雙梁橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)

1.14.1 疲勞驗(yàn)算 13內(nèi)容摘要 1Abstract2前言 3第 1 章小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)41.1 確定機(jī)構(gòu)41.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度41.2.1 輪壓 41.2.2 初選車輪 51.2.3 強(qiáng)度驗(yàn)算 51.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 61.4 選電動(dòng)機(jī) 71.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 71.6 選擇減速器 81.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度 81.8 . 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 81.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率 101.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件 111.11 選擇制動(dòng)器 101.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動(dòng)輪111.13 選擇低速軸聯(lián)軸器 121.14.2 驗(yàn)算強(qiáng)度 13第 2 章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)142.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 142.2 輪壓 152.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 152.4 選擇電動(dòng)機(jī) 162.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件等效功率 172.6 選擇減速器 172.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 172.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 182.9 起動(dòng)工況下校核減速器功率 192.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件 202.10.1 二臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)使用 202.10.2 事故狀態(tài) 202.10.3 事故狀態(tài) 212.11 選擇制動(dòng)器 212.12 選擇聯(lián)軸器 222.12.1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩 222.12.2 低速軸上的計(jì)算扭矩 232.13 浮動(dòng)軸低速軸的驗(yàn)算 232.13.1疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 242.13.2靜強(qiáng)度驗(yàn)算 252.14 浮動(dòng)軸高速軸的驗(yàn)算252.14.1 疲勞前度驗(yàn)算 252.14.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算 26第 3 章總結(jié) 27參考文獻(xiàn)28致 謝 29內(nèi)容摘要橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱大車。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，構(gòu)成一矩形的工作范圍，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)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由減速器、主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、傳動(dòng)軸、和一 些連接件組成。運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)包括其大車小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本原則和要求； 機(jī)構(gòu)的傳 動(dòng)方案選擇；選擇車輪和軌道；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力的計(jì)算；電動(dòng)機(jī)的選擇減速器的選 擇；起動(dòng)時(shí)間與啟動(dòng)加速度驗(yàn)算；制動(dòng)器的選擇；聯(lián)軸器的選擇等。此次設(shè)計(jì)已知數(shù)據(jù)：起重量（主起升）：50t ,起重量（副起升）：12.5t,小車運(yùn)行速度：35m/min,大車運(yùn)行速度：80m/min,工作級(jí)別：M5,機(jī)構(gòu)接電持續(xù) 率 JC=25%關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。30ABSTRACTThis thesis mainly to the bridge crane metal structure and design for hoisting mechanism.Metal structure design including the main girder, the size of the design, to determine the intensity, and stiffness checking computations, calculation of girders load determination, main calculation, after welding joint design, welding process design, etc.Lifting mechanism design including lifting scheme selection, the diameter of wire rope drum, hook choice, determined, and the calculation of the nut electric motors and reducer choice, etc.Key words : Bridge Crane, crane travel mechanism, A trolley running mechanims刖百我國(guó)生產(chǎn)的橋式起重機(jī)，不論是通用橋式起重機(jī)或是冶金工廠用特種橋式類 型起重機(jī)，在1958年以前由于設(shè)計(jì)力量薄弱，基本上是沿用國(guó)外的設(shè)計(jì)，橋架 結(jié)構(gòu)以箱型和四桁架型等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式為主。