課程設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)DOC

1、 橋式起重機(jī)課程設(shè)計(jì)一. 起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案本次起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下：起重量10 t，跨度 15 m，起升高度為7 m，起升速度7 m/min 小車運(yùn)行速度v = 40 m/min，大車運(yùn)行速度v = 85 m/min，大車運(yùn)行傳動(dòng)方式為分別傳動(dòng)：橋架主梁型式，箱型梁，小車估計(jì)重量4t，起重機(jī)的重量16.8 t。1. 起重機(jī)的介紹 主梁 跨度15 m，是由上、下蓋板和兩塊垂直的腹板組成封閉箱形截面實(shí)體板梁連接，主梁橫截面腹板的厚度為6mm，翼緣板的厚度為10mm，主梁上的走臺(tái)的寬度取決于端梁的長(zhǎng)度和達(dá)成運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面尺寸，主梁跨度中部高度取H=L/17，主梁和端梁采用搭接形式，主梁和端梁

2、連接處的高取H0=0.4-0.6H，腹板的穩(wěn)定性有橫向加勁板和縱向加勁條或者角鋼來維持，縱向加勁條的焊接采用連續(xù)點(diǎn)焊，主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫，主梁通常會(huì)產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時(shí)采用預(yù)制上拱。大車的設(shè)計(jì)一設(shè)計(jì)的基本原則和要求大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常和橋架的設(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)步驟：1. 確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳方式2. 布置橋架的結(jié)構(gòu)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)系和完成部分的設(shè)計(jì) 對(duì)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是：1. 機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕2. 和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計(jì)容易，機(jī)構(gòu)好布置3. 盡量減輕主

3、梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度4. 維修檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理二大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的零部件時(shí)應(yīng)該注意以幾點(diǎn)：1. 因?yàn)榇筌囘\(yùn)行機(jī)構(gòu)要安裝在起重機(jī)橋架上，橋架的運(yùn)行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機(jī)構(gòu)零部件在橋架上的安裝可能不十分準(zhǔn)確，所以如果單從保持機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動(dòng)機(jī)、減速器和車輪的軸，最好都用浮動(dòng)軸。2. 為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機(jī)構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺(tái)欄桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量。3. 對(duì)于分別傳動(dòng)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動(dòng)軸有足夠的長(zhǎng)度的條件下，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺(tái)減小，占用橋架的一個(gè)節(jié)間

4、到兩個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度，總之考慮到橋架的設(shè)計(jì)和制造方便。4. 制動(dòng)器要安裝在靠近電動(dòng)機(jī)，使浮動(dòng)軸可以在運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)發(fā)揮吸收沖擊動(dòng)能的作用。 小車的設(shè)計(jì)： 小車主要有起升結(jié)構(gòu)、運(yùn)行結(jié)構(gòu)和小車架組成。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軸速軸之間采用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器和一中間浮動(dòng)軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采用圓柱齒輪傳動(dòng)。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)軸好和車輪軸不在同一平面上，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)軸之間以及減速器的兩個(gè)輸出軸

5、與車輪之間均采用帶浮動(dòng)的半齒聯(lián)軸器的連接方式。 小車架的設(shè)計(jì)，采用粗略的計(jì)算方法，靠現(xiàn)有資料和經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行，采用鋼板沖壓成型的型鋼來代替原來的焊接橫梁。1特征一）起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成 端梁的設(shè)計(jì)： 端梁部分在起重機(jī)中有著重要的作用，它是承載平移運(yùn)部分運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部件。 端梁部分是有仇車輪組合端梁架組成，端梁部分主要有上蓋板，腹板和下蓋板組成端梁是由兩段通過連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。在端梁的內(nèi)部設(shè) 有加強(qiáng)筋，以保證端梁架受載后的穩(wěn)定性。梁端的主要尺寸是依據(jù)主梁的跨度，大車的輪距和小車的軌距來確定的；大車的運(yùn)行采用分別傳動(dòng)的方案。 在裝配起重機(jī)的時(shí)候，先將梁端的一段與其中的一根主梁連接

