《325吨通用双梁桥式起重机小车设计计算 机械设计及制造专业毕业设计 毕业论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《325吨通用双梁桥式起重机小车设计计算 机械设计及制造专业毕业设计 毕业论文.doc（29页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、摘要 本文主要介绍了桥式起重机的整体设计理论和设计过程，其中重点设计了桥式起重机的运行机构起升机构等，主要包括桥式起重机小车运行机构的整体设计及传动机构的布置，小车运行机构计算。还有轴承的选择、联轴器的选择、电动机的选择、减速器的选择和校核。 桥式起重机是桥架型起重机的一种，它依靠起升机构和在水平面内的两个相互垂直方向移动的运行机构，能在矩形场地及其上空作业，是工矿企业广泛使用的一种起重运输机械。它具有承载能力大，工作可靠性高，制造工艺相对简单等优点。关键词：桥式起重机；起重机小车；卷筒；减速器。 Abstract This article mainly introduced the enti
2、re design theory and design process of bridge-type hoist crane，which focused on the design of the bridge crane operation of institutions and hoisting mechanismThe overall design that mainly includes the bridge type derrick small car to circulate organization and spread the decoration that the motive
3、 reaches, the small car circulates an organization calculation.Still have the choice of the choice, electric motor of the choice, allied stalk machine of bearings, decelerate machine of choice and pit in the school. The bridge crane is a bridge-type crane, it relies on the lifting mechanism and in t
4、he horizontal plane, two mutually perpendicular direction of the run institutions, in the rectangular space over the job, the industrial and mining enterprises widely used as a startingheavy transport machinery. It has a large carrying capacity, high reliability, work, and manufacturing process is r
5、elatively simple. Keyword:Bridge type derrick;The derrick small car;Book tube;Decelerate a machine.目 录设计任务书-1第1章 概述-2第2章 总体设计-2 2.1 总体设计方案-7 2.2 四连杆变幅臂架系统运动学设计-7 2.3 总体尺寸规划-7第1章 主起升机构计算-71.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组-71.2 选择钢丝绳-71.3 确定卷筒尺寸并验算强度-81.4 初选电动机-101.5 选用标准减速器-111.6 校核减速器输出轴强度-111.7 电动机过载验算和发热验算-111
6、.8 选择制动器-121.9 选择联轴器-131.10 验算起动时间-131.11 验算制动时间-141.12 高速轴计算-15第2章 副起升机构计算-172.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组-172.2 钢丝绳的选择-172.3 确定卷筒尺寸并验算强度-182.4 初选电动机-212.5 选用标准减速器-212.6 校核减速器输出轴强度-222.7 电动机过载验算和发热验算-222.8 选择制动器-232.9 选择联轴器-232.10 验算起动时间-242.11 验算制动时间-252.12 高速轴计算-25第3章 小车运行机构计算-273.1 确定机构传动方案-273.2 选择车轮与轨道
7、并验算其强度-283.3 运行阻力计算 -293.4 选电动机-303.5 验算电动机发热条件-303.6 选择减速器-313.7 验算运行速度和实际所需功率-313.8 验算起动条件-313.9 按起动工况校核减速器功率-323.10 验算起动不打滑条件-333.11 选择制动器-333.12 选择联轴器-343.13 验算低速浮动轴的强度-353.14 小车缓冲器-36设计心得-37参考文献-39设计任务设计（论文）题目32/5吨通用双梁桥式起重机小车设计计算研究方法搜集查阅与分析研究相关国内外资料，综合所学基础与专业知识，遵循机械零件与起重机行业相关标准，在小组充分讨论基础上，制定合理的
8、具有先进性的设计方案，按时完成本设计提出的全部内容。主要技术指标(或研究目标)小车的主/副起升机构设计参数：起重量32/5t，起升高度16/18m，起升速度7.51/19.5m/min起升机构工作级别M5/M5， 小车运行机构设计参数：工作级别M5，运行速度45m/min，轨距2500mm，参考轮距2700mm，小车参考自重：约11.5t概 述桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，设置在小车上的起升机构实现货物垂直升降。三个机构的综合，构成一立方体形的工作范围，这样就可以充分利用桥架
9、下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。各类桥式起重机的特点如： 1) 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达60米。 2) 简易梁桥式起重机又称梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主梁是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道
10、运行，这种起重机称为悬挂梁式起重机。 3) 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。 4) 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。 5) 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。 6) 脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，
