門式起重機(jī)設(shè)計(jì)說明書

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1、20噸“L”型支腿、箱形單主梁 門式起重機(jī)設(shè)計(jì)學(xué) 院（部）：機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 學(xué) 生 姓 名： 班 級(jí)： 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師姓名： 職稱 最終評(píng)定成績(jī) 2011年5月 前言知識(shí)的日新月異、社會(huì)的進(jìn)步、信息的全球化，無不昭示著一個(gè)急切呼喚創(chuàng)新型人才的時(shí)代的來臨。培養(yǎng)和造就創(chuàng)新型人才已經(jīng)成為我們這個(gè)時(shí)代新的樂章。畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)生在校學(xué)習(xí)的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié),也是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。 搞好畢業(yè)設(shè)計(jì),不斷提高畢業(yè)質(zhì)量,是師生對(duì)社會(huì)和國(guó)家的一種承諾，更是一種創(chuàng)新型學(xué)習(xí)和研究的一種新的嘗試。 起重機(jī)機(jī)械主要用于裝卸和搬運(yùn)物料。不僅廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、港口、建筑工地等生產(chǎn)領(lǐng)域,

2、而且也應(yīng)用到人們的生活領(lǐng)域。它們是以間歇、重復(fù)的工作方式，通過起重吊鉤或其他吊具的起升、下降及移動(dòng)完成各種物品的裝卸和移動(dòng)。使用起重機(jī)械能減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,甚至完成人們無法直接完成的某些工作。 起重機(jī)械的基本參數(shù)主要有以下內(nèi)容： 1.額定起重量G.它是指起重機(jī)在正常使用情況下，允許最大限度起升的重物質(zhì)量。2. 起升高度H.它是指起重機(jī)取物裝置上下極限位置的垂直距離。3. 跨度S和軌距K.S是指橋架型起重機(jī)運(yùn)行軌道中心線之間的水平距離。K是指起重機(jī)軌道中心線或車輪踏面中心線之間的水平距離。4. 運(yùn)動(dòng)速度V.它主要包括起升、運(yùn)行、變幅、回轉(zhuǎn)等機(jī)構(gòu)工作速度。5. 生產(chǎn)率Q.它是表示

3、起重機(jī)裝卸能力的綜合指標(biāo)。6. 起重機(jī)械的工作級(jí)別M.它是反映起重機(jī)械整機(jī)和各機(jī)構(gòu)工作繁忙程度的指標(biāo)。門式起重機(jī)作為貨物裝卸機(jī)械設(shè)備里的排頭兵，值得我們深入的了解和學(xué)習(xí)。門式起重機(jī)由門架、小車、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備等部分組成。門式起重機(jī)的分類和構(gòu)造：（1） 按門式起重機(jī)的上部結(jié)構(gòu)型式可分為葫蘆單梁門式起重機(jī)、雙梁門式起重機(jī)、單主梁門式起重機(jī)。（2） 按其上部結(jié)構(gòu)、主梁的結(jié)構(gòu)又可分為單箱形主梁、雙梁箱形主梁、型柜架截面桁架結(jié)構(gòu)梁、矩形截面桁架結(jié)構(gòu)梁、三角截面桁架結(jié)構(gòu)梁等。 設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備1. 圖書館借閱。通過閱讀機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)、起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)、起重運(yùn)輸機(jī)械、起重機(jī)課程設(shè)計(jì)、通用機(jī)械和現(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械

4、等書目，對(duì)起重機(jī)有了一定的了解。 2.和同組同學(xué)的交流與合作,自我學(xué)習(xí)并請(qǐng)教指導(dǎo)老師等. 3.實(shí)地參觀學(xué)習(xí)。通過組織性地到天橋起重機(jī)公司（TQCC）的實(shí)地參觀學(xué)習(xí)，進(jìn)一步加深了我對(duì)起重機(jī)的認(rèn)識(shí)和了解。不僅讓我對(duì)理論知識(shí)不在盲從，而且在腦海中有了一個(gè)更貼切實(shí)際的設(shè)計(jì)步驟和流程。這些都對(duì)我接下來的設(shè)計(jì)工作幫助良多。 誠(chéng)然，畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)比較系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和鍛煉過程。本人才疏學(xué)淺，一定有所遺漏和不足之處。誠(chéng)請(qǐng)老師們批評(píng)指正，學(xué)生定當(dāng)及時(shí)改進(jìn)。在此，學(xué)生首先向批閱我畢業(yè)設(shè)計(jì)的老師們，致以誠(chéng)摯的感謝和敬意！ 設(shè)計(jì)說明書的導(dǎo)航一、設(shè)計(jì)者背景 （1）二、前言 （25） 三、設(shè)計(jì)前準(zhǔn)備 （6）四、設(shè)計(jì)題目及過程

5、（782）第1章 已知數(shù)據(jù)和計(jì)算簡(jiǎn)圖 （1011）第2章 起重小車的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1232） 2.1 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1222）2.1.1 主起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 （1213）2.1.2選擇鋼絲繩 （1314）2.1.3確定滑輪尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 （14）2.1.4確定卷筒尺寸 （1416）2.1.5選擇電動(dòng)機(jī) （1617）2.1.6選擇減速器 （17）2.1.7驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 （1718）2.1.8選擇制動(dòng)器 （18）2.1.9選擇聯(lián)軸器 （1819）2.1.10電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 （1921）2.1.11減速器的驗(yàn)算 （2122） 2.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （2232）2.2.1輪壓

