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本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 集裝箱龍門起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì) Container gantry crane hoisting mechanism gear design 學(xué) 院 楷體 GB2312 四號 下同 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 機(jī)械 041 學(xué) 生 姓 名 海州書院 學(xué) 號 080811116 指 導(dǎo) 教 師 歐陽淮海 職稱 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 1 頁 共 42 頁 2013 年 5 月 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 2 頁 共 42 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 中文摘要 集裝箱龍門起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)傳動裝置設(shè)計(jì) 摘 要 起重機(jī)的出現(xiàn)大大改善了人們的生產(chǎn)和生活 它能夠提高工作的自動化程 度 提高工作效率 有效降低人們的工作強(qiáng)度 完成一些復(fù)雜重復(fù)性工作 它對于發(fā)展 國民經(jīng)濟(jì) 改善人們的事物起著重要的作用 以前需要許多人花長時(shí)間才能搬動的大型 物件現(xiàn)在用起重機(jī)就能輕易達(dá)到效果 尤其是在小范圍的搬動過程中起重機(jī)的作用是相 當(dāng)明顯的 例如在鐵路貨場裝卸火車 汽車 在船廠吊裝船舶 在水電站大壩起吊閘門 在港口碼頭裝卸集裝箱 在工廠內(nèi)部起吊和搬運(yùn)笨重的成件物品 在建筑安裝工地進(jìn)行 施工作業(yè) 在儲木場堆積木材等 龍門起重機(jī)起重范圍可以從幾噸到幾十噸甚至幾百噸 在機(jī)械制造 冶金 鋼鐵 碼頭集裝箱裝運(yùn)等行業(yè)都必須有龍門起重機(jī) 而起升機(jī)構(gòu)更 是起重機(jī)的咽喉設(shè)備 它是小車的的重要部分 此次設(shè)計(jì)的龍門式起重機(jī)小車主要包括 起升機(jī)構(gòu) 小車架 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu) 吊具等部分 其中的小車運(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 關(guān)鍵詞 起升機(jī)構(gòu) 傳動裝置 減速器 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 3 頁 共 42 頁 畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 外文摘要 Container gantry crane hoisting mechanism gear design Abstract The emergence of the crane has greatly improved the people s production and life it can improve the degree of automation of the work improve work efficiency reduce the intensity of the work of the people the completion of some complex repetitive tasks It plays an important role for the development of the national economy and improving people s things Many people spend a long time to carry large objects with a crane can easily achieve the desired effect especially in the role of small scale moving process cranes are quite obvious For example in the railway yard handling train automobile ship in the shipyard lifting lifting gates of the hydroelectric dam in the port loading and unloading containers within the factory lifting and carrying bulky items into the building installation site construction work in wood storage ground accumulation timber Gantry cranes lifting can range from a few tons to hundreds of tons or even hundreds of tons in the machinery manufacturing metallurgy iron and steel pier container shipping industry must gantry cranes The sky crane hoisting mechanism is sore equipment it is an important part of the car The design of the gantry crane trolley lifting institutions small frame trolley traveling mechanism spreader part Car run institutions by the reducer driving wheel units and idler wheel units drive shafts and some connections Keywords Hoisting mechanism gear reducer 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 4 頁 共 42 頁 目 錄 1 緒論 5 1 1 起重機(jī)的定義 5 1 2 起重機(jī)的工作原理 5 1 3 起重機(jī)的類型和特點(diǎn) 6 1 4 龍門起重機(jī)的分類 6 1 5 龍門起重機(jī)的主要組成 7 1 6 龍門起重機(jī)的選型特點(diǎn) 7 1 7 龍門起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 7 1 8 龍門起重機(jī)的發(fā)展趨勢 7 2 起升機(jī)構(gòu)傳動裝置參數(shù)及方案確定 8 2 