20噸L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

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1、南 昌 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文) 機(jī)械與電氣工程學(xué)院 系（院） 工程機(jī)械設(shè)計(jì) 專(zhuān)業(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目 （20t）L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 周振剛 班 級(jí) 11級(jí)工程機(jī)械設(shè)計(jì)2班

2、 學(xué) 號(hào) 2011100744 指導(dǎo)教師 文紅民 完成日期 2015 年 4 月 22 日 0 （20t）L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)設(shè)計(jì) (20t) the design of singlegirder gantry crane 總計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

3、（論文） 100 頁(yè) 表 格 4 個(gè) 插 圖 28 幅 1 摘要 L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)是通用門(mén)式起重機(jī)的一種，廣泛用于鐵路貨場(chǎng)，港口和工廠。它主要由三大工作機(jī)構(gòu)（起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)和橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)）、金屬結(jié)構(gòu)部分和電氣設(shè)備構(gòu)成，其中橋架運(yùn)行機(jī)構(gòu)和金屬結(jié)構(gòu)部分一起組成大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)。 本論文首先介紹了起重運(yùn)輸機(jī)械的用途和發(fā)展趨勢(shì)，然后根據(jù)任務(wù)書(shū)給定參數(shù)，結(jié)合所學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，按照相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)，對(duì)各機(jī)構(gòu)布置方案進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，對(duì)各機(jī)構(gòu)和部件進(jìn)行研究及計(jì)算并

4、對(duì)主要技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行校核，對(duì)相關(guān)電氣設(shè)備及部件進(jìn)行選擇，最后依據(jù)計(jì)算和校核選擇正確的部件，進(jìn)行組合，參照國(guó)標(biāo)選擇部件尺寸，完成總圖一張和若干工作裝置圖。 通過(guò)本次的起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算，我知道了起重機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，鞏固了自己所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，通過(guò)繪圖提升了自己的繪圖能力，為以后的社會(huì)實(shí)踐及工作奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞：門(mén)式起重機(jī) 工作機(jī)構(gòu) 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 電氣設(shè)備 Abstract L-type single girder gantry crane gantry crane is a common and widely used in railway

5、 yard, ports and factories. It mainly consists of three working bodies (lifting mechanism, trolley traveling mechanism, bridge run institution), metal structural parts and electrical equipment structure, in which the structural part of the bridge run institutions and metal together make traveling me

6、chanism. This paper introduces the use and development trend of material handling equipment, and relevant expertise learned the given parameters according to the mission statement, combined, in accordance with the relevant national standards and crane design manual for agencies overall design layou

7、t scheme, each institutions and research and computing components and the main technical indicators to be checked for electrical equipment and components related to selection and matching, and finally on the basis of the calculation and verification of choosing the right components, combined with re

8、ference GB select component sizes, complete general plan and a number of working device of FIG. Through this crane design calculations, familiar with the crane design calculation process, consolidate their expertise by drawing graphics to enhance their ability to lay the foundation for future pract

9、ice and work. Keywords: gantry crane； working bodies ；traveling mechanism ；electrical equipment 目錄 摘要 2 Abstract 3 第一章 引言 10 1.1 L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)概述 10 1.2 課題研究思路和設(shè)計(jì)方案 11 1.2.1 小車(chē)設(shè)計(jì)方案 12 1.2.2 大車(chē)初定 14 1.2.3 其它結(jié)構(gòu)初定 15 1.3起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要相關(guān)參數(shù) 16 第二章 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 17 2.1 主起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 17

10、 2.1.1 門(mén)式起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 18 2.1.2 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組 18 2.1.3 鋼絲繩的選擇 19 2.1.4 滑輪、卷筒的選擇 20 2.1.5 初選電動(dòng)機(jī) 23 2.1.6 初選減速器 23 2.1.7 選擇制動(dòng)器 24 2.1.8 選擇聯(lián)軸器 25 2.1.9 起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 26 2.1.10 電動(dòng)機(jī)的校核 27 2.2 副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 28 2.2.1 門(mén)式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 28 2.2.2 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 28 2.2.3 鋼絲繩的選擇 29 2.2.4 滑輪、卷筒的選擇 30 2.2.5 初選電動(dòng)

11、機(jī) 33 2.2.6 初選減速器 34 2.2.7 選擇制動(dòng)器 35 2.2.8 選擇聯(lián)軸器 36 2.2.9 起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 36 2.2.10 電動(dòng)機(jī)的校核 38 第三章 起重機(jī)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 39 3.1 主要參數(shù)和機(jī)構(gòu)的布置 39 3.2 選擇車(chē)輪和軌道 41 3.3 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力的計(jì)算 41 3.3.1摩擦阻力的計(jì)算 41 3.3.2坡道阻力的計(jì)算 42 3.3.3風(fēng)阻計(jì)算 42 3.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 42 3.4.1電動(dòng)機(jī)靜功率的計(jì)算 42 3.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇 43 3.5 減速器的選擇 43 3.6 制動(dòng)器的選擇 43 3.7聯(lián)軸

12、器的選擇 44 3.7.1機(jī)構(gòu)高速軸的計(jì)算扭矩 45 3.7.2低速軸的計(jì)算扭矩 45 3.8電動(dòng)機(jī)的校核 45 3.8.1電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核 45 3.8.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校核(在S4工作制下) 46 3.8.3 起動(dòng)時(shí)間與啟動(dòng)加速度驗(yàn)算 46 第四章 起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 47 4.1 主要參數(shù)和機(jī)構(gòu)的布置 47 4.2 選擇車(chē)輪和軌道 48 4.3 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力的計(jì)算 49 4.3.1 摩擦阻力的計(jì)算 49 4.3.2 坡度阻力的計(jì)算 49 4.3.3風(fēng)阻力的計(jì)算 50 4.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 50 4.5 減速器的選擇 50 4.6 制動(dòng)器的選擇 5

13、1 4.7 聯(lián)軸器的選擇 52 4.8 電動(dòng)機(jī)的校核 52 4.8.1電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核 52 4.8.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校核(在S4工作制下) 53 4.8.3 起動(dòng)時(shí)間與啟動(dòng)加速度驗(yàn)算 53 4.9 起、制動(dòng)打滑驗(yàn)算 54 4.9.1起動(dòng)打滑驗(yàn)算 55 4.9.2制動(dòng)打滑驗(yàn)算 55 4.10 車(chē)輪的計(jì)算 56 4.10.1計(jì)算輪壓 56 4.10.2計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力 56 4.10.3踏面的疲勞強(qiáng)度計(jì)算 57 第五章 起重機(jī)門(mén)架和支腿的設(shè)計(jì)計(jì)算 57 5.1 門(mén)架主要尺寸確定 57 5.1.1 主梁幾何和特性 57 5.1.2支腿幾何尺寸和幾何特性 59 5.

