橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）第一章 緒 論1.1 選題意義起重機(jī)械用來對(duì)物料作起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī)械設(shè)備，它可以完成靠人力無法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車站、港口、建筑工地、倉庫、水電站等多個(gè)領(lǐng)域部門中得到了廣泛的使用，隨著生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專業(yè)化的要求，各種專門用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門中，它不僅是生產(chǎn)過程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對(duì)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用。起重機(jī)械是起升，搬運(yùn)物料及產(chǎn)品的機(jī)械工具。起重機(jī)械對(duì)于提高工程機(jī)械各生產(chǎn)部門的機(jī)械化，縮短生產(chǎn)周期和降低生

2、產(chǎn)成本，起著非常重要的作用在高層建筑、冶金、華工及電站等的建設(shè)施工中，需要吊裝和搬運(yùn)的工程量日益增多，其中不少組合件的吊裝和搬運(yùn)重量達(dá)幾百噸。因此必須選用一些大型起重機(jī)進(jìn)行吊裝工作。通常采用的大型起重機(jī)有龍門起重機(jī)、門座式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、履帶起重機(jī)、輪式起重機(jī)以及在廠房內(nèi)裝置的橋式起重機(jī)等。在道路，橋梁和水利電力等建設(shè)施工中，起重機(jī)的使用范圍更是極為廣泛。無論是裝卸設(shè)備器材，吊裝廠房構(gòu)件，安裝電站設(shè)備，吊運(yùn)澆注混凝土、模板，開挖廢渣及其他建筑材料等，均須使用起重機(jī)械。尤其是水電工程施工，不但工程規(guī)模浩大，而且地理?xiàng)l件特殊，施工季節(jié)性強(qiáng)、工程本身又很復(fù)雜，需要吊裝搬運(yùn)的設(shè)備、建筑材料量大品種

3、多，所需要的起重機(jī)數(shù)量和種類就更多。在電站廠房及水工建筑物上也安裝各種類型的起重機(jī)，供檢修機(jī)組、起閉雜們及起吊攔污柵之用。在這些起重機(jī)中，橋式起重機(jī)是生產(chǎn)批量最大，材料消耗最多的一種。由于這種起重機(jī)行駛在高空，作業(yè)范圍能掃過整個(gè)廠房的建筑面積，因而受到用戶的歡迎，得到很大的發(fā)展。圖1-1是典型的雙梁橋式起重機(jī)。 圖1-1 雙梁橋式起重機(jī)1.2 本課題的研究目的（1）熟悉橋式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 （2）掌握橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法 （3）將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)設(shè)計(jì)中去，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力 （4）了解制造業(yè)的發(fā)展，為以后工作做準(zhǔn)備1.3 橋式起重機(jī)的研究現(xiàn)狀目前，在工程起重機(jī)械領(lǐng)域，歐洲、美

4、國和日本處于領(lǐng)先地位。歐洲作為工程起重機(jī)的發(fā)源地，輪式起重機(jī)生產(chǎn)技術(shù)水平最高。該地區(qū)的工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)全地面起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和緊湊型輪胎起重機(jī)，也生產(chǎn)少量汽車起重機(jī)。其中，全路面起重機(jī)、履帶起重機(jī)以中大噸位為主；緊湊型輪胎起重機(jī)則以小噸位為主；汽車起重機(jī)一般為通用底盤組裝全地面上車，即以改裝為主。其產(chǎn)品技術(shù)先進(jìn)、性能高、可靠性高，產(chǎn)品銷往全球。 美國工程起重機(jī)行業(yè)的技術(shù)水平相對(duì)落后于歐洲。不過近年來，美國工程起重機(jī)械業(yè)通過收購和合并手段，得以蓬勃發(fā)展。目前該地區(qū)主要生產(chǎn)輪胎起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、全路面起重機(jī)和汽車起重機(jī)。主要生產(chǎn)企業(yè)為馬尼托瓦克公司，特點(diǎn)是技術(shù)較先進(jìn)、性能較高、可靠性