6、在一起，然后再將梁端的兩段接連起來。2.總體結(jié)構(gòu)示意圖 二機(jī)構(gòu)計(jì)算（關(guān)鍵件）一） 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案<如圖 一>，選擇大車。 圖一 大車運(yùn)行結(jié)構(gòu)圖 1-電動(dòng)機(jī) 2-制動(dòng)器 3-高速浮動(dòng)軸 4-聯(lián)軸器 5-減速器 6-聯(lián)軸器 7-低俗浮動(dòng)軸 8-聯(lián)軸器 9-車輪二） 基本分兩類 分別傳動(dòng)和集中傳動(dòng)，橋式起重機(jī)常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動(dòng)的方案本設(shè)計(jì)采用分別傳動(dòng)的方案。三） 車輪與軌道的選擇，強(qiáng)度的驗(yàn)算按照如圖所示的重量分布，計(jì)算大車的最大輪壓和最小輪壓：滿載時(shí)的最大輪壓：Pmax= =95KN空載時(shí)最大輪壓：Pmax= = =50KN.空載時(shí)最小輪壓：Pmin

7、= = =34KN式中的e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離e=1.5m載荷率：Q/G=100/168=0.595由計(jì)算選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度為Vdc=60-85m/min，Q/G=0.595時(shí)工作類型為中級(jí)時(shí)，車輪直徑Dc=500mm，軌道為P38的許用輪壓為150KN。1）.疲勞強(qiáng)度的計(jì)算疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的等效載荷：Qd=2·Q=0.6*100000=60000N 式中2等效系數(shù)，查的2=0.6車論的計(jì)算輪壓：Pj= KCI· r ·Pd=1.05×0.89×77000 =71957N式中：Pd車輪的等效輪壓Pd= = =77000Nr載荷變

8、化系數(shù)，當(dāng)Qd/G=0.357時(shí)，r=0.89Kc1沖擊系數(shù)，第一種載荷當(dāng)運(yùn)行速度為V=1.5m/s時(shí)，Kc1=1.05根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力： sj=4000 =4000 =14563Kg/cm2 sj =145630N/cm2式中r-軌頂弧形半徑，由查得r=300mm，對(duì)于車輪材料ZG55II，當(dāng)HB>320時(shí)，sjd =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強(qiáng)度計(jì)算。2）.強(qiáng)度校核最大輪壓的計(jì)算：Pjmax=KcII·Pmax =1.1×95600 =105160N式中KcII-沖擊系數(shù)，載荷KcII=1.1按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力

9、：jmax= = =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2車輪采用ZG55II，查得，HB>320時(shí)， j=240000-300000N/cm2，jmax < j 故強(qiáng)度足夠。運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦總阻力距Mm=（Q+G）（K+*d/2）由 Dc=500mm車輪的軸承型號(hào)為：22220K， 軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：（100+180）/2=140mm由查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)K=0.0006m，軸承摩擦系數(shù)=0.02，附加阻力系數(shù)=1.5，代入上式中：當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩：Mm（Q=Q）= Mm(Q=Q)=b(Q+G)( k +m) =1.5（100000+168000）&

10、#215;（0.0006+0.02×0.14/2） =804N·m 運(yùn)行摩擦阻力：Pm（Q=Q）= =3216N空載時(shí)：Mm（Q=0）=×G×（K+d/2） =1.5×168000×（0.0006+0.02×0.14/2） =504NP m（Q=0）= Mm（Q=0）/（Dc/2） =504×2/0.5 =2016N四）電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)靜功率：Nj=Pj·Vdc/（60·m· ）=3216×85/60/0.95/2=2.40KW式中Pj=Pm（Q=Q）滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力(P

11、 m（Q=0）=2016N) m=2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)初選電動(dòng)機(jī)功率：N=Kd*Nj=1.3*2.40=3.12KW式中Kd-電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由查得Kd=1.3查表選用電動(dòng)機(jī)YR160M-8；Ne=4KW，n1=705rm，（GD2）=0.567kgm2，電動(dòng)機(jī)的重量Gd=160kg1.驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件等效功率：=K25·r· =0.75×1.3×2.40 =2.34KW式中K25工作類型系數(shù)，由表查得當(dāng)JC%=25時(shí)，K25=0.75 r按照起重機(jī)工作場(chǎng)所得tq/tg=0.25，估得r=1.3由此可知：<Ne,故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過。

