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1、-75/20T 桥式起重机设计计算书1. 主要技术参数1.1. 主起升机构起重量 75t750kN起升速度 4.79m/min起升高度 16m工作级别 M51.2. 副起升机构起重量 20t200kN起升速度 7.16m/min起升高度 18m工作级别 M51.3.小车行走机构行走速度 32.97m/min工作级别 M5轮距3.3m轨距 3.4m1.4. 大车行走机构行走速度 75.19m/min工作级别 M5轮距 5.1m轨距 16.5m2. 机构计算2.1.主起升机构主起升机构为单吊点闭式传动，卷筒按螺旋绳槽、双联卷筒、单层缠绕设计。2.1.1. 钢丝绳A. 钢丝绳最大拉力Sma*：= 7
2、8868 N式中，Q额定起升载荷，Q= 750000 N； 进入卷筒的钢丝绳分支数，对于双联卷筒，= 2；q 滑轮组倍率，q= 5；h 滑轮组效率，h =0.97。B. 钢丝绳最小直径d min：= 28.08 mm式中，C 钢丝绳选择系数，C = 0.1；C. 钢丝绳选择按619W+FC-28-170-I -光-右交型钢丝绳，d=28mm，b =1700MPa钢丝绳公称抗拉强度， 钢丝破断拉力总和S0= 492500N，钢丝绳实际平安系数：= 6.24 5，通过。钢丝绳型号为：619W+FC-28-170-I -光-右交GB1102-742.1.2. 卷筒尺寸与转速A. 卷筒直径卷筒最小直径
3、Dmine-1)d=1728=476mm，式中，e 筒绳直径比， e = 20；取D0=800mm卷筒名义直径，实际直径倍数es= = 28.57 18，满足。B. 卷筒长度绳槽节距p = 32mm，绳槽半径r=15+0.2mm，绳槽顶峰高h= 10.5mm。单边固定圈数：ngd = 3圈；单边平安圈数：naq = 1.5圈；单边工作圈数：= 30.75圈式中，H 起升高度，H=16m。 D 卷绕直径，D= D0d=0.828m。取ngz = 30.75圈；。单边绳槽圈数：n = 35.25圈。绳槽排列长度：Lgz = 35.2532 = 1128 mm；卷筒长度：Ljt = 2800 mm。
4、C. 卷筒转速卷筒转速：= 9.21 r/min式中， 起升速度，=4.79m/min。2.1.3. 电动机A. 机构效率减速机效率：j = 0.95卷筒效率：t = 0.98机构效率：=jth= 0.950.980.97 = 0.9B. 电动机静功率电动机静功率：= 67.86kW选择电动机YZR315S10，S3，FC25%，Ne = 63 kW，ne = 580 r/min； S3，FC40%，N40 = 55kW，n40 = 580 r/min，(力矩倍数) Tm= 3.11，(飞轮矩) GDd2 =28.2 kgm2，(自重) Gd = 1026 kg。电动机额定力矩：= 1037.
5、3 NmC. 在静功率下的电动机转速在静功率下的电动机转速：= 575.324r/min式中，n0电动机同步转速， n0= 600 m/min；n40电动机在基准制S3，FC40%时的转速，n40 = 580 m/min；N40电动机在基准制S3，FC40%时的功率，N40= 55kW。D.电动机过载验算电动机必须满足下式：= 45.82 kW式中，H 系数，对于绕线电动机，H = 2.1；m 电动机个数，对于一个吊点，m= 1；N40 = 55kW，满足。E.电动机发热验算稳太平均功率：= 54.288 kW 63 kW 通过。式中，G 稳太系数，对于本机， G = 0.8；2.1.4. 速
