噸通用橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì)

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1、50/10噸通用橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì) 橋 式 起 重 機(jī) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) ? 設(shè)計(jì)?????????? 審核?????????? 批準(zhǔn)?????????? 日期?????????? ? 目? 錄 ? 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)-------------------------------------------------1 概述-------------------------------------------------------2 第1章? 小車主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算----------------------------------7 1.1 確定傳動(dòng)方案，選

2、擇滑輪組和吊鉤組-----------------------7 1.2 選擇鋼絲繩-------------------------------------------? 7 1.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度-------------------------------- 8 1.4 初選電動(dòng)機(jī)------------------------------------------- 10 1.5 選用標(biāo)準(zhǔn)減速器--------------------------------------- 11 1.6 校核減速器輸出軸強(qiáng)度--------------------------------

3、--11 1.7 電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算----------------------------- 11 1.8 選擇制動(dòng)器--------------------------------------------12 1.9 選擇聯(lián)軸器------------------------------------------- 13 1.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間-----------------------------------------13 1.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間-----------------------------------------14 1.12 高速軸計(jì)算--------

4、---------------------------------- 15 第2章 ?小車副起升機(jī)構(gòu)計(jì)算---------------------------------17 2.1 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組----------------------17 2.2 鋼絲繩的選擇------------------------------------------17 2.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度--------------------------------18 2.4 初選電動(dòng)機(jī)------------------------------------------- 21

5、2.5 選用標(biāo)準(zhǔn)減速器--------------------------------------- 21 2.6 校核減速器輸出軸強(qiáng)度----------------------------------22 2.7 電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算------------------------------22 2.8 選擇制動(dòng)器--------------------------------------------23 2.9 選擇聯(lián)軸器------------------------------------------- 23 2.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間------------------

6、-----------------------24 2.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間-----------------------------------------25 2.12 高速軸計(jì)算------------------------------------------ 25 第3章? 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算-----------------------------------27 3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案--------------------------------------27 3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度----------------------------28 3.3 運(yùn)

7、行阻力計(jì)算 -----------------------------------------29 3.4 選電動(dòng)機(jī)----------------------------------------------30 3.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件------------------------------------30 3.6 選擇減速器--------------------------------------------31 3.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率----------------------------31 3.8 驗(yàn)算起動(dòng)條件----------------------

8、--------------------31 3.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率------------------------------32 3.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件-----------------------------------33 3.11 選擇制動(dòng)器-------------------------------------------33 3.12 選擇聯(lián)軸器-------------------------------------------34 3.13 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸的強(qiáng)度---------------------------------35 3.14 小車

9、緩沖器-------------------------------------------36 參考文獻(xiàn)--------------------------------------------------39 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 天宇橋機(jī)設(shè)計(jì)室???????????????? ??????????????時(shí)間：2008年02月25日 設(shè) 計(jì) 者 ? 審??? 核 ? 設(shè)計(jì)（論文）題目 32/5噸通用雙梁橋式起重機(jī)小車設(shè)計(jì)計(jì)算 主要研 究?jī)?nèi)容 1.????? 小車總體設(shè)計(jì)； 2.????? 主/副起升

10、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 3.????? 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算； 4.????? 小車主要安全裝置設(shè)計(jì)計(jì)算； 5.????? 小車總圖繪制(標(biāo)準(zhǔn)0號(hào)或1號(hào)加長(zhǎng))1張； 6.????? 機(jī)構(gòu)部件圖2號(hào)1張，機(jī)構(gòu)零件圖2號(hào)1張（或機(jī)構(gòu)零件圖2號(hào)2張）。 研究方法 查閱搜集與分析研究相關(guān)國(guó)內(nèi)外資料，綜合所學(xué)基礎(chǔ)與專業(yè)知識(shí)，遵循機(jī)械零件與本專業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，在小組充分討論基礎(chǔ)上，制定合理的具有先進(jìn)性的設(shè)計(jì)方案，按時(shí)完成本設(shè)計(jì)提出的全部?jī)?nèi)容。 主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo)) 小車的主/副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)： ?起重量32/5t，起升高度16/18m，起升速度7.51/19.5m/min ?起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)

11、別M5/M5，???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)： ?工作級(jí)別M5，運(yùn)行速度45m/min，軌距2500mm，參考輪距2800mm， 小車參考自重：約11.5t 主要參考文獻(xiàn) ? 1 張質(zhì)文, 包起帆等. 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京中國(guó)鐵道出版社，2001 2 倪慶興, 王殿臣. 起重輸送機(jī)械圖冊(cè)(上冊(cè)). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,??????? ? 1991 3 AUTOCAD實(shí)用教程(2005中文版). 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社, ?