6、的計(jì)算 （2224）2.2.2選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 （2425）2.2.3運(yùn)行阻力的計(jì)算 （25）2.2.4電動(dòng)機(jī)的選擇 （26）2.2.5選擇減速器 （2627）2.2.6選擇聯(lián)軸器 （2728）2.2.7電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 （2831）2.2.8制動(dòng)器的選擇 （3132）第3章 門架的設(shè)計(jì)計(jì)算 （3272） 3.1門架主要尺寸確定 （3238）3.1.1主梁幾何尺寸和特性 （3233）3.1.2支腿幾何尺寸和幾何特性 （3436）3.1.3下橫梁截面尺寸及幾何特性 （3637）3.1.4主梁支腿抗彎剛度比 （37）3.1.5大車輪距選取 （38） 3.2門架的計(jì)算載荷 （3841）3.2

7、.1主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度質(zhì)量 （38）3.2.2小車輪壓 （38）3.2.3小車制動(dòng)時(shí)由于貨重和小車自重引起的慣性力 （39）3.2.4大車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力 （3940）3.2.5風(fēng)載荷 （4041） 3.3主梁的內(nèi)力計(jì)算 （4149）3.3.1垂直面內(nèi)的內(nèi)力 （4147）3.3.2水平面內(nèi)的內(nèi)力 （4749） 3.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 （4952）3.4.1彎曲應(yīng)力驗(yàn)算 （4950）3.4.2剪應(yīng)力驗(yàn)算 （50）3.4.3主梁扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 （5052） 3.5支腿與下橫梁的內(nèi)力計(jì)算 （5261）3.5.1門架平面支腿內(nèi)力計(jì)算 （5257）3.5.2支腿平面內(nèi)的支腿內(nèi)力計(jì)算 （5761） 3.6支腿和下橫

8、梁強(qiáng)度驗(yàn)算 （6162）3.6.1支腿強(qiáng)度驗(yàn)算 （6162）3.6.2下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算 （62） 3.7門架的靜剛架計(jì)算 （6266）3.7.1主梁的剛度計(jì)算 （6263）3.7.2支腿靜剛度計(jì)算 （6366） 3.8主梁動(dòng)剛度計(jì)算 （6668） 3.9起重機(jī)輪壓計(jì)算 （6872）3.9.1門架平面內(nèi)輪壓計(jì)算 （6870）3.9.2支腿平面內(nèi)輪壓計(jì)算 （7071）3.9.3 輪壓的合成 （7172）第4章大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （7282） 4.1車輪與軌道的選擇 （7273） 4.2運(yùn)行阻力的計(jì)算 （7374） 4.2.1摩擦阻力的計(jì)算 （73）4.2.2坡度阻力的計(jì)算 （73）4.2.3風(fēng)阻

9、力的計(jì)算 （73）4.2.4運(yùn)行總阻力計(jì)算 （74） 4.3電動(dòng)機(jī)的選擇 （74） 4.4選擇減速器 （7475） 4.5選擇聯(lián)軸器 （75） 4.6電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 （7578）4.6.1電動(dòng)機(jī)過載能力的驗(yàn)算 （7576）4.6.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算 （76）4.6.3起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算 （7678） 4.7減速器的驗(yàn)算 （78） 4.8制動(dòng)器的選擇 （7880） 4.9起動(dòng)和制動(dòng)打滑驗(yàn)算 （8082）五、結(jié)論 （8384）六、參考文獻(xiàn) （8586）七、致謝 （87） 設(shè)計(jì)題目及過程一、已知數(shù)據(jù)和計(jì)算簡(jiǎn)圖題號(hào)：10；起重量：20；跨度：=16.5；懸臂長(zhǎng)度：雙懸臂；=7.2；=6.3；=5.0；工作級(jí)

10、別：、40%；起升高度：10；起升速度:8 機(jī)構(gòu)工作級(jí)別：小車運(yùn)行速度：45 小車工作級(jí)別：大車運(yùn)行速度：80 大車運(yùn)行級(jí)別：小車輪距: 2.5；小車軌距: 1.23；各構(gòu)件質(zhì)量數(shù)據(jù)：起重機(jī)總質(zhì)量：=49612kg；主梁:=18612kg；支腿：=3853kg（一根）；下橫梁：=2346kg(一根)；軌道：=2950kg；走臺(tái)欄桿：=2067kg；大車傳動(dòng)裝置：=1881kg；小車：=7286kg；操縱室：=566kg；電氣均布質(zhì)量：=450kg；電氣集中質(zhì)量：=750kg；小車供電電纜：=314kg；操縱室梯子安裝：=124kg；吊具：=322kg。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖8-19所示：2、 起重小車的

11、設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用垂直反滾輪式單主梁小車。2.1.1 主起升機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 根據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊原則，采用如圖8-21所示的起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖：采用雙聯(lián)滑輪組,取主起升機(jī)構(gòu)滑輪組倍率=4;如圖、所示，主起升機(jī)構(gòu)承載繩索分支數(shù)=24=8；查附表9，采用圖號(hào)為T1362.1508的20噸吊鉤組代用。吊鉤組質(zhì)量=467kg。兩滑輪間距=87。2.1.2選擇鋼絲繩 滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)=4時(shí)，查1表2-1，滑輪組效率=0.975；鋼絲繩承受的最大拉力：查1表2-4，工作級(jí)別；安全系數(shù)=5.5今選用線接觸鋼絲繩型，其破斷拉力換算系數(shù)鋼絲繩的計(jì)算鋼絲繩破斷拉力總和為 由1式(2-10)求得：查

