《双梁桥式起重机设计本科毕业设计论文.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双梁桥式起重机设计本科毕业设计论文.doc（36页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、内容摘要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，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机的运行机构主要由减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴、和一些连接件组成。运行机构的设计包括其大车小车运行机构设计的基本原则和要求；机构的传动方案选择；选择车轮和轨道；稳态运行阻力的计算；电动机的选择减速器的选择；起动时间与启动加速度验算；制动器的选择；联轴器的选择等。此次设计已知数据：起重量（主起升）：50t，起重量（副起升）:12.5t,小车运行速度
2、：35m/min,大车运行速度：80m/min,工作级别：M5,机构接电持续率JC=25%。 关键词: 桥式起重机，大车运行机构，小车运行机构。 ABSTRACT This thesis mainly to the bridge crane metal structure and design for hoisting mechanism.Metal structure design including the main girder, the size of the design, to determine the intensity, and stiffness checking comp
3、utations, calculation of girders load determination, main calculation, after welding joint design, welding process design, etc.Lifting mechanism design including lifting scheme selection, the diameter of wire rope drum, hook choice, determined, and the calculation of the nut electric motors and redu
4、cer choice, etc.Key words：Bridge Crane，crane travel mechanism，A trolley running mechanims。 前言 我国生产的桥式起重机,不论是通用桥式起重机或是冶金工厂用特种桥式类型起重机,在1958年以前由于设计力量薄弱, 基本上是沿用国外的设计, 桥架结构以箱型和四桁架型等传统结构型式为主。一直到1958年大跃进以后, 由于破除迷信, 在群众性的技术革新运动推动下, 才试制了一些新型桥架结构的桥式起重机, 其中主要的如偏轨箱型、单主梁结构、三角桁架结构等等。但是由于没有及时总结经验, 研究试验工作也做得不够, 没有在
5、改进与提高以后进行推广, 因此桥架选型工作仍然是我们当前迫切要做的工作, 应该比较系统的有组织的研究适合我国各个产业部门采用的桥架结构型。桥式起重机是应用非常广泛的起重机械。随着社会主义建设的发展, 桥式起重机的需要与日俱增, 我国每年的桥机产量在10万吨以上。桥式起重机的桥架结构是起重机的重要组成部分, 它的重量占起重机自重的40%60% , 要使用大量的钢材。桥架自重也直接影响厂房建筑承重结构及基础的土建费用与材料消耗。在确保产品使用安全及正常使用年限的前提下, 尽最减轻桥架自重是节约金属材料的重要途径。我国在桥式起重机的产品系列化、通用化和标谁化方面虽然也做了一些工作, 但为了使桥架结构
6、定型, 还要做大量的工作。目前生产的基本情况是550吨小起重量桥式起重机仍以箱型结构为主,箱型结构是应用最为广泛的传统结构。它具有制造简便、生产工效高、通用性强等一系列优点, 因而迄今仍然是国内外桥式起重机的常用桥架形式。在国内, 在50年代和60年代初期, 550吨的小起重量系列产品和75250吨的大起重量系列产品都采用箱型结构。第1章 小车运行机构1.1 确定机构 小车的传动方式有两种即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便，但起车时