1 起升機(jī)構(gòu)的組成 8 2 2 起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖 8 2 3 龍門起重機(jī)參數(shù)確定 10 2 3 1 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 10 2 3 2 主要尺寸的確定 11 2 4 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動方案 11 2 4 1 方案一 11 2 4 2 方案二 12 2 4 3 方案三 12 3 主要部件的選擇與校核 13 3 1 吊鉤的選擇 13 3 2 鋼絲繩的選擇 14 3 2 1 根據(jù)鋼絲繩的捻向分類 14 3 2 2 根據(jù)繩股的構(gòu)造分類 14 3 2 3 根據(jù)繩芯分類 15 3 2 4 鋼絲繩選用注意事項(xiàng) 15 3 3 滑輪的選擇 16 3 4 選定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 17 3 4 1 卷筒直徑 17 3 4 2 卷筒尺寸 17 3 4 3 卷筒壁厚 18 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 5 頁 共 42 頁 3 4 4 卷筒臂的壓力驗(yàn)算 18 3 5 電動機(jī)的選擇 18 3 6 制動器的選擇 19 3 6 1 計(jì)算制動力矩 19 3 7 聯(lián)軸器的選擇 19 4 傳動裝置 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 21 4 1 計(jì)算傳動裝置分配各級傳動比 21 4 1 1 起升機(jī)構(gòu)的總傳動比 21 4 1 2 分配傳動裝置各級傳動比 21 4 2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算 21 4 2 1 輸入功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 21 4 2 2 輸出功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 22 4 3 減速器傳動零件設(shè)計(jì) 22 4 3 1 圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 22 4 3 2 軸的計(jì)算 27 4 3 3 軸承的選擇和計(jì)算 29 4 3 4 鍵聯(lián)接的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核 30 4 4 減速器潤滑方式 潤滑油牌號 密封類型的選擇和裝油量計(jì)算 31 4 4 1 軸承潤滑方式和潤滑油牌號的選擇 31 4 4 2 齒輪潤滑方式 潤滑油牌號的選擇和裝油量的計(jì)算 31 4 4 3 密封類型的選擇 31 4 5 減速器箱體設(shè)計(jì) 31 4 5 1 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31 4 5 2 油面位置及箱座高度的確定 32 4 5 3 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 32 4 5 4 減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 結(jié) 論 33 致 謝 34 參 考 文 獻(xiàn) 35 附錄 A Hoist crane metal structure 36 附錄 B 起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu) 40 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 6 頁 共 42 頁 1 緒論 人類生產(chǎn)活動中物料搬運(yùn)已成為重要組成部分 距今已有幾千年的歷史 14 世紀(jì) 西歐出現(xiàn)了人力和畜力驅(qū)動的轉(zhuǎn)動臂架型起重機(jī) 19 世紀(jì)前期 出現(xiàn)了橋式起重機(jī) 起 重機(jī)的重要磨損件如軸 齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造 并開始采用水力驅(qū)動 19 世紀(jì)后期 蒸汽驅(qū)動的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動的起重機(jī) 20 世紀(jì) 20 年代開始 由于電氣工業(yè)和內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展 以電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動力裝置的各種起重機(jī)基本 形成 隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大 自動化程度的提高 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 對起重機(jī)的要求也越來越高 起重機(jī)正 經(jīng)歷著一場巨大的變革 起重機(jī)械是用來對物料作起重 運(yùn)輸 裝卸和安裝等作業(yè)的機(jī) 械設(shè)備 它的出現(xiàn)改變了人類幾千年來以手工來搬動重物的狀況 現(xiàn)在幾個(gè)按鈕就能完 成以前做不到或很難做到的搬運(yùn)工作 人得到了休息 效率也提高了 起重機(jī)械發(fā)展歷 史悠久 種類日益繁多 應(yīng)用極為廣泛 當(dāng)今國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門 如冶金 機(jī)械 交 通運(yùn)輸 電力 建筑 采礦 化工 造船 港口 鐵路 農(nóng)場 林區(qū)和國防等都離不開 起重機(jī)械 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展 日益顯現(xiàn)出起重機(jī)械作為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn) 過程機(jī)械化 自動化 減輕體力勞動強(qiáng)度 提高勞動生產(chǎn)率的特種設(shè)備的突出地位 現(xiàn) 代起重機(jī)械結(jié)構(gòu)已向大型 精密 高效 多功能 宜人化的機(jī)電一體化方向發(fā)展 1 1 起重機(jī)的定義 起重機(jī)是在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)重物的多動作起重機(jī)械 又稱吊車 屬 于物料搬運(yùn)機(jī)械 起重機(jī)是以反復(fù)短暫的工作循環(huán)方式完成貨物裝卸或設(shè)備安裝作業(yè)的 一個(gè)工作循環(huán)包括 取物 貨物上升 水平運(yùn)動 下降 卸載 然后空吊具返回原地 