12、附表1，選擇鋼絲繩，其公稱抗拉強(qiáng)度為1670MPa，直徑d=20,其允許破斷拉力總和為。選用鋼絲繩標(biāo)記如下：20NAT619WFC1670ZS220.4 GB8918882.1.3確定滑輪尺寸由1式(2-11)，滑輪的許用最小直徑：D式中，系數(shù)=25由1表2-4查得由附表2選用標(biāo)準(zhǔn)滑輪=500由附表2選用平衡滑輪=0.6=3002.1.4確定卷筒尺寸今選取卷筒直徑與滑輪直徑相同,即=500由3表14-3查得卷筒標(biāo)準(zhǔn)槽形螺距=22;槽底半徑=11卷筒計(jì)算直徑=500+20=520卷筒長(zhǎng)度:參考現(xiàn)有結(jié)構(gòu),取卷筒長(zhǎng)度=1500式中附加安全系數(shù)，=2；卷筒中央不切槽部分長(zhǎng)度，取其等于吊鉤組兩動(dòng)滑輪間距

13、=140,實(shí)際長(zhǎng)度在鋼絲繩偏斜角允許范圍內(nèi)可適當(dāng)增減。卷筒壁厚由1式（2-16）計(jì)算：=0.02+(610)=0.02500+(610)=1620取=20卷筒壁應(yīng)力驗(yàn)算由1式（2-17）計(jì)算：今選用卷筒的材料為147-323抗壓強(qiáng)度極限=65000；抗拉強(qiáng)度極限=15000許用壓應(yīng)力,卷筒壁強(qiáng)度足夠。由于，尚應(yīng)驗(yàn)算彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，如圖8-22所示，當(dāng)卷筒的最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于中央時(shí)：卷筒的斷面系數(shù)：式中=50；=-2=50-22.0=46 卷筒承受的拉應(yīng)力：合成應(yīng)力：式中，許用應(yīng)力 ， 卷筒強(qiáng)度通過。2.1.5選擇電動(dòng)機(jī)靜功率計(jì)算:式中機(jī)構(gòu)的總效率。取=0.85。電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率：，由1表

14、6-1查得。由附表28選得電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如下：YZR250-8，工作制，=40%,=6次/時(shí)。 =720r/min. =6.0由附表29選得電動(dòng)機(jī)軸端尺寸=70,=140.2.1.6選擇減速器卷筒轉(zhuǎn)速減速器的傳動(dòng)比由附表35選擇ZQ650，傳動(dòng)比=40.17輸入功率=26kW.由附表34查得輸入軸直徑=60,1=110.輸出軸端為形軸。2.1.7驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率實(shí)際起升速度：誤差可用實(shí)際所需功率： 不需要改選電動(dòng)機(jī)。2.1.8選擇制動(dòng)器制動(dòng)器的額定制動(dòng)力矩式中制動(dòng)安全系數(shù)。取=1.50由附表15。選擇YWZ5-315/30.制動(dòng)力矩 ，=315.制動(dòng)器質(zhì)量=50.6。2.1.9選擇聯(lián)軸

15、器選用兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)的四支點(diǎn)小車。如下圖所示：，高速浮動(dòng)軸的計(jì)算扭矩由2式82：式中安全系數(shù)=1.5；剛性動(dòng)載荷系數(shù)=1.5；由附表29查得：電動(dòng)機(jī)YZR250M-8的軸端直徑=70，=140.從附表43選得CLZ3半齒聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S139,最大允許扭矩。飛輪矩，質(zhì)量浮動(dòng)軸直徑，。由附表44選用一個(gè)帶制動(dòng)輪直徑為315的半齒聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S215，=1400；=0.42；=19.1。2.1.10電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算由附錄第九節(jié)驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的過載能力 (1)電動(dòng)機(jī)過載能力的驗(yàn)算式中系數(shù)，=2.1；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過載倍率，=2.4。機(jī)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)。，過載驗(yàn)算通過。（2）電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核由附錄第九節(jié)驗(yàn)算電

16、動(dòng)機(jī)發(fā)熱電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)功率：式中，=0.8，由附表23選取電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)功率式中在此按附錄推薦的一般的發(fā)熱法驗(yàn)算發(fā)熱 即按下式求出K值：式中機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)在=40%時(shí)的額定功率。今=1.13。但按簡(jiǎn)易的發(fā)熱效驗(yàn),可以認(rèn)定=1.7由附圖23查得YZR250-8 電動(dòng)機(jī)的允許輸出功率容量值。今,發(fā)熱校核通過。（3）起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間按1式（6-10）計(jì)算：由1可知，對(duì)于350噸通用起重機(jī)。12S。因此滿足要求。式中:靜力矩=（4）制動(dòng)時(shí)間制動(dòng)時(shí)間按1式（6-11）計(jì)算： 制動(dòng)時(shí)間太短，但型制動(dòng)器的制動(dòng)力矩可調(diào)，今將制動(dòng)器的制動(dòng)力矩調(diào)至計(jì)算制動(dòng)力矩，則代入上式，制動(dòng)時(shí)間,仍太短，可將制動(dòng)器彈簧調(diào)松制動(dòng)力矩=350

17、，則制動(dòng)時(shí)間,可用。2.1.11減速器的驗(yàn)算減速器輸出軸最大徑向力由1式（6-16）計(jì)算：式中 =2繞到卷筒上去的繩段數(shù)目=9613.8卷筒及軸的質(zhì)量，由附表36參考取定；ZQ650減速器輸出軸端最大容許徑向載荷，由附表40查得。因此： 合格，通過。輸出軸最大扭矩由1式（6-17）：=21990.1825131.63式中max=2.8由附表21查得由附表36查得. 通過2.2小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.2.1輪壓計(jì)算現(xiàn)將小車設(shè)計(jì)為垂直反滾輪式小車，其受力簡(jiǎn)圖如圖所示參考類型、規(guī)格相近的單主梁小車，估計(jì)小車自重如下：=4509小車上機(jī)械部分質(zhì)量；=16322吊重和吊具重量之和；=2409小車架及防

