課程設(shè)計(jì)-----橋式起重機(jī)(DOC)

1、橋式起重機(jī)課程設(shè)計(jì)一.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：起重量10 t,跨度15 m,起升高度為7 m,起升速度7 m/min小車運(yùn)行速度v = 40 m/min，大車運(yùn)行速度v = 85 m/min，大車運(yùn)行傳動方式為分別傳動：橋架主梁型式，箱型梁，小車估計(jì)重量 4t,起重機(jī)的重量16.8 t1. 起重機(jī)的介紹2. 主梁 跨度15 m,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10m m,主梁上 的走臺的寬度取決于端梁的長度和達(dá)成運(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

2、和端梁連接處的高取，腹板的穩(wěn)定性有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 常會產(chǎn)生下?lián)献冃?，但加工和裝配時(shí)采用預(yù)制上拱。大車的設(shè)計(jì)一設(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，

3、不影響橋架剛度4. 維修檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理二大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)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瑱C(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)動性能和補(bǔ)償安裝的不準(zhǔn)確性著眼，凡是靠近電動機(jī)、減速器和車輪的軸，最好都用浮動軸。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. 對于分別傳動的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)該參考現(xiàn)有的資料，在浮動軸有足夠的長度的條件下，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺減小，占用橋架的一個(gè)節(jié)間到兩個(gè)節(jié)間的長

4、度，總之考慮到橋架的設(shè)計(jì)和制造方便。4. 制動器要安裝在靠近電動機(jī)，使浮動軸可以在運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動時(shí)發(fā)揮吸收沖擊動能的作用。小車的設(shè)計(jì)：小車主要有起升結(jié)構(gòu)、運(yùn)行結(jié)構(gòu)和小車架組成。起升機(jī)構(gòu)采用閉式傳動方案，電動機(jī)軸與二級圓柱齒輪減速器的高軸速軸之間 采用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器和一中間浮動軸聯(lián)系起來，減速器的低速軸魚卷筒之間采 用圓柱齒輪傳動。運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用全部為閉式齒輪傳動，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，電動機(jī)裝在小車架的臺面上，由于電動機(jī) 軸好和車輪軸不在同一平面上，所以運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用立式三級圓柱齒輪減速器， 在減速器的輸入軸與電動機(jī)軸之間以及減速器的兩個(gè)輸出軸與車輪之

5、間均采用 帶浮動的半齒聯(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)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。1 特征一）起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成端梁的設(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)部分運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵部件。端梁部分是有仇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。梁端的主要尺寸是依據(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)行采用分別傳動的方案。 在裝配起重機(jī)的時(shí)候，先將梁端的一段與其中的一根主梁連接在一起，然

6、后再將梁端的兩段接連起來2.總體結(jié)構(gòu)示意圖機(jī)構(gòu)計(jì)算（關(guān)鍵件）-） 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動方案 如圖一 ，選擇大車 圖一大車運(yùn)行結(jié)構(gòu)圖1-電動機(jī)2-制動器3-高速浮動軸 4-聯(lián)軸器5-減速器6-聯(lián)軸器7-低俗浮動軸8-聯(lián)軸器9-車輪二）基本分兩類分別傳動和集中傳動，橋式起重機(jī)常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動的方案本設(shè)計(jì)采用分別傳動的方案。三）車輪與軌道的選擇，強(qiáng)度的驗(yàn)算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:G - Gxc QGxc -L eIJmax?42L168-40100 40J5 1.542 :15=95KN空載時(shí)最大輪壓： G - GxcGxj

7、 LeP max42L=168-4040 15 1.5421550KN.空載時(shí)最小輪壓：-* G - GxcGxceP min =?42L=168-40401.54215=34KN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/G=100/168=0.595由計(jì)算選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度為 Vdc=60-85m/min, Q/G=0.595時(shí)工作類型為中級時(shí)，車輪直徑Dl=500mm軌道為P38的許用輪壓為150KN1).疲勞強(qiáng)度的計(jì)算疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的等效載荷：Cd=0 2 Q=0.6*100000=60000N式中2等效系數(shù)，查的 2=0.6 車論的計(jì)算輪壓：P= Kci r