14、1.3下橫梁截面尺寸及幾何特性 60 5.1.4主梁支腿抗彎剛度比 61 5.1.5大車(chē)輪距選取 62 5.2門(mén)架的計(jì)算載荷 62 5.2.1主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度質(zhì)量 62 5.2.2小車(chē)輪壓 62 5.2.3小車(chē)制動(dòng)時(shí)由于貨重和小車(chē)自重引起的慣性力 62 5.2.4大車(chē)制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的慣性力 63 5.2.5風(fēng)載荷 63 5.3主梁的內(nèi)力計(jì)算 64 5.3.1垂直面內(nèi)應(yīng)力 64 5.3.2水平面內(nèi)的內(nèi)應(yīng)力 70 5.4主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 71 5.4.1彎曲應(yīng)力驗(yàn)算 71 5.4.2剪應(yīng)力驗(yàn)算 72 5.4.3主梁扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 73 5.5支腿與下橫梁的內(nèi)應(yīng)力計(jì)算 74 5.

15、5.1門(mén)架平面支腿內(nèi)力計(jì)算 74 5.5.2支腿平面內(nèi)的支腿內(nèi)力計(jì)算 78 5.6支腿和下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算 82 5.6.1支腿強(qiáng)度驗(yàn)算 82 5.6.2下橫梁強(qiáng)度驗(yàn)算 83 5.7門(mén)架的靜剛架計(jì)算 83 5.7.1主梁的剛度計(jì)算 84 5.7.2支腿剛度計(jì)算 84 5.8主梁動(dòng)剛度計(jì)算 87 5.9起重機(jī)輪壓計(jì)算 89 5.9.1門(mén)架平面內(nèi)輪壓 89 5.9.2輪壓的合成 91 第六章 起重機(jī)電氣設(shè)備和安全裝置的選擇及計(jì)算 92 6.1 電源與供電方式 92 6.2起重機(jī)安全裝置 92 6.3起重機(jī)照明及信號(hào) 94 結(jié)語(yǔ) 95 參考文獻(xiàn) 96 致謝 97

16、 第一章 引言 1.1 L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)概述 門(mén)式起重機(jī)一般是由大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的門(mén)架、裝有起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的起重小車(chē)、電氣設(shè)備等幾大部分組成。外形就像一個(gè)屹立在工作場(chǎng)所的大門(mén)。起升機(jī)構(gòu)用來(lái)垂直升降物品，起重小車(chē)用來(lái)帶著載荷作橫向移動(dòng)，以達(dá)到在跨度內(nèi)和規(guī)定高度內(nèi)組成的三維空間里做搬運(yùn)和裝卸貨物用。 圖1-1 L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī) 門(mén)式起重機(jī)是現(xiàn)在使用最廣泛、擁有量最大的一種軌道運(yùn)行式起重機(jī)，其額定起重量可以從幾噸到幾百?lài)崱Ｗ罨镜男问绞峭ㄓ玫蹉^門(mén)式起重機(jī)，其他形式的

17、門(mén)式起重機(jī)都是在通用吊鉤門(mén)式起重機(jī)的基礎(chǔ)上派生發(fā)展出來(lái)的。 本論文設(shè)計(jì)的L型單梁吊鉤門(mén)式起重機(jī)為中級(jí)（A5）工作制，主要由門(mén)架、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)、電氣設(shè)備等組成，橋架采用單梁箱型焊接結(jié)構(gòu)，大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)，全部機(jī)構(gòu)均在操縱室內(nèi)操縱。 ①供電方式：小車(chē)采用軟纜供電，大車(chē)采用滑觸線供電。 ②為防止傾翻和大車(chē)滑行，特設(shè)置手動(dòng)別軌器及地錨固定。 ③為了安全使用，在起重機(jī)上裝有避雷裝置。 ④窗戶(hù)安裝玻璃，能開(kāi)窗玻璃易擦潔更換，內(nèi)設(shè)凸輪控制器，操作方便 1.2 課題研究思路和設(shè)計(jì)方案 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，結(jié)合起重機(jī)的實(shí)際工作條件，應(yīng)該注意以下幾方面的要求：整臺(tái)起重機(jī)與

18、工作場(chǎng)所的配合，以及小車(chē)與門(mén)架的配合。小車(chē)與門(mén)架的相互配合，主要在于：小車(chē)軌距（車(chē)輪中心線間的水平距離）和門(mén)架上的小車(chē)軌距應(yīng)相同，其次，在于小車(chē)的緩沖器與門(mén)架上的擋鐵位置要配合好，小車(chē)的撞尺和門(mén)架上的行程限位裝置要配合好。小車(chē)的平面布置愈緊湊小車(chē)愈能跑到靠近門(mén)架的兩端，起重機(jī)工作范圍也就愈大。小車(chē)的高度小，相應(yīng)的可使起重機(jī)的高度減小，從而減少了起重機(jī)的自重，節(jié)約了材料。 小車(chē)上機(jī)構(gòu)的布置及同一機(jī)構(gòu)中各零件間的配合要求適當(dāng)。起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)平面的布置要合理，二者之間的距離不應(yīng)太小，否則維修不便，或造成小車(chē)架難以設(shè)計(jì)。但也不應(yīng)太大，否則小車(chē)就不緊湊。 小車(chē)車(chē)輪的輪壓分布要求均勻。如果能滿(mǎn)足這個(gè)要

19、求，則可以獲得最小的車(chē)輪，輪軸及軸承箱的尺寸，并且使起重機(jī)門(mén)架主梁上受到均勻的載荷，一般最大輪壓不應(yīng)該超過(guò)平均輪壓得20%。 小車(chē)架上的機(jī)構(gòu)與小車(chē)架配合要適當(dāng)。為使小車(chē)上的起升、運(yùn)行機(jī)構(gòu)與小車(chē)架配合得好，要求二者之間的配合尺寸相符；連接零件選擇適當(dāng)和安裝方便。在設(shè)計(jì)原則上，要以機(jī)構(gòu)為主，盡量用小車(chē)架去配合機(jī)構(gòu)；同時(shí)機(jī)構(gòu)的布置也要盡量符合鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行機(jī)構(gòu)的要求設(shè)計(jì)，但在不影響機(jī)構(gòu)的工作的條件下，機(jī)構(gòu)的布置也應(yīng)配合小車(chē)架的設(shè)計(jì)，使其構(gòu)造簡(jiǎn)單，合理和便于制造。盡量選用標(biāo)準(zhǔn)零部件，以提高設(shè)計(jì)與制造的工作效率，降低生產(chǎn)成本。小車(chē)各部分的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮制造，安裝和維護(hù)檢修的方便，盡量保證各部件拆下

