橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

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1、 目 錄 摘要…………………………………………………………………………1 關(guān)鍵詞…………………………………………………………………………1 1前言…………………………………………………………………………1 2起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算…………………………………………………………3 2.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案………………………………………………3 2.2選擇鋼絲繩…………………………………………………………3 2.3確定滑輪主要尺寸………………………………………………………4 2.4確定卷筒尺寸…………………………………………………………5

2、2.5選擇電動(dòng)機(jī)…………………………………………………………6 2.6驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件……………………………………………………7 2.7選擇減速器…………………………………………………………7 2.8驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率……………………………………7 2.9校核減速器輸出強(qiáng)度……………………………………………………7 2.10選擇制動(dòng)器…………………………………………………………8 2.11選擇聯(lián)軸器…………………………………………………………8 2.12驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間………………………………………………………9 2.13驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間………

3、………………………………………………9 2.14高速浮動(dòng)軸的計(jì)算…………………………………………………10 2.14.1疲勞計(jì)算………………………………………………………10 2.14.2強(qiáng)度驗(yàn)算………………………………………………………10 3卷筒部件的設(shè)計(jì)………………………………………………………11 3.1卷筒……………………………………………………………11 3.2聯(lián)接盤……………………………………………………………12 3.3卷筒輪轂………………………………………………………12 3.4卷筒軸、軸承及軸承座………………………………………

4、…13 3.5鋼絲繩在卷筒上的固定裝置……………………………………14 3.6卷筒部件計(jì)算……………………………………………………14 3.6.1卷筒心軸計(jì)算…………………………………………………14 3.6.2軸承……………………………………………………………16 3.6.3繩端固定裝置計(jì)算……………………………………………17 4吊鉤裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………………18 4.1吊鉤裝置的構(gòu)造………………………………………………………18 4.2吊鉤裝置的計(jì)算………………………………………………………18 4.2.1確

5、定吊鉤裝置構(gòu)造方案……………………………………………18 4.2.2吊鉤彎曲部分?jǐn)嗝娴尿?yàn)算………………………………………19 5結(jié)論……………………………………………………………………………22 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………22 致謝……………………………………………………………………………23 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要：本起重機(jī)為起重量Q=50t,起升高度H=4.2m,起升速度v=7.5m/min的橋式起重機(jī)。本課題主要對(duì)起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，該起重機(jī)具有一個(gè)起升機(jī)構(gòu)，由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，一臺(tái)減速

6、器，一臺(tái)制動(dòng)器，一套卷筒裝置，一套吊鉤裝置和一套滑輪裝置構(gòu)成。要求起重設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn), 定位準(zhǔn)確, 安全可靠, 技術(shù)性能先進(jìn)。 關(guān)鍵詞：起重機(jī)，橋式起重機(jī)，起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) Design on gantry crane hoisting mechanism Abstract：The crane is bridge crane for lifting weight Q = 50 t, hoisting height H = 4.2 m, lifting speed v = 7.5 m/min . This topic is mainly to the overall design of

7、 hoisting mechanism of crane, the crane is consisted of a lifting mechanism, an electric motor, a speed reducer, a brake, a set of drum unit, a set of hook device and a pulley. Required lifting equipment running smooth, accurate, safe, reliable and advanced technical performance. Key word：Crane;bri

8、dge crane; hoisting mechanism design; 1 前言 起重機(jī)械的基本任務(wù)是垂直升降重物，并可兼使重物作短距離的水平移動(dòng)，以滿足重物裝卸、轉(zhuǎn)載、安裝等作業(yè)的要求。起重機(jī)機(jī)械是現(xiàn)代化生產(chǎn)必不可少的重要機(jī)械設(shè)備，它對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)械化、自動(dòng)化及改善人民的物質(zhì)、文化生活都具有重大的意義。 在起重機(jī)中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)，一般采用卷?yè)P(yáng)式。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。 起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電

