橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

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湖 南 農(nóng) 業(yè) 大 學(xué) 全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) of of 生姓名 ： 學(xué) 號(hào)： 年級(jí)專業(yè)及班級(jí)： 指導(dǎo)老師及職稱： 學(xué) 院： 湖南·長沙 提交日期： 2017 年 05 月 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 誠 信 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，進(jìn)行研究工 作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭議。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體在文中均作了明確的說明并表示了謝意。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者簽名： 年 月 日 1 目 錄 摘要 ....................................................................... 3 關(guān)鍵詞 ..................................................................... 4 1前言 ...................................................................... 5 升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì) ....................................................... 6 .................................................. 6 ............................................................ 7 .......................................................... 8 ................................................. 10 ................................................................. 10 .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ............................................................. 13 ...................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ..................................................... 17 ......................................................... 18 ....................................................... 19 ........................................................... 20 ........................................................... 20 ..................................................... 21 2 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ....................................................... 24 3 用壓板固定鋼絲繩的計(jì)算 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2 尾固定處的拉力 ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ............................................................ 25 旋強(qiáng)度的驗(yàn)算 .......................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 結(jié) 論 ................................................................. 26 參考文 獻(xiàn) ................................................................... 28 致 謝 ..................................................................... 29 3 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：孫旭 指導(dǎo)老師：張維 （湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長沙 410128） 摘要 ： 自從有了人類文明以來，物品的搬運(yùn)就成了人類生活中必不可缺的勞動(dòng)之一、久而久之，也就有了起重機(jī)的發(fā)明 ，而隨著 這些年起重機(jī)也在 持續(xù) 的發(fā)展與完善，到今天 它 已在我國的絕大多數(shù) 的大型的工程中 擁有著 著非常重要的作用。 