5、能高，其中汽車底盤技術(shù)和全路面技術(shù)領(lǐng)先于歐洲，產(chǎn)品主要銷往美洲地區(qū)和亞太地區(qū)。 日本作為二戰(zhàn)后崛起的經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國，輪式起重機(jī)開發(fā)生產(chǎn)雖然起步較晚（起步于20世紀(jì)70年代），但是發(fā)展速度很快，很受亞太市場歡迎。此外，日本還通過收購手段更新生產(chǎn)技術(shù)。如日本多田野通過收購德國法恩底盤公司，發(fā)展全路面技術(shù)。日本工程起重機(jī)械業(yè)主要生產(chǎn)汽車起重機(jī)、履帶起重機(jī)、越野輪胎起重機(jī)和全路面起重機(jī)。其中，越野輪胎起重機(jī)的產(chǎn)量最大，汽車起重機(jī)的產(chǎn)量次之，呈減少趨勢(shì)，全路面起重機(jī)的產(chǎn)量最少，呈上升趨勢(shì)。主要生產(chǎn)企業(yè)包括多田野、加藤、神鋼、日立和小松等。產(chǎn)品特點(diǎn)是技術(shù)水平和性能較高，但可靠性落后于歐美。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的

6、加快，生產(chǎn)和生活各個(gè)領(lǐng)域的建設(shè)規(guī)模的逐年擴(kuò)大，也促進(jìn)了施工機(jī)械化程度的迅速提高。先進(jìn)的施工機(jī)械已成為加快施工速度，保證工程質(zhì)量和降低成本的物質(zhì)保證。起重機(jī)行業(yè)也因此得到了很大的發(fā)展。為促進(jìn)社會(huì)主義建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，充分發(fā)揮其中運(yùn)輸機(jī)械的作用是具有重要意義的。第二章 設(shè)計(jì)方案2.1起重機(jī)的介紹QZ6-h10型雙梁橋式起重機(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。2.2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:1）起重量：10t；2）起升高度：12m；3）起升速度：10m/mi

7、n； 4）小車運(yùn)行速度：40 m/min；5）大車運(yùn)行速度：80 m/min；6）跨度：16.5m ；7）工作級(jí)別A5根據(jù)上述參數(shù)確定的總體方案如下2.2.1主梁的設(shè)計(jì)主梁跨度16.5m ,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度和大車運(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，主梁和端梁連接處的高度取H0=0.4-0.6H，腹板的穩(wěn)定性由橫向加勁板和，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)

8、產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時(shí)采用預(yù)制上拱。2.2.2小車的設(shè)計(jì)小車主要有起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)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)軸之間以及減速器的兩個(gè)輸出軸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。小車架的設(shè)計(jì)，采用粗略的計(jì)算方法，靠現(xiàn)

9、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。2.2.3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)輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是由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。端梁的主要尺寸是依據(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，先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來。 2.2.4橋架的設(shè)計(jì)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

10、，參考起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，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，我選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋架結(jié)構(gòu)。箱形雙梁橋架是由兩根箱形主梁和端梁構(gòu)成，主梁一側(cè)安置水平走臺(tái)，用來安裝大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和走人，主梁與端梁剛性地連接在一起，走臺(tái)是懸臂支撐在主梁的外側(cè)，走臺(tái)外側(cè)安置有欄桿。在實(shí)際計(jì)算中，走臺(tái)個(gè)欄桿均認(rèn)為是不承受力的構(gòu)件。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。本章主要對(duì)箱形橋式起重機(jī)進(jìn)行介紹，確定了其總體方案并進(jìn)行了一些簡單的分析。箱形雙梁橋式起重機(jī)具有加工零

11、件少，工藝性好、通用性好及機(jī)構(gòu)安裝檢修方便等一系列的優(yōu)點(diǎn)，因而在生產(chǎn)中得到廣泛采用。我國在5噸到10噸的中、小起重量系列產(chǎn)品中主要采用這種形式，但這種結(jié)構(gòu)形式也存在一些缺點(diǎn)：自重大、易下?lián)?，在設(shè)計(jì)和制造時(shí)必須采取一些措施來防止或者減少。第三章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1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

12、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3.1.1機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案大車機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，基本分為兩類：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。3.1.2大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問題1. 聯(lián)軸器的選擇2. 軸承位置的安排3. 軸長度的確定這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車運(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

13、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)間到兩個(gè)節(jié)間的長度，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。3.2 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算已知數(shù)據(jù)：起重機(jī)的起重量Q=100KN，橋架跨度L=16.5m，大車運(yùn)行速度Vdc=90m/min，工作類型為中級(jí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)

