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1、毕业设计（论文）摘 要本文结合现场生产情况，对20/5t天车进行了扩容改造，解决了由于现场天车额定起重量不足而对生产和检修的制约，以及由此对人身和设备造成的潜在危害。本文简要介绍了起重机在国民经济中的重要作用、起重机的历史和发展趋势。通过对起重设备的工作原理和所受载荷状况进行简要说明，最后对天车的桥架、起升机构、大车运行机构、小车运行机构、车轮和轨道进行受力分析和强度计算，根据起重设计规范和机械设计手册确定了桥架尺寸、各机构中电机、联轴器、制动器、减速机、卷筒、钢丝绳、滑轮、车轮和轨道的型号和相关参数。关键词：起重机 改造 设计计算 选型目录1概况11.1起重机械在国民经济中的作用11.2起重
2、机的历史和发展趋势11.2.1起重机的历史11.2.2起重机的发展趋势21.3 课题背景31.3.1现场简介31.3.2相关的技术参数41.3.3现天车存在的问题42起重机的工作原理和基本参数52.1工作原理52.2起重机的基本参数52.2.1额定起重量52.2.2起升高度52.2.3跨度52.2.4工作速度52.2.5起重机的工作级别62.3载荷说明62.3.1自重载荷62.3.2起升载荷62.3.3起升冲击系数62.3.4起升载荷动载系数62.3.5运行冲击系数62.4载荷组合72.4.1第一类载荷组合72.4.2第二类载荷组合72.4.3第三类载荷组合73设计计算83.1参数确定83.2
3、桥架尺寸确定、强度校核83.2.1尺寸确定83.2.2强度校核83.3起升机构的计算和型号选择103.3.1计算钢丝绳最大工作拉力(用安全系数法)103.3.2确定滑轮和卷筒直径113.3.3电机选择113.3.4选择减速机123.3.5计算起升速度的相对误差率133.3.6高速轴上的静力矩133.3.7制动器的选择133.3.8联轴器的选择143.3.9卷筒各部分尺寸确定153.3.10卷筒强度校合163.4大车运行机构设计计算和型号选择173.4.1运行阻力矩173.4.2大车运行阻力173.4.3电机选择173.4.4选择减速机183.4.5联轴器的选择183.4.6选择制动器193.4
4、.7验算制动打滑203.4.8验算启动过载能力、启动打滑203.5小车运行机构设计计算和型号选择213.5.1运行阻力矩213.5.2小车运行阻力213.5.3电机选择223.5.4选择减速机223.5.5联轴器的选择233.5.6选制动器243.5.7验算制动打滑243.5.8验算启动过载能力、启动打滑253.6车轮及轨道选择263.6.1轮压定义263.6.2小车轮压263.6.3大车轮压273.6.4车轮及轨道选择、强度计算283.6.5改造前后比较29结论 31致 谢32参考文献33- IV -1 概况1.1 起重机械在国民经济中的作用起重机械是提升、装卸物料的机械，是一种使生产过程机
5、械化，减轻体力劳动、提高劳动生产率的重要设备。在工厂、矿山、港口、车站、建筑工地、仓库、水电站等各个领域都在广泛的使用。例如在水电站中，用巨大的起重机才能开启闸门，在冶金工厂中靠起重机搬运钢水、钢坯、钢卷和其它物料。随着科学技术的发展，生产规模越来越大,机械化、自动化程度越来越高，起重机械的作用已超出做为辅助设备的范围，进而在更多的部门中，成为流水生产作业线上主体设备的重要组成部分。1.2 起重机的历史和发展趋势1.2.1 起重机的历史起重机械是伴随着人类生产劳动发展而逐渐发展起来的，早期在深水中取水的辘轳实际上就是结构异常简单的手动绞车，也可以说是现代绞车的雏形。又如高转筒车，在公元600年
