5噸通用橋式起重機(jī)雙梁小車設(shè)計(jì)

5 噸通用橋式起重機(jī)雙梁小車設(shè)計(jì)緒論橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)， 又稱天車。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，設(shè)置在小車上的起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物垂直升降。三個(gè)機(jī)構(gòu)的綜合，構(gòu)成一立方體形的工作范圍， 這樣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)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉庫、廠房、碼頭和露天貯料場等處。 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)三種。各類橋式起重機(jī)的特點(diǎn)如下1. 普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá) 60 米。2. 簡易梁橋式起重機(jī)又稱梁式起重機(jī)， 其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機(jī)類似，起重量、跨度和工作速度均較小。 橋架主梁是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡單截面梁， 用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡易小車作為起重小車， 小車一般在工字梁的下翼緣上運(yùn)行。 橋架可以沿高架上的軌道運(yùn)行， 也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛梁式起重機(jī)。3. 冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似， 但在起重小車上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。 這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級別較高。主要有五種類型。4. 鑄造起重機(jī)：供吊運(yùn)鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運(yùn)鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或鋼錠模等用。主小車吊運(yùn)盛桶，副小車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作。5.夾鉗起重機(jī)：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運(yùn)到深坑均熱爐中，或把它取出放到運(yùn)錠車上。6.脫錠起重機(jī)：用以把鋼錠從鋼錠模中強(qiáng)制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機(jī)用項(xiàng)桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。7. 加料起重機(jī)：用以將爐料加到平爐中。主小車的立柱下端裝有挑桿，用以挑動(dòng)料箱并將它送入爐內(nèi)。主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)。 副小車用于修爐等輔助作業(yè)。1橋式類型起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)一般由主梁和端梁組成， 分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成， 雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接， 端梁兩端裝有車輪， 用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道， 供起重小車運(yùn)行。 橋架主梁的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式， 主梁由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、 下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去， 其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，自重較小，但制造較復(fù)雜。四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉型空間結(jié)構(gòu)， 在上水平桁架表面一般鋪有走臺板， 自重輕，剛度大，但與其它結(jié)構(gòu)相比， 外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)?？崭硅旒芙Y(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主梁， 由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)， 除主腹板為實(shí)腹工字形梁外， 其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口， 形成一個(gè)無斜桿的空腹桁架，在上、 下水平桁架表面鋪有走臺板， 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部，自重較輕，整體剛度大，這在中國是較為廣泛采用的一種型式。