毕业设计（论文）起重机设计.doc

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1、目 录摘 要I第一章 前言11. 起重机的简介12. 我国起重运输机械行业的发展状况33国外起重运输（物料搬运）机械的发展趋势44 “十一五”期间我国起重运输（物料搬运）机械发展趋势65 本次设计说明7第二章 起升机构的设计计算82.1 起升机构传动方案的选择82.2 吊钩组的选择82.3 钢丝绳的选择92.4 定滑轮主要尺寸的选择102.4 卷筒主要尺寸的选择102.5 电动机的选择132.6 验算电动机的发热条件132.7 选择减速器142.8 验算起升速度和实际所需功率152.9 校核减速机输出轴强度152.10 选择制动器162.11 选择联轴器162.12 验算起动时间172.13

2、验算制动时间172.14 高速浮动轴的计算18第三章 小车运行机构的设计计算203.1 确定传动方案203.2 车轮与轨道的选择及强度验算203.3 运行阻力矩的计算223.4 电动机的选择233.5 验算电动机的发热233.6 选择减速器243.7 验算运行速度和实际所需功率243.8 验算起动时间243.9 按起动工况校核减速机功率253.10 验算起动不打滑条件253.11 选择制动器263.13 选择低速轴联轴器273.14验算低速浮动轴强度28四章 电气控制装置的设计294.1 控制方式的选择294.2 电阻器的选择294.3 电气保护装置的选择294.4 主控接触器开关的选择304

3、.5 控制按钮的选择304.6 控制回路熔断体的选择304.7 信号指示灯的选择30第五章 结论32致 谢33参考文献34摘 要 本文主要介绍了起重机的发展趋势及桥式起重机的小车部分的设计。针对小车的起升机构、运行机构中的相关部件的作用、参数、材质、设计及选择作了详细的论述，指出了合理选用相关部件的重要性，为桥式起重机设计、选用提供有力的参考。关键词： 起重机 发展 小车 设计Abstract The main body of a book is designed having introduced the crane developing trend and the bridge crane

4、 handcart part mainly. Organization , effect , parameter , material quality , design and choice running relevance component in organization have done detailed discussion specifically for the handcart getting up rises , have pointed out the significance selecting and using the relevance component rat

5、ionally , have designed that for the bridge crane , have selected and used to provide the forceful reference. Keyword： crane develops handcart design.第一章 前言1. 起重机的简介 起重机又叫天车，是提升、装卸、运搬物料的机械，是一种使生产过程机械化，减轻体力劳动和提高劳动生产率的重要设备。起重机的工作特点是作间歇性运动，即在一个工作循环中取料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。各机构经常处于起动、制动和正反方向运转的工作状态。 中国古代灌

6、溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形；14世纪，西欧出现人力和畜力驱动的转动臂架型起重机；19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金 属材料制造，并开始采用水力驱动；到了19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机；20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业的迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。 起重机通常按结构分为臂架型起重机和桥架型起重机。臂架型起重机包括塔式起重机、门座起重机、浮游起重机、自行式起重机、由桅杆和臂架组成的桅杆起重机、沿墙壁运行的壁行起重机和装在船舶甲板上的甲板起重机等 ；桥架型起重机包括桥式起重机、龙

7、门起重机、运载桥和缆索起重机等。起重机也可按用途、驱动方式和机动性等特点分类。 臂架型起重机通过外伸的长臂架，可将重物搬运到离机座较远的地方， 主要用于车、船的装卸作业。臂架有可俯仰的倾斜式和不可俯仰的水平式两种。倾斜臂架起重机的吊具悬挂在臂架顶端滑轮的下面，水平臂架起重机的臂架上有带吊具的起重小车。 臂架型起重机一般可以回转，通过起重机的回转和臂架的俯仰，或起重小车沿臂架的运行，使重物在特定范围内移动。这类起重机的起重能力以臂架最小幅度时的额定起重重量和额定起重力矩来表示。幅度是吊具离起重机回转中心线的水平距离，起重力矩是起吊物品的重力与幅度的乘积。 桥架型起重机具有水平桥架，能越过地面障碍