14、行持續(xù)率為JC%=25，起重機(jī)的估計(jì)重量G=168KN，小車的重量為Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。計(jì)算過程如下：3.2.1確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案本起重機(jī)采用分別傳動(dòng)的方案如圖（2-1）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)圖（2-1）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低速浮動(dòng)軸 8聯(lián)軸器 9車輪3.2.2 選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度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= =95.6KN空載時(shí)最大輪壓：Pmax= = =50.2KN空載時(shí)最小輪壓：Pmin= = =33.8KN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

15、/G=100/168=0.595由1表19-6選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度為Vdc=60-90m/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，故可用。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)，有1表4-8查得2=0.6車論的計(jì)算輪壓：Pj= KCI· r ·Pd=1.05×0.89×77450 =72380N式中：Pd車輪的等效輪壓Pd= = =77450Nr載荷變化系數(shù)，查1表19-2，當(dāng)Qd/G=0.357時(shí)，r=0

16、.89Kc1沖擊系數(shù)，查1表19-1。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 =13555Kg/cm2 sj =135550N/cm2式中r-軌頂弧形半徑，由3附錄22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)，由3表2-7第II類載荷KcII=1.1按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接

17、觸應(yīng)力：jmax= = =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2車輪采用ZG55II，查1表19-3得，HB>320時(shí)， j=240000-300000N/cm2，jmax < j 故強(qiáng)度足夠。3.2.3 運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦總阻力距Mm=（Q+G）（K+*d/2）由1表19-4 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1中表9-2到表9-4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(

18、Q+G)( k +m) =1.5（100000+168000）×（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 =2016N3.2.4選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)靜功率：Nj=Pj·Vdc/（60·m· ）=3216×90/60/0.

19、95/2=2.54KW式中Pj=Pm（Q=Q）滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力(P 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*2.54=3.3KW式中Kd-電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由1表9-6查得Kd=1.3查2表31-27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=160kg3.2.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件等效功率：Nx=K25·r·Nj =0.75×1.3×2.54 =2.48KW式中K25工作類型系數(shù)，由1表8-16查得當(dāng)JC%=25時(shí)，K25=0.

20、75 r由1按照起重機(jī)工作場所得tq/tg=0.25，由1圖8-37估得r=1.3由此可知：Nx<Ne,故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過。選擇電動(dòng)機(jī)：YR160M-83.2.6 減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/（·Dc）=90/3.14/0.5=57.3rpm機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：i。=n1/nc=705/57.3=12.3查2表19-11，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 )3.2.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率實(shí)際運(yùn)行的速度：Vdc=

21、Vdc· i。/ i。=90×12.3/12.5=88.56m/min誤差：=（Vdc- Vdc）/ Vdc=（90-88.56）/90×100%=1.6%<15%合適實(shí)際所需的電動(dòng)機(jī)功率：Nj=Nj·Vdc/ Vdc=2.54×88.56/90=2.49KW由于Nj<Ne,故所選的電動(dòng)機(jī)和減速器都合適3.2.8 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)行靜阻力矩：Mj（

22、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)。3.2.9 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所以減速

23、器的N中級(jí)=9.1KW>N,故所選減速器功率合適。3.2.10 驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件由于起重機(jī)室內(nèi)使用,故坡度阻力及風(fēng)阻力不考慮在內(nèi).以下按三種情況計(jì)算.1.兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)驅(qū)動(dòng)：n=>nz式中p1=33.8+50.2=84KN-主動(dòng)輪輪壓p2= p1=84KN-從動(dòng)輪輪壓 f=0.2-粘著系數(shù)(室內(nèi)工作)nz防止打滑的安全系數(shù).nz1.051.2n = =2.97n>nz,故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載啟動(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n=nz式中p1=50.2KN-主動(dòng)輪輪壓 p2=2+=2×33.8+50.2=117

24、.8KN-從動(dòng)輪輪壓-一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)空載啟動(dòng)時(shí)間= =13.47 sn= =2.94n>nz,故不打滑.3.事故狀態(tài)當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作,而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí),則n=nz式中P1=33.8KN-主動(dòng)輪輪壓P2=2=33.8+2*50.2=134.2KN-從動(dòng)輪輪壓= 13.47 S 與第(2)種工況相同n=1.89 故也不會(huì)打滑結(jié)論: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3.2.11選擇制動(dòng)器由1中所述,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=336

25、NPmin=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1表18-10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。3.2.12 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=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2表2-7Mel=9.75*=55.3 N·m由2表33-20查的:

