t橋式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說明結(jié)果第1章 前言橋式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械。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)可分為普通橋式起重機(jī)簡易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)3種。 物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場巨大的變革。大型化和專業(yè)化、模塊化和組合化、輕型化和多元化、自動(dòng)化

2、和智能化、成套化和系統(tǒng)化以及新型化和實(shí)用化是這場變革得主題。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國橋式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場競爭也越發(fā)激烈。橋式起重機(jī)行業(yè)在國內(nèi)需求旺盛和出口快速增長的帶動(dòng)下，依然保持高速發(fā)展，產(chǎn)品幾近供不應(yīng)求。盡管我國起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，但是國內(nèi)起重機(jī)仍缺乏競爭力。從技術(shù)實(shí)力看，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，中國的技術(shù)實(shí)力還有一定差距。目前，過內(nèi)大型起重機(jī)尚不具備大量生產(chǎn)能力。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，由于技術(shù)能力所限，中國起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善，難以同國外匹敵。橋式起重機(jī)可分為以下幾類：1.通用橋式起重機(jī)1）抓斗橋式起重機(jī)抓斗橋式起重機(jī)的裝置為抓斗，以鋼絲繩分別聯(lián)系抓斗起升、起升機(jī)構(gòu)、開閉

3、機(jī)構(gòu)。主要用于散貨、廢舊鋼鐵、木材等的裝卸、吊運(yùn)作業(yè)。這種起重機(jī)除了起升閉合機(jī)構(gòu)以外，其結(jié)構(gòu)部件等與通用吊鉤橋式起重機(jī)相同。2）電磁橋式起重機(jī)電磁橋式起重機(jī)的基本構(gòu)造與吊鉤橋式起重機(jī)相同，不同的是吊鉤上掛1個(gè)直流起重電磁鐵(又稱為電磁吸盤)，用來吊運(yùn)具有導(dǎo)磁性的黑色金屬及其制品。通常是經(jīng)過設(shè)在橋架走臺(tái)上電動(dòng)發(fā)電機(jī)組或裝在司機(jī)室內(nèi)的可控硅直流箱將交流電源變?yōu)橹绷麟娫?，然后再通過設(shè)在小車架上的專用電纜卷筒，將直流電源用撓性電纜送到起重電磁鐵上。3）通用吊鉤橋式起重機(jī)通用吊鉤橋式起重機(jī)由金屬結(jié)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)及司機(jī)室組成。取物裝置為吊鉤。額定起重量為10t以下的

4、多為1個(gè)起升機(jī)構(gòu)；16t以上的則多為主、副兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)。這類起重機(jī)能在多種作業(yè)環(huán)境中裝卸和搬運(yùn)物料及設(shè)備。4）兩用橋式起重機(jī)兩用橋式起重機(jī)有3種類型：抓斗吊鉤橋式起重機(jī)、電磁吊鉤橋式起重機(jī)和抓斗電磁橋式起重機(jī)。其特點(diǎn)是在一臺(tái)小車上設(shè)有兩套各處獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，一套為抓斗用，一套為吊鉤用(或一套為電磁吸盤用一套為吊鉤用，或一套為抓斗用一套為電磁吸盤用)。5）三用橋式起重機(jī)三用橋式起重機(jī)是一種多用的起重機(jī)。其基本構(gòu)造與電磁橋式起重機(jī)相同。根據(jù)需要可以用吊鉤吊運(yùn)重物，也可以在吊鉤上掛一個(gè)馬達(dá)抓斗裝卸物料，還可以把抓斗卸下來再掛上電磁盤吊運(yùn)黑色金屬，故稱為三用橋式(可換)起重機(jī)。這種起重機(jī)適用于經(jīng)常變換

5、取物裝置的物料場所。6）雙小車橋式起重機(jī)這種起重機(jī)與吊鉤橋式起重機(jī)基本相同，只是橋架上裝有兩臺(tái)起重量相同的小車。這種機(jī)型用于吊運(yùn)與裝卸長形物件。2.電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)其特點(diǎn)是橋式起重機(jī)的起重小車用自行式電動(dòng)葫蘆代替，或者用固定式電動(dòng)葫蘆作起重小車的起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行、大車運(yùn)行等機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置也盡量與電動(dòng)葫蘆部件通用化。因此，與上述通用橋式起重機(jī)相比，電動(dòng)葫蘆型橋式起重機(jī)雖然一般起重量較小、工作速度較慢、工作級(jí)別較低，但其自重輕、能耗較小、易采用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品電動(dòng)葫蘆配套，對(duì)廠房建筑壓力負(fù)載較小，建筑和使用經(jīng)濟(jì)性都較好。因此在中小起重量范圍的一般使用場合使用越來越廣泛，甚至有替代某些通用橋式起重機(jī)的

