板坯搬運(yùn)起重機(jī)的設(shè)計(jì)【雙梁橋式起重機(jī)】【說明書+CAD】

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development marked the country or regions economic strength, technological level, the standard of living and national defensive strength level.The manufacturing sector development is inseparable from a variety of lifting appliances.In this paper double girder overhead crane more systematic and complete design.A double girder overhead crane mainly composed of the hoisting mechanism, the car run institutions the traveling mechanism and the bridge structure.In this paper it contains various parts of the analysis and design,and a rigorous calculation checking.Key words:Double girder overhead crane ; Hoisting mechanism; Operating agencies; Bridge structure;1 前言眾所周知，起重機(jī)作為許多大型工程必不可少的工具，用途的確越來越廣泛，不僅適用于廠礦、企業(yè)的車間、倉(cāng)庫(kù)等，而且可以適應(yīng)在室內(nèi)或露天的固定跨間作一般裝卸及起重運(yùn)輸工作。由此可見起重機(jī)的在實(shí)際過程中的作用越來越重要了。物料搬運(yùn)成了人類生產(chǎn)活動(dòng)的重要組成部分，距今已有五千多年的發(fā)展歷史。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，自動(dòng)化程度的提高，作為物料搬運(yùn)重要設(shè)備的起重機(jī)在現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中應(yīng)用越來越廣，作用愈來愈大，對(duì)起重機(jī)的要求也越來越高。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。在工程中所用的起重機(jī)械，根據(jù)其構(gòu)造和性能的不同，一般可分為輕小型起重設(shè)備、橋式類型起重機(jī)械和臂架類型起重機(jī)三大類。輕小型起重設(shè)備如：千斤頂、氣動(dòng)葫蘆、電動(dòng)葫蘆、平衡葫蘆（又名平衡吊）、卷?yè)P(yáng)機(jī)等。橋架類型起重機(jī)械如梁式起重機(jī)、龍門起重機(jī)等。臂架類型起重機(jī)如固定式回轉(zhuǎn)起重機(jī)、塔式起重機(jī)、汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、履帶起重機(jī)等。1 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，設(shè)置在小車上的起升機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)貨物垂直升降。三個(gè)機(jī)構(gòu)的綜合，構(gòu)成一立方體形的工作范圍，這樣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。2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)易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(jī)三種。各類橋式起重機(jī)的特點(diǎn)如下： 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)又稱梁式起重機(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。橋架主梁是由工字鋼或其它型鋼和板鋼組成的簡(jiǎn)單截面梁，用手拉葫蘆或電動(dòng)葫蘆配上簡(jiǎn)易小車作為起重小車，小車一般在工字梁的下翼緣上運(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)稱為懸掛梁式起重機(jī)。 3) 冶金專用橋式起重機(jī)在鋼鐵生產(chǎn)過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。主小車吊鉤上懸掛特殊盛料器高溫液態(tài)鋼包，用以支持和翻轉(zhuǎn)鋼包，副小車用來抬起鋼包，澆鑄液態(tài)金屬。3橋式類型起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)一般由主梁和端梁組成，分為單主梁橋架和雙梁橋架兩類。單主梁橋架由單根主梁和位于跨度兩邊的端梁組成，雙梁橋架由兩根主梁和端梁組成。主梁與端梁剛性連接，端梁兩端裝有車輪，用以支承橋架在高架上運(yùn)行。主梁上焊有軌道，供起重小車運(yùn)行。橋架主梁的結(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)。4箱形結(jié)構(gòu)又可分為正軌箱形雙梁、偏軌箱形雙梁、偏軌箱形單主梁等幾種。正軌箱形雙梁是廣泛采用的一種基本形式，主梁由上、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。