一直到1958年大躍進(jìn)以后，由于破除迷信，在群眾性的技術(shù)革新運(yùn)動(dòng)推動(dòng)下，才試制了一些新型橋架結(jié)構(gòu)的橋 式起重機(jī)，其中主要的如偏軌箱型、單主梁結(jié)構(gòu)、三角桁架結(jié)構(gòu)等等。但是由于 沒(méi)有及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究試驗(yàn)工作也做得不夠，沒(méi)有在改進(jìn)與提高以后進(jìn)行推 廣，因此橋架選型工作仍然是我們當(dāng)前迫切要做的工作，應(yīng)該比較系統(tǒng)的有組 織的研究適合我國(guó)各個(gè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)采用的橋架結(jié)構(gòu)型。橋式起重機(jī)是應(yīng)用非常廣泛的起重機(jī)械。隨著社會(huì)主義建設(shè)的發(fā)展，橋式起 重機(jī)的需要與日俱增，我國(guó)每年的橋機(jī)產(chǎn)量在10萬(wàn)噸以上。橋式起重機(jī)的橋架 結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分,它的重量占起重機(jī)自重的40%-60%,要使用大 量的鋼材。橋架自重也直接影響廠房建筑承重結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的土建費(fèi)用與材料消 耗。在確保產(chǎn)品使用安全及正常使用年限的前提下，盡最減輕橋架自重是節(jié)約金 屬材料的重要途徑。我國(guó)在橋式起重機(jī)的產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)誰(shuí)化方面雖然也做了一些工作 但為了使橋架結(jié)構(gòu)定型，還要做大量的工作。目前生產(chǎn)的基本情況是550噸小 起重量橋式起重機(jī)仍以箱型結(jié)構(gòu)為主，箱型結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它 具有制造簡(jiǎn)便、生產(chǎn)工效高、通用性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而迄今仍然是國(guó)內(nèi)外橋 式起重機(jī)的常用橋架形式。在國(guó)內(nèi)，在50年代和60年代初期，550噸的小起 重量系列產(chǎn)品和75250噸的大起重量系列產(chǎn)品都采用箱型結(jié)構(gòu)。第1章小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)1.1 確定機(jī)構(gòu)小車的傳動(dòng)方式有兩種.即減速器位于小車主動(dòng)輪中間或減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)。減速器位于小車主動(dòng)輪中間的小車傳動(dòng)方式.使小車減速器輸出軸及兩側(cè)傳動(dòng)軸所承受的扭矩比較均勻。 減速器位于小車主動(dòng)輪一側(cè)的傳動(dòng)方式， 安 裝和維修比較方便，但起車時(shí)小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。對(duì)于雙梁橋式起重機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用圖1-1減速器位于小車主動(dòng)輪中間 的傳動(dòng)方案：圖1-1小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度1.2.1 輪壓小車質(zhì)量估計(jì)取 七=174000kg,假定車輪壓均布：車輪最大輪壓：_1 -1Pmax = (Q +Pgx) =(50000 +17400) =16850kg =168500N(1-1 )44車輪最小輪壓:_1 _1 _ / 一、Pmin =p= m 17400 = 4350kg =43500N(1-2)441.2.2 初選車輪由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)1附表17可知，當(dāng)運(yùn)行速度 V< 60 m/min時(shí)， 大 Gxc于1.6 ,工作級(jí)別為中級(jí)時(shí)，車輪直徑 Dc=500mn>號(hào)型號(hào)為50kg/m （P37）的許用輪壓為18.4 t>7 t。根據(jù)GB4628-84規(guī)定直徑系列為Dc =250> 315、400、500、630,故初選直徑Dc=500 mm而其后校核核強(qiáng)度。1.2.3 強(qiáng)度驗(yàn)算按照車輪和軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度，車輪踏面計(jì)算載荷:pc =2Pmax . Pmin2 168500 435003= 126833.33N(1-3)車輪材料，取 ZG520-740，入=800MPa,；=s = 440MPa線接觸局部擠壓強(qiáng)度:R = k1DCC2 =8 500 31.5 0.99 1 -124740N式中：k1 許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm ），由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)3表3-8-6查得K=8;l 車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對(duì)于軌道P38（由起重機(jī)課程設(shè)計(jì) 2俯表 22） l =b=31.5mmC1 轉(zhuǎn)速系數(shù)，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)3表3-8-7中查得，車輪45r 1nc =35.8r/min 時(shí)， c1 = 0.99 ;3.14 0.4C2 工作級(jí)別數(shù)，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)網(wǎng)表3-8-8中查得，當(dāng)為M5級(jí)時(shí)c2 =1 ; ' Pc < Pc故通過(guò)。點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度：R2 vPc =k2 3C1C2 -（0.143 0.99 1） 500 500/（0.74 0.74） =87340.6 N m式中：k2 許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mn2）,由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)3表3-8-6查得 k2=0.143;R 曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值，車輪產(chǎn)D =500/2=250; 2軌道曲率半徑由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)2附表22查得2 =500,故取R =500;m 由二比值（r為1、r2中的小值）所確定的系數(shù)，-二250/500=0.5 ,RR查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)3表3-8-9取m=0.74 ;P c < Pc ,故通過(guò)。