26、電動(dòng)機(jī)Y160M1-8,軸端為圓柱形,d1=48mm,L=110mm;由219-5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)端從由表2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，由2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·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=

27、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·m3.2.13 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)，由2表2-7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

28、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)力集中系數(shù)Kx=1.6，Km=1.2，nI=1.4安全系數(shù)，由2表2-21查得tn<t-1k 故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。2）.靜強(qiáng)度的計(jì)算計(jì)算強(qiáng)度扭矩：Mmax=2Meli =2.5×55.3×12.5×0.95=1641.7 Nm式中2動(dòng)力系數(shù)，查2表2-5的2=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：t=3800N/cm2

29、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。3.2.14 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=Gf0min=178000×0.008=1424N f0min最小摩擦阻力系數(shù)可取f0min=0.008

30、 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1表22-3選擇彈簧緩沖器彈簧D=120 mm，d=30 mm第四章 端梁的設(shè)計(jì)4.1 端梁的尺寸的確定4.1.1端梁的截面尺寸1.端梁截面尺寸的確定： 上蓋板d1=10mm, 中

31、部下蓋板d1=10 mm 頭部下蓋板d2=12mm 按照1表19-4直徑為500mm的車輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高度時(shí)，首先應(yīng)該配置好支承車輪的截面，其次再確定端梁中間截面的尺寸。配置的結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面為25mm;車輪兩側(cè)面距離支承處兩下蓋板內(nèi)邊為10 mm，因此車輪與端梁不容易相碰撞；并且端梁中部下蓋板與軌道便的距離為55 mm。如圖示（3-1）端梁的截面尺寸圖（3-1）4.1.2 端梁總體的尺寸大車輪距的確定：K=（）L=（）×16.5=2.063.3m取K=3300 端梁的高度 H0=（0.40.6）H主 取H0=500確定端梁的總長度L=41004.2 端

32、梁的計(jì)算1.計(jì)算載荷的確定 設(shè)兩根主梁對(duì)端梁的作用力Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力：RA= 式中 K大車輪距，K=330cm Lxc小車輪距，Lxc=200cm a2傳動(dòng)側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，取a2=70 cm =114237N 因此RA= =117699N 2.端梁垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的最大彎矩為： Mzmax=RAa1=117699×60=7.06×106N a1導(dǎo)電側(cè)車輪軸線至主梁中心線的距離，a1=60 cm。 3.端梁的水平最大彎矩1）. 端梁因車輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩： =Sa1 式中：S車輪側(cè)向載荷，S=lP；

33、 l側(cè)壓系數(shù)，由圖2-3查得，l=0.08； P車輪輪壓，即端梁的支反力P=RA 因此： =lRAa1=0.08×117699×60=564954N·cm 2）.端梁因小車在起動(dòng)、制動(dòng)慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩： =a1式中小車的慣性載荷：= P1=37000/7=5290N 因此： =327018N·cm 比較和兩值可知，應(yīng)該取其中較大值進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。4.端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的截面模數(shù)： =2380.8 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： =2380.8 =59520 端梁中間截面對(duì)垂直重心線Y-Y的截面模數(shù)：

34、=1154.4 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的半面積矩： =1325.6 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： =2965+489=3454N/cm2 端梁中間截面的剪應(yīng)力： =2120 N/cm2 端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計(jì)算如下： 首先求水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1= =5.74 cm水平重心線距腹板中線的距離： C2=5.74-0.5-0.5×12.7 =-1.11 cm 水平重心線距下蓋板中線的距離： C3=（12.7+0.5+0.6）-5.74 =8.06cm端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： =×40&

35、#215;13+40×1×5.742+2××12.73×0.6+2×12.7×0.6×1.112+2×11×1.23+2×11×1.2×8.062=3297cm4端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的最小截面模數(shù)： =× =3297× =406.1 cm3 端梁支承截面水平重心線X-X下部半面積矩： =2×11×1.2×8.06+（8.06-0.6）×0.6×（8.06-0.6）/2 =229.5 cm

36、3 端梁支承截面附近的彎矩： =RAd=117699×14=1647786Ncm 式中 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力： =4057.6N/cm2 端梁支承截面的剪應(yīng)力： =6827.4 N/cm2 端梁支承截面的合成應(yīng)力： =12501.5 N/cm2 端梁材料的許用應(yīng)力： sdII=(0.800.85) sII =(0.800.85)16000=1280013600 N/cm2 tdII=(0.800.85) tII = (0.800.85)9500 =76008070 N/cm2 驗(yàn)算強(qiáng)度結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。4.3 主要焊縫的計(jì)算4.3.1 端