7、小车车体有左右扭摆现象。 对于双梁桥式起重机，小车运行机构采用图1-1减速器位于小车主动轮中间的传动方案： 图1-1 小车运行机构传动简图1.2 选择车轮与轨道并验算其强度 1.2.1 轮压 小车质量估计取,假定车轮压均布： 车轮最大轮压： （1-1） 车轮最小轮压： （1-2） 1.2.2 初选车轮由起重机课程设计1附表17可知，当运行速度V60 m/min 时， 大于1.6 ，工作级别为中级时，车轮直径D=500mm 轨号型号为50kg/m （P37）的许用轮压为18.4 t7 t 。根据GB4628-84规定直径系列为D=250、315、400、500、630，故初选直径D=500 mm
8、，而其后校核核强度。1.2.3 强度验算 按照车轮和轨道为线接触及点接触两种情况验算车轮接触强度，车轮踏面 计算载荷： （1-3） 车轮材料，取 线接触局部挤压强度： 式中： 许用线接触应力常数（N/mm） ，由起重机设计手册3表3-8-6查得=8； 车轮与轨道有效接触强度，对于轨道P38（由起重机课程设计2俯表22）=b=31.5mm； 转速系数，由起重机设计手册3表3-8-7中查得，车轮时，； 工作级别数，由起重机设计手册3表3-8-8中查得，当为M5级时； 故通过。 点接触局部挤压强度： 式中： 许用点接触应力常数（N/mm），由起重机设计手册3表3-8-6查得=0.143； 曲率半径，
9、车轮与轨道曲率半径中的大值，车轮=500/2=250；轨道曲率半径由起重机设计手册2附表22查得=500，故取=500； m 由比值（为、中的小值）所确定的系数，=250/500=0.5，查起重机设计手册3表3-8-9取 m=0.74； P P ，故通过。 根据以上计算结果,选定直径D=500 mm 的单轮缘车轮，标记为 ： 车轮 DYL-50000 GB4631-851.3 运行阻力计算 摩擦阻力矩： 由起重机设计手册2附表19查得，由Dc=500mm车轮组的轴承型号为7524，据此选出Dc=500mm所选择的车轮组轴承亦为7524.轴承内径和外径的平均值，由起重机设计手册2表7-1表7-3
10、查得滚动摩擦系数K=0.0009，轴承摩擦系数=0.02，附加阻力系数=2.0（采用导轮式电缆装置导电），代入上式得 满载时运行阻力矩： 运行摩擦阻力： 无载时运行阻力矩： 运行摩擦阻力： 1.4 选电动机 电动机静功率： （1-4）式中： 满载时静阻力； =0.9 机构传动效率： 驱动电机台数： 式中： 电动机功率增大系数，由起重机设计手册1表7-6得，=1.15,由大连伯顿系列电机选用电动机YZR160L-8,Ne=16kW,n1=705/min,电机质量172kg。1.5 验算电动机发热条件 按照等效功率法，求时所需要的等效功率： 式中： K工作级别系数，查起重机设计手册1表6-4 ，中
11、级K=0.5； R由起重运输机械2表6-5，取/=0.2由起重机运输机械1 图6-6查R=1.1； 由以上计算结果， ，故初选电动机能满足发热条件。1.6 选择减速器 车轮转速： （） 机构传动比： 查泰隆ZQ系列软齿面减速器表；选用ZQ-500减速器,=31.5,N中级=12.8kW。 1.7 验算运行速度 实际运行速度： 误差: =（Vc-Vc）/Vc =（35.1-35）100%=0.285710%,故合适1.8.验算启动时间 起动时间： 式中： N1=930r/min ，m=1 驱动电动机台数； =1.5= 满载运行时折算到电动机轴上的运行静阻力矩： =Nm 空载运行时折算到电动机轴上
12、的运行静阻力矩： =Nm 初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩： = kg.m 机构总飞轮矩： = = kg.m 满载起动时间： = s 无载起动时间: = s 由起重运输机械1表7-6查得，当=35m/min=0.7m/s 时，推荐值为56s， ，故所选电动机能满足快速起动要求。1.9 按起动工况校核减速器功率 （1-5） =+()/g/()=8759N （）,运行机构中同一级传动的减速器个数，=11.10 验算起动不打滑条件 因室内使用，故不计风阻及坡度阻力矩，只验算空载及满载起动时两种工况。空载起动时，主动车轮与轨道接触处的圆周切向力： =N 车轮与轨道的粘着力： 故不会打滑。满载起动时，主动
13、车轮与轨道接触处的圆周切向力： =N车轮与轨道的粘着力： 故满载起动时不会打滑，因此所选电动机合适。1.11 选择制动器由起重机课程设计1查得，对于小车运行机构制动时间4s,取=3s所需制动转矩： =/(+()/(-()(+/)/= （1-6）由起重机课程设计2附表15选用YWZ5 315/23，其制动转矩=Nm考虑到所取制动时间=3s与起动时间=0.729s差距不大，故可省略制动不打滑验算。1.12 选择高速轴联轴器及制动轮 高速轴联轴器计算转矩，由起重运输机械3（6-26）式： = n =Nm 式中： = 9550= = Nm 电动机额定转矩； n 联轴器的安全系数，运行机构=； 机构刚性