起重機(jī)的發(fā)展歷史最早可以追溯到公元前十年，由羅馬的一位設(shè)計(jì)師通過圖紙而描述出來的一種被人類用于起重的機(jī) 器。不過最開始的這種起重機(jī)操作非常復(fù)雜，配置過于簡單，而且起吊物品時(shí)、可以操作的空間范圍極小，是適合室內(nèi)操作。但是這個(gè)起重機(jī)的發(fā)明使它立刻成為炙手可熱的機(jī)器。 這個(gè)問題一直持續(xù)到十五世紀(jì)，到了此時(shí)一位意大利的學(xué)者設(shè)計(jì)了另一種起重機(jī)，并且命名為轉(zhuǎn)臂式起重機(jī)、并且由于這一起重機(jī)的發(fā)明，從根本上解決了問題。使得起重機(jī)能夠靈活、多變的操作、也能夠執(zhí)行起升和降落以及旋轉(zhuǎn)等的操作。這類起重機(jī)的使用一直維持到十八世紀(jì)、而且人類社會(huì)使用這種機(jī)械時(shí)的驅(qū)動(dòng)力仍然十分落后，使得起重機(jī)的工作效率極低。 十八世紀(jì)六十年代，伴隨著英國 工業(yè)革命的開始，也就是蒸汽機(jī)的發(fā)明和應(yīng)用，有了蒸汽機(jī)這一良好的先決條件，使得起重機(jī)的驅(qū)動(dòng)力方面的問題得到了解決。到了此時(shí)，起重機(jī)領(lǐng)域被世界矚目，在有了蒸汽機(jī)作為驅(qū)動(dòng)力的條件下，起重機(jī)領(lǐng)域得到了飛速的發(fā)展，進(jìn)步十分明顯。 二十 世紀(jì)初 期，伴隨著全球經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速發(fā)展，起重機(jī)領(lǐng)域已然邁入了一個(gè)嶄新的舞臺(tái)。并且得到了世界范圍的注意力的高度關(guān)注。 起重機(jī) 領(lǐng)域廣泛用于工廠、倉庫、料場(chǎng)等多種不同的場(chǎng)合起吊、 運(yùn)載貨物，不可以在易燃、易爆腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中操作。大體上來說，可以分成兩種不同的操作形式，可以有地面上的操作、也可以有在駕駛室室內(nèi)的操作，根據(jù)不同的形式選擇需要的操作方式。 起重機(jī)中的 橋式起重機(jī) 可廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)與領(lǐng)域，例如機(jī)械制造車間、冶金車間、石油、石化、港口、鐵路、民航、電站、造紙、建材、電子等行業(yè)的車間、倉庫、料場(chǎng)等。橋式起重機(jī)擁有外部結(jié)構(gòu)尺寸緊湊、建設(shè)的凈空高度低、本身的重量輕 、輪壓較小等一系列優(yōu)點(diǎn)。而且橋式起重機(jī)是當(dāng)今社會(huì)使用范圍最為廣泛、數(shù)量規(guī)模最為龐大的起重機(jī)群。 橋式起重機(jī)有三種不同的起重機(jī)結(jié)構(gòu)，但是基本所有的起重機(jī)大體的驅(qū)動(dòng)方式都是依靠電力完成，所以對(duì)于電機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)的選擇需要嚴(yán)謹(jǐn)，各個(gè)機(jī)構(gòu)設(shè)定需要分明，只有以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，科橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 4 學(xué)的求證，才能設(shè)計(jì)出可以正常運(yùn)作的起重機(jī)械，此次我主要的設(shè)計(jì)任務(wù)是普通式橋式起重機(jī)。我需要設(shè)計(jì)出一個(gè)使用方便、機(jī)器各機(jī)構(gòu)無明顯問題、并且在現(xiàn)實(shí)生活中能夠投入使用的機(jī)器。 此設(shè)計(jì)通過對(duì)橋式起重機(jī)各項(xiàng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)構(gòu)等等各方面設(shè)計(jì)，基本完成了一個(gè)橋式起 重機(jī)應(yīng)有的、可以工作的基本要求。達(dá)到了一個(gè)完整橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，具有實(shí)際狀況可行的基本要求。 關(guān)鍵詞 ： 起重機(jī)； 橋式起重機(jī)；起升機(jī) 構(gòu)。 of of u 10128, of in in of a in it in of of a an s 0 by by of is is is of so it 5th of to of to to of 8th is In 760 of 8th of of a s in of as a in of is of 0th of a in of in as in be 5 on be in s on of be in as so of a of in s of of is by so of to be in a be of my is to an to no be to in to of so on of a a of 1 前言 本課題研究意義及目的 橋式起重機(jī)的一般工作范圍趨向于一個(gè)矩形的工作區(qū)間，那是因?yàn)闃蚴狡鹬貦C(jī)的工作方向基本都由軌道固定，沿著橫向軌道和縱向軌道兩個(gè)方 向的不同方向自由運(yùn)動(dòng)、這也就導(dǎo)致了它的工作區(qū)間偏向一個(gè)長方形。