下面具體介紹普通橋式起重機(jī)的構(gòu)造。 普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、 橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。 起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、 制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。 電動(dòng)機(jī)通過減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。 小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類： 一類為集中驅(qū)動(dòng)， 即用一臺電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪； 另一類為分別驅(qū)動(dòng)、 即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、 小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、 減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪， 如果起重量很大， 常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。本次設(shè)計(jì)課題為 5t 通用橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì)，主要包括起升、運(yùn)行兩大機(jī)構(gòu)及其安全裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算和裝配圖與零部件圖的繪制。 將我們所學(xué)的知識最大2限度的貫穿起來， 使我們學(xué)以至用、理論聯(lián)系實(shí)際。培養(yǎng)我們的設(shè)計(jì)能力及理論聯(lián)系實(shí)際過程中分析問題、解決問題的能力。1.小車設(shè)計(jì)方案的確定2. 1.1 本設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：1 、 起重量 5 噸；2 、 起重機(jī)結(jié)構(gòu)采用箱型結(jié)構(gòu)；3 、 工作級別 M5；4 、 起升高度 16 米；5 、 起重小車起升速度11.3m/min ；6 、 環(huán)境溫度： -20 0 C400 C;7 、 起重小車運(yùn)行速度37.4m/min ；8 、 海拔高度： 1000m以下；9 、 濕度：40%；10 、起重機(jī)軌道： P18；11 、室內(nèi)使用；12 、顏色：橘紅。1.2 設(shè)計(jì)要求：1 、依據(jù) GB3811-83起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行。2 、圖紙：2.1 、小車總裝配圖（不考慮電氣部分）2.2 、卷筒結(jié)構(gòu)圖2.3 、滑輪組結(jié)構(gòu)圖2.4 、吊鉤組結(jié)構(gòu)圖2.5 、主動(dòng)車輪組結(jié)構(gòu)圖2.6 、被動(dòng)車輪組結(jié)構(gòu)圖3 、計(jì)算書內(nèi)容： 小車的概述、 結(jié)構(gòu)組成、機(jī)構(gòu)計(jì)算（卷筒計(jì)算、 電機(jī)計(jì)算、減速機(jī)選型、 制動(dòng)器計(jì)算、聯(lián)軸器計(jì)算）（包括電機(jī)發(fā)熱） 、軸承的選擇計(jì)算 （減速機(jī)內(nèi)部的齒輪可以不計(jì)算）。34 、小車運(yùn)行部分計(jì)算（包括電機(jī)發(fā)熱）、車輪計(jì)算、車輪軸計(jì)算、軸承的選擇計(jì)算（減速機(jī)內(nèi)部的齒輪可以不計(jì)算）。5 、自己認(rèn)為需要增加的計(jì)算內(nèi)容。1.3 簡圖：主起升機(jī)構(gòu)簡圖吊鉤組機(jī)構(gòu)簡圖4高速浮動(dòng)軸構(gòu)造小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡圖52. 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組按照布置宜緊湊的原則， 決定采用如下圖 5-1 的方案。按 Q=5t，查1 表 4-2 取滑輪組倍率 ih=2 ，承載繩分支數(shù)：Z=2ih=4查1 附表 9 選短型吊鉤組，得其質(zhì)量：G0 =99kg 兩端滑輪間距 A=162mm。所以ih =2Z=42.2選擇鋼絲繩若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)i h=2，查 1 表 2-1 得滑輪組效率 h=0.985鋼絲繩所受最大拉力：QG0=500099=8.62KNSmax=2 20.9852i h查 2 表, 中級工作類型 ( 工作級別 M5) 時(shí) , 安全系數(shù) n=5。