9、動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪[1]。取物裝置有吊鉤、吊環(huán)、抓斗、電磁吸盤、吊具、掛梁等多種型式。安全保護(hù)裝置有超負(fù)荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保護(hù)開關(guān)等，根據(jù)實(shí)際需要配用。 因起升重量、起升速度和起升高度等設(shè)計(jì)參數(shù)的不同，龍門式小車有多種傳動(dòng)方案。在這些方案中大體可分為閉式傳動(dòng)和帶有開式齒輪傳動(dòng)的兩類。 這里采用閉式傳動(dòng)。在電動(dòng)機(jī)與卷筒之間，大多數(shù)情況采用傳動(dòng)效率較高的圓柱齒輪減速器，而蝸輪減速器。由于傳動(dòng)效率低，除受位置限制需用外，一般較少應(yīng)用。 電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用一帶制動(dòng)輪的彈性柱銷聯(lián)軸器或帶制動(dòng)輪的全

10、齒聯(lián)軸器直接聯(lián)接，電動(dòng)機(jī)與減速器之間采用—中間軸，軸的一端聯(lián)有半齒聯(lián)軸器，另一端則聯(lián)有帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器[2]。這種在兩個(gè)半齒聯(lián)軸器之間沒(méi)有外支座的中間軸，除允許徑向和角度有微量偏移外，由于可沿軸向稍微串動(dòng)，因此，稱它為浮動(dòng)軸。 利用浮動(dòng)軸聯(lián)接比只有一個(gè)聯(lián)軸器聯(lián)接有下列優(yōu)點(diǎn)：a,容許較大的安裝誤差，而軸愈長(zhǎng)允許的安裝誤差愈大。故浮動(dòng)軸長(zhǎng)度一般不宜過(guò)短，否則所引起的補(bǔ)償作用不大；b,由于有足夠的維修操作空間，便于拆卸和更換零件；c,使小車由零件部件自重引起的輪壓分布均勻。利用浮動(dòng)軸的缺點(diǎn)，就是增加了零件數(shù)量和增大了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而在起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)增加了動(dòng)力矩。 為安全設(shè)計(jì)，帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器

11、和制動(dòng)器應(yīng)靠近減速器。這樣萬(wàn)一浮動(dòng)軸被扭斷，制動(dòng)器仍可以制動(dòng)住卷筒[3]。虛線所示可以將制動(dòng)器放在減速器的外側(cè)。這時(shí)在浮動(dòng)軸的兩端應(yīng)采用同型號(hào)的兩個(gè)半齒聯(lián)軸器，同時(shí)還要多安裝一個(gè)與制動(dòng)器相配合的制動(dòng)輪。 減速器與卷筒的聯(lián)接型式很多，用全齒聯(lián)軸器來(lái)聯(lián)接，這種型式構(gòu)造簡(jiǎn)單，分組性好，但在卷筒軸線方向所占的位置較長(zhǎng)，且由于增加了卷筒的軸承部件和聯(lián)軸器而使機(jī)構(gòu)的自重有所增加。 為了縮短卷筒與減速器聯(lián)接的軸向尺寸，采用同軸傳動(dòng)的型式，即把卷筒軸與減速器低速軸合成為一個(gè)長(zhǎng)軸。從受載情況分析，這根軸是既受彎矩有傳遞轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)軸。此軸可以是三個(gè)軸承做支點(diǎn)的超靜定軸，或用兩個(gè)軸承作支點(diǎn)的靜定軸，它們的共同缺點(diǎn)

12、是裝卸不便，軸的構(gòu)造比較笨重，減速器不能單獨(dú)進(jìn)行裝配和試運(yùn)轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)的起升機(jī)構(gòu)的分組性差。 為了改善分組性，在起重機(jī)系列的起重機(jī)中，減速器低速軸與卷筒部件的聯(lián)接這里采用了用齒輪聯(lián)軸器聯(lián)接卷筒軸與減速器軸的構(gòu)造。減速器的低速軸頭作成內(nèi)有喇叭口，其外銑有外齒輪[4]。喇叭口作為卷筒軸的支承；而外齒輪則作為齒輪聯(lián)軸器的一半，另一半齒輪聯(lián)軸器（內(nèi)齒圈）與卷筒的左輪轂做成一體。輪轂與卷筒用鉸孔光制螺栓連接，因此減速器軸的轉(zhuǎn)矩通過(guò)齒輪聯(lián)軸器和螺栓直接傳遞給卷筒。而卷筒軸是一根不傳遞轉(zhuǎn)矩而只受彎矩的轉(zhuǎn)動(dòng)心軸，其右端的雙列自位滾珠軸承放在一個(gè)單獨(dú)的軸承座內(nèi)，而左端的軸承就支承在減速器低速軸頭的喇