18、雨罩質(zhì)量。各質(zhì)量至小車主動(dòng)車輪的距離為圖示,其中距離=1230；距離=605；=685；=935；根據(jù)小車的平衡條件，求出主動(dòng)輪輪壓、從動(dòng)輪輪壓和反滾輪輪壓；由：=36525.33=357948由Y=0：36525.33-4509-(20000+322)-2490-=02=13204.33=129402因此，滿載主動(dòng)輪輪壓：Pmax=357948/2=178974 滿載垂直反滾輪壓：Pfg=129402/2=64710空載主動(dòng)輪輪壓：空載車輪輪壓為：空載垂直反滾輪輪壓：每個(gè)空載垂直反滾輪輪壓=42053/2=210262.2.2選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度由附表17，選擇單輪緣車輪=500由附

19、表22，選擇輕軌24由1式（5-1）求車輪踏面疲勞計(jì)算載荷因?yàn)檐壍老涤型鬼?，故車輪與軌道為點(diǎn)接觸。取=500,對(duì)于24輕軌,軌頂?shù)那拾霃?300;點(diǎn)接觸的接觸應(yīng)力按1式(5-3)計(jì)算今選用車輪材料為ZG35CrMnSi，由4，b=686N/mm2。由1表5-2，K2=0.181。由1表5-5，因車輪轉(zhuǎn)速由1表5-3，=1.03。由1表5-4，=1.12 滿足要求。2.2.3運(yùn)行阻力的計(jì)算今為垂直反滾輪式小車，有兩個(gè)垂直車輪和兩個(gè)垂直反滾車輪。 摩擦阻力矩的計(jì)算：式中，主動(dòng)車輪的參數(shù)：k1=0.05，1=0.01；d1=20；=2垂直反滾輪的參數(shù)：k2=0.06；2=0.01；d2=9075

20、。于是 坡道阻力矩： 風(fēng)阻力矩由1式（7-3）：式中=150N/m2； C風(fēng)力系數(shù)，取C=1.2； 小車迎風(fēng)面積()；吊重的迎風(fēng)面積()。2.2.4電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)靜功率：式中當(dāng)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)，即采用單電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，初選電動(dòng)機(jī)功率：N=KdNj=式中，Kd由1表7-6查得為1.2對(duì)于運(yùn)行機(jī)構(gòu)，由附表28，應(yīng)選S4工作制的電動(dòng)機(jī)，JC=25%，CZ=150，YZR160M2-6當(dāng)=40%時(shí) =7.0kW，=945r/min，=0.58kgm22.2.5選擇減速器減速器的傳動(dòng)比；由附表40選用立式減速器ZSC600，i=37.9輸入功率=14kW，=1000r/min小車運(yùn)行速度驗(yàn)算：

21、誤差:可用2.2.6選擇聯(lián)軸器由附表29查得YZR160M2-6電動(dòng)機(jī)的軸端尺寸為d=48,L=110由附表37查得減速器ZSC-600的輸入軸端尺寸d1=35,l1=55；輸出軸端尺寸D=80；l2=115；(1)機(jī)構(gòu)高速軸的計(jì)算扭矩：其余符號(hào)的意義如前由附表47選擇帶制動(dòng)輪的半聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S217，質(zhì)量GD2=0.33kgm2,允許傳遞的最大扭矩Mmax=1400,聯(lián)軸器的質(zhì)量G2=18.1kg(2)低速軸的計(jì)算扭矩：今選用四個(gè)半齒聯(lián)軸器CLZ3，其圖號(hào)為S160，質(zhì)量Gz=25.7=0.435kgm2，Mmax=31502.2.7電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算2.2.7.1電動(dòng)機(jī)的過載能力驗(yàn)算根據(jù)附錄

22、第九節(jié)，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的過載能力；式中as平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，取a=1.7；W=0.006摩擦阻力系數(shù)，按2表12選??；Kp=0.002坡道阻力系數(shù)。由1得=250N/m2=4900NMN過載能力通過2.2.7.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算按附錄第九節(jié)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算：穩(wěn)態(tài)功率按附表23、25，G=G2=0.8（JC=25%,CZ=300次）。因此，動(dòng)態(tài)功率Nd=系數(shù)K=取K=1.7.按附圖18查得K=1.7，JC=25%,CZ=300,N=7.21kW.故，滿足發(fā)熱要求。2.2.7.3驗(yàn)算起動(dòng)的時(shí)間滿載起動(dòng)時(shí)間按下式驗(yàn)算： 驗(yàn)算空載起動(dòng)時(shí)間：空載起動(dòng)時(shí)間： 2.2.8選擇制動(dòng)器由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)可知

23、，滿載制動(dòng)力矩時(shí)按下式計(jì)算：由設(shè)計(jì)指導(dǎo)書起重機(jī)課程設(shè)計(jì)中的附表15選用YWZ5-200/30,制動(dòng)力矩.驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間：制動(dòng)時(shí)間偏短。可將彈簧調(diào)松。第三章 門架的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1門架主要尺寸確定3.1.1主梁幾何和特性門架的主要構(gòu)件有主粱、支腿和下橫粱，皆采用箱形結(jié)構(gòu)。主粱截面如圖8-24所示，其幾何尺寸如下：主梁幾何尺寸 高度() =()16.5 =1.10.66 取 =1.203 寬度B(060.8) =(0.60.8)1.20=0.720.96 取 =0.85; =0.76 取副膻板厚度 2=0.5 其它板厚 1=3=4=0.6 其余尺寸 =150,=90(腹板間距) 主梁幾何特性 面 積