14、动载系数，一般= ，取=； 由起重运输机械1附表31查得电动机JZR-22-6两端伸出轴各为圆柱形d= mm，=110 mm。 由起重机3表37查得ZSC-400减速器高速轴端为圆柱形d=30 mm，=55 mm。故从2 附表41选GICL鼓形齿式联轴器，主动端A型键槽d=40mm，=112 mm ，从动端A型键槽d=30 mm，=82 mm ，标记为：GICL联轴器ZBJ19013-89 ，其公称转矩T=1120 Nm =190 Nm，飞轮转矩（GD）=0.02 kg m，质量=9.7 kg 。 高速轴端制动轮：根据制动器已选定YWZ 250/30，由2附表16选制动轮直径D=250 mm
15、，圆柱形轴孔d=40mm，=112mm ，标记为：制动轮 250-Y40 JB/ZQ4389-86 ,其飞轮转矩=0.6 kg.m，质量=24.5 kg。 以上联轴器和制动轮飞轮转矩之和： =kg .m 与原估计0.65 kg.m基本相符，故以上计算不需修改。1.13选择低速轴联轴器 低速轴联轴器计算转矩，可由前节的计算转矩求出： =Nm （1-7） 由起重机课程设计3附表37查得ZSC-400减速器低速轴端为圆柱形d=65mm，=85mm。取浮动轴装联轴器轴径d=60mm，=85mm ，由2附表42选用两个鼓形齿式联轴器，其主动端：Y型轴孔A型键槽，d=65 mm。从动端：Y型轴孔A型键槽，
16、d=60 mm，=85 mm，标记为： 联轴器 ZBJ19014-89由前节选定车轮直径D=400 mm ，由2附表19参考400车轮组，取车轮轴安装联轴器处直径d=80mm，=115mm ，同样选两个鼓形齿式联轴器，其主动轴端：Y型轴孔A型键槽，d=60 mm，=85 mm ，从动端：Y型轴孔A型键槽，d=65 mm，=185 mm，标记为： 联轴器 ZBJ19014-891.14 验算低速轴强度1.14.1 疲劳验算由起重机设计规范3运行机构疲劳计算基本载荷： =Nm （1-8）由前节已选定浮动轴径d=60mm，因此扭转应力： =MPa浮动轴的载荷变化为对称循环（因运行机构正反转转矩值相同
17、），材料仍选用45#钢 ，由起升机构高速浮动轴计算，得 =MPa，=MPa ，许用扭转应力： =MPa式中： 、与起升机构浮动轴计算相同 通过1.14.2 强度验算 由起重机设计规范3运行机构工作最大载荷： =MPa 式中： 考虑弹性振动的力矩增大系数，对突然起动的机构= ，此处=； 刚性动载系数 ，取=。 最大扭转应力： =MPa 许用扭转应力： =MPa 故通过。 浮动轴直径： +（）=70 +（）=7075 mm，取d=80mm . 第2章 大车运行机构2.1 确定机构传动方案 跨度为m为中等跨度,为减轻重量，决定采用图2-1所示的传动方案。 图2-1集中传动的大车运行机构布置方式2.2
18、 轮压 满载时，最大轮压： =(-)/+(+)/(-)/=kN 空载时，最小轮压： =(-)/+/()=kN 车轮踏面疲劳计算载荷： =(+)/=kN2.3 运行阻力计算 摩擦总阻力矩： （2-1） 由起重机课程设计2查得车轮的轴承型号为，轴承内径和外径的平均值为：；由2表7-17-3查得：滚动摩擦系数，k=0.0006轴承摩擦系数；附加阻力系数代人上式得： 当满载时的运行阻力矩： 运行摩擦阻力： 当空载时： 2.4 选择电动机 电动机静功率： =/()=kw （2-2） 式中： =0.854.51=3.84kw 式中： 由参考资料YZR系列大连伯顿选用电动机为YZR160M2，电动机质量为1
19、60kg。2.5 验算电动机发热条件等效功率 =kw 式中: 工作级别系数,由起重运输机械1表6-4查得,当JC%=25%时, =； 由起重运输机械3表6-5查得，=，查得=； 由此可知， ，故初选电动机发热通过。2.6 选择减速器 车轮转速： =/()=r/min 机构传动比： 查泰隆资料表，选用两台减速器，其型号为：ZQ-500减速器，i=31.5；N=12.8kw(当输入转速为770r/min),可见NjN。2.7 验算运行速度和实际所需功率 实际运行速度： = = = m/min （2-3） 误差： = =% % 实际所需电动机静功率: = = =kw 由于 ,故所选电动机和减数器均合