6、比与分配A. 总传动比= 62.467B. 减速机按QJRS-D560-63-C减速机考虑，减速机实际传动比is= 63，减速机许用输出扭矩TIja = 60000Nm。 实际起升速度s=4.79m/min。2.1.5. 制动器选择制动器按2个计，计算制动力矩：= 791.775 Nm式中，k 平安系数，k=1.75； 制动时的机构效率，= 0.9；选择制动器YWZ2500/125，额定制动力矩Tzha = 1800 Nm，自重Gzh = 220kg。2.1.6. 起、制动时间验算平均起动力矩：Ttm=1.6Tn=1.61037.3= 1659.68 Nm机构空载启动的转动惯量：(高速轴之后的
7、局部按5%计) kg.m2对于起升机构，启动时，阻力矩：Tr=0。启动时间：= 0.550.005 =0.555 s式中，m 重物及吊具质量，m= 1.0275000=76500 kg；启动加速度：= 0.144m/s20.4m/s2带载启动时，静力矩：= 1117.14 Nm重物及吊具质量m，换算到高速轴上的转动惯量为：= 1.65 kgm2带载启动时间：= = 1.8650.015=1.88 s启动加速度：= 0.042m/s20.4m/s2 通过。带载制动时，静力矩：= 904.88 Nm制动时间：= = 1.340.011 =1.351 s制动加速度：= 0.059m/s2 0.4m/
8、s2通过。2.1.7. 起升机构计算载荷平均起动力矩倍数：=1.6；系数= 1.；系数式中，J轴上计算处前段的转动惯量；J轴上计算处后段的转动惯量；动载系数：；一类载荷(疲劳载荷)T=8Tn ( Nm )；二类载荷(正常工作最大载荷)T= 58Tn = (28-)Tn ( Nm )；机构(换算到高速轴上的)计算载荷系数见表1。表1：起升机构计算载荷系数工程 轴段JJ8558电动机轴7.058.71.2341.3661.2121.656减速机高速轴14.382.370.1651.1511.0641.225从上面表1可以看出，起升机构的一、二类载荷的动载系数都大于1，根据规，分别用8、58计算一、
9、二类载荷。在电动机轴段，一类载荷T= 8Tn=1.3661037.3 = 1416.95 Nm ；二类载荷T= 5 8Tn=1.2121.3661037.3= 1717.34 Nm 。在减速机高速轴段一类载荷T= 8Tn=1.1511037.3 =1193.93 Nm ；二类载荷T=5 8Tn=1.0641.1511037.3 =1270.34 Nm 。换算到减速机低速轴上的一类载荷：Tj = 1193.93630.95= 71456.71 Nm ；1，可见，减速机满足。换算到减速机低速轴上的二类载荷：Tj = 1270.34630.95= 76029.85 Nm ；2.1.8. 卷筒轴计算A
10、. 卷筒轴尺寸与轴上载荷卷筒轴受力分析见图1；卷筒自重：Gjt = 23850 N；图1 卷筒轴受力分析B. 支反力Rc = = = 96860NRd = 278868 + 23850 96860= 84726 NRa = = = 97965NRb = 9686084726 97965= 83621N正号表示力的方向与图示力的方向一样。C. 卷筒轴危险截面上的弯矩由于卷筒轴自重影响很小，为简化计算，卷筒轴自重忽略不计，卷筒轴弯矩图见图2，显然，危险截面在图1所示的I-I、II-II截面上。MI = 615730.147 = 17142 NmMII = 615730. = 7568 N.m图2
11、卷筒轴弯矩图D. 卷筒轴危险截面的抗弯量= = 401920 N/mm2= = 130671 N/mm2E. 卷筒轴危险截面的弯曲应力卷筒轴材料为45#钢，回火，HB187217，屈服极限s = 285 N/mm2 ,许用应力a = 178 N/mm2 ,各截面上的应力：= 42.65N/mm2 178 N/mm2 = a；强度满足。= = 57.9N/mm2 178 N/mm2 = a；强度满足。2.1.9. 卷筒的强度与稳定性A. 卷筒的强度验算由于卷筒长度Ljt= 2800 mm，卷筒直径D=828mm。挤压应力：式中，jt卷筒壁厚，jt=40 mm； A1应力减小系数，一般取A1=0.