8、物吊运重物，或完成一定的工艺操作，它广泛应用于机械制造和冶金等部门的车间和室内外仓库。桥式起重机在高架轨道上运行，其他桥架型起重机则在地面轨道上运行。起重小车沿桥架上的轨道运行 ，通过桥架和起重小车的运动，可以获得矩形的工作范围。表征这类起重机的主要参数是额定起重量和跨度。 起重机的型式很多，但其主要组成部分都包括起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构，以及金属结构等。有的起重机还有完成一定工艺操作的专用工作装置，如夹钳起重机的夹钳。 起升机构是起重机最基本的工作机构，大多由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。吊挂系统一般由钢丝绳、滑轮组和吊具组成，吊钩是最常见的吊具。绞车可安置在

9、起重小车上，也可安置在起重机金 属结构上或附近的地基上，通过收放钢丝绳而升降重物，有时可用电动葫芦或手动葫芦作为起升机构。有些起重机还配有副起升机构，用以吊运较轻的物品或进行辅助作业。 运行机构是用以纵向水平运移重物 ，或调整起重机工作位置的部件，一般由电动机、减速器、制动器和车轮组成。现代起重机中，两侧车轮通常由各自独立的驱动机构带动，也有采用由电动机、减速器和制动器组合成一体的“三合一”方式。 起重小车运行机构的组成与起重机运行机构相似，用以横向水平运移重物或调整小车位置。大多数小车是自行式的，即本身带驱动装置；有时为了减轻小车自重，也可采用钢丝绳牵引式的，即把驱动机构装在水平臂架或桥架的

10、一端。 变幅机构只有在臂架型起重机上才配备。臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大。按性能要求可分为平衡变幅和非平衡变幅两种 ；按作业要求又可分为工作性变幅和非工作性变幅两种。 回转机构是用以使臂架回转 的部件，由驱动装置和回转支承装置组成。驱动装置带动起重机的转动部分回转，回转支承装置使起重机的转动部分支持在非转动部分上 金属结构是指起重机的骨架。各种起重机有不同的结构型式 ，主要承载件如桥架、臂架和门架可以是箱形结构或桁架结构，也可以是腹板结构。金属结构的尺寸和重量占起重机外形尺寸和总重量的很大部分，要在保证强度、稳定性和刚度，即保证金 属结构不发生破坏、不产生过度变形和振动的条件下，尽量减轻

11、结构重量。 多数起重机是用电动机驱动的，人力驱动仅适用于起重量很小且搬运距离不大的起重机。与普通电动机比较，起重机专用电动机的起动转矩大、转子的转动惯量小、机械强度高。交流绕线型电动机用得最多。需要在很大范围内平稳调速时，也可采用直流电动机。自行式起重机和浮游起重机大多采用内燃机或内燃机-电机驱动。 起重机的操作方式很多，通常是在司机室内操纵；也可在地面上用按钮操纵；还可以采用有线或无线远距离控制。当要完成固定程序的作业时，可以采用程序控制的方法自动完成多种动作。 起重机的故障会引起重大的人身事故和经济损失，因此，在起重机上装有各种起重机安全装置，如防止超载的负荷限制器，限制起重机、起重小车或

12、吊具位置的行程开关，防止起重机被大风吹走的起重机夹轨器，以及信号装置等。对臂架型起重机尤其要注意整体稳定性，即保证它在外载荷作用下不发生倾翻。 起重机的主要发展趋势是：研制更合理的金属结构、机构和零部件，以减少金属消耗量；发展大起重量的起重机；提高工作速度、扩大调速范围；研究结构振动问题；提高金 属结构、机构和电气设备的可靠性和使用寿命；改善司机操作的条件，保证作业安全提高自动化控制程度和扩大远距离控制系统的使用范围尤其是把它们应用到作业频繁的仓库堆垛起重机和环境恶劣的冶金起重机上。2. 我国起重运输机械行业的发展状况 我国起重运输（物料搬运）机械行业从上世纪五、六十年代开始建立并逐步发展壮大

13、，已形成了各种门类的产品范围和庞大的企业群体，服务于国民经济各行各业。2005年12月统计，我国起重运输（物料搬运）机械制造业规模以上企业数量达1193家，其中大型企业10家、中型企业132家、小型企业1051家；全国资企业93家、私营企业562家、其他内资企业343家、三资企业195家；行业从业人数28.5万人。主要产品范围是6个大类，1400多个品种规格，其中有起重机械、输送机械、装卸机械、仓储机械、工业搬运车辆和电梯及自动扶梯。 由于技术能力所限，我国起重机在产品结构上也不够完善，难以同国外匹敌。中国国际招标网的资料显示，技术要求较高的全路面起重机和履带式起重机这两种产品在我国产能较低，