6、之前我国即已使用。它安装在河流中，利用水的动力把水源源不断的提取上来。相当于近代的斗式提升机。在古代埃及,公元前也应用了各种简单的起重机械，并且有了起重卷筒。1827年在欧洲出现了用蒸汽机驱动的旋转起重机，1885年出现了电力驱动的固定旋转起重机，随着冶金、电力、机械、造船、矿山、港口等部门的发展，起重机械已经成为一个独立的产业部门。当前世界各国都在不断改进起重机械性能，提高运动速度和机器的生产率，提高自动化水平，研究更加安全可靠的起重机来满足生产和生活的需要。目前我国起重机械制造业不仅门类基本齐全，而且有了自己的系列和标准。不仅生产小型灵巧的起重机械，而且也能生产吨位很大、技术上较先进的大型
7、起重机械。如冶金厂用的450t铸造起重机，400t锻造起重机，三峡水电站开启闸门用的1100吨龙门起重机，1200t桥式起重机，在生产中都起了重大的作用。可以看出我国的起重行业，正在进入世界先进行列。1.2.2 起重机的发展趋势(1)起重量大型化，工作高速化现代起重机发展主要趋势之一是起重量大型化，工作高速化。(2)起升、运行机构均采用调速系统(3)监控技术广泛应用，使用性能大大提高随着科学技术的进步，各种监测控制技术在起重机上得到了广泛的应用。从而使起重机的使用性能得到很大的提高，使起重机从以前简单意义上物料搬运工具变成目前的物流、信息流综合传送设备。(4)结构形式标准化、生产模式国际化(5
8、)主机形式普通化、吊具形式专用化(6)人机工程合理化、操作环境舒适化1.3 课题背景1.3.1 现场简介一棒生产线是唐钢“八五”期间技术改造的重点项目，年设计生产圆钢、螺纹钢60万吨。主要机械、电器设备分别由意大利达涅利公司和美国通用电器公司引进。设备总重3500吨，其中引进设备736吨，装机总容量28321kW。生产线全过程计算机控制，最高轧制速度为18m/s。采用1651651200mm连铸坯为原料，主要产品规格为：圆钢14-50、螺纹钢12-40。主要品种有普碳、低合金钢、锚链钢、优质碳素结构钢、抽油杆钢及三级螺纹钢筋。生产线按生产组织形式划分为四个区域：加热炉区、轧制区、精整区、外围区
9、。加热炉区主要设备有：上料台架、装钢辊道、步进式加热炉、出钢辊道。轧制区域：共20架轧机平立交错布置，实现无扭轧制。其中粗轧机1-8架，为悬臂式4架685轧机，两架510轧机，中轧机9-14架，为460短应力线高刚度轧机，精轧机15-20架，两架430轧机,四架360轧机，均为短应力线高刚度轧机，其中三架立式轧机可立平转换用以切分轧制。轧制过程全部由计算机控制，也可单体手动操作。粗、中、精轧机后各有一架飞剪，1#、2#飞剪用于切头，3#飞剪用于剪切倍尺。精整区域：步进式尺条冷床长132米，宽12.5米，步进机构采用偏心轮式，主传动采用电机带动蜗轮蜗杆减速机。冷剪：剪切能力350吨，为摆动式飞剪
10、,因为是连续式剪切提高了作业率。打捆机：4台打捆机由意大利公司制造,打捆直径150-500,自身带有小液压站，可打单结，也可打双结。外围区主要有水系统设备、空压机、起重机等设备。1.3.2 相关的技术参数现在生产线共管辖起重设备26部。包括30吨桥式起重机一台，20/5T桥式起重机3台，10T桥式起重机6台，10+10T桥式挂梁电磁起重机5台，10吨单梁吊一台，半门式起重机4台，电动葫芦6台。现欲扩容改造起重机为主轧跨粗轧机上方20/5T起重机。主要技术参数为：额定起重量： 20/5t起升速度： 7.5m/min工作级别： A5最大起升高度： 22m大车轨距： 25m 小车轨距： 3m运行速度