6、趨勢。1）電動(dòng)梁式起重機(jī)其特點(diǎn)是用自行式電動(dòng)葫蘆替代通用橋式起重機(jī)的起重小車，用電動(dòng)葫蘆的運(yùn)行小車在單根主梁的工字鋼下翼緣上運(yùn)行?？缍刃r(shí)直接用工字鋼作主梁，跨度大時(shí)可在主梁工字鋼的上面再作水平加強(qiáng)，形成組合斷面主梁。其主梁可以是單根主梁(電動(dòng)單梁式起重機(jī))，也可以是兩根主梁(電動(dòng)雙梁式起重機(jī))，其橋架可以是像通用橋式起重機(jī)那樣通過運(yùn)行裝置直接支撐在高架軌道上，也可以通過運(yùn)行裝置懸掛在房頂下面的架空軌道上(懸掛式)。2）電動(dòng)葫蘆橋式起重機(jī)其特點(diǎn)是固定式電動(dòng)葫蘆裝在小車上作起升機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)采用行機(jī)構(gòu)也多采用電動(dòng)葫蘆零部件作成簡單的構(gòu)造形式，小車也極為簡便輕巧，其整體高度小，小車及橋架自重輕、重心

7、低、有很廣泛的使用適應(yīng)性。箱形雙梁橋式起重機(jī)是由一個(gè)有兩根箱形主梁和兩根橫向端梁構(gòu)成的雙梁橋架,在橋架上運(yùn)行起重小車,可起吊和水平搬運(yùn)各類物體, 它適用于機(jī)械加工和裝配車間料場等場合。橋架的結(jié)構(gòu)主要有箱形結(jié)構(gòu)，空腹桁架式結(jié)構(gòu)，偏軌空腹箱形結(jié)構(gòu)及箱形單主梁結(jié)構(gòu)等，5-80 噸中小起重量系列起重機(jī)一般采用箱形結(jié)構(gòu)，且為保證起重機(jī)穩(wěn)定，選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋架結(jié)構(gòu)。為了操縱和維護(hù)的需要，在傳動(dòng)側(cè)走臺(tái)的下面裝有司機(jī)室。司機(jī)室有敞開式和封閉式兩種，一般工作環(huán)境的室內(nèi)采用敞開式的司機(jī)室，在露天或高溫等惡劣環(huán)境中使用封閉式的司機(jī)室。箱形雙梁橋架具有加工零件少，工藝性好，通用性好等優(yōu)點(diǎn)。橋架結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)其工作類

8、型和使用環(huán)境溫度等條件，按照有關(guān)規(guī)定來選 用鋼材。橋式起重機(jī)一般由裝有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的橋架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車、電氣設(shè)備、司機(jī)室等幾個(gè)大部分組成。外形像一個(gè)兩端支撐在平行的兩條架空軌道上平移運(yùn)行的單跨平板橋。起升機(jī)構(gòu)用來垂直升降物品，起重小車用來帶著載荷作橫向運(yùn)動(dòng)；橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)用來將起重小車和物品作縱向移動(dòng)，以達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成三維空間里作搬運(yùn)和裝卸貨物用。橋式起重機(jī)是使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定起重量從幾噸到幾百噸。最基本形式是通用吊鉤橋式起重機(jī)，其他形式的橋式起重機(jī)基本上都是在通用吊鉤橋式的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來的。通過本次設(shè)計(jì)學(xué)會(huì)對(duì)橋架

9、金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),加深對(duì)橋式起重機(jī)各部分功能和設(shè)計(jì)特點(diǎn)的掌握,學(xué)會(huì)使用許用應(yīng)力法設(shè)計(jì).設(shè)計(jì)中認(rèn)真參考各種資料如<<起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)>>,運(yùn)用各種途徑如上網(wǎng),采取計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)AutoCAD2012努力對(duì)橋式起重機(jī)橋架金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)；進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)計(jì)能力和鞏固所學(xué)過的起重機(jī)械及機(jī)械零件等課程的理論知識(shí)。在設(shè)計(jì)中不僅學(xué)會(huì)整部機(jī)器的設(shè)計(jì)方法，并且要熟悉零件的工藝性、機(jī)器的裝配和安全技術(shù)等方面的知識(shí)，從而提高分析問題和解決問題的能力。此外，本次起重機(jī)設(shè)計(jì)還具有所采用的零部件工藝性好，裝拆檢修容易，操作方便和使用安全，機(jī)器重量輕，成本低等特色，在學(xué)習(xí)和繼承現(xiàn)有技術(shù)資料和典型結(jié)

