuǎn)速 式中起升速度，=(重載)； 滑輪組倍率；

11、 4 強度的計算 卷筒壁主要受鋼絲纏繞所產(chǎn)生的壓縮應力。此外還承受扭轉(zhuǎn)和彎曲。 壓縮應力的計算： 式中鋼絲繩工作時最大張力； 許用壓應力，=（鑄鐵卷筒）； 抗壓強度極限，=750MPa； 故滿足使用條件。由于l>3D,需要計算有彎曲力矩產(chǎn)生的拉應力（因扭轉(zhuǎn)應力甚小，一般可忽略不計）； 合成應力應滿足：式中 卷筒所受的彎矩,=1830mm；W卷筒斷面系數(shù)，W=0.8 ； 許用拉應力， （鑄鐵卷筒）；抗拉強度極限，=200Mpa；故滿足使用要求。3.4根據(jù)靜功率初選電機 1 起升機構靜功率計算式中起升機構的總效率， V起升速度（重載）； 2 初選電動機功率；式中 電動機額定功率； 起升機構按

12、靜功率初選電動機的系數(shù)，由1表61取=0.90；查電機產(chǎn)品目錄（附錄28），在時選擇接近的電動機型，額定功率N=，轉(zhuǎn)速n=，轉(zhuǎn)動慣量=。3.5減速機的選擇 1 減速機傳動比 ；式中 電機機的額定轉(zhuǎn)速；卷筒的轉(zhuǎn)速；。 2 標準減速器的選用根據(jù)傳動比電動機的轉(zhuǎn)速、工作級別重級，從減速器產(chǎn)品目錄2（附錄26）可選用減速器，傳動比i=80，最大允許徑向載荷為=，減速器輸出軸端的瞬時允許轉(zhuǎn)矩。 3 驗算減速器被動軸端最大徑向力軸端最大徑向力應滿足：=；式中鋼絲繩最大靜拉力；卷筒重力；a卷筒上卷繞鋼絲繩的分支數(shù)，a=2；減速器輸出軸端的允許最大徑向載荷（N）。=滿足要求； 4 減速器輸出軸承受短暫最大扭矩

13、校核減速器輸出軸承受短暫最大扭矩應滿足：；式中電動機的額定扭矩,=9550=9550=1107.8、減速器的傳動比和效率，=86.2；=0.95；當JC%=40%時電動機最大力矩倍數(shù)，=3.3；減速器輸出軸端允許的最大短暫扭矩；故滿足要求。 5 實際起升速度的驗算實際起升速度為：滿足要求3.6制動器的選擇起升機構的制動轉(zhuǎn)矩應滿足：式中：制動器制動力矩；制動安全系數(shù)取=1.75 ； 起升機構總傳動比，其值=；起升機構總效率，其值=； 根據(jù)以上計算的制動轉(zhuǎn)矩，從制動器產(chǎn)品目錄選用YWZ-400/90制動器，制動輪直徑為400毫米，最大制動力矩為1600。因為 故滿足使用要求。3.7聯(lián)軸器的選擇帶制

14、動輪的聯(lián)軸器通常采用齒輪形聯(lián)軸器，依據(jù)所傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速和被連接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器，起升機構聯(lián)軸器應滿足：式中：所傳遞的扭矩的計算值 按第二類載荷計算的傳動軸的最大扭矩。對高速軸，=（0.70.8） ，為電動機轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)，為電動機額定轉(zhuǎn)矩，=9550，為電動機額定功率，為電動機的額定轉(zhuǎn)速.聯(lián)軸器許用扭矩；聯(lián)軸器重要程度系數(shù)。對起升機構，取1.8；角度偏差系數(shù)在此取1.75；=1.8根據(jù)以上計算選用S3408帶制動輪的齒輪聯(lián)軸器，聯(lián)軸器允許最大扭矩為33398.4，制動輪直徑為400毫米，飛輪矩為4.6，并選出S2482型聯(lián)軸器，其允許扭矩24323.6，飛輪矩為4.6。因為故滿足使用

15、要求。3.8起動和制動時間驗算1 起動時間驗算： （s）式中：電動機平均起動轉(zhuǎn)矩電動機靜阻力矩，按下式計算。推薦起動時間 機構運動質(zhì)量換算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量（），按下式計算： =1.15（J+J）+（）式中： J電動機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量（）。在電動機樣本中查取，如樣本中給出的是飛輪矩，則按換算；J制動輪聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量（）=門式起重機起升機構的起動時間一般應控制在12秒間，故起動時間是符合要求的。2 制動時間驗算滿載下降制動時間： 式 式中： 滿載下降時電動機轉(zhuǎn)速，通常取=1.1；制動器制動轉(zhuǎn)矩；滿載下降時制動軸靜轉(zhuǎn)矩，按下式計算： 下降時換算到電動機軸上的機構總轉(zhuǎn)動慣量（），按下式計算。=