8、 Pd=1.05 X 0.89 X 77000=71957N式中：Fd車輪的等效輪壓G - Gxc Pd=4Qd Gxc 1.5o2L=168-4060 4015 1.54215=77000Nr 載荷變化系數(shù)，當(dāng) Q/G=0.357時(shí)，r=0.89心一沖擊系數(shù)，第一種載荷當(dāng)運(yùn)行速度為 V=1.5m/s時(shí)，心=1.05根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力：j =40003 Pj2DcI22 1 =4000 3 7195750302=14563Kg/cmj =145630N/cm2式中r-軌頂弧形半徑，由查得r=300mm對于車輪材料ZG55II，當(dāng)HB>320 時(shí)，jd =160000-2000

9、00N/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=KcIIPmax=1.1 X 95600 =105160N式中心-沖擊系數(shù)，載荷KCII =1.1按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力:2 1 max - Dc rI22 1=3105160 - 一50302=15353Kg/cm2jmax =153530N/cm車輪采用 ZG55II，查得，HB>320時(shí)，j=240000-300000N/cm，jmax<j故強(qiáng)度足夠 運(yùn)行阻力計(jì)算摩擦總阻力距Mm節(jié)(Q+G (K+卩 *d/2 )由Dc=500mm車輪的軸承型號為：22220K,軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為

10、：(100+180 /2=140mm由查得：滾動摩擦系數(shù) K=0.0006m軸承摩擦系數(shù)卩=0.02，附加阻力系數(shù)B =1.5，代入上式中：當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩：Mln(Q=Q = Mm(Q=Q= (Q+G)(+-) =1.5 (100000+168000 X (0.0006+0.022=804N運(yùn)行摩擦阻力：Mm(Q Q)_804Pm (Q=Q =Dc0.522=3216N空載時(shí)：Mn(Q=o = BX Gx( K+卩 d/2 )=1.5 X 168000X( 0.0006+0.02 X 0.14/2 )=504NPm (Q=0 = Mm(Q=0 / ( Dc/2 )=504 X 2/0.5

11、=2016N四) 電動機(jī)的選擇電動機(jī)靜功率：N=R Vdc/ (60 m-)=3216X 85/60/0.95/2=2.40KW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)動電動機(jī)的臺數(shù)初選電動機(jī)功率：N=K*Nj=1.3*2.40=3.12KW式中Kd-電動機(jī)功率增大系數(shù)，由查得 Kd=1.3查表選用電動機(jī) YR160M-8 Ne=4K, m=705rm, ( gD) =0.567kgm2，電動機(jī) 的重量G=160kg1. 驗(yàn)算電動機(jī)的發(fā)熱功率條件等效功率：N x =K25 r N j=2.34KW式中K25工作類型系數(shù)，由表查得當(dāng) JC%=25時(shí)，K2

12、5=0.75r按照起重機(jī)工作場所得tq/tg=0.25,估得r=1.3由此可知：NX <Ne,故初選電動機(jī)發(fā)熱條件通過。選擇電動機(jī)：YR160M-82. 減速器的選擇車輪的轉(zhuǎn)數(shù)：nc=Vdc/ (冗 De)=85/3.14/0.5=54.1rpm機(jī)構(gòu)傳動比：i。二n i/ne=705/54.1=13.0查表，選用兩臺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。（電動機(jī)發(fā)熱條件通過，減速器：ZLZ-160-12.5-IV ）3. 驗(yàn)算起動時(shí)間起動時(shí)間：Tp=n1375(m MqM) me(GD2)/(Q G)DC

13、i02?式中 n1=705rpmm=2驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)M=1.5 X 975 X N/m=1.5 X 975X 4/705=82.9N m滿載時(shí)運(yùn)行靜阻力矩：M (Q=Q =M m(Q Q)i080412.5 0.95=67.7N m空載運(yùn)行時(shí)靜阻力矩:M (Q=0 =M m(Q 0)./i0=504=42.4N m初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩:(gD)zl+(gD)l=0.78 N m機(jī)構(gòu)總飛輪矩：(GD)i=(gD)zl+(gD)l+(gD)d=5.67+0.78=6.45 N m滿載起動時(shí)間:t q(Q Q)n1375(m?Mq2Mj) mc(GD )/(Q G)DCi02?705375