24、=374.82 靜面矩 =101503; =68603 慣性矩 =13287624 =5594314 截面模數(shù) =170353; =108843; =94573;3.1.2支腿幾何尺寸和幾何特性 支腿總體尺寸 支腿幾何圖形如圖8-25所示參考同類型超重機(jī)，采用“L”型支腿, 確定總體幾何尺寸如下:H=8.05，H1=1.35，H2=O.40，H3=1.50，H4=2.00H5=13.765 =8.25 =1.60 =5.40 =4.05 =7.00B=8.529 計(jì)算門架內(nèi)力時(shí)，取計(jì)算高度， =1.35十8.05十O.4=9.80 計(jì)算內(nèi)力時(shí)，取計(jì)算高度: =8.052 支腿截面尺寸及幾何特性

25、支腿截面尺寸如圖8-26所示，其幾何特性為：截面: ; =l432431;；.截面：=403208; =1951110;；折算慣性矩：=565398 ;=1691770。3.1.3下橫梁截面尺寸及幾何特下橫梁截面幾何尺寸如圖8-27所示，其截面幾何特性為，截面： ; , ； 截面： ; ， ；3.1.4主粱支腿抗彎剛度比系數(shù):式中 主梁繞軸慣性矩; 支腿折算慣性矩， =9.8，=16.5 3.1.5大車輪距取3.2門架的計(jì)算載荷3.2.1主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度質(zhì)量門架的計(jì)算載荷：q=59.06主梁的單位長(zhǎng)度質(zhì)量：式中起升沖擊系數(shù)，由第二章，取=1。3.2.2小車輪壓小車輪：?jiǎn)沃髁盒≤囉袃蓚€(gè)垂直車輪輪壓

26、計(jì)算輪壓：由第二章得，動(dòng)力系數(shù)可按下式計(jì)算：=取=1.15,則=299253.3/2=3.2.3小車制動(dòng)時(shí)由于貨重和小車自重引起的慣性力由式（8-10）可知，小車制動(dòng)時(shí)的慣性力受限于小車車輪與軌道的粘著力，即式中 粘著系數(shù)，=0.15 主動(dòng)車輪輪壓，3.2.4大車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力由式（8-7）可知，大車制動(dòng)時(shí)引起的慣性力也受限于車輪與軌道的粘著力主梁自重引起的慣性力； 在本例中，大車車輪總數(shù)為4，主動(dòng)車車輪數(shù)為2，尺寸和見圖8-24：貨物自重和小車自重引起的慣性力 若取作用在處； =支腿自重引起的慣性力支腿自重：Gt=3853kg=0.153853主梁自重引起慣性力化成均布截荷3.2.5風(fēng)載

27、荷 作用于貨物的風(fēng)載荷當(dāng)Q=20t時(shí)，=10; C=1.2;為工作狀態(tài)最大風(fēng)壓，由1可知=250(假設(shè)在沿海工作)作用在小車上的風(fēng)載荷式中小車的迎風(fēng)面積，由小車防雨罩的尺寸確定，=81.22508=2400作用在主梁上的風(fēng)載荷式中主梁長(zhǎng)度方向迎風(fēng)面積；=1.225055=16500將主梁上風(fēng)載荷化為均布載荷=4.533N/cm作用在支腿上的風(fēng)力式中 Ft=HB=8.051.675=13.5=1.225013.5=4050化為均布載荷： 3.3主梁的內(nèi)力計(jì)算3.3.1垂直面內(nèi)應(yīng)力將門架分為門架平面和支腿平面，分別作為平面剛架計(jì)算下面將對(duì)主梁、支腿、下橫梁逐個(gè)進(jìn)行計(jì)算計(jì)算主梁的內(nèi)力時(shí)，將門架當(dāng)作平

28、面靜定結(jié)構(gòu)分析主梁均布自重引起的內(nèi)力由1表11-3的計(jì)算公式：支反力：剪力： 彎矩： 由主梁自重引起的內(nèi)力圖由如圖8-28，其中圖a為計(jì)算簡(jiǎn)圖，b為彎短圖，c為剪刀圖移動(dòng)載荷引起的主梁內(nèi)力取小車輪壓：分別計(jì)算小車位于跨中和懸臂端時(shí)的主梁內(nèi)力：A. 小車位于跨中（如圖8-29、和）由1表11-3：如圖8-28 主梁由自由重引起的內(nèi)力圖由1最大彎矩作用位置：x=由1表11-3求得支反力；VA=149627剪刀B. 小車位于縣臂端（圖8-29、和）由1表11-3得：支反力:剪力：=由1表11-3；彎矩 小車制動(dòng)慣性力引起的主梁內(nèi)力（圖8-30、和）當(dāng)小車制動(dòng)時(shí)，慣性力順主梁方向引起的主梁內(nèi)力，由1表

