橋式起重機設(shè)計

濟南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計II=2\*ROMANII1前言……….…………….….……………11.1起重機械的用途及工作特點………….………….………11.2起重機械的發(fā)展簡史……………….………….………11.3起重機械的組成和種類….………..………21.3.1橋式起重機的分類和用途.…….…….………32吊鉤橋式起重機的設(shè)計任務(wù)…..….……………..43橋式起重機的設(shè)計算3.1主要技術(shù)參數(shù).……….………………...………………53.2主起升機構(gòu)5

3.2.1主起升機構(gòu)5

3.2.2主起升電動機63.2.3主起升減速器83.2.4主起升制動器83.2.5主起升機構(gòu)載荷103.2.6主卷筒設(shè)計113.3副起升機構(gòu)設(shè)計3.3.1副起升機構(gòu)133.3.2副起升電動機153.3.3副起升減速器163.3.4副起升制動器163.3.5副起升機構(gòu)載荷173.3.6副卷筒設(shè)計204小車行走機構(gòu)214.1輪壓計算214.2車輪組選擇234.3電動機選擇244.4減速器選擇244.5制動器選擇254.6機構(gòu)載荷計算275大車行走機構(gòu)285.1輪壓計算285.2車輪組選擇305.3電動機選擇315.4減速器選擇325.5制動器選擇335.6機構(gòu)載荷計算336橋架計算6.1主梁結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)346.2有限元分析模型366.3分布載荷366.4工況及載荷組合366.5靜剛度和強度計算結(jié)果376.6強度計算討論377整機檢驗7.1抗傾覆穩(wěn)定性計算387.2總體穩(wěn)定性計算398結(jié)論……….………….……..….……...…40參考文獻…………….…..….…..……………….……...….41致謝….……..…….…………...…………421前言

1.1起重機械的用途及工作特點

起重機械主要用于裝卸和搬運物料，是現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要設(shè)備。它不僅廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、港口、車站、建筑工地、電站等生產(chǎn)領(lǐng)域，而且也應(yīng)用到人們的生活領(lǐng)域。使用起重運輸機械，能減輕工人勞動強度，降低裝卸費用，減少貨物的破損，提高勞動生產(chǎn)率，實現(xiàn)生產(chǎn)過程機械化和自動化不可缺少的機械設(shè)備。起重機械是以間歇、重復(fù)工作方式，通過起重吊鉤或其它吊具的起升、下降，或升降與運移重物的機械設(shè)備。其工作特點具有周期性。在每一工作循環(huán)中，它的主要機構(gòu)作一次正向及反向運動，每次循環(huán)包括物品的裝載及卸載，搬運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)備時間在內(nèi)的短暫停歇。1.2起重機械的發(fā)展簡史中國古代灌溉農(nóng)田用的桔?是臂架型起重機的雛形。14世紀(jì)，西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機。19世紀(jì)前期，出現(xiàn)了橋式起重機；起重機的重要磨損件如軸、齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造，并開始采用水力驅(qū)動。19世紀(jì)后期，蒸汽驅(qū)動的起重機逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機。20世紀(jì)20年代開始，由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機工業(yè)迅速發(fā)展，以電動機或內(nèi)燃機為動力裝置的各種起重機基本形成。1.3起重機械的組成和種類起重機械是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。

通常，起重機械由起升機構(gòu)(使物品上下運動)、運行機構(gòu)(使起重機械移動)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)(使物品作水平移動)，起重機是一種作循環(huán)、間歇運動的機械。一個工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動到指定地點降下物品，接著進行反向運動，使取物裝置返回原位，以便進行下一次循環(huán)。

通常，起重機械由起升機構(gòu)(使物品上下運動)、運行機構(gòu)(使起重機械移動)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)(使物品作水平移動)，再加上金屬機構(gòu)，動力裝置，操縱控制及必要的輔助裝置組合而成。

根據(jù)其構(gòu)造和性能的不同，一般可分為輕小型起重設(shè)備、橋式類型起重機械和臂架類型起重機三大類。輕小型起重設(shè)備如：千斤頂、葫蘆、卷揚機等。橋架類型起重機械如梁式起重機、龍門起重機等。臂架類型起重機如固定式回轉(zhuǎn)起重機、塔式起重機、汽車起重機、輪胎、履帶起重機等。1.3.1橋式起重機的分類和用途橋式起重機可分為普通橋式起重機、簡易梁橋式起重機和冶金專用橋式起重機三種。