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選定直徑Dc =500 mm的單輪緣車輪，標(biāo)記為：車輪 DYL-50000 GB4631-851.3 運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦阻力矩：idM m =（QP Gx）（K 一）-2由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)2附表19查得，由Dc=500mr#輪組的軸承型號(hào)為7524,據(jù)此選出Dc=500mmff選擇的車輪組軸承亦為7524.軸承內(nèi)徑和外徑的平均值d =120；215 =167.5mm,由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)2表7-1表7-3查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)K=0.0009,軸承摩擦系數(shù)產(chǎn)0.02,附加阻力系數(shù)”2.0 （采用導(dǎo)輪式電纜裝置導(dǎo)電)，代入上式得滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩:d -Me=(Q+PGx)(K+艮一)B= (5000+17400) 乂(0.0009+0.02 %20.01675、)x2=3471.1N.m2Pm(Q 'Q)=Mm(Q =Q)34711 =13884.4N0.25運(yùn)行摩擦阻力:無(wú)載時(shí)運(yùn)行阻力矩:,d -0.01675Mm(Q =。)=Pgx(K + :2) - =17400 (0.0009 0.02 -2一) 2 =896.1N m運(yùn)行摩擦阻力:Pm(Q -0)=Mm(Q =0)Dc2896.10.25二3584.3N1.4 選電動(dòng)機(jī)13884.4 35 =8.999KW1000 0.9 60 1電動(dòng)機(jī)靜功率：(1-4)cPjVcFJ 1000 m式中：Pj =Pm(Q滿載時(shí)靜阻力;=0.9 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率:m=1 驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù):N -KdNj =1.15 8.999 =10.35KW式中：Kd 電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)1表7-6得， Kd =1.15,由大連伯頓系列電機(jī)選用電動(dòng)機(jī)YZR160L-8,Ne=16kW,n1=705/min,電機(jī)質(zhì)量Gd = 172kg。1.5 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)所需要的等效功率：Nx = K25rN j =0.5 1.1 4.9=2.7KW式中：K 25 工作級(jí)別系數(shù)，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)1表6-4 ,中級(jí)K25=0.5;R由起重運(yùn)輸機(jī)械表6-5,取tq/tg=0.2由起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械1 q g圖 6-6 查 R=1.1;由以上計(jì)算結(jié)果，Nx< Ne ,故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件。1.6 選擇減速器車輪轉(zhuǎn)速：Nc =Vc/n0.5 = 22.3r/min (Vc為小車運(yùn)行速度)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：I0 =m/Nc =705/22.3 = 31.6查泰隆 ZQ系列軟齒面減速器表；選用ZQ-500減速器，i0=31.5,N中級(jí)=12.8kWA1.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度實(shí)際運(yùn)行速度：_ _ _ _ _ _ ' _ _ _ _ _ _ _ _ _ _VC =Vci0i035 31.6/31.5 = 35.1m/min誤差：£ = (V-V' c) Nc = (35.1-35 ) X 100%=0.2857<10%合適1.8 .驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間:式中:tq38.2(mMq -M j)mC(GD2)1 (Q Gxc)D2ci。N1=930r/min , m=1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù);m =1.5 M e = 1.5X 9550 q eNe(25%)=1.5 X 9550 X 2:5=115.5 Nmn1930滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩:M m(Q zQ) 1176Mj(Q =' = = 58.3Nm) i0n22.4X0.9空載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩:M j(Q =0)M m(Q-0)i0336=16.67Nm22.4 0.9初步估算制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩:222(GD )z (GD)i=0.65 kg.m機(jī)構(gòu)總飛輪矩:C(GD2)i =C(GD2)d +(GD2)z +(GD2)1 = 1.15 X (0.419 +0.65) = 1.23kg.m2滿載起動(dòng)時(shí)間:tq(Q zQ )93038.2 (1 115.5 -58.3)1.23(200008000 ) 0.4一 2 一一22 .40.92_ = 4.75s無(wú)載起動(dòng)時(shí)間：tq(Q =0)93038 .2 (1 115 .5 -16.67)21.238000 2 0.4 = 1.73 s22.40.9由起重運(yùn)輸機(jī)械1表7-6查得，當(dāng)v c=35m/min=0.7m/s時(shí)，tq推薦值為56S, tq(Q')< tq,故所選電動(dòng)機(jī)能滿足快速起動(dòng)要求。 q qPdV1.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率(1-5)337551 35.16 =0.219KW1000 m 1000 60 0.9 1_ Q PGxVcPd =PP+ g = Pj +=13884.4+( 50000 +17400 ) X 10/g Xg 60tq(Q =0)35.1/( 60 X 0.12)=8759N(tq在上一步已經(jīng)計(jì)算)，m'運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)彳動(dòng)的減速器個(gè)數(shù)，m'=1q1.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件因室內(nèi)使用，故不計(jì)風(fēng)阻及坡度阻力矩，只驗(yàn)算空載及滿載起動(dòng)時(shí)兩種工況?？