10、構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造和大膽創(chuàng)新。設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說明結(jié)果確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案運(yùn)行阻力計(jì)算驗(yàn)算電機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)工況下校核減速器功率驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件大車輪距主梁高度端梁高度橋架端部梯形高度主梁腹板高度確定主梁截面尺寸加筋板的布置尺寸計(jì)算載荷確定主梁垂直最大彎矩主梁水平最大彎矩主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算主梁的垂直剛度驗(yàn)算主梁的水平剛度驗(yàn)算計(jì)算載荷的確定端梁垂直最大彎矩端梁水平最大彎矩端梁截面尺寸的確定端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算端梁端部上翼緣焊縫端梁端部下翼緣焊縫主梁與端梁的連接焊縫主梁上蓋板焊縫第2章 總體設(shè)計(jì)2.1總體參數(shù) 通用橋式起重機(jī)一般由橋架、起升機(jī)構(gòu)、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、電氣

11、設(shè)備、司機(jī)室等幾大部分組成。本設(shè)計(jì)為某廠機(jī)械加工車間使用的電動(dòng)雙梁吊鉤橋式起重機(jī)。設(shè)計(jì)參數(shù)：起重量10t，起升高度15m，橋架跨度22.5m;起升速度；小車運(yùn)行速度；大車運(yùn)行速度；工作類型均為中級(jí)；機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)持續(xù)率；小車軌距；小車輪距；起重機(jī)估計(jì)總重；估計(jì)小車重量。2.2小車總體布置 總體設(shè)計(jì)是起重機(jī)設(shè)計(jì)中極為關(guān)鍵部分，它是對(duì)起重機(jī)本身構(gòu)思、設(shè)計(jì)的總體思路?？傮w設(shè)計(jì)關(guān)系到起重機(jī)出廠后的性能、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、操作的舒適性等等，所以總體設(shè)計(jì)直接決定了起重機(jī)設(shè)計(jì)的成敗。 同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行構(gòu)想設(shè)計(jì)思路的過程，也至關(guān)重要。在拿到設(shè)計(jì)題目后，進(jìn)行了具體的分析研究，參考同類型起重機(jī)的有關(guān)資料之后制定了總體設(shè)

12、計(jì)原則。設(shè)計(jì)原則應(yīng)當(dāng)保證在滿足使用要求的前提下，所設(shè)計(jì)的機(jī)型應(yīng)結(jié)構(gòu)合理并符合相關(guān)的性能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等要求。小車主要有起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架組成。整臺(tái)起重機(jī)與廠房建筑物的配合以及小車與橋架的配合要適當(dāng)。小車與橋架的互相配合，主要在于小車軌距和橋架上的小車軌距應(yīng)相同；其次，小車上的緩沖器與橋架上的擋鐵位置要配合好，小車上的撞尺和橋架上的行程限位開關(guān)要配合恰當(dāng)。小車的平面布置愈緊湊，小車到橋架的兩端愈遠(yuǎn)，起重機(jī)工作范圍也就愈大。小車的高度小，相應(yīng)地可使起重機(jī)的高度減小，從而可降低廠房建筑物的高度。小車上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零部件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在小車架平面上的布置要合

13、理緊湊，但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)。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、軸承及軸承箱尺寸，并且使起重機(jī)橋架主梁受到均勻的輪壓載荷。一般最大輪壓不應(yīng)超過平均輪壓的20%。小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架結(jié)構(gòu)的配合要適當(dāng)。為使小車上的起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)與小車架配合的好，要求二者之間的配合尺寸相符；聯(lián)接零件要選擇適當(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，應(yīng)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)制造方便。因?yàn)樾≤嚰苁怯脕戆仓门c支撐起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的，所以小車架要按照起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)工作的條件下，機(jī)

14、構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡單、合理和便于制造。在設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)小車時(shí)，必須滿足以下方面要求：1） 整臺(tái)起重機(jī)與廠房建筑物的配合，以及小車與橋架的配合要適當(dāng)；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)；3） 小車車輪的輪壓分不要均勻；4） 小車架上的機(jī)構(gòu)與小車架配合要適當(dāng)；5） 盡量選擇標(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)檢修方便，盡可能保證各部件拆下修理時(shí)而不需移動(dòng)鄰近的部件。對(duì)于具有四個(gè)車輪其中半數(shù)為主動(dòng)輪的校車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其傳動(dòng)方案可分為兩大類：即帶有開式齒輪傳動(dòng)和全部為閉式齒輪傳動(dòng)。由于開式齒輪、輪齒