13、叭孔內(nèi)。 這種聯(lián)接方式的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊和分組性好，安裝維修方便。其缺點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜，制造費(fèi)工。 卷筒與減速器的聯(lián)接是省略卷筒長(zhǎng)軸。卷筒的一端通過(guò)一圈沿圓周均布的故形滾柱，支承在減速器輸出軸的懸臂上，滾柱嵌在輪轂和輪輻內(nèi)外圈之間的半圓形凹槽內(nèi)，沿著圓周能夠傳遞切向力，即傳遞轉(zhuǎn)矩。同時(shí)還能承受很大的徑向力，兼有徑向軸承調(diào)位的作用，省去了一個(gè)徑向支承裝置。卷筒上的螺旋槽應(yīng)與滑輪組的型式相適應(yīng)，用單螺旋槽或雙螺旋槽[5]。通用龍門式起重機(jī)多采用雙聯(lián)滑輪組，其起重量與滑輪組的倍率關(guān)系見(jiàn)表1。 表1 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)滑輪組倍率 Table1 Bridge crane lifts the org

14、anization block and tackle percentage 起重量 3 5 8（10） 12.5 16 20 32 50 80 100 125 160 200 250 倍 率 1 2 3 3 3 3 4 4 4 6 6 6 8 8 這里選用起重量Q(t)=50；倍率=4。 2 起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算 此處省略NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說(shuō)明書和設(shè)計(jì)圖紙等.請(qǐng)聯(lián)系扣扣：九七一九二零八零零 另提供

15、全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過(guò)答辯 查得選用瓦林吞型纖維芯鋼絲繩，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度，光面鋼絲，右交互捻[7]，直徑，鋼絲繩最小破斷拉力，標(biāo)記如下： 鋼絲繩 結(jié)果。 2.3 確定滑輪主要尺寸 滑輪的許用最小直徑： （3） 式中系數(shù)由表查得。選用滑輪直徑，取平衡滑輪直徑 ，選用。滑輪的繩槽部分尺寸可由表[5]查得。查表選用鋼繩直徑，，滑輪軸直徑的型滑輪標(biāo)記為： 滑輪 查得平衡滑輪選用，，滑輪軸直徑的型滑輪標(biāo)記為： 滑輪 結(jié)果。

16、 2.4 確定卷筒尺寸 卷筒直徑： （4） 由表得選用，卷筒繩槽尺寸由表查得槽距，，槽底半徑。 卷筒尺寸： （5） 取 式中——附加安全系數(shù)，??； ——卷槽不切槽部分長(zhǎng)度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距[8]，即，實(shí)際長(zhǎng)度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減； ——卷筒計(jì)算直徑 卷筒壁厚： 卷筒壁壓力驗(yàn)算： （6） 選用灰鑄鐵，最小抗拉強(qiáng)度，許用壓應(yīng)力： 故抗壓強(qiáng)度足

17、夠 卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：由于卷筒長(zhǎng)度，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖2： 卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)： （7） 卷筒斷面系數(shù)： 圖2 卷筒彎矩圖 Fig.2 Reel bending-moment diagram 式中——卷筒外徑，；——卷筒內(nèi)徑， （8） 合成應(yīng)力： 式中許用拉應(yīng)力 ∴ 卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。故選定卷筒直徑，長(zhǎng)度，卷筒槽形的槽底半徑，槽距；起升

18、高度，倍率；靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽蟮腁型卷筒，標(biāo)記為： 卷筒 左 2.5 選擇電動(dòng)機(jī) 計(jì)算靜功率： 式中——機(jī)構(gòu)總效率，一般，取電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率： （9） 式中系數(shù)由表查得，對(duì)于級(jí)機(jī)構(gòu)， ，取 選用電動(dòng)機(jī)，其， ，電機(jī)質(zhì)量。 2.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 按照等效率法，求時(shí)所需的等效功率： 式中——工作級(jí)別系數(shù)，查表對(duì)于級(jí)，； ——系數(shù)，根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與平均工作時(shí)間的比值查得[9]。一般起升機(jī)構(gòu)，取，查表