20、修理時(shí)而不需要移動(dòng)鄰近的部件?？傊?，要兼顧各個(gè)方面的相互關(guān)系，做到各部分之間的配合良好。 1.2.1 小車(chē)設(shè)計(jì)方案 小車(chē)機(jī)構(gòu)主要由主副起升機(jī)構(gòu)、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車(chē)架等機(jī)構(gòu)組成。 主副起升機(jī)構(gòu) 主副起升機(jī)構(gòu)均由由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒、鋼絲繩、動(dòng)滑輪、定滑輪、取物裝置等零部件組成。起動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)一般為YZR冶金電動(dòng)機(jī)。主副起升機(jī)構(gòu)均采用兩套制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式。主鉤采用雙月牙板鉤，副鉤采用鍛造單鉤。 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、傳動(dòng)軸 、減速器、車(chē)輪組等組成。為保證輪壓，小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用4車(chē)輪驅(qū)動(dòng)方式.。

21、小車(chē)臺(tái)車(chē)布置如圖，主動(dòng)輪和被動(dòng)輪各半。且四個(gè)主動(dòng)輪位于一側(cè)。 圖1-2 小車(chē)布置示意圖 圖1-3小車(chē)臺(tái)車(chē)布置 如圖，小車(chē)運(yùn)行參數(shù)性能如下表： 序號(hào) 項(xiàng) 目 單 位 數(shù) 值 備 注 1 主動(dòng)輪數(shù)目 m/min 2 2 被動(dòng)輪數(shù)目 m/min 2 3 小車(chē)最大輪壓 KN 500 4 小車(chē)速度 m/min 3816 表1-1 小車(chē)運(yùn)行參數(shù) 小車(chē)架 小車(chē)架采用剛性框架焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)保證車(chē)架足夠的強(qiáng)度、剛度，小車(chē)架受載變形后不影響機(jī)構(gòu)的正常工作；并且車(chē)架的構(gòu)造設(shè)計(jì)考慮起升機(jī)構(gòu)和小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的布置要

22、求，小車(chē)架上的設(shè)備支座經(jīng)加工后焊接在小車(chē)架上。小車(chē)架所允許的最大剛度為f=1/2000 1.2.2 大車(chē)初定 大車(chē)機(jī)構(gòu)由橋架、大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)組成，大車(chē)整體布置如圖所示： 圖1-4 大車(chē)布置示意圖 圖1-5大車(chē)車(chē)輪布置示意圖 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) 大車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)為閉式傳動(dòng)。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用四角驅(qū)動(dòng)型式，由四套機(jī)構(gòu)組成。機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、聯(lián)軸器、減速器、車(chē)輪組等組成。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)位于主梁內(nèi)。大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)有16個(gè)車(chē)輪8個(gè)臺(tái)車(chē)組成組成，每個(gè)角由四個(gè)車(chē)輪組成，為保證起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)不打滑，每個(gè)角有兩個(gè)主動(dòng)輪和兩個(gè)被動(dòng)輪組成。如圖2-2。 大車(chē)運(yùn)行參數(shù)如表 序號(hào) 項(xiàng) 目 單

23、位 數(shù) 值 備 注 1 主動(dòng)輪數(shù)目 m/min 8 2 被動(dòng)輪數(shù)目 m/min 8 3 小車(chē)最大輪壓 KN 500 4 小車(chē)速度 m/min 54 表1-2 大車(chē)運(yùn)行參數(shù) 門(mén)架 門(mén)架主要由主梁和端梁組成，橋架主梁采用整根梁箱形結(jié)構(gòu)，中間不分段。端梁亦采用箱形梁結(jié)構(gòu)，為便于運(yùn)輸，采取分兩段形式，端梁接頭形式為頂部翼緣板和腹板采用角鋼對(duì)接。橋架的主梁與端梁采用高強(qiáng)度螺栓連接。 1.2.3 其它結(jié)構(gòu)初定 起重機(jī)除了小車(chē)和大車(chē)結(jié)構(gòu)外，還有司機(jī)室，電氣設(shè)備等。本次設(shè)計(jì)中，橋式起重機(jī)采用安全滑觸線供電，滑觸線布置在司機(jī)室的對(duì)側(cè)。

24、而司機(jī)室布置在主梁一邊。起重機(jī)走臺(tái)上通道的寬度不小于600mm，走臺(tái)上方的凈空高度不小于1800mm。走臺(tái)能承受3kN移動(dòng)的集中載荷而不產(chǎn)生永久變形。走臺(tái)板面具有防滑性能。在橋架上設(shè)有高度不低于1100mm的欄桿，并設(shè)有間距不大于350mm的水平橫桿，底部設(shè)有不低于80mm的圍護(hù)板；欄桿上任何一處都能承受1kN來(lái)自任何方向的載荷而不會(huì)產(chǎn)生塑性變形。橋式起重機(jī)的通道和門(mén)一般設(shè)置在司機(jī)室的一側(cè)?？紤]到整機(jī)供電的安全性，起重機(jī)金屬機(jī)構(gòu)及所有電器設(shè)備的金屬外殼、管槽、電纜金屬外皮及變壓器低壓側(cè)要全部接地。 1.3起重機(jī)設(shè)計(jì)的主要相關(guān)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng) 目 單 位 數(shù) 值

25、備 注 1 起重機(jī)跨度 m 30 2 工作級(jí)別 A5 3 吊鉤起重量 t 20/5 吊鉤起升高度 m 10 主鉤起升速度 m/min 716 副鉤起升速度 m/min 1918 4 大車(chē)速度 小車(chē)速度 m/min m/min 54 3816 5 大車(chē)最大輪壓 小車(chē)最大輪壓 KN KN 500 6 起重機(jī)兩邊懸臂長(zhǎng)度 m 10 7 起升機(jī)構(gòu)行走軌道扭矩 Kg/m 42 表1-3起重機(jī)相關(guān)參數(shù) 根據(jù)起重機(jī)性能參數(shù)，該起重機(jī)主副鉤均可采用一組雙聯(lián)卷筒、一組動(dòng)