普通橋式起重機一般由起重小車、橋架運行機構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機構(gòu)、小車運行機構(gòu)和小車架三部分組成。起升機構(gòu)包括電動機、制動器、減速器、卷筒和滑輪組。電動機通過減速器，帶動卷筒轉(zhuǎn)動，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構(gòu)和小車運行機構(gòu)等部件的機架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。起重機運行機構(gòu)的驅(qū)動方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動，即用一臺電動機帶動長傳動軸驅(qū)動兩邊的主動車輪；另一類為分別驅(qū)動、即兩邊的主動車輪各用一臺電動機驅(qū)動。中、小型橋式起重機較多采用制動器、減速器和電動機組合成一體的“三合一”驅(qū)動方式，大起重量的普通橋式起重機為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動裝置常采用萬向聯(lián)軸器。起重機運行機構(gòu)一般只用四個主動和從動車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個時，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機的載荷均勻地分布在各車輪上。橋架的金屬結(jié)構(gòu)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行。主梁上焊有軌道，供起重小車運行。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，但與其他結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強度較低，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)，除主腹板為實腹工字形梁外，其余三片鋼板上按照設(shè)計要求切割成許多窗口，形成一個無斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺板，起重機運行機構(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。普通橋式起重機主要采用電力驅(qū)動，一般是在司機室內(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。簡易梁橋式起重機又稱梁式起重機，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主梁是由工字鋼或其他型鋼和板鋼組成的簡單截面梁，用手拉葫蘆或電動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行。橋架可以沿高架上的軌道運行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運行，這種起重機稱為懸掛梁式起重機。冶金專用橋式起重機在鋼鐵生產(chǎn)過程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機構(gòu)或裝置。

1.4橋式起重機的基本參數(shù)1.質(zhì)量和載荷參數(shù)：起重量G，有效起重量Gp，額定起重量Gn，總起重量Gt，最大起重量Gmax，起重力矩M，起重傾覆力矩MA，起重機總質(zhì)量Go，輪壓P2.起重機尺寸參數(shù)：幅度L，最大幅度Lmax，最小幅度Lmin，懸臂有效伸縮距l(xiāng)，起升高度H，下降深度h，起升范圍D，起重臂長度Lb，起重機傾角3.運動速度參數(shù)：起升（下降）速度Vn，微速下降速度Vm，回轉(zhuǎn)速度ω，起重機(大車)運行速度Vk，小車運行速度Vt，變幅速度Vr4.與起重機運行線路有關(guān)的參數(shù)：跨度S5.一般性能參數(shù)：工作級別，機構(gòu)工作級別

跨度指橋式起重機運行軌道中心線之間的水平距離，單位為m，橋式起重機的小車運行軌道中心線之間的距離稱為小車的軌距，地面有軌運行的臂架式起重機的運行軌道中心線之間的距離稱為該起重機的軌距。2吊鉤橋式起重機設(shè)計任務(wù)書2.1設(shè)計參數(shù)

要求：最大額定起重量主鉤Gz=25T，副鉤Gf=5T，主鉤起升速度7<Vzn,<8m/s,副鉤起升速度18<Vfn<22m/s,大車運行速度80<Vk<90m/s,小車運行速度40<Vt<50m/s,寬度S=22.5m。