19、得出。 以上計(jì)算結(jié)果，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件。 2.7 選擇減速器 卷筒轉(zhuǎn)速： （10） 減速器總傳動(dòng)比： （11） 選減速器，當(dāng)工作類型為中級(jí)（相當(dāng)工作級(jí)別為級(jí)）時(shí)[10]，許用功率，，質(zhì)量，入軸直徑，軸端長(zhǎng)（錐形）。 2.8 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 實(shí)際起升速度： （12） 誤差：

20、 （13） 實(shí)際所需要等效功率： 2.9 校核減速器輸出強(qiáng)度 由公式得輸出軸最大徑向力： （14） 式中 ——卷筒上卷繞鋼絲繩引起的載荷； ——卷筒及軸自重，參考附表估計(jì)； ——減速器輸出軸端最大允許徑向載荷。 ∴ 由公式得出軸最大扭矩： （15） 式中 ——電

21、動(dòng)機(jī)軸額定力矩； ——當(dāng)時(shí)電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)； ——減速器傳動(dòng)效率； ——減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩。 ∴ 由上計(jì)算，所選減速器能滿足要求。 2.10 選擇制動(dòng)器 所需靜制動(dòng)力矩： （16） 式中——制動(dòng)安全系數(shù)。 選用——315/23制動(dòng)器[11]，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)輪直徑，制動(dòng)器質(zhì)量。 2.11 選擇聯(lián)軸器 高速軸聯(lián)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩： （17） 式中——

22、電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩；——聯(lián)軸器安全系數(shù)；——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)[12]，一般。 查得電動(dòng)機(jī)軸端為圓錐形，。從表查得減速器的高速軸端為圓錐形，。 電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)軸選用半聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩值，飛輪力矩，質(zhì)量。 浮動(dòng)軸的兩軸端為圓柱形，。 減速器軸端聯(lián)軸器選用帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器[13]，圖號(hào)為S124，最大容許轉(zhuǎn)矩，飛輪矩，質(zhì)量。為與制動(dòng)器相適應(yīng)，將S124聯(lián)軸器所帶制動(dòng)輪，修改為應(yīng)用。 2.12 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 起動(dòng)時(shí)間： （18） 式中 靜阻力矩： （19） 平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：

23、 ∴ 通常起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間為1-5S，此處，可在電氣設(shè)計(jì)時(shí)，增加起動(dòng)電阻，延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間[14]，故所選電動(dòng)機(jī)合適。 2.13 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間： （20） 式中 由查得許用減速度，，，故 故合適 2.14 高速浮動(dòng)軸的計(jì)算 2.14.1 疲勞計(jì)算 起升機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷 式中——?jiǎng)虞d系數(shù)，； ——起動(dòng)載荷動(dòng)載系數(shù)（物品起升或降制動(dòng)的動(dòng)載效應(yīng)）， 選定軸徑，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：

24、 （21） 軸材料用45號(hào)鋼，，，彎曲； 軸受脈動(dòng)循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （22） 式中——考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)[15]； ——與零件幾何形狀有關(guān)，對(duì)于零件表面有急劇過(guò)渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段， ； ——與零件表面加工光潔度有關(guān)，對(duì)于表面粗糙度3.2，，對(duì)于表面粗糙度12.5，,此處取。 ——考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù)，對(duì)碳鋼及低合金鋼； —

25、—安全系數(shù)， ∴ 故 通過(guò) 2.14.2 強(qiáng)度驗(yàn)算 軸所受最大轉(zhuǎn)矩： 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （23） 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （24） 式中——安全系數(shù)， 故通過(guò) 浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖3。中間軸徑，取。 圖3 高速浮動(dòng)軸構(gòu)造圖 Fig.3 Floats the moving axis constructional drawing high speed 3 卷筒部件的設(shè)計(jì) 卷筒部件的