11、： 44.6m/min最大轮压：小车 70.95kN 大车226kN钢轨型号:小车 24kg/m 大车QU701.3.3 现天车存在的问题一棒生产线上粗轧机为650轧机，最大单重34吨左右，即使去掉芯轴部分，减速箱也有24吨，而天车额定起重量只有20吨，由于天车长期超负荷使用，桥架上拱度已经很小，正常应为（0.9-1.4）L/1000即22.5-35mm，现在经实测上拱度不但已经没有而且已有些下挠。另外主起升机构电机、行走电机经常烧损，卷筒、减速机、停止器、联轴器等零部件也经常损坏。为此，必须找出解决的办法，否则很容易发生安全或设备事故。经论证额定起重量达到32吨即可满足要求。2 起重机的工作
12、原理和基本参数2.1 工作原理起重机由四大部分组成：起升机构、运行机构、桥架、电器部分。起升机构由电机、联轴器、停止器、减速机、卷筒、吊钩、滑轮组和钢丝绳等部分组成。运行机构由电机、联轴器、停止器、减速机、车轮等部分组成。金属结构是放置起升、运行机构和电器的金属构架，用来支撑和承载，主要由大车架和小车架和维修上下天车的走台、梯子等组成。电器部分，包括控制屏、电阻器、凸轮、联动开关、集电器、控制和保护电缆等。起升机构工作时，电机通过传动机构来驱动卷筒，当卷筒做正反转时，即可把吊钩上重物起升和落下。大车、小车行走时由电机通过传动装置驱动车轮，使它沿轨道运行，因此吊起重物就能水平移动。制动器用来迅速
13、闸住车体，使重物准确到位停止。2.2 起重机的基本参数2.2.1 额定起重量额定起重量Q 指的是起重机在各种工况下，所允许起吊物品的最大质量，称为额定起重量。其中，不包括吊钩、吊环、以及滑轮组的质量，但包括起重电磁铁、抓斗、料罐、盛钢桶之类的吊具质量。2.2.2 起升高度起升高度H 一般系指起重机从工作地面或轨顶到取物装置上限位置的距离，吊钩以钩口中心线为准。2.2.3 跨度跨度L 是指桥式起重机或龙门起重机大车轨道中心线的距离。2.2.4 工作速度工作速度v 是指起重机的起升速度和运行速度。2.2.5 起重机的工作级别根据载荷状态和利用等级，起重机分为A1-A8共8个工作级别。 2.3 载荷
14、说明2.3.1 自重载荷自重载荷G 起重机的机构、机械设备、电器设备以及附设在起重机上其它物料的重力。2.3.2 起升载荷起升载荷Q 起升载荷是指起升质量的重力，起升质量包括起升的最大有效物品、取物装置（下滑轮组、吊梁、抓斗、容器、起重电磁铁等），起重高度小于50米的钢丝绳可以忽略不计。2.3.3 起升冲击系数起升冲击系数1 起升质量突然立地起升或下降时，自重载荷将产生沿其加速度相反方向的冲击作用。在考虑这种情况时，应将自重载荷乘以起升冲击系数0.9-1.1之间。2.3.4 起升载荷动载系数起升载荷动载系数2 起升质量突然离地或下降制动时，对承载结构和传动机构产生附加的动载荷作用，在考虑这种情
15、况时，应将起升载荷乘以大于1的起升载荷动载系数1.0-2.0之间2.3.5 运行冲击系数运行冲击系数4 当起重机或他的部分装置沿道路或轨道运行时，由于道路或轨道不平而使运动的质量产生方向的冲击作用。在考虑这种情况时，应将自重载荷和起升载荷乘以规定的运行冲击系数 式中 h-轨道接缝处两轨道面的高度，mm；V-运行速度，m/s。2.4 载荷组合起重机在工作时承受多种载荷，如起升载荷、自重载荷、启动与制动产生的动载荷、风载荷、坡度载荷、碰撞载荷、水平载荷。此外在非工作时也可能受暴风、地震等附加载荷。在计算中，应根据不同的情况，进行取舍、组合，以适应不同的情况2.4.1 第一类载荷组合也称疲劳计算载荷