而且這樣的工作方式也更加能夠合理且充分的利用空間，當(dāng)起重機(jī)起吊重物時(shí)能夠減少一些其他設(shè)備對(duì)起重機(jī)的空間工作范圍的影響；橋式起重機(jī)一般由幾個(gè)大部分組成，包括裝有大車運(yùn)行擊缶的橋架、電器設(shè)備、司機(jī)操作室等等構(gòu)成。外部結(jié)構(gòu)像是一個(gè)兩邊輔助支撐于互相平行的兩條軌道上平行移動(dòng)的單跨平板橋；靠起升機(jī)構(gòu)來豎直起吊貨物；起重小車和貨物的縱向移動(dòng)則靠橋架和大車之間的運(yùn)行機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，從而達(dá)到起重機(jī)在空間三維和規(guī)定的工作范圍內(nèi)工作。 橋式起重機(jī)的 主要特征有 ： 整機(jī)高度相 對(duì)較低，提高了工作車間的合理利用率。能夠在小范圍空內(nèi)完成一些復(fù)雜的大范圍操作量。對(duì)于空間合理利用率來說，橋式起重機(jī)擁有著強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)。而且，橋式起重機(jī)相對(duì)來說更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，比如自動(dòng)、半自動(dòng)、電腦控制等大部分控制程序可以用較低的經(jīng)濟(jì)成本來實(shí)現(xiàn)?？偠灾瑢?duì)于室內(nèi)的起重機(jī)選擇中，橋式起重機(jī)的地位首屈一指。 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 6 隨著現(xiàn)如今工業(yè)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的充分合理應(yīng)用，社會(huì)生產(chǎn)力方面又躍上了一個(gè)全新的臺(tái)階。伴隨著市場(chǎng)競爭的大力需要，起重機(jī)生產(chǎn)方面也由單件小批量生產(chǎn)逐漸地向著多品種、多元化的變批量方向發(fā)展。起重機(jī)械的領(lǐng)域在 大局觀相對(duì)較好的情況下，起重機(jī)的向著大型化方向邁進(jìn)的步伐早就成了一個(gè)不容爭議的趨勢(shì)；在這個(gè)領(lǐng)域需要不停的科技創(chuàng)新，完善自身，用于迎接新的發(fā)展。就現(xiàn)如今的情況分析來說，中國已經(jīng)變成全球最具有影響力的大型工程機(jī)械市場(chǎng)之一，而且國內(nèi)市場(chǎng)的不斷規(guī)范和改進(jìn)，中國的起重機(jī)領(lǐng)域肯定會(huì)有更加強(qiáng)大的突破。對(duì)于現(xiàn)如今來說，起重機(jī)領(lǐng)域正處于朝氣蓬勃的青春時(shí)期，發(fā)展和進(jìn)步都在蒸蒸日上，各個(gè)方向的發(fā)展前景都是十分巨大、潛力也是無限的。世界現(xiàn)代化的建設(shè)也是發(fā)展的越來越迅速，對(duì)起重機(jī)械的全方位要求也不可同日而語，起重機(jī)械向多元化發(fā)展的趨 勢(shì)也越來越明顯。中國的起重機(jī)領(lǐng)域也在經(jīng)歷著飛速的發(fā)展。同時(shí)對(duì)于未來的橋式起重機(jī)發(fā)展領(lǐng)域可以分為下面的一些方面；總的來說，有以下的一些方面： 1） 設(shè)計(jì)、制作的計(jì)算機(jī)化、自動(dòng)化。 現(xiàn)如今 ，電子計(jì)算機(jī)已經(jīng)得到了全球化的普及；用計(jì)算機(jī)作為工具輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)，以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)和研制過程的自動(dòng)化或半自動(dòng)化；所以可以使用電子計(jì)算機(jī)來對(duì)于橋式起重機(jī)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)而且精確地計(jì)算，大大的節(jié)省了人力、物力，使得計(jì)算過程變得簡單，節(jié)約時(shí)間。 2） 起重機(jī)控制元件的革新與應(yīng)用 想要保證橋式起重機(jī)高精度并且平穩(wěn)可靠地運(yùn)行，使用一 些新型控制元件必不可少；比如，使用 制系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)來說，更加的工作的可靠性更好，防干擾能力超強(qiáng)；功能完善，適用性極強(qiáng)；而且操作十分便捷，易懂；相對(duì)來說耗能也較小 。 3） 新材料、新工藝的應(yīng)用 由于近年來鋼鐵工業(yè)方面的技術(shù)更新，工廠冶煉得到的鋼材單位質(zhì)量也越來越高，大大提升了起重機(jī)的機(jī)械強(qiáng)度，使得在制造起重機(jī)各個(gè)零部件的時(shí)候可以節(jié)省一大部分材料，這樣就能夠控制制造橋式起重機(jī)的成本。 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)設(shè)計(jì) 定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)是橋式起重機(jī)最重要、也是最 基本的機(jī)構(gòu)。而且是橋式起重機(jī)的必要條件。起升機(jī)構(gòu)的好壞決定了起重機(jī)的性能，起升機(jī)構(gòu)首要由電機(jī)、 減速機(jī) 、制動(dòng)器、卷筒安裝、聯(lián)軸器、吊鉤組、滑輪組、 鋼絲繩等首要部件構(gòu)成。