偏軌箱形雙梁和偏軌箱形單主梁的截面都是由上、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，其中偏軌箱形單主梁是由一根寬翼緣箱形主梁代替兩根主梁，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)類似偏軌箱形主梁，由四片鋼板組成一封閉結(jié)構(gòu)，除主腹板為實(shí)腹工字形梁外，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。下面具體介紹普通橋式起重機(jī)的構(gòu)造。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)。2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)大車運(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降低輪壓。當(dāng)車輪超過四個(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。42 起升機(jī)構(gòu)計(jì)算 2.1 確定起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，選擇滑輪組和吊鉤組4傳動(dòng)方案如圖 1 Q=30t 查1表4-2取滑輪組的倍率 ih=4承載繩分支數(shù) Z=2i=2*4=8 圖 1起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖Fig. 1 Lifting transmission scheme diagram of mechanism 查1表8選用圖號(hào)為 T1-362.1509吊鉤組，質(zhì)量 G0=847kg，兩動(dòng)滑輪間的間距：A=102mm (l0=102mm,l1=165mm)2.2 選擇鋼絲繩4 若滑輪組采用滾動(dòng)軸承，當(dāng)=4，查1表4-10得滑輪組效率 =0.98，鋼絲繩所受最大拉力: max=37.887kN (1)查1表4-8，重級(jí)工作類型（工作級(jí)別A7），安全系數(shù) n=5鋼絲繩的計(jì)算破斷拉力： Sb=Smax=5*37.886=189.433kN (2)鋼絲繩的直徑?。?dCmax=0.1=19.46mm (3)式中 選擇系數(shù)： C=0.1查附表1選用瓦林吞型纖維芯鋼絲繩，鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度1670MPa，光面鋼絲，右交互捻，直徑d=20mm，鋼絲繩的最小破斷拉力Sb=237.8KN，標(biāo)記如下：鋼絲繩 20NAT 619W+FC 1670 ZS 216 162 GB 8918-882.3 確定滑輪主要尺寸6滑輪的敘用最小直徑:Ded=2020=400mm （4） 式中系數(shù)e=20，由表4-8查得。由1附表2選用滑輪直徑D=560，滑輪的繩槽部分尺寸可由附表3查得。由1附表4選用鋼繩直徑d=20mm，D=560mm，滑輪軸直徑=120mm的E1型滑輪，標(biāo)記為：E1 20560-100 ZB JB J80006.8-872.4 確定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度3 卷筒直徑：Dd（e-1）=20（22.4-1）=380mm (5）由附表13 選用D=630mm卷筒繩槽尺寸由3附表14-3查得槽距p=22mm，槽底半徑R=11mm。卷筒尺寸：有槽部分長(zhǎng)度L =()p=()22= 744.28 mm （6）取L0=800mm。則總長(zhǎng)L=2（L0+L1+L2）+L3=2*(800+66+66)+200=2062mm. （7）式中 附加安全系數(shù)，取=2 L1無繩槽卷筒端部尺寸，一般取L1=3p=66mm； L2固定鋼繩所需長(zhǎng)度，一般取L2=3p=66mm； L3卷槽中間光滑部分長(zhǎng)度，根據(jù)鋼繩允許偏角確定，取L3=200mm； 卷筒計(jì)算尺寸直徑=D+d=630+20=650mm。卷筒壁厚： （8）取=20mm，卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算： （9）選用灰鑄鐵HT250，最小抗拉強(qiáng)度許用壓應(yīng)力： (10) ，故抗壓強(qiáng)度足夠 圖 2 卷筒彎矩圖 Fig. 2 Roll bending moment diagram 卷筒的最大彎距發(fā)生在鋼絲繩位于各端卷筒中間（如圖2）時(shí)： （11） 卷筒斷面系數(shù)： （12）式中 卷筒外徑，D=630mm 卷筒內(nèi)徑，于是： （13） 合成應(yīng)力： （14）式中許用拉應(yīng)力卷筒強(qiáng)度驗(yàn)算通過，故選定卷筒直徑D=630mm，長(zhǎng)度L=2100mm卷筒槽型的槽底半徑R=11mm，槽距p=22mm，起升高度H=12m，倍率=4，靠近減速器一端的卷筒槽向?yàn)樽蟮木硗?30-2100-1122-164 左ZB J80 007.2-872.5 選電動(dòng)機(jī)5 計(jì)算靜功率： （15）式中機(jī)構(gòu)總效率，一般取=0.8-0.9，電動(dòng)機(jī)計(jì)算功率： （16）式中系數(shù) 由1表6-1查得，取 =0.9由附表30選用電動(dòng)機(jī) 315M-10，=600r/min， =8.86kg. ，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量=1170kg。 