12、75； A2卷绕系数，单层卷筒A2=1.0；卷筒用HT200制作，抗压极限y = 736 N/mm2，许用挤压应力：y 2D0，须作稳定性验算。卷筒单位面积上所受的外压力：= 4.46 N/mm2卷筒的绳槽底径：D0 = 800mm，卷筒的径：Dn = 720mm；卷筒壁中部的半径：rp = 380mm；= 0.97= = 7.37= 9.25可见， 736 N/mm2 = y，则：= = 19.25 1.2 1.5，稳定性满足。2.2.副起升机构副起升机构为单吊点闭式传动，卷筒按螺旋绳槽、双联卷筒、单层缠绕设计。2.2.1. 钢丝绳A. 钢丝绳最大拉力Sma*：=26020 N式中，Q额定起
13、升载荷，Q= 200000 N； 进入卷筒的钢丝绳分支数，对于双联卷筒，= 2；q 滑轮组倍率，q= 4；h 滑轮组效率，h =0.98。B. 钢丝绳最小直径d min：= 16.13 mm式中，C 钢丝绳选择系数，C = 0.1；C. 钢丝绳选择按619W+FC-16-170-I-光-右交 型钢丝绳，d=16mm，b =1700MPa钢丝绳公称抗拉强度， 钢丝破断拉力总和S0= 183000N，钢丝绳实际平安系数：= 7.03 6，通过。钢丝绳型号为：619W+FC-16-170-I-光-右交GB1102-742.2.2. 卷筒尺寸与转速A. 卷筒直径卷筒最小直径D min(e-1)d=19
14、16=304mm，式中，e 钢丝绳直径倍数， e = 20；取D0=500mm卷筒名义直径，实际直径倍数hs= = 31.25 19，满足。B. 卷筒长度绳槽节距p = 20mm，绳槽半径r=10+0.2mm，绳槽顶峰高h= 6mm。单边固定圈数：ngd = 2圈；单边平安圈数：naq = 1.5圈；单边工作圈数：= 44.4圈式中，H 起升高度，H=18m。 D 卷绕直径，D= D0d=0.516m。取ngz = 44.5圈；。单边绳槽圈数：n = 48圈。绳槽排列长度：Lgz = 4820 = 960 mm；卷筒长度：Ljt = 2200 mm。C. 卷筒转速卷筒转速：= 17.67 r/
15、min式中， 起升速度，=7.16m/min。2.2.3. 电动机A. 机构效率减速机效率：j = 0.95卷筒效率：t = 0.98机构效率：=jth= 0.950.980.98 = 0.91B. 电动机静功率电动机静功率：= 26.75kW选择电动机YZR225M-8，S3，FC25%，Ne = 26 kW，ne = 708 r/min；S3，FC40%，N40 = 22kW，n40 = 715 r/min，(力矩倍数) Tm= 2.96，(飞轮矩) GDd2 =3.2 kgm2，(自重) Gd = 390 kg。电动机额定力矩：= 350.71NmC. 在静功率下的电动机转速在静功率下的
16、电动机转速：= 707.44 r/min式中，n0电动机同步转速， n0= 750m/min；n40电动机在基准制S3，FC40%时的转速，n40 = 715 m/min；N40电动机在基准制S3，FC40%时的功率，N40= 22kW。D.电动机过载验算电动机必须满足下式：= 18.98 kW式中，H 系数，对于绕线电动机，H = 2.1；m 电动机个数，对于一个吊点，m= 1；N40 = 22kW，满足。E.电动机发热验算稳太平均功率：= 21.4 kW 26 kW 通过。式中，G 稳太系数，对于本机， G = 0.8；2.2.4. 速比与分配A. 总传动比= 40.03B. 减速机按ZQ
17、A650-3CA减速机考虑，减速机实际传动比is= 40.17，减速机许用输出扭矩TIja = 61500Nm。 误差0.3%，实际起升速度s=7.14m/min。2.2.5. 制动器选择制动器按1个计，计算制动力矩：= 521.64 Nm式中，k 平安系数，k=1.75； 制动时的机构效率，= 0.91；选择制动器YWZ2300/90，额定制动力矩Tzha = 630 Nm，自重Gzh = 104 kg。2.2.6. 起、制动时间验算平均起动力矩：Ttm=1.6Tn=1.6350.71= 561.14 Nm机构空载启动的转动惯量：(高速轴之后的局部按5%计)J0=()1.05=1.454 k