一個(gè)工作循環(huán)時(shí)間一般需要一定時(shí)間 其間各機(jī)構(gòu)在不同時(shí)刻有短暫的停息時(shí)間 龍門 起重機(jī)是水平橋架設(shè)置在兩條支腿上構(gòu)成門架形狀的一種橋架型起重機(jī) 龍門起重機(jī)的 起升機(jī)構(gòu) 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和橋架結(jié)構(gòu) 與橋式起重機(jī)基本相同 這種起重機(jī)在地面軌道 上運(yùn)行 主要用在露天貯料場 船塢 電站 港口和鐵路貨站等地進(jìn)行搬運(yùn)和安裝作業(yè) 由于跨度大 起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)大多采用分別驅(qū)動方式 以防止起重機(jī)產(chǎn)生歪斜運(yùn)行而增 加阻力 甚至發(fā)生事故 1 2 起重機(jī)的工作原理 起重機(jī)械的主要任務(wù)是起重 而直接承擔(dān)起重任務(wù)的是起升機(jī)構(gòu) 其他機(jī)構(gòu)都是為 了擴(kuò)大起重機(jī)的使用范圍 最簡單的起重機(jī)實(shí)際上也就僅有一個(gè)起升機(jī)構(gòu) 現(xiàn)代的絕大 多數(shù)起重機(jī) 不論他們的型式和用途如何 都是根據(jù)同一個(gè)工作原理構(gòu)成的 龍門起重 機(jī)通常由起升機(jī)構(gòu) 使物品上下運(yùn)動 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 使起重機(jī)械移動 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 使物品作水 平移動 再加上金屬機(jī)構(gòu) 動力裝置 操縱控制及必要的輔助裝置組合而成 隨著生產(chǎn) 的發(fā)展 起重量和起升速度不斷提高 因而機(jī)構(gòu)演變?nèi)遮呁晟?淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 7 頁 共 42 頁 1 3 起重機(jī)的類型和特點(diǎn) 起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同可以分為 橋架型起重機(jī) 可在長方形場地及其上空作業(yè) 多用于車間 倉庫 露天堆場等處的物品裝卸 有梁式起重機(jī) 橋式起重機(jī) 龍門起重 機(jī) 纜索起重機(jī) 運(yùn)載橋等 臂架型起重機(jī) 可在圓形場地及其上空作業(yè) 多用于露 天裝卸及安裝等工作 有門座起重機(jī) 浮游起重機(jī) 桅桿起重機(jī) 壁行起重機(jī)和甲板起 重機(jī)等 這次課題則是龍門式起重機(jī)的設(shè)計(jì) 1 4 龍門起重機(jī)的分類 1 普通龍門起重機(jī) 這種起重機(jī)用途最廣泛 可以搬運(yùn)各種成件物品和散狀物料 起重量在 100 噸以下 跨度為 4 35 米 用抓斗的普通門式起重機(jī)工作級別較高 2 水電站龍門起重機(jī) 主要用來吊運(yùn)和啟閉閘門 也可進(jìn)行安裝作業(yè) 起重量達(dá) 80 500 噸 跨度較小 為 8 16 米 起升速度較低 為 1 5 米 分 這種起重機(jī)雖然不是經(jīng) 常吊運(yùn) 但一旦使用工作卻十分繁重 因此要適當(dāng)提高工作級別 3 造船龍門起重機(jī) 用于船臺拼裝船體 常備有兩臺起重小車 一臺有兩個(gè)主鉤 在橋架上翼緣的軌道上運(yùn)行 另一臺有一個(gè)主鉤和一個(gè)副鉤 在橋架下翼緣的軌道上運(yùn) 行 以便翻轉(zhuǎn)和吊裝大型的船體分段 起重量一般為 100 1500 噸 跨度達(dá) 185 米 起 升速度為 2 15 米 分 還有 0 1 0 5 米 分的微動速度 4 集裝箱龍門起重機(jī) 用于集裝箱碼頭 拖掛車將岸壁集裝箱運(yùn)載橋從船上卸下 的集裝箱運(yùn)到堆場或后方后 由集裝箱龍門起重機(jī)堆碼起來或直接裝車運(yùn)走 可加快集裝箱 運(yùn)載橋或其他起重機(jī)的周轉(zhuǎn) 可堆放高 3 4 層 寬 6 排的集裝箱的堆場 一般用輪胎式 也有用有軌式的 集裝箱龍門起重機(jī)與集裝箱跨車相比 其跨度和門架兩側(cè)的高度都較 大 為適應(yīng)港口碼頭的運(yùn)輸需要 這種起重機(jī)的工作級別較高 起升速度為 8 10 米 分 跨度根據(jù)需要跨越的集裝箱排數(shù)來決定 最大為 60 米左右相應(yīng)于 20 英尺 30 英尺 40 英 尺長集裝箱的起重量分別約為 20 噸 25 噸和 30 噸 5 運(yùn)載橋 由龍門起重機(jī)加大跨度發(fā)展而成的一種橋架型起重機(jī) 又稱裝卸橋 用于露天貯料場 港口和鐵路貨站等處 普通運(yùn)載橋與大型門式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)相似 特 點(diǎn)是 搬運(yùn)對象主要是大批量的散狀物料 跨度大 一般在 30 米以上 有的達(dá) 170 米 作業(yè)頻繁 生產(chǎn)率高 一般為 500 1500 噸 時(shí) 工作速度高 起升速度為 60 70 米 分 小車運(yùn)行速度為 100 350 米 分 工作級別較高 運(yùn)載橋的運(yùn)行機(jī)構(gòu) 只用以調(diào)整工作位置 是非工作性機(jī)構(gòu) 當(dāng)跨度較大時(shí) 運(yùn)載橋的橋架支承在一條剛性 支腿和一條柔性支腿上 橋架與兩條支腿可采用螺栓聯(lián)接 與柔性支腿的聯(lián)接也可通過 球鉸或柱鉸 使柔性支腿可相對于橋架有一定范圍的偏斜 橋架由桁架梁組成 起重小 車在它的上弦桿或下弦桿的軌道上運(yùn)行 有的小車有回轉(zhuǎn)臂架 相當(dāng)于一臺在橋架上運(yùn) 行的臂架型起重機(jī) 在港口岸壁運(yùn)行的集裝箱運(yùn)載橋 是一種特殊結(jié)構(gòu)的大型起重機(jī) 專用于船舶的集裝箱裝卸工作 兩側(cè)一般都是剛性支腿 形成堅(jiān)固的門架 橋架支承在 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 8 頁 共 42 頁 與門架連成一體的上部構(gòu)架上 帶有集裝箱吊具 見跨車 的小車在橋架上運(yùn)行 伸向海面 的長懸臂通常是可俯仰的 非作業(yè)狀態(tài)時(shí) 懸臂可吊起在 80 85 仰角處 使運(yùn)載橋讓 過船舶上的最高點(diǎn) 作業(yè)時(shí)懸臂放平 也有些懸臂是固定的 1 5 龍門起重機(jī)的主要組成 龍門起重機(jī)通常由起升機(jī)構(gòu) 使物品上下運(yùn)動 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 使起重機(jī)械移動 回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu) 使物品作水平移動 再加上金屬機(jī)構(gòu) 動力裝置 操縱控制及必要的輔助裝置組合而 成 