16、、寿命计算载荷 它只考虑起重机在正常工作状态下所承受的经常作用的载荷（其中包括自重载荷、起升载荷、平稳启动和制动时的动载荷等），此类载荷组合适用于零部件的疲劳、磨损和电动机发热计算等。2.4.2 第二类载荷组合也称强度计算载荷 它是按起重机工作中最大载荷作为计算载荷来进行强度或稳定性计算的。其中有自重载荷、起升载荷、强烈启动和制动产生的动载荷（惯性载荷和震动载荷）最大风载荷、水平侧向载荷、坡度产生附加载荷。此类载荷组合适用于零部件及金属结构的强度计算和稳定性计算，以及整机的稳定性计算。2.4.3 第三类载荷组合也称验算载荷 它是以起重机在不工作状态下承受的可能出现的最大载荷作为计算载荷，其中包
17、括有：自重载荷、非工作状态下最大风载荷、地震载荷、坡度载荷等。此类载荷组合适用于起重机机在非工作状态下整机稳定性和某些零部件的强度验算。3 设计计算3.1 参数确定3.1.1 32/5t天车主要技术参数额定起重量： 32/5t跨度： 25m起升速度： 7.5m/minM5工作制起升高度: 22m大车运行速度: 86.8m/min小车运行速度: 42.4m/min3.1.2 天车质量的近似计算公式大车质量式中 Q-额定起重量，t； L-起重机跨距，m。小车质量3.2 桥架尺寸确定、强度校核3.2.1 尺寸确定参考32/5起重机桥架截面尺寸，选择截面高度H=1696mm，截面宽度B=612mm。上
18、、下盖板14mm，腹板6mm。3.2.2 强度校核（1）计算桥架中间截面弯矩 小车起吊额定载荷居于桥架中间时，桥架中间截面受到的弯矩最大，因此计算此截面的弯矩，见图3-1。图3-1 桥架受力及弯矩图式中 2-起升载荷动载系数，由下式计算得到：2=1+0.7v=1+0.77.560=1.0875v-起升速度，v=7.5m/min；1-起升冲击系数，0.911.1，取1=1；4-运行冲击系数，4=1.018；m0-起重机质量，kg；p小-小车轮压，由近似计算得到：L-起重机跨距，m;K-小车轮轴距，m。（2）计算桥架中间截面的抗弯截面模量桥架中间的抗弯截面摸量为:（3）计算桥架中间截面所受应力桥架
19、中间截面应力式中 -许用应力，=sn=2351.5=156.7 MPa;s-Q235屈服强度，s=235 MPa;n-安全系数取1.5。箱形梁内部加上加劲筋后抗弯截面模量会更大,内应力比计算的会更小,因此桥架截面尺寸H=1696,B=600符合设计要求。3.3 起升机构的计算和型号选择3.3.1 计算钢丝绳最大工作拉力(用安全系数法)式中 a-滑轮组倍率，a=4；滑-滑轮组效率，滑=0.975；m1-吊钩夹套质量(包括吊钩和动滑轮),m1=697kg。钢丝绳的破断拉力式中 n-安全系数,n=5.5。钢丝绳总拉力式中 -折算系数,=0.85。钢丝绳型号选择:查机械设计手册选钢丝绳见表3-1。表3
20、-1钢丝绳性能表钢丝绳型号22-636W-FC-1670-U-SZ钢丝绳钢丝绳直径d=22钢丝绳最小破断拉力B=1670N/mm23.3.2 确定滑轮和卷筒直径(1)滑轮滑轮的直径是根据钢丝绳直径来决定的。为了提高钢丝绳的寿命，必须使滑轮直径大于绳径的一定倍数，即式中 D0-按钢丝绳中心线计算的滑轮的最小直径，mm；e-系数，根据设计手册选择e=25。根据机械设计手册,滑轮直径与钢丝绳匹配关系表选择,滑轮直径为630。(2)卷筒选择根据滑轮计算直径d=528,卷筒直径也不能小于此数，否则钢丝绳弯曲太大。查机械设计手册，选择卷筒见表3-2。表3-2卷筒性能表卷筒型号T208卷筒直径6502000