16、1.15（J+J）+（）推薦制動時間（s），可取= =門式起重機起升機構的制動時間一般應控制在和起動時間相等，故制動時間是符合要求的。3 起動加速度的驗算 門式起重機起升機構的起動加速度一般小于，故平均加速度滿足要求的。3.9電動機過載能力效驗起升機構電機過載能力按下式進行效驗：式中：在基準接電持續(xù)率時的電動機額定功率為110（）；電動機臺數(shù)為1； 基準接電持續(xù)率時的電動機轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)取2.5。 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載荷試驗超載的系數(shù)。繞線異步電機取2.1，籠型異步電動機取2.2，直流電機取1.4. =（）滿足要求。3.10電機發(fā)熱驗算電機發(fā)熱效驗合格應滿足：式中：電動機工作的接電

17、持續(xù)率值、值時的允許輸出功率（）,查取得（）工作循環(huán)中，穩(wěn)態(tài)平均功率（）； 起升機構總效率； 穩(wěn)態(tài)負載平均系數(shù)；其計算公式為= （）滿足要求。 第四章 小車運行機構的計算4.1主要參數(shù)與機構的布置簡圖 圖3-1 小車運行機構簡圖 1電動機；2制動器；3減速器；4傳動軸; 5聯(lián)軸器；6角軸承箱；7車輪。雙梁門式起重機的小車，起重量在5噸至50噸范圍內(nèi)一般均由四個車輪支撐，其中兩個車輪為主動輪。主動車輪由小車運行機構集中驅(qū)動。主要參數(shù)起重量： Q=45t；工作制度： 中級JC%25；小車運行速度： V=12.5m/min；車輪數(shù)： 4個（其中兩個為驅(qū)動）；驅(qū)動形式： 集中驅(qū)動。4.2輪壓的計算參考

18、同類型規(guī)格相近的起重機，估計小車總重為20t，近似認為由四個車輪平均承受。吊鉤位于小車軌道的縱向?qū)ΨQ軸線上，根據(jù)小車架布置圖3-8偏離主、從動輪之間的中心線為100mm。根據(jù)其中小車架的平衡方程式，可分別求出主動輪和從動輪的輪壓： 圖3-8計算簡圖主動輪：式中 主動輪輪壓；小車輪距，；。同理，可得從動輪輪壓為：；。4.3電動機的選擇1、運行阻力的計算： 靜阻力 ； 摩擦阻力 ； 坡道阻力； 起重機或小車滿載運行阻力時的最大摩擦阻力: Q起升載荷（N）； G起重機或運行小車的自重載荷； f流動摩擦系數(shù)（mm）； 車輪軸承摩擦系數(shù)； d與軸承配合外車輪軸的直徑（mm）； D車輪踏面直徑； 附加摩擦

19、阻力系數(shù) ； W摩擦阻力系數(shù)； 滿載運行時最小摩擦阻力： 空載運行時最小摩擦阻力： 由得： 由得： 由得： 坡道阻力： 坡道阻力系數(shù)與起重機類型有關，橋架上的小車取為0.002；最大靜阻力：電機靜功率： 運行速度； 機構傳動效率； 電機個數(shù)；2、電機初選： 考慮到電動機起動時慣性影響的功率增大系數(shù)，門式起重機小車運行機構取為1.2； 選取：YZB160M-8 ； 功率:7.5KW ； n=730r/min； 轉(zhuǎn)動慣量0.06； 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)2.86； 電動機發(fā)熱校驗： 電動機工作的節(jié)點持續(xù)率JC值、CZ值時的允許輸出容量（KW）； 查表取P=31.6KW工作循環(huán)中負載的穩(wěn)態(tài)功率（KW）； G穩(wěn)

20、態(tài)負載平均系數(shù)，取為0.8；4.4減速器的選擇 1、由電動機轉(zhuǎn)速與車輪轉(zhuǎn)速確定減速器的傳動比為：參考QJ型起重機減速器用于運行機構的選用方法：減速器的計算輸入功率（KW）；剛性動載系數(shù)，=（1.22.0）；基準接電持續(xù)率時，電動機額定功率（KW）；I工作級別，I=18；標準減速器承載能力表中的許用功率（KW）；查標準：選ZSC(D)-600+125-I-2 公稱傳動比i=95.5； 實際傳動比i=91.73r/min； 輸出軸轉(zhuǎn)矩：36000； 高速軸許用功率：26KW ； =26KW 速度偏差： 符合要求。4.5聯(lián)軸器的選擇：高速軸：（）式中 計算扭矩；聯(lián)軸器安全系數(shù)，取1.35；剛性動載系