37、梁端部上翼緣焊縫端梁支承截面上蓋板對(duì)水平重心線X-X的截面積矩：=40×1×5.74=229.6 cm3端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： =4878.8 N/cm2 式中n1上蓋板翼緣焊縫數(shù)； hf焊肉的高度，取hf=0.6 cm4.3.2 下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算端梁支承截面下蓋板對(duì)水平重心線X-X的面積矩：=2×12×1.2×8.06=232.128 cm3端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： =4929.8 N/cm2由1表 查得t=9500 N/cm2，因此焊縫計(jì)算應(yīng)力滿足要求。第五章 端梁接頭的設(shè)計(jì)5.1 端梁接頭的確定及計(jì)算端梁的安裝接頭設(shè)計(jì)

38、在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距K大小，則端梁有一個(gè)安裝接頭。端梁的街頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。同時(shí)在下蓋板與連接板鉆孔是應(yīng)該同時(shí)鉆孔。如下圖為接頭的安裝圖下蓋板與連接板的連接采用M18的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16的螺栓。（a）連接板和角鋼連接圖4-1(b)5.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算1.腹板最下一排螺栓受力最大，每個(gè)螺栓所受的拉力為： N拉=12500N2.下腹板每個(gè)螺栓所受的剪力相等，其值為： N剪= = =7200N式中n0下蓋板一端總受剪面數(shù)；n0=12 N剪 下蓋板一個(gè)螺栓

39、受剪面所受的剪力： n一側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=12 d1腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0下腹板連接螺栓的直徑；d1=16mm H梁高；H=500 mm M連接處的垂直彎矩；M=7.06×106其余的尺寸如圖示5.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計(jì)算1. 上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為： Q= =172500N2.腹板角鋼的連接焊縫同時(shí)受拉和受彎，其值分別為： N腹= = =43100NM腹= =2843000Nmm5.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度5.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核1.精制螺栓的許用抗剪承載力：N剪= = =103007.7N 2.螺栓的許用抗拉承載力N拉= =2712

40、9.6N式中t=13500N/cm2 s=13500N/cm2 由1表25-5查得由于N拉<N拉 ,N剪<N剪 則有所選的螺栓符合強(qiáng)度要求5.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核1.對(duì)腹板由彎矩M產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力：tM=15458.7N/ cm2式中I =395.4 焊縫的慣性矩其余尺寸見圖 2.由剪力Q產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力：tQ= =4427.7N/ cm2折算剪應(yīng)力：t= =16079.6 N/ cm2<t=17000 N/ cm2t由1表25-3查得式中h焊縫的計(jì)算厚度取h=6mm3.對(duì)上角鋼的焊縫t=211.5 N/ cm2<t由上計(jì)算符合要求。第六章 橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1

41、橋架的結(jié)構(gòu)形式橋架的結(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，參考起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，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，我選擇箱形雙梁結(jié)構(gòu)作為橋架結(jié)構(gòu)。6.1.1 箱形雙梁橋架的構(gòu)成箱形雙梁橋架是由兩根箱形主梁和端梁構(gòu)成，主梁一側(cè)安置水平走臺(tái)，用來安裝大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和走人，主梁與端梁剛性地連接在一起，走臺(tái)是懸臂支撐在主梁的外側(cè)，走臺(tái)外側(cè)安置有欄桿。在實(shí)際計(jì)算中，走臺(tái)個(gè)欄桿均認(rèn)為是不承受力的構(gòu)件。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

42、用封閉式的司機(jī)室。6.1.2 箱形雙梁橋架的選材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。為了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件的剛度便于施工和安裝，以及運(yùn)輸途中不致?lián)p壞等原因，在橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中有最小型鋼的使用限制：如連接用鋼板的厚度應(yīng)不小于4mm。又如對(duì)組合板梁的板材使用，因保證穩(wěn)定性和防止銹蝕后強(qiáng)度減弱等原因，雙腹板的每塊厚度不能小于6mm,單腹板的厚度不小于8mm。作用在橋式起重機(jī)橋架結(jié)構(gòu)上的載荷有，固定載荷，移動(dòng)載荷，水平慣性載荷及大車運(yùn)行歪斜產(chǎn)生的車輪側(cè)向載荷等。在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)候要考慮到這些載荷。6.2 橋架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算6