它 的起升機(jī)構(gòu) 的執(zhí)行部分大多數(shù)都是采用鋼絲繩滑輪組用以充當(dāng)橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)的執(zhí)行部分、鋼絲繩滑輪組 又是大多數(shù)應(yīng)用 三個(gè)滑輪 同時(shí)存在 的 方式、把 滑輪組 的省力倍數(shù)欲定 為 α=3。起升 7 機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式 是因?yàn)椴煌h(huán)境的影響而考慮到 現(xiàn)實(shí)因素來擬定的， 一般的情況下是靠電機(jī)作用在減速器、聯(lián)軸器上、再用這種途徑來使卷筒工作。這時(shí) 需要在 高速軸上裝有 一個(gè)制動(dòng)器， 用于使貨物在空中安全的停止 。 基本來說這種傳動(dòng)形式使最為廣泛的一類。橋式起重機(jī)的 電動(dòng)機(jī)與減速器聯(lián) 接。為了保障過度占用空間的這一問題時(shí)，起重機(jī)的卷筒再與減速器的低速軸完成直接聯(lián)接 ， 這樣的話是能達(dá)到避免空間上的多余占用，能夠合理利用空間 。 如果有空間布置上的缺陷，這時(shí)會(huì)考慮到電機(jī)和加速器高低成都的誤差、底座受力是的形變，這時(shí)應(yīng)該使用一個(gè)調(diào)節(jié)適應(yīng)能力強(qiáng)大的彈性聯(lián)軸器。為了使制動(dòng)器可以安全高效的停住起吊的物品，在聯(lián)軸 器一側(cè)裝置一個(gè)制動(dòng)輪 。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求來說 ， 應(yīng)該達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊、各個(gè)元件不沖突、搭配合理等等要求。具體設(shè)計(jì)的傳動(dòng)方案見下圖（即圖 1）。因?yàn)榭臻g布局范圍特別廣，此這種條件下可以使得電機(jī)跟減速器之間的距離更遠(yuǎn)。有著較大范圍的空間布局 ， 所以能夠讓電動(dòng)機(jī)和減速器的相距距離更大 ， 根據(jù)這些條件下就可以允許采用帶制動(dòng)輪彈性柱銷齒輪聯(lián)軸器作為其中一個(gè)聯(lián)軸器。另一個(gè)聯(lián)軸器則是使用彈性柱銷齒式聯(lián)軸器來達(dá)到應(yīng)有的目的 ， 在它們倆個(gè)中間就用浮動(dòng)軸聯(lián)系兩個(gè)聯(lián)軸器 （見圖 1）。這種方式 的安裝是可以存在較大的 誤差 的 。 123 4 56 78 9圖 1 橋式起重機(jī) 起升機(jī)構(gòu) 的 計(jì)算簡圖 吊鉤組可以查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)選用，因缺乏現(xiàn)成資料， 查 《 起重機(jī)械 》表 3吊鉤組質(zhì)量為： 330 ?????? 原QQ (1與起重量原 ? ? ? ? 30 1021 0 0 ?????? N (1橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8 絲繩的選用 根據(jù)以上公式求得的0絲繩最大靜拉力 ? ? a x ????????? 組?? (1上公式里組? 升降滑輪組效率??， 由于 m 值 的確定由翻閱 《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 能夠知道 。 并且此設(shè)計(jì)中的橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)屬于 中級(jí)工作制 的范圍內(nèi) ， 翻閱 《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 知道鋼絲繩的安全系數(shù)n? 。 查《橋式起重機(jī)安全規(guī)范》可以得出來用鋼絲繩的破斷拉力的和絲繩計(jì)算為： 2 5 86m a x ????? b 擇鋼絲繩時(shí)， 查《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 選擇 ? 376 型 號(hào) 。 查《 橋式起重機(jī)設(shè)規(guī)范 》 19968918 ， 選擇 376? 鋼絲繩的特征如下：公稱抗拉強(qiáng)度F= P ，直徑d= 最小破斷拉力F= 080 ?，即F ?。 記作 ： 鋼絲繩： 。1996 B / T S 1 0 8 1 6 7 0 Z 7S×1 4 N A 以上鋼絲繩的所表達(dá)的是：鋼絲繩的直徑是 鋼絲繩由 6 根股組成，每根股是 37根鋼絲， 表繩芯材料是西魯式天然纖維，公稱抗拉強(qiáng)度F= P ，最小破斷拉力F= 筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 卷筒最小直徑（槽底） ? ? ? ? 2 6 61412011 ??????? 1 以上公式里 1h 代表相關(guān) 的系數(shù)，查《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》。 由于 直徑， 取 筒直徑D。 槽尺寸： ， 16mm= 1 。 卷筒長度： ???210(1式中：0D— 卷筒計(jì)算直徑 ， 則 卷筒直徑 ?0； D — 卷筒槽底直徑 ； ? — 滑輪組倍率； 0L— 是卷筒有螺旋部分長； 1L — 此數(shù)據(jù)代表的是取決于結(jié)構(gòu)要求所得到的 無繩槽卷筒端部尺寸； 2L — 固定繩所需長度， 2 ? ； m — 此 m 值為 中間光滑部分長度， 現(xiàn)實(shí)情況中會(huì)存在諸多變化，原因是現(xiàn)實(shí) 9 的 m 值會(huì)在可變化的范圍內(nèi)變化，需要依靠鋼絲繩所能準(zhǔn)許的的范圍內(nèi)偏角來暫時(shí)確定一個(gè) m 值，定為 ； 1Z — 安全系數(shù)， ， 設(shè)定 21?Z ； ? ? ? ?1500022322 10m a ??????? ???????????????? ????????????? 