14、目前只有徐州重机等少数几家行业内的龙头企业具备一定的生产能力。而这两种产品是起重机众多类别当中吨位最大的，其价格也远远高于普通的汽车或轮胎式起重机，这一领域国内产能的匮乏使得我们不得不付给国外厂商更多的成本。我国起重机的制造技术还是位于世界前列的，众多产品也在国内外拥有广阔的市场。然而，与欧美日等发达地区相比，我们的技术实力还是有一定差距的。根据中国国际招标网的数据显示，级别超过200吨的履带式起重机、超过100吨的汽车起重机大多要进行国际招标采购，这说明目前国内在这方面尚不具备大量生产的能力。欧洲起重机的平均吨位在800吨，而我国目前这一数字却不到200。徐州重型机械公司的QUY300型履带

15、式起重机重臂最大起重量可达300吨，QAY200型全路面起重机额定起重量为200吨，这已是目前国内之最，与利渤海尔、马尼托瓦克等国际起重机行业巨头在技术方面还有很大差距。虽然我国曾于上世纪引进了德国和日本的先进技术，但由于国内配套件水平跟不上以及国内工艺水平跟不上等原因，即使是同样的技术，由于工艺水平和配套水平的差异，造成产品实物水平与国外存在着很大的区别。同时，近期我国起重机市场以个体用户为主，各生产厂家不断完善产品系列，不断提高产品作业性能，而相对忽视了对产品可靠性的改进（受国家基础工业的限制），对结构创新、新技术的运用推广相对较少，严重减慢了我国工程起重机行业技术进步的步伐。 3国外起重

16、运输（物料搬运）机械的发展趋势 欧洲作为工程起重机的发源地，也是经济非常发达的地区，代表轮式起重机的最高水平，最负盛名的生产企业有利勃海尔、德马克，同时还有森内博根、德国格鲁夫、多田野法恩、波塔恩、奥米格、里格、PPM等著名企业，该地区主要现状为：主要生产全地面起重机、履带式起重机，紧凑型轮胎起重机，也生产少量汽车起重机。其中全路面起重机、履带起重机以中大吨位为主；紧凑型轮胎起重机则以小吨位为主；汽车起重机一般为通用底盘组装全地面上车，即以改装为主。其产品技术先进、性能高、可靠性高，产品遍布全球。美国工程起重机相对落后于欧洲水平。近年来，通过收购和合并的手段，先是格鲁夫收购了欧洲老牌起重机企业

17、克虏伯公司，然后特雷克斯收购了德国德马克；随后，马尼托瓦克兼并了包括美国格鲁夫公司在内的国内大部分工程起重机企业，使美国工程起重机行业得以蓬勃发展。目前该地区主要生产轮胎起重机、履带式起重机、全路面起重机和汽车起重机。主要生产企业为马尼托瓦克，特点是技术较先进、性能较高、可靠性能高，其中汽车底盘技术和全路面技术领先于欧洲，产品主要销往美州地区和亚太地区。 日本作为二战后崛起的经济强国，轮式起重机开发生产虽然起步较晚（起步于20世纪70年代），但发展很快，很受亚太市场的欢迎；同时，日本通过收购的手段来更新技术，加快发展速度，如日本多田野收购德国法恩底盘公司来发展其全路面技术。日本主要生产汽车起重

18、机、履带起重机、越野轮胎起重机、全路面起重机，其中越野轮胎起重机产量最大，汽车起重机的产量次之，呈减少趋势，全路面起重机的产量最少，呈上升趋势，主要生产企业为多田野、加藤、神钢、日立、小松等。产品特点是技术水平、性能、可靠性落后于欧美水平，40%的产品用于出口。国外起重运输（物料搬运）机械随着国际市场竞争加剧的驱动，其科技含量明显提高，近年来主要工业国家的发展趋势如下： （1）采用新理论、新技术和新手段。进一步开展物料搬运机械的载荷变化规律、动态特性、疲劳特性和可靠性的试验研究；推广采用优化设计、可靠性概率设计、极限状态设计、虚拟样机设计、CAD/CAE设计等现代设计方法。 （2）向自动、智能