14、(2 829 677)2 1.15 6.45(100000 16800C) 0.2512.5 12.5 0.95=8.91s空載啟動時(shí)間:t q(Q 0)=n1375(m?MqMj)mc(GD2)/(Q G)DCi02?705375(2 82.967.7)2 1.15 6.45168000 0.2512.5 12.5 0.95=5.7s起動時(shí)間在允許范圍內(nèi)4. 起動工況下校核減速器功率起動工況下減速器傳遞的功率N=/Pd vdc60 ?m/式中 Pd=F>+Pg=Ff + -GVdcg60tq(Q Q)=3216+100000 1680001088.5660 8.91=7746.2Nm-

15、運(yùn)行機(jī)構(gòu)中，同一級傳動減速器的個(gè)數(shù),m/=2.因此 N= 7746.2 8856 =5.89KW60 0.95 2所以減速器的N中級=9.1KW>N故所選減速器功率合適。五.制動器的選擇取制動時(shí)間tz=5s按空載計(jì)算動力矩，令Q=0,得:1Mz=M /m2375?tz mC(GD )1Gdc2i0式中(PpPm min ) Dc2i0336 1344 0.5 0.952 12.5=-19.2N mPp=0.002G=168000X 0.002=336NPmin=G (2)DC/2168000 (0.0006。520.020.14)2=1344NM=2-制動器臺數(shù).兩套驅(qū)動裝置工作212.

16、52Mz= 19.22 1.15 0.645 168000 f5 0.952375 5=41.2 N m現(xiàn)選用兩臺YWZ-200/25的制動器，查表 其制動力矩M=200 N- m為避免 打滑，使用時(shí)將其制動力矩調(diào)制 3.5 N m以下。六.選擇聯(lián)軸器根據(jù)傳動方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸.1. 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩：M； = M| ni =110.6 X 1.4=154.8 N m式中M連軸器的等效力矩.1?M el =2X 55.3=110.6 N mi等效系數(shù)取1=2查表Mi =9.75* 4000 =55.3 N m705查的：電動機(jī) 丫160M1-8,軸 端為 圓柱形，

17、di=48mm,L =110mm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)端選聯(lián)軸器 ZLL2 (浮動軸端 d=40mm;IM=630N m,(GD)ZL=0.063Kg m,重量 G=12.6Kg)； 在靠近減速器端，選用兩個(gè)聯(lián)軸器ZLD,在靠近減速器端浮動軸端直徑為d=32mm;M=630 N m, (GD2)L=0.015Kg m,重量 G=8.6Kg.高速軸上轉(zhuǎn)動零件的飛輪矩之和為：(GD) zl+(gD) l=0.063+0.015=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：M'js M

18、js?i。？=154.8 X 15.75 X 0.95=2316.2 N m浮動軸的驗(yàn)算1).疲勞強(qiáng)度的計(jì)算低速浮動軸的等效力矩：M=W 1MM=1.4 X 55.3 X 12.5 X 0.95=919.4Nm式中W1等效系數(shù)，查得 W 1=1.4由上節(jié)已取得浮動軸端直徑 D=60mm故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：919400.2 6322128 N/cm由于浮動軸載荷變化為循環(huán)(因?yàn)楦虞S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：1c 113200? k n|1.92 1.4=4910 N/cm式中，材料用 45 號鋼，取b=60000 N/cm2;s=30000N/cm,貝U -1=0.22b=0

19、.22 X 60000=13200N/cm；s=0.6s=0.6 X 30000=18000N/cnnK=KK=1.6 X 1.2=1.92考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系，K=1.2 , ni=1.4 安全系數(shù),查得n< -1k故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。數(shù)KX = 1.62).靜強(qiáng)度的計(jì)算計(jì)算強(qiáng)度扭矩：Mna>=W 2?Ml ?i=2.5 X 55.3 X 12.5 X 0.95=1641.7 Nm式中W2動力系數(shù)，查表得 W2=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力:MiiW1641700.2 63=3800N/cm許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力:IIsnN180001.412860 N/cm<ii,故強(qiáng)度驗(yàn)算