26、滑輪、一組定滑輪、一個(gè)吊鉤結(jié)構(gòu)形式，由2根鋼絲繩起吊，每根鋼絲繩一端固定于卷筒的外端，另一端固定于定滑輪旁邊的平衡桿上；小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用集中驅(qū)動(dòng)方式；大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用四角分別驅(qū)動(dòng)方式；門(mén)架采用全偏軌箱形主梁、箱形端梁的單梁結(jié)構(gòu)，小車(chē)架采用剛性框架焊接結(jié)構(gòu)，為減輕整機(jī)重量，提高整機(jī)的性能，主要承載構(gòu)件材質(zhì)可采用Q345-A材料。 第二章 起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 主起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和減速器的高速軸相聯(lián)系，為了安裝便利且提高補(bǔ)償能力，通常如上圖那樣將齒輪軸用一段浮動(dòng)軸聯(lián)接。 2.1.1 門(mén)式起重機(jī)主起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 主起重量 Q=20t 工作級(jí)

27、別 A5 最大起升高度 H=10m 主鉤起升速度 Va=716m/min 2.1.2 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組 按照傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置易緊湊的原則，決定采用如上圖所示的傳動(dòng)方案。如圖所示，選擇滑輪組倍率a=4的雙聯(lián)滑輪組，其鋼絲繩的纏繞方式如圖所示。 圖2-3 雙聯(lián)滑輪組 2.1.3 鋼絲繩的選擇 根據(jù)起重機(jī)的額定起重量,選擇雙聯(lián)起滑輪組，倍率為ih=4，承載繩的分支數(shù)Z=2ih=8. 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)ih=4查得鋼絲繩滑輪組效率ηh=0.97。 (1) 鋼絲繩所受最

28、大靜拉力 Smax=Q+G0/2ihηh =(20+0.96)104/ 240.97 =2.7104N 式中 Q ―— 額定起重量，Q =20t； G0—— 吊鉤組重量,G0 =0.96t （ 吊鉤的重量一般約占額定起重量的2 ~ 4 % ，這里取吊鉤掛架重量為0.96t）； ih——滑輪組倍率，ih=4； ηh——滑輪組效率，ηh=0.97。 根據(jù)上述數(shù)據(jù)選用鋼絲繩，由參考文獻(xiàn)[5]選擇圓股線接觸鋼絲繩6W﹙19﹚，選擇鋼絲繩的破斷拉力應(yīng)滿(mǎn)足 Smax≦φSb/n 式中Smax——鋼絲繩工作

29、時(shí)所受的最大拉力（N）； Sb——鋼絲繩規(guī)范中鋼絲破斷拉力的總和（N）； ?——鋼絲繩判斷拉力換算系數(shù)，對(duì)于繩6W(19)的鋼絲繩，查得?=0.85； n——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于M5工作類(lèi)型n=5.0 由上式可得 Sb≧k/φSmax =5.0/0.852.7104 =15.88104 查參考文獻(xiàn)[4]選擇鋼絲繩6W(19)，公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度1850N/ mm2，直徑d=20.0mm，其鋼絲破段拉力總和[Sb]=27.95104N，標(biāo)記如下 鋼絲繩 20 NA T6(9+9+1)+FC1850ZS279.5 GB/

30、T 1996 2.1.4 滑輪、卷筒的選擇 為了確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪的直徑應(yīng)滿(mǎn)足： Dh≥d(h-1) (2.3) =20(20-1)=380mm 式中 h—— 系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[4]查得，對(duì)工作類(lèi)型M5的起重機(jī)，取h=20； d——所選擇的鋼絲繩的直徑，mm。 查參考文獻(xiàn)[4]取滑輪的直徑為Dh=560 mm。 平衡滑輪名義直徑：d平=Dh=560 mm 查參考文獻(xiàn)[2]，由鋼絲繩

31、直徑d=20mm，得繩槽斷面尺寸,由繩槽斷面尺寸，選擇滑輪軸承6224。 所選滑輪：滑輪 B 20630 起重機(jī)中主要采用鑄造圓柱形卷筒。在大多數(shù)情況下，繩索在卷筒上只繞一層。 1) 卷筒的直徑： DH ≧d(h-1) =20(18-1)=340mm 式中 h——系數(shù)，由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得，對(duì)工作類(lèi)型M5的起重機(jī)，取h=18； d——所選擇的鋼絲繩的直徑，mm。 取卷筒的直徑為D =630mm。 2) 卷筒槽計(jì)

32、算 繩槽半徑：R=（0.53～0.56）d=10.6～11.2mm 取11mm 繩槽深度（標(biāo)準(zhǔn)槽）：c0=（0.25～0.4）d=5～8mm 取6.0mm 繩槽節(jié)距：p=d+（2～4） 取22mm 卷筒計(jì)算直徑：D0=D+d=650 mm 3) 確定卷筒長(zhǎng)度并驗(yàn)算起強(qiáng)度 根據(jù)需要選擇雙聯(lián)卷筒，卷筒的總長(zhǎng)度： L=2(L0+L1+L2)+Lg (2.5) 式中 H—— 最大起升高度，H＝10 m； Z——鋼絲繩安全圈數(shù)，Z > 1.5 ，取Z=2； P ——繩槽節(jié)距，P = 22m

33、m； L1——無(wú)繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要確定，L1= 300mm； L2——固定繩尾所需長(zhǎng)度，L2≈3p=66mm； Lg——中間光滑部分長(zhǎng)度， Lg=50mm 0D——卷筒的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算）, 0D＝D＋d=630＋20 = 650 mm； 代入上式得： L=2(475.16+300+66)+50=1732.32mm 取L=1800m，卷筒材料初步采用HT200 灰鑄鐵 GB/T 9439-1988，抗拉強(qiáng)度極限δL=195MPa，抗壓δy=δL=585MPa 其壁厚可按參考文獻(xiàn)[14]公式確定 δ=0.02D+（6～10）=

34、0.02630+8=18.6～22.6mm， 取δ=20mm 卷筒壁的壓應(yīng)力演算： 許用壓應(yīng)力，故強(qiáng)度足夠。 由于卷筒L<3D，不計(jì)算由彎曲力矩產(chǎn)生的拉應(yīng)力（因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力小，一般忽略不計(jì)). 卷筒轉(zhuǎn)速 計(jì)算電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)起升功率PN Pq--主起升機(jī)構(gòu)額定起升載荷 vq--主鉤起升速度，單位m/s η--起升機(jī)構(gòu)的總效率，一般取 0.80.85 2.1.5 初選電動(dòng)機(jī) 按照S4工作制，確定相應(yīng)的CZ值和實(shí)際接電持續(xù)率下的功率，然后判定其工作狀況。查閱參考文獻(xiàn)[1]，其起