1550?L 卷筒厚度： 對(duì)于 鑄 鐵 卷筒 40卷筒壁厚 參考《起重機(jī)第五課》，得到對(duì)于鑄鐵卷筒的計(jì)算公式為： ）（ 10~? D? 410~64 0 ?? ）（ ，取 。 卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生彎曲、扭轉(zhuǎn)、和壓應(yīng)力。而其中又屬于壓應(yīng)力最大。此卷筒的制造 材料 是 40 此卷筒的 厚度 是 此卷筒的 7 5 0 N / m m 2?抗壓強(qiáng)度極限?， 此卷筒的 2 5 0 N / m m 2?抗拉強(qiáng)度極限S。 卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算： ? ? 4m a x ??? ???? 壓壓 (1式中： t— 繩槽槽距； y?— 抗壓強(qiáng)度極限。 ? ? 2 5 9 2m a x ????????? ??? 壓壓N/故卷筒壓縮強(qiáng)度足夠。 因?yàn)?? ， 所以需要進(jìn)行下一步驗(yàn)算來計(jì)算出彎矩應(yīng)力大小跟扭矩應(yīng)力大小。但是又根據(jù)所受的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力非常小，可以對(duì)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力省去計(jì)算。得到的卷筒受力示意圖和所承受的彎矩大小的示意圖如下圖 。 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 圖 2 卷筒受力和彎矩簡圖 卷筒斷面抗彎模量計(jì)算公式 : ? ? 1 4 5 9 74 0 0 3 7 04 0 4444 ????? ??? ? ? ? ? 3m a x 10120812 1001500172592 ???????? N· 1 4 5 9 7 101 2 0 8 1 3 ???? 彎? N/ ?? ? ? ?? ? 225052505????????????????????拉壓彎壓拉壓彎故卷筒的強(qiáng)度足夠。 卷筒轉(zhuǎn)速： m in/????? t ??? 鉤及其附件的選擇計(jì)算 吊鉤 參閱 《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》， 與其對(duì)應(yīng)的 且以十噸為起重量的標(biāo)準(zhǔn)的條件下，選擇 20 號(hào)優(yōu)質(zhì)鋼作為吊鉤的使用材料，此材料的強(qiáng)度程度相當(dāng)于 M 級(jí)；選用 10 號(hào)吊鉤作為吊鉤的選用，能夠得到與其互相對(duì)應(yīng)的尺寸圖如下圖（見圖 3 ） ： 選擇合理的 吊鉤材料 ，選為 420MP a?強(qiáng)度極限?、 2335MP a??屈服極限、 久極限?。其 軸徑螺紋尺寸為公制螺紋 8× 內(nèi)徑，并且還要再次計(jì)算 吊鉤 的 截面 11 的強(qiáng)度 大小 。 截面 拉伸計(jì)算： ? ? M P 524??????????? ???? 壓 圖 3 直柄吊鉤 對(duì)于 截面 內(nèi)外內(nèi)側(cè)邊界最大應(yīng)力?和外側(cè)邊界最大應(yīng)力?需要達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn) ： ? ? ? ? ?? ????? ??內(nèi)( 1 ? ? ? ? ?? ????? ???外( 1 式中 1e — 代表吊鉤 截面 形心 到吊鉤的 截面內(nèi)邊的 長度 ）； 2e — 代表吊鉤 截面 形心 到吊鉤的 截面外邊的 長度 ）； 0R— 代表吊鉤 截面 形心軸線 到吊鉤的 曲率中心 O 的長度 ）； 代表吊鉤 截面 面積 ）； 代表吊鉤 截面 形狀系數(shù)； [σ]— 鍛造吊鉤的許用應(yīng)力 55.1/s?； ? ? ? ? 6 3 252 11030852 21 ??????? 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 12 ? ?? ? ? ?? ? 1 0302853 221211 ??? ????? ??? bb 012 ????? 0 ????? ? ?? ?? ?? ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? ?? s?? ? ? ? ? ?? ????? ?? 因： ? ??? ?外 即 符合要求； ? ? ? ? 25 ?? ????? ??? 同理因： ? ??? ?內(nèi) 即 符合要求； 吊鉤拉伸力： 5 0 0 0 02102 45 502 ???? ； 吊鉤 截面的內(nèi) 側(cè)的最大拉應(yīng)力?是 ： ? ? ? ? 2 5 0 0 010121 ???? ????? ?? 考慮到吊鉤的兩個(gè)截面的數(shù)據(jù)尺寸近乎于一樣，即 既然如此就可以為了簡化計(jì)算而只計(jì)算其中一個(gè)數(shù)據(jù)即可。 截面 的剪切應(yīng)力： 13 2 510 5 ??? 計(jì)算出 合應(yīng)力： 222 1 ????? ??? 內(nèi) ： ? ???? 可知 即滿足要求。 鉤螺母 第一 ，螺母的 長度必須要大于等于 H ： ? ? Pd ?? ??? 22644? ( 1 式中： t—螺距（ 8 P —代表許 用擠壓 應(yīng)力 ，此條件下的 35M 0=p 。 ? ? ? ? 104644 22 522 ???? ?????? ??? ?? Pd 母的高度選用 60制螺母的寬為 ： D=??? d 合因素的考量下決定 取螺母寬度 為 120?D 鉤橫梁 度火處橫梁采用 850理鋼 ，正45吊 鉤 ， 淬火后的 硬度 為 230吊鉤橫梁的 抗拉強(qiáng)度極限b? 640 吊鉤橫梁的 屈服強(qiáng)度極限s? 355 吊鉤橫梁的 彎曲疲勞極限1?? 355， 剪切疲勞極限 1? 155， 許 用 彎 曲 應(yīng) 力 ? ?1?? 60。設(shè)計(jì)吊鉤橫梁如圖 4 所示： 接下來需要進(jìn)行對(duì)于吊鉤橫梁的校核計(jì)算，檢驗(yàn)是不是可以滿足要求 : 計(jì)算吊鉤橫梁的 中間截面 最大彎曲應(yīng)力，即處于 截面位置的公式是 : ? ? 2 ?? ?? ???( 1 ? ??? ????12( 1 式中 : 2? — 動(dòng)載系數(shù) , ? ? ??? 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14 L —吊鉤拉板中心之間的距離； 1d — 吊鉤與拉板配合的尺寸； ? — 拉板厚度， δ=30 d—— 吊鉤孔徑； h— 吊鉤與拉板配合的高度； B — 橫梁的寬度； [= 5/~6/?(工作時(shí) 如果 有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)中小起重量取小值，大起重量取 大值 ) [= 3/~4/?(工作時(shí) 若是沒有 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)， 取值原理和工作時(shí)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)相同 )； 圖 4 吊鉤橫梁 ? ? ? ? 252 ??????????????? ? 即符合要求。 02 51??????? ?? ? ? 7153555 ??? ? 因?yàn)椋? ? ?? ? 由以上的驗(yàn)算校核可以得出結(jié)論 ， 此 吊鉤橫梁 的設(shè)計(jì)是可以滿足任務(wù)要求的 。 滑輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算 在滑輪組的設(shè)計(jì)計(jì)算中，需要考慮一些現(xiàn)實(shí)因素，比如對(duì)于繞過滑輪組的鋼絲繩，需要考慮鋼絲的使用情況，即鋼絲繩的耐久和壽命，對(duì)于鋼絲繩的耐久影響最大的就是滑輪的直徑大小，如果滑輪直徑過小的話，會(huì)引起一些不良因素，滑輪直徑太小會(huì)使得滑輪組 15 在工作時(shí)導(dǎo)致鋼絲繩承受更大的彎曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力，如此會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩的耐久大大消耗，對(duì)于起升機(jī)構(gòu)來說也不夠嚴(yán)謹(jǐn)，所以 在此處硬要選擇滑輪直徑相對(duì)于較大的滑輪，并且根據(jù)《橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，為了避免鋼絲繩的壽命縮減，滑輪的最小值應(yīng)該大于等于以下的數(shù)值 ： ? 式中：代表了相對(duì)于 鋼絲繩 的 中心計(jì)算的 滑輪組中 滑輪 的 最小卷繞直徑； h — 滑輪或卷筒直徑與鋼絲繩直徑的比值 ， 參閱 《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 中可以得到 ： h ； d — 鋼絲繩的直徑（ ???? 圖 5 滑輪圖 滑輪直徑按下式計(jì)算： ? ??? ； ? ? ? ? ????? ?。? 350?D 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 鉤拉板的設(shè)計(jì)計(jì)算 圖 6 拉板簡圖 上圖是一個(gè)使用材料為 45 號(hào)鋼的 拉板的 示意圖。對(duì)于此拉板的各個(gè)截面分別有位于軸孔的水平截面 還有一個(gè)位于軸孔的 垂直截面 此平面屬于 危險(xiǎn)截面。下面對(duì)這些截面一一驗(yàn)證。 計(jì)算 側(cè)孔邊最大應(yīng)力為： ? ?? ? ????? ???? ??( 1 式中：j?— 截面集中系數(shù)， 參閱 《 橋式 起重機(jī) 設(shè)計(jì)規(guī)范 》 確定 ， 2.2?j?； b — 拉板寬度； d — 拉板與拉板的配合尺寸； ? — 拉板厚度； 1? — 拉板的凸臺(tái)高度； ? ?? ? ? ?? ? ?? ????? ?? ???? ?s? ： 7.1 s??? 17 滿足要求。 內(nèi)側(cè)孔邊最大應(yīng)力為 : ? ?? ? ? ???? ?????????? 式中： 0h— 孔中心到拉板底邊的長度； ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ????????????????????s? s???即符號(hào)要求。 軸孔的平均擠壓應(yīng)力為 則： ? ? ? ?d Q ???? ????? 12( 1 ? ? ? ? 0251????????? ??? d ? ? ? ： ? ?? ? 所以符合要求。 滑輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于在以上的計(jì)算中得到了滑輪的尺寸數(shù)據(jù)，并且也計(jì)算出了拉板的尺寸數(shù)據(jù)，兩數(shù)據(jù)已知，作出圖 7 描述的滑輪受力和彎矩圖。