起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)的基本工作機(jī)構(gòu) 它們大多是由吊掛系統(tǒng)和絞車組成 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 用以縱向水平運(yùn)移重物或調(diào)整起重機(jī)的工作位置 一般是由電動機(jī) 減速器 制動器和 車輪組成 金屬結(jié)構(gòu)是起重機(jī)的骨架 主要承載件 門架可為箱形結(jié)構(gòu)或桁架結(jié)構(gòu) 也 可為腹板結(jié)構(gòu) 有的可用型鋼作為支承梁 1 6 龍門起重機(jī)的選型特點(diǎn) 龍門式起重機(jī)的起重小車若采用電葫蘆 稱為單梁電葫蘆式門式起重機(jī) 貨運(yùn)量較 小的鐵路貨場可以采用單梁電葫蘆門式起重機(jī) 它具有構(gòu)造簡單 上馬快等優(yōu)點(diǎn) 它的 缺點(diǎn)是速度低 起重量小 一般在 10 噸以下 單主梁門式起重機(jī)若采用專制小車則稱為 單主梁小車門式起重機(jī) 由于其支腿的形式不同 可分為單主梁 L 形和單主梁 C 形門式 起重機(jī) L 形單主梁門式起重機(jī)的起重小車多采用垂直反滾輪式 兩支點(diǎn) 小車 C 形單主 梁門式起重機(jī)的起重小車多采用水平反滾輪式 三支點(diǎn) 小車 垂直反滾輪小車構(gòu)造簡單 維修方便 但其聲機(jī)構(gòu)啟動和制動是垂直方向跳動比較大 水平反滾輪小車工作過程中 比較平穩(wěn) 但維修不太方便 雙箱形主梁門式起重機(jī)按照支腿的形式又分為 0 型 U 型 A 型和八字腿帶馬鞍型等幾種 1 7 龍門起重機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r 龍門式起重機(jī)的市場份額越來越大 使用非常廣泛 這是產(chǎn)品本身 龍門式起重機(jī) 廠家以及國家政策等多種因素共同作用下的結(jié)果 隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展 國家 一攬子計(jì) 劃 的推動 跟促進(jìn)了相關(guān)行業(yè)的發(fā)展 起重機(jī)的市場需求一年年的上漲 需求量超出了 很多起重機(jī)生產(chǎn)廠家的預(yù)期 雖然起重機(jī)市場需求增大 但我們應(yīng)該清楚地認(rèn)識到 世 界上工業(yè)發(fā)達(dá)國家的技術(shù)比我們領(lǐng)先很多 我們在機(jī)械設(shè)計(jì)方面與他們還有很大的差距 我們國家的起重機(jī)設(shè)計(jì)制造行業(yè)起點(diǎn)低 設(shè)備差 相對發(fā)達(dá)國家落后幾十年 所以我們 應(yīng)該借鑒消化國外技術(shù) 完善自己 加快我國起重機(jī)械工業(yè)的發(fā)展 1 8 龍門起重機(jī)的發(fā)展趨勢 隨著社會的發(fā)展 對龍門起重機(jī)要求越來越高 需要速度更快 裝載量更大 操作 更方便 更安全可靠性更強(qiáng)的起重機(jī) 另外 新材料的研發(fā)及應(yīng)用也至關(guān)重要 起重機(jī) 部件甚至整體有條件的采用強(qiáng)度更高 重量更輕的材料有利于降低自重 增加載重量 所以其會趨向高速化大型化智能化及新材料的方向發(fā)展 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 9 頁 共 42 頁 2 起升機(jī)構(gòu)傳動裝置參數(shù)及方案確定 2 1 起升機(jī)構(gòu)的組成 在起重機(jī)中 用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu) 一般采用卷揚(yáng)式 起升機(jī) 構(gòu)是起重機(jī)機(jī)中最重要 最基本的機(jī)構(gòu) 其工作的好壞直接影響到整臺起重機(jī)的工作性 能 起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動裝置 鋼絲繩卷繞系統(tǒng) 聯(lián)軸器 制動器 減速器 卷筒等部 件 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)包括鋼絲繩 卷筒 定滑輪和動滑輪 取物裝置有吊鉤 吊環(huán) 抓 斗 電磁吸盤 吊具等多種形式 安全保護(hù)裝置有超負(fù)荷限制器 起升高度限制器 下 降深度限制器 超速保護(hù)開關(guān)等 根據(jù)實(shí)際情況配用 起升機(jī)構(gòu)有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動 電動機(jī)驅(qū)動和液壓驅(qū)動三種驅(qū)動方式 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的起升機(jī)構(gòu) 其驅(qū)動力有內(nèi)燃機(jī)經(jīng)機(jī)械傳動裝置傳給包括起升機(jī)構(gòu)在內(nèi) 的各個(gè)工作機(jī)構(gòu) 這種驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn)是具有自身獨(dú)立的能源 機(jī)動靈活 適用于流動 作業(yè)的流動式起重機(jī) 為保證各個(gè)機(jī)構(gòu)的獨(dú)立運(yùn)動 整機(jī)的傳動系統(tǒng)復(fù)雜笨重 由于內(nèi) 燃機(jī)不能逆轉(zhuǎn) 不能帶載啟動 需依靠傳動環(huán)節(jié)的離合實(shí)現(xiàn)啟動和換向 這種驅(qū)動方式 調(diào)速困難 操縱麻煩 屬于淘汰類型 目前只在現(xiàn)有少數(shù)履帶起重機(jī)和鐵路起重機(jī)上應(yīng) 用 電動機(jī)驅(qū)動是起升機(jī)構(gòu)主要的驅(qū)動方式 直流電動機(jī)的機(jī)械特性適合起升機(jī)構(gòu)工作 要求 調(diào)速性能好 但獲得直流電源較為困難 在大型的工程機(jī)械上 常常使用內(nèi)燃機(jī) 和直流發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)直流傳動 交流電動機(jī)驅(qū)動能直接從電網(wǎng)取得電能 操作簡單 維護(hù) 容易 機(jī)組重量輕 工作可靠 在電動機(jī)起升結(jié)構(gòu)中被廣泛采用 本起升結(jié)構(gòu)采用的啟 動方式也為電動機(jī)驅(qū)動 液壓驅(qū)動的起升結(jié)構(gòu) 由原動機(jī)帶動液壓泵 將工作油液輸入執(zhí)行構(gòu)件 液壓缸或 液壓馬達(dá) 使機(jī)構(gòu)動作 通過控制輸入執(zhí)行構(gòu)件的液體流量實(shí)現(xiàn)調(diào)速 液壓驅(qū)動的優(yōu)點(diǎn) 是傳動比大 可以實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速 結(jié)構(gòu)緊湊 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 