20、适。2.8 验算起动时间 起动时间： 式中： =r/min ； m = （驱动电动机台数）； =Nm JC%时电动机额定扭矩； 满载运行时的静阻力矩： =Nm 空载运行时的静阻力矩： =Nm 初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩: =kgm 机构总飞轮矩(高速轴): = +=kgm 满载起动时间: =s空载起动时间: =s由起重机设计规范5知，起动时间在允许范围内（）之内，故合适。2.9 起动工况下校核减速器功率 起动工况下减速器传递功率： 式中： 因此： 所以减速器合适。2.10 验算起动不打滑条件 由于起重机是在室内使用，故坡度阻力及风阻力均不予考虑。以下按三种工况进行验算：2.10.1 二台电
21、动机空载时同时使用 式中: =+ =N主动轮轮压和； = N 从动轮轮压和； = 室内工作的粘者系数； =防止打滑的安全系数； = 5.47 n ,故两台电动机空载起动不会打滑。2.10.2 事故状态当只有一个驱动装置工作，而无载小车位于工作着的驱动装置这一边时，则 式中： = 86800 N 工作的主动轮轮压； N 非主动轮轮压之和； 一台电动机工作时的空载起动时间； = 41.77 s = 12.2 n ，故不打滑。2.10.3 事故状态当只有一个驱动装置工作，而无载小车原离工作着的驱动装置这一边时，则 =N = += N s 与第二种工况相同。 = s n ，故也不会打滑2.11 选择制
22、动器 由焦作金箍系列的YWZ4系列电力液压筷式制动器的制动时间，按空载计算制动力矩，即代人起重运输机械的（7-16）式 式中： 现选用两台制动器，查起重运机设计规范2 附表15得其额定制动力矩，为了避免打滑，使用时需要将其制动力矩调至112N.m一下。 考虑到所取的制动时间，在验算起动不打滑条件时，已知是足够安全的，故制动不打滑验算从略。2.12 选择联轴器 根据机构传动方案，每套机构的高速轴都采用浮动轴：2.12.1机构高速轴上的计算扭矩 =Nm 式中: 联轴器的等效力矩； =Nm 等效系数,见起重机课程设计1表2-6 取=2； =Nm 安全系数,对运行旋转机构取1.4,由起重运输机械【1】
23、第六章二节查；由起重运输机械1附表31查得，电动机JZR-12-6 ，轴端为圆柱形，=35 mm , = 80 mm ； 由起重机课程设计起重运输机械1附表34查得，减速器 ZQ-350 ，高速轴端为圆锥形，=40 mm ， = 60 mm ，故在靠近电动机端从2附表44中选两个带200制动轮的半齿联轴器 s196 （靠电动机一侧为圆柱形孔，浮动轴端 =40 mm）；=710Nm；=0.36 kgm ,重量 G =15 kg 。在靠近减速器端，由起重课程设计1附表43选用两个半齿联轴器s193 （靠近减速器端为圆锥形，浮动轴端直径=40 mm ）；其=710Nm；=0.107 kgm ,重量
24、G =8.36 kg 。 高速轴上转动零件的飞轮矩之和为: +=+=kgm与原估计基本相符,故有关计算不需要重复。待添加的隐藏文字内容32.12.2 低速轴上的计算扭矩=Nm 由起重机课程设计2附表34查得 ZQ-350 减速器低速轴端为圆柱形 = 65 mm ， = 105 mm ； 由起重机课程设计2 附表19查得 = 600 mm 的主动车轮的伸出轴为圆柱形 = 85 mm ， = 115 mm 。 故从2附表42中选用4个联轴节： 其中两个为：GICLZ （靠减速器端） 另两个为：GICLZ （靠车轮端）所有的=Nm；=kgm ,重量 G =kg （在联轴器型号标记中，分子均为表示浮动
25、轴端直径）。2.13 浮动轴低速轴的验算2.13.1疲劳强度验算 等效扭矩： =Nm （2-4） 式中: 等效系数,见2表2-6 取=1.4；由上节已取浮动轴端直径 =mm ,故其扭转应力为: =10N/m =MP由于浮动轴载荷变化为对称循环(因为浮动轴在运行过程中正反转之扭矩相同),所以许用扭转应力为: =MP式中材料用45号钢,取=MP,=MP,所以 =MP = = =MP = 考虑零件几何形状,表面状况的应力集中系数,由起重机课程设计2第二章第五节,查得 =1.6，=1.2。 安全系数，对运行旋转机构取1.4； ，故疲劳强度验算通过。2.13.2 静强度验算 计算静强度扭矩： =Nm 式
26、中 ： 动力系数，查22-5得=2.5； 扭转应力： =MP 许用扭转应力： = = = MP： ,故静强度验算通过。2.14 浮动轴高速轴的验算2.14.1 疲劳强度验算 等效扭矩： = =Nm 式中: 等效系数,见起重机课程设计【2】表2-6 取=1.4；由上节已取浮动轴端直径 = 70 mm ,故其扭转应力为: =10N/m =MP由于浮动轴载荷变化为对称循环(因为浮动轴在运行过程中正反转之扭矩相同),所以许用扭转应力为: = =MP 式中材料用45号钢,取= 600 MP,=MP,所以 = =MP = = =MP = 考虑零件几何形状,表面状况的应力集中系数,由起重机课程设计2第二章第