21、3.3.3 电机选择由于起重机的工作特点是工作周期短，启动、制动频繁，长期断续工作，因此对电机的要求是启动、制动惯性小，过载能力强，长期间歇工作不致过热。因此一般选择YZR型电机。根据稳定运行功率来初选电机，起升机构在稳定运行时的静功率N静式中 v-起升速度，m/min； -起升机构总效率。选择电机见表3-3表3-3电机性能表电机型号YZR315S-8额定功率P=55kW额定转速N=715r/min转动惯量J=4.79kg.m23.3.4 选择减速机根据要求的传动比和传递的功率及高速轴输入的转速选择。式中 D0-卷筒上缠绕钢丝绳中心线之间的距离，mm； v-起升速度，m/min。式中 i-减速
22、机速比；n卷-卷筒的转速，r/min；n电-电机的额定转速，r/min 。选择减速机见表3-4。表3-4减速机性能表减速机型号ZQ850-3CA减速机许用功率P=248kW减速机公称传动比i=50减速器的计算功率Pc=KaP=1.2555=68.75kW,PPc选用的减速器符合要求。实际起升速度3.3.5 计算起升速度的相对误差率虽然减速器速比稍小一些，但误差没有超过5%，属于许可范围。3.3.6 高速轴上的静力矩3.3.7 制动器的选择式中 -安全系数，=1.75。 选择制动器见表3-5。表3-5制动器性能表制动器型号YWZ500-1250需用制动力矩M制=1250N.m验算制动时间式中 M
23、制-额定制动力矩，N.m； M静降-高速轴上的静力矩，N.m； J-总的转动惯量，由下式计算得到： 制动时间小于推荐值1.5s,选择制动器合乎要求。3.3.8 联轴器的选择选择联轴器主要由磨损控制，按第一类载荷计算：式中 n1-安全系数， n1=1.5；8-运行机构动载系数，取8=1.78；M额-电机输出的额定转距，由下式计算得到：根据电机选择联轴器见表3-6。表3-6联轴器性能表型号S3350最大允许扭矩5600N.m最高转速2000r/min转动惯量3.25kg.m2制动轮直径400型号S3351最大允许扭矩5600N.m最高转速2000r/min转动惯量3.25kg.m2制动轮直径400
24、验算启动时间30t天车平均启动时间为2-3s，符合要求。式中 M启均-电机平均启动力矩,由下式计算得到：M额-电机输出的额定转距，M额=734 N.m。 根据起重机设计规范附录U发热验算方法，查得YZR280-S-10允许功率P=54KWN静=47.17KW，因此发热验算合格。3.3.9 卷筒各部分尺寸确定卷筒长度计算示意图见图3-2 图3-2 卷筒长度示意图式中 L0-缠绕长度，mm；L1-绳索固定部分长度，mm；L2-两端空余部分长度，mm；H-起升高度，H=22M；L3-双联卷筒中间不切槽部分长度，根据滑轮组定;L3=620mm；t-卷筒节距，mm。对计算数据圆整，选取L=2000mm。
25、卷筒壁厚根据650卷筒标准，选取壁厚30mm。3.3.10 卷筒强度校合式中 卷筒额定载荷下所承受的压应力； s-钢丝绳索所承受的总破断拉力，N；卷筒的壁厚，mm。 L3D0，所以需要验算合成压力。卷筒扭转、弯曲受力图见图3-3、3-4。图3-3 卷筒扭转计算图 图3-4 卷筒弯曲计算图计算卷筒所受弯矩计算卷筒所受扭矩计算卷筒横截面的抗弯截面模量计算卷筒所受的合成应力故卷筒校验合格3.4 大车运行机构设计计算和型号选择3.4.1 运行阻力矩3.4.2 大车运行阻力式中 M摩1-车轮轴承间的摩擦阻力距，N.m；M摩2-车轮轨道阻力距，N.m；M摩3-车轮侧面和轨道间的摩擦阻力距，用一个乘以系数表