29、11-3；支反力：剪力：由1表11-3 求得彎矩：跨中： 支座處: 圖8-30 主梁由小車慣性力引起的內(nèi)力圖3.3.2水平面內(nèi)的內(nèi)力當(dāng)大車制動(dòng)時(shí)，由于慣性力和風(fēng)載荷引起的主梁內(nèi)力，在主梁水平面內(nèi)，由于大車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力順大車軌道方向，其中由主梁自重引起的和由滿載小車自重引起的P的計(jì)算值已于前述順大車軌道方向的風(fēng)載荷為、和（其值也列在前面），它們引起的主梁內(nèi)力見圖8-31.A、小車在跨中 由1表11-3 求得彎矩：= B、小車在懸臂端 由1表11-3求得彎矩：= = =ML/2=現(xiàn)分別將主梁垂直面和水平面內(nèi)的彎矩列表如下：主梁垂直面內(nèi)彎矩（Nm） 生產(chǎn)彎矩的 外力小車位置 主梁均布質(zhì)量q移動(dòng)

30、載荷p小車在跨中小車在懸臂-153083.52-153083.52248878.84248878.840-149626.61043440.06-740653.65 產(chǎn)生彎矩的 外力 小車位置小車制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生慣性力移動(dòng)載荷P小車在跨中197837.5898918.7938044.241486999.2小車在懸臂197837.5898918.79-1224645.8-374004.86主梁水平面內(nèi)彎矩（Nm） 產(chǎn)生彎矩的 外力 小車位置、 、 、 、 等小車在跨中小車在懸臂-26023.68-105420.98-163831.18-34185.433.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算3.4.1彎曲應(yīng)力驗(yàn)算由上表可知

31、，主梁在垂直面和水平面內(nèi)的合成彎短，小車在跨中時(shí)，跨中彎矩最大。小車在懸臂時(shí)，支 承處彎矩最大?，F(xiàn)分別驗(yàn)算主梁跨中和支腿處的彎曲應(yīng)力。由公式（8-14）求得跨中彎曲應(yīng)力。=12011.90N/cm2由公式（8-15），支承處彎曲應(yīng)力= =9675.19N/cm23.4.2剪應(yīng)力驗(yàn)算根據(jù)上述計(jì)算,小車在懸臂端時(shí),主梁支承處剪力最大,主梁支承處垂直面內(nèi)的剪應(yīng)力由式(8-16)計(jì)算：小車在跨中： =36093.6+118807.657635.5=147265.75N小車在懸臂端：=36093.62525387635.5=296267.1N剪應(yīng)力：3.4.3主梁扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力主梁在水平面內(nèi)受水平慣性力和風(fēng)

32、力引起的剪應(yīng)力一般較小，可略去不計(jì)。 對(duì)于單主梁箱形門式起重機(jī)，其主梁截面除承受自由彎曲應(yīng)力外，還了在受約束彎曲應(yīng)力、約束扭轉(zhuǎn)正應(yīng)力（以增大15%的自由彎曲應(yīng)力計(jì)入）和剪應(yīng)力。此外，主梁截面還了在受純扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，現(xiàn)驗(yàn)算如下：彎心的位置如圖8-32所示，主梁截面彎心位置： 如圖8-32 主梁截面彎心計(jì)算簡(jiǎn)圖小車各部分重量如下：=4509kg小車上機(jī)械部分重量；=16322kg吊重及吊鉤組重量；=2490kg小車架及防雨罩重量。外扭矩 主腹板上的剪應(yīng)力1=式中 =90.7150.8=13677.561=1369.37N/蓋板厚度與主腹板厚度相同 副腹板上剪應(yīng)力2=1641N/3.5支腿與下橫梁的內(nèi)

33、應(yīng)力計(jì)算3.5.1門架平面支腿內(nèi)力計(jì)算計(jì)算支腿內(nèi)力時(shí)，可分別取門架平面和支腿平面的門架作為平面剛架進(jìn)行計(jì)算，門架平面的剛架為一次超靜定結(jié)構(gòu)，支腿平面的剛架為超靜定結(jié)構(gòu)由主梁均布自重產(chǎn)生的內(nèi)力（如圖8-33）由1表11-4可知，有懸臂的側(cè)推力為： 為了安全起見，現(xiàn)將有懸臂門架當(dāng)作無懸臂門架計(jì)算，即 H=彎矩： 由移動(dòng)載荷產(chǎn)生的內(nèi)力（由小車輪壓產(chǎn)生的主梁內(nèi)力），分為小車在跨中和小車在懸臂端進(jìn)行 A. 小車在跨中（圖8-34） 當(dāng)=9.7m時(shí)，=2.6側(cè)推力：=彎矩：B. 小車在懸臂端（如圖8-35）主鉤左極限位置。側(cè)推力：彎矩：=41665.36980=40832052N.cm 作用在支腿上的風(fēng)載

34、荷產(chǎn)生的支腿內(nèi)力（如圖8-36a、b所示） 作用在支腿上的均布風(fēng)載荷引起的支腿內(nèi)力：側(cè)應(yīng)力： 彎矩 由于順小車方向軌道的小車制動(dòng)慣性力和風(fēng)載荷產(chǎn)生的支腿內(nèi)力（如圖8-37a、b所示）由1表11-4可知，順小車軌道方向的風(fēng)載荷和小車制動(dòng)慣性力產(chǎn)生的支腿內(nèi)力：側(cè)推力: =(20187.51+2400+3000)=12793.75N彎矩:小車在跨中的支腿合成彎矩：小車在懸臂端的支腿合成彎矩：3.5.2支腿平面內(nèi)的支腿內(nèi)力計(jì)算計(jì)算支腿平面內(nèi)的內(nèi)力時(shí)，可按小車運(yùn)行到支腿位置時(shí)計(jì)算，此時(shí)垂直載荷：P=2P+G+G+G式中各符號(hào)的意義見前述。 由垂直載荷引起的支腿內(nèi)力（如圖8-38a所示）在垂直載荷作用下引