15、的磨損嚴(yán)重，因此，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)。 起升系統(tǒng)的傳動(dòng)原理。起升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來源，是由電動(dòng)機(jī)發(fā)生，經(jīng)齒輪聯(lián)軸器，補(bǔ)償軸，制動(dòng)軸聯(lián)軸器，將動(dòng)力傳遞給減速器的高速軸端，最終減速器把電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需的轉(zhuǎn)數(shù)之后，由減速器低速軸輸出經(jīng)卷筒上的內(nèi)齒圈，把動(dòng)力傳遞給卷筒組，再經(jīng)過鋼絲繩和滑輪組使吊鉤進(jìn)行升降，從而完成升降重物的目的。起升機(jī)構(gòu)采用閉式傳動(dòng)方案，電動(dòng)機(jī)軸與二級(jí)圓柱齒輪減速器的高速軸之間采用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器和一中間浮動(dòng)軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸與卷筒之間采用圓柱齒輪傳動(dòng)。 布置起升機(jī)構(gòu)的各零部件時(shí)，應(yīng)使機(jī)構(gòu)總重心接近小車架的縱向中心線，以便能最后得道比較均勻

16、的小車輪壓。 起重小車運(yùn)行系統(tǒng)的傳動(dòng)原理：動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)發(fā)出，經(jīng)制動(dòng)輪聯(lián)軸器，補(bǔ)償軸和半齒聯(lián)軸器，將動(dòng)力傳遞給立式三級(jí)減速器的高速軸端，并經(jīng)立式三級(jí)減速器把電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的轉(zhuǎn)數(shù)之后，再由低速軸端輸出，又通過半齒聯(lián)軸器補(bǔ)償軸，半齒聯(lián)軸器與小車主動(dòng)車輪軸聯(lián)接，從而帶動(dòng)了小車主動(dòng)輪的旋轉(zhuǎn)，完成小車的橫向運(yùn)送重物的目的。運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動(dòng)，小車的四個(gè)車輪固定在小車架的四周，車輪采用帶有角形軸承箱的成組部件，電動(dòng)機(jī)裝在小車架的臺(tái)面上，由于電動(dòng)機(jī)軸和車輪軸不在同一個(gè)平面上，所以運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用立式三級(jí)圓柱齒輪減速器，在減速器的輸入軸與電動(dòng)機(jī)軸之間采用全齒聯(lián)軸器直接連接；減速器的兩個(gè)輸出軸

17、端與車輪軸之間均采用帶浮動(dòng)軸的半齒聯(lián)軸器的連接方式。 第3章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算3.1大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)概述及設(shè)計(jì)要求大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常是和橋架的設(shè)計(jì)一起考慮，兩者的設(shè)計(jì)工作要交叉進(jìn)行。一般的設(shè)計(jì)包括：1）確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式；2）布置橋架的尺寸；3）安排大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的具體位置和尺寸；4）綜合考慮二者的關(guān)系和完成各部分的設(shè)計(jì)。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案，基本分兩類，即：分別傳動(dòng)和集中傳動(dòng)。在橋式起重機(jī)常用的跨度（10.532m）范圍內(nèi)，均可用分別傳動(dòng)的方案。若采用集中傳動(dòng)時(shí)，對(duì)于大跨度（16.5m），宜采用高速集中傳動(dòng)方案，而對(duì)于小跨度（13.5m），可采用低速集中傳動(dòng)方案。分別

18、驅(qū)動(dòng)省去了中間部分的傳動(dòng)軸，使得質(zhì)量減輕，尺寸減小。分別驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)不因主梁的變形而在大車傳動(dòng)性機(jī)能方面受到影響，從而保證了運(yùn)行機(jī)構(gòu)多方面的可靠性。所以，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)。大車運(yùn)行系統(tǒng)的傳動(dòng)原理。動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)發(fā)出，經(jīng)制動(dòng)輪聯(lián)軸器，補(bǔ)償軸和半齒聯(lián)軸器將動(dòng)力傳遞給減速器的高速軸端，并經(jīng)減速器把電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)數(shù)降低到所需要的轉(zhuǎn)數(shù)之后，由低速軸傳出，又經(jīng)全齒聯(lián)軸器把動(dòng)力傳遞給大車的主動(dòng)車輪組，從而帶動(dòng)了大車主動(dòng)車輪的旋轉(zhuǎn)，完成橋架縱行吊運(yùn)重物的目的。大車兩端的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是一樣的。對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)基本要求是：1） 機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕；2） 和橋架的配合要合適，這樣，橋架容易設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)好布置，并且