12、 2005 4 楊長(zhǎng)揆, 傅東明. 起重機(jī)械(第二版). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 1985 5 陳道南, 盛漢中. 起重機(jī)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). 北京：機(jī)械工業(yè)出版? ? 社, 1991 6 孫恒, 陳作模. 機(jī)械原理(第六版). 北京：高等教育出版社, 2000 說(shuō)明：一式兩份，一份裝訂入設(shè)計(jì)室檔案內(nèi)，一份交客戶。 ? 概? 述 ? 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)，又稱天車。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(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

13、礙。 ??? 橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。橋式起重機(jī)可分為普通橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)易粱橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。 ??? 普通橋式起重機(jī)一般由起重小車、橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)、橋架金屬結(jié)構(gòu)組成。起重小車又由起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分組成。 ??? 起升機(jī)構(gòu)包括電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、減速器、卷筒和滑輪組。電動(dòng)機(jī)通過(guò)減速器，帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，使鋼絲繩繞上卷筒或從卷筒放下，以升降重物。小車架是支托和安裝起升機(jī)構(gòu)和小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)等部件的機(jī)架，通常為焊接結(jié)構(gòu)。 ??? 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式可分為兩大類：一類為集中驅(qū)動(dòng)，即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)長(zhǎng)傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩邊的主動(dòng)車輪；另

14、一類為分別驅(qū)動(dòng)、即兩邊的主動(dòng)車輪各用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。中、小型橋式起重機(jī)較多采用制動(dòng)器、減速器和電動(dòng)機(jī)組合成一體的“三合一”驅(qū)動(dòng)方式，大起重量的普通橋式起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬(wàn)向聯(lián)軸器。 ??? 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般只用四個(gè)主動(dòng)和從動(dòng)車輪，如果起重量很大，常用增加車輪的辦法來(lái)降低輪壓。當(dāng)車輪超過(guò)四個(gè)時(shí)，必須采用鉸接均衡車架裝置，使起重機(jī)的載荷均勻地分布在各車輪上。 ??? 橋架的金屬結(jié)構(gòu)由主粱和端粱組成，分為單主粱橋架和雙粱橋架兩類。單主粱橋架由單根主粱和位于跨度兩邊的端粱組成，雙粱橋架由兩根主粱和端粱組成。主粱與端粱剛性連接，端粱兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主粱上

15、焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主粱的結(jié)構(gòu)類型較多比較典型的有箱形結(jié)構(gòu)、四桁架結(jié)構(gòu)和空腹桁架結(jié)構(gòu)。 ?? 箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙粱、偏軌箱形雙粱、偏軌箱形單主粱等幾種。正軌箱形雙粱是廣泛采用的一種基本形式，主粱由上、下翼緣板和兩側(cè)的垂直腹板組成，小車鋼軌布置在上翼緣板的中心線上，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于成批生產(chǎn)，但自重較大。 ??? 偏軌箱形雙粱和偏軌箱形單主粱的截面都是由上、下翼緣板和不等厚的主副腹板組成，小車鋼軌布置在主腹板上方，箱體內(nèi)的短加勁板可以省去，其中偏軌箱形單主粱是由一根寬翼緣箱形主粱代替兩根主粱，自重較小，但制造較復(fù)雜。 ??? 四桁架式結(jié)構(gòu)由四片平面桁架組合成封閉

16、型空間結(jié)構(gòu)，在上水平桁架表面一般鋪有走臺(tái)板，自重輕，剛度大，但與其它結(jié)構(gòu)相比，外形尺寸大，制造較復(fù)雜，疲勞強(qiáng)度較低，已較少生產(chǎn)。 ??? 空腹桁架結(jié)構(gòu)類似偏軌箱形主粱，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形粱外，其余三片鋼板上按照設(shè)計(jì)要求切割成許多窗口，形成一個(gè)無(wú)斜桿的空腹桁架，在上、下水平桁架表面鋪有走臺(tái)板，起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)及電氣設(shè)備裝在橋架內(nèi)部， 自重較輕，整體剛度大，這在中國(guó)是較為廣泛采用的一種型式。 橋式起重機(jī)分類 ??? 1) 普通橋式起重機(jī)主要采用電力驅(qū)動(dòng)，一般是在司機(jī)室內(nèi)操縱，也有遠(yuǎn)距離控制的。起重量可達(dá)五百噸，跨度可達(dá)60米。 ??? 2) 簡(jiǎn)易梁橋式起重機(jī)又稱