35、起的支腿內(nèi)力由1表11-5得支反力：彎矩: 如圖8-38 支腿的內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖由水平載荷引起的支腿內(nèi)力 (如圖8-38) 在水平載荷和作用下引起的支腿內(nèi)力由1表11-5計(jì)算：作用在支腿頂部的水平載荷：作用在支腿中部的水平載荷：支反力：彎矩=5719160=91486.64Nm 支腿承受從主梁傳遞據(jù)矩作用引起的支腿內(nèi)力（如圖8-38）已知支反力 彎矩：支腿自重引起的支腿內(nèi)力（如圖8-38）已知支腿自重，化為均布載荷：彎矩支反力 = 彎矩： 下橫梁自重引起的下橫梁內(nèi)力（如圖8-38所示） 在計(jì)算支腿平面內(nèi)的門架內(nèi)力時(shí)，可同時(shí)求出支腿上的彎矩和下橫梁中的彎矩。除此之外，下橫梁自重在下橫梁產(chǎn)生的彎矩：下

36、橫梁自重=2346kg，化為均布載荷支反力彎矩 在支腿與下橫梁聯(lián)接處的下橫梁截面處的彎矩：=支腿平面內(nèi)支腿和下橫梁承受的彎矩支腿平面內(nèi)支腿下部彎矩合成：3.6支腿和下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算3.6.1支腿強(qiáng)度驗(yàn)算由上述門架的內(nèi)力計(jì)算可知，在門架平面內(nèi)，支腿上部彎矩較大，向下逐漸小。而在支腿平面內(nèi)，支腿下部彎矩較大，向上逐漸變小。所以單主梁門式起重機(jī)支腿在兩個(gè)方向的寬度尺寸可變化成為變截面形狀，如圖8-15所示，對(duì)于支腿上部面，當(dāng)小車位于跨中時(shí)，可按門架平面的合成彎矩：MC=-437006.49N.m和支腿平面內(nèi)支腿承受主梁傳遞的扭矩Mn=269339.99N.m驗(yàn)算彎曲應(yīng)力：=對(duì)于支腿下部截面B-B，可只

37、按支腿平面、支腿下部承受的合成彎矩和軸向力合成驗(yàn)算支腿強(qiáng)度軸向力 彎曲應(yīng)力 =7553.533.6.2下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算下橫梁強(qiáng)度按截面的合成彎矩驗(yàn)算：3.7門架的靜剛架計(jì)算3.7.1主梁的剛度計(jì)算計(jì)算門架剛度時(shí)，應(yīng)分別對(duì)主梁和支腿進(jìn)行剛度計(jì)算。在進(jìn)行主梁剛度計(jì)算時(shí)，應(yīng)以門架平面作為計(jì)算平面。在進(jìn)行支腿剛度計(jì)算時(shí)，以支腿平面作為計(jì)算平面。主梁剛度按超靜定門架計(jì)算。當(dāng)小車在跨中時(shí)，按式（8-23）計(jì)算=當(dāng)小車在懸臂墻時(shí)，按式（8-24）計(jì)算：=3.7.2支腿靜剛度計(jì)算對(duì)于支腿，只需進(jìn)行支腿平面內(nèi)的剛計(jì)計(jì)算即可如圖8-39 支腿剛度計(jì)算簡(jiǎn)圖1）水平剛度（如圖8-39、）在水平載荷、作用下，支腿頂部的水

38、平位移按式（8-30）計(jì)算:其中,單位水平載荷=1引起的支腿內(nèi)力為:在水平載荷和作用下引起的內(nèi)力由前述所知=45835；=7772=0.52垂直剛度計(jì)算（如圖8-39、）在垂直載荷作用下，支腿頂部的垂直位移按式（8-29）計(jì)算：?jiǎn)挝淮怪陛d荷=1引起的支腿內(nèi)力：由前述計(jì)算：=377562.28扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算（如圖8-39、）支腿受主梁傳遞的扭矩而引起扭轉(zhuǎn)變形，其扭轉(zhuǎn)剛度按式（8-31）驗(yàn)算： 單位扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算，單位扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算按下式計(jì)算： 3.8主梁動(dòng)剛度計(jì)算主梁的動(dòng)剛度，可以由式（3-24）驗(yàn)算主梁滿載自振頻率來控制：當(dāng)小車在跨中時(shí)，由表3-7 式中 在此 =163.22式中 在此 于是 小車在

39、懸臂端時(shí)：式中 =82.14 式中 =0.50 =4.59 皆大于2Hz,滿足要求。3.9起重機(jī)輪壓計(jì)算如圖8-40所示為單主粱門式起重機(jī)的輪壓計(jì)算簡(jiǎn)圖。其計(jì)算步驟是：先分別計(jì)算出在門架平面內(nèi)和支腿平面內(nèi)的輪壓，然后疊加。 在計(jì)算門架內(nèi)的起重機(jī)的輪壓時(shí)，應(yīng)按小車位于左懸臂進(jìn)行計(jì)算。這時(shí)，門架平面支腿處車輪產(chǎn)生最大輪壓，支腿處車輪產(chǎn)生最小輪壓 在支齲平面，分別計(jì)入風(fēng)力、大車制動(dòng)慣性力和下橫粱重量等，分別求出支腿和處的附加輪壓 按額定起重機(jī)計(jì)算輪壓(小車位于左懸臂端)巳知數(shù)據(jù)如圖8-40、如圖8-41所示。門架的各部分質(zhì)量和載荷如下Gc=566kg G=750kg; G=4764.66kg，G=3

