雙梁橋式起重機(jī)設(shè)計

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1、1.14.1 疲勞驗(yàn)算 13 內(nèi)容摘要 1 Abstract 2 前言 3 第 1 章 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 4 1.1 確定機(jī)構(gòu) 4 1.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 4 1.2.1 輪壓 4 1.2.2 初選車輪 5 1.2.3 強(qiáng)度驗(yàn)算 5 1.3 運(yùn)行阻力計算 6 1.4 選電動機(jī) 7 1.5 驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件 7 1.6 選擇減速器 8 1.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度 8 1.8 . 驗(yàn)算啟動時間 8 1.9 按起動工況校核減速器功率 10 1.10 驗(yàn)算起動不打滑條件 11 1.11 選擇制動器 10 1.12 選擇高

2、速軸聯(lián)軸器及制動輪 11 1.13 選擇低速軸聯(lián)軸器 12 1.14.2 驗(yàn)算強(qiáng)度 13 第 2 章 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計 14 2.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動方案 14 2.2 輪壓 15 2.3 運(yùn)行阻力計算 15 2.4 選擇電動機(jī) 16 2.5 驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件等效功率 17 2.6 選擇減速器 17 2.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 17 2.8 驗(yàn)算起動時間 18 2.9 起動工況下校核減速器功率 19 2.10 驗(yàn)算起動不打滑條件 20 2.10.1 二臺電動機(jī)空載時同時使用 20 2.10.2 事故狀態(tài) 20 2.10.

3、3 事故狀態(tài) 21 2.11 選擇制動器 21 2.12 選擇聯(lián)軸器 22 2.12.1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計算扭矩 22 2.12.2 低速軸上的計算扭矩 23 2.13 浮動軸低速軸的驗(yàn)算 23 2.13.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 24 2.13.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算 25 2.14 浮動軸高速軸的驗(yàn)算 25 2.14.1 疲勞前度驗(yàn)算 25 2.14.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算 26 第 3 章 總結(jié) 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 29 內(nèi)容摘要 橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)， 又稱大車。橋式 起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高

4、架上的軌道縱向運(yùn)行， 起重小車沿鋪設(shè)在橋架上的 軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物 料，不受地面設(shè)備的阻礙。 橋式起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由減速器、主動輪組、從動輪組、傳動軸、和一 些連接件組成。 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計包括其大車小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計的基本原則和要求； 機(jī)構(gòu)的傳 動方案選擇；選擇車輪和軌道；穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力的計算；電動機(jī)的選擇減速器的選 擇；起動時間與啟動加速度驗(yàn)算；制動器的選擇；聯(lián)軸器的選擇等。 此次設(shè)計已知數(shù)據(jù)：起重量（主起升）： 50t ,起重量（副起升）：12.5t, 小車運(yùn)行速度：35m/min,大車運(yùn)行速度：80m/min,工作級別：M5,

5、機(jī)構(gòu)接電持續(xù) 率 JC=25% 關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)，大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 30 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 computations, calculation

6、 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 reducer choice, etc. K

7、ey words : Bridge Crane, crane travel mechanism, A trolley running mechanims 刖百 我國生產(chǎn)的橋式起重機(jī)，不論是通用橋式起重機(jī)或是冶金工廠用特種橋式類 型起重機(jī)，在1958年以前由于設(shè)計力量薄弱，基本上是沿用國外的設(shè)計，橋架 結(jié)構(gòu)以箱型和四桁架型等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式為主。一直到 1958年大躍進(jìn)以后，由于 破除迷信，在群眾性的技術(shù)革新運(yùn)動推動下，才試制了一些新型橋架結(jié)構(gòu)的橋 式起重機(jī)，其中主要的如偏軌箱型、單主梁結(jié)構(gòu)、三角桁架結(jié)構(gòu)等等。但是由于 沒有及時總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，研究試驗(yàn)工作也做得不夠，沒有在改進(jìn)與提高以后進(jìn)行推 廣，

8、因此橋架選型工作仍然是我們當(dāng)前迫切要做的工作，應(yīng)該比較系統(tǒng)的有組 織的研究適合我國各個產(chǎn)業(yè)部門采用的橋架結(jié)構(gòu)型。 橋式起重機(jī)是應(yīng)用非常廣泛的起重機(jī)械。隨著社會主義建設(shè)的發(fā)展，橋式起 重機(jī)的需要與日俱增，我國每年的橋機(jī)產(chǎn)量在10萬噸以上。橋式起重機(jī)的橋架 結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的重要組成部分,它的重量占起重機(jī)自重的40%-60%,要使用大 量的鋼材。橋架自重也直接影響廠房建筑承重結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的土建費(fèi)用與材料消 耗。在確保產(chǎn)品使用安全及正常使用年限的前提下，盡最減輕橋架自重是節(jié)約金 屬材料的重要途徑。 我國在橋式起重機(jī)的產(chǎn)品系列化、通用化和標(biāo)誰化方面雖然也做了一些工作 但為了使橋架結(jié)構(gòu)定型，還要做大量的工