17、粱式起重機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成與普通橋式起重機(jī)類似，起重量、跨度和工作速度均較小。橋架主粱是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡(jiǎn)單截面粱，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡(jiǎn)易小車作為起重小車，小車一般在工字粱的下翼緣上運(yùn)行。橋架可以沿高架上的軌道運(yùn)行，也可沿懸吊在高架下面的軌道運(yùn)行，這種起重機(jī)稱為懸掛粱式起重機(jī)。 ??? 3) 冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中可參與特定的工藝操作，其基本結(jié)構(gòu)與普通橋式起重機(jī)相似，但在起重小車上還裝有特殊的工作機(jī)構(gòu)或裝置。這種起重機(jī)的工作特點(diǎn)是使用頻繁、條件惡劣，工作級(jí)別較高。主要有五種類型。 ??? 4) 鑄造起重機(jī)：供吊運(yùn)鐵水注入混鐵爐、煉鋼爐和吊運(yùn)鋼水注入連續(xù)鑄錠設(shè)備或

18、鋼錠模等用。主小車吊運(yùn)盛桶，副小車進(jìn)行翻轉(zhuǎn)盛桶等輔助工作。 ??? 5) 夾鉗起重機(jī)：利用夾鉗將高溫鋼錠垂直地吊運(yùn)到深坑均熱爐中，或把它取出放到運(yùn)錠車上。 ??? 6) 脫錠起重機(jī)：用以把鋼錠從鋼錠模中強(qiáng)制脫出。小車上有專門的脫錠裝置，脫錠方式根據(jù)錠模的形狀而定：有的脫錠起重機(jī)用項(xiàng)桿壓住鋼錠，用大鉗提起錠模；有的用大鉗壓住錠模，用小鉗提起鋼錠。 ??? 7) 加料起重機(jī)：用以將爐料加到平爐中。主小車的立柱下端裝有挑桿，用以挑動(dòng)料箱并將它送入爐內(nèi)。主柱可繞垂直軸回轉(zhuǎn)，挑桿可上下擺動(dòng)和回轉(zhuǎn)。副小車用于修爐等輔助作業(yè)。 ??? 8) 鍛造起重機(jī)：用以與水壓機(jī)配合鍛造大型工件。主小車吊鉤上懸掛

19、特殊翻料器，用以支持和翻轉(zhuǎn)工件；副小車用來(lái)抬起工件。 第1章? 主起升機(jī)構(gòu)計(jì)算 1.1 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 ??? 按照構(gòu)造宜緊湊的原則,決定采用下圖的傳動(dòng)方案。如圖1所示，采用了雙聯(lián)滑輪組.按Q=32t，表8-2查取滑輪組倍率 =4，因而承載繩分支數(shù)為 Z=2 =8。 吊具自重載荷。得其自重為：G=2.0% =0.02 320=6.4kN ? ? 圖1? 主起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 1.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承， =4,查表得滑輪組效率 =0.97。 鋼絲繩所受最大拉力 ? 按下式計(jì)算鋼絲繩直徑 ??? d=c =0.096 =19.7mm c:

20、選擇系數(shù)，單位mm/ ，用鋼絲繩 =1850N/mm2，據(jù)M5及 查表得c值為0.096。 選不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑d=20mm， 其標(biāo)記為6W(19)-20-185-I-光-右順(GB1102-74)。 1.3 確定卷筒尺寸,轉(zhuǎn)速及滑輪直徑 卷筒和滑輪的最小卷繞直徑 ： ??? ≥h d 式中h表示與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)的有關(guān)系數(shù)； 查表得：筒 =18;滑輪 =20； ??? 筒最小卷繞直徑 = d=18 20=360； ??? 輪最小卷繞直徑 = d=20 20=400。 考慮起升機(jī)構(gòu)布置卷筒總長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，輪直徑和卷筒直徑一致取D=650㎜。 ??? 卷筒長(zhǎng)度

21、 ??? =1946.8mm。 式中 ：筒上有繩槽長(zhǎng)度， ，中安全圈n=2，起升高度H=16m， ?????? ?????? 槽節(jié)矩t=23mm，繞直徑 =670mm； ??? ：定繩尾所需長(zhǎng)度,取 =3 23=69mm； ??? ：筒兩端空余長(zhǎng)度,取 =t=23mm； ??? ：筒中間無(wú)槽長(zhǎng)度,根據(jù)滑輪組中心間距=150， =1761mm。 卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02 650+(6~10)]mm=19~23mm，δ=20mm，進(jìn)行卷筒壁的壓力計(jì)算。 卷筒轉(zhuǎn)速 = =14.3r/min。 1.4 計(jì)算起升靜功率 ??? = =47.6kW 式中η起升