操作方便 過載保護(hù) 性能好 缺點(diǎn)是液壓傳動元件的制造精度要求高 液體容易泄漏 目前液壓驅(qū)動在流動 式起重機(jī)獲得廣泛的應(yīng)用 2 2 起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡圖 圖 1 為原動機(jī)驅(qū)動的起升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)件圖 電動機(jī) 1 通過聯(lián)軸器 2 與減速器 4 的 高速軸相連 機(jī)構(gòu)工作時(shí) 減速器的低速軸帶動卷筒 7 將鋼絲繩 5 卷上或放出 經(jīng)過滑 輪組系統(tǒng) 使吊鉤 6 實(shí)現(xiàn)上升或下降 機(jī)構(gòu)停止工作時(shí) 制動器 3 使吊鉤連同貨物懸吊 在空中 吊鉤的升降靠電動機(jī)改變轉(zhuǎn)向來實(shí)現(xiàn) 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 10 頁 共 42 頁 圖 2 1 起升結(jié)構(gòu)件圖 為了安裝方便與避免高速軸在小車架受載變形時(shí)發(fā)生彎曲 聯(lián)軸器 2 應(yīng)是帶有補(bǔ)償 性能的 通常采用彈性柱銷聯(lián)軸器或齒輪聯(lián)軸器 前者簡單并能緩沖 但彈性橡皮圈的 壽命不長 后者堅(jiān)固耐用 應(yīng)用最廣 齒輪聯(lián)軸器的壽命安裝質(zhì)量有關(guān) 并且需要經(jīng)常 潤滑 為使布置更方便并增高補(bǔ)償能力 降低磨損 常將齒輪聯(lián)軸器制成兩個(gè)半齒輪聯(lián) 軸器 中間浮動軸或補(bǔ)償軸連起來 制動器通常裝在高速軸上 以減小尺寸 如圖 1 所示位置 經(jīng)常利用聯(lián)軸器的一 個(gè)半體兼作制動輪 帶制動輪的聯(lián)軸器半體應(yīng)當(dāng)安裝在減速軸上 這樣 即使聯(lián)軸器損 壞 制動器仍能起作用 保證了安全 有時(shí)在高速軸上需要裝設(shè)兩個(gè)制動器 則第二個(gè)制動器可安裝在減速器高速軸另一 端 如圖 1 虛線所示 或者裝在浮動軸的另一個(gè)聯(lián)軸器上 也可以把制動器裝設(shè)在電 動機(jī)尾部輸出軸上 但這時(shí)需要有兩端出軸的電動機(jī) 所以一般盡量避免 目前也有將 制動器放在電動機(jī)尾部的殼體內(nèi) 制成一個(gè)組合部件 從而使機(jī)構(gòu)簡化緊湊 起升機(jī)構(gòu)的制動器應(yīng)該是常閉式的 采用塊式制動器 裝有電磁鐵或電動推桿作為 自動的松閘裝置 與電動機(jī)電氣聯(lián)鎖 制動器的制動力矩應(yīng)保證有足夠的制動安全系數(shù) 在要求緊湊的情況下 也有采用帶式制動器的 減速器常用封閉式的標(biāo)準(zhǔn)兩級圓柱減速器 在起重較大 超過 80t 的情況下 為得 到低速并增大卷筒與電動機(jī)間的尺寸 常采用標(biāo)準(zhǔn)的封閉式兩級減速器 再增加一對開 式齒輪作最后級傳動 在要求緊湊的起升機(jī)構(gòu)中 也有采用渦輪減速器的 其缺點(diǎn)是機(jī)械效率低 有時(shí)采 用渦輪減速器是為了盡量減少噪音 例如在載客電梯中 近年來還有采用行星齒輪減速 器的 減速器 如 3K 或擺線 漸開線齒形的少齒差行星減速器 裝在卷筒的內(nèi)腔中 電 動機(jī)和卷筒成同軸線布置 其特點(diǎn)是十分緊湊 但維修不太方便 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 11 頁 共 42 頁 卷筒通常裝在轉(zhuǎn)軸上 使軸承的檢查與更換都較方便 卷筒與減速器低速軸可通過特種聯(lián)軸器相連接 卷筒軸用自位軸承支承于減速器軸 的內(nèi)腔和軸承座中 扭矩由齒輪連接來傳遞 這種方法緊湊 可靠 分組性好 能補(bǔ)償 減速器軸與卷筒軸間的角度偏差 但減速器低速軸需要帶特殊齒形軸端 加工較為復(fù)雜 國外有采用鼓形滾子聯(lián)軸器的 它利用鼓形滾子與兩個(gè)半圓凹槽的配合實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償 由于 它不僅能夠傳遞扭矩 同時(shí)還能承受很大的徑向支承裝置 這種布置還省去了卷筒長軸 使重量減輕 當(dāng)卷筒與開式傳動的大齒輪連接時(shí) 卷筒端面與齒輪間用沿圓周布置的螺 釘聯(lián)接 在某些需要貨物自由下降的起升機(jī)構(gòu)中 卷筒與減速器傳動裝置間裝有摩擦離合器 這時(shí) 制動器應(yīng)裝在卷筒上 用來控制自由下降的速度 它應(yīng)當(dāng)是可操縱的 卷筒直徑一般盡量選用最小值 因?yàn)殡S著卷筒直徑的增加 轉(zhuǎn)矩與減速器的傳動比 也增大了 會引起整個(gè)機(jī)構(gòu)的體積過大 但在起升高度較大時(shí) 往往增加卷筒直徑以求 限制其長度 滑輪組型式 單式或雙聯(lián)的 和它的倍率對起升機(jī)構(gòu)的尺寸也有很大的影響 在龍 門起重機(jī)中采用雙聯(lián)滑輪組 滑輪組倍率的選定對鋼絲繩的拉力 卷筒直徑與長度 減 速器的傳動比及總體尺寸都有關(guān)系 大起重量采用較大倍率 可以避免采用過粗的鋼絲 繩 當(dāng)起重量較小時(shí)不宜采用大倍率 因?yàn)槠鹬亓枯^小 鋼絲繩磨損較大 有時(shí)采用增 大滑輪組倍率同時(shí)相應(yīng)降低起升速度的方式來提高起重量 可以使起升機(jī)構(gòu)達(dá)到通用性 即將同一起升機(jī)構(gòu)用于不同的起重量 這是在系列設(shè)計(jì)時(shí)常采用的方法 在某些情況下 還可能出于其它原因選用較小倍率 如在臂架式起重機(jī)中選用較小的倍率可以減少臂架 端部的定滑輪的數(shù)目 在設(shè)計(jì)大起升高度的起升機(jī)構(gòu)時(shí) 也可以采用減小滑輪組倍率的 方法來減小卷筒繞繩量 從而避免多層卷繞或過長的卷筒 2 3 龍門起重機(jī)參數(shù)確定 2 3 1 基本設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)時(shí)需給定的參數(shù)有 起重量 工作級別 起升高度和起升速度 起重量對起升機(jī)構(gòu)的組成型式 傳動部件的型號尺寸和電動機(jī)的驅(qū)動功率都有重要 影響 在起重機(jī)系列設(shè)計(jì)時(shí) 合理選擇起重機(jī)系列是重要的環(huán)節(jié) 一般情況下 當(dāng)起重 量超過 10t 時(shí) 常設(shè)兩個(gè)起升機(jī)構(gòu) 即主起升機(jī)構(gòu)和副起升機(jī)構(gòu) 主起升機(jī)構(gòu)的起重量大 用以起吊重的貨物 副起升機(jī)構(gòu)的起重量小 但速度較快 用以起吊較輕的貨物或作輔 助性的工作 提高工作效率 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的起重機(jī)為 10t 故設(shè)一個(gè)起升機(jī)構(gòu) 起升速度的選擇與起重量 起升高度 工作級別和使用要求有關(guān) 