40、853kg，G=1881.4kg G=14558.7kg G=124kg，G=7286kg;h=11.3m;Q=16000kg，= 3.6m；G=322kg,=21m;h=10.55m; =19m;=12.3m;=5.375m;=11.3m =12ms =6m; B=7m G=2346kgP=16500N;P=2400N; p=4050N; p=3000N; p =3222N;p=20047N， p=p+p=221615N; P=p+2p=20047N十22722=25491N =llm; p=17141N3.9.1門架平面內(nèi)的輪壓計(jì)算最大輪壓： 門架平面的最小輪壓： V=（V+V）=+3.9

41、.2支腿平面內(nèi)輪壓計(jì)算支腿平面的輪壓計(jì)算如圖8-41所示：1 支座處輪壓：2 支座處輪壓:3.9.3輪壓的合成由于門架平面內(nèi)A支座處輪壓最大，其值為,若在設(shè)計(jì)時(shí)，能夠使得支座側(cè)的兩個(gè)小車輪輪壓接近相等，則有： V=V=237909.4 同理，支座處的兩個(gè)車輪輪壓： V=V=61014.16 將支腿內(nèi)的輪壓和均分到每個(gè)車輪上，則=58198.22 =-37540.56 現(xiàn)將門架平面內(nèi)和支腿平面內(nèi)分別求得的輪壓疊加得：門式起重機(jī)車輪輪壓疊加值（N）由上表看出，最大輪壓為：VA=29610762N4、 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1車輪與軌道的選擇由附表18,選擇雙輪緣車輪=700mm大車車輪軸徑:=

42、100mm;車輪軸承型號(hào)：7524；軌道型號(hào):43;由附表22，軌頂曲率半徑=30cm 由1式(5-1)，求車輪踏面疲勞計(jì)算載荷： 由前述門架計(jì)算可知: 因?yàn)檐壍老涤型鬼?，故車輪與軌道為點(diǎn)接觸。取，軌頂半徑點(diǎn)接觸的接觸應(yīng)力按1式(5-3)計(jì)算：今選用車輪為，由，。由1表5-2，k=0.181,k=6.6 由1表5-5,=0.845,=0.443 因車輪轉(zhuǎn)速 由1表5-3，C=1.08由1表5-4，C=1.12 P=kCC=0.1811.081.12=317370N滿足要求。4.2運(yùn)行阻力的計(jì)算4.2.1摩擦阻力的計(jì)算摩擦阻力的計(jì)算，由1式(7-1)： 由1， 取=0.02, =0.08cm,=

43、1.5 =1.5(16000+49612)(0.08+0.02)=231479 =4.2.2坡度阻力的計(jì)坡度阻力的計(jì)算，根據(jù)1式(72)： 4.2.3風(fēng)阻力的計(jì)算風(fēng)阻力的計(jì)算： 4.2.4運(yùn)行總阻力計(jì)運(yùn)行總阻力： 4.3電動(dòng)機(jī)的選擇初選電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率：已知運(yùn)行速度 按1式(7-10)電動(dòng)機(jī)功率： 由1表7-6選得=1.2,由附表28可選擇電動(dòng)機(jī)，YZR200L-6，JC=40， ，。4.4選擇減速器減速器的傳動(dòng)比： =26.74今選用立式套裝減速器，由附表40查得： ZSC600V，=27.3，=18，大車運(yùn)行速度驗(yàn)算： 速度誤差驗(yàn)算: 可用電動(dòng)功率，因現(xiàn)選減速器傳動(dòng)比較的增大，即大車運(yùn)

44、行速度降低，故電動(dòng)機(jī)功率合適4.5選擇聯(lián)軸器由附表37查得，ZSC-600的輸入軸尺寸：=35,=55, 減速器輸出端為套裝式，不需聯(lián)軸器，故只需選高速軸聯(lián)軸器 機(jī)構(gòu)高速軸扭矩： 式中 其中符號(hào)如前由附表44,選擇帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器，120，4.6電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算4.6.1電動(dòng)機(jī)過載能力的驗(yàn)算根據(jù)附錄第九節(jié)，按下式驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的過載能力： 通過。式中：GD=1.15（GD+GD）=1.15（2.6+0.38)=3.42kgm其余符號(hào)同前4.6.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱驗(yàn)算按附錄第九節(jié)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱按下式驗(yàn)算:穩(wěn)態(tài)功率： 附表25和23,G=G=0.8(JC=25，CZ=450次)。因此 動(dòng)態(tài)功率:N= 系數(shù) 根據(jù)附圖19，取K=1.7時(shí) JC=40的YZR200-6在CZ=450次時(shí)的允許輸出功率為.發(fā)熱驗(yàn)算通過4.6.3起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算滿載起動(dòng)時(shí)間(分別驅(qū)動(dòng))驗(yàn)算： t(Q=0)= 式中 靜力矩: =222.33起動(dòng)時(shí)間： t= 空載起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算空載起動(dòng)時(shí)的靜力矩： 摩擦阻力的計(jì)算： 坡道阻力的計(jì)算：風(fēng)阻力；空載起動(dòng)時(shí)的靜阻力矩： M=192.88N 空載起動(dòng)時(shí)間： （Q=0）= =4.7減速器的驗(yàn)算減速器的軸人功率按起動(dòng)時(shí)的功率確定:已知每個(gè)電動(dòng)機(jī)的靜功率為16.38kW,而 式中:NN,宜改選ZSC-