19、和信息化，向成套、系统和规模化发展。将各种物料搬运机械单机组合为成套系统，使生产设备与物料搬运机械有机结合，即通过计算机对物料搬运系统进行动态模拟仿真，寻求最佳匹配组合，并将这类自动、智能的设备纳入到系统的多级计算机信息控制与管理网络，并配有自监测、自诊断维护装置。（3）向大型、高效和节能化发展。最大的桥式起重机起重量达1200t；采用双小车、双40”箱的80t集装箱起重机；生产率达800010000th的斗轮堆取料机；自动化立体仓库巷道堆垛机最大的运行速度达400mmin；最大的带式输送机带宽达3.2m,输送能力达37,500th和单机最大输送距离超过30km等。 （4）向模块、通用化，向简

20、易、多样化发展。对系列生产的通用类物料搬运机械，采用模块组合方式，以较少零部件组成多品种、多规格、多用途的系列产品。 （5）重视产品的合理人机关系、外观造型与表面涂装，有利于提高作业效率和操作安全、舒适。 综商所述，我国的起重机生产企业与欧美的竞争对手相比在技术上的确存在着差距，在产业链条，产品结构方面也存在着一定的劣势，但这并非遥不可及。更主要的是，我国在这一领域从未放弃过自主研发，而且已经具备了相当大的产业规模，创造了几个蜚声全球的知名品牌。大吨位工程起重机的主要生产企业有徐工集团徐州重型机械有限公司、中联重科浦沅分公司、四川长江起重机有限责任公司等公司。4 “十一五”期间我国起重运输（物

21、料搬运）机械发展趋势 “十一五”期间起重运输机械产品的工业总产值、销售收入和利润总额的年平均增长率将会超过15。到2010年，行业的工业总产值将达到2670亿元，销售收入将达到2560亿元，利润总额将达到148亿元；出口额约达65亿元，平均年增长11；而国内市场增长的速度会呈逐年小幅递减趋势，其主要原因是国内市场开放程度大幅度提高、而行业出口又均受到发达国家技术等壁垒的限制；另一方面我国市场对高质量高水平的起重运输（物料搬运）机械需求旺盛、而我国行业的技术竞争能力有待提高。 “十一五”期间重点发展的物料搬运装备产品： （1）煤炭开采、运输、洗选等相关装卸输送成套设备； （2）火力电站输煤系统成

22、套设备及环保排灰输送设备、长距离气力输送装置等； （3）大型自动化立体仓库及各式仓储物料搬运装卸成套设备； （4）大型物流配送分捡中心及信息自动化系统等成套装备； （5）大型散料港口装卸运输系统成套设备；大型集装箱装卸搬运成套设备； （6）大型港口公路铁路货运的集装箱装卸运输系统成套设备； （7）大型机械式立体停车系统成套设备； （8）大型水电站专用起重机、大型冶金起重机等； （9）汽车、造船和制造业生产线所需的智能、柔性化各种物料搬运成套设备； （10）城市固体垃圾分捡处理系统所需的垃圾搬运5 本次设计说明5.1 使用要求：某金工车间小车工段，车间尺寸12000001500016000（长宽

23、高），工件毛坯能工段自由运转，工作起升速度不得大于15m/min，能在任意位置及高度停止，工作工件毛坯最大质量3000Kg，两班工作制，不设置专业操作人员。起升设备总体结构布置合理紧凑，便于维修。尽量采用标准化设计。5.2 设计内容及参数：根据车间布置及运输要求，因此，根据相关起重机设计规范（GB3811-83），决确定设计一台5t桥式起重机，采用地面操纵无线遥控方式操作（本案只设计小车机构）。其主要参数为：起重量Q=5t 起升高度H=12m 起升速度V=11m/min 小车运行速度VC=40m/min 小车架质量约Gxc=2.6t机构运转时间率JC=25%机构工作级别：M5（工作类型：中级，

24、旧标准在工作中仍广泛应用）（根据机构的“利用等级”和“载荷情况”确定）以上各参数未作优化5.3 设计要点：对小车部分机构进行强度、安全系数、载荷、总体布局进行设计运算。达到结构设计合理，操作简单可靠，标准化程度高，便于加工制造。第二章 起升机构的设计计算2.1 起升机构传动方案的选择起升量大于10t的起重机，除主起升机构外，往往还设有副起升机构。副起升机构起重量是主起升机构起重量的1/61/4；速度通常是主起升机构速度的23。由于本次设计起重量Q=5t,故采用单主起升机构。常用起升机构：当起重量在50t以下时，采用图（一）中A布置结构；当起重量在75100t时，采用图（一）B布置结构；当起重量