并且可以非常明顯的能夠從該圖中得到滑輪軸所受的最大彎矩是 ： 18531302 210 ????? 因： 33 ?? ?所以： 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 ? ? 8 5 13m a x ???? ??? ??? d ? 3531 5???????????取： 100?d 圖 7 滑輪軸受力彎矩圖 動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)靜功率計(jì)算公式 是 ： ??? ?? 100060 j( 1 式中： ? 為機(jī)構(gòu)總效率 ， Q 是運(yùn)行阻力， ? 是運(yùn)行速度 ， ??? ??? 。 在此條件時(shí) ，985.0?z? 此數(shù)據(jù)是 滑輪組 的 效率； ? 此 數(shù)據(jù)是 卷筒效率， d? 此數(shù)據(jù)是 導(dǎo)向滑 19 輪效率， 參閱 《起重機(jī) 設(shè)計(jì)手冊(cè) 》； 95.0?e?為傳動(dòng)效率， 參閱 《起重機(jī) 設(shè)計(jì)手冊(cè) 》。 先使用 閉式圓柱齒輪傳動(dòng) 來完成 初步計(jì)算， 91 ???? 。 即： ? ? 0 060 0 5 ??? ????動(dòng)機(jī)的 平均功率為： 0 0 ????????? 公式里 ： G 為穩(wěn)態(tài)負(fù)載 時(shí)的 平均系數(shù)， 參閱 《 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 》 知道 ， , %40? 參閱 《 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 使用 號(hào)， 此電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)特征如下：次電動(dòng)機(jī) 的 功率 電動(dòng)機(jī)的 最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù) 電動(dòng)機(jī)的 同步轉(zhuǎn)速 能達(dá)到 750r/電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 電動(dòng)機(jī)的 滿載轉(zhuǎn)速n=722r/電動(dòng)機(jī)的機(jī)身 重量 是 340 對(duì)于 電動(dòng)機(jī) 的 過載能力 用此公式完成計(jì)算 ： ?? ??? ??? 6000Mn u 1 式中：電動(dòng) 機(jī)正常工作時(shí)的額定功率 ； u — 電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)； M? — 電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí) ，轉(zhuǎn)矩 所能準(zhǔn)許的過 載倍數(shù)； H — 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載試驗(yàn)超載的系數(shù)，線繞異步電動(dòng)機(jī)取 則： ? ? 0 0601021 0 0 0603 ??????????????? P 由于 PP?s,可以得出該電機(jī)可以達(dá)到不過熱的限制，滿足要求。 。 計(jì)算器的選擇計(jì)算 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： 20 ???式中： n — 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（ r/ 卷筒轉(zhuǎn)速（ r/ 對(duì)于減速器的標(biāo)準(zhǔn)，參閱《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ， 使用 C 型號(hào)的減 速器 。橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20 并且在此型號(hào)減速器數(shù)據(jù)指標(biāo)中， i=40，極限偏差： 4 . 1 %=4 0 ) /4 1 . 7 3-( 4 1 . 7 3 ， 滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 。 卷筒實(shí)際速度： ? ???? ??? ??? i m/ 制動(dòng)器的選擇 對(duì)于制動(dòng)器的選擇來說，設(shè)計(jì)一個(gè)符合要求的制動(dòng)器必不可缺，因?yàn)橹苿?dòng)器是起重機(jī)工作起吊重物時(shí)的安全保障。一般的起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)也都需要安裝制動(dòng)器。橋式起重機(jī)起吊貨物工作時(shí)，起吊的貨物所產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩一定要小于制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。而且起吊的東西在空中處于靜止的起吊狀態(tài)時(shí)，考慮到風(fēng)力等等的因素，也需要符合要求的安全裕度，所以制動(dòng)器必須達(dá)到： i ? ???? ? ?2 0( 1 則： ? ? 34032 1021 0 09 1 0 ??? ???????? ???? i ? N·m 查《 起重機(jī) 設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 用 制動(dòng)器。 