11、用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。 7) 加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。 8) 锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊盛料器高温液态钢包，用以支持和翻转钢包，副小车用来抬起钢包，浇铸液态金属。 桥式类型起重机的金属结构一般由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主梁上焊有轨道，供起重
12、小车运行。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻
13、，刚度大，但与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。下面具体介绍普通桥式起重机的构造。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷
14、筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。起重机大车运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。本次设计课题为32/5t通用
15、桥式起重机小车设计，主要包括起升、运行两大机构及其安全装置的设计计算和装配图与零部件图的绘制。将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用、理论联系实际。培养我们的设计能力及理论联系实际过程中分析问题、解决问题的能力。第三章 小车起升机构设计第1部分 主起升机构计算1.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组 按照构造宜紧凑的原则,决定采用下图的传动方案。如图1所示，采用了双联滑轮组.按Q=32t，表8-2查取滑轮组倍率=4，因而承载绳分支数为 Z=2=8。查1表8-1-89选取吊钩号 LYD100-M，吊具自重载荷。得其自重为：G=2.0%=0.02320=6.4kN图1 主起升机构简图1
16、.2 选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，=4,查1表3-2-11和2-2-3得得滑轮组效率1=0.98、2=0.97，得hh=z=1X2=0.96钢丝绳所受最大拉力按下式计算钢丝绳直径 d=c=0.096=19.7mmc: 选择系数，单位mm/，用钢丝绳=1850N/mm，据M5及查2表8.1-88.1-31得c值为0.096。故，选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=20mm，其标记为6W(19)-20-185-I-光-右顺(GB1102-74)。1.3 确定卷筒尺寸,转速及滑轮直径卷筒和滑轮的最小卷绕直径： d （e-1）式中h表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数；查表得：筒=18;滑轮=20；
17、 筒最小卷绕直径=d=1820=360； 轮最小卷绕直径=d=2020=400。考虑起升机构布置卷筒总长度不宜太长，轮直径和卷筒直径一致取D=630。 卷筒长度 =1390mm。式中：筒上有绳槽长度，安全圈n=2，起升高度H=10m， 槽节矩t=22mm，绕直径=650+d=mm；选取卷筒型号为 A630x1500-11x22-12x4-左 GB/T 9006.2-1999查表8.1-478.1-50得 ：定绳尾所需长度,取=100； ：筒两端空余长度,取=45； ：筒中间无槽长度,根据滑轮组中心间距=150。卷筒壁厚=0.02D+(610)=0.02650+(610)mm=1923mm，=2
18、0mm，进行卷筒壁的压力计算。卷筒转速=r/min=14.3r/min。1.4 计算起升静功率 =47.6kW式中起升时总机械效率=0.858为滑轮组效率取0.97（查表3-2-10）；传动机构机械效率取0.94（查表2-2-3）；卷筒轴承效率取0.99；连轴器效率取0.98（查2-2-4）。1.5 初选电动机 G=0.847.6=38.08kW式中 ：JC值时的功率，位为kW； G：稳态负载平均系数，根据电动机型号和JC值查表2-2-5和2-2-6得G=0.8。查机械设计课程设计表16-516-6选用电动机型号为YZR280M-10，=55KW，=556r/min，最大转矩允许过载倍数m=2
19、.8；飞轮转矩GD=15.5KN.m。电动机转速=561.92r/min式中 :在起升载荷=326.4kN作用下电动机转速； :电动机同步转速； ,:是电动机在JC值时额定功率和额定转速。1.6 选用减速器减速器总传动比：=39.3，取实际速比=40。起升机构减速器按静功率选取，根据=47.6kW，=561.92r/min，=40，工作级别为M5，查减速器使用手册选定减速器为ZQH100，减速器许用功率=79KW。低速轴最大扭矩为M=20500N.m减速器在561.92r/min时许用功率为=73.9955kW实际起升速度=561.92403.140.654=7.2m/min实际起升静功率=3
20、9.72kW用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。1.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式计算：=41.78kW=45KW41.78kW，此题恰好与=的功率相等。式中 ：准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW； H:系数，绕线式异步电动机，取H=2.5； m:基准接电持续率时,电动机转矩允许过载倍数,查表得m取1.7； m:电动机个数； :总机械效率=0.858。发热验算按下式计算: PP式中 P:电动机在不同接电持续率JC值和不同CZ值时允许输出功率，单位为kW,按CZ=300，JC值=25%，查表得P=43.867kW。=38.08kW P=43.867=38.O8kW过
21、载验算和发热验算通过1.8 选择制动器按下式计算，选制动器： 式中:制动力矩,单位为N.m； :制动安全系数，查表2-2-7由M5得=1.75； :下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m。=586.4N.m :下降时总机械效率，通常取0.858 =1.75586.4=1026.2.N.m 查表3-7-18选用=1026.2N.m选用YWZ5-400/121制动器，其额定制动力矩1250N.m；安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=2000N.m。1.9 选择联轴器根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩M,则满足要求。电动机的轴伸：d=8