蛰d起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力:T(Q =0)Gxcvcg 60tq(Q ,dP2(K d-) -P1K2=13248.67 NDc 2車輪與軌道的粘著力:F (Q =0)= P f =236476.8 0.2 47 295kg7=4 7 2 9N 3>7T Q =。)故不會(huì)打滑。滿載起動(dòng)時(shí)，主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力：QP v 'P2(K ；尸 P2KT(Qq), QP Gxvc2=117463N() g 60tq(QDc 2車輪與軌道的粘著力:235339.6-Q)F(q=q)= P f =112669?8 0.2 23533.故滿載起動(dòng)時(shí)不會(huì)打滑，因此所選電動(dòng)機(jī)合適。1.11 選擇制動(dòng)器由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)1查得，對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間W4s,取=3s所需制動(dòng)轉(zhuǎn)矩:一1，M Z m 382 tzni一,d(Q PGx)(Kd)L io'=940 /( 35 X 3 0,92 +( 50000+17400 ) X 0.5 X 0.5 / 48.72 義0.9/( 48,72 X 48.72-( 50000 +17400) X ( 0.0009 + 0.02 X 0.01675/ 2) X 10X0.9/ 48,7=27,9(1-6)由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)2附表15選用YWZ5 315/23,其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩MeZ=180Nm考慮到所取制動(dòng)時(shí)間 =3s與起動(dòng)時(shí)間=0.729s差距不大，故可省略制動(dòng)不 打滑驗(yàn)算。1.12 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，由起重運(yùn)輸機(jī)械3 (6-26)式：Mc = n QMe = 1.35 x 1,8 x 78.6 = 190.9Nm式中：Me = 9550 NJ9550"5 = 190.9Nm電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩； n1930n聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)n =1.35;Q機(jī)構(gòu)剛性動(dòng)載系數(shù)，一般 %=1.22.0，取Q=1.8;由起重運(yùn)輸機(jī)械1附表31查得電動(dòng)機(jī)JZR2-22-6兩端伸出軸各為圓柱形d=40 mm l =110 mm由起重機(jī)3表37查得ZSC-400減速器高速軸端為圓柱形d=30 mml =55 mm 故從2附表41選GICL2鼓形齒式聯(lián)軸器，主動(dòng)端A型鍵槽d1=40mml =112 mm, 從動(dòng)端A型鍵槽d2=30 mml=82 mm,標(biāo)記為：GICL2聯(lián)軸器處32ZBJ19013-89 , 30 82其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn=1120 Nm >mc=190 Nm 飛輪車巨(GD2) l =0.02 kg m 2 ,質(zhì)量Gl =9.7 kg高速軸端制動(dòng)輪：根據(jù)制動(dòng)器已選定 YWZ 250/30,由2附表16選制動(dòng)輪直徑Dz=250 mm,圓柱形軸孔d=40mml=112mm,標(biāo)記為：制動(dòng)輪250-Y40JB/ZQ4389-86 ,其飛輪轉(zhuǎn)矩GD2z=0.6 kg.m 2,質(zhì)量 gz=24.5 kg 。以上聯(lián)軸器和制動(dòng)輪飛輪轉(zhuǎn)矩之和：2(GD )1 (GD )z =0.02 0.6 =0.62kg .m與原估計(jì)0.65 kg.m 2基本相符，故以上計(jì)算不需修改。1.13 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 Mc求出：Mc'=N Mci0 Tl =1 X 190.9X 22.4 X 0.9 = 1924.3Nm(1-7)22由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)3附表37查得ZSC-400減速器低速軸端為圓柱形 d=65mm 1=85mm取浮動(dòng)軸裝聯(lián)軸器軸徑 d=60mm 1 =85mm,由2附表42選用 兩個(gè)GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器，其主動(dòng)端：Y型軸孔A型鍵槽，d1=65 mm從動(dòng)端：Y型軸孔A型鍵槽，d2 =60 mm 1=85 mm標(biāo)記為：65 85GICLZ3聯(lián)軸器 6585 ZBJ19014-8960 85由前節(jié)選定車輪直徑Dc=400 mm ,由2附表19參考小400車輪組，取車輪軸安裝聯(lián)軸器處直徑 d=80mm 1=115mm,同樣選兩個(gè)GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器，其主動(dòng)軸端：Y型軸孔A型鍵槽，d1 =60 mm 1=85 mm ,從動(dòng)端：Y型軸孔A型鍵槽，d2 =65 mm 1 =185 mm 標(biāo)記為：60 85GICLZ3聯(lián)軸器 6085 ZBJ19014-8965 851.14驗(yàn)算低速軸強(qiáng)度1.14.1 疲勞驗(yàn)算由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范3運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷：M1max=1 %M ei0 Tl =1 X 1.8X 78.6 X 22.4 乂 0.9=1426Nm(1-8)22由前節(jié)已選定浮動(dòng)軸徑d=60mm因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：M 1 max14263W 0.2 (0.06)= 33MPa浮動(dòng)軸的載荷變化為對(duì)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q=132MP2%=180MPa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:1321_1k=34MPa2.5 1.6式中:k、 n1與起升機(jī)構(gòu)浮動(dòng)軸計(jì)算相同品 匕通過(guò)1.14.2強(qiáng)度驗(yàn)算由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范網(wǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷：M =1 QQm i “=1X 1.6X 1.8X 78.6 X 22.4X 0.9=2281.8MPa 2 111axe 022式中：Q 考慮彈性振動(dòng)的力矩增大系數(shù)，對(duì)突然起動(dòng)的機(jī)構(gòu)%=1.51.7 ,此處 =1.6;%剛性動(dòng)載系數(shù)，取中8=1.8。