聯(lián)軸器的選擇 選擇聯(lián)軸器需要參照諸多標(biāo)準(zhǔn)，由以上設(shè)計(jì)中所計(jì)算出來的扭矩、軸徑、轉(zhuǎn)速等一系列的數(shù)據(jù)要求下，在選擇聯(lián)軸器的時(shí)候要符合如下條件： ? ?? ? m ( 1 式中： T — 傳遞扭矩計(jì)算值（ N·m）； — 此計(jì)算是根據(jù) 第 ? 類載荷 的條件下來求出此 傳動(dòng)軸的最大扭矩。 然而在相對(duì)于其他軸，如 高速軸 的計(jì)算公式是 ? ?T ???? ?a x； 對(duì)于這個(gè)公式之中的M? 是 電機(jī)轉(zhuǎn)矩 在能夠承受范圍內(nèi)的 過載倍數(shù) ，對(duì)于這個(gè)公式之中的 電機(jī) 標(biāo)示的 額定轉(zhuǎn)矩 參數(shù)。 n/9550 T ?? (N·m)， 在這個(gè)公式中數(shù) （ 在此公式之中的 n 為電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速（ r/m ）。 在對(duì)于 低速軸 來說，計(jì)算公式又為?? 2 TⅡ 2·T； 在此公式之中的 ψ2 是 起升載荷動(dòng)載系數(shù)， 參閱 《 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 》得 到公式 =ψ2 ； T 則是當(dāng)鋼絲繩處于最大靜拉力的條件下其作用力作用在卷筒的扭矩 （ N·m）； ??T — 聯(lián)軸器許用 扭矩 ； 1K — 聯(lián)軸器重要程度系 數(shù) ， ； 3K— 角度偏差系數(shù)， 13?K； 21 417722 a ????? ?·m。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)來參閱 《 起重機(jī) 設(shè)計(jì)手冊(cè)》 ，在此資料中選擇兩個(gè)符合要求的聯(lián)軸器，其中一個(gè)聯(lián)軸器選擇凸緣型的，而另一個(gè)聯(lián)軸器則選擇 帶制動(dòng)輪彈性柱銷齒式聯(lián)軸器 ，型號(hào)是 。 其中的一個(gè)聯(lián)軸器 接中間軸彈性柱銷齒式聯(lián)軸器 ，在此聯(lián)軸器之中的 公稱轉(zhuǎn)矩30N·m， 它的重 量 是 8的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 為 此 制動(dòng)輪 的 直徑是0D 250帶制動(dòng)輪彈性齒式聯(lián)軸器 。此聯(lián)軸器的數(shù)據(jù)之中的 公稱轉(zhuǎn)矩 為N ， 此聯(lián)軸器的質(zhì)量是 聯(lián)軸器的 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 完成了以上的一系列設(shè)計(jì)計(jì)算之后，需要 對(duì)橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間再進(jìn)行驗(yàn)算，因?yàn)樵谄鹬貦C(jī)起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)和制動(dòng)實(shí)際工作操作過程中，起吊的貨物會(huì)有加速度和慣性的產(chǎn)生。也會(huì)因?yàn)榧铀俣群蛻T性的大小而對(duì)起重機(jī)產(chǎn)生一定程度的影響。若是在起重機(jī)啟動(dòng)和制動(dòng)工作過程中所消耗的時(shí)間過多，能夠?qū)ζ鹬貦C(jī)的工作效率產(chǎn)生較大的影響。而若是起重機(jī)啟動(dòng)或制動(dòng)工作過程中，所消耗的時(shí)間過少，是因?yàn)榧铀俣忍蟮那闆r下的話，就會(huì)使得各部件受到各大的力，加速了起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的損耗程度。由于這些因素綜合來說，需要把起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間設(shè)計(jì)在一個(gè)良好的、條件符合的范圍之內(nèi)。 啟動(dòng)和制動(dòng) 平均加速度驗(yàn)算： (1) ? ?? ? ? ????? 9550( 1 式中：電動(dòng)機(jī) 處于工作狀態(tài)過程中 的平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩（ N·m）； 電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，按下式計(jì)算： ?? ????? j 20（ N·m） ??推薦起動(dòng)時(shí)間（ s）； ??J — 相對(duì)于電機(jī)軸的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可以通過起升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的相互換算而得到，參照如下公式進(jìn)行計(jì)算 ： ? ? ? ? ?? ??? ????? 22204015.1 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 制動(dòng)輪聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 22 聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； ? ? 19 1 04 1 ???????????? ?? m ? ? ? ?? ? ? ? ????????????????????? ????·m ? ?? ? ? ?