35、升機(jī)構(gòu)的JC值為JC%=25%,CZ=150穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)G=0.8。 選用YZR280S-8型電動(dòng)機(jī)，功率PC=51kw，轉(zhuǎn)速ne=718r/min 由JC=25%，CZ=150得P=25kw，GD2=23.5N.m2 2.1.6 初選減速器 根據(jù)要求選用QY系列硬齒面減速器 計(jì)算起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，選擇減速器 查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》，取i=5 根據(jù)傳動(dòng)比i=5，有電動(dòng)機(jī)功率N=51kw,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速718r/min， 選擇減速器，其型號(hào)為 QJR-500-3CW 其最大輸出扭矩60000N.m 驗(yàn)算最大扭矩 Mmax=（0.70.8）M額i

36、 --電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍率 --電動(dòng)機(jī)傳遞的效率， =0.9~0.95 M額--電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 因?yàn)镸max <[M],最大扭矩驗(yàn)算通過(guò)。 實(shí)際起升速度和實(shí)際所需功率的驗(yàn)算 實(shí)際起升速度為： 要求起升速度偏差應(yīng)小于10% 所以 滿(mǎn)足要求。 2.1.7 選擇制動(dòng)器 主起升機(jī)構(gòu)采用支持制動(dòng)和控制制動(dòng)，支持制動(dòng)采用常閉電液盤(pán)式制動(dòng)器，控制制動(dòng)采用電氣制動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)裝置每個(gè)減速器高速軸兩端各設(shè)置一套電液盤(pán)式制動(dòng)器，一套為工作制動(dòng)器，另一套為輔助制動(dòng)器，在任何情況下不會(huì)出現(xiàn)“溜鉤”現(xiàn)象，每套制動(dòng)器的安全系數(shù)≥1.25。

37、 計(jì)算制動(dòng)力矩 K2--制動(dòng)器安全系數(shù)，K2取1.75 PQ--額定起升重量，取2.96104N --機(jī)構(gòu)的效率，取0.85 D--卷筒直徑，單位m，取D=0.65 a--滑輪組倍率，a=4 i--減速器傳動(dòng)比，i取5 故所選制動(dòng)器型號(hào)為： YWZ5-315/80 其制動(dòng)輪直徑為315mm，質(zhì)量為62.4kg，最大制動(dòng)力矩為1000N.m，其制動(dòng)輪的聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為5.4kg.m2。 2.1.8 選擇聯(lián)軸器 依據(jù)所傳遞的扭矩，轉(zhuǎn)速和被連接的軸頸等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升機(jī)構(gòu)中，所選聯(lián)軸器要滿(mǎn)足 M=K1K2Mmax [M]

38、 K1--聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對(duì)起升機(jī)構(gòu)，K1=1.8 K2--角度偏差系數(shù)，對(duì)齒輪聯(lián)軸器，其K2=1 Mmax--按照第二類(lèi)載荷計(jì)算的軸傳遞的最大扭矩 選擇型號(hào)為 CLZ3，其最大許用扭矩為3150N.m。 2.1.9 起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)加速度的驗(yàn)算 J1--電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J1=17.08 kgm2 J2--聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J2=0.22 kgm2 J3--制動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J3=35 kgm2 D--卷筒的直徑，單位m， D=0.65m I --減速器的減速比，i=5 n --電動(dòng)

39、機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 n=718r/min M起平--電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，查參考文獻(xiàn)[11]， 為（1.51.8）M電。取M起平=1.6 M電 M起平=2808 Nm M電--電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 通常起升機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間為1~5s，故所選電動(dòng)機(jī)合適. 制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)加速度的驗(yàn)算 n’ --滿(mǎn)載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通常取n’=1.1n=638r/min M靜’ --滿(mǎn)載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩， Nm M制=4000 Nm 制動(dòng)加速度為： 其制動(dòng)加速度

40、小于推薦值，合理。 2.1.10 電動(dòng)機(jī)的校核 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核 PN--電動(dòng)機(jī)的額定功率，單位為（KW） H--系數(shù)，對(duì)于繞線式電動(dòng)機(jī)取2.5 m--電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)，m=1 --電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)，取3.2 --起升機(jī)構(gòu)的效率，取0.85 vq--起升速度，單位為716（m/s） 故，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核通過(guò)。 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校核(在S4工作制下) K--電動(dòng)機(jī)的工作類(lèi)型系數(shù)，取k

41、=0.75 r--系數(shù)，與的比值及使用情況有關(guān)，起升機(jī)構(gòu)=（0.050.1），取其為0.1，查參考文獻(xiàn)[2]，得r=0.875 故 發(fā)熱校核通過(guò)。 2.2 副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.2.1 門(mén)式起重機(jī)副起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù) 起重量 5t 起升高度 10m 起升速度 1918m/min 工作級(jí)別 A5 2.2.2 確定傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組 圖2-4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 依據(jù)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置易緊湊的原則，現(xiàn)采用如上圖所示的傳動(dòng)方案。如圖所示，查閱參考文獻(xiàn)[5]，選擇滑輪組倍率a=2的雙聯(lián)滑輪組。查閱參考文獻(xiàn)[5]，選取起重量為0.5t的鍛造單鉤，由

42、G=（2%-4%）Q ,計(jì)G=0.1t，故主起升載荷 Pq=Q+G=0.6104N 2.2.3 鋼絲繩的選擇 滑輪組采用滾動(dòng)軸承，采用a=2的倍率。查閱參考文獻(xiàn)[5]，得到滑輪組的效率=0.96 計(jì)算鋼繩的靜拉力 a--滑輪組的倍率 Pq--副起升機(jī)構(gòu)額定起升載荷 選用鋼絲繩 由鋼絲繩選用的最小安全系數(shù)法 F0Sn F0--鋼絲繩整繩的破斷拉力 n --鋼絲繩的最小安全系數(shù)，查閱參考文獻(xiàn)[4]，由機(jī)構(gòu)工作級(jí)別選擇n=4.5 S--鋼繩的最大靜剛度 F0=15.634.5=70

43、.31KN 對(duì)于單層繞卷筒一般選擇纖維芯的鋼絲繩 對(duì) F0=*S絲 S絲--鋼絲的破斷拉力 --鋼絲繩判斷拉力換算系數(shù) ，對(duì)于單層繞纖維芯鋼絲繩取 S絲=82.72KN 由參考文獻(xiàn)[4]中鋼絲繩選擇表中 選擇合適的鋼絲繩，其編號(hào)為 鋼絲繩 12.5NAT619W+FC1550ZS88.7-1996 2.2.4 滑輪、卷筒的選擇 滑輪計(jì)算 為了確保鋼絲繩具有一定的使用壽命，滑輪的直徑（子繩槽底部算起的直徑）應(yīng)滿(mǎn)足： Dh≥d(e-1) =12.5(20-1)=237.5mm 式中 e—— 系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[5]查得，對(duì)工作類(lèi)型M5的起重機(jī)，取e=20；