22、時(shí)總機(jī)械效率 =0.858 為滑輪組效率取0.97；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率取0.94；卷筒軸承效率取0.99；連軸器效率取0.98。 ________________________________________________________ 說(shuō)明書(shū)所有公式格式全部應(yīng)該如下所示: ? ? s 式中 ：電動(dòng)機(jī)滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/min，? ???????? r/min ； ????? ：制動(dòng)力矩， N.m ； ????? ：凈阻力矩， N.m ； ????? …… _____________________________________________________

23、__________ 1.5 初選電動(dòng)機(jī) ? ? ≥G =0.8 47.6=38.08kW 式中? ：JC值時(shí)的功率，位為kW； ??? ??G：穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)和JC值查表得G=0.8。 選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YZR280M-10， =55KW， =556r/min，最大轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù)λm=2.8；飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=15.5KN.m2。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =561.92r/min 式中? :在起升載荷 =326.4kN作用下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； ????? :電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速； ????? , :是電動(dòng)機(jī)在JC值時(shí)額定功率和額定轉(zhuǎn)速。 1.6 選用減速器 減速器總傳動(dòng)比： =

24、39.3，取實(shí)際速比 =40。 起升機(jī)構(gòu)減速器按靜功率 選取，根據(jù) =47.6kW， =561.92r/min， =40，工作級(jí)別為M5，選定減速器為ZQH100，減速器許用功率[ ]=79KW。低速軸最大扭矩為M=20500N.m 減速器在561.92r/min時(shí)許用功率[ ]為[ ]= =73.99>55kW 實(shí)際起升速度 = =7.38m/min 實(shí)際起升靜功率 = =46.77kW 用Ⅱ類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷，最大力矩。 1.7 電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算 過(guò)載驗(yàn)算按下式計(jì)算： ≥ = =41.78kW =45KW>41.78kW，此題 恰好與 = 的功率相等

25、。 式中? ：準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定功率，單位為kW； ?????? H:系數(shù)，繞線式異步電動(dòng)機(jī)，取H=2.5； ???? ?λm:基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí),電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù),查表得λm取1.7； ?????? m:電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)； ????? η:總機(jī)械效率η=0.858。 發(fā)熱驗(yàn)算按下式計(jì)算: ??????????????????? P≥Pз 式中 P:電動(dòng)機(jī)在不同接電持續(xù)率JC值和不同CZ值時(shí)允許輸出功率，單位為kW,按CZ=300，JC值=25%，查表得P=43.867kW。 = =38.08kW ??????? P=43.867> =38.O8kW 過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱

26、驗(yàn)算通過(guò) 1.8 選擇制動(dòng)器 按下式計(jì)算，選制動(dòng)器： ??? ≥ 式中 :制動(dòng)力矩,單位為N.m； ??? :制動(dòng)安全系數(shù)，查表M5得 =2.0； ??? :下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩，單位為N.m。 = =586.4N.m ???? η':下降時(shí)總機(jī)械效率，通常取η'≈η≈0.858 ???? = =2 586.4=1172.N.m 選用 =1172.8N.m選用YWZ5-400/121制動(dòng)器，其額定制動(dòng)力矩1250N.m； 安裝時(shí)將制動(dòng)力矩調(diào)整到所需的制動(dòng)力矩 =2000N.m。 1.9 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)電動(dòng)機(jī)和減速器以及浮動(dòng)軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器，使連軸

27、器的許用應(yīng)力矩[M]>計(jì)算的所需力矩M,則滿足要求。 電動(dòng)機(jī)的軸伸：d=85mm(錐形)，長(zhǎng)度E=170±0.5mm； 減速器軸伸:d=90mm(柱形)，長(zhǎng)度E=135mm； 浮動(dòng)軸的軸頭：d=60mm， 長(zhǎng)度E=107mm。? 選取梅花彈性連軸器：型號(hào)為MLL9-I-400[M]=2800N.m；GD2=132.5 4=530Kg.m；型號(hào)為MLL9，[M]=2800N.m；GD2=18.95 4=75.8Kg.m2。 電動(dòng)機(jī)額定力矩 =944.69N.m 計(jì)算所需力矩M=n =1.5 1.8 944.69=2550.69N.M 式中n：安全系數(shù)取n=1.5； ??? ? ：

28、剛性動(dòng)載系數(shù)，取 ＝1.8。 ???? [M]=2800>M=2550.69N.M 所選連軸器合格。 1.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 起動(dòng)時(shí)間： ?= =1.3s 式中： ?????????? =15.6+530+75.8=621.4kN.m 靜阻力矩： = =796.5N.m 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩： =1.7 =1.7 944.69=1605.97N.m 平均起動(dòng)加速度： = =0.095m/s2 =0.095 m/s2<[ ]=0.2 m/s2 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間合適。 1.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間： ? = ? =0.76s ：電機(jī)滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/m