中 小起重量的 起重機(jī)選用高速以提高生產(chǎn)率 大起重量的起重機(jī)選用低速以降低驅(qū)動功率 提高工作 的平穩(wěn)性和安全性 工作級別高 經(jīng)常使用 要求生產(chǎn)率高的起重機(jī)宜選用高速 反之 工作級別低 用于輔助性工作的起重機(jī)可選用低速 用于安裝和維修的起重機(jī)除低速外 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 12 頁 共 42 頁 還可備有微速或調(diào)速功能 表 2 1 為本起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)主要參數(shù) 表 2 1 本起重機(jī)起升結(jié)構(gòu)的主要 起重量 10t 1 工作幅 度 6 5 21M 起升速度 電動機(jī) 型號 功率 轉(zhuǎn)速2 起升機(jī) 構(gòu) 15m min YZR250M1 8 30 720 變幅機(jī)構(gòu) 電動機(jī) 型號 功率 轉(zhuǎn)速3 變幅機(jī) 構(gòu) 14m min YZR180L 8 11 700 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 電動機(jī) 型號 功率 轉(zhuǎn)速4 旋轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu) 0 98rpm YZR160M2 6 7 5 940 運(yùn)行速度 電動機(jī) 型號 功率 轉(zhuǎn)速5 運(yùn)行機(jī) 構(gòu) 28m min YZR160M2 6 7 5 940 2 3 2 主要尺寸的確定 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 表 1 6 表 1 7 表 1 8 和工作級別 A5 可確定以下參數(shù) 載荷狀態(tài) Q2 有時(shí)起升額定載荷 大部分時(shí)間起升中等載荷 名義載荷系數(shù) Kp 0 25 利用等級 U5 總的工作循環(huán)次數(shù) N 5 105 起重機(jī)起升高度為 6 5 21m 起重機(jī)起升速度為 v 15m min 小車速度 V 28m min 2 4 確定起升機(jī)構(gòu)的傳動方案 大多數(shù)起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動裝置都采用電動機(jī)軸與卷筒平行布置 初步擬定下列 三種方案 2 4 1 方案一 當(dāng)起升機(jī)構(gòu)吊運(yùn)液態(tài)金屬及其它危險(xiǎn)物品時(shí) 需采用雙制動器 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 13 頁 共 42 頁 圖 2 2 2 4 2 方案二 圖 2 3 2 4 3 方案三 圖 2 4 1 電動機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 傳動軸 4 制動器 5 減速器 6 卷筒 7 軸承座 8 平衡滑輪 9 鋼絲繩 10 滑輪組 11 吊鉤 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 14 頁 共 42 頁 方案一采用雙制動器 當(dāng)起升機(jī)構(gòu)吊運(yùn)液態(tài)金屬及其它危險(xiǎn)物品時(shí)用這種方案的比 較多 而我們所設(shè)計(jì)的起重機(jī)為露天場合常用輕型起重機(jī) 方案二在減速器輸出端增加了一級開式齒輪傳動 減速器傳動比較大 此機(jī)構(gòu)起升 速度相對較慢 一般用于起重量較大的起重機(jī) 我們本次設(shè)計(jì)課題的起重機(jī)起重量為 10t 屬于較輕的起重量 要求起升速度和小車行走速度較快 方案三起升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊 簡單 安裝維修方便 而且變速范圍符合設(shè)計(jì)要求 綜 合方案一和方案二 最終確定選用方案三 3 主要部件的選擇與校核 3 1 吊鉤的選擇 吊鉤是吊裝作業(yè)中最常用的取物裝置 是各類起重機(jī) 也是常用吊索 起重工具 專用吊具上的重要組成部分 根據(jù)制造方式 吊鉤可分為鍛造鉤和板式鉤 鍛造鉤一般 應(yīng)用 GB699 1988 中規(guī)定的 20 號鋼 經(jīng)鍛造和沖壓 退火處理 再進(jìn)行機(jī)械加工而成 熱處理后要求表面硬度為 95 135HB 鍛造可以制成單鉤或雙鉤 單鉤主要用在 70 噸以下 的起重機(jī)上 雙鉤用在 50 100 噸的起重機(jī)上 板式鉤一般用在起升重量較大的起重機(jī)上 板式鉤由厚度為 30mm 成型板片重疊鉚合而成 板式鉤上有護(hù)板 一般用軋制鋼制成 板式鉤由于其板片不可能同時(shí)斷裂 所以可靠性好 修理方便 但是板式鉤的斷面積只 能制成矩形 因此鉤體的材料不能充分利用 板鉤也分為單鉤和雙鉤兩種 單鉤多用于 鑄造起重機(jī)上 吊鉤斷面形狀有圓形 矩形 梯形和 T 字形等 長鉤 短鉤 吊鉤的安全使用規(guī)范 1 新吊鉤在使用前 應(yīng)進(jìn)行檢查 應(yīng)有制造廠的制造合格證 否則不準(zhǔn)投入使用 新吊鉤的開口度要進(jìn)行測量并符合規(guī)定 2 新吊鉤應(yīng)做負(fù)荷試驗(yàn) 其檢驗(yàn)載荷按起重量的不同而不同 并且測量溝口開口 不應(yīng)超過原開度的 0 25 3 對吊鉤三個(gè)危險(xiǎn)斷面應(yīng)用油清洗 用放大鏡看有無裂痕 對板式鉤應(yīng)檢查其襯 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 15 頁 共 42 頁 套 銷子磨損情況 4 在起重吊裝作業(yè)中使用吊鉤 其表面要光滑 不能有剝裂 刻痕 銳角 接縫 和裂紋等確缺陷 5 吊鉤在使用過程中 應(yīng)進(jìn)行定期檢查 主要檢查是否有變形 裂紋 磨損 腐 蝕等現(xiàn)象 并做好記錄 6 吊鉤不準(zhǔn)超負(fù)荷作業(yè) 吊鉤不得補(bǔ)焊 7 吊鉤停止使用時(shí) 應(yīng)對其進(jìn)行仔細(xì)清洗 除銹 上好防銹油放在通風(fēng)干燥的地 方 根據(jù)要求查 龍門起重機(jī) 上 知鍛造單鉤適用于起重量為 3 75 噸的起重機(jī) 故選擇鍛單鉤 由本次設(shè)計(jì)起重量 10t 可由表 9 1 查知 D 120mm O 90mm B 74 h 115 d 75 d1 70 d0 64 L 180 L1 70 L2 90 m 60 R 14 R1 84 R2 62 R3 155 R4 36 R5 120 R6 125 R7 20 R8 2 重量為 29 5Kg 3 2 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是由高強(qiáng)度碳素鋼絲圍繞繩芯繞捻而成的 被廣泛應(yīng)用于起重作業(yè) 其中吊 用鋼絲繩通常指起重滑輪組使用的起重或牽引繩 具有以下優(yōu)點(diǎn) 