44、 d——所選擇的鋼絲繩的直徑，mm。 取滑輪的直徑為Dh=315 mm。 平衡滑輪名義直徑：d平=Dh=315mm 查參考文獻(xiàn)[4]，由鋼絲繩直徑d=12.5mm，得繩槽斷面尺寸。 由繩槽斷面尺寸，選擇滑輪軸承6224。 所選滑輪：滑輪B12.5315 卷筒計(jì)算 起重機(jī)中主要采用鑄造圓柱形卷筒。在大多數(shù)情況下，繩索在卷筒上只繞一層。 (1) 卷筒的直徑： Dh≥d(e-1)=12.5(18-1)=212.5mm 式中 e——系數(shù)，由《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得，對(duì)工作類(lèi)型M5的起重

45、機(jī)，取e=18； d——所選擇的鋼絲繩的直徑，mm。 查參考文獻(xiàn)[4]，取卷筒的直徑為D =400mm。 (2） 卷筒槽計(jì)算 繩槽半徑：R=（0.53～0.56）d=6.625～7mm 取7mm 繩槽深度（標(biāo)準(zhǔn)槽）： C0=（0.25～0.4）d=3.125～5mm 取4mm 繩槽節(jié)距：p=d+（2～4）=15mm 卷筒計(jì)算直徑：D0=D+d=412.5mm (3) 確定卷筒長(zhǎng)度并驗(yàn)算起強(qiáng)度 根據(jù)需要選擇雙聯(lián)卷筒，卷筒的總長(zhǎng)度： 式中 H——最大起升高度，H＝10 m； Z——鋼絲繩安全圈數(shù)，Z > 1.5 ，取Z

46、=2； P ——繩槽節(jié)距，P = 15mm； L1——無(wú)繩槽卷筒端部尺寸，由結(jié)構(gòu)需要確定，L1 = 80； L2——固定繩尾所需長(zhǎng)度， L2≈3p=45mm； Lg——中間光滑部分長(zhǎng)度，Lg =50mm D0——卷筒的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算）, D0＝D＋d=400＋12.5=412.5 mm； 代入上式得： L=2(261.62+80+45)+50=773.23mm 取L=1000mm，卷筒材料初步采用HT200 灰鑄鐵 GB/T 9439-1988，抗拉強(qiáng)度極限δL=195MPa，抗壓δy=δL=585MPa。 其壁厚可按經(jīng)驗(yàn)公

47、式確定δ=0.02D+（6～10）=14～18mm，取δ=18mm。 卷筒壁的壓應(yīng)力演算，： 許用壓應(yīng)力，故強(qiáng)度足夠。 由于卷筒L<3D，可以不計(jì)算由彎曲力矩產(chǎn)生的拉應(yīng)（因扭轉(zhuǎn)應(yīng)力甚小，一般忽略不計(jì)）。 卷筒轉(zhuǎn)速 2.2.5 初選電動(dòng)機(jī) 計(jì)算電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)起升功率PN Pq--主起升機(jī)構(gòu)額定起升載荷 vq--主鉤起升速度，單位m/s --起升機(jī)構(gòu)的總效率，一般取 0.80.85 選擇電動(dòng)機(jī) 按照S4工作制，確定相應(yīng)的CZ值和實(shí)際接電持續(xù)率下的功率，判定其工作狀況。查閱GB/T

48、 3811-2008，其起升機(jī)構(gòu)的JC值為JC%=25%,CZ=150穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)G=0.8。 由PnGPN Pn0.819.18=15.34KW 查閱參考文獻(xiàn)[5]， 根據(jù)JC%=25%, CZ=150選擇YZR冶金電動(dòng)機(jī)， 其型號(hào)為 YZR 180 M–6 其中，轉(zhuǎn)速n=955r/min，額定功率N=17KW，質(zhì)量m=840kg，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GD2=3.9Nm2 最大轉(zhuǎn)矩倍率 =3.2 2.2.6 初選減速器 計(jì)算起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比，選擇減速器 查閱參考文獻(xiàn)[11]， 由電動(dòng)機(jī)功率傳動(dòng)比i=32.5， 轉(zhuǎn)速n

49、=955r/min，選擇減速器，其型號(hào)為： QJR 560-32.5 Ⅱ C W 其最大許用輸出扭矩為 60000 Nm ，最大徑向力為75kN 驗(yàn)算最大扭矩 Mmax=（0.70.8）M額i --電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍率 --電動(dòng)機(jī)傳遞的效率， =0.9~0.95 M額--電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 Mmax=（0.70.8）3.217032.50.95=13436.8 Nm60000 Nm 最大扭矩驗(yàn)算通過(guò) 驗(yàn)算最大徑向力和傳動(dòng)比 卷筒的質(zhì)量G筒為 其中為剛才的容積量 =78.5KN/m3 G筒=3.14400

50、10003.4878.510-6=34.31KN Pmax=2Smax+0.5G筒=1.0515.632+0.534.31=49.98 KN[75KN] 最大徑向力校核通過(guò) 選用合理 2.2.7 選擇制動(dòng)器 副起升機(jī)構(gòu)采用雙制動(dòng)器，制動(dòng)前，下降速度自動(dòng)降低至速度的最低檔，在任何情況下不會(huì)出現(xiàn)“溜鉤”現(xiàn)象。制動(dòng)器采用焦作“金箍牌”常閉式液壓推桿制動(dòng)器，每套制動(dòng)器的安全系數(shù)≥1.25。 計(jì)算制動(dòng)力矩 K2--制動(dòng)器安全系數(shù)，K2取1.75 PQ--額定起升重量，取5.1105N --機(jī)構(gòu)的效率，取0.85

51、 D--卷筒直徑，單位m，取D=0.4m a--滑輪組倍率，a=2 i--減速器傳動(dòng)比，i取32.5 故 所選制動(dòng)器的型號(hào)為： YWZ5 – 325/ 80 其制動(dòng)輪直徑為315mm，質(zhì)量為62.4kg，最大制動(dòng)力矩為1000 Nm 查閱參考文獻(xiàn)[1]表3-12-8， 其帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 5.4 kgm2 2.2.8 選擇聯(lián)軸器 依據(jù)所傳遞的扭矩，轉(zhuǎn)速和被連接的軸頸等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升機(jī)構(gòu)中，所選聯(lián)軸器要滿(mǎn)足 M=K1K2Mmax[M] K1--聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對(duì)起升機(jī)構(gòu)，K1=1.8 K2--角度偏差系數(shù)，對(duì)齒輪聯(lián)軸器，其K2=1