20、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 七緩沖器的選擇1. 碰撞時(shí)起重機(jī)的動能Gv：動=2g=178000NV 0碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度，V0= （0.30.7 ） Vdxg重力加速度取10m/s22 2則 w滬匹 178000 0.52g210=5006.25 N m2. 緩沖行程內(nèi)由運(yùn)行阻力和制動力消耗的功W 阻=（P摩+P制）S式中P摩一運(yùn)行阻力，其最小值為Pmin=Gfomin=178000X 0.008=1424Nf0min最小摩擦阻力系數(shù)可取fomin=0.008P制一制動器的制動力矩?fù)Q算到車輪踏面上的力，亦可按最大制動減速度計(jì)算GP 制=a制=17800X

21、0.55=9790N_ 帀 u maxg2a制 max=0.55 m /sS緩沖行程取S=140 mm因此 W且=（1424+9790 X 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：w動-W阻n=5006.25-1569.96 =3436.29 N m式中n緩沖器的個(gè)數(shù)取n=1由表選擇彈簧緩沖器彈簧 D=120 mm d=30 mm三.小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)經(jīng)比較過后，確定采用如圖所示的傳動方案31-電動機(jī)2-制動器3-立式減速器4-車輪5-半齒輪聯(lián)軸器 6-浮動軸7-全齒輪聯(lián)軸器四滑輪組吊鉤組）起升結(jié)構(gòu)的傳動方案1.鋼絲繩的選擇（1）

22、根據(jù)使用場合，選結(jié)構(gòu)形式為6 37S （線接觸鋼絲繩，纖維芯）（2）室內(nèi)工作的橋式起重機(jī)，選用右交互捻鋼絲繩，通常為 B級鍍鋅（3）鋼絲繩直徑：Fo= nSm=5.6 28460.4=159378N（采用最小安全系數(shù)法：Fo） n鋼絲繩最小安全系數(shù)，見表 3-2 , M6運(yùn)動繩，n=5.6 ;Fo鋼絲繩破斷拉力；dmin=C v.3 =0.098./28460.4 =16.517.C二 n 二：5.60.098,k' t . 0.33 1770最大工作靜拉力：Sm -Af 0.5 160=28460.4 Na z 3 0.98 0.98 6dmin 鋼絲繩最小直徑， mmS鋼絲繩最大工

23、作靜拉力，N;C鋼絲繩選擇系數(shù)，見表3-2mm/N2纖維芯鋼絲繩；.=0.33 ;鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度選用中間值取：二=1770N/：.：.;選 d=18mm,. .=1770N/:丄，F(xiàn)o=169000N（4）標(biāo)注如下：18 6 37S-FC B ZS 169（一）滑輪、卷筒尺寸、卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算1. 滑輪（1）滑輪的卷繞直徑：D=hd=22.4 18=403.2 mmh滑輪的卷繞直徑與鋼絲繩直徑的比值，查表3-5，M6滑輪h=22.4，卷筒h1=20,P45;d 鋼絲繩直徑，d=18mm;取滑輪的卷繞直徑為500mm滑輪的槽底直徑為Do=482mm滑輪 槽形狀及 尺寸d>17 18,R=

24、10,H=30,B1=53,E1=38,R 1= 18,R2=15,R3=3,R4=5.M=12,C=1.5,S=12 選鑄造滑輪組，ZG 270-500鑄鋼鑄造，軋制滑輪：低碳鋼 Q23532. 卷筒（1）采用雙聯(lián)卷筒：卷繞直徑：D=hd=20 18=360mm查表 3-5，M6 h=20適當(dāng)放大卷筒直徑，選卷繞直徑D=648mn卷筒的槽底直徑Do=630mn查表3-10，P49。(2) 卷筒繩槽尺寸。卷筒選取標(biāo)準(zhǔn)槽d=18mm,p仁20mm(3) 卷筒長度采用雙聯(lián)卷筒：L=2(L0+L1+L2)+L3=2 (413.86+20+60)+372=1359.7mmL 滑-2Hmin tan 門:說L3三 L 滑 +2Hmin tan _,L3=S=37