19、使走臺(tái)不致過大；3） 盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架的剛度；4） 維護(hù)檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理，使司機(jī)上下走臺(tái)方便，便于裝拆零件及操作。跨度22.5m為中等跨度，為減輕重量，決定采用電動(dòng)機(jī)與減速器間、減速器與車輪間均有浮動(dòng)軸的布置傳動(dòng)方案如圖3-1所示。圖3-1 分別傳動(dòng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)布置圖 1-電動(dòng)機(jī)；2-制動(dòng)器；3-帶制動(dòng)輪的半齒輪聯(lián)軸器；4-浮動(dòng)軸；5-半齒聯(lián)軸器；6-減速器；7-車輪3.2選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度按圖3-2所示的重量分布，計(jì)算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓圖3-2 輪壓計(jì)算圖滿載時(shí)，最大輪壓： 空載時(shí)，最大輪壓：空載時(shí)，最小輪壓：載荷率： （3-4） 由2中表19-6

20、選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度時(shí)，；工作類型為中級(jí)時(shí)，車輪直徑；軌道為Qu70的許用輪壓為18.9t，故可用：疲勞計(jì)算時(shí)的等效載荷：式中：等效系數(shù)，查1第五章第三節(jié)可得車輪的計(jì)算輪壓： （3-6）式中：車輪的等效輪壓載荷變化系數(shù)，查1表5-3可得，當(dāng)時(shí)，；沖擊系數(shù)，查1表5-2可知，第一種載荷，當(dāng)運(yùn)行速度時(shí)，根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力：式中：r軌頂弧形半徑，由7查表2-32得對(duì)于車輪材料ZG55，由1表5-4得，接觸許用應(yīng)力，因此，故疲勞計(jì)算通過計(jì)算最大輪壓： (3-9)式中：沖擊系數(shù)，由表1第類載荷，當(dāng)時(shí)，按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力：車輪材料采用ZG55，查1表5-4得：，故強(qiáng)度足夠摩擦總

21、阻力矩： (3-11)由2表19-4得車輪的軸承型號(hào)為7520，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：；由1中表表7-3查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)k=0.0006m；軸承摩擦系數(shù)；附加阻力系數(shù)=1.5。代入上式得：運(yùn)行摩擦阻力： (3-13)當(dāng)空載時(shí)： (3-15)3.3選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)靜功率： (3-16)式中：滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力m=2（驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù)）初選電動(dòng)機(jī)功率： (3-17)式中：電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由1表中7-6查得查2表33-6選用電動(dòng)機(jī)JZR2-12-6；電動(dòng)機(jī)重量等效功率： (3-18)式中：工作類型系數(shù)，由1表6-4查得當(dāng)時(shí)，；由1按起重機(jī)工作場所得查得。由此可知，故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過3.4

22、選減速器車輪轉(zhuǎn)數(shù)： (3-19)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： (3-20)查8中附表10及附表13，選用兩臺(tái)ZQ-350-V-1Z減速器；（當(dāng)輸入轉(zhuǎn)數(shù)為1000rpm時(shí)）。可見中級(jí)實(shí)際運(yùn)行速度： (3-21)誤差： (3-22)實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)功率： (3-23)由于，故所選電動(dòng)機(jī)與減速器均合適起動(dòng)時(shí)間： (3-24)式中： m=2（驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)）滿載時(shí)運(yùn)行靜阻力矩： (3-26)空載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩： (3-27)初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩： (3-28)機(jī)構(gòu)總飛輪矩： (3-29)滿載起動(dòng)時(shí)間： (3-30)空載起動(dòng)時(shí)間： (3-31)由2知，起動(dòng)時(shí)間在允許范圍（8-10sec）之內(nèi)，故合適。起動(dòng)工況

23、下減速器傳遞的功率： (3-32)式中：計(jì)算載荷運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù)，=2 因此所選減速器的,所以所選減速器功率合適。 由于起重機(jī)系室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力矩不考慮在內(nèi)。以下按三種工況進(jìn)行驗(yàn)算：1. 二臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)驅(qū)動(dòng)： (3-34)式中： 主動(dòng)輪輪壓從動(dòng)輪輪壓f=0.2粘著系數(shù)（室內(nèi)工作）防止打滑的安全系數(shù)， ，故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)不會(huì)打滑2. 事故狀態(tài)： 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無載小車位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)，則 (3-35)式中：主動(dòng)輪輪壓從動(dòng)輪輪壓一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的空載起動(dòng)時(shí)間；，故不打滑 根據(jù)上述不打滑驗(yàn)算結(jié)果可知，三種工況均不會(huì)打滑。而其中防止打滑安

24、全系數(shù)最大的是第（2）種工況（）；最小的是第（3）種工況（）。因此，由計(jì)算結(jié)果分析，應(yīng)按第（3）種工況驗(yàn)算。3.5選擇制動(dòng)器 由1取制動(dòng)時(shí)間，按空載計(jì)算制動(dòng)力矩，令Q=0得： (3-36)式中： m=2制動(dòng)器臺(tái)數(shù)，兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作 現(xiàn)選用兩臺(tái)YWZ-200/25制動(dòng)器，查7表23-32其額定制動(dòng)力矩，為避免打滑，使用時(shí)需將其制動(dòng)力矩調(diào)到2.8kg·m以下。 考慮到所取的制動(dòng)時(shí)間,在驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件時(shí)是足夠安全的。3.6選擇聯(lián)軸器根據(jù)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，全套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動(dòng)軸。1.機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩： （3-37）式中：聯(lián)軸器的等效力矩： 等效系數(shù)，查8表2-7得取=2由