26、示；-轮缘附加阻力系数，=1.5；m0-起重机自重，kg；f-滚动摩擦系数，f=0.0009；-滑动摩擦系数，=0.02； d-车轮轴轴承处直径，d=120mm； D-大车轮直径，D=800mm。3.4.3 电机选择式中 W-运行阻力，N； V1-大车的运行速度，m/s； 总-大车运行机构的总效率。选择电机见表3-7。表3-7电机性能表电机型号YZR180L-6额定功率P=15KW额定转速N=1000r/min转动惯量J=0.2kg.m23.4.4 选择减速机计算传动比式中 i-传动比； n电-电机的额定转速，r/min； n轮-大车轮的额定转速;r/min； v1-大车轮的运行速度;m/mi
27、n。选择减速机见表3-8。表3-8减速机性能表减速机型号ZQ650-1-Z减速机许用功率P=66KW 减速机公称传动比i=31.53.4.5 联轴器的选择计算高速轴上的转矩：式中 M额-高速轴上的转矩;N.m； N额-电机的额定功率，kW； n-电机的额定转速，r/min。计算联轴器所承受的转矩式中 n1=安全系数; n1=1.35;M额-高速轴上的转矩;N.m。选择联轴器见表3-9。表3-9联轴器性能表型号S2207最大允许扭矩3150N.m最高转速2400r/min转动惯量0.435kg.m2型号S2700最大允许扭矩23600N.m最高转速1140r/min转动惯量8.25kg.m23.
28、4.6 选择制动器大车的实际运行速度为：相对误差：实际运行速度与理论运行速度相差不超5%，在许可范围之内。验算制动力矩式中 t制-大车制动时间，s；J1-总的转动惯量，由下式计算得到：由于静力矩有助于制动，故应减去。根据计算选择制动器，使制动器的额定制动力矩稍大于计算的制动力矩选取。选择制动器见表3-10。 表3-10制动器性能表制动器型号YWZ200-300需用制动力矩M制=224Nm3.4.7 验算制动打滑如果制动器的额定制动力矩过大，制动时间就很短，主动轮虽已被制动，但由于车体移动质量大，惯性大，将会超出主动车轮和轨道的附着力，而发生整个车体滑行的现象，这种制动打滑现象也导致车轮及轨道的
29、严重磨损，同样也是不允许的。为了避免打滑，必须使移动质量的惯性力小于主动轮和轨道的附着力，即式中 K-安全系数，K=1.2；_车轮及轨道件的附着系数，室内选取=0.15；P从-大车从动轮最大轮压，N；P主-大车主动轮最小轮压，N；根据上式计算大车制动时不至于打滑。3.4.8 验算启动打滑运行机构是靠主动轮与轨道间的附着力（即摩擦力）来使车体行进的。运行的前提是主动轮周的驱动力小于主动车轮与轨道的附着力。否则，主动轮将在原地空转，车体则原地不动，这不但无法使车体行进，而且也使车轮及轨道间的严重磨损。即：TFK式中 F-主动轮和轨道间的附着力，由下式计算得到：T主动轮上的圆周力，大车的启动力矩中包
30、括静力矩、做直线运动的惯性主力矩和做旋转运动惯性主力矩。在计算主动轮圆周力T时，要从启动力矩中扣除掉旋转机件的惯性阻力矩和主动轮轴承中的摩擦阻力矩，再折算到主动轮圆周上，T由下式计算得到因此大车启动时不至于打滑。3.5 小车运行机构设计计算和型号选择3.5.1 运行阻力矩3.5.2 小车运行阻力式中 M摩1-小车轮轴承间的摩擦阻力距，N.m；M摩2-小车轮轨道阻力距，N.m；M摩3-小车轮侧面和轨道间摩擦阻力距，用一个乘以系数示；m小-小车自重，kg；f-小车轮滚动摩擦系数，f=0.0006；-小车轮滑动摩擦系数，=0.02； d-小车轮车轮轴轴承处直径，d=60mm； D-小车轮直径，D=4