12、選擇電動(dòng)機(jī)：YR160M-82.減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/（·Dc）=85/3.14/0.5=54.1rpm機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：i。=n1/nc=705/54.1=13.0查表，選用兩臺(tái)ZLZ-160-12.5-IV減速器i。=12.5；N=9.1KW，當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為750rpm，可見Nj<N中級(jí)。(電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過,減速器：ZLZ-160-12.5-IV ) 3.驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間：Tp=式中n1=705rpm m=2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)Mq=1.5×975×N/n1=1.5×975×4/705=82.9N·m滿載時(shí)運(yùn)行靜阻力

13、矩：Mj（Q=Q）= =67.7N·m空載運(yùn)行時(shí)靜阻力矩：Mj（Q=0）=42.4N·m初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩：(GD2)ZL+(GD2)L=0.78 N·m機(jī)構(gòu)總飛輪矩:(GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d =5.67+0.78=6.45 N·m滿載起動(dòng)時(shí)間:t= =8.91s空載啟動(dòng)時(shí)間:t= =5.7s起動(dòng)時(shí)間在允許范圍內(nèi)。4. 起動(dòng)工況下校核減速器功率起動(dòng)工況下減速器傳遞的功率:N=式中Pd=Pj+Pg=Pj+ =3216+=7746.2Nm/-運(yùn)行機(jī)構(gòu)中,同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù),m/=2.因此N= =5.89KW所以

14、減速器的N中級(jí)=9.1KW>N,故所選減速器功率合適。五制動(dòng)器的選擇取制動(dòng)時(shí)間 tz=5s按空載計(jì)算動(dòng)力矩,令Q=0,得:Mz=式中= =-19.2N·mPp=0.002G=168000×0.002=336NPmin=G=1344NM=2-制動(dòng)器臺(tái)數(shù).兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作Mz=41.2 N·m現(xiàn)選用兩臺(tái)YWZ-200/25的制動(dòng)器，查表 其制動(dòng)力矩M=200 N·m，為避免打滑，使用時(shí)將其制動(dòng)力矩調(diào)制3.5 N·m以下。六 選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動(dòng)方案,每套機(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：=110.6×1.4

15、=154.8 N·m式中MI連軸器的等效力矩. MI=2×55.3=110.6 N·m等效系數(shù) 取=2 查表Mel=9.75*=55.3 N·m查的:電動(dòng)機(jī)Y160M1-8,軸端為圓柱形,d1=48mm,L=110mm;查得ZLZ-160-12.5-iv的減速器,高速軸端為d=32mm,l=58mm,故在靠電機(jī)端選聯(lián)軸器ZLL2（浮動(dòng)軸端d=40mm;MI=630N·m,(GD2)ZL=0.063Kg·m,重量G=12.6Kg） ；在靠近減速器端，選用兩個(gè)聯(lián)軸器ZLD，在靠近減速器端浮動(dòng)軸端直徑為d=32mm;MI=630 N

16、3;m, (GD2)L=0.015Kg·m, 重量G=8.6Kg. 高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kg·m與原估算的基本相符，故不需要再算。2.低速軸的計(jì)算扭矩： =154.8×15.75×0.95=2316.2 N·m浮動(dòng)軸的驗(yàn)算1）.疲勞強(qiáng)度的計(jì)算低速浮動(dòng)軸的等效力矩：MI=1Meli=1.4×55.3×12.5×0.95=919.4Nm式中1等效系數(shù)，查得1=1.4由上節(jié)已取得浮動(dòng)軸端直徑D=60mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： N/cm2由于浮動(dòng)軸

17、載荷變化為循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： =4910 N/cm2式中，材料用45號(hào)鋼，取sb=60000 N/cm2; ss=30000N/cm2,則t-1=0.22sb=0.22×60000=13200N/cm2；ts=0.6ss=0.6×30000=18000N/cm2K=KxKm=1.6×1.2=1.92考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系，Km=1.2，nI=1.4安全系數(shù)，查得tn<t-1k 故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。數(shù)Kx=1.62）.靜強(qiáng)度的計(jì)算計(jì)算強(qiáng)度扭矩：Mmax=2Meli =2.5×55.3