鋼絲繩計(jì)算破斷拉力 Sb：S b=nSmax=58.62=43.1KN查 1 附表 1 選用纖維芯鋼絲繩 6W(19)-13.5-155I ，鋼絲公稱抗拉強(qiáng)度 1670MPa，光面鋼絲，左右互捻，直徑 d=11mm，鋼絲繩最小破斷拉6力 S b =66.68KN，標(biāo)記如下：鋼絲繩 6W(19)-13.5-155I2.3確定滑輪主要尺寸滑輪的許用最小直徑：D d e1 = 20 251 =480mm式中系數(shù) e=25由 2 表 2-4 查得。由1 附表 2 選用滑輪直徑 D=280mm，取平衡滑輪的直徑 Dp=0.6*264=158.4 由表的 Dp=225mm?；喌睦K槽部分尺寸可由 1 附表 3 查得。由附表 4 選用鋼絲繩 d=11mm，D=280mm，滑輪軸直徑 D5=90mm的 E1 型滑輪，其標(biāo)記為：滑輪 E111 280-90 ZB J80 006.8-87所以D=400mm2.4確定卷筒尺寸，并驗(yàn)算強(qiáng)度卷筒直徑：D d e 1 =11 25 1 =264mm由 1 附表 13 選用， A 型卷筒繩槽尺寸 D=315mm由3 附表 14-3 查得槽距， t=14mm，槽底半徑 r=7mm卷筒尺寸：HihZ 04 t L1 = 218 103 3L=2D02 4 13 1623.14 326=1089.1mm取 L=1100mm式中 Z 0附加安全系數(shù)，取Z0 =2；L1卷槽不切槽部分長度，取其等于吊鉤組動(dòng)滑輪的間距，即L1=A=162mm，實(shí)際長度在繩偏斜角允許范圍內(nèi)可以適當(dāng)增減；D0卷筒計(jì)算直徑D0=D+d=315+11=326mm卷筒壁厚：=0.02D +（610）=0.02 315+（610）=12.3 16.3取 =13mm卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：卷筒的長度 L=946，而 3 倍 D 為 9457卷筒拉應(yīng)力驗(yàn)算：卷筒長度L3D，尚應(yīng)校驗(yàn)由彎矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力，卷筒彎矩圖示與圖5-2卷筒彎矩圖卷筒最大彎矩發(fā)生在鋼絲繩位于卷筒中間時(shí)：M w = Smax l = SmaxL L1 =86201100 16222=4042780Nmm卷筒斷面系數(shù)：W =0.1D 4D i4=0.1 31542894=921729.67 mm3D315式中 D 卷筒外徑， D =315mm；Di 卷筒內(nèi)徑， Di = D -2=315-2 13=289mm于是M w=4042780=4.39MPal =921729.67W合成應(yīng)力：l =l +ly max =4.39+3951=19.7MPay130式中許用拉應(yīng)力l = b = 195 =39MPan258 l l卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過。故選定卷筒直徑D =315mm，長度L=1100mm；卷筒槽形的槽底半徑r =7mm，槽距 t =13mm，倍率 i h =3卷筒 A3151100-7 13-20 3 左 ZB J80 007.2-87所以Ds=90mmL=1100mm=13mm通過校核計(jì)算l l 強(qiáng)度驗(yàn)算通過。2.5 選電動(dòng)機(jī)計(jì)算靜功率：N j = QG0 v =5000998 =14KW10260102600.85式中 機(jī)構(gòu)總效率，一般=0.8 0.9 ，取 =0.85電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率：N e kd N j =0.8 14=11.2KW式中系數(shù) kd 由2 表 6-1查得，對于 M 1 M e 級機(jī)構(gòu)，k d =0.75 0.85 ，取 kd =0.8查 1 附表30 選用電動(dòng)機(jī)JZR-41-8 ，其，2Ne =11KWn1 =710rpm GD 2 d =1.06kg m2 ，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 Gd =210kgN e =11.2KW選電動(dòng)機(jī) YZR180L-82.6驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件按照等效功率法，求JC =25%時(shí)所需的等效功率：N x k25 N j =0.75 0.87 7.84=5.1KW9式中 k25 工作級別系數(shù)，查 2 表 6-4 ，對于 M5 M6 級，k 25 =0.75 ；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)間的比重（ tq / t g ）查得。由 2 表 6-3 ，一般起升機(jī)構(gòu) t q / t g =0.1 0.2 ，取t q / t g =0.1 ，由 2 圖 6-6 查得=0.87 。由以上計(jì)算結(jié)果 N x N e ，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件N x =5.1KWN x N e 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算通過2.7選擇減速器卷筒轉(zhuǎn)速：Vi h=13.3* 2=26r/minN j =3.140.326D 0減速器總傳動(dòng)比：、i0= n1 =710 =27.3n j26查 1 附表 35 選 PJ-500-3CA-左減速器，當(dāng)工作類型為中級（相當(dāng)工作級別為 M5 級）時(shí)，許用功率 N=31.5KW， i 0 =40.17 ，質(zhì)量 G g =878，主軸直徑 d1 =60mm，軸端長 l1 =110mm（錐形）選減速器 