2.6 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件5 按照等效功率法，求JC=40%時(shí)所需等效功率： （17）式中 工作級(jí)別系數(shù)，查1表6-4，對(duì)A7級(jí)，=0.85 系數(shù)，由1圖6-6查得 =0.87 由以上計(jì)算結(jié)果 ，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件2.7 選擇減速器6 卷筒轉(zhuǎn)速： （18） 減速器總傳動(dòng)比： 查附表35選 ZQ-1000-3CA 減速器，工作類型為重級(jí)，許用功率N=161KW， =20.49，質(zhì)量 =2140kg入軸直徑d1=90mm，軸端長(zhǎng)度L1=135mm。2.8 驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率3實(shí)際起升速度： （19）誤差：實(shí)際所需等效功率： （20）2.9 校核減速器輸出軸強(qiáng)度6由1公式6-16 得輸出軸最大徑向力： （21） 式中 =2*38381.4=76.7628KN 卷筒上卷?yè)箱摻z繩引起的載荷。 卷筒及軸自重 R=12.8*9.8=125.44KN ZQ1000減速器輸出軸端最大允許徑向載荷，由附表36查得。 由1公式6-17得輸出軸最大扭矩： （22） 式中 電動(dòng)機(jī)軸額定力矩 當(dāng)JC=40%時(shí)電動(dòng)機(jī)最大矩倍數(shù)，由附表33查得 減速器傳動(dòng)效率 減速器輸出軸最大容許轉(zhuǎn)矩，由附表36查得 由以上計(jì)算，所選減速器能滿足要求。2.10 選擇制動(dòng)器6所需靜動(dòng)力矩 （23） 式中 =1.75制動(dòng)安全系數(shù)，由1表6查得由于所設(shè)計(jì)的是左右對(duì)稱的兩個(gè)制動(dòng)器，故所選制動(dòng)器只需滿足 。由附表15選用YWZ5-500/121制動(dòng)器，其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 =11202240Nm，制動(dòng)輪直徑=500mm,制動(dòng)器質(zhì)量 =135.8kg。2.11 選擇聯(lián)軸器6高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩，由1表6-26式 （24） 式中 =2600電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩 N=1.5聯(lián)軸器安全系數(shù) =1.8剛性動(dòng)載荷系數(shù)，一般 =1.5-2.0 最大容許轉(zhuǎn)矩=8000NmMc值，飛輪力矩 =1.54，質(zhì)量，浮動(dòng)軸兩端為圓柱形d=65mm,l=115mm，靠減速器軸端聯(lián)軸器，由附表43選用CLZ5半聯(lián)軸器，技術(shù)參數(shù)同上。2.12 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間3 起動(dòng)時(shí)間： （25）式中 靜阻力矩： （26）平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 通常,起升機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí)間為1-5s,此處tq1s,可在電氣設(shè)計(jì)時(shí)增加起動(dòng)電阻,延長(zhǎng)起動(dòng)時(shí)間,故所選電動(dòng)機(jī)合適。2.13 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間3制動(dòng)時(shí)間： （27)由1表6-6查得許用減速度a0.2，a=,故合適。2.14 高速浮動(dòng)軸計(jì)算62.14.1 疲勞計(jì)算 由2起升機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷 （28）式中 動(dòng)載荷系數(shù)=（1+）/2=1.09 起升動(dòng)載荷系數(shù)=1+0.71v=1+0.71*14.96/60=1.18由前節(jié)已選定軸徑d=65mm，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （29）軸材料用45號(hào)鋼，=600MPa ， =300MPa 彎曲 扭轉(zhuǎn)：, 。軸受脈動(dòng)循環(huán)的許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （30）式中：k=考慮零件集合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度和開有鍵槽及緊配合區(qū)段, =1.5-2.5； 與零件表面加工光潔度有關(guān), =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)碳鋼及低合金鋼=0.2； 安全系數(shù), =1.25；故 , 通過。2.14.2 強(qiáng)度驗(yàn)算： 軸所受最大轉(zhuǎn)矩：最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （31）許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：式中： 安全系數(shù)，=1.5 ，故通過。浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖3 圖 3浮動(dòng)軸Figure 3 Floating shaft 中間軸徑d1=d+（510）=7075mm，取d1=75mm。3. 