25、2表33-6查得：電動(dòng)機(jī)-6,軸端為圓柱形，；l=80mm；由2表21-15ZQ-350減速器高速軸端為圓錐形d=40mm，l=60mm，故在8中附表17中靠電動(dòng)機(jī)端選兩個(gè)帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器S196（靠電動(dòng)機(jī)一側(cè)為圓柱形孔，浮動(dòng)軸端d=40mm）；;；重量G=15kg。在靠減速器端，選用兩個(gè)半齒輪聯(lián)軸器S193（靠減速器端為圓錐形，浮動(dòng)軸端直徑d=40mm）；其；重量G=8.36kg高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為： （3-38）與原估計(jì)基本相符，故有關(guān)計(jì)算則不需要重復(fù)1.低速軸的計(jì)算扭矩 查8中附表12得ZQ-350減速器低速軸端為圓柱形，d=55mm，l=85mm查2表19-4中表得的主動(dòng)

26、車輪的伸出軸為圓柱形，d=75mm，l=105mm從7表21-11中選用4個(gè)聯(lián)軸節(jié)：其中兩個(gè)為：(靠減速器端）另兩個(gè)為：(靠車輪端）所有的；重量G=25.5kg3.7浮動(dòng)軸的驗(yàn)算1.疲勞強(qiáng)度的驗(yàn)算：低速浮動(dòng)軸的等效扭矩： （3-40）式中：等效系數(shù)，查8表2-7得由上節(jié)已取浮動(dòng)軸端直徑d=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （3-41）由于浮動(dòng)軸載荷變化為對(duì)稱循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （3-42）式中：材料用45號(hào)鋼，?。?。所以， 考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)。查8中第二章第五節(jié)及2第四章表可得：；安全系數(shù)，由8中表2-21查得。，故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算

27、通過。 1.靜強(qiáng)度驗(yàn)算：計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩： （3-43）式中：動(dòng)力系數(shù)，查8中2-5表可得=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （3-44）許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： （3-45），故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過第4章 橋架計(jì)算4.1橋架概述及設(shè)計(jì)要求箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)乃是國內(nèi)外橋式起重機(jī)中應(yīng)用最普遍的一種橋架結(jié)構(gòu)型式，因?yàn)橄湫瘟菏綐蚣芙Y(jié)構(gòu)（特別是小車軌道正中鋪設(shè)的正軌型）具有設(shè)計(jì)簡單、制造工藝性好等優(yōu)點(diǎn)，而這些有利條件對(duì)于尺寸規(guī)格多、生產(chǎn)批量大的橋式起重機(jī)標(biāo)準(zhǔn)化系列產(chǎn)品來說，就顯得更加重要。所以正軌箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)至今仍然是我國成批生產(chǎn)的、最常用的、典型的一種橋架。主梁結(jié)構(gòu)目前有兩類形式。第一類：主梁是桁架結(jié)構(gòu)。大車傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用開始齒輪

28、傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，大車車輪采用滑動(dòng)軸承支撐在兩端梁的下面，制動(dòng)裝置采取短行程和長行程交流電磁鐵瓦塊式制動(dòng)器，傳動(dòng)軸相互之間采用彈性聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器進(jìn)行連接，主要的傳動(dòng)零件都不進(jìn)行熱處理，如車輪，齒輪和傳動(dòng)軸，各機(jī)構(gòu)都是單件形式進(jìn)行裝配的，如車輪采用滑動(dòng)軸承，減速裝置采用開始齒輪等，組合精度比較低。此類起重機(jī)為過去的產(chǎn)品，現(xiàn)已不生產(chǎn)。第二類：主梁是箱形結(jié)構(gòu)。變速裝置采用減速器，所有車輪部分的支撐，都采用滾動(dòng)軸承，制動(dòng)裝置增添了液壓推桿瓦塊式制動(dòng)器和液壓電磁瓦塊式制動(dòng)器，主要傳動(dòng)零件，如車輪，齒輪，齒輪軸等，均采用較好的鋼材并進(jìn)行熱處理；盡可能采用組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝配，如角型軸承箱和減速器等，因此提高了裝配