26、構(gòu)造如圖4所示，主要有卷筒、聯(lián)接盤、卷筒軸、卷筒軸承座和鋼絲繩在卷筒上的連接件以及其它一些連接定位的零件等組成[16]。 1-卷筒 2-聯(lián)接盤 3-卷筒軸 4-軸承 1-Coiling block 2-Connection plate 3-Barrel arbor 4-Bearing 圖4 卷筒部件 Fig.4 Reel part 3.1 卷筒 卷筒一般有到的灰鑄鐵及、的鑄鐵鑄造的毛坯，也有用鋼鐵焊接的毛坯加工而成[17]。后者的自重要比前者的輕。 這里選用的鑄鐵鑄造卷筒。 3.2 聯(lián)接盤 聯(lián)接盤用于連接卷筒與減速器的輸出軸端。它既是一個(gè)

27、帶內(nèi)齒輪聯(lián)軸器，又是卷筒的一個(gè)輪轂。因此，可使減速器輸出軸扭矩借助聯(lián)接盤傳到卷筒上，而使卷筒旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，卷筒上鋼絲繩的作用力可以通過(guò)聯(lián)接盤的輪轂傳遞給卷筒軸，再由卷筒軸的左軸承通過(guò)外齒輪形輸出軸作用到減速器的機(jī)殼上。 聯(lián)接盤與卷筒的聯(lián)接型式，常見(jiàn)有兩種：一種是連接鉸孔螺栓安裝在卷筒內(nèi)圖4，這種聯(lián)接型式的聯(lián)接盤在安裝時(shí)，螺栓搬手不能伸入卷筒內(nèi)。為了防止螺栓在安裝時(shí)脫落，又可以使聯(lián)接盤容易安裝上，所以鉸孔螺栓和卷筒內(nèi)凸緣上螺孔要采用過(guò)度配合，而螺栓與連接盤凸緣上孔的配合采用動(dòng)配合。它用于卷筒直徑較大的情況。另一種是連接鉸孔螺栓裝在卷筒之外的型式圖5b。它常用于卷筒直徑較小，螺栓無(wú)法裝在卷筒之內(nèi)的

28、情況下[18]。這時(shí)可將卷筒做出一個(gè)凸緣，于是聯(lián)接盤的連接螺栓可在卷筒外面固接。 這里選用連接鉸孔螺栓安裝在卷筒內(nèi)圖5a。在聯(lián)接盤的外側(cè)，也就是靠近減速器的一邊，有一密封蓋（或叫可分蓋）用于防止灰塵進(jìn)入齒隙。因?yàn)槊芊馍w是最后安裝，為了便于裝配，所以做成兩半，在兩半的接縫外要加上橡膠或毛氈以防灰塵侵入。密封蓋與齒側(cè)之間要留有一定間隙，以免蓋與外齒側(cè)磨碰。聯(lián)接盤內(nèi)齒與減速器輸出軸的外齒嚙合處要經(jīng)常注油潤(rùn)滑，在聯(lián)接盤的外邊要伸入注油。 a) b) 圖5 卷筒和聯(lián)接盤的聯(lián)接 Fig.5 The dia

29、gram of reel and the association take over a business joint 3.3 卷筒輪轂 卷筒輪轂的型式采用裝配式的卷筒輪轂。 輪轂與卷筒分別制成，然后裝配成一體。這種輪轂鑄造方便且易保證質(zhì)量；鑄造后也易于清砂。缺點(diǎn)是加工及裝配時(shí)較多[19]。多了一些聯(lián)接的零件如螺栓等。如圖6所示。 圖6 卷筒輪轂 Fig.6 Reel wheel hub 3.4 卷筒軸、軸承及軸承座 卷筒軸在減速器一端，穿過(guò)聯(lián)接盤插入減速器輸出端的喇叭口內(nèi)。喇叭口較大，可以安裝自位的滾動(dòng)軸承來(lái)支承卷筒軸圖7。 卷筒軸的材料通常為調(diào)質(zhì)的45號(hào)鋼。卷筒軸僅承受