9、作。目前生產(chǎn)的基本情況是5?50噸小 起重量橋式起重機(jī)仍以箱型結(jié)構(gòu)為主，箱型結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它 具有制造簡便、生產(chǎn)工效高、通用性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而迄今仍然是國內(nèi)外橋 式起重機(jī)的常用橋架形式。在國內(nèi)，在50年代和60年代初期，5?50噸的小起 重量系列產(chǎn)品和75?250噸的大起重量系列產(chǎn)品都采用箱型結(jié)構(gòu)。 第1章小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 1.1 確定機(jī)構(gòu) 小車的傳動方式有兩種.即減速器位于小車主動輪中間或減速器位于小車主 動輪一側(cè)。減速器位于小車主動輪中間的小車傳動方式. 使小車減速器輸出軸及 兩側(cè)傳動軸所承受的扭矩比較均勻。 減速器位于小車主動輪一側(cè)的傳動方式， 安 裝和維修比較

10、方便，但起車時小車車體有左右扭擺現(xiàn)象。 對于雙梁橋式起重機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用圖1-1減速器位于小車主動輪中間 的傳動方案： 圖1-1小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動簡圖 1.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 1.2.1 輪壓 小車質(zhì)量估計取 七=174000kg,假定車輪壓均布： 車輪最大輪壓： _ 1 -- 1 Pmax = —(Q +Pgx) =—(50000 +17400) =16850kg =168500N (1-1 ) 4 4 車輪最小輪壓: _ 1 _ 1 _ / 一、 Pmin =—p= — m 17400 = 4350kg =43500N (1-2)

11、4 4 1.2.2 初選車輪 由［起重機(jī)課程設(shè)計］［1］附表17可知，當(dāng)運(yùn)行速度 V< 60 m/min時，— 大 Gxc 于1.6 ,工作級別為中級時，車輪直徑 Dc=500mn>號型號為50kg/m （P37） 的許用輪壓為18.4 t>7 t。根據(jù)GB4628-84規(guī)定直徑系列為Dc =250> 315、400、 500、630,故初選直徑Dc=500 mm而其后校核核強(qiáng)度。 1.2.3 強(qiáng)度驗(yàn)算 按照車輪和軌道為線接觸及點(diǎn)接觸兩種情況驗(yàn)算車輪接觸強(qiáng)度，車輪踏面 計算載荷: pc = 2Pmax . Pmin 2 168500 43500

12、3 = 126833.33N (1-3) 車輪材料，取 ZG520-740，入=800MPa,；=s = 440MPa 線接觸局部擠壓強(qiáng)度: R = k1DCC2 =8 500 31.5 0.99 1 -124740N 式中： k1 ——許用線接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mm ），由［起重機(jī)設(shè)計手冊］［3］表3-8-6 查得K=8; l ——車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對于軌道P38（由《起重機(jī)課程設(shè)計》 ［2］俯表 22） l =b=31.5mm C1 ——轉(zhuǎn)速系數(shù)，由［起重機(jī)設(shè)計手冊］［3］表3-8-7中查得，車輪 45 r 1 nc = =35.8r/min 時， c1 =

13、 0.99 ; 3.14 0.4 C2 ——工作級別數(shù)，由［起重機(jī)設(shè)計手冊］網(wǎng)表3-8-8中查得，當(dāng)為M5 級時c2 =1 ; ' ? ? Pc < Pc故通過。 點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度： R2 v Pc =k2 3C1C2 -［（0.143 0.99 1） 500 500］/（0.74 0.74） =87340.6 N m 式中： k2 ——許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（N/mn2）,由［起重機(jī)設(shè)計手冊］［3］表3-8-6 查得 k2=0.143; R ——曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的大值，車輪產(chǎn)D =500/2=250; 2 軌道曲率半徑由［起重機(jī)設(shè)計手冊］［2

14、］附表22查得「2 =500,故取R =500; m ——由二比值（r為「1、r2中的小值）所確定的系數(shù)，-二250/500=0.5 , R R 查［起重機(jī)設(shè)計手冊］［3］表3-8-9取m=0.74 ; P c < Pc ,故通過。 根據(jù)以上計算結(jié)果，選定直徑Dc =500 mm的單輪緣車輪，標(biāo)記為： 車輪 DYL-50000 GB4631-85 1.3 運(yùn)行阻力計算 摩擦阻力矩： id M m =（QP Gx）（K 」一）- 2 由［起重機(jī)設(shè)計手冊］［2］附表19查得，由Dc=500mr#輪組的軸承型號為7524,據(jù) 此選出Dc=500mmff選擇的車輪組軸承

15、亦為 7524.軸承內(nèi)徑和外徑的平均值 d =120；215 =167.5mm,由［起重機(jī)設(shè)計手冊］［2］表7-1表7-3查得滾動摩擦系數(shù) K=0.0009,軸承摩擦系數(shù)產(chǎn)0.02,附加阻力系數(shù)”2.0 （采用導(dǎo)輪式電纜裝置 導(dǎo)電)，代入上式得 滿載時運(yùn)行阻力矩: d - Me=(Q+PGx)(K+艮一)B= (5000+17400) 乂(0.0009+0.02 % 2 0.01675、 )x2=3471.1N.m 2 Pm(Q 'Q)= Mm(Q =Q) 34711 =13884.4N 0.25 運(yùn)行摩擦阻力: 無載時運(yùn)行阻力矩: ,d