18、g.m2对于起升机构，启动时，阻力矩：Tr=0。启动时间：= 0.1920.007 =0.199s式中，m 重物及吊具质量，m= 1.0220000=20400 kg；启动加速度：= 0.6m/s2带载启动时，静力矩：= 360 Nm重物及吊具质量m，换算到高速轴上的转动惯量为：= 0.42 kgm2带载启动时间：= = 0.70.02=0.72 s启动加速度：= 0.166m/s20.4m/s2 通过。带载制动时，静力矩：= 304Nm制动时间：= = 0.540.015 =0.555 s制动加速度：= 0.215m/s2 1，可见，减速机满足。换算到减速机低速轴上的二类载荷：Tj = 46
19、5.740.170.95= 17771.8 Nm ；2.2.8. 卷筒轴计算A. 卷筒轴尺寸与轴上载荷卷筒轴受力分析见图3；卷筒自重：Gjt = 3370 N；图3 卷筒轴受力分析B. 支反力Rc = = = 28934NRd = 226020 + 3370 28934= 26476 NRa = = = 29366NRb = 2893426476 29366= 26044 N正号表示力的方向与图示力的方向一样。C. 卷筒轴危险截面上的弯矩由于卷筒轴自重影响很小，为简化计算，卷筒轴自重简化忽略不计，卷筒轴弯矩图见图4，显然，危险截面在图1所示的I-I、II-II截面上。图4 卷筒轴弯矩图MI =
20、 260440.1625 = 4232 NmMII = 260440. = 2578 NmD. 卷筒轴危险截面的抗弯量= = 113646 N/mm2= = 60290 N/mm2E. 卷筒轴危险截面的弯曲应力卷筒轴材料为45#钢，回火，HB187217，屈服极限s = 285 N/mm2 ,许用应力a = 178 N/mm2 ,各截面上的应力：= 37.2 N/mm2 178 N/mm2 = a；强度满足。= = 42.76 N/mm2 178 N/mm2 = a；强度满足。2.2.9. 卷筒的强度与稳定性A. 卷筒的强度验算由于卷筒长度Ljt= 2200 mm，卷筒卷绕直径D=516mm。
21、挤压应力：式中，jt卷筒壁厚，jt=25 mm； A1应力减小系数，一般取A1=0.75； A2卷绕系数，A2=1.0；卷筒用HT200制作，抗压极限y = 736 N/mm2，许用挤压应力：y 2D0，须作稳定性验算。卷筒单位面积上所受的外压力：= 3.9 N/mm2卷筒的绳槽底径：D0 = 500mm，卷筒的径：Dn = 450mm；卷筒壁中部的半径：rp = 237.5mm；= 0.97= = 9.26= 9.25可见， 卷筒属于中长薄壁筒，其受压失稳的临界压力为：= 68.3 N/mm2由于：= = 648.85 N/mm2 1.2 1.5，稳定性满足。2.3. 小车行走机构小车行走机
22、构由4组车轮组组成，两组主动，两组从动，对称布置,分别驱动。主动车轮组的电动机通过带制动轮联轴器驱动减速机高速轴，减速机低速轴通过齿轮联轴器带动车轮转动。2.3.1. 行走轮压计算图5 小车轮压计算简图计算轮压时，小车重量按G*c= 251.1kN计，主钩满载时的行走载荷QH1=750kN；副钩满载时的行走载荷QH2=200kN；计算简图见图5。A. 空载轮压小车重量近似均匀分布。用P1k，P2k，P3k，P4k分别表示小车重量G*c折算到四组车轮组的轮压，B. 主钩满载时的行走轮压用P1H1，P2H1，P3H1，P4H1分别表示主钩满载时的行走载荷QH1折算到四组车轮组的轮压，用Q11，Q2
23、1，Q31，Q41分别表示主钩满载时四组车轮组的合轮压，则Q11= P1kP1H1= 62.775182.95 = 245.725 kN；Q21= P2kP2H1= 62.775192.05 = 254.825 kN；Q31= P3kP3H1= 62.775182.95 = 245.725 kN；Q41= P4kP4H1= 62.775192.05 = 254.825 kN；C. 副钩满载时的行走轮压用P1H2，P2H2，P3H2，P4H2分别表示副钩满载时的行走载荷QH2折算到四组车轮组的轮压，用Q12，Q22，Q32，Q42分别表示副钩满载时四组车轮组的合轮压，则Q12= P1kP1H2=
24、 62.77511.06 = 73.835 kN；Q22= P2kP2H2= 62.77588.94 = 151.715 kN；Q32= P3kP3H2= 62.77511.06 = 73.835 kN；Q42= P4kP4H2= 62.77588.94 = 151.715 kN；可见，主钩满载时行走轮压最大，为254.825 kN。2.3.2. 车轮组选择最小轮压：Rmin = 73.835 kN，最大轮压：Rma* =254.825 kN；车轮等效疲劳载荷： = = 194.495 kN选用车轮直径为Dc= 630mm的角型车轮组，配P43轨，点接触，车轮轮压P = 224 kN，车轮的许