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算3.1 確定機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案8經(jīng)比較后，確定采用如圖4 所示傳動(dòng)方案： 圖 4小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖Fig. 4 Schematic diagram of a trolley running mechanism 3.2 選擇車輪和軌道并驗(yàn)算強(qiáng)度12車輪最大輪壓：小車質(zhì)量估計(jì)取Grc=18000kg假定輪壓均布： （32）車輪最小輪壓： （33） 初選車輪：由附表18可知，當(dāng)運(yùn)行速度60m/min時(shí) 工作級(jí)別為重級(jí)，車輪直徑為Dc=630mm，軌道類型43kg/m，許用輪壓為17.618t。強(qiáng)度驗(yàn)算：按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。車輪踏面疲勞計(jì)算載荷： （34）車輪材料，取ZG 340-640 線接觸局部擠壓強(qiáng)度： （35）式中 許用線接觸應(yīng)力常數(shù)=6 l 車輪與軌道有效接觸強(qiáng)度，對(duì)于軌道P43，l=46 C1轉(zhuǎn)速系數(shù)，車輪轉(zhuǎn)速，=1.02 C2工作級(jí)別系數(shù)，由1表5-4，取C2=1，故通過。點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度 （36）式中 許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)，由1表5-2查=0.132 R曲率半徑，車輪與軌道曲率半徑中的較大值。車輪半徑,軌道半徑 ，故取R=315mm M由r/R比值（r為r1，r2中小者）所確定的系數(shù)，r/R =300/315=0.95，由1表8-6查得m=0.39 ， 故通過。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，選定直徑Dc=630mm的單輪緣車輪，標(biāo)記為：車輪 DYL-630 GB 4628-84。3.3 運(yùn)行阻力計(jì)算12 摩擦阻力矩： （37）查附表19，Dc=630mm車輪組選用軸承為7520，軸承內(nèi)徑和外徑的平均值 d=（100+180）/2=140mm，由1表8-10 查得滾動(dòng)摩擦系數(shù)k=0.6mm=0.0006m，軸承摩擦系數(shù) =0.02，附加阻力系數(shù)=2.0， 運(yùn)行摩擦阻力： （38）無載荷時(shí)： （39） （40） 3.4 選電動(dòng)機(jī)8電動(dòng)機(jī)靜功率： （41）式中： 滿載荷時(shí)阻力。 =0.9 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率。 m=1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。初選電動(dòng)機(jī)功率：N=式中 電動(dòng)機(jī)動(dòng)率增大系數(shù)，=1.15 ；由附表30選用JZR2-31-6，Ne=11KW ，n1=940r/min，電動(dòng)機(jī)質(zhì)量=155kg。3.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件8等效功率： （42）式中 工作級(jí)別系數(shù)，由1表3-1查得，當(dāng)JC=25%時(shí)， =1.0 由1表查圖6-6得=1.12NxNe，故所選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件通過。3.6 選擇減速器8車輪轉(zhuǎn)速： （43）機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比： （44）查附表40選用ZSC-750-，N重級(jí)=11.3kw，i0（輸入軸轉(zhuǎn)速為1250r/min）NxN重級(jí)。3.7 驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率3 誤差： 合適實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)等效功率：，故合適。3.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間3起動(dòng)時(shí)間： （45）式中： =940r/min，m=1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù) Mq=1.5Me=1.5*9550*Ne（JC25%）/n1 =1.5*9550*11/940=167.63N.m滿載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行的靜力矩： （46）空載運(yùn)行時(shí)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的運(yùn)行的靜力矩： (47) 初始估計(jì)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： 無載起動(dòng)時(shí)間: =1.76s 由1表7-6查得,當(dāng) =55.4m/min時(shí),推薦值為5-9 s,故能滿足要求。3.9 按起動(dòng)工況校核減速器傳遞的功率8 （48）式中: 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)的減速器個(gè)數(shù),m=1所選減速器的N重級(jí)=11.3kwN,考慮到減速器有一定的過載能力(如N中級(jí)=21kw)可過載,故不再改動(dòng)。3.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件8 因室內(nèi)使用,故計(jì)風(fēng)阻力和坡度的阻力矩,只驗(yàn)算空載及滿載起動(dòng)時(shí)兩種工況.