16、- 0.01675 Mm(Q =。)=Pgx(K + :2) - =17400 (0.0009 0.02 -2一) 2 =896.1N m 運(yùn)行摩擦阻力: Pm(Q -0)= Mm(Q =0) Dc2 896.1 0.25 二3584.3N 1.4 選電動機(jī) 13884.4 35 =8.999KW 1000 0.9 60 1 電動機(jī)靜功率： (1-4) c PjVc FJ 1000 m 式中： Pj =Pm(Q⑼——滿載時靜阻力; =0.9 ——機(jī)構(gòu)傳動效率: m=1 ——驅(qū)動電機(jī)臺數(shù): N -KdNj =1.15 8.999 =10.35

17、KW 式中： Kd ——電動機(jī)功率增大系數(shù)，由 ［起重機(jī)設(shè)計手冊］［1］表7-6得， Kd =1.15,由大連伯頓系列電機(jī)選用電動機(jī) YZR160L-8,Ne=16kW,n1=705/min,電 機(jī)質(zhì)量Gd = 172kg。 1.5 驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條件 按照等效功率法，求Jc = 25%時所需要的等效功率： Nx = K25rN j =0.5 1.1 4.9=2.7KW 式中： K 25 ——工作級別系數(shù)，查［起重機(jī)設(shè)計手冊］［1］表6-4 ,中級K25=0.5; R——由［起重運(yùn)輸機(jī)械］⑵表6-5,取tq/tg=0.2由［起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械］［1］ q g 圖 6-6 查 R

18、=1.1; 由以上計算結(jié)果，Nx< Ne ,故初選電動機(jī)能滿足發(fā)熱條件。 1.6 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： Nc =Vc/n0.5 = 22.3r/min (Vc為小車運(yùn)行速度) 機(jī)構(gòu)傳動比： I0 =m/Nc =705/22.3 = 31.6查泰隆 ZQ系列軟齒面減速器表；選用 ZQ-500減速器，i0=31.5,［N］中級=12.8kWA 1.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度 實(shí)際運(yùn)行速度： _ _ _ _ _ _ ' _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ VC =Vci0i035 31.6/31.5 = 35.1m/min 誤差： £ = (V-V

19、9; c) Nc = (35.1-35 ) X 100%=0.2857<10%^合適 1.8 .驗(yàn)算啟動時間 起動時間: 式中: tq 38.2(mMq -M j) mC(GD2)1 (Q Gxc)D2c i。 N1=930r/min , m=1 驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù); m =1.5 M e = 1.5X 9550 q e Ne(25%)=1.5 X 9550 X 2:5=115.5 Nm n1 930 滿載運(yùn)行時折算到電動機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩: M m(Q zQ) 1176 Mj(Q@ = ' = = 58.3Nm ) i0n 22.4

20、X0.9 空載運(yùn)行時折算到電動機(jī)軸上的運(yùn)行靜阻力矩: M j(Q =0) M m(Q-0) i0 336 =16.67Nm 22.4 0.9 初步估算制動輪和聯(lián)軸器的飛輪矩: 2 2 2 (GD )z (GD)i=0.65 kg.m 機(jī)構(gòu)總飛輪矩: C(GD2)i =C[(GD2)d +(GD2)z +(GD2)1] = 1.15 X (0.419 +0.65) = 1.23 kg.m2 滿載起動時間: tq(Q zQ ) 930 38.2 (1 115.5 -58.3) [1.23 (20000 8000 ) 0.4 一 2 一一 22

21、 .4 0.9 2 _] = 4.75s 無載起動時間： tq(Q =0) 930 38 .2 (1 115 .5 -16.67) 2 [1.23 8000 2 0.4 ]= 1.73 s 22.4 0.9 由［起重運(yùn)輸機(jī)械］［1］表7-6查得，當(dāng)v c=35m/min=0.7m/s時，［tq］推薦值為5? 6S, tq(Q')< ［ tq］,故所選電動機(jī)能滿足快速起動要求。 q q PdV 1.9 按起動工況校核減速器功率 (1-5) 337551 35.16 =0.219KW 1000 m 1000 60 0.9 1 _ _ _

22、Q PGx Vc Pd =PP+ g = Pj + =13884.4+( 50000 +17400 ) X 10/g X g 60tq(Q =0) 35.1/( 60 X 0.12)=8759N (tq在上一步已經(jīng)計算)，m' 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級彳^動的減速器個數(shù)， m'=1 q 1.10 驗(yàn)算起動不打滑條件 因室內(nèi)使用，故不計風(fēng)阻及坡度阻力矩，只驗(yàn)算空載及滿載起動時兩種工況。 空載起動時，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力: T(Q =0) Gxc vc g 60tq(Q ⑼ ,d P2(K d-) - P1K 2 =13248.67 N Dc 2

23、 車輪與軌道的粘著力: F (Q =0)= P f =236476.8 0.2 47 295kg7= 4 7 2 9N 3>7T Q =。) 故不會打滑。 滿載起動時，主動車輪與軌道接觸處的圓周切向力： QP v ' P2(K 」；尸 P2K T(Qq), QP Gx—vc— 2 =117463N () g 60tq(Q@ Dc 2 車輪與軌道的粘著力: 235339.6-Q) F(q=q)= P f =112669?8 0.2 23533. 故滿載起動時不會打滑，因此所選電動機(jī)合適。 1.11 選擇制動器 由［起重機(jī)課程設(shè)計］［1］查得，對