29、精度，傳動(dòng)軸之間的聯(lián)接采用半齒聯(lián)軸器和全齒聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)形式。箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)主要是由兩根主梁和兩根端梁組成的。主梁是由上下蓋板和兩塊垂直腹板組成封閉的箱形截面的實(shí)體板梁結(jié)構(gòu)。如果為了減輕重量做成等強(qiáng)度梁，則腹板的下邊和下蓋板應(yīng)做成拋物線形，但通常為制造方便，腹板中部為矩形而兩端做成梯形，同時(shí)使下蓋板兩端向上傾斜。小車運(yùn)行的軌道鋪設(shè)在主梁上蓋板的正中間，因此兩根主梁的間距便取決于小車的軌距。安裝大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車輸電滑觸線用的走臺(tái)通常是懸臂固定在主梁的外側(cè)。為了操縱和維護(hù)的需要，在傳動(dòng)側(cè)走臺(tái)的下面裝有司機(jī)室。司機(jī)室有敞開式和封閉式兩種。一般工作環(huán)境在室內(nèi)使用敞開式司機(jī)室，露天或者高溫等惡劣工作環(huán)

30、境中使用封閉式司機(jī)室。設(shè)計(jì)橋架時(shí)，必須滿足以下基本要求：1） 橋架的強(qiáng)度和剛度要足夠；要保證橋架的整體剛性，就不僅要求主、端梁的剛度必須大些外，而且要求主、端梁之間的連接十分牢固；2） 橋架和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)要配合好，以保證運(yùn)行機(jī)構(gòu)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。這就要求支承傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的走臺(tái)要和運(yùn)行機(jī)構(gòu)配合好，并且使走臺(tái)撐處由足夠的剛度；3） 橋架和起重小車要配合好；4） 橋架自重要盡可能減輕，因?yàn)闃蚣苁瞧鹬貦C(jī)最沉重的一部分，橋架重量的減輕具有很大的經(jīng)濟(jì)意義；5） 盡量減少橋架各部分組裝件的規(guī)格數(shù)量，以求最大限度的通用性；6） 在滿足使用可靠，制造容易以及維修操作方便的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)盡量做到造型美觀。4.2 主要尺寸

31、的確定?。ɡ碚撝担┤∪「鶕?jù)主梁計(jì)算高度，最后選定腹板高度。主梁中間截面各構(gòu)件板厚度根據(jù)表8中7-1推薦確定如下：腹板厚；上下蓋板厚主梁兩腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面的關(guān)系式來決定：因此取蓋板寬度： （4-1）取 主梁的實(shí)際高度： （4-2）同理，主梁支承截面的腹板高度取，這時(shí)支承截面的實(shí)際高度。主梁中間截面和支承截面的尺寸簡圖分別示于圖4-1和圖4-2。圖4-2 主梁支承截面 尺寸簡圖圖4-1 主梁中間截面尺 寸簡圖 為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，需要設(shè)置一些加筋構(gòu)件如圖4-3所示。圖4-3 主梁截面圖主梁端部大加筋板的間距：主梁端部（梯形部分）小加筋板的間距： （4-3）主梁中部（矩形部分

32、）大加筋板的間距：主梁中部小加筋板的間距：若小車鋼軌采用輕軌，其對(duì)水平重心軸線的最小抗彎截面模數(shù)，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件求得加筋板間距（此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)即加筋板所在位置；使一個(gè)車輪輪壓作用在兩加筋板間距的中央）： （4-4）式中：P小車的輪壓，取平均值，并設(shè)小車自重為 ； 動(dòng)力系數(shù)，由圖曲線查得； 鋼軌的許用應(yīng)力，因此，根據(jù)布置方便，取 由于腹板的高度比，所以要設(shè)置水平加筋桿，以保證腹板局部穩(wěn)定性。采用角鋼作水平加筋桿。4.3主梁的計(jì)算查8中7-11圖曲線得半個(gè)橋架（不包括端梁）的自重，則主梁由于橋架自重引起的均布載荷： （4-5）對(duì)于箱形主梁的受載而言，主梁，軌道，走臺(tái)和欄桿等組成

33、的半個(gè)橋架的結(jié)構(gòu)自重，均屬于均布載荷。大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)，主梁所受的全部均布載荷就是橋架自重引起的均布載荷。 （4-6）主梁的總均布載荷： （4-7）主梁的總計(jì)算均布載荷： （4-8）式中：沖擊系數(shù)，查8中表2-6可得。作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪的輪壓值可根據(jù)8中表7-4中所列數(shù)據(jù)選用：考慮動(dòng)力系數(shù)的小車車輪的計(jì)算輪壓值為： （4-9） （4-10）式中：動(dòng)力系數(shù)司機(jī)操控室的重量為固定的集中載荷，重心作用位置到主梁一端的距離大約取。屬于固定載荷的還有大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)和減速器等較沉的部件重量。主梁垂直方向載荷計(jì)算簡圖如下圖4-4所示：圖4-4 主梁垂直方向載荷計(jì)算簡圖由公式計(jì)算主梁