31、00mm。3.5.3 电机选择式中 W-运行阻力，N V1-小车的运行速度，m/s 总-小车运行机构的总效率选择电机见表3-11。表3-11电机性能表电机型号YZR132M2-6额定功率P=5.5KW额定转速N=1000r/min转动惯量J=0.11kg.m23.5.4 选择减速机计算传动比式中 i-传动比； n电-电机的额定转速，r/min； n轮-小车轮的额定转速，r/min。 选择减速机见表3-12。表3-12减速机性能表减速机型号ZSC600-1减速机许用功率P=45.2kW减速机公称传动比i=31.53.5.5 联轴器的选择计算高速轴上的转矩式中 M额-高速轴上的转矩，N.m； N额
32、-电机的额定功率，kW。 计算联轴器所承受是转矩式中 n1=安全系数，n1=1.35。选择联轴器见表3-13。表3-13联轴器性能表型号S1100最大允许扭矩1400N.m最高转速3000r/min转动惯量0.21kg.m2型号S2401最大允许扭矩8000N.m最高转速1680r/min转动惯量1.75kg.m23.5.6 选制动器小车的实际运行速度为相对误差实际运行速度与理论运行速度相差不超5%，在许可范围之内。验算制动力矩式中 t制-小车制动时间，s45s；J1-小车运行机构总的转动惯量，由下式计算得到： 由于静力矩有助于制动，故应减去。根据计算选择制动器，使制动器的额定制动力矩稍大于计
33、算的制动力矩，选择制动器见表3-14，表3-14制动器性能表制动器型号YWZ200-220需用制动力矩M制=140Nm3.5.7 验算制动打滑如果制动器的额定制动力矩过大，制动时间就很短，主动轮虽已被制动，但由于车体移动质量大，惯性大，将会超出主动车轮和轨道的附着力，而发生整个车体滑行的现象，这种制动打滑现象也导致车轮及轨道的严重磨损，同样也是不允许的。为了避免打滑，必须使移动质量的惯性力小于主动轮和轨道的附着力，即：式中 K-安全系数，K=1.2；_车轮及轨道件的附着系数，室内选取=0.15；P从-小车从动轮最大轮压，N；P主-小车主动轮最小轮压，N。因此小车制动时不至于打滑。3.5.8 验
34、算启动过载能力、启动打滑运行机构是靠主动轮与轨道间的附着力（即摩擦力）来使车体行进的。运行的前提是主动轮周的驱动力小于主动车轮与轨道的附着力。否则，主动轮将在原地空转，车体则原地不动，这不但无法使车体行进，而且也使车轮及轨道间的严重磨损。即：TFK式中 F-主动轮和轨道间的附着力，由下式计算得到：P主-小车主动轮最小轮压,N;-车轮与轨道间的附着系数（即滑动摩擦系数），=0.15;K-安全系数，k1.1;T主动轮上的圆周力，小车的启动力矩中包括静力矩、做直线运动的惯性主力矩和做旋转运动惯性主力矩。在计算主动轮圆周力T时，要从启动力矩中扣除掉旋转机件的惯性阻力矩和主动轮轴承中的摩擦阻力矩，再折算
35、到主动轮圆周上，T由下式计算得到:因此小车启动时不至于打滑。3.6 车轮及轨道选择3.6.1 轮压定义是指车轮对轨道的压力，系起重机不运行时的静轮压。轮压是起重机的重要参数，是设计车轮装置的依据，也是轨道支撑装置和有关厂房土建设计的重要依据。3.6.2 小车轮压在起重机小车上各机构相互布置位置和载荷的作用点，都会影响轮压的分配，见图3-5。为了保证小车运行平稳，设计是应尽量做到四个车轮上压力相等。根据小车重心距车轮的位置精确计算各车轮轮压如下：3-5 轮压计算图式中 x、y-小车重心的两个坐标,m;l-小车轨距,m； k-小车轮轴距 ,m。3.6.3 大车轮压起重机桥架支承上的压力与小车在桥架