25、在100t以上时，采用图（一）C布置结构。根据设计要求，按照布局简单、结构紧凑的原则，决定选用图（一）中A布置结构方案。选用双联滑轮组。图（一） 常用传动机构布置图2.2 吊钩组的选择吊钩组是最常用的取物装置，主要由吊钩、动滑轮、滑轮轴及轴承组成。与吊钩组配合工作的固定滑轮，固定于结构上，组成滑轮组。滑轮组由若干个动滑轮与定滑轮组成。根据其功用，滑轮组分为“省力滑轮组”与“增速滑界组”两类。在起重机中应用最多的是省力滑轮组。其中省力滑轮组分为单联滑轮组和双联滑轮组。双联滑轮组是由两个倍率相同单联滑轮组联结而成，它的两端都固定在刻有左右螺旋槽的卷筒上。为了使绳索由一单联滑轮组过渡到另一边单联滑轮

26、组，中间应用一个平衡滑轮来调整滑轮组两边绳索的长度和张力。双联滑轮组能使物品垂直升降，而没有水平移动。故得到广泛应用。吊钩组按不同用途和起重量，有以下几种形式。（1）锻造吊钩。分单钩、双钩两种。单钩用于75t以下中小起重机，双钩用于75t以上大吨位起重机一般用20、20MnSi整体锻造而成。这种吊钩应用十分广泛，已成系列，一般情况下不必计算，可直接按相关手册选用。用于钢丝绳有脱钩危险时，应设安全钩；（2）片式吊钩。分单钩、双钩两种。一般用Q235-BF和16Mn钢板多片重叠铆成。这种吊钩结构简单，工作可靠，维修方便。它们的构造尺寸已成系列，一般情况下不必计算，可直接按相关手册选用。（3）吊环。

27、吊环受力情况比吊钩有利，自重轻，但使用不如吊钩普遍。它主要用在工作队频繁、起重量很大的起重机上。结构分为整体式和铰接式两种，后者使用较多。由Q=5t,查表4-11，取滑轮组倍率in=2,承载绳分支数：Z=2in=4。查附表81选用图中G13吊钩组，其质量为：G0=99Kg,两动滑轮间矩为A=200。2.3 钢丝绳的选择钢丝绳是起重机械中应用最广泛的挠性件。由于它具有强度高、自重轻、工作平稳、工作速度高、弹性较好，承受骤力加载荷和过载能力强等优点，所以得到广泛应用。钢丝绳有用0.25mm直径的钢丝拧成的。钢丝材料是用50、60和65号钢，先热轧成6的圆钢，然后经过多次冷拔、热处理工艺达到所需之直

28、径（0.22）。它的拉伸强度极限通常为13002000N/mm2，特殊情况下可达2400N/mm2。起重机械中用16001800N/mm2的比较适宜。钢丝的品质根据耐用弯折次数的多少分为特级、级、级。起重机采用级、特级用于载客电梯，级用系物等次要用途。根据捻绕次数，钢丝绳分为单绕绳、双绕绳、三绕绳。根据绳股的构造，钢丝绳分为点接触绳、线接触绳、面接触绳。我国生产的线接触钢丝绳有瓦林吞（粗细式）和西尔式（外粗式）。起重机主要用于瓦林吞型，它的挠性较好。西尔式的外层钢丝直径较粗，适用在磨损较严重的地方。但由于刚性较大，所以要求较大的卷筒和滑轮。选用钢丝绳时，首先根据钢丝绳的使用情况，优先选用线接触

29、的钢丝绳，确定钢丝绳的型式，然后再根据受力情况决定钢丝的直径。2.3.1 钢丝绳张力由所选用滑轮吊钩组G13可知，滑轮组为滚动轴承，当in=2时，查表2-11得滑轮组效率k=0.99.钢丝绳所受最大张力：Smax=1288 Kg=12.88 KN2.3.2 钢丝绳破断拉力查表2-42，中级工作类型（工作级别M5）时，安全系数n=5.5。破断拉力Sb=nSmax=5.512.88=70.84 KN由以上结果，查表附表12选用钢丝绳：12NAT619W+SF1570ZS80GB8918-88 直径d=12mm。2.4 定滑轮主要尺寸的选择滑轮是起重机中承装零件，由于使用情况不同，可以改变挠性件内工