空載起動(dòng)時(shí),主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力: （49） 車輪與軌道的粘著力： 不會(huì)打滑。滿載時(shí)主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力： （50） 車輪與軌道粘著力： 故滿載不會(huì)打滑,滿足要求。3.11 選擇制動(dòng)器6 由1查得,對(duì)于小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間34s,取=3,因此,所需制動(dòng)力矩為： （51）由附表15選用YWZ5-200/30,其制動(dòng)轉(zhuǎn)矩=180N.m315 N.m3.12 驗(yàn)算制動(dòng)不打滑條件12 空載制動(dòng)時(shí),主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力： （52） 車輪與軌道粘著力：不會(huì)打滑。 滿載時(shí)主動(dòng)車輪與軌道接觸處的圓周切向力: （53）車輪與軌道粘著力:故滿載時(shí)不會(huì)打滑。3.13 選擇高速聯(lián)軸器及制動(dòng)輪8 高速聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩: 式中: n聯(lián)軸器的安全系數(shù),運(yùn)行機(jī)構(gòu)n=1.35 機(jī)構(gòu)剛性動(dòng)載荷系數(shù), , 取=1.8由附表31查電動(dòng)機(jī)JZR2-31-6兩端伸出軸為圓柱形,d=50mm,l=110mm。由附表37查ZSC-750減速器高速軸端為圓錐形,=50mm,l=110mm，故從附表41選GICL3鼓形齒式聯(lián)軸器:主動(dòng)端A型鍵槽=50mm,L=110mm，從動(dòng)端A形鍵槽=50mm,L=110mm，標(biāo)記為:GICL3聯(lián)軸器ZBJ191013-89。質(zhì)量=17.2kg。其公稱轉(zhuǎn)矩,飛輪轉(zhuǎn)矩,高速軸制動(dòng)輪:根據(jù)制動(dòng)器已經(jīng)選定為YWZ5-200/30,由附表16選制動(dòng)=200mm,圓柱形軸孔d=50mm,L=112mm,標(biāo)記為:制動(dòng)輪200-Y50 JB/ZQ 4389-86,其飛輪矩,質(zhì)量以上聯(lián)軸器和制動(dòng)輪飛輪矩之和:。與原估計(jì)0.3基本相符,故以上計(jì)算不需修改可符合要求。3.14 選擇低速軸聯(lián)軸器5 低速軸聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩,可由前節(jié)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩求出 （54）由附表37查得ZSC-750減速器低速軸為圓柱形，d=95mm,L=145mm,取浮動(dòng)軸裝聯(lián)軸器軸徑d=90mm,L=145mm,由4選用兩個(gè)CLZ4型齒輪,聯(lián)軸器,其主動(dòng)端:Y型軸孔A型鍵槽=95mm;從動(dòng)端:Y型軸孔A型鍵槽=90mm標(biāo)記為:CLZ4聯(lián)軸器由前已選定車輪直徑=630mm,由表19參考630mm車輪組,取車輪軸安裝聯(lián)軸器處直徑d=95mm,L=145mm,同樣選用兩個(gè)CLZ4齒式聯(lián)軸器,其主動(dòng)端;Y型軸孔,A型鍵槽=90mm;從動(dòng)端:Y型軸孔,A型鍵槽=95mm 標(biāo)記為:CLZ4聯(lián)軸器.3.15 驗(yàn)算低速浮動(dòng)軸強(qiáng)度123.15.1 疲勞驗(yàn)算由2運(yùn)行機(jī)構(gòu)疲勞計(jì)算基本載荷: （55）由前面已經(jīng)選定浮動(dòng)軸端直徑d=90mm,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)轉(zhuǎn)矩值相同),材料仍選用45號(hào)鋼,由起升機(jī)構(gòu)高速浮動(dòng)軸計(jì)算,得 ,；許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （56）式中 ,與起升機(jī)構(gòu)浮動(dòng)軸計(jì)算相同 通過.3.15.2 強(qiáng)度計(jì)算由2運(yùn)行機(jī)構(gòu)工作最大載荷： （57）式中: 考慮彈性振動(dòng)的力矩增大系數(shù),對(duì)突然起動(dòng)機(jī)構(gòu)=1.5-1.7,取=1.6。 剛性動(dòng)載荷系數(shù),取=1.8最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （58）許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： （59） 故通過。 圖5浮動(dòng)軸Figure 5 Floating shaft 浮動(dòng)軸直徑：,取=100mm 如圖54 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)計(jì)算4.1 確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案6跨度為L(zhǎng)=31m,為減輕重量,采用如圖6的傳動(dòng)方案 圖6大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖Fig.6 Transmission scheme of crane traveling mechanism diagram 4.2 選擇車輪與軌道,并驗(yàn)算其強(qiáng)度12按照如圖7所示的重量分布,計(jì)算大車車輪的最大輪壓和最小輪壓 圖7主梁上力的分布圖Figure 7 Distribution of the main girder stress 滿載時(shí)，最大輪壓： （60）空載時(shí)，最小輪壓： （61）車輪踏面疲勞計(jì)算載荷為： 車輪材料：采用ZG340-640（調(diào)質(zhì)），。