29、in； = =2 600-556=644r/min =2000N.m =586.4N.m 平均制動(dòng)減速器速度 = =0.17m/s2<[ ]=0.2m/s2，所以制動(dòng)時(shí)間也合適。 1.12高速軸計(jì)算 1.12.1疲勞計(jì)算 軸受脈動(dòng)扭轉(zhuǎn)載荷，其等效扭矩： ? 式中： 等效系數(shù)，由表查得； 相應(yīng)于季候工作類型的電動(dòng)機(jī)額定力矩傳至計(jì)算軸的力矩。 ? 由上節(jié)選擇聯(lián)軸器中,已確定浮動(dòng)軸端直徑d=55㎜. 因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為: ? 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 軸材料用45鋼, ， ； -----考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù); -----與零件幾何形狀有關(guān),對(duì)于零件表面有

30、急劇過(guò)度和開(kāi)鍵槽及緊配合區(qū)段, =1.5~2.5； -----與零件表面加工光潔度有關(guān),對(duì)于 對(duì)于 此處取K=2 1.25=2.5 -----考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù),對(duì)碳鋼,低合金剛，取 =0.2. 安全系數(shù),查表得 =1.6. 因此 ，故 ?? 通過(guò)。 1.12.2靜強(qiáng)度計(jì)算 軸的最大扭矩：: ? 式中: -----動(dòng)力系數(shù),由表查得,因軸的工作速度較高,取 =2； 按照額定起重量計(jì)算軸受靜力矩, 。 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 式中: -----安全系數(shù)，由表查得 =1.6。 故合適. 浮動(dòng)軸的構(gòu)造如(2)圖所示, ?????????????

31、?????????? ? 中間軸徑 。 第二章? 小車副起升機(jī)構(gòu)計(jì)算 2.1 確定傳動(dòng)方案,選擇滑輪組和吊鉤組 按照構(gòu)造宜緊湊的原則，決定采用下圖的傳動(dòng)方案。如圖（3）所示，采用了單聯(lián)滑輪組.按Q=5t，取滑輪組倍率 =2，因而承載繩分支數(shù)為 Z=4。 ? ? ? ? ? ? 副起升機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（3） 吊具自重載荷，其自重為：G=2.0% =0.02 49kN=0.98kN 2.2 選擇鋼絲繩 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承， 當(dāng) =2，查表得滑輪組效率 =0.97，鋼絲繩所受最大拉力： ? 按下式計(jì)算鋼絲繩直徑d： ??? d=c =0.096 =10.895mm c:

32、 選擇系數(shù)，單位mm/ ，選用鋼絲繩 =1850N/mm2，根據(jù)M5及 查表得c值為0.096。 選不松散瓦林吞型鋼絲繩直徑d=10mm， 其標(biāo)記為6W(19)-10-185-I-光-右順(GB1102-74)。 2.3 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 卷筒直徑： 卷筒和滑輪的最小卷繞直徑 ： ??? ≥h d 式中h表示與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)的有關(guān)系數(shù)； 查表得：卷筒 =18；滑輪 =20 卷筒最小卷繞直徑 = d=18 10=180 滑輪最小卷繞直徑 = d=20 10=200 考慮起升機(jī)構(gòu)布置及卷筒總長(zhǎng)度不宜太長(zhǎng)，滑輪直徑和卷筒直徑一致取D=400㎜。 卷筒長(zhǎng)度：L=

33、1500mm 卷筒壁厚δ=0.02D+(6~10)=[0.02 400+(6~10)]mm=14~18mm，取δ=18mm，應(yīng)進(jìn)行卷筒壁的壓力計(jì)算。 卷筒轉(zhuǎn)速 = r/min=60r/min。 2.4 計(jì)算起升靜功率 ? ?? = =18.17kW 式中η起升時(shí)總機(jī)械效率 =0.894 為滑輪組效率取0.97； 為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械效率取0.94； 為卷筒軸承效率取0.99； 連軸器效率取0.99。 2.5 初選電動(dòng)機(jī) ? ? ≥G =0.8 18.17=14.536kW 式中 ：在JC值時(shí)的功率,單位為kW; ?? ?G：穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù),根據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)和JC值查表得G=0.8

34、。 選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YZR180L-6， =17KW， =955r/min，最大轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù)λm=2.5；飛輪轉(zhuǎn)矩GD2=1.5KN.m2。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =951.9r/min 式中 :在起升載荷 =49.98kN作用下電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速； ??? :電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速； ??? , :是電動(dòng)機(jī)在JC值時(shí)額定功率和額定轉(zhuǎn)速。 2.6 選用減速器 減速器總傳動(dòng)比： =15.865，取實(shí)際速比 =16 起升機(jī)構(gòu)減速器按靜功率 選取，根據(jù) =18.17kW， =951.9r/min， =16，工作級(jí)別為M5，選定減速器為ZQH50，減速器許用功率[ ]=31KW。低速軸最大扭矩為M=2100