最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：m maxM 2max2281.830.2 (0.06)=52.8MPa許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:2=18°=120MPa n21.5Tmax< T2 故通過(guò) 浮動(dòng)軸直徑:di =d+ (510) =70 + (510) =7075 mm 取 di=80mm .第2章大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)2.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案02.2 輪壓滿載時(shí)，最大輪壓:Pmax=(486-170)/ 4+( 500+170)/ 2 X ( 31.5-1.5)/ 31.5= 398kN空載時(shí)，最小輪壓：Pmin=G PGx +PGxl=( 486-170)/ 4 + 170/( 2 X 31.5)= 81.7kN 42 L車輪踏面疲勞計(jì)算載荷:Pc JPmaJmin =( 2 x 398+81.7)/ 3=292.67kN2.3 運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦總阻力矩：(2-1)Mm，(Q Gk(1)由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)2查得Dc=800mm車輪的軸承型號(hào)為7530 ,軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：100+230 = 165mm ;由2表7-17-3查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)， 2k=0.0006軸承摩擦系數(shù)N=0.02 ;附加阻力系數(shù)p =1.5代人上式得：當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩:Mm(Q = Q) = (Q G)(k 口?)0.14=1.5 (50000 363000)(0.0006 0.02 ) =1569N *m運(yùn)行摩擦阻力:Pm(Q=Q)=MmDQ=Q)=05：9 =3922.5N：2 力當(dāng)空載時(shí):id0.14M m(Q =0)= - G “k+:d) =1.5 9340 (0.0006 0.020.1- =) 28N02mPm(Q =Q)=Mm(Q =0) 28.020.82= 70.5N2.4選擇電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)靜功率:Pj = Pjvdc =6432 x 80/( 1000 X 0.95 X 2 X 60)= 4.51kw(2-2 )j 1000 m式中：R =Pm(Q =Q)-滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力；m=2 -驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)；刈=0.95 -機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率。P=GPj=0.85 X4.51=3.84kw式中：G-電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由起重機(jī)械課本P57表8-G查得=0.85;由殄考資料YZR系列大連伯頓選用電動(dòng)機(jī)為 YZR160M2,電動(dòng)機(jī)質(zhì)量為160kg。2.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件等效功率Nx =k25：Nj =0.75X 1.3X 2.13=2.08kw式中:工作級(jí)別系數(shù)，由起重運(yùn)輸機(jī)械1表6-4查得，當(dāng)JC%=25%,k25=0.7 ；由起重運(yùn)輸機(jī)械3表6-5查得，tq/tq=0.25,查得了=1.3; q g由此可知，Nx< Ne ,故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱通過(guò)。2.6 選擇減速器車輪轉(zhuǎn)速:一，Dcvd=80/（冗 x 0.8）= 31.8r/min機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比:I0 =ni/=940/31.8 = 29.66查泰隆資料表，選用兩臺(tái)減速器，其型號(hào)為:ZQ-500 減速器，i=31.5 ;N=12.8kw（當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為 770r/min）,可見(jiàn) Nj<N。2.7驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率實(shí)際運(yùn)行速度:vdc ' = vdc= 75 x 2286 = 73.46m/mini023.34（2-3）vdc -vdc 100%= 75 -73.46 100%=2.1% < 15%vdc75實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)靜功率：vdcNj =Nj Vdc2.13X 73.46 =2.09kw75由于 Nj <Nj故所選電動(dòng)機(jī)和減數(shù)器均合適。2.8驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間:tqni_ 21mc(GD )i38.2(mMq -M j)(Q G)D2C 式中:n1=910r/min ；m = 2 (驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù))；3.5Ma =1.5Me =1.5 9550 =55.1Nmq910Me =9550 Ne(JC25%)JC25%寸電動(dòng)機(jī)額定扭矩;n1(JC25%)滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩:M m(Q=Q)M j(Q=Q) =-i0971.8523.34 0.95=43.83Nm空載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩:M m(Q =0)905.85Mj” 二一'一 二 = 40.85Nmi/23.34X0.95初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩： 222(GD )zl +(GD )i = 0.468kg - m機(jī)構(gòu)總飛輪矩(高速軸)： _2_2_2_2(GD )i =(GD )d (GD )zl (GD %0.142 + 0.468=0.61kg m2滿載起動(dòng)時(shí)間:tq(Q -Q)91038.2 (2 55.1 -43.83)2 1.15 0.612(2000027450 ) 0.6223.340.959.8s空載起動(dòng)時(shí)間：9102274500.6tq(Q -0)=2 1.15 0.61丁338.2 (2 55.1 -43.83)23.340.95=7.36s由起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范5知，起動(dòng)時(shí)間在允許范圍內(nèi)（610）之內(nèi)，故合適。