22、5mm(锥形)，长度E=1700.5mm；减速器轴伸:d=90mm(柱形)，长度E=135mm；浮动轴的轴头：d=60mm， 长度E=107mm。 查表3-12-14选取梅花弹性连轴器：型号为MLL9-I-400M=2800N.m；GD=132.54=530Kg.m；型号为MLL9，M=2800N.m；GD=18.954=75.8Kg.m。电动机额定力矩=944.69N.m计算所需力矩M=n=1.51.8944.69=2550.69N.M式中n：安全系数取n=1.5（查3-12-4）； ：刚性动载系数，取1.8（查2-12-2）。 M=2800M=2550.69N.M所选连轴器合格。1.10
23、验算起动时间起动时间： =1.33s式中： =15.6+530+75.8=621.4kN.m静阻力矩：=796.5N.m电动机启动力矩：=1.7=1.7944.69=1605.97N.m平均起动加速度：=0.095m/s=0.095 m/s=0.2 m/s电动机启动时间合适。1.11 验算制动时间制动时间： = =0.76s：电机满载下降转速，单位为r/min；=2600-556=644r/min=2000N.m=586.4N.m平均制动减速器速度=0.17m/s=0.2m/s，所以制动时间也合适。1.12高速轴计算1.12.1疲劳计算轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩：=1.09944.69=10
24、29.7式中 -动载系数，=1/2(1+)=1/2(1+1.18)=1.09 起升载荷动裁系数(物品起升或下降制动的动载效应)， 1+0.71v=1+0.7115.24/60=1.18由前节巳选定轴径d=75mm,因扭转应力：N/m=13.03MPa 轴材料用45号钢，=600MPa，=300MPa，弯曲：=0.27(=0.27(600+300)=243Mpa 扭转 =140Mpa =0.6300=180MPa轴受脉动循环的许用扭转应力， =式中 k=kk一考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数， k与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有链槽及紧合区段，k=1525， k一一与
25、零件表面加工光洁度有关.对平面粗糙度为3.2的零件 k=1151.2：对于平面粗糙度为12.5的零件，K=1.25135 此处取k=21.25=2.5 考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对碳钢及低合金钢=0.2，n1-安全系数，n1=1.25(由2表30查得) = =88.9MPa故 通过 (2)强度验算 轴所受最大转矩： M=Me=118218=257.24MPa 最大扭转应力： = 14.114MPa 许用扭转应力， =120MPa式中n-安全系数, n=1.5 17kW实际起升速度=19.334m/min；实际起升静功率=18.02kW。用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。2
26、.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式计算：=15.136kW=17KW15.136kW，此题恰好与=的功率相等。式中:基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW； H:系数，绕线式异步电动机，取H=2.1； m:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得m取2.5； m:电动机个数； :总机械效率=0.894。发热验算按下式计算: PP式中 P:电动机在不同接电持续率JC值和不同CZ值时允许输出功率，单位为kW，按CZ=150，JC值=25%，查表得P=15.393kW；=14.42kW P=15.363=14.42kW过载验算和发热验算通过。2.8 选择制动器按下式计算，选制
27、动器 式中：制动力矩，单位为N.m； ：制动安全系数，查表M5得=2.0； ：下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m；=143.12N.m ：下降时总机械效率，通常取0.894 =2143.12=286.24N.m根据选用=286.24N.m选用YWZ315/30制动器，其额定制动力矩400N.m；安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=290N.m。2.9 选择联轴器根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩M,则满足要求。电动机的轴伸：d=55mm(锥形)，长度E=820.5mm；减速器轴伸：d=50mm(柱形)，长度E=85mm；浮动轴
28、的轴头：d=45mm， 长度E=84mm。选取梅花弹性连轴器：型号为MLL6-I-200，M=630N.m；GD=6.74=26.8Kg.m；型号为MLL6，M=630N.m；GD=1.854=7.4Kg.m。电动机额定力矩=170N.m计算所需力矩M=n=1.52.0170=510N.m式中 n：安全系数取n=1.5； ：刚性动载系数，取2.0； M=630M=510N.M所选连轴器合格。2.10 验算起动时间起动时间： =1.0s式中： =1.5+26.8+7.4=35.7kN.m静阻力矩：=179.07N.m电动机启动力矩：=1.7=1.7170=289N.m平均起动加速度：=0.32m
29、/s=0.32 m/s=0.4 m/s电动机启动时间合适。2.11 验算制动时间制动时间： = =0.85s：电机满载下降转速，单位为r/min；=21000-951.9=1048.1r/min=290N.m=143N.m平均制动减速器速度=0.37m/s1.6由表选择车轮：当运行速度60m/min， 工作级别M5时，车轮直径D=400，轨道为38kgf/m 轻轨的许用轮压为13.4t，故可用。3.2.1疲劳计算：疲劳计算时的等效载荷： 式中 ：效系数？，由表查得1.1。车轮的计算轮压： 根据点接触情况计算接触疲劳应力：=27442.5式中：r=9cm-轨顶弧形半径，由表查得。对于车轮材料，由表查得接触许用应力，因此，故疲劳计算通过。3.2.2强度校核 最大计算轮压：。式中：冲击系数,由表第类载荷当运行速度时，。点接触时进行强度校核的接触应力：=车轮材料用ZG55-，由表查得：，强度校合通过。3.3 运行阻力计算摩擦力矩： 由表知=400mm车轮的轴承型号为22213c调心滚子轴承，轴承内径和外径的平均值d=92.5mm；由表查得：滚动轴承摩擦系数k=0.0006；轴承摩擦系数 ，附加阻力系数。代入上式得：当满载时运行阻力矩：=84运行摩擦阻力：当无载时运行阻力矩： =22运行摩擦阻力：=1103.4 选电动机电动机静功率:：=3.23kw式