24、于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動時間 W4s,取=3s 所需制動轉(zhuǎn)矩: 一 1， M Z { m 382 tz ni …『］一 ,d (Q PGx)(K」d) L } io' ={ 940 /( 35 X 3[ 0,92 +[( 50000+17400 ) X 0.5 X 0.5 / 48.72 義 0.9]/( 48,72 X 48.72]-[( 50000 +17400) X ( 0.0009 + 0.02 X 0.01675/ 2) X 10X 0.9]/ 48,7=27,9 (1-6) 由[起重機(jī)課程設(shè)計][2]附表15選用YWZ5 315/23,其制動轉(zhuǎn)矩

25、MeZ=180Nm 考慮到所取制動時間 =3s與起動時間=0.729s差距不大，故可省略制動不 打滑驗(yàn)算。 1.12 選擇高速軸聯(lián)軸器及制動輪 高速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，由［起重運(yùn)輸機(jī)械］［3］ (6-26)式： Mc = n QMe = 1.35 x 1,8 x 78.6 = 190.9Nm 式中： Me = 9550 ■NJ^9550"5 = 190.9Nm——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩； n1 930 n ——聯(lián)軸器的安全系數(shù)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)n =1.35; Q——機(jī)構(gòu)剛性動載系數(shù)，一般 %=1.2~2.0，取Q=1.8; 由［起重運(yùn)輸機(jī)械］［1］附表31查得電動機(jī)JZR2-22-

26、6兩端伸出軸各為圓柱形 d=40 mm l =110 mm 由［起重機(jī)］［3］表37查得ZSC-400減速器高速軸端為圓柱形d=30 mml =55 mm 故從［2］附表41選GICL2鼓形齒式聯(lián)軸器，主動端A型鍵槽d1=40mml =112 mm, 從動端A型鍵槽d2=30 mml=82 mm,標(biāo)記為：GICL2聯(lián)軸器處32ZBJ19013-89 , 30 82 其公稱轉(zhuǎn)矩 Tn=1120 Nm >mc=190 Nm 飛輪車^巨(GD2) l =0.02 kg m 2 ,質(zhì)量 Gl =9.7 kg 高速軸端制動輪：根據(jù)制動器已選定 YWZ —250/30,由［2］附表16選制

27、 動輪直徑Dz=250 mm,圓柱形軸孔d=40mml=112mm,標(biāo)記為：制動輪250-Y40 JB/ZQ4389-86 ,其飛輪轉(zhuǎn)矩［GD2］z=0.6 kg.m 2,質(zhì)量 gz=24.5 kg 。 以上聯(lián)軸器和制動輪飛輪轉(zhuǎn)矩之和： 2 (GD )1 (GD )z =0.02 0.6 =0.62kg .m 與原估計0.65 kg.m 2基本相符，故以上計算不需修改。 1.13 選擇低速軸聯(lián)軸器 低速軸聯(lián)軸器計算轉(zhuǎn)矩，可由前節(jié)的計算轉(zhuǎn)矩 Mc求出： Mc'=N Mci0 Tl =1 X 190.9X 22.4 X 0.9 = 1924.3Nm (1-7) 2 2

28、 由［起重機(jī)課程設(shè)計］［3］附表37查得ZSC-400減速器低速軸端為圓柱形 d=65mm 1=85mm取浮動軸裝聯(lián)軸器軸徑 d=60mm 1 =85mm,由［2］附表42選用 兩個GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器，其主動端：Y型軸孔A型鍵槽，d1=65 mm從動端： Y型軸孔A型鍵槽，d2 =60 mm 1=85 mm標(biāo)記為： 65 85 GICLZ3聯(lián)軸器 65—85 ZBJ19014-89 60 85 由前節(jié)選定車輪直徑Dc=400 mm ,由［2］附表19參考小400車輪組，取車輪 軸安裝聯(lián)軸器處直徑 d=80mm 1=115mm,同樣選兩個GICLZ3鼓形齒式聯(lián)軸器， 其主動

29、軸端：Y型軸孔A型鍵槽，d1 =60 mm 1=85 mm ,從動端：Y型軸孔A 型鍵槽，d2 =65 mm 1 =185 mm 標(biāo)記為： 60 85 GICLZ3聯(lián)軸器 60—85 ZBJ19014-89 65 85 1.14驗(yàn)算低速軸強(qiáng)度 1.14.1 疲勞驗(yàn)算 由［起重機(jī)設(shè)計規(guī)范］［3］運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計算基本載荷： M1max=1 %M ei0 Tl =1 X 1.8X 78.6 X 22.4 乂 0.9=1426Nm (1-8) 2 2 由前節(jié)已選定浮動軸徑d=60mm因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： M 1 max 1426 3 W 0.2 (0.06) = 33MPa

30、 浮動軸的載荷變化為對稱循環(huán)(因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩值相同) ，材料仍選 用45#鋼，由起升機(jī)構(gòu)高速浮動軸計算，得 q=132MP2%=180MPa,許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 132 1 _ 1k —=34MPa 2.5 1.6 式中: k、 n1 與起升機(jī)構(gòu)浮動軸計算相同 品＜ ［匕］通過 1.14.2強(qiáng)度驗(yàn)算 由［起重機(jī)設(shè)計規(guī)范］網(wǎng)運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷： M =1 QQm i “=1X 1.6X 1.8X 78.6 X 22.4X 0.9=2281.8MPa 2 111ax e 0 2 2 式中： Q ——考慮彈性振動的力矩增大系數(shù)，對突然起動的機(jī)構(gòu)