2.9 起動(dòng)工況下校核減速器功率起動(dòng)工況下減速器傳遞功率:_ /Nd = * ,1000 m式中：一一 /Pd 二 Pj Pg = Pj vdcg601tq QQ ): 6432 (500000 9340)9 : 1 996N1060 4.7m -運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)減速器個(gè)數(shù)，m =2因此：=1 3.11kw19960 74.91000 0.95 2 60所選減速器的IN J=13.11kwNdJC -25 %所以減速器合適2.10 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。以下按三種工況進(jìn)行驗(yàn)算：2.10.1 二臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)使用PifG vdcg 60 tq(Q°Dc/2式中:Pi = Pmin ' Pmax' = 50400+86800 = 137200N主動(dòng)輪輪壓和;P2 =Pi = 137200 N 從動(dòng)輪輪壓和;0.2室內(nèi)工作的粘者系數(shù);=1.05 1.2 防止打滑的安全系數(shù);137200 0.2074137200 (0.0008 0.02- ) 1.5 137200 0.000827450 73.46260 7.360.6=5.47n > nZ ,故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)不會(huì)打滑。2.10.2 事故狀態(tài)當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無(wú)載小車位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)，則甲>n =:/ nz,d -P2（k 1）：P1kG vdc2g 60 tq（Q 劃DC2式中：P1 =Pmax' = 86800 N 工作的主動(dòng)輪輪壓；P2 =2Pmin' +Pmax =250400 + 86800 =187 N非主動(dòng)輪輪壓之和;tq(Q劃一一一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的空載起動(dòng)時(shí)間； 2+_91027450 0.6 .一 4177tq(Qf)1.15 0.61 2= 4|.77 s38.2 (55.1 -43.83)23.340.9586800 0.20.14187600 (0.0008 0.02 ) 1.5 86800 0.000827450 73.462- 260 41.770.6/2=12.2n > nZ ,故不打滑。2.10.3事故狀態(tài)當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無(wú)載小車原離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)，則'P1 -Pmm =86800 NP2 =2Pmax +Pmin = 2 X 86800+50400=224000 N 'tq(Q q) =41.77 s與第二種工況相同。86800 0.2 n 二0.14224000 (0.0008 0.02 ) 1.5 86800 0.000827450 73.46260 41.770.6/2=11.25sn > nz ,故也不會(huì)打滑2.11選擇制動(dòng)器由焦作金箍系列的YWZ4C歹電力液壓筷式制動(dòng)器的制動(dòng)時(shí)間，tz -3s按空載計(jì)算制動(dòng)力矩，即Q=0代人起重運(yùn)輸機(jī)械的（7-16）式Mz =1 + n1 j|mc(GD2) l +GD "ll = 53.Nm z m j 38ali。2 JJ式中：mj(PdPnmin)D2i0(186.8 -46.7)0 .8 0.952 31.5=1.69N *mPmmin0.14 9340(0.0006 0.02 20.82PD=0.02G= 0.002 9340 186b8頑度阻力;)-46.7Nm =2 制動(dòng)器臺(tái)數(shù)，兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作;現(xiàn)選用兩臺(tái)YWZ5 200/2 3制動(dòng)器，查起重運(yùn)機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范2 附表15得其額定制動(dòng)力矩，為了避免打滑，使用時(shí)需要將其制動(dòng)力矩調(diào)至112N.m一下?？紤]到所取的制動(dòng)時(shí)間tz%tq(Q=0),在驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件時(shí)，已知是足 夠安全的，故制動(dòng)不打滑驗(yàn)算從略。2.12選擇聯(lián)軸器根據(jù)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸都采用浮動(dòng)軸：2.12.1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩'Mjs =M InI =73.4 X 1.4=102.76Nm式中:Mi聯(lián)軸器的等效力矩;m I = Q=2 X 36.7 = 73.4 Nm叼一一等效系數(shù)，見(jiàn)起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-6取小1=2;3.5Mei =9550 =36.7Nm 910nI一安全系數(shù)，對(duì)運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取1.4,由起重運(yùn)輸機(jī)械第六章二 節(jié)查；由起重運(yùn)輸機(jī)械1附表31查得，電動(dòng)機(jī)JZR2-12-6 ，軸端為圓柱形，d1=35mm ,l = 80 mm ；由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)起重運(yùn)輸機(jī)械附表34查得，減速器ZQ-350 ,高速軸端為圓錐形，d =40 mml = 60 mm ,故在靠近電動(dòng)機(jī)端從2附表44中選兩個(gè)帶 200制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器s196 （靠電動(dòng)機(jī)一側(cè)為圓柱形孔，浮動(dòng)軸端 d =40 mn）; Ml=710Nnr| （GD2）ZL=0.36 kg m2 ,重量 G =15 kg 。在靠近減速器端，由起重課程設(shè)計(jì)1附表43選用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器 s193（靠近減速器端為圓錐形，浮動(dòng)軸端直徑d =40 mm ）;其Ml =710Nm；（GD 2）l =0.107 kg m2 ,重量 G =8.36 kg 。