2.2工作條件

工作制度A5，工作環(huán)境溫度為-25℃～40℃范圍內(nèi)，室內(nèi)工作，有線地面操作，設(shè)計整機壽命為20年

3.橋式起重機設(shè)計計算書3.1.主要技術(shù)參數(shù)3.1.1.主起升機構(gòu)起重量25t（250kN）起升速度7.99m/min起升高度12m工作級別M53.1.2.副起升機構(gòu)起重量5t（50kN）起升速度20.25m/min起升高度14m工作級別M53.1.3.小車行走機構(gòu)行走速度44.6m/min工作級別M6輪距3.3m軌距3.4m3.1.4.大車行走機構(gòu)行走速度83m/min工作級別M5軸距4.0m軌距2205m3.2機構(gòu)計算3.2.1.主起升機構(gòu)主起升機構(gòu)為雙吊點閉式傳動，卷筒按螺旋繩槽、雙聯(lián)卷筒、單層纏繞設(shè)計。鋼絲繩A.鋼絲繩最大拉力Smax：EQSmax=\F(1.02Q,αqηh)=EQEQEQ\F(1.02*250000,2*4*0.97)=32860.8(N)式中，Q——額定起升載荷，Q=250000N；α——進入卷筒的鋼絲繩分支數(shù)，對于雙聯(lián)卷筒，α=2；q——滑輪組倍率，q=4；ηh——滑輪組效率，ηh=0.97。B.鋼絲繩最小直徑dmin：EQdmin=C\R(,Smax)EQ=0.1×\R(,32860.8)=18mm式中，C——鋼絲繩選擇系數(shù)，C=0.1；C.鋼絲繩選擇按6×19W+FC-18.5-170-I-光-右交型鋼絲繩，d=18.5，σb=1700MPa（鋼絲繩公稱抗拉強度），鋼絲破斷拉力總和S0=219000N，鋼絲繩實際安全系數(shù)：EQn=\F(S0,Smax)=\F(219000,32860.8)=6.67>5，通過。鋼絲繩型號為：6×19W+FC-18.5-170-I-光-右交GB1102-74卷筒尺寸與轉(zhuǎn)速A.卷筒直徑卷筒最小直徑Dmin≥（e-1)d=19×18.5=351.5mm，式中，e——筒繩直徑比，e=20；取D0=400mm（卷筒名義直徑），實際直徑倍數(shù)es=EQ\F(400,18.5)=21.6>20，滿足。B.卷筒長度繩槽節(jié)距p=20.5mm，繩槽半徑r=10.0+0.2mm，繩槽頂峰高h(yuǎn)=6.0mm。單邊固定圈數(shù)：ngd=2圈；單邊安全圈數(shù)：naq=1.5圈；單邊工作圈數(shù)：EQngz=\F(mH,πD)EQ=\F(4×12,π×0.4185)=36.5圈式中，H——起升高度，H=12m。D——卷繞直徑，D=D0＋d=0.4185m。取ngz=36.5圈；。單邊繩槽圈數(shù)：n=40圈。繩槽排列長度：Lgz=40×20.5=820mm；卷筒長度：Ljt=1800mm。C.卷筒轉(zhuǎn)速卷筒轉(zhuǎn)速：EQnt=\F(qυ,πD)EQ=\F(4×7.8,π×0.4185)=23.74(r/min)式中，υ——起升速度，υ=7.8m/min。3.2.2.電動機A.機構(gòu)效率減速機效率：ηj=0.95卷筒效率：ηt=0.98機構(gòu)效率：η=ηjηtηh=0.95×0.98×0.97=0.9B.電動機靜功率電動機靜功率：EQNj=\F(1.02Qυ,1000η60)EQ=\F(1.02×250000×7.8,1000×0.9×60)=36.8(kW)選擇電動機YZR250M1—8，S3，F(xiàn)C25%，Ne=42kW，ne=716r/min；S3，F(xiàn)C40%，N40=37kW，n40=720r/min，力矩Tn=3.13(飛輪矩)GDd2=7.0kg·m2，(自重)Gd=559kg。電動機額定力矩：EQTn=9550\F(Ne,ne)EQ=9550×\F(42,716)=560.2(N·m)C.在靜功率下的電動機轉(zhuǎn)速在靜功率下的電動機轉(zhuǎn)速：EQnd=n0－\F(Nj,N40)(n0－n40)EQ=750－\F(50,37)×(750－720)=709.5(r/min)式中，n0——電動機同步轉(zhuǎn)速，n0=750m/min；n40——電動機在基準(zhǔn)制S3，F(xiàn)C40%時的轉(zhuǎn)速，n40=720m/min；N40——電動機在基準(zhǔn)制S3，F(xiàn)C40%時的功率，N40=37kW。D.電動機過載驗算電動機必須滿足下式：EQN40