30、卷筒輪轂傳遞的載荷（由于鋼絲繩拉力引起的）。因扭矩直接由減速器輸出軸端通過(guò)齒輪聯(lián)接盤傳到卷筒上，所以卷筒軸為兩支點(diǎn)的傳動(dòng)心軸。 1-減速器出軸喇叭口 2-滾動(dòng)軸承 3-卷筒軸 4-聯(lián)接盤 1-Reducer shaft bell mouth 2-Antifriction bearing 3-Barrel arbor 4-Connection plate 圖7 卷筒軸在減速器端的支承 Fig.7 Reel axis in reduction gear end supporting 卷筒軸承座可以用標(biāo)準(zhǔn)軸承座，另配上一焊接支架。卷

31、筒軸承座受卷筒和卷筒軸的自重及鋼絲繩通過(guò)卷筒與軸傳遞的作用力。為使軸承座定位，需要定位裝置。一般在卷筒部件安裝調(diào)整好后，用一小段角鋼焊在小車架上使軸承座定位。 3.5 鋼絲繩在卷筒上的固定裝置 鋼絲繩在卷筒上的固定裝置應(yīng)保證工作可靠、便于檢查和容易拆換鋼絲繩，避免鋼絲繩在固定處受到過(guò)分彎曲?，F(xiàn)有的鋼絲繩固定裝置都是利用摩擦力來(lái)固定的[20]。則在固定處繩的作用力為： （25） 為了安全起見(jiàn)，固定處繩的作用力可?。?

32、 （26） 固定裝置：利用壓緊螺釘及壓板的方法在卷筒上鑄出一通槽，鋼繩末端放到此槽內(nèi)用壓板及螺釘壓緊。為使繩索可靠地固定，必須使。式中F為繩索與壓板之間的摩擦力。由于F系螺釘壓緊壓板之力P產(chǎn)生的，故 （27） 式中——接觸表面的摩擦系數(shù)，一般取。于是： （28） 求出P力后就可以根據(jù)壓縮強(qiáng)度條件來(lái)計(jì)算螺釘?shù)膬?nèi)徑。

33、 （29） 式中Z——螺釘數(shù)目； ——螺釘許用壓縮應(yīng)力，對(duì)于Q255，； 1.3——系考慮擰緊螺釘內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的系數(shù)。 3.6 卷筒部件計(jì)算 3.6.1卷筒心軸計(jì)算 支座反力： 心軸右輪轂支承處最大彎矩： 疲勞計(jì)算： 對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩，等效系數(shù)，等效彎矩： （30） 圖8 卷筒軸彎矩扭矩圖 Fig.8 Drum sha

34、ft bending torque figure 彎曲應(yīng)力： 心軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)。已知許用彎曲應(yīng)力，軸材料用45鋼，其；；， （31） 式中——安全系數(shù) ——應(yīng)力集中系數(shù)，； ——與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù) ——與零件表面加工光潔度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù)， 通過(guò)靜強(qiáng)度計(jì)算：卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件，其動(dòng)力系數(shù)可查得， ，

35、 （32） 許用應(yīng)力： 通過(guò) 故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò) 3.6.2 軸承 由于卷筒心軸上的左軸承的內(nèi)、外座圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈與心軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇。 左端軸承： （33） 式中——額定靜負(fù)荷； ——當(dāng)量靜負(fù)荷； ——安全系數(shù)，取。 選用中型雙排滾珠軸承，型號(hào)1311，查得軸承的額定靜負(fù)荷，左軸承

36、的當(dāng)量靜負(fù)荷： （34） 式中——?jiǎng)迂?fù)荷系數(shù)，選取 安全。 右端軸承： 右端軸承也采用1311，其額定動(dòng)負(fù)荷 右軸承的徑向負(fù)荷 軸向負(fù)荷 設(shè)級(jí)工作類型的軸承工作時(shí)數(shù)，查得1311軸承的e=0.23，令，故x=1,y=2.7，當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷： （35） 由式得： ∴ 故動(dòng)負(fù)荷 安全。 3.6.3 繩端固定裝置計(jì)算 根據(jù)鋼繩直徑為13.5，表查得選擇壓板固定裝置圖8并將壓板