31、%=1.5~1.7 ,此處 ％=1.6; %——剛性動載系數(shù)，取中8=1.8。 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： m max M 2max 2281.8 3 0.2 (0.06) =52.8MPa 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: [2]===18°=120MPa n2 1.5 Tmax < [T2] 故通過 浮動軸直徑: di =d+ (5~10) =70 + (5~10) =70~75 mm 取 di=80mm . 第2章大車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 2.1 確定機(jī)構(gòu)傳動方案 0 2.2 輪壓 滿載時，最大輪壓: Pmax =(486-17

32、0)/ 4+[( 500+170)/ 2 ] X [( 31.5-1.5)/ 31.5]= 398kN 空載時，最小輪壓： Pmin=G ~PGx +PGxl=( 486-170)/ 4 + 170/( 2 X 31.5)= 81.7kN 4 2 L 車輪踏面疲勞計算載荷: Pc JPmaJmin =( 2 x 398+81.7)/ 3=292.67kN 2.3 運(yùn)行阻力計算 摩擦總阻力矩： (2-1) Mm，(Q Gk(1) 由［起重機(jī)課程設(shè)計］［2］查得Dc=800mm車輪的軸承型號為7530 ,軸承內(nèi)徑和 外徑的平均值為：100+230 = 165mm ;由［2］表

33、7-1?7-3查得：滾動摩擦系數(shù)， 2 k=0.0006軸承摩擦系數(shù)N=0.02 ;附加阻力系數(shù)p =1.5代人上式得： 當(dāng)滿載時的運(yùn)行阻力矩: Mm(Q = Q) =  (Q G)(k 口?) 0.14 =1.5 (50000 363000)(0.0006 0.02 —) =1569N *m 運(yùn)行摩擦阻力: Pm(Q=Q)=MmDQ=Q)=05：9 =3922.5N ：2 力 當(dāng)空載時: id 0.14 M m(Q =0)= - ?G “k+:d) =1.5 9340 (0.0006 0.020.1- =) 28N02m Pm(Q =Q)= Mm(Q =0) 2

34、8.02 0.8 2 = 70.5N 2.4選擇電動機(jī) 電動機(jī)靜功率: Pj = Pjvdc =6432 x 80/( 1000 X 0.95 X 2 X 60)= 4.51kw (2-2 ) j 1000 m 式中： R =Pm(Q =Q)-滿載運(yùn)行時的靜阻力； m=2 -驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù)； 刈=0.95 -機(jī)構(gòu)傳動效率。 P=GPj=0.85 X4.51=3.84kw 式中： G-電動機(jī)功率增大系數(shù)，由起重機(jī)械課本P57表8-G查得=0.85;由殄 考資料YZR系列大連伯頓選用電動機(jī)為 YZR160M2,電動機(jī)質(zhì)量為160kg。 2.5 驗(yàn)算電動機(jī)發(fā)熱條

35、件等效功率 Nx =k25：Nj =0.75X 1.3X 2.13=2.08kw 式中: 工作級別系數(shù)，由［起重運(yùn)輸機(jī)械］［1］表6-4查得，當(dāng)JC%=25%, k25=0.7 ； ———由［起重運(yùn)輸機(jī)械］［3］表6-5查得，tq/tq=0.25,查得了=1.3; q g 由此可知，Nx< Ne ,故初選電動機(jī)發(fā)熱通過。 2.6 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速: 一，Dc vd^=80/（冗 x 0.8）= 31.8r/min 機(jī)構(gòu)傳動比: I0 =ni//=940/31.8 = 29.66 查泰隆資料表，選用兩臺減速器，其型號為: ZQ-500 減速器，i=31.5

36、; ［N］=12.8kw（當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為 770r/min）,可見 Nj<［N］。 2.7驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率 實(shí)際運(yùn)行速度: vdc ' = vdc = 75 x 2286 = 73.46m/min i0 23.34 （2-3） vdc -vdc 100%= 75 -73.46 100%=2.1% < 15% vdc 75 實(shí)際所需電動機(jī)靜功率： ’ vdc Nj =Nj — Vdc 2.13X 73.46 =2.09kw 75 由于 Nj <Nj 故所選電動機(jī)和減數(shù)器均合適。 2.8驗(yàn)算起動時間 起動時間: t

37、q ni _ — 2 1 [mc(GD )i 38.2(mMq -M j) (Q G)D2C] ] 式中: n1=910r/min ； m = 2 (驅(qū)動電動機(jī)臺數(shù))； 3.5 Ma =1.5Me =1.5 9550 —— =55.1Nm q 910 Me =9550 Ne(JC25%)——JC25%寸電動機(jī)額定扭矩; n1(JC25%) 滿載運(yùn)行時的靜阻力矩: M m(Q=Q) M j(Q=Q) = - i0 971.85 23.34 0.95 =43.83Nm 空載運(yùn)行時的靜阻力矩: M m(Q =0) 905.85 Mj” 二一'

38、;一 二 = 40.85Nm i/ 23.34X0.95 初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩： 2 2 2 (GD )zl +(GD )i = 0.468kg - m 機(jī)構(gòu)總飛輪矩(高速軸)： _ 2 _ 2 _ 2 _ 2 (GD )i =(GD )d (GD )zl (GD % 0.142 + 0.468=0.61kg ? m2 滿載起動時間: tq(Q -Q) 910 38.2 (2 55.1 -43.83) [2 1.15 0.61 2 (20000 27450 ) 0.6 2 ] 23.34 0.95 9.8s 空載起動時間： 910 2