30、作接力、或改变其运动速度和运动方向。在起重机械中，绳索滑轮多用铸铁或铸钢制成。对于轻工级和中级工作制度，可以采用HT50或HT200灰铸铁；而对于重级和特重级，可用ZG25铸钢。直径较小的滑轮可铸成实体圆盘，而直径较大时，为减轻重量圆盘上则带有刚性筋和减轻工孔。大型滑轮最好采用低碳钢焊接滑轮，其自重可以减到铸钢滑轮的1/4，这样可以减少起重机的倾覆力矩。有时也采用铝合金滑轮以降低倾覆力矩，并且对延长滑轮寿命也有利。近年来，为了延长钢丝绳的寿命，有在滑轮槽底镶上铝合金或卡普龙衬垫的。滑轮的名义直径D0是按钢丝绳中心线度量的。它的尺寸应根据钢丝直径求决定。为了提高钢丝绳的寿命，必须使滑轮直径在于绳

31、径的一定倍数，即 D0mined绳按公式2-112选用滑轮的许用最小直径：Dd(e-1)=12(25-1)=288查表2-42，e=25,由表8-3-36，选用钢丝绳直径d=12mm,D=315mm,滑轮轴直径D5=65mm,结构为E1型滑轮，标记为：滑轮E112315-65 ZBJ80 006.3-872.4 卷筒主要尺寸的选择卷筒要起升机构或牵引机构中是用来拽引和卷绕钢丝绳的。用它的旋转运动，来驱动载荷升降。在大多数情况下，卷筒为圆柱形，特殊要求的卷筒也有制成圆锥或曲线形的。钢丝绳在卷筒上卷绕的层数可以是单层的或是多层的。单层卷绕卷筒通常切螺旋槽，绳圈依次排列在螺旋槽内，使绳索与卷筒的接触

32、面积增大，而降低其比压力，并防止相邻钢丝绳互相摩擦，延长钢丝绳寿命。螺旋槽分为浅槽和深槽两种。一般情况下多采用标准槽，因为它的节距比深槽的小些。所以，卷绕相同圈数的绳索时，标准槽的卷筒工作长度比深槽的短。与单联滑轮组配合联用的卷筒只有单螺旋槽（常为右旋槽），而与双联滑轮组配合联用的卷筒则有双螺旋槽（一边左旋，一边右旋），在卷筒表面上左右对称分布。因前面选用双联滑轮组，故本次设计中采用双螺旋槽卷筒。卷筒所用的材料与滑轮相同，在轻级和中级工作制度时，用不低于HT200的灰铸铁，重级和重级以上，用ZG25铸钢。但铸钢卷筒壁厚不能太小，且成本高，因而较少采用。在型卷筒多用A3钢板弯成焊接，自重可以大减

33、轻。小直径卷筒也可用无缝钢管制造。2.4.1卷筒直径确定按公式2-112计算：Dd(e-1)=12(25-1)=288，查表8-2-66，由d=12, 查表8-2 -76得，槽距t=15mm，r=7mm。2.4.2 卷筒长度尺寸L=2（+ Z0+4）t+L1=2（+3+4）15+200=1111mm，取L=1200Z0附加圈数，一般为Z0=1.53圈，选Z0=3。附加圈子数的作用是，当绳索的工作长度全部从卷筒上放下后，利用余绳与卷筒绳槽之间的摩擦力，求减小绳端在卷筒固定处的作用力，起到安全作用。L1卷筒不切槽长度，取吊滑轮组滑轮间距，A=200mm（实际值可适当增减），D0卷筒计算直径，D0=

34、D+d=327mm2.4.3 卷筒壁厚尺寸=0.02D+(610)=0.02315+(610)=12.316.3, 选取=15mm。对于铸造卷筒的壁厚不应小于1012。上面卷筒的壁厚是由经验公式确定的，必须进行强度验算。2.4.4 卷筒壁应力计算由于卷筒的受力情况比较复杂，所以在工作时，卷筒会产生扭转、弯曲和压缩应力。由计算分析可知，短的卷筒中（l3D时），扭转应力和弯曲应力的影响不大，一般不超过压缩应力的1015%，因此短卷筒可只计算压缩应力。对于长卷筒（l3D时），除计算压缩应力外，还应按弯曲和扭转合成应力来进行计算。ymax=57.24MPa选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度查表2-82

35、b=195 MPa,许用应力yy =b /1.5=195/1.5=130 MPa故抗压强度足够。2.4.5 卷筒拉应力验算 图（二）卷筒弯矩图由L3D，故计算拉应力卷筒的最大弯矩发生在其中间时：（见图二）MW= SmaxLx=12.88103()=6440000Nmm卷筒断面系数： W=0.8(D-)2g=0.8(315-15)215=1080000m3s=6440000/1080000=5.96 MPa合成应力：=l+max=5.96+57.24=23.13 MPa其中l=195/2=39 MPa因此l故选用卷筒 A3151200-715-122左 ZBJ80.007-872.5 电动机的选