52、 Mmax--按照第二類(lèi)載荷計(jì)算的軸傳遞的最大扭矩 M=955051/9553.2（0.70.8）=1305.6Nm 選擇型號(hào)為 CLZ 3, 其最大許用轉(zhuǎn)矩為 3150Nm 2.2.9 起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算 起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)加速度的驗(yàn)算 J1--電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J1=2.86 kgm2 J2--聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J2=0.12 kgm2 J3--制動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J3=5.4kgm2 D--卷筒的直徑，單位m， D=0.4m I --減速器的減速比，i=32.5 n --電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 n=955r/min M起平--電

53、動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，查參考文獻(xiàn)[1]，為（1.51.8） 取M起平=1.5 M電 M起平=1080Nm M電--電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩 起動(dòng)加速度為： 其起升加速度小于推薦值，合理。 制動(dòng)時(shí)間和制動(dòng)加速度的驗(yàn)算 n’ --滿(mǎn)載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，通常取n’=1.1n=1064.8r/min M靜’ --滿(mǎn)載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩， Nm M制=630 Nm 制動(dòng)加速度為： 其制動(dòng)加速度小于推薦值，合理 2.2.10 電動(dòng)機(jī)的校核 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核

54、 PN--電動(dòng)機(jī)的額定功率，單位為（KW） H--系數(shù)，對(duì)于繞線式電動(dòng)機(jī)取2.5 m--電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)，m=1 --電動(dòng)機(jī)的過(guò)載倍數(shù)，取3.2 --起升機(jī)構(gòu)的效率，取0.85 vq--起升速度，單位為（m/s） 故，電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核通過(guò)。 電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱校核(在S4工作制下) K--電動(dòng)機(jī)的工作類(lèi)型系數(shù)，取k=0.75 r--系數(shù)，與的比值及使用情況有關(guān)。 起升機(jī)構(gòu)=（0.050.1），取其為0.1，查參考文獻(xiàn)[5]，得r=0.875

55、 故 發(fā)熱校核通過(guò)。 第三章 起重機(jī)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 主要參數(shù)和機(jī)構(gòu)的布置 現(xiàn)將小車(chē)設(shè)計(jì)為垂直反滾輪式小車(chē)，起重量20t的起重機(jī)采用4個(gè)車(chē)輪支承的小車(chē)，起重四個(gè)為主動(dòng)車(chē)輪，主動(dòng)車(chē)輪由小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)集中驅(qū)動(dòng)。 圖3-1 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式 起重量：Q主=20t Q副=5t 工作制度：中級(jí)工作制，JC%=25 小車(chē)運(yùn)行速度：3816m /min 車(chē)輪數(shù)：4個(gè)（其中2個(gè)為主動(dòng)車(chē)輪）其中外側(cè)的一個(gè)主動(dòng)輪由立式套裝減速器的空心軸用鍵直接與車(chē)輪軸聯(lián)接，而另一個(gè)主動(dòng)輪由固定在2個(gè)車(chē)輪軸上的齒輪通過(guò)中間軸上的惰輪驅(qū)動(dòng)。 驅(qū)動(dòng)形式：集中驅(qū)動(dòng) 參考類(lèi)型，規(guī)格相近

56、的單主梁小車(chē)，估計(jì)小車(chē)自重如下： ； ； 。 各質(zhì)量至小車(chē)主動(dòng)車(chē)輪的距離，其中距離B=1230mm;距離；； ; 根據(jù)小車(chē)的平衡條件，求出主動(dòng)輪輪壓，從動(dòng)輪輪壓和反滾輪輪壓； 由; 代入數(shù)據(jù)可得 由： 代入數(shù)據(jù)可得 因此，滿(mǎn)載主動(dòng)輪輪壓； 滿(mǎn)載垂直反滾輪壓： 空載主動(dòng)輪輪壓： 空載車(chē)輪輪壓為： 空載垂直反滾輪輪壓： 每個(gè)空載垂直反滾輪輪壓 3.2 選擇車(chē)輪和軌道 根據(jù)起升重量，選擇圓柱踏面單輪緣車(chē)輪，其D=500mm，選擇輕軌 求車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算載荷 因?yàn)檐壍老涤型鬼敚受?chē)輪與軌道為點(diǎn)接觸。取D=500mm，

57、對(duì)于24kg/m輕軌，軌頂?shù)那拾霃絉=300mm： 點(diǎn)接觸的接觸應(yīng)力計(jì)算 今選用車(chē)輪材料為ZG35CrMnSi，查文獻(xiàn)得，。由表，. 由表， 因車(chē)輪轉(zhuǎn)速 查文獻(xiàn)得， 滿(mǎn)足要求 3.3 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力的計(jì)算 垂直反滾輪式小車(chē)，有兩個(gè)垂直車(chē)輪和兩個(gè)垂直反滾輪。 3.3.1摩擦阻力的計(jì)算 式中，主動(dòng)車(chē)輪的參數(shù)： 垂直反滾輪的參數(shù)： 則可得Mm=9219N.m 3.3.2坡道阻力的計(jì)算 m--起重機(jī)總起升重量，單位kg mi--小車(chē)的質(zhì)量，單位kg t --軌道的傾斜角度，門(mén)架上的小車(chē)為 0

58、.001 Pt=（49.6+8）103100.001=5760N.m 所以，穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力 Pj =Pm +Pt=14979N 3.3.3風(fēng)阻計(jì)算 3.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.4.1電動(dòng)機(jī)靜功率的計(jì)算 PN--電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行功率，單位kw Pj--小車(chē)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力，Pj=14979N vy--小車(chē)運(yùn)行速度，單位m/s vy=381660=63.6m/s --機(jī)構(gòu)的傳遞效率，=0.9 m--電動(dòng)機(jī)的總臺(tái)數(shù)，m=1 3.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇

59、 Kd--考慮到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)慣性影響的功率增大系數(shù)，取Kd =1.3 P=1.310.58=13.76kw 查閱參考文獻(xiàn)[7]，CZ=150 JC%=25 按S4工作制，選擇 電動(dòng)機(jī) YZR 160M2-6 其中，轉(zhuǎn)速n=945r/min，額定功率N=15KW，質(zhì)量m=390kg，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 GD2=0.58kgm2 3.5 減速器的選擇 減速器的傳動(dòng)比： 由參考文獻(xiàn)[14]選用立式減速器ZSC600，i=40 輸入功率 小車(chē)運(yùn)行速度驗(yàn)算 誤差： 選擇可用 3.6 制動(dòng)器的選擇 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器根據(jù)起