39、 27450 0.6 tq(Q -0)= [2 1.15 0.61 丁 3 38.2 (2 55.1 -43.83) 23.34 0.95 ]=7.36s 由［起重機(jī)設(shè)計規(guī)范］［5］知，起動時間在允許范圍內(nèi)（6~10）之內(nèi)，故合適。 2.9 起動工況下校核減速器功率 起動工況下減速器傳遞功率: _ / Nd = * , 1000 m 式中： 一一 / Pd 二 Pj Pg = Pj vdc— g 601tq QQ ) : 6432 (500000 9340)」^9 : 1 996N 10 60 4.7 m -運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級傳動減速器個數(shù)，m =2 因

40、此： =1 3.11kw 19960 74.9 1000 0.95 2 60 所選減速器的IN J =13.11kw〉Nd JC -25 % 所以減速器合適 2.10 驗(yàn)算起動不打滑條件 由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力及風(fēng)阻力均不予考慮。以下按三種工 況進(jìn)行驗(yàn)算： 2.10.1 二臺電動機(jī)空載時同時使用 Pif G vdc g 60 tq(Q° Dc/2 式中: Pi = Pmin ' Pmax' = 50400+86800 = 137200N——主動輪輪壓和; P2 =Pi = 137200 N ——從動輪輪壓和; 0.2——室

41、內(nèi)工作的粘者系數(shù); =1.05 ~ 1.2 ——防止打滑的安全系數(shù); 137200 0.2 074 137200 (0.0008 0.02 - ) 1.5 137200 0.0008 27450 73.46 2 60 7.36 0.6 =5.47 n > nZ ,故兩臺電動機(jī)空載起動不會打滑。 2.10.2 事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作，而無載小車位于工作著的驅(qū)動裝置這一邊時， 則 甲 > n = : / nz ,d - P2（k 1）： P1k G —vdc— 2 g 60 tq（Q 劃 DC 2 式中： P1 =Pmax' =

42、 86800 N ——工作的主動輪輪壓； P2 =2Pmin' +Pmax =2^50400 + 86800 =187 N 非主動輪輪壓之和; tq(Q劃一一一臺電動機(jī)工作時的空載起動時間； 2 + _ 910 27450 0.6 . 一 4177 tq(Qf) [1.15 0.61 2 ] = 4|.77 s 38.2 (55.1 -43.83) 23.34 0.95 86800 0.2 0.14 187600 (0.0008 0.02 — ) 1.5 86800 0.0008 27450 73.46 2 - 2 60 41.77 0.6/2 =12

43、.2 n > nZ ,故不打滑。 2.10.3事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個驅(qū)動裝置工作，而無載小車原離工作著的驅(qū)動裝置這一邊時， 則 ' P1 -Pmm =86800 N P2 =2Pmax +Pmin = 2 X 86800+50400=224000 N ' tq(Q q) =41.77 s 與第二種工況相同。 86800 0.2 n 二 0.14 224000 (0.0008 0.02 — ) 1.5 86800 0.0008 27450 73.46 2 60 41.77 0.6/2 =11.25s n > nz ,故也不會打滑 2.11

44、選擇制動器 由焦作金箍系列的YWZ4C歹電力液壓筷式制動器的制動時間，tz -3s 按空載計算制動力矩，即Q=0代人起重運(yùn)輸機(jī)械的（7-16）式 Mz =1} + n1 j|mc(GD2) l +GD^ "ll = 53.Nm z m [ j 38al i。2 JJ 式中： mj (Pd Pnmin)D 2i0 (186.8 -46.7)0

45、 .8 0.95 2 31.5 =1.69N *m Pmmin 0.14 9340(0.0006 0.02 —— 2 0.8 2 PD=0.02G= 0.002 9340 186b8頑度阻力; ) -46.7N m =2 —制動器臺數(shù)，兩套驅(qū)動裝置工作; 現(xiàn)選用兩臺YWZ5 200/2 3制動器，查［起重運(yùn)機(jī)設(shè)計規(guī)范］［2 ］附表15得其額 定制動力矩，為了避免打滑，使用時需要將其制動力矩調(diào)至 112N.m一下。 考慮到所取的制動時間tz%tq(Q=0),在驗(yàn)算起動不打滑條件時，已知是足 夠安全的，故制動不打滑驗(yàn)算從略。 2.12選擇聯(lián)軸器 根據(jù)機(jī)構(gòu)傳

46、動方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸都采用浮動軸： 2.12.1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計算扭矩 ' Mjs =M InI =73.4 X 1.4=102.76Nm 式中: Mi——聯(lián)軸器的等效力矩; m I = Q=2 X 36.7 = 73.4 Nm 叼一一等效系數(shù)，見［起重機(jī)課程設(shè)計］⑴表2-6取小1=2; 3.5 Mei =9550 ——=36.7Nm 910 nI一—安全系數(shù)，對運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取1.4,由［起重運(yùn)輸機(jī)械］⑷第六章二 節(jié)查； 由［起重運(yùn)輸機(jī)械］［1］附表31查得，電動機(jī)JZR2-12-6 ，軸端為圓柱形，d1=35 mm ,l = 80 mm ； 由起重機(jī)課