36、上的位置有关见图3-5。当小车满载位于桥架两端极限位置之一时大车车轮轮压将达到最大值，最大轮压为：式中 G桥-桥架自重，kg；G机-运行机构自重 ，kg；G司-司机室自重， kg；Pa、Pb、Pc、Pd-小车车轮轮压，N；a-小车车轮轴线与大车轨道中心线间的距离，m；k-小车轮轴距，m；L-起重机跨度，m；d-运行机构重心至大车轨道中心线的距离，m；c-司机室重心到大车轨道中心线的距离，m。3.6.4 车轮及轨道选择、强度计算根据经验，车轮在使用中，多为疲劳而损坏，车轮踏面疲劳计算载荷按下式计算：式中 -车轮踏面疲劳计算载荷,N；-正常工作时的最大轮压，N；-正常工作时的最小轮压,N。对于大车
37、轮对于小车轮根据车轮许用轮压，大车选择800车轮，QU70起重机专用轨道,允许最大轮压317 KN，小车选用400车轮，43Kg/m重轨，允许最大轮压112 KN。由于是凸顶轨道，应按点接触验算：式中 k2-与材料有关的点接触应力常数，大车K2=0.132，小车K2=0.132；R-曲率半径，为车轮和轨道曲率半径中之大者，大车R=400mm,小车R=300mm；C1-转速系数，大车C1=0.855，小车C1=0.965；C2-工作级别系数，大车C2=1，小车C2=1；m-轨道顶与车轮的曲率半径之比所确定的系数，大车m=0.388,小车m=0.46。对于大车轮对于小车轮 因此所选择的大小车轮和轨
38、道合适。3.6.5 改造前后比较改造后32/5天车各机构零部件型号和尺寸与原20/5天车各机构零部件型号和尺寸对比见表3-15。经过上述的分析和计算，20/5天车改造成32/5天车选型合适，校验合格，经过半年的试运行，状况良好，解决了现场起吊设备起重量不足的问题，保证了现场设备和人员的安全，完全满足了现场生产的需要。表3-15 20/5t与30/5t天车比较序号机构名称部位20/5t32/5t1起升机构电机YZR225M-8 26KWYZR280S-10电动机 55KW2减速机ZQ650-3CAZQ850-3CA3主卷500200065020004联轴器S3202/S2201S3350s335
39、15制动器JCZ-300-630YWZ500-12506滑轮组5006307钢丝绳6W(19)-17.5-15522-636W-FC-1670-U-SZ8吊钩20 t32t9大车运行机构电机YZR160M2-6 8.5KWYZR180L-6 15KW10减速机ZQ400-1/2ZZQ650-1-Z11制动器YWZ200-80YWZ200-30012联轴器S1501S2103S2700s220713车轮70080014轨道QU70QU7015小车运行机构电机YZR132-M1-6 4KWYZR132M2-6 5.5KW16减速机ZSC-400-1ZSC600-117联轴器S1003S2301S1
40、100s240118车轮35040019轨道24kg/m43kg/m20制动器YWZ200-40YWZ200-22021桥架截面14766001696600结论天车的扩容改造是使现有天车满足生产要求的方法之一，相对与购置新设备，可以节约很大的费用。因为天车是特种设备之一，对其生产、制造、改造等需要进行专门的计算分析。本文通过对现场状况的详细调查与分析，经过认真的计算和校核，确定了32/5天车的桥架尺寸，起升机构、运行机构、天车轨道和车轮各组成部分的型号和参数。天车改造完成后，经过一段时间的试运行，完全可以满足现场生产的需要，说明改造是成功的。通过本次设计，我感觉到对于以后的扩容改造，应尽量选用先进的工艺和设备，这对于提高生产率，减轻工人的劳动强度，保证现场人身和设备的安全都是大有裨益的。第 33 页 共 33 页