由Q/G=60/165.267=0.363，查附表18，選擇車輪直徑，又由4表3-8-14查得軌道型號(hào)為QU80按車輪與軌道為點(diǎn)接觸和線接觸兩種情況來驗(yàn)算車輪的接觸強(qiáng)度：點(diǎn)接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算： （62）式中： 許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)（）由4查取=0.245 R曲率半徑，由車輪和軌道兩者曲率半徑中取較大值，軌道r=400，故取R=400mm m由軌頂和車輪的曲率半徑之比（r/R）所確定的系數(shù)，由4表3-8-9查的m=0.388 轉(zhuǎn)速系數(shù)，由4表3-8-7，車輪轉(zhuǎn)速，=1 工作級(jí)別系數(shù)，由4表3-8-8查得，A7取=0.8， 故驗(yàn)算通過。線接觸局部擠壓強(qiáng)度驗(yàn)算： （63）式中：許用線接觸應(yīng)力常數(shù)，由4表3-8-6查得 車輪與軌道的有效接觸長(zhǎng)度，QU70軌道的l=70mm 車輪直徑 轉(zhuǎn)速系數(shù)，由4表3-8-7，車輪轉(zhuǎn)速 ，=1 工作級(jí)別系數(shù)，由4表3-8-8查得，A7取=0.8 故驗(yàn)算通過。4.3 運(yùn)行阻力計(jì)算12 摩擦總阻力矩： （64）由4查得車輪的軸承型號(hào)為7530，軸承的內(nèi)徑和外徑的平均值為 =210mm ，由1表7-1至表7-3查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)k=0.0003m，軸承摩擦系數(shù)，附加阻力系數(shù)，代入上式得： （65）運(yùn)行摩擦阻力： （66）當(dāng)空載時(shí)： （67） （68）4.4 選擇電動(dòng)機(jī)6 電動(dòng)機(jī)靜功率： （69）式中：滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力； 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)； 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率；初選電動(dòng)機(jī)功率：式中 電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由1中表7-6查得 由附表30選用YZR225M-8型電動(dòng)機(jī)。， 電動(dòng)機(jī)質(zhì)量為398kg。4.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件3 等效功率： （70)式中：工作級(jí)別系數(shù)，由1表3-1查得，當(dāng)JC%=25%時(shí)，=1.0 由1按起重機(jī)工作場(chǎng)所得查得 由此可知，故初選電動(dòng)機(jī)發(fā)熱通過。4.6 選擇減速器6車輪轉(zhuǎn)速： （71）構(gòu)傳動(dòng)比：查附表35，選用兩臺(tái)ZQ-650-型減速器，N=30kw （當(dāng)輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)） 可見 4.7 驗(yàn)算運(yùn)算速度和實(shí)際所需功率4實(shí)際運(yùn)行速度： （72）誤差： （73）實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)靜功率： （74）由于，故所選電動(dòng)機(jī)和減速器均合適。4.8 驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)間3 起動(dòng)時(shí)間： （75）式中： m=2 （驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)） 時(shí)電動(dòng)機(jī)額定扭矩滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力矩： （76）空載時(shí)運(yùn)行的靜阻力矩： （77）初步估算高速軸上聯(lián)軸器的飛輪矩：機(jī)構(gòu)總的飛輪矩（高速軸）：滿載起動(dòng)時(shí)間： （78）空載起動(dòng)時(shí)間： （79）由2知，起動(dòng)時(shí)間在允許范圍（810s）之內(nèi)，故合適。4.9 起動(dòng)工況下校核減速器功率3 起動(dòng)工況下減速器傳動(dòng)功率： （80）式中： （81） 運(yùn)行機(jī)構(gòu)中同一級(jí)傳動(dòng)減速器的個(gè)數(shù)，=2 因此，所選用的減速器的 ，所以適合。4.10 驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件3由于起重機(jī)是在室內(nèi)使用，故坡度阻力和風(fēng)阻力均不予考慮，以下按三種工況進(jìn)行驗(yàn)算。4.10.1 二臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載設(shè)計(jì)同時(shí)起動(dòng) （82）式中：主動(dòng)輪輪壓和； 從動(dòng)輪輪壓和； 室內(nèi)粘著系數(shù)； 防止打滑的安全系數(shù)；故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載起動(dòng)不會(huì)打滑。