PJ-500-3CA2.8驗(yàn)算起升速度實(shí)際起升速度：v =26* 0.326 =8.476m/min102.9校核減速器輸出軸強(qiáng)度由 2-2-10 得輸出軸最大徑向力Fmax ：Fmax = 2 S+G/2F Fmax =1.05 * 8.624.56 / 2 =11.3KN F =26.5KN由 2-2-11 得輸出軸最大扭矩：M max = 2 MM M max =1.05*40=42KNm M =96500Nm由以上計(jì)算，所選減速器能滿足要求M max M 減速器輸出軸強(qiáng)度足夠2.10選擇制動(dòng)器所需靜制動(dòng)力矩：M z K z M j = K z QG0 D 02i hi 0=1.75 5000399 0.315 0.85227.3=14.5 m式中 K z =1.75 制動(dòng)安全系數(shù)，由 2 第六章查得。由 1 附表 15 選用 YWZ5-250/23 制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 M ez =140225Nm，制動(dòng)輪直徑 D z =250mm，制動(dòng)器質(zhì)量 Gz =37.6 選用 YWZ5-250/23 制動(dòng)器2.11選擇聯(lián)軸器高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由2 （ 6-26 ）式：M cn 8 M e1.51.8151408 Nm11式中 M e151電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩（前節(jié)求出）；n =1.5 聯(lián)軸器安全系數(shù)；8 =1.8 剛性動(dòng)載系數(shù)，一般8 =1.5 2.0 。由1 附表 29 查得 JZR2 -41- 軸端 d65mm ， l105mm 。從1 附表34 查得減速器的高速軸為圓錐形 d 42mm, l85mm 。靠電動(dòng)機(jī)軸端聯(lián)軸器由1 附表 43 選用 CLZ3 -S 139 半聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩 M=3150NmM C值，飛輪力矩GD22 ，質(zhì)量tl0.403kgmGl =23.6kg浮動(dòng)軸的兩端為圓柱形 d 55mm,l85mm靠減速器軸端聯(lián)軸器由1 附表 45 選用帶300mm 制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸 器 , 其圖 號 為S385, 最 大容 許轉(zhuǎn) 矩 Mt =1400Nm, 飛 輪 力 矩GD 2 l0.33 kg m2 , 質(zhì)量 18.4kg 為與制動(dòng)器 Y 相適應(yīng) , 將 S385 聯(lián)軸器所需制動(dòng)輪 , 修改為250mm 應(yīng)用半齒聯(lián)軸器； CLZ3 , 圖號 S139M C M t 帶250mm 制動(dòng)輪半齒聯(lián)軸器 , 圖號 S3852.12驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間：t qn1C GD 21Q G0 D 2 038.2 M q M ji 2式中 GD 21GD 2d GD 2Z =1.063 2+0.403 2+0.33 2=1.40kg m2靜阻力矩：Q G0 D 05000 99 0.315kg mM j227.330.612i0.8512=306.1Nm平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：M q1.5M e 1.5 220330Nm tq710500099 0.315238.2 330306.11.15 1.4027.3 20.853=0.68s查2 對于 380t 通用橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的t q 1 5 sec，此時(shí) tq >1s.故所選電動(dòng)機(jī)合適。tq0.68sec2.13驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間由 2 式（ 6-24 ）得，制動(dòng)時(shí)間：t zn1M j )C(GD 2 )1(QG0 )D0238.2(M e2i 271038.2(2800455.26)1.151.402455.265020.650.46 sec式中M j (QG0 )D2ih i0(500099)0.3150.85 84.2 Nm2327.3查 1表 6-6查得許用減速度a0.2,a=v / t z ， tz0.67 sec，因?yàn)閠 tz ，故合適。tz =0.46sectz0.67 sect tz132.14高速浮動(dòng)軸（1）疲勞計(jì)算軸受脈動(dòng)扭轉(zhuǎn)載荷，其等效扭矩：M Im ax6 M e2 146292 Nm式中6 動(dòng)載系數(shù)6 =2由上節(jié)選擇聯(lián)軸器中， 已經(jīng)確定浮動(dòng)軸端直徑d=42mm,因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力軸材料用 45 號鋼，b650MPa ,s360MPa許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：由 1 中式（ 2-11 ），（ 2-14 ）211 ok nIk式中 kkxkm 考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)；k x 與零件幾何形狀有關(guān)，對于零件表面有急劇過渡和開有鍵槽及緊配合區(qū)段， kx =1.5 2.5km與零件表面加工光潔度有關(guān)，此處取k=21.25=2.5考慮材料對應(yīng)力循環(huán)對稱的敏感系數(shù)，對碳鋼，低合金鋼0.2n I 安全系數(shù)，查 1 表 30 得 nI1.25因此 ,2143 ok 66 .2MPa(2.50.2) 1.6故,n ok 通過 .