1 重量輕 強(qiáng)度高 能承受沖擊載荷 2 撓性較高 使用靈活 3 鋼絲繩磨損后 表面會產(chǎn)生許多毛刺 易于檢查 破段前有絲斷預(yù)兆 其整根 鋼絲繩不會立即斷裂 4 其中作業(yè)用鋼絲繩成本低 主要缺點(diǎn)剛性大 不易彎曲 起重作業(yè)選用的鋼絲繩一般為點(diǎn)接觸類型 如果配用 的滑輪組直徑過小或直角彎折 鋼絲繩易受損壞且影響安全使用和縮短使用壽命 鋼絲繩種類 3 2 1 根據(jù)鋼絲繩的捻向分類 1 交互捻鋼絲繩 繩與股的捻向相反 這是常用的鋼絲繩 由于繩與股的自行松 捻趨勢相反 相互抵消 沒有扭轉(zhuǎn)打結(jié)的趨勢 使用方便 根據(jù)繩的捻向 又分別有右 捻和左捻繩 起重機(jī)常用右捻鋼絲繩 2 同向捻鋼絲繩 繩與股的捻向相同 有自行松捻和扭轉(zhuǎn)的趨勢 容易打結(jié) 由于撓性較好 通常用于具有剛性的導(dǎo)軌的牽引 進(jìn)來在制造工藝中采用預(yù)變形的方法 成繩后消除了自行松散扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象 這種繩又稱為不松散繩 3 混合捻鋼絲繩 有半數(shù)股左旋 另外半數(shù)股右旋 這種鋼絲繩應(yīng)用較少 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 16 頁 共 42 頁 3 2 2 根據(jù)繩股的構(gòu)造分類 1 點(diǎn)接觸繩 繩股中各層鋼絲繩直徑相同 股中相鄰各層鋼絲繩捻距不等 相 互交叉 在交叉點(diǎn)上接觸 因此 點(diǎn)接觸繩易于磨損 壽命低 點(diǎn)接觸型鋼絲繩 線接觸型鋼絲繩 2 線接觸繩 繩股中各層鋼絲繩的捻距相等 外層鋼絲繩位于里層鋼絲之間的 溝槽里 內(nèi)外層鋼絲相互接觸在一條螺旋線上 改變了接觸 增長了壽命 增加了撓性 相同直徑的鋼絲繩 線接觸型比點(diǎn)接觸型的金屬斷面面積大 因而承載能力大 3 面接觸繩 股與股之間形成面接觸 制作工藝復(fù)雜 多用于纜索起重機(jī)和架 空索道的支撐纜索 3 2 3 根據(jù)繩芯分類 按繩芯的不同有麻芯 棉紗芯 石棉芯和軟鋼心 其中帶浸油麻芯及棉紗芯的鋼絲 繩比較軟 容易彎曲 芯中含油可經(jīng)常潤滑鋼絲 但不耐高溫高壓 帶石棉芯的鋼絲繩 耐高溫 帶軟鋼芯的鋼絲繩能耐高溫高壓 但芯硬不易彎曲 使用要根據(jù)具體條件選用 根據(jù)繩股數(shù)和每股中鋼絲繩數(shù)量分類 按繩股數(shù)和每股中鋼絲繩數(shù)量的不同表示 例如常用普通結(jié)構(gòu)鋼鋼絲繩中分為 6 7 7 7 6 19 6 37 6 61 等種類 前者數(shù)字表示股數(shù) 后者數(shù)字表示每股絲數(shù) 鋼絲繩中鋼絲越細(xì)越不耐磨 但比較柔軟 彈性較好 鋼絲繩越粗越耐磨 但比較不易 彎曲 故應(yīng)視不同用途而選用 在卷筒直徑較大且磨損厲害處 如索道牽引 斜井卷揚(yáng) 可用較粗的 6 7 6 19 鋼絲繩 彎曲較多 滾筒直徑較小如懸掛構(gòu)件 滑輪組等應(yīng)用鋼 絲繩較細(xì)的 6 37 以及 6 61 鋼絲繩 3 2 4 鋼絲繩選用注意事項(xiàng) 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 17 頁 共 42 頁 1 鋼絲繩的規(guī)格 應(yīng)根據(jù)不同的用途來選擇 如作起吊重物或繞滑輪組用的鋼絲 繩 可選 6 37 或者 6 61 規(guī)格的鋼絲繩 作纜車?yán)K或牽引繩 可選 6 19 規(guī)格的鋼絲繩 2 鋼絲繩應(yīng)優(yōu)先選用 6 股線接觸 且鋼絲繩的直徑應(yīng)根據(jù)所要承受的載荷的大小 及鋼絲繩的許用拉力來選擇 在有腐蝕性的環(huán)境中工作時(shí) 應(yīng)選用鍍鋅鋼絲繩 3 起重機(jī)用張緊繩 牽引繩應(yīng)選用順繞繩 在需要有耐酸要求的場合應(yīng)選用鍍鉛 鋼絲繩 在高溫環(huán)境中工作的起重機(jī)應(yīng)選用具有特級韌性石棉芯鋼絲繩或具有鋼芯的鋼 絲繩 因?yàn)樵谄鹕^程中 鋼絲繩的安全性至關(guān)重要 所以要保證鋼絲繩的高安全和 使用壽命 為此 我們可以采取以下措施 1 高的安全系數(shù) 也就是降低鋼絲繩的應(yīng)力 2 選用較大的滑輪與卷筒直徑 3 滑輪槽的尺寸與材料對于鋼絲繩的壽命有很大的關(guān)系 其太大會使鋼絲繩與 滑輪接觸面積減少 太小會使鋼絲繩與槽臂間的摩擦劇烈 甚至?xí)ㄋ?4 盡量減少鋼絲繩的彎曲次數(shù) 根據(jù)鋼絲繩的額定起重量 Q 10t 查 龍門起重機(jī) 上 選倍率 a 2 鋼絲繩的最 大拉力 Smax Q G 2a 式中 Q 額定起重量 Q 100000N G 吊鉤組重量 G 295N a 滑輪組倍率 a 2 滑輪組效率 0 99 所以 Smax 100000 295 2 2 0 99 25327N 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 P439 知 鋼絲繩直徑不小于 dmin C 根號下 S 式中 S 鋼絲繩的最大靜拉力 C 為鋼絲的選擇系數(shù) 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 P441 起重機(jī)工作級別 M5 查表 14 7 選擇 C 0 095 鋼絲 的平均抗拉強(qiáng)度為 1770N mm2 的纖維芯鋼絲繩 所以 m12 53709 dmin 查 龍門起重機(jī) 上 表 7 8 鋼絲繩標(biāo)準(zhǔn) GB1102 74 選用單股鋼絲繩直徑 15 5mm 鋼 絲繩斷面 108 28mm2 3 3 滑輪的選擇 起重機(jī)滑輪是利用杠桿原理制成的一種簡單機(jī)械 它能借助起重機(jī)繩索的作用產(chǎn)生 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 以改變作用力的方向 在實(shí)際中 為了擴(kuò)大滑輪的效用 往往把一定數(shù)量的 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 18 頁 共 42 頁 動滑輪和一定數(shù)量的定滑輪組合起來使用 組成滑輪組 它經(jīng)常配合卷揚(yáng)機(jī)進(jìn)行吊裝 搬運(yùn)等工作 是重要的工具 滑輪有輪轂 輪輻 加強(qiáng)筋 繩槽和輪緣組成 滑輪的材料一般為 HT150 鑄鐵或者 ZG230 450 ZG270 500 鑄鋼 大尺寸滑輪為了減輕自重也有鋼板焊制而成 本次設(shè)計(jì)為輕型起重機(jī)所以選用 HT150 作為滑輪材料 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 知 為了保證鋼絲繩有足夠的壽命 滑輪直徑不能過小 須與鋼絲繩直徑 d 之間保持一定的比例關(guān)系 即 D0min e d 式中 D0min 按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪允許的最小卷繞直徑 mm d 鋼絲直徑 mm e 系數(shù) 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表 