25、用轮压：Ra = C1C2P式中，C1转速系数；车轮转速：c行走速度；c=32.97 m/min；查得：C1 = 1.09；C2工作级别系数；C2 = 1.0；所以，Ra = 2241.091 = 244.16 kN 194.495 kN = Rc，通过。2.3.3. 电动机2.3.3.1. 行走阻力计算A. 摩擦阻力Ff = G*式中，G*行走重量；G* = G*c + QH1 = 251.1+ 750 = 1001.1 kN 阻力系数：= 0.012式中， 轴承摩擦系数；=0.015dc车轮轴径，dc=160mm； C 偏斜运行的侧向附加阻力系数；C=2.0k 车轮轨道方向的滚动摩擦力臂；
26、k=0.8 所以，Ff = 0.0121001.1 = 12 kN。B. 坡道阻力F = G* Sin式中， 坡度角；一般按Sin = 0.001；所以，F = 0.0011001.1 = 1.0 kN。C. 风阻力F = C A q kh式中，C 风力系数；C = 1.2；kh风压高度变化系数；kh = 1；q风压；一类风压qI=150N/m2，二类风压qII= 250N/m2；A受风面积；A = 7m2。所以，FI = 1.27150 /1000 = 1.26 kN；FII = 1.27250 /1000 = 2.1 kN。D. 静阻力FstI = Ff + F+ FI = 12 + 1.
27、0 + 1.26 =14.26 kNFstII = Ff + F+ FII = 12 + 1.0 + 2.1 = 15.1 kN2.3.3.2. 机构效率减速机效率：j = 0.93联轴器效率：l = 0.98轴承效率：z = 0.98机构效率：=jl2z = 0.930.983 = 0.892.3.3.3. 电动机选择A. 电动机静功率= 8.8 kWB. 电动机启动加速功率加速时间：ta = 5 s，加速度：a = 0.11 m/s2。启动加速功率：式中，m*行走总质量，m* = 100111kg；nd电动机额定转速，r/min；GD2机构换算到电动机轴上的总飞轮矩，kgm2；一般在选择电
28、动机时，上式中后一局部按前一局部的20%计，所以，= 7.25 kWC. 电动机额定功率电动机额定功率：= 9.44 kW式中，m 电动机数量，m = 1；as电动机平均启动转矩倍数，as= 1.7；选择电动机YZR160L-6，S3，FC25%，Ne = 13 kW，ne = 912 r/min，GD2 = 0.78 kgm2，Gd = 174 kg；S3，FC40%，N40 = 11 kW，n40 = 945 r/min，Tm = 2.47。D. 电动机过载验算电动机在FstII下的静功率：= 9.32 kW电动机额定功率： = 9.7kW与电机静功率很相近，所以电机过载验算通过。E. 电
29、动机发热验算 194.7 kN = Rc，通过。2.4.3. 电动机2.4.3.1. 行走阻力计算A. 摩擦阻力Ff = Gd*式中， Gd*行走重量；Gd* = Gm + Q* = 641.72+ 750 = 1391.72 kN 阻力系数：= 0.009式中， 轴承摩擦系数； = 0.015dc车轮轴径； dc= 170mmC 偏斜运行的侧向附加阻力系数； C = 1.5k 车轮轨道方向的滚动摩擦力臂。k = 0.8所以，Ff = 0.0091391.72 = 12.53 kN。B. 坡道阻力F = Gd* Sin式中， 坡度角；一般按Sin = 0.001；所以，F = 1391.720
30、.001 = 1.39 kN。C. 风阻力F = C A q kh式中，C 风力系数；C = 1.2；kh风压高度变化系数；kh = 1；q 风压；一类风压qI = 150N/m2，二类风压qII = 250N/m2；A受风面积；A = 42m2。所以，FI = 1.242150 /1000 = 7.56 kN；FII = 1.242250 /1000 = 12.6 kN。D. 静阻力FstI = Ff + F+ FI = 12.53 +1.39 + 7.56 =21.48 kNFstII = Ff + F+ FII = 12.53 + 1.39 + 12.6 = 26.52 kN2.4.3.2. 机构效率减速机效率：j = 0.93联轴