（2）強(qiáng)度計(jì)算軸所受的最大轉(zhuǎn)矩M I Im ax2 M e1.68146245.28MPa最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：maxM I Im ax245.2826.68MPaW3.140.0423/16許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：14 IIs216nII135MPa1.6式中： nII安全系數(shù)，由 1 表 2-21 查得 nII 1.6max II故合適。浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖所示，中間軸徑高速浮動(dòng)軸構(gòu)造如圖所示，中間軸徑d1d(5 10)50 55mm ，取d155mm高速浮動(dòng)軸構(gòu)造153. 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1確定傳動(dòng)方案經(jīng)比較后，確定采用下圖所示傳動(dòng)方案：小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡圖3.2選擇車輪及軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度車輪最大輪壓：小車質(zhì)量估計(jì)取Gxc =2560kg輪壓，則 Pmax=（5000+2560）/4= 1890kg車輪最小輪壓： Pmin=Gxc /4=5000/4=1250kg初選車輪：由 1 表 3-8-15P360 ，當(dāng)運(yùn)行速度40m/min<60m/min ，Q/Gxc=5000/2560=1.9>1.6 ，工作級別為M5時(shí)，車輪直徑 Dc =250mm，許用 輪 壓 為11.8t>Pmax 。 GB4628 84規(guī) 定 ， 直 徑 系 為Dc =250,315,400,500,630mm，故初步選定車輪直徑Dc =250mm，而后校核強(qiáng)度。強(qiáng)度驗(yàn)算：按車輪與軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度車輪踏面疲勞計(jì)算載荷：P c=（2Pmax+Pmin）/3= （21890+1250） /3=1677N16車輪材料為 ZG340-640， s=340Mpa， b=640Mpa 線接觸局部擠壓強(qiáng)度：P c =k1DclC 1C2=6.0 25026.13 11=39195sN式中, k 1 許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（2表 5-2查得 k1=6.0N/mm），由 2l車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對于 P24，l=b=26.13mmC1轉(zhuǎn)速系數(shù)，由 2 表 5-3 ，車輪轉(zhuǎn)速Nc=v/Dc=40/ （3.14*0.4）=31.85r/min時(shí)， C1 =1.0C2工作級別，由2 表 5-4 ，當(dāng)為 M5時(shí)，C2=1P c > P c，故通過。點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：P c =k2R2C1C2/m3=0.132 2002 1 1/0.47 3=50855N2式中，k2 許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù) （N/mm），由3 表 5-2 查得 k2=0.132R 曲 率 半 徑 ， 車 輪 與 軌 道 曲 率 半 徑 中 的 大 值 。 車 輪R1 =D/2=250/2=125mm，軌道 R2 =200mm，故取 R=00mmm 由 R1/R2 比值所確定的系數(shù)， R1/R 2=125/200=0.625，由 3 表 5-5 查得 m=0.47P c >Pc，故通過。; 驗(yàn)算車輪強(qiáng)度大車車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪：材料選用 ZG340-640（相當(dāng)于 ZG55，正火后回火）車輪直徑 350mm。為了提高車輪的使用壽命， 車輪踏面和輪緣內(nèi)側(cè)進(jìn)行表面淬火， 便面強(qiáng)度達(dá)到 HB300 380. 對于淬硬層的深度，應(yīng)大于 1520mm，因輪壓Nmax=4192公斤，故選用 P18型鐵路鋼軌（圓弧頂），由于軌頂面是弧形能適應(yīng)車輪的傾斜， 一級起重機(jī)跑偏的情況具有足夠的強(qiáng)度， 使壽命長，同時(shí)其軌頂應(yīng)有足夠的寬度以減少對基礎(chǔ)的比壓， 截面具有足夠的抗彎強(qiáng)度， 軌面一般與車輪配用，不再進(jìn)行強(qiáng)度校核。驗(yàn)算車輪的疲勞強(qiáng)度由于車輪在使用中失效的主要原因是踏面疲勞損壞，車輪的計(jì)算蛀牙是踏面疲勞強(qiáng)度的計(jì)算。