34、垂直最大彎矩： （4-11）設(shè)敞開式司機(jī)操控室的重量為，其重心距支點(diǎn)的距離為。將各已知數(shù)值帶入上式計(jì)算可得：主梁水平方向載荷計(jì)算簡圖如圖4-5所示：圖4-5 主梁水平方向載荷計(jì)算簡圖 主梁水平方向彎矩圖如圖4-6所示：圖4-6 主梁水平方向彎矩圖由公式計(jì)算主梁水平最大彎矩： （4-12）式中：作用在主梁上的集中慣性載荷為： （4-13）作用在主梁上的均布慣性載荷為： （4-14）計(jì)算系數(shù)時(shí)，取近似比值；并且已知，。因此可得： （4-15） 主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力計(jì)算： （4-17）式中：主梁中間截面對(duì)水平重心軸線的抗彎截面模數(shù)，其近似值： 主梁中間截面對(duì)垂直重心軸線的抗彎截面模數(shù)，其近似值

35、： 因此可得：查8中表得Q235鋼的許用應(yīng)力為。故 主梁支承截面的最大剪力計(jì)算： （4-18）式中：主梁支承截面所受的最大剪力 主梁支承截面對(duì)水平重心軸線的慣性矩，其近似值： （4-20）主梁支撐截面半面積對(duì)水平重心軸線的靜矩：因此可得：查8中表2-24可知Q235鋼的許用剪應(yīng)力為,故，由上面的計(jì)算可知強(qiáng)度足夠。主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨中產(chǎn)生的最大垂直撓度計(jì)算： （4-22）式中： 因此可得：允許的撓度值為：因此 主梁在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度計(jì)算： （4-23）式中： 由此可得：水平撓度的許用值：因此 由上面計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。4.4

36、端梁的計(jì)算端梁的間距，即橋架的跨度。沿端梁下面最外側(cè)兩車輪軸線間的距離，叫做橋架的軸距。它起保證橋架水平剛度和穩(wěn)定性的作用。端梁的上翼緣板做成平直的，在兩端，為了安裝可以推出的車輪部件，與起重小車架相似，將其下翼緣板做成兩塊彎成直角的鋼板。在兩端折彎的下翼緣板的直角板邊上焊接有墊板，用這些墊板使車輪部件兩側(cè)的角形軸承定位。端梁腹板的間距，按車輪兩側(cè)的軸承箱的位置來決定，使兩腹板的中心正好通過車輪軸承箱的中心面。端梁的中部截面的高度，主要取決于主梁和端梁的連接情況。端梁頭部上翼緣板的下面高于車輪的輪緣，端梁中部的下翼緣板也要離開大車軌道面一定的距離，因?yàn)樵诙肆簝?nèi)要安裝螺旋千斤頂，作裝拆車輪之用，

37、而千斤頂?shù)穆菽敢斐鱿乱砭壈?，但不能與軌道磨碰。在端梁的兩端上翼緣板上要安裝緩沖器。為了保證橋架和端梁的強(qiáng)度和剛度足夠，在運(yùn)行時(shí)不致因歪斜過大而發(fā)生啃軌現(xiàn)象，除了主梁和端梁本身結(jié)構(gòu)之外，主梁和端梁的連接方式保證牢固可靠。因?yàn)槎肆菏窃谘貜S房側(cè)壁鋪設(shè)的軌道上運(yùn)行，所以它要受到工作方式的很大制約。因此，從使用上考慮，輪距要盡可能小；與此相反，從起重機(jī)性能方面考慮，則希望輪距大一些。在小起重量的情況下，端梁主要構(gòu)件采用槽鋼，當(dāng)起重量超過一定值時(shí)，就采用鋼板焊接成的槽型截面或箱形截面。箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)的端梁一般也采用箱形的的實(shí)腹板梁式結(jié)構(gòu)。端梁的中部截面也是由上、下蓋板和兩塊垂直腹板所組成。由于運(yùn)輸和安裝的需要，通常把端梁制成兩個(gè)（或三個(gè)）分段。在制造廠施工時(shí)，都是先把一根主梁和端梁的一個(gè)分段焊接在一起形成半個(gè)橋架，然后在使用地點(diǎn)安裝時(shí)再將兩個(gè)半橋架在端梁接頭處用螺栓連接在一起，成為一臺(tái)完整的橋架。端梁的安裝接頭國內(nèi)一般都采用普通螺栓連接，而在國外也有采用高強(qiáng)度螺栓連接。在國產(chǎn)的550t系列橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)中，端梁原來的安裝接頭，