36、择由于起升电动机的工作特点是工作周期短，启动、制动频繁，长期断续工作，因此对起重电的要求是：启动制动惯性小，过载能力强，长期间歇使用不过热。可供起重机使用的电动机有直流电机和交流电机两种类型。直流电机的主要优点是：调速范围大，过载能力强，但由于一般车间内没有直流电源，故应用受到限制。交流电动机主要使用三相交流绕线式及鼠笼式两种。绕线式电动机因为它的转子电路中可以串联大电阻，当分级切除电阻时，便可以调节启动及制动速度，因而启动电流一般不超出额定电流的22.5倍。故在起重机中应用较广。现在多选用YZR冶金及起重用系列电动机。一般是根据稳定运转时期的功率求初选电动机型号，然后验算启动过载能力（或启动

37、时间）和电动机发热。计算静载荷功率NjNj=10.78KW机构总效率取0.85电动机计算功率：NdKd Nj=0.810.78=8.62 KW中级时Kd由表6-12查得Kd =0.750.85 取Kd =0.8查表2-2-183选用YZR160L-6，其中Ne（25%）=11 KWN1 =950r/min GD2d=0.1875Kgm2 电机质量Gd =174 Kg2.6 验算电动机的发热条件电动机在长期频繁、重复地断续工作中，因为内部损耗而发热，如果发热量大于同一时期的散热量，将导致电机绕组中温度升高，会使绕组中的绝缘性能降低甚至烧毁。同一台电动机因工作方式和JC值的不同，其允许的额定功率也

38、不同间歇应用时的额定功率值均较长期运转的额定功率值高（这是因为在停歇时间内电动机仍在向外界散热之故），所以按间歇运转初选的电动机功率N额小于计算的静功率N静时纵然可以启动，但要进行发热计算。按等效功率法，求JC=25%时等效功率NxK25 Nj=0.750.8710.78=7.03 KWK25 工作级别系数 由表6-42查得K25 =0.75 系数，根据机构tq /tg查表6-52,取tq /tg=0.1查图6-62系数取=0.87Nx=7.03 KWNe=8.62 KW 满足使用条件2.7 选择减速器起升机构常用的齿轮减速机，多为二级卧式圆柱斜齿轮传动，有PM、JZQ、ZQH（现统称ZQ）等

39、系列，主要用起重机械。它们的结构大致辞相同，传动比在849之间，适合不同吨位和不同速度使用。三个系列的低速输出轴端，均有三种形式：普通圆柱型、齿盘接手型及十字盘型，以适应各种不同联接方式的需要。现在，桥式起重机常用的为ZQ系列，低速输出轴端齿盘接手型减速机。其安装形式常采用图（一）中A结构。该结构中，减速机低速输出轴端带有齿盘外接手（齿顶为圆弧形），而在轴中心加工内轴孔。安装时齿盘外接手与卷筒毂齿盘内接手啮合（相当于齿式联轴器），同时卷筒轴左端轴承插入内轴孔中，卷筒轴右端支承在轴承座上（内含调心轴承）。扭矩不通过卷筒轴而直接传给卷筒，卷筒轴只用来支承卷筒和负载的重力，而不受扭矩。轴用键和卷筒毂

40、连在一起，并由卷筒带动转动，故卷筒轴只是一个受弯不受扭的转动心轴。这种结构具有以下优点：（图三）（1） 卷筒轴不受扭矩，轴径尺寸小。（2） 采用齿轮联轴节和在支座上采用调心轴承，允许安装尺寸有较大偏差。（3） 采用特殊减速机，轴向尺寸小，结构紧凑。图（三）卷筒联接示意图 件1减速机 件2外齿接手 件3内齿接手 件4卷筒 件5调心轴承座卷筒转速Nj=21.43r/min减速器总传动比i0=44.33查附表356，选ZQ-500-3CA减速器当工作类型为中级时，N=1.27KW i 0=48.57质量Gg=345Kg 输入轴直径d=50mm 轴端长l=85(锥形)2.8 验算起升速度和实际所需功率