4.10.2 事故狀態(tài)當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無載小車位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)，則： （83）式中：工作的主動(dòng)輪輪壓； 非主動(dòng)輪輪壓和； 臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的空載起動(dòng)時(shí)間。 ，故不會(huì)打滑。4.10.3 事故狀態(tài)當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作，而無載小車遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí)，則：，與第二種工況相同。 ，故也不會(huì)打滑。4.11 選擇制動(dòng)器6由1取制動(dòng)時(shí)間 ,按空載計(jì)算制動(dòng)力矩，即Q=0代入：式中： （84） （85） =2 制動(dòng)器的臺(tái)數(shù)，兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作；現(xiàn)選用兩臺(tái)YWZ5-315/30制動(dòng)器，查附表15得其額定制動(dòng)力矩，為避免打滑，使用時(shí)需將其制動(dòng)力矩調(diào)至28N.m以下?？紤]到所取的制動(dòng)時(shí)間，在驗(yàn)算起動(dòng)不打滑條件時(shí)已知是足夠安全的，故制動(dòng)不打滑驗(yàn)算從略。4.12 選擇聯(lián)軸器6根據(jù)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動(dòng)軸4.12.1 機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩 式中： 聯(lián)軸器的等效力矩； 等效系數(shù)，見1表2-6取=2由附表29查得，電動(dòng)機(jī)YZR225M-8電動(dòng)機(jī)，軸端為圓柱形，。故在靠電動(dòng)機(jī)的一端從附表45中查選兩個(gè)帶的制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器CLZ5（S270）（靠電動(dòng)機(jī)一側(cè)為圓錐孔，浮動(dòng)軸端d=65mm） ，重量G=48.9kg。在靠減速器端，由附表43，選用兩個(gè)半齒聯(lián)軸器CLZ5（S270）（靠近減速器端為圓錐形）浮動(dòng)軸直徑d=65mm，其，重量為G=48.9kg。高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為,與原估計(jì)基本相浮，故有關(guān)計(jì)算則不需要重復(fù)。4.12.2 低速軸的計(jì)算扭矩 （86）由附表34查得ZQ-650減速器低速軸端為圓柱形：d=60mm，=110mm。由附表19得：的主動(dòng)車輪的伸出軸為圓柱形：，。故從4中選用4個(gè)聯(lián)軸節(jié)：其中兩個(gè)為：（靠近減速器端）另外兩個(gè)為：（靠車輪端）所有 ，G=37.5kg（在聯(lián)軸器型號(hào)標(biāo)記中，分子均為浮動(dòng)軸端直徑）4.13 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算124.13.1 疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算低速軸的等效扭矩： （87）式中 等效系數(shù)，由表2-6查得 =1.5 由上面已取浮動(dòng)軸端直徑d=110mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為：由于浮動(dòng)軸載荷變化為對(duì)稱循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(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： （88）式中，材料用45號(hào)鋼，取，所以 考慮零件幾何形狀，表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)； 安全系數(shù)。，故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過。4.13.2 靜強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算靜強(qiáng)度扭矩： （89） 式中： 動(dòng)力系數(shù)，查表2-5得=2.5扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 （90）許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：，故靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過。高速軸所受扭矩雖比低速軸?。ǘ呦嗖?倍），但強(qiáng)度還是足夠的，故此處高速軸的強(qiáng)度驗(yàn)算從略。 5 箱形結(jié)構(gòu)主梁的計(jì)算12在箱形梁式橋架結(jié)構(gòu)的主梁截面尺寸初步確定之后，便可以按照第種載荷組合（大車平穩(wěn)制動(dòng)，小車在跨度中，滿載下降制動(dòng)）情況對(duì)主梁進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算內(nèi)容主要包括：在橋架跨度中部危險(xiǎn)截面的最大彎曲應(yīng)力和在主梁端部支 撐處截面上的剪應(yīng)力。