35、0N.m。 減速器在951.9r/min時(shí)許用功率[ ]為[ ]= =29.5kW>17kW 實(shí)際起升速度 = =19.334m/min； 實(shí)際起升靜功率 = =18.02kW。 用Ⅱ類載荷校核減速器輸出軸的徑向載荷，最大力矩。 2.7 電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算 過(guò)載驗(yàn)算按下式計(jì)算： ≥ = =15.136kW =17KW>15.136kW，此題 恰好與 = 的功率相等。 式中 :基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定功率，單位為kW； ???? H:系數(shù)，繞線式異步電動(dòng)機(jī)，取H=2.1； ??? ?λm:基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù)，查表得λm取2.5； ?????

36、 m:電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)； ???? η:總機(jī)械效率η=0.894。 發(fā)熱驗(yàn)算按下式計(jì)算: ??????? P≥Pз 式中 P:電動(dòng)機(jī)在不同接電持續(xù)率JC值和不同CZ值時(shí)允許輸出功率，單位為kW，按CZ=150，JC值=25%，查表得P=15.393kW； = =14.42kW ??????? P=15.363> =14.42kW 過(guò)載驗(yàn)算和發(fā)熱驗(yàn)算通過(guò)。 2.8 選擇制動(dòng)器 按下式計(jì)算，選制動(dòng)器 ?????????????? ≥ 式中 ：制動(dòng)力矩，單位為N.m； ??? ：制動(dòng)安全系數(shù)，查表M5得 =2.0； ??? ：下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩，單位為N.m； =

37、=143.12N.m ???? η'：下降時(shí)總機(jī)械效率，通常取η'≈η≈0.894 ??? = =2 143.12=286.24N.m 根據(jù)選用 =286.24N.m選用YWZ 315/30制動(dòng)器，其額定制動(dòng)力矩400N.m； 安裝時(shí)將制動(dòng)力矩調(diào)整到所需的制動(dòng)力矩 =290N.m。 2.9 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)電動(dòng)機(jī)和減速器以及浮動(dòng)軸的軸伸尺寸及形狀選連軸器，使連軸器的許用應(yīng)力矩[M]>計(jì)算的所需力矩M,則滿足要求。 電動(dòng)機(jī)的軸伸：d=55mm(錐形)，長(zhǎng)度E=82±0.5mm； 減速器軸伸：d=50mm(柱形)，長(zhǎng)度E=85mm； 浮動(dòng)軸的軸頭：d=45mm，? 長(zhǎng)度E=84m

38、m。 選取梅花彈性連軸器：型號(hào)為MLL6-I-200，[M]=630N.m；GD2=6.7 4=26.8Kg.m2；型號(hào)為MLL6，[M]=630N.m；GD2=1.85 4=7.4Kg.m2。 電動(dòng)機(jī)額定力矩 =170N.m 計(jì)算所需力矩M=n =1.5 2.0 170=510N.m 式中???? n：安全系數(shù)取n=1.5； ??????? ：剛性動(dòng)載系數(shù)，取 ＝2.0； ?????? [M]=630>M=510N.M 所選連軸器合格。 2.10 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間 起動(dòng)時(shí)間： ?= =1.0s 式中： ?????????? =1.5+26.8+7.4=35.7kN.m

39、 靜阻力矩： = =179.07N.m 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)力矩： =1.7 =1.7 170=289N.m 平均起動(dòng)加速度： = =0.32m/s2 =0.32 m/s2<[ ]=0.4 m/s2 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間合適。 2.11 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間： ? = ???? ?=0.85s ：電機(jī)滿載下降轉(zhuǎn)速，單位為r/min； = =2 1000-951.9=1048.1r/min =290N.m =143N.m 平均制動(dòng)減速器速度 = =0.37m/s2<[ ]=0.4m/s2 所以制動(dòng)時(shí)間也合適。 2.12 高速軸計(jì)算 2.12.1疲勞計(jì)算： 軸受脈動(dòng)扭轉(zhuǎn)

40、載荷,其等效扭矩： ? 式中： 等效系數(shù),由表查得 =2； 相應(yīng)于季候工作類型的電動(dòng)機(jī)額定力矩傳至計(jì)算軸的力矩。 ? 由上節(jié)選擇聯(lián)軸器中,已確定浮動(dòng)軸端直徑d=45㎜. 因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為: ? 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 軸材料用45鋼, ， ； ? -----考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù); -----與零件幾何形狀有關(guān),對(duì)于零件表面有急劇過(guò)度和開(kāi)鍵槽及緊配合區(qū)段, =1.5~2.5； -----與零件表面加工光潔度有關(guān),對(duì)于 對(duì)于 此處取K=2 1.25=2.5 -----考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱的敏感系數(shù),對(duì)碳鋼,低合金剛，取 =0.2. 安全系數(shù),查表得