高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為：（GD2）zl + （GD 2）l=0.36+0.107=0.467kg m與原估計(jì)基本相符，故有關(guān)計(jì)算不需要重復(fù)。2.12.2低速軸上的計(jì)算扭矩M js =M js iJ=102.76X 23.34X 0.95=2278.5Nm由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)2附表34查得ZQ-350減速器低速軸端為圓柱形 d =65 mm , l = 105 mm ;由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)附表19查得Dc = 600 mm的主動(dòng)車輪的伸出軸為圓柱形 d = 85 mm , l = 115 mm 。故從2附表42中選用4個(gè)聯(lián)軸節(jié)：其中兩個(gè)為：GICLZ5YA0 （靠減速器端）A65另兩個(gè)為：GICL4YA0（靠車輪端）A85所有的Ml= 5000Nm gd2=0.0149kg - m2 ,重量G =36.2kg （在聯(lián)軸器型號(hào)標(biāo) 記中，分子均為表示浮動(dòng)軸端直徑）。2.13 浮動(dòng)軸低速軸的驗(yàn)算2.13.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等效扭矩：M1=Q Mei” = 1.4X 36.7 X 23.34X 0.95=1139Nm(2-4)式中:電一一等效系數(shù)，見(jiàn)2表2-6取小產(chǎn)1.4;由上節(jié)已取浮動(dòng)軸端直徑 d =70mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：M i 1139n =3W 0.2 0.07=16.6Xl06N/m2 = 16.6MPa由于浮動(dòng)軸載荷變化為對(duì)稱循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相 同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為.北=2=132 工=49.1MPak q 1.92 1.4式中材料用45號(hào)鋼，取ab = 600MP, Os = 300MP,所以q = 0.22 舞= 0.22 X 600 = 132MPTs = 0.6 %=0.6 義 300 = 180MHk=kxkm = 1.6X 1.2 = 1.92考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)2第二章第五節(jié)，查得kx = 1.6, km=1.2onI 安全系數(shù)，對(duì)運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取1.4;品< 北,故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。2.13.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩：_工_ _.Mmax=對(duì) Mei i0n = 2.5 義 36.7 義 23.34 X 0.95=2034Nm式中：叼一一動(dòng)力系數(shù)，查22-5得小2 =2.5;扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：二 M max = 2034=29.7MFaW 0.2 0.073許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：1.4t2=& = 180 = 128.6MP. T < 釘2,故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。2.14 浮動(dòng)軸高速軸的驗(yàn)算2.14.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算等效扭矩：M2=r Mei = 1.4x 36.7 = 51.38Nm式中：* 等效系數(shù)，見(jiàn)起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-6取小1=1.4 ;由上節(jié)已取浮動(dòng)軸端直徑d = 70 mm ,故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：T =膽= 51.38=0.75X 106N/m2 = 0.75MPan W 0.2 0.073由于浮動(dòng)軸載荷變化為對(duì)稱循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相 同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： ,北=工=空工=49.1MPak nI 1.92 1.4式中材料用45號(hào)鋼，取與=600 MPa,仃s=300MP,所以q = 0.22 q= 0.22 X 600 = 132MpTs = 0.6 5=0.6 X 300 = 180MPk=kxkm = 1.6X 1.2= 1.92 考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)2第二章第五節(jié)，查得kx=1.6, km=1.2on 安全系數(shù)，對(duì)運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取1.4;% < 4k,故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。2.14.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩：Mmax=% Mei =2.5 X 36.7 =91.75Nm式中：號(hào) 動(dòng)力系數(shù)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)22-5得小2=2.5 ;扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:M maxT =91.75，=1.34MP3a0.2 0.07許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:T2=巴=18° = 128.6MP1.4所以工 < 可2,故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)第3章總結(jié)本篇論文為50/12.5t橋式起重機(jī)的設(shè)計(jì)，該起重機(jī)主要由小車，大車，橋架 結(jié)構(gòu)，電氣設(shè)備，控制裝置等構(gòu)成。以間歇、重復(fù)工作方式，通過(guò)起重吊鉤或其 它吊具的起升、下降，或升降與運(yùn)移重物，主要用于車間及倉(cāng)庫(kù)的起吊及搬運(yùn)貨 物。其工作特點(diǎn)具有周期性。在每一工作循環(huán)中，它的主要機(jī)構(gòu)作一次正向及反 向運(yùn)動(dòng)，每次循環(huán)包括物品的裝載及卸載， 搬運(yùn)物品的工作行程和卸載后的空鉤 回程，前后兩次裝載之間還有包括輔助準(zhǔn)備時(shí)間在內(nèi)的短暫停歇。