21、數(shù)，?。?.22.0）；電動機額定扭矩（）聯(lián)軸器許用扭矩（）； 選用TLL（帶制動輪）聯(lián)軸器：=300 制動輪直徑 轉(zhuǎn)動慣量= ； 低速軸： i電動機至低速聯(lián)軸器的傳動比 ； 選用聯(lián)軸器； 許用扭矩：800； 制動輪直徑； 轉(zhuǎn)動慣量=； 4.6制動器的選用：坡道阻力； 滿載運行時最小摩擦阻力；電動機個數(shù)，一般m=； 制動時間；電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量； 電動機軸上制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量；V圓形速度；選取YWZ-200/25；推動器型號：YT1-252-4 ；制動力矩200；4.7電動機起動時間與平均加速度的驗算 1 滿載上坡時 式中： 電動機平均起動轉(zhuǎn)矩 n電動機額定轉(zhuǎn)速 n=730r/min機構

22、運動質(zhì)量換算到電動機軸上的總轉(zhuǎn)動慣量（），按下式計算：=k（J+J）+（） m電機個數(shù)電動機靜阻力矩，按下式計算： 運行靜阻力 ； D車輪踏面直徑； i減速器的傳動比 ； 機構的傳動效率； 滿足2 起動平均加速度：式中：起動平均加速度運行機構的穩(wěn)定運行速度起動時間，滿足要求。運行打滑驗算：1. 起動時：2. 制動時：驅(qū)動輪最小輪壓；打滑一側電動機的平均起動轉(zhuǎn)矩（）；計及其他傳動飛輪矩影響的系數(shù)，K=1.11.2；附著系數(shù)，對室外工作的起重機取0.12；附著安全系數(shù)取1.051.2；d軸承內(nèi)徑；D車輪踏面直徑；軸承摩擦系數(shù)取0.015；起動平均加速度；打滑一側的制動器的制動轉(zhuǎn)矩（）；制動平均減速

23、度 ；代入數(shù)據(jù)得：起動時左邊55745.4 滿足要求； 制動時右邊53345.25 滿足要求。4.8車輪計算 根據(jù)輪壓、小車運行速度、工作類型初選： 車輪：踏面直徑D=500mm，材料ZG310-570 HB 配合軸徑d=65mm1. 車輪的計算輪壓（1） 疲勞計算時的等效起升載荷由下式確定： 式中 等效靜載荷系數(shù)，=0.16起升載荷質(zhì)量，=46074.5N 根據(jù)等效起升載荷卻低昂車輪的等效輪壓，然后再由下式確定車輪的計算輪壓： 式中小車在門架上位于地下位置（一般取為離支點1/4跨度處）時，根據(jù)門架自重、小車自重及等效起升載荷計算的最大輪壓： 等效沖擊系數(shù)，=1；根據(jù)，查得；（1） 強度校核時

24、的最大計算輪壓式中滿載大車最大輪壓，；動力系數(shù)，取；2. 車輪踏面應力接觸疲勞計算（1） 車輪點接觸的允許輪壓 起重機正常工作時的最大輪壓；起重機正常工作時的最小輪壓； 點接觸：與材料有關許用點接觸應力常數(shù)，=0.1，鋼制車輪按1表5-2選??；R曲率半徑，取車輪曲率半徑與軌面曲率半徑中之大值，R=300mm；m由軌道頂面與車輪的曲率半徑之比所確定的系數(shù)，按1表5-5選??；轉(zhuǎn)速系數(shù)，按1表5-3選取=1.11；轉(zhuǎn)速系數(shù)，按1表5-3選取=1.00； 滿足。（2） 車輪踏面強度校核 式中 最大許用接觸應力，當時，；其余符號意義同前。符合要求。3、車輪軸的計算（1）軸受純彎曲時的應力 式中兩側軸所承

25、受的計算彎矩，式中車輪兩個軸承的間距，；軸的抗彎斷面模數(shù)所以（2）軸受純扭矩時的應力式中車輪軸所承受的計算扭矩，其中第一類載荷的動力系數(shù)，其余符號意義同前。（3） 彎曲應力和扭轉(zhuǎn)應力合成的計算應力為式中將扭轉(zhuǎn)應力換算為彎矩應力的系數(shù)，由于彎曲和扭轉(zhuǎn)均對稱，所以； 因為軸在彎矩、扭矩作用時，大小和方向均發(fā)生不變化，是對稱循環(huán)；對稱循環(huán)彎曲許用應力，對軸采用號鋼則：式中應力集中系數(shù)，；安全系數(shù)，2.強度計算（1）受純彎曲時的計算應力式中用最大輪壓（第二類載荷）計算軸的最大彎矩，；軸的抗彎斷面模數(shù)，（2）受純扭轉(zhuǎn)時的計算應力式中第二類載荷計算情況所產(chǎn)生的扭矩，抗扭斷面模數(shù)，（3）彎曲應力和扭矩應力合成的計算應力式中將扭轉(zhuǎn)應力換算為彎曲系數(shù)， ；彎曲許用應力因為所以強度計算通過。 第五章 總結 本次課程設計是在學習機械知識中一次非常難得的理論與實際相結合的機會，通過這次比較完整的畢業(yè)設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)和實際設計的結合，鍛煉了我的綜合運用所學的專業(yè)基礎知識的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處