踏面疲勞計(jì)算載荷：PC=自 (4-11 式) 式中： PC-車輪他民疲勞計(jì)算載荷（N）17Pmax-起重機(jī)正常工作時(shí)的最大輪壓Pmin-起重機(jī)正常工作時(shí)的最小輪壓故PC=30.4KN因圓柱形踏面與圓弧頂鋼軌為點(diǎn)接觸所以車輪踏面的疲勞計(jì)算載荷應(yīng)滿足：;式中： C1-轉(zhuǎn)速系數(shù)，表 4-4 ，查得 C1=1.13（插值法計(jì)算） C2-運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作級別系數(shù)，表4-5 得： C2=1.00（工作級別為M5）K2-與車輪材料有關(guān)的點(diǎn)接觸應(yīng)力常熟，查4-6 得： K2=0.126（插值法計(jì)算）查得： ;b=640MPa s P3-39R-曲率半徑， P18 型軌道頂面曲率半徑，R=175mm，取車輪半徑與軌道頂曲面曲率半徑中之大值，故取R=175mmm由軌道頂面曲率半徑與車輪半徑之比所確定的系數(shù)：m=0.514根據(jù)比值，查 0.487 表 4-7 得： m=0.487 則：PC=30.4KN C1C2K2=37.75KN所以車輪疲勞強(qiáng)度校核通過。3.3運(yùn)行阻力的計(jì)算1. 摩擦阻力 Fm：小車滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力：F m ( Q G ) 2 fd( Q G )D= （5000+2560)*0.015*9.8 =1111.3N式中，摩擦阻力系數(shù)，初步計(jì)算時(shí)可按(1) 表 2-3-5 查得=0.015 。滿載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力：Fm0=( GQ ) 2 fdD= (5000 2560 ) 2 0.4 0.02 60 *9.8 25018=592.7N空載運(yùn)行時(shí)最小阻力：Fm1 =G(2 fd )D=2560*9.8*(0.4*2+0.02*60)/2500=200NF=0.4(查表 2-3-2)=0.02 （查表 2-3-3 ）2. 坡道阻力 F pFp =（Q+G） sin= （ 5000+2560）*9.8*0.001=74N3. 風(fēng)阻力 F風(fēng) F 風(fēng) =0F j =1111.32+74+0=1185.32N3.4選電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的靜功率：Fj v 0Pj=m1000=1185.3243 . 70 .91601000=0.96kw式中， 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，取0.9 式中Fj =Fm(Q=Q)滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力；m驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺數(shù)m=1；對于橋式起重機(jī)的小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)可按下式初選電動(dòng)機(jī)：P=kd Pj=1.33 0.96=1.27kw初選電動(dòng)機(jī)功率：N=kd Nj =1.25*1.27=1.5kw式中， kd 電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由1 表 7-6 得 kd=1.25 。由附表選用電動(dòng)機(jī)YZR112M-，6 Ne=1.5kw，n1=877 r/min ，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量 74kg 。193.5驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件電機(jī)等效功率：Nx =K2.5 r Nj=0.751.12 1.27=1.06kw式中， K2.5工作類型參數(shù)，由2 表 6-4 查得 K2.5=0.75r由 (1) 按起重機(jī)工作場所得tq/tg=0.2 ，查得 r=1.12由此可知， Nx < N e ，滿足發(fā)熱要求3.6選擇減速器車輪轉(zhuǎn)速：cVDC43.755.7/ minn =DC0.25r機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：0n187715.7i=n255.7由1附表 40，選用 JSC-350-2 減速器。故 NJ<N3.7驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率實(shí)際運(yùn)行速度：i 031.539.826.8m / minVdc=Vdc46.7i 0誤差：VdcVdc31.526.814.8%15%Vdc31.5實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)靜功率：Nj =NJV dc3.7226.8Vdc3.15kw31.520由于 Nj <Ne，故所選電動(dòng)機(jī)和減速器均合適3.8驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間：t q=n1 mc(GD 2 ) 1(Q G) D 2C 38.2(mMq M J )i 20式中 n 1 =1000r/min ； m=1(驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺數(shù) ) ；Mq=1.5Me=1.55.8955083N m1000Me JC25%時(shí)電動(dòng)機(jī)額定扭矩：Me =9550 ne (JC 25%)n1 ( JC 25%)3.9按起動(dòng)工況校核減速器功率起動(dòng)工況下校核減速器功率：N d=PdVdc1000m式中 P d=Pj +Pg=Pj +QGVdc g60tq (Q Q )1026.8=8100+(7000+20000)=17904Nm運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù)，m =1因此N d=1790426.88.89kw1000600.91所選用減速器的 N JC25%=6.9kwNd,故減速器合適。