5.1 主梁垂直方向彎矩和剪力的計(jì)算分析主梁在上述各種外載荷組合作用下引起的內(nèi)力（彎矩和剪力）時(shí)，必須注意到下面這一情況：從結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法可知，對(duì)其中的移動(dòng)載荷部分（即考慮動(dòng)力系數(shù)的計(jì)算輪壓），應(yīng)該以該載荷的最大不利位置來分別確定其造成的主梁彎矩和剪力最大值，作為主梁強(qiáng)度驗(yàn)算的依據(jù)。而其余的外載荷均屬于固定載荷（考慮沖擊系數(shù)值）。按照材料力學(xué)的方法便可以確定其相應(yīng)截面上的彎矩和剪力。下面按照大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的兩種方式分別進(jìn)行討論。5.1.1 大車輪距 （91）取k=7m5.1.2 主梁的高度（理論值） （92）5.1.3 端梁高度 （93） 取=1.4m5.1.4 橋架端部梯形高度 （94）取c=4.3m5.1.5 主梁腹板高度根據(jù)主梁計(jì)算高度H=1.72m，最后選定腹板高度h=1.7m5.1.6 確定主梁截面尺寸主梁中間截面各構(gòu)件板厚根據(jù)表7-1推薦確定如下：主腹板厚，副腹板厚，上下蓋板厚主梁兩腹板內(nèi)壁間距根據(jù)下面的關(guān)系式來決定： （95）取b=700mm ，采用自動(dòng)焊，則蓋板寬度：取B=750mm主梁的實(shí)際高度：H= 同理，主梁支撐截面的腹板高度取這時(shí)支撐截面的實(shí)際高度主梁中間截面和支撐截面的尺寸簡(jiǎn)圖分別如圖8，圖9： 圖8主梁中間截面 圖9支撐截面 Fig.8 The main beam in the middle section Fig.5.1.2 Support section 5.1.7 加勁板的布置尺寸為了保證主梁截面中受壓構(gòu)件的局部穩(wěn)定性，需要設(shè)置一些加勁構(gòu)件主梁端部大加勁板的間距：，取=1.7m主梁端部（梯形部分）小加勁板的間距： 主梁中部（矩形部分）大加勁板的間距：，取a=3m 主梁中部小加勁板的間距：若瞎扯鋼軌采用p43重軌，其對(duì)水平重心軸線x-x的最小抗彎截面模數(shù)，則根據(jù)連續(xù)梁由鋼軌的彎曲強(qiáng)度條件求得加勁板間距（此時(shí)連續(xù)梁的支點(diǎn)即加勁板所在位置；使一個(gè)車輪輪壓作用字兩加勁板間距的中央） （96）式中：小車的輪壓，取平均值； 動(dòng)力系數(shù)，=1.15 鋼軌的許用應(yīng)力，=170MPa因此，根據(jù)布置方便，取由于腹板的高厚比，所以要設(shè)置水平加勁桿，以保證腹板局部穩(wěn)定，采用角鋼作水平加勁桿。5.2 主梁的計(jì)算45.2.1 計(jì)算載荷確定查圖7-11曲線得半個(gè)橋架（不包括端梁）的自重，則主梁由于橋架自重引起均布載荷： （97）查表7-3得主梁由于集中驅(qū)動(dòng)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)傳動(dòng)軸系引起均布載荷：，取=9.5N/cm由表7-3查得運(yùn)行機(jī)構(gòu)中央驅(qū)動(dòng)部件重量引起集中載荷為：主梁的總均布載荷： 主梁的總計(jì)算均布載荷：式中 =1.1沖擊系數(shù)，由公式2-5得作用在一根主梁上的小車兩個(gè)車輪的輪壓值可根據(jù)表7-4中所列數(shù)據(jù)選用：；考慮動(dòng)力系數(shù)的小車車輪計(jì)算輪壓值為： 式中 =1.15動(dòng)力系數(shù)5.2.2 主梁垂直最大彎矩12計(jì)算主梁垂直最大彎矩如圖 10： （98）設(shè)敞開式司機(jī)操縱室的重量為其重心距支點(diǎn)距為： 圖10主梁所受彎矩圖Fig. Bending moment diagram from figure 將以上各數(shù)據(jù)代入上式可得： （99） 5.2.3 主梁水平最大彎矩12 （100）式中 g重力加速度，g=9.81 a大車起制動(dòng)加速度平均值，則 不計(jì)及沖擊系數(shù)和動(dòng)載荷系數(shù)時(shí)的主梁垂直最大彎矩，由下式可計(jì)算得： （101）因此得主梁水平最大彎矩： （102）取=5.2.4 主梁的強(qiáng)度驗(yàn)算12主梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： （103）式中 主梁中間截面水平重心軸線x-x的抗彎截面模數(shù) （104） 主梁中間截面對(duì)垂直重心軸線y-y的抗彎模數(shù)： （105）因此可得：由表2-19查得Q235鋼的許用應(yīng)力為 故 主梁只承截面的最大剪應(yīng)力根據(jù)公式計(jì)算： （106） 式中 主梁支承截面所受的最大剪力： (107) 主梁支承面對(duì)水平重心軸線x-x的慣性矩 （108） S主梁支承截面半面積對(duì)重心軸線x-x的靜矩： （109）因此可得：由表2-24查得鋼的許用剪應(yīng)力為故由上面的計(jì)算可知，強(qiáng)度足夠。5.2.5 主梁的垂直剛度驗(yàn)算主梁在滿載小車輪壓作用下，在跨度所產(chǎn)生的最大垂直撓度為： （110）式中： 因此可得：允許撓度值：因此 5.2.6 主梁對(duì)水平剛度驗(yàn)算主梁在大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)起制動(dòng)慣性載荷作用下，產(chǎn)生的水平最大撓度可按下計(jì)算： （111）式中：作用在主梁上的集中慣性載荷 （112） 作用在主梁上的均布慣性載荷 （113） 由此可得： 水平撓度的許用值：，因此有上面計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。5.3 端梁的計(jì)算45.3.1 計(jì)算載荷的確定設(shè)兩根主梁對(duì)端梁的作用相等，則端梁的最大支反力為： （