41、实际起升速度：=11=10.03m/min误差=100%=100%=8.81%15%实际所需等效功率= N x=7.03=6.41KW Ne（25%）2.9 校核减速机输出轴强度输出轴最大径向力：Rmax=（a Smax + Gj）Ra钢丝绳在卷筒上的分支数由Gj=345KG 卷筒及轴自重 查表8-2-96R=20.5 KWZQ500减速器输出轴最大负荷由附表401查得Rmax=（a Smax + Gj）=（212.88+3.45）=14.61KNRmaxR 满足使用要求输出轴最大扭矩Mmax=（0.70.8）Me 0MMe=9750=9750=113Nmmax=2.8由机电产品样本查得（佳木

42、斯电机）0=0.95 减速机传动效率M=26000Nm 由附表361查得Mmax=0.82.811348.570.95=1167.9 NmM2.10 选择制动器制动器是用于机构或机器减速或使其停止的装置，有时也用作调节或者限制机器的运动速度，它是保证机构或机器安全正常工作的重要部件。一般分为摩擦式制动器和非摩擦式制动器。摩擦式制动器中的YWZ系列制动器，适用于起重、冶金、重型等使用三相交流电源的机械设备上，其周围介质温度在-40+50之间。这种制动器制动转矩、制动时间的调整，简单可靠，摩擦材料更换方便，无污染，使用寿命长，可达十千万次。制动器是根据最大制动力矩来选用的。计算最大制动力矩时，应考

43、虑到惯性力矩的影响。制动力静力矩：MZ=KZKZ=1.75 由表6-62查得MZ=1.750.85=12.77Kgm由附表152选用YWZ5-250/23制动器，其制动转矩MZ=140225Nm，制动轮直径DZ=250mm，制动器质量GZ=37.6Kg2.11 选择联轴器联轴器是联接两轴或轴和回转件，在传递运动和动力过程中一同回转而不脱开的一种装置。此外，还具有补偿两轴相对位移、缓冲和减振以及安全防护等功能。一般分为刚性联轴器和挠性联轴器。齿式刚性联轴器结构紧凑，承载能力大，使用的速度范围广，具有综合补偿两轴的相通位移的能力，适用于重载下工作或高速运转的水平传动轴的联接，因而在起重机械中得到广

44、泛应用。现在，梅花形弹性联轴节（适用中小功率），因结构简单，补偿量大，耐冲击，无噪声，寿命长，逐步得到推广应用。本文根据使用要求，采用齿式刚性联轴器。高速轴联轴器计算转矩：Mjs= =1.61131.6=289.28 Nmn1安全系数，取n1=1.6 等效系数，=1.52.0,取=1.6由表2-2-193查得YZR160L-6轴端为圆锥形, d=48mm,l=110mm。由附表341查得ZQ-500减速器高轴端为圆锥形, d=50mm,l=85mm。电动机轴端联轴器，由附表431选用CLZ2半联轴器，其图号为S152，最大允许转矩Mt=1400 NmMjs。飞轮力矩=0.0202Kgm2、质量

45、Gl=13.14Kg。浮动轴轴端为回柱形d=45mm，l=70mm。减速机轴端联轴器，由附表441选用200带制动轮的半联轴器,其图号为S122，最大允许扭矩Mt=710 Nm 飞轮矩=0.421 Kgm2质量GZ=18Kg，为与所选YWZ5-250/23制动器相适应，将S122联轴器制动轮200改为250，应用于工作中。2.12 验算起动时间tg=其中:=GD2d+GD2l +GD2z =0.1875+0.20+0.42=0.8095 Kgm2静阻力矩Mj=10.01Nm平均起动力矩Mq=（1.51.7）Me=（1.51.7）113=169.5192.1 Nm圆整后取Mq=170 Nmtg=

46、0.16stg1s（许用启动时间），电动机有足够的启动时间。在电气设计时，可增加电阻延长起动时间，故所选电机合适。2.13 验算制动时间tZ=其中：=7.29 NmtZ=0.11s由表6-72查得tz=1.0 tZtz制动时间太快，可调整一下制动时间。满足使用要求2.14 高速浮动轴的计算起重机中的轴分为转轴、心轴和传动轴。与电机相连接的高速浮动轴属于传动轴，只承受扭矩。故应对其进行疲劳和强度校验。2.14.1疲劳计算MImax=1.07113=120.9 Nm 动载系数，=1.07起升载荷动载系数=1+0.71=1+0.71=1.13由前联轴器选择可知d=45mm故扭转应力：In=6.63MP