41、 =1.6. 因此 故 通過(guò)。 2.12.2靜強(qiáng)度計(jì)算: 軸的最大扭矩: ? 式中: -----動(dòng)力系數(shù),由表查得,因軸的工作速度較高,取 =2； 按照額定起重量計(jì)算軸受靜力矩, 最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力: 式中: -----安全系數(shù)，由表查得 =1.6。 故合適. 浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖（4）所示： 中間軸徑 , ? 浮動(dòng)軸（4） 第三章? 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算 ? 3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 經(jīng)比較后,確定采用如圖（5）所示的傳動(dòng)方案。 ? 運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（5） 3.2 選擇車輪與軌道并驗(yàn)算其強(qiáng)度 車輪的最大輪壓：小車自重估計(jì)取為 =11300kgf

42、假定輪壓均布，有 ??? =10825kgf 載荷率： =2.8>1.6 由表選擇車輪：當(dāng)運(yùn)行速度<60m/min，工作級(jí)別M5時(shí)，車輪直徑D=400㎜，軌道為38kgf/m 輕軌的許用輪壓為13.4t，故可用。 3.2.1疲勞計(jì)算： 疲勞計(jì)算時(shí)的等效載荷： 式中 ：效系數(shù)，由表查得1.1。 車輪的計(jì)算輪壓： ? 根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力： = 27442.5 式中：r=9cm-----軌頂弧形半徑，由表查得。 對(duì)于車輪材料，由表查得接觸許用應(yīng)力 ，因此， ，故疲勞計(jì)算通過(guò)。 3.2.2強(qiáng)度校核??? 最大計(jì)算輪壓： 。 式中： 沖擊系數(shù),由表第Ⅱ類載荷當(dāng)運(yùn)

43、行速度 時(shí)， 。 點(diǎn)接觸時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力： = 車輪材料用ZG55- ，由表查得： ， 強(qiáng)度校合通過(guò)。 3.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦力矩： ? 由表知 =400mm車輪的軸承型號(hào)為22213c調(diào)心滾子軸承，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值d=92.5mm； 由表查得：滾動(dòng)軸承摩擦系數(shù)k=0.0006；軸承摩擦系數(shù) ，附加阻力系數(shù) 。 代入上式得： 當(dāng)滿載時(shí)運(yùn)行阻力矩： ? = =84 運(yùn)行摩擦阻力： 當(dāng)無(wú)載時(shí)運(yùn)行阻力矩： ? = =22 運(yùn)行摩擦阻力： = =110 3.4 選電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率:： = =3.23kw 式中： -----滿載運(yùn)行時(shí)靜阻

44、力； m=1-----驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。 初選電動(dòng)機(jī)功率： kw 式中 ：電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，表查得 =0.9。 查表選用電動(dòng)機(jī)YZR-160M -6, =5.5kw ； = ； = ；電動(dòng)機(jī)重量 =153.5kg。 3.5驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 等效功率： kw 式中： -----工作類型系數(shù),由表查得0.75； ?????? ?? -----根據(jù) 值查得 =1.12。 由此可知， 故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò)。 3.6 選擇減速器 車輪轉(zhuǎn)速： 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： 查表選用ZSC600-V-1減速器： ； kw，可見(jiàn) ，故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過(guò)。 3.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所

45、需功率 實(shí)際運(yùn)行速度： 誤差： ，合適。 實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)靜功率： 。 故所選電動(dòng)機(jī)和減速器均合適。 3.8 驗(yàn)算起動(dòng)條件 起動(dòng)時(shí)間： 式中： =1000r.p.m； m=1(驅(qū)動(dòng)電機(jī)臺(tái)數(shù)) ??? 當(dāng)滿載時(shí)運(yùn)行靜阻力矩： ? 當(dāng)無(wú)載時(shí)運(yùn)行靜阻力矩： ? 初步估算制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的飛輪矩： ? 機(jī)構(gòu)總飛輪矩： ? 滿載起動(dòng)時(shí)間： =4.59 無(wú)載起動(dòng)時(shí)間： = 由表查得，當(dāng) =30-60m/min時(shí)，起動(dòng)時(shí)間推薦值為5~6sec， ，故所選電動(dòng)機(jī)滿足季候快速起動(dòng)要求。 3.9 按起動(dòng)工況校核減速器功率 起動(dòng)狀況減速器傳遞的功率： ? 式中： ?