47、程設(shè)計［起重運(yùn)輸機(jī)械］⑴附表34查得，減速器ZQ-350 ,高速 軸端為圓錐形，d =40 mm l = 60 mm ,故在靠近電動機(jī)端從［2］附表44中選 兩個帶 ①200制動輪的半齒聯(lián)軸器s196 （靠電動機(jī)一側(cè)為圓柱形孔，浮動軸 端 d =40 mn）; ［ Ml］=710Nnr| （GD2）ZL=0.36 kg ? m2 ,重量 G =15 kg 。 在靠近減速器端，由［起重課程設(shè)計］［1］附表43選用兩個半齒聯(lián)軸器 s193 （靠近減速器端為圓錐形，浮動軸端直徑d =40 mm ）;其［Ml ］=710Nm； （GD 2）l =0.107 kg ? m2 ,重量 G =

48、8.36 kg 。 高速軸上轉(zhuǎn)動零件的飛輪矩之和為： （GD2）zl + （GD 2）l=0.36+0.107=0.467kg ? m 與原估計基本相符，故有關(guān)計算不需要重復(fù)。 2.12.2低速軸上的計算扭矩 M js =M js iJ=102.76X 23.34X 0.95=2278.5Nm 由［起重機(jī)課程設(shè)計］［2］附表34查得ZQ-350減速器低速軸端為圓柱形 d = 65 mm , l = 105 mm ; 由［起重機(jī)課程設(shè)計］⑵附表19查得Dc = 600 mm的主動車輪的伸出軸為圓 柱形 d = 85 mm , l = 115 mm 。 故從［2］附表42中選用

49、4個聯(lián)軸節(jié)： 其中兩個為：GICLZ5YA0 （靠減速器端） A65 另兩個為：GICL4YA0 （靠車輪端） A85 所有的［Ml］= 5000Nm gd2=0.0149kg - m2 ,重量G =36.2kg （在聯(lián)軸器型號標(biāo) 記中，分子均為表示浮動軸端直徑）。 2.13 浮動軸低速軸的驗(yàn)算 2.13.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 等效扭矩： M1=Q Mei” = 1.4X 36.7 X 23.34X 0.95=1139Nm (2-4) 式中: 電一一等效系數(shù)，見［2］表2-6取小產(chǎn)1.4; 由上節(jié)已取浮動軸端直徑 d =70mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： M i 1139 n

50、 = = 3 W 0.2 0.07 =16.6Xl06N/m2 = 16.6MP a 由于浮動軸載荷變化為對稱循環(huán)（因?yàn)楦虞S在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相 同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為 [.北]==2=132 工=49.1MPa k q 1.92 1.4 式中材料用45號鋼，取ab = 600MP, Os = 300MP,所以 q = 0.22 舞= 0.22 X 600 = 132MP Ts = 0.6 %=0.6 義 300 = 180MH k=kxkm = 1.6X 1.2 = 1.92——考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中 系數(shù)，由［起重機(jī)課程設(shè)計］［2］

51、第二章第五節(jié)，查得kx = 1.6, km=1.2o nI ——安全系數(shù)，對運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取 1.4; 品< ［［北］,故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 2.13.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算 計算靜強(qiáng)度扭矩： _ _ — ___工 _ _ _. Mmax=對 Mei i0n = 2.5 義 36.7 義 23.34 X 0.95=2034Nm 式中： 叼一一動力系數(shù)，查［2］2-5得小2 =2.5; 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 二 M max = 2034 =29.7MFa W 0.2 0.073 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 1.4 ［t］2=& = 180 = 128.6MP. T <

52、 ［釘2,故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 2.14 浮動軸高速軸的驗(yàn)算 2.14.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 等效扭矩： M2=r Mei = 1.4x 36.7 = 51.38Nm 式中： * ——等效系數(shù)，見［起重機(jī)課程設(shè)計］⑵表2-6取小1=1.4 ; 由上節(jié)已取浮動軸端直徑 d = 70 mm ,故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： T =膽= 51.38 =0.75X 106N/m2 = 0.75MPa n W 0.2 0.073 由于浮動軸載荷變化為對稱循環(huán)（因?yàn)楦虞S在運(yùn)行過程中正反轉(zhuǎn)之扭矩相 同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： ［ ,北］==工=空工=49.1MPa k nI 1.92 1.4 式中材

53、料用45號鋼，取與=600 MPa,仃s=300MP,所以 q = 0.22 q= 0.22 X 600 = 132Mp Ts = 0.6 5=0.6 X 300 = 180MP k=kxkm = 1.6X 1.2= 1.92 —— 考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力 集中系數(shù)，由［起重機(jī)課程設(shè)計］［2］第二章第五節(jié)，查得kx=1.6, km=1.2o n ——安全系數(shù)，對運(yùn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)取 1.4; % < ［ ^4k］,故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。 2.14.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算 計算靜強(qiáng)度扭矩： Mmax=% Mei =2.5 X 36.7 =91.75Nm 式中： 號 ——動力

54、系數(shù)，查［起重機(jī)課程設(shè)計］［2］2-5得小2=2.5 ; 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: M max T = 91.75，=1.34MP 3 a 0.2 0.07 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: [T]2=巴=18° = 128.6MP 1.4 所以工 < ［可2,故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過 第3章總結(jié) 本篇論文為50/12.5t橋式起重機(jī)的設(shè)計，該起重機(jī)主要由小車，大車，橋架 結(jié)構(gòu)，電氣設(shè)備，控制裝置等構(gòu)成。以間歇、重復(fù)工作方式，通過起重吊鉤或其 它吊具的起升、下降，或升降與運(yùn)移重物，主要用于車間及倉庫的起吊及搬運(yùn)貨 物。 其工作特點(diǎn)具有周期性。在每一工作循環(huán)中，它的主要機(jī)構(gòu)作一次正