27、五节,查得 =1.6，=1.2。 安全系数，对运行旋转机构取1.4； ，故疲劳强度验算通过。2.14.2 静强度验算 计算静强度扭矩： =Nm 式中 ： 动力系数，查起重机课程设计22-5得=2.5 ； 扭转应力： =MP 许用扭转应力： = = =MP 所以 ,故静强度验算通过。 第3章 总 结本篇论文为50/12.5t桥式起重机的设计，该起重机主要由小车，大车，桥架结构，电气设备，控制装置等构成。以间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或其它吊具的起升、下降，或升降与运移重物，主要用于车间及仓库的起吊及搬运货物。其工作特点具有周期性。在每一工作循环中，它的主要机构作一次正向及反向运动，每次循环包
28、括物品的装载及卸载，搬运物品的工作行程和卸载后的空钩回程，前后两次装载之间还有包括辅助准备时间在内的短暂停歇。方案设计；1、起重机小车主要由起升机构、运行机构和小车架三部分组成，小车的起升和运行机构由独立的部件构成，均采用减速器式传动装置；2、大车运行结构采用分别传动的方案，保留了高速浮动轴而取消了低速浮动轴，这样，既可保证电动机的正常运转，又可使减速器靠近端梁，减小主梁的扭转载荷；此次论文的设计过程中，通过对所借资料、手册、图册的分析，参阅了目前常用起重机的结构形式，从实际设计参数入手，通过计算分析，进行数据处理，即不照抄、照搬，也不脱离实际，力求全面考虑设计的方案、结构、工艺性和加工成本等
29、问题，使之易于装拆、维护和检修。本次设计巩固了已经学过的机械制图、工程力学、材料力学、机械零件等课程的知识，了解并掌握了一般零件的设计方法，同时对桥式起重机的构造形式、工作原理和机构计算有了一个整体的了解，锻炼了自己的分析问题，解决问题的能力。由于自己所学知识和实际经验尚有欠缺，在设计中还有许多不足之处，如工作性能可能还未达到理想的要求，恳请各位老师给予批评和指正，我也会在以后的学习中认真总结，学习经验，结合实际工况更加完善设计思路。 参考文献 1 起重运输机械金属结构，王金诺等编，中国铁道出版社，1984年； 2 起重机设计计算，胡宗武等编，北京科技出版社，1988年； 3 起重机课程设计，
30、陈道南等编，冶金工业出版社，1983年； 4 起重机设计规范，中华人民共和国国家标准，中国标准出版社，1984年； 5张质文，包起帆.起重机设计手册.北京：中国铁道出版社，2001. 6周明衡，减速器选用手册.北京： 化学工业出版社，2002. 7姜勇,李刚健等.AUTOCAD实用教程.2008中文版.北京：人民邮电出版社，2008. 8徐格宁，机械装备金属结构设计.北京：机械工业出版社，2009. 9孙恒，陈作模.机械原理.第七版.北京：高等教育出版社，2006. 10吴宗泽，机械设计手册.北京：机械工业出版社，2002. 11 王昆,何小柏, 汪信远.机械设计基础课程设计.北京：高等教育出
31、版社，1995. 12刘鸿文.材料力学.北京：高等教育出版社，2003. 13中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册.机械工业出版社，1992. 14濮良贵,纪名刚.机械设计.北京：高等教育出版社，2006. 15徐格宁，起重运输.2009. 16 徐格宁，连续运输机械.2008. 致谢我通过几个月的时间，结合了大学四年所学的专业知识，同时查阅了大量起机专业的相关资料，以及起机教研室各位老师的帮助指导。使我对起重机械的设计有了新的较系统的认识。特别是对起重机金属结构有了较深刻的了解。在近两个月的毕业设计即将完成之际，衷心的向帮助过我，鼓励过我的老师同学们表示感谢。首先向机电工程学院的全体老师表示衷心的感谢，在这四年的时间里，他们为我们的成长和进步做出了贡献。在这次毕业设计中，有许多老师给予了指导和帮助,尤其是刘老师，在这次毕业设计的整个过程中，给了我们很大帮助,做为我们的辅导老师，尽职尽责，一丝不苟。至此，这次毕业设计也将告以段落，但老师的教诲却让人终生难忘，通过这次毕业设计，不但使我学到了知识，也让我学到了许多的道理，总之是受益匪浅。尽管我在毕业设计过程中做出了很多的努力，但由于我的水平有限，设计中的错误和不当之处仍在所难免，望老师提出宝贵的意见。最后，向文中引用到其学术论著及研究成果的学术前辈与同行们致谢！再次向毕业设计评审委员会的各位老师表示崇高敬意和衷心感谢。！