43、.2.1 主要尺寸的確定大車輪距=2.0653.3取=3橋架端部梯形高度=（）=（）16.5=1.653.3取=3主梁腹板高度根據(jù)主梁計(jì)算高度=0.92最后選定腹板高度=0.9確定主梁截面尺寸主梁中間截面各構(gòu)件根據(jù)起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表7-1確定如下：腹板厚=6，上下蓋板厚=8主梁兩腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面的關(guān)系式來確定：=263=330因此取=350蓋板寬度：=350+26+40=402取=400主梁的實(shí)際高度：=516主梁中間截面和支承截面的尺寸簡圖分別示于圖2-1和2-2主梁中間截面尺寸簡圖 主梁支承截面尺寸簡圖加勁板的布置尺寸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)置一些加勁構(gòu)件。主梁端部

44、大加勁板的間距：0.9，取=0.8主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距：=0.4主梁中部（矩形部分）大加勁板的間距：=（1.52）=1.351.8，取=1.6主梁中部小加勁板的間距，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)=47.7，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件求得加勁板間距（此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)既加勁板所在位置，使一個(gè)車輪輪壓作用在兩加勁板間距的中央）：=141=1.41式中小車的輪壓，取平均值。 動(dòng)力系數(shù)，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)圖2-2查得=1.15； 鋼軌的許用應(yīng)力，=170因此，根據(jù)布置方便，取=0.8由于腹板的高厚比=150<160，所以不需要設(shè)置水平加勁桿。6.2.2 主

45、梁的計(jì)算計(jì)算載荷確定查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)圖7-11得半個(gè)橋架（不包括端梁）的自重，=41,則主梁由于橋架自重引起的均布載荷：采用分別驅(qū)動(dòng)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表7-3得主梁的總均布載荷：2.5+2.5=5主梁的總計(jì)算均布載荷：=1.15=5.5式中 =1.1沖擊系數(shù)，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-6查得。作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪的輪壓值可根據(jù)起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表7-4中所列數(shù)據(jù)選用： =37000 =36000考慮動(dòng)力系數(shù)的小車車輪的計(jì)算輪壓值為： =1.1537000=42550 =1.1536000=41400主梁垂直最大彎矩計(jì)算主梁垂直最大彎矩：+設(shè)敞開式司機(jī)操縱室的重量為9807，起重心距支點(diǎn)的距離

46、為=280將各已知數(shù)值代入上式計(jì)算可得： =510主梁水平最大彎矩 計(jì)算主梁水平最大彎矩：式中 作用在主梁上的集中慣性載荷為：=作用在主梁上的均布慣性載荷為：=0.25計(jì)算系數(shù)時(shí)，取近似比值=2；=100；且=400；=200。因此可得：=1650+=1716=主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力：=式中 主梁中間截面對(duì)水平中心軸線的抗彎截面模數(shù)，其近似值：=4500 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：=2263因此可得： =（）0.1=121.6由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-24查得 A3鋼的許用應(yīng)力為：= 故 < 主梁支承截面的最大剪應(yīng)力：式中 主梁支承截面所受的最大剪

47、力=42000+41400=137420主梁支承截面對(duì)水平重心軸線的慣性矩，其近似值：=54180主梁支承截面半面積對(duì)水平重心軸線的靜矩：= = =1266由此可得： =0.1=28.16查得許用剪應(yīng)力為=95故<由以上計(jì)算可知，強(qiáng)度足夠。主梁的垂直剛度驗(yàn)算主梁在滿載小車輪壓作用下所產(chǎn)生的最大垂直撓度：式中 =0.973 =由此可得： =0.844允許的撓度： =因此主梁的水平剛度驗(yàn)算 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： 式中 =2.5 =45260由此可得： =水平撓度的許用值：因此 由上面的計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。第七章 焊接工藝設(shè)計(jì)對(duì)橋式起重機(jī)來說，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機(jī)的力學(xué)性能和壽命。角焊縫常用的確定焊角高度的方法7-1角焊縫最小厚度為：a0.3dmax+1dmax為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于4mm，當(dāng)焊接件的厚度小于4mm時(shí)，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的1.2倍，即:a1.2dmin按照