37、的繩槽改用梯形槽。雙頭螺柱的直徑M16。 圖9 繩端固定裝置 Fig.9 Rope end attachment system 已知卷筒長(zhǎng)度計(jì)算中采用的附加圈數(shù)，繩索與卷筒槽間的摩擦系數(shù)。則在繩端固定處的作用力： （36） 壓板螺栓所受之拉力： （37） 式中——壓板梯形槽與鋼繩的換算摩擦系數(shù)。當(dāng)時(shí)； （38） 螺柱由拉力和彎矩作用的合

38、成應(yīng)力： （39） 式中Z=2（螺柱數(shù)） （螺紋內(nèi)徑） （彎矩） 螺柱材料為Q-235，屈服極限，則許用拉伸應(yīng)力為： （40） ∵ ∴通過(guò) 4 吊鉤裝置的設(shè)計(jì) 4.1 吊鉤裝置的構(gòu)造 吊鉤裝置是起重機(jī)最重要的一個(gè)承載部件。它要求強(qiáng)度足夠，工作安全可靠，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不會(huì)發(fā)生突然破壞和鋼絲繩脫槽或楔在罩殼中等現(xiàn)象。 吊鉤裝置有長(zhǎng)型和短型兩

39、種。這里選用長(zhǎng)型吊鉤裝置。長(zhǎng)型吊鉤裝置的構(gòu)造特點(diǎn)是：吊鉤裝在橫軸上，滑輪裝在單獨(dú)的心軸上；而短型吊鉤裝置的特點(diǎn)是：吊鉤橫軸與滑輪心軸合而為一。長(zhǎng)型吊鉤扎的吊鉤較短：而短型裝置的吊鉤較長(zhǎng)。長(zhǎng)型吊鉤裝置兩滑輪間距離要比短型吊鉤裝置的小些，故其卷筒也可以短些。由于長(zhǎng)型吊鉤裝置上可裝平衡滑輪，故滑輪組的倍率可為偶數(shù)，也可為奇數(shù)。 4.2 吊鉤裝置的計(jì)算 圖10 鍛造單面吊鉤 Fig.10 Forging one-sided lift hook 以知數(shù)據(jù)：起重量；起升速度；雙聯(lián)滑輪組，倍率；工作級(jí)別為級(jí)。 4.2.1 確定吊鉤裝置構(gòu)造方案 選擇一個(gè)吊鉤并演算（圖9） 已知吊鉤裝置用于三

40、倍率雙聯(lián)滑輪組，所以必須采用長(zhǎng)型的構(gòu)造方案 吊鉤軸頸螺紋處拉伸應(yīng)力： （41） 式中——螺紋內(nèi)徑，得； ——?jiǎng)恿ο禂?shù)，得。 軸頸拉伸許用應(yīng)力： 故強(qiáng)度足夠 4.2.2 吊鉤彎曲部分?jǐn)嗝娴尿?yàn)算 圖解法斷面重心：首先按比例繪出吊鉤的載面形狀圖及其曲率中心位置，并在下邊做出相應(yīng)的LGK坐標(biāo)。用垂線將截面分為許多小格。再劃一垂線在斷面上均得兩個(gè)變數(shù)x和y。若把每根垂線所得變數(shù)乘積為縱坐標(biāo)，X為橫坐標(biāo)，繪出一點(diǎn)，并把各點(diǎn)連接起來(lái)，即得一條曲線。令在曲線下面的面積為，則重心C的橫坐標(biāo)為：

41、 （42） 圖解法求系數(shù)K由曲率中心S點(diǎn)與所作曲線上的A點(diǎn)相連，再由重心點(diǎn)做的平行線，使其與相應(yīng)的垂線AD相交于B點(diǎn)。可將許多類似的B點(diǎn)連成曲線。得面積，即可算出系數(shù)： （43） （1）計(jì)算截面上1點(diǎn)的最大拉伸應(yīng)力 （44） 對(duì)于20號(hào)鋼，由 式中——20號(hào)鋼屈服限； ——安全系數(shù)（其中0.9是考慮級(jí)工作級(jí)別系數(shù)）。 （2）確定吊鉤螺母尺寸 螺