方案設(shè)計(jì)；1、起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成，小車的起 升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成，均采用減速器式傳動(dòng)裝置；2、大車運(yùn)行結(jié)構(gòu)采用分別傳動(dòng)的方案，保留了高速浮動(dòng)軸而取消了低速浮 動(dòng)軸，這樣，既可保證電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又可使減速器靠近端梁，減小主梁的 扭轉(zhuǎn)載荷；此次論文的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)所借資料、手冊(cè)、圖冊(cè)的分析，參閱了目前 常用起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，從實(shí)際設(shè)計(jì)參數(shù)入手，通過(guò)計(jì)算分析，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 即不照抄、照搬，也不脫離實(shí)際，力求全面考慮設(shè)計(jì)的方案、結(jié)構(gòu)、工藝性和加 工成本等問(wèn)題，使之易于裝拆、維護(hù)和檢修。本次設(shè)計(jì)鞏固了已經(jīng)學(xué)過(guò)的機(jī)械制 圖、工程力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械零件等課程的知識(shí)，了解并掌握了一般零件的設(shè) 計(jì)方法，同時(shí)對(duì)橋式起重機(jī)的構(gòu)造形式、工作原理和機(jī)構(gòu)計(jì)算有了一個(gè)整體的了 解，鍛煉了自己的分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。由于自己所學(xué)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)尚 有欠缺，在設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，如工作性能可能還未達(dá)到理想的要求， 懇 請(qǐng)各位老師給予批評(píng)和指正，我也會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中認(rèn)真總結(jié)， 學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合 實(shí)際工況更加完善設(shè)計(jì)思路。參考文獻(xiàn)1 起重運(yùn)輸機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)，王金諾等編，中國(guó)鐵道出版社，1984年；2 起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算，胡宗武等編，北京科技出版社，1988年；3 起重機(jī)課程設(shè)計(jì)，陳道南等編，冶金工業(yè)出版社，1983年；4 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范，中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1984年;5張質(zhì)文，包起帆.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.6周明衡，減速器選用手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002.7姜勇，李剛健等.AUTOCADS教程.2008中文版.北京：人民郵電出版社， 2008.8徐格寧，機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.9孫恒，陳作模.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006.10吳宗澤，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.11王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，1995.12劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，2003.13中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)焊接學(xué)會(huì)編.焊接手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，1992.14濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2006.15徐格寧，起重運(yùn)輸.2009.16徐格寧，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械.2008.致謝我通過(guò)幾個(gè)月的時(shí)間，結(jié)合了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)查閱了大量起 機(jī)專業(yè)的相關(guān)資料，以及起機(jī)教研室各位老師的幫助指導(dǎo)。使我對(duì)起重機(jī)械的設(shè) 計(jì)有了新的較系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。特別是對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)有了較深刻的了解。在近兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成之際， 衷心的向幫助過(guò)我，鼓勵(lì)過(guò)我的老師 同學(xué)們表示感謝。首先向機(jī)電工程學(xué)院的全體老師表示衷心的感謝，在這四年的時(shí)間里，他們?yōu)槲覀兊某砷L(zhǎng)和進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，有許多老師給予了指導(dǎo)和 幫助，尤其是劉老師，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，給了我們很大幫助，做為我 們的輔導(dǎo)老師，盡職盡責(zé)，一絲不茍。至此，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過(guò) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不但使我學(xué)到了知識(shí)，也讓我學(xué)到了許多的道理，總之是受益匪 淺。盡管我在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中做出了很多的努力， 但由于我的水平有限，設(shè)計(jì)中 誤錯(cuò)誤和不當(dāng)之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見(jiàn)。最后，向文中引用到其學(xué)術(shù)論著及研究成果的學(xué)術(shù)前輩與同行們致謝！再次向畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)審委員會(huì)的各位老師表示崇高敬意和衷心感謝。！