18、15;12.5×0.95=1641.7 Nm式中2動(dòng)力系數(shù)，查表得2=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：t=3800N/cm2許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：N/cm2 t<tII,故強(qiáng)度驗(yàn)算通過。高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強(qiáng)度還是足夠，故高速軸驗(yàn)算省去七緩沖器的選擇1.碰撞時(shí)起重機(jī)的動(dòng)能 W動(dòng)= G帶載起重機(jī)的重量G=168000+100000×0.1 =178000N V0碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度，V0=（0.30.7）Vdx g重力加速度取10m/s2則W動(dòng)= =5006.25 N m2. 緩沖行程內(nèi)由運(yùn)行阻力和制動(dòng)力消耗的功 W阻=（P摩+P制）S 式中P摩運(yùn)行阻力，其最小值為Pmin=Gf0mi

19、n=178000×0.008=1424N f0min最小摩擦阻力系數(shù)可取f0min=0.008 P制制動(dòng)器的制動(dòng)力矩?fù)Q算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動(dòng)減速度計(jì)算 P制=17800×0.55=9790N =0.55 m /s2 S緩沖行程取S=140 mm因此W阻=（1424+9790）×0.14=1569.96N m3. 緩沖器的緩沖容量 一個(gè)緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應(yīng)該具有的緩沖容量為： =5006.25-1569.96 =3436.29 N m 式中 n緩沖器的個(gè)數(shù) 取n=1由表選擇彈簧緩沖器彈簧D=120 mm，d=30 mm三小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)經(jīng)比較過后

20、，確定采用如圖所示的傳動(dòng)方案 1- 電動(dòng)機(jī) 2-制動(dòng)器 3-立式減速器 4-車輪 5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動(dòng)軸 7-全齒輪聯(lián)軸器四滑輪組 吊鉤組一）起升結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)方案 1. 鋼絲繩的選擇（1） 根據(jù)使用場(chǎng)合，選結(jié)構(gòu)形式為637S (線接觸鋼絲繩，纖維芯)（2） 室內(nèi)工作的橋式起重機(jī)，選用右交互捻鋼絲繩，通常為B級(jí)鍍鋅（3） 鋼絲繩直徑：Fo= nSm =5.628460.4=159378N(采用最小安全系數(shù)法：Fo)n鋼絲繩最小安全系數(shù)，見表3-2，M6，運(yùn)動(dòng)繩，n=5.6；Fo鋼絲繩破斷拉力；dmin=C=0.098=16.5C= 最大工作靜拉力： Sm =28460.4 N dmin鋼絲繩

21、最小直徑，mm；S鋼絲繩最大工作靜拉力，N；C鋼絲繩選擇系數(shù)，見表3-2mm/N1/2 纖維芯鋼絲繩=0.33；鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度選用中間值?。?1770N/；選d=18mm,=1770N/,Fo=169000N（4） 標(biāo)注如下：18 637S-FC B ZS 169(一) 滑輪、卷筒尺寸、卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算1. 滑輪（1） 滑輪的卷繞直徑：D=hd=22.418=403.2 mmh滑輪的卷繞直徑與鋼絲繩直徑的比值，查表3-5，M6，滑輪 h=22.4，卷筒h1=20,P45;d鋼絲繩直徑，d=18mm;取滑輪的卷繞直徑為500mm，滑輪的槽底直徑為Do=482mm(2)滑輪槽形狀及尺寸d>

22、1718,R=10,H=30,B1=53,E1=38,R1=18,R2=15,R3=3,R4=5.M=12,C=1.5,S=12選鑄造滑輪組，ZG 270-500 鑄鋼鑄造，軋制滑輪：低碳鋼Q235 32. 卷筒（1） 采用雙聯(lián)卷筒：卷繞直徑：D=hd=2018=360mm查表3-5，M6，h=20適當(dāng)放大卷筒直徑，選卷繞直徑D=648mm,卷筒的槽底直徑Do=630mm,查表3-10，P49。（2） 卷筒繩槽尺寸。 卷筒選取標(biāo)準(zhǔn)槽d=18mm,p1=20mm、（3） 卷筒長(zhǎng)度采用雙聯(lián)卷筒：L=2(L0+L1+L2)+L3=2(413.86+20+60)+372=1359.7mm L滑-2Hmin tanL3