46、????? ??= ? 計(jì)算載荷： ?????? ?-----運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù)： =1，因此 kw 所選用減速器的 kw

47、.11 選擇制動(dòng)器 查得小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)時(shí)間 ，取 =4sec，因此所需的制動(dòng)力矩： = ??????????? =2.96kgf 由表選用制動(dòng)器 ，額定制動(dòng)力矩 =4kgf.m，考慮到所取制動(dòng)時(shí)間 =4s與起動(dòng)實(shí)際 =4.42s比較接近，并驗(yàn)算了起動(dòng)不打滑條件，故略去制動(dòng)不打滑條件的驗(yàn)算。 3.12 選擇聯(lián)軸器 3.12.1機(jī)構(gòu)高速軸上全齒聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩: 式中： ?=2等效系數(shù)，由表查得； ? ???? =1.4安全系數(shù)，由表查得； 相應(yīng)于機(jī)構(gòu)值的電動(dòng)機(jī)額定力矩?fù)Q算到高速軸上的力矩 =5.36kgf 由表查電動(dòng)機(jī) 兩端伸出軸為圓柱形d= ㎜，l= ㎜及 =40㎜，

48、=49.5㎜；由附表查ZSC600減速器高速軸端為圓柱形d=30㎜，l=89.5㎜。故從附表中選一個(gè)全齒聯(lián)軸器：S391聯(lián)軸器，其最大允許扭矩；飛輪矩 ，重量 。 高速軸端制動(dòng)輪，根據(jù)制動(dòng)器YWZ-200/100由表選用制動(dòng)輪200-Z48，飛輪矩 ，重量 。 以上兩部分飛輪矩之和與原估計(jì)相符，故有關(guān)計(jì)算不需要重新計(jì)算。 3.12.2低速軸的計(jì)算扭矩： ? 由附表查得減速器低速軸端為圓柱形d=65㎜；由附表查得主動(dòng)車輪的伸出軸端為圓柱形d=65mm，故從附表中選四個(gè)半齒聯(lián)軸器: 聯(lián)軸器。 3.13 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度 3.13.1疲勞計(jì)算 低速浮動(dòng)軸的等效扭矩： ? 式中：

49、 等效系數(shù)，由表查得； 由上節(jié)已取浮動(dòng)軸端直徑d=65mm，其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 浮動(dòng)軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán)(因運(yùn)行機(jī)構(gòu)正反轉(zhuǎn)扭矩值相同)，許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 式中:材料用45鋼，取 ； ； ； ?????? 考慮零件幾何形狀和零件表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)，參考起升季候計(jì)算，取K=2.5。 ?????? ? 安全系數(shù)，由表查得。 因此 故疲勞驗(yàn)算通過(guò)。 3.13.3靜強(qiáng)度計(jì)算 靜強(qiáng)度計(jì)算扭矩： 式中： 動(dòng)力系數(shù),查表得 ； 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： 許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 因此， 靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。 第四章???????? 小車安全裝置計(jì)算 4.1 小車緩沖器 小車質(zhì)量和運(yùn)行速度都不大，故采用橡膠緩沖器

50、，初定緩沖器數(shù)目n=2。 4.1.1 緩沖行程 ? 式中 ：小車碰撞速度，有限位開(kāi)關(guān)，故取 = ； ：容許的最大減速度，為4m/s2。 ? ??所以 4.1.2 緩沖能量 ? 4.1.3 最大緩沖力 ? 4.1.4 橡膠緩沖器的主要尺寸? 橡膠斷面積A ? 式中 ：橡膠的許用應(yīng)力，采用中等硬度，中等強(qiáng)度的橡膠， ，彈性模數(shù) ； ????? n:緩沖器個(gè)數(shù)，取n=2 ???????????????????? 選用圓形斷面，則其直徑D為 ??? ，考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，取D=100mm 橡膠緩沖器的長(zhǎng)度L ??? ，取L=110mm 4.1.5 緩沖器的額定緩沖行程 ,

51、額定緩沖容量 和極限緩沖力F： ??? ? ? 4.1.6 實(shí)際的緩沖行程 ，最大緩沖力 和最大減速度 ?? ? ??? ???? 參考文獻(xiàn) [1]張質(zhì)文，包起帆等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè).中國(guó)鐵道出版社.2001.北京. [2]倪慶興，王殿臣.起重輸送機(jī)械圖冊(cè)（上冊(cè)）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [3]周明衡. 減速器選用手冊(cè). 北京. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2002 [4]AUTOCAD實(shí)用教程（2005中文版）.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2005. [5]大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室.機(jī)械制圖, 北京：高等教育出版社，2000. [1]楊長(zhǎng)揆，傅東明. 起重機(jī)械（第

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