60、重機(jī)滿(mǎn)載、順風(fēng)和下坡運(yùn)行時(shí)制動(dòng)工況選擇，制動(dòng)器應(yīng)使起重機(jī)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)停車(chē)，每套制動(dòng)器的安全系數(shù)≥1.75； Pt--坡道阻力，單位N，Pt=5760N Pm’--不考慮輪緣與軌道附加摩擦的摩擦阻力，單位N， Pm’= Pm/1.6=14979N D--車(chē)輪踏面直徑，單位m --機(jī)構(gòu)的傳遞效率，=0.9 i--減速器的減速比，i=40 n--電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 tz--運(yùn)行機(jī)構(gòu)的制動(dòng)時(shí)間，單位s，查閱參考文獻(xiàn)[7]，tz=5.8s k--其他傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量這算到電動(dòng)機(jī)軸上的影響系數(shù)，k=1.2 mz--制動(dòng)器的臺(tái)數(shù)。 前面已計(jì)算

61、 選擇 YWZ5 – 200/30 的制動(dòng)器 3.7聯(lián)軸器的選擇 由表查得YZR160M2-6電動(dòng)機(jī)的軸端尺寸為d=48mm,L=110mm 由表查得減速器ZSC-600的輸入軸端尺寸d1=35mm,l1=55mm 輸出軸端尺寸 D=80mm；l2=115mm； 3.7.1機(jī)構(gòu)高速軸的計(jì)算扭矩 由參考文獻(xiàn)[16]選擇帶制動(dòng)輪的半聯(lián)軸器，其圖號(hào)為S217，質(zhì)量G2=18.1kg，，允許傳遞的最大扭矩 3.7.2低速軸的計(jì)算扭矩 今選用四個(gè)半齒聯(lián)軸器CLZ3，其圖號(hào)為S160，質(zhì)量Gz=25.7kg 3.8電動(dòng)機(jī)的校核 3.8.1電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核

62、 PN--基準(zhǔn)接電持續(xù)率的時(shí)電動(dòng)機(jī)額定功率，單位kw vas--平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩標(biāo)么值，取1.7 Pj--穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力，14979N v--運(yùn)行速度，v==24.96m/s --機(jī)構(gòu)傳遞效率，取0.9 J總--機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J1--電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，取 J2--電動(dòng)機(jī)上制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 K--計(jì)及其他傳動(dòng)輪飛輪距影響的系數(shù)，可取1.11.2 t--機(jī)構(gòu)初選起動(dòng)時(shí)間，小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)取46s

63、 K--電動(dòng)機(jī)的工作類(lèi)型系數(shù)，取k=0.75 r--系數(shù)，與的比值及使用情況有關(guān)。 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)=0.35，查參考文獻(xiàn)，得r=1.25 N靜--滿(mǎn)載凈功率 N靜=10.58kw 故 發(fā)熱校核通過(guò)。 3.8.3 起動(dòng)時(shí)間與啟動(dòng)加速度驗(yàn)算 滿(mǎn)載、上坡、迎風(fēng)時(shí)的啟動(dòng)時(shí)間 J總--機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 kgm2，前面已算得J總=24.71kgm2 n --電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速 r/min m--電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù) Mmq--電動(dòng)機(jī)的平均

64、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩單位：Nm Mmq=(1.51.8)Tn Mmq=1.7Tn=1.7139.06=236.40 Nm Mj--滿(mǎn)載、上坡時(shí)作用于電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻力距。單位：Nm Nm PJ--運(yùn)行靜阻力單位 D--車(chē)輪踏面直徑，單位mm i--減速器的減速比,I=40 --機(jī)構(gòu)的傳遞效率 其起升加速度小于推薦值 第四章 起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 主要參數(shù)和機(jī)構(gòu)的布置 起重量20t的單梁門(mén)式起重機(jī)采用16個(gè)

65、車(chē)輪支承的小車(chē)，每個(gè)角上4個(gè)車(chē)輪，4個(gè)車(chē)輪中有2個(gè)為主動(dòng)車(chē)輪，主動(dòng)車(chē)輪由大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)分別驅(qū)動(dòng)。 起重量：Q主=20t Q副=5t 工作制度：中級(jí)工作制，JC%=25 大車(chē)運(yùn)行速度：54m /min 車(chē)輪數(shù)：16個(gè)（其中8個(gè)為主動(dòng)車(chē)輪） 驅(qū)動(dòng)形式：分別驅(qū)動(dòng) 根據(jù)同類(lèi)型起重機(jī)大小車(chē)重量估計(jì)為：大車(chē)橋架總重為14t，小車(chē)重量為8 t 圖4-1 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式 4.2 選擇車(chē)輪和軌道 由表得，選擇雙輪緣車(chē)輪=700mm大車(chē)車(chē)輪軸徑：d=100mm； 車(chē)輪軸承型號(hào)：7524；軌道型號(hào)：P43；由表，軌頂曲率半徑R=30cm 最大許用輪壓為500KN。

66、 求車(chē)輪踏面疲勞計(jì)算載荷： 由前面計(jì)算可知： 因?yàn)檐壍老涤型鬼?，故?chē)輪與軌道為點(diǎn)接觸。取D=700mm，軌頂半徑R=300mm點(diǎn)接觸的接觸應(yīng)力計(jì)算： 今選用車(chē)輪材料為ZG35CrMnSi，由參考文獻(xiàn)[9]，， ， 因車(chē)輪轉(zhuǎn)速 由參考文獻(xiàn)得， 經(jīng)計(jì)算滿(mǎn)足要求。 4.3 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行阻力的計(jì)算 4.3.1 摩擦阻力的計(jì)算 摩擦阻力的計(jì)算，由式 取 4.3.2 坡度阻力的計(jì)算 坡度阻力的計(jì)算，根據(jù)式 4.3.3風(fēng)阻力的計(jì)算 風(fēng)阻力的計(jì)算： 4.3.4運(yùn)行阻力的計(jì)算 運(yùn)行總阻力： 4.4 電動(dòng)機(jī)的選擇 初選電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率：已知運(yùn)行速度 則電動(dòng)機(jī)功率： 由參考文獻(xiàn)[5]選得，選擇電動(dòng)機(jī)，YZE200L-6， 其中JC=40%，S4，N=17KW,n=973r/min, 4.5 減速器的選擇 減速器的傳動(dòng)比： 今選用立式套裝減速器，查得：