42、母的最小工作高度 考慮設(shè)置放松螺栓，實(shí)際取螺紋高度：H=78 螺母外徑 （3）止推軸承的選擇 由于軸承在工作過(guò)程中很少轉(zhuǎn)動(dòng)，故可以根據(jù)靜負(fù)荷來(lái)選擇軸承當(dāng)量靜負(fù)荷： （45） ∴ 式中——安全系數(shù)由表中選取。 （4）吊鉤橫軸的計(jì)算 橫軸兩側(cè)拉板的間距是由滑輪和尺寸所決定的（即）。橫軸可做為一筒支梁進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 橫軸的計(jì)算載荷： （46） 橫軸的最大彎矩：

43、 （47） 中間斷面的載面模數(shù)： （48） 彎曲應(yīng)力： （49） 橫軸材料用45號(hào)鋼，許用應(yīng)力 （5）滑輪軸計(jì)算 滑輪軸也是一個(gè)筒支梁，支點(diǎn)距離仍然是。它作用有三個(gè)滑輪的壓力為計(jì)算簡(jiǎn)便起見(jiàn)，把三個(gè)里看作集中力。 滑輪的作用力： （50） 軸上的彎矩： 截面模數(shù)： 彎曲應(yīng)力：

44、 （51） （52） 滑輪軸的材料與吊鉤相同，亦為45號(hào)鋼，故許用應(yīng)力也相同 ，強(qiáng)度足夠。 （6）拉板的強(qiáng)度驗(yàn)算 拉板的尺寸，拉伸應(yīng)力： （53） 式中k=2.2——應(yīng)力集中系數(shù)。 拉板材料為號(hào)鋼，許用拉伸應(yīng)力 軸頸與拉板的單位壓力： （54） 拉板軸孔

45、內(nèi)表面的擠壓應(yīng)力： （55） 拉板許用擠壓應(yīng)力 故和 ∴強(qiáng)度足夠G,滑輪軸承的選擇 滑輪直徑，計(jì)算直徑，圓周速度，則滑輪的工作轉(zhuǎn)數(shù)： （56） 每個(gè)滑輪中采用兩個(gè)徑向滾動(dòng)軸承。由表查得額定動(dòng)負(fù)荷額定靜負(fù)荷 軸承徑向負(fù)荷： （57） 式中——?jiǎng)迂?fù)荷系數(shù)，查得軸承的軸向負(fù)荷：

46、 （58） 軸承工作小時(shí)數(shù) （59） ∴ 故安全可用 5 結(jié)論 起重機(jī)械運(yùn)用廣泛，在現(xiàn)代工業(yè)中現(xiàn)代工業(yè)不僅對(duì)起重機(jī)的安全和高效提出越來(lái)越多的要求，而且隨著自動(dòng)化控制以及計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)的日益廣泛，起重機(jī)從單一的搬運(yùn)工具逐步演變成自動(dòng)化、柔性化生產(chǎn)中的重要組成部分?，F(xiàn)今電子技術(shù)以及先進(jìn)加工技術(shù)運(yùn)用廣泛，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)更是的提高了設(shè)計(jì)師們的工作效率。如何結(jié)合新技術(shù)并運(yùn)用到起重機(jī)中，讓整個(gè)起重系統(tǒng)更安全、更高效、應(yīng)用更廣泛將是設(shè)計(jì)師的工作重點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)橋式起重機(jī)的性能、結(jié)構(gòu)及發(fā)展?fàn)?/p>

47、況的了解。進(jìn)行了橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)以及其零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算、校驗(yàn)等。本起重機(jī)投入實(shí)際生產(chǎn)以后系統(tǒng)工作穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，同步精度符合要求，完全滿足安裝的所有要求。 參考文獻(xiàn) [1] 趙家英，劉成鈞.橋式起重機(jī)工作原理與操作[M].北京:科學(xué)普及出版社，1982:16-19. [2] 張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)鐵道出版社，1998:48-51. [3] 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1980:34-36. [4] Purdum.T. Machine Design[M]. Journal of Science & Engineering,1

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