3.10驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。以下按二種工況進(jìn)行驗(yàn)算空載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸的圓周切向力：21vcP2 kdP1kT Q 0Gxc2=g60tq QDc / 20700026.83500 0.0050.02 0.125235000.000529.81600.410.4 / 2=847.4 =8474N車輪與軌道的粘著力：FP f3500 0.2 700kg7000N T（ Q 0），故可能打滑。解（ Q 0）1決辦法是在空載起動(dòng)時(shí)增大起動(dòng)電阻，延長起動(dòng)時(shí)間。滿載時(shí)起動(dòng)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力：T Q Q（ Q G XC 0vcP2 ( fd / 2)P1k）2（60tq (Q Q )D Cg= 320001120036.19.81603.8216000.00050.020.141.5216000.0005+20.4 / 2=1069.5 =10695N車輪與軌道的粘著力：（Q Q）P1f2000070000.22700kg27000N T(Q Q ) ，故滿F2載起動(dòng)時(shí)不會(huì)打滑，因此所選電動(dòng)機(jī)合適。3.11選擇制動(dòng)器由 2 查得，對于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間t z 3 4s，取 tz =2s，因此，所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩：2Q Gxc Dc2Q Gxc kd1n12M z38.2tzmcGDl2i0mi0= 1100011.150.86320000 7000 0.420.9138.2246.72222000070000.00050.020.125 10-246.70.9=27.2 Nm由附表 15 選用 MW 10040 ，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 M ez112Nm考慮到所取制動(dòng)時(shí)間tz2s與起動(dòng)時(shí)間 t q1.23s很接近，故略去制動(dòng)不打滑條件驗(yàn)算3.12選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪高速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由2（6-26 ）式：M c n8 M e1.35 1.817.5542.64Nm式中 M e 9750N e JC25%97501.817.55Nm 電動(dòng)額定轉(zhuǎn)矩；n11000n 聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運(yùn)行機(jī)構(gòu) n=1.35 ；8 機(jī)構(gòu)剛性動(dòng)載系數(shù)，8 =1.2 2.0 ，取8 =1.8 。由附表 31 查電動(dòng)機(jī) YZR112M-6兩端伸出軸各為圓柱d=32mm， l =80mm。由附表 37 查 JSC-350 減速器高速軸端為圓柱形 d1 =22mm， l =50mm。故從 1 附表 41 選鼓形齒式聯(lián)軸器，主動(dòng)端 A 型鍵槽 d1 =32mm，L=80mm；從動(dòng)端 A 型鍵槽 d 2 =22mm，L=50mm。標(biāo)記為： GICL 聯(lián)軸器 3280 ZBJ19013-89。其公稱轉(zhuǎn)矩 TnNm 12250630，飛輪矩GD2=0.009kg m2，質(zhì)量Gl =5.9kgM c =42.65Nml高速軸端制動(dòng)輪：根據(jù)制動(dòng)器已選定為YWZ5 100 /18 ，由 1 附表 16選制動(dòng)輪直徑 D z =100mm，圓柱形軸孔 d=32mm，L=80mm，標(biāo)記為：制動(dòng)輪 100-Y32 JB/ZQ4389-86 ，其飛輪矩 GD 2 Z = 0.2kg m2 ，質(zhì)量 Gz =10kg以上聯(lián)軸器與制動(dòng)輪飛輪矩之和：GD 2 l + GD 2 z =0.209kg m2原估計(jì) 0.281kg m2 基本相符，故以上計(jì)算不需修改233.13選擇低速軸聯(lián)軸器低速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩M c 求出M C 1M c i0142.64 15 0.9 287 Nm22由 1 附表 37 查得 ZSC-350減速器低速軸端為圓柱形 d=45mm，L=80mm，取浮動(dòng)軸裝聯(lián)軸器軸徑 d=45mm，L=80mm，由1 附表 42 選用兩個(gè) GICLZ4鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動(dòng)端：Y 型軸孔 A 型鍵槽， d1 =45mm。