55、向及反 向運(yùn)動，每次循環(huán)包括物品的裝載及卸載， 搬運(yùn)物品的工作行程和卸載后的空鉤 回程，前后兩次裝載之間還有包括輔助準(zhǔn)備時間在內(nèi)的短暫停歇。 方案設(shè)計； 1、起重機(jī)小車主要由起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成，小車的起 升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)由獨(dú)立的部件構(gòu)成，均采用減速器式傳動裝置； 2、大車運(yùn)行結(jié)構(gòu)采用分別傳動的方案，保留了高速浮動軸而取消了低速浮 動軸，這樣，既可保證電動機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，又可使減速器靠近端梁，減小主梁的 扭轉(zhuǎn)載荷； 此次論文的設(shè)計過程中，通過對所借資料、手冊、圖冊的分析，參閱了目前 常用起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，從實(shí)際設(shè)計參數(shù)入手，通過計算分析，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理， 即不照抄、照搬，也不脫

56、離實(shí)際，力求全面考慮設(shè)計的方案、結(jié)構(gòu)、工藝性和加 工成本等問題，使之易于裝拆、維護(hù)和檢修。本次設(shè)計鞏固了已經(jīng)學(xué)過的機(jī)械制 圖、工程力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械零件等課程的知識，了解并掌握了一般零件的設(shè) 計方法，同時對橋式起重機(jī)的構(gòu)造形式、工作原理和機(jī)構(gòu)計算有了一個整體的了 解，鍛煉了自己的分析問題，解決問題的能力。由于自己所學(xué)知識和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)尚 有欠缺，在設(shè)計中還有許多不足之處，如工作性能可能還未達(dá)到理想的要求， 懇 請各位老師給予批評和指正，我也會在以后的學(xué)習(xí)中認(rèn)真總結(jié)， 學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合 實(shí)際工況更加完善設(shè)計思路。 參考文獻(xiàn) [1] 起重運(yùn)輸機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)，王金諾等編，中國鐵道出版社， 1984年；

57、 [2] 起重機(jī)設(shè)計計算，胡宗武等編，北京科技出版社， 1988年； [3] 起重機(jī)課程設(shè)計，陳道南等編，冶金工業(yè)出版社， 1983年； [4] 起重機(jī)設(shè)計規(guī)范，中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，中國標(biāo)準(zhǔn)出版社， 1984年; [5]張質(zhì)文，包起帆.起重機(jī)設(shè)計手冊.北京：中國鐵道出版社，2001. [6]周明衡，減速器選用手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002. [7]姜勇，李剛健等.AUTOCADS教程.2008中文版.北京：人民郵電出版社， 2008. [8]徐格寧，機(jī)械裝備金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. [9]孫恒，陳作模.機(jī)械原理.第七版.北京：高等教育出版社，20

58、06. [10]吳宗澤，機(jī)械設(shè)計手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. [11] 王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計.北京：高等教育出版社， 1995. [12]劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，2003. [13]中國機(jī)械工程學(xué)會焊接學(xué)會編.焊接手冊.機(jī)械工業(yè)出版社，1992. [14]濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計.北京：高等教育出版社，2006. [15]徐格寧，起重運(yùn)輸.2009. [16] 徐格寧，連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械.2008. 致謝 我通過幾個月的時間，結(jié)合了大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)知識，同時查閱了大量起 機(jī)專業(yè)的相關(guān)資料，以及起機(jī)教研室各位老師的幫助指導(dǎo)。使我對起

59、重機(jī)械的設(shè) 計有了新的較系統(tǒng)的認(rèn)識。特別是對起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)有了較深刻的了解。 在近兩個月的畢業(yè)設(shè)計即將完成之際， 衷心的向幫助過我，鼓勵過我的老師 同學(xué)們表示感謝。 首先向機(jī)電工程學(xué)院的全體老師表示衷心的感謝， 在這四年的時間里，他們 為我們的成長和進(jìn)步做出了貢獻(xiàn)。 在這次畢業(yè)設(shè)計中，有許多老師給予了指導(dǎo)和 幫助，尤其是劉老師，在這次畢業(yè)設(shè)計的整個過程中，給了我們很大幫助，做為我 們的輔導(dǎo)老師，盡職盡責(zé)，一絲不茍。 至此，這次畢業(yè)設(shè)計也將告以段落，但老師的教誨卻讓人終生難忘，通過 這次畢業(yè)設(shè)計，不但使我學(xué)到了知識，也讓我學(xué)到了許多的道理，總之是受益匪 淺。 盡管我在畢業(yè)設(shè)計過程中做出了很多的努力， 但由于我的水平有限，設(shè)計中 誤錯誤和不當(dāng)之處仍在所難免，望老師提出寶貴的意見。 最后，向文中引用到其學(xué)術(shù)論著及研究成果的學(xué)術(shù)前輩與同行們致謝！ 再次向畢業(yè)設(shè)計評審委員會的各位老師表示崇高敬意和衷心感謝。 ！