從動(dòng)端： Y型軸孔， A 型鍵槽， d2 =45m，L=80mm，標(biāo)記為GICLZ3聯(lián)軸器 4580ZBJ 19014 894580由前節(jié)已選定車輪直徑Dc =250mm，車輪軸安裝聯(lián)軸器處直徑d=45mm，L=80mm，同樣選用兩個(gè)GICLZ4 鼓形齒式聯(lián)軸器。其主動(dòng)軸端：Y 型軸孔， A 型鍵槽 d1 =45m， L=80mm，從動(dòng)端： Y 型軸孔， A型鍵槽 d2 =45mm，L=80mm，標(biāo)記為：GICLZ3 聯(lián)軸器 4580 ZBJ19014-8945803.14驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度（1）疲勞驗(yàn)算由4運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷M r max5M e i01.842.66 15.7 0.9 542 Nm22前節(jié)已選定浮動(dòng)軸端直徑d=70mm，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：M r max54221.7 106N / m221.7MPan0.2 0.053W浮動(dòng)軸的載荷變化為對稱循環(huán)（因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值相同），材料 仍 選 用45鋼 ， 由 起 升 機(jī) 構(gòu) 高 速 浮 動(dòng) 軸 計(jì) 算 ， 得1 140MPa , s 180MPa ，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：1114011kn2.544.8MPak1.2524式中 k、n 1k通過n與起升機(jī)構(gòu)浮動(dòng)軸計(jì)算相同（2）強(qiáng)度驗(yàn)算由4 運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷MmaxM e1.6 1.842.6658i015.7 0.9 868N.m22式中5 考慮彈性振動(dòng)的力矩增大系數(shù)，對突然起動(dòng)的機(jī)構(gòu)，5 =1.5 1.7 ，此處取5 =1.6 ；8 剛性動(dòng)載系數(shù)，取8 =1.8 。最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：maxM max86834.7106 N / m 234.7MPaW0.20.05 3許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：s180120MPan1.5max 故通過浮動(dòng)軸直徑： d1d（510） =5055m取。d1 =50mm致謝非常感謝在我大學(xué)的最后學(xué)習(xí)階段畢業(yè)設(shè)計(jì)階段李達(dá)敏老師給自己的指導(dǎo)，從最初的定題，到資料收集，到寫作，修改，到論文定稿，他給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助，為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)論文，他放棄了自己的休息時(shí)間，他的這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他表示我誠摯的謝意。同時(shí)，感25謝所有的任課老師和所有同學(xué)在這四年來為自己的指導(dǎo)和幫助， 是他們教會(huì)了我專業(yè)知識，教會(huì)了我如何學(xué)習(xí)，教會(huì)了我如何做人。正是由于他們，我才能在各方面取得顯著的進(jìn)步， 在此向他們表示我由衷的謝意， 并祝所有的老師培養(yǎng)出越來越多的優(yōu)秀人才，桃李滿天下！通過這一段的努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了， 這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益匪淺， 這除了自身的努力外， 與各位老師，同學(xué)和朋友的關(guān)心，支持和鼓勵(lì)是分不開的。在我的設(shè)計(jì)過程中，我的指導(dǎo)老師傾注了大亮點(diǎn)心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍一遍的指出我設(shè)計(jì)中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。 同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位要是以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。畢業(yè)設(shè)計(jì)是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程， 畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成， 同樣也意味著新的學(xué)習(xí)生活的開始。 我將銘記我曾是一名河南科技學(xué)院新科學(xué)院的學(xué)子， 在今后的工作中把新科學(xué)院的優(yōu)良傳統(tǒng)發(fā)揚(yáng)光大。感謝各位老師的批評指導(dǎo)。