3 2 1 查知 e 20 所以 D0min 15 5 20 310mm 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表 3 2 2 和表 3 2 4 選取鑄造的 E1 型滑輪 鑄造滑輪繩槽斷 面及尺寸如下 R 9 0 H 25 B1 50 E1 35 C 1 5 R1 16 R2 13 R3 3 0 R4 4 0 M 10 N 0 S 12 選擇 E 型滑輪的主要尺寸如下 D 5 90 D6 110 D7 160 D17 190 B 80 B3 90 B4 74 B9 70 S2 10 滾動軸承 E1 型按國標(biāo) 276 選 218 B 10 30 3 4 選定卷筒尺寸并驗(yàn)算強(qiáng)度 卷筒組件有卷筒 連接盤以及軸承支架組成 卷筒有長軸卷筒和短軸卷筒 長 軸卷筒有齒輪連接盤和帶大齒輪的卷筒組 這是一種應(yīng)用較多的一種形式 短軸卷筒是 一種新的結(jié)構(gòu)形式 卷筒與減速器輸出軸用法蘭盤剛性連接 減速器底座通過鋼球或者 圓柱銷與小車架連接 這種結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡單調(diào)整與安裝方便 此外還有采 用行星減速器放在卷筒內(nèi)部的形式 優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動結(jié)構(gòu)緊湊 質(zhì)量輕 鑄造卷筒材料一般 采用不低于 HT20 40 的鑄鐵 重要卷筒可采用高強(qiáng)度鑄鐵或球墨鑄鐵 焊接滾筒采用 A3 鋼制造 3 4 1 卷筒直徑 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 知卷筒直徑 D d e 1 15 5 18 1 263 5mm D 卷筒名義直徑 卷筒槽底直徑 d 鋼絲繩直徑 e 筒繩直徑比 由表 3 3 2 選 e 18 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 19 頁 共 42 頁 雙聯(lián)卷筒 為了適當(dāng)?shù)臏p少卷筒長度 保證鋼絲繩具有一定的使用壽命 取 D 300mm 由 起 重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表 3 3 1 知 3 4 2 卷筒尺寸 卷筒長度 L 2 L0 L1 L2 L 光 式中 L1 固定鋼繩所需的長度 L 2 3p 取 60mm L2 卷筒兩端空余部分長度 由結(jié)構(gòu)需要決定 取 60mm L 光 中間光滑部分長度 根據(jù)鋼絲繩允許偏角確定 取 170mm L0 卷筒上有螺旋槽部分長度 L0 H max m D 0 Z1 t1 式中 Hmax 最大起升高 度 H max 21 6 5 14 5m Z1 為固定鋼繩的安全圈數(shù) Z 1 1 5 取 Z1 2 t1 繩槽節(jié)距 標(biāo)準(zhǔn)槽 t1 d 2 4 15 5 2 5 18mm m 滑輪組倍率 D0 D d 卷筒計(jì)算直徑 由鋼絲繩中間算起的卷筒直徑 所以 L 0 562 9 取 L0 600mm 所以 L 2 L 0 L1 L2 L 光 2 600 60 60 170 1610mm 取整 L 1700mm 根據(jù) 龍門起重機(jī) 上 表 7 7 知卷筒繩槽尺寸 R 10 t 1 18 r1 1 5 c1 6 3 4 3 卷筒壁厚 根據(jù) 龍門起重機(jī) 上 知卷筒壁厚 0 02D 6 10 0 02 300 6 10 12 16 取 15mm 3 4 4 卷筒臂的壓力驗(yàn)算 根據(jù) 龍門起重機(jī) 上 知 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 20 頁 共 42 頁 ymax Smax t 1 25327 15 18 93 8MPa 本設(shè)計(jì)采用 ZG270 500 根據(jù) 工程材料及成型技術(shù) 知 s 270MPa 由 龍門起重 機(jī) 上 知 壓 s 2 270 2 135 式中 Smax 鋼繩的最大拉力 卷筒的壁厚 t 繩槽的節(jié)距 s 鑄鋼的屈服極限 因?yàn)?yma 93 8MPa 壓 135 所以抗壓強(qiáng)度足夠 卷筒上的扭矩 M Smax D 25327 0 3 0 99 7674 85Nm 卷筒速度 N 卷 mv D 2 15 3 14 0 3 31 83n min 3 5 電動機(jī)的選擇 根據(jù) 龍門起重機(jī) 上 知起重機(jī)靜功率為 P 靜 Qv 6120 10000 29 5 15 6120 0 85 28 92KW 電動機(jī)按重復(fù)短時(shí)運(yùn)行方式制造 不同的負(fù)載持續(xù)值 JC 值 電動機(jī)具有不同的功 率 而負(fù)載持續(xù)率分為 JC 15 JC 25 JC 40 JC 60 JC 100 即連續(xù)工作 五種 根 據(jù)起重機(jī)工作級別 取 JC 40 電動機(jī)功率 28 92KW 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表 5 1 12 查電動機(jī)型號 YZR250M1 8 功率 30KW 轉(zhuǎn)速 720r min 重 280Kg 3 6 制動器的選擇 起升機(jī)構(gòu)每一套獨(dú)立的驅(qū)動裝置至少要安裝一個(gè)支持制動器 吊運(yùn)液態(tài)金屬以 及其它的危險(xiǎn)品的起升機(jī)構(gòu) 每一套獨(dú)立的驅(qū)動裝置要裝設(shè)兩個(gè)支持制動器 本起重機(jī) 用于露天吊裝設(shè)備及材料 故只安裝一個(gè)制動器 支持制動器通常是閉式的 制動輪必須安裝在與傳動機(jī)構(gòu)剛性連接的軸上 制動器 的制動力矩應(yīng)保證在規(guī)定的制動時(shí)間內(nèi)將機(jī)構(gòu)制動住 塊式制動器的構(gòu)造簡單 制造與安裝都很方便 成對的瓦塊壓力相互平衡 使制動 軸不受彎曲載荷 因此 在起重機(jī)上廣泛應(yīng)用 而其中電力液壓塊制動器 代號 YWZ 有動作平穩(wěn) 噪音小 壽命長 尺寸小 重量輕 不易漏電 省電 交流供電方便等特 點(diǎn) 3 6 1 計(jì)算制動力矩 制動器按一個(gè)計(jì) 計(jì)算機(jī)動力矩 根據(jù) 龍門起重機(jī) 上 P 67 知 Nm2 37874 329 01075 1ai2QDKM 制 其中 K 起升機(jī)構(gòu)的制動安全系數(shù) 根據(jù)起重機(jī)工作類型選 K 1 75 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 21 頁 共 42 頁 制動時(shí)的機(jī)構(gòu)效率 0 89 i 實(shí)際傳動比 a 倍率 D 卷筒直徑 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 P318 表 3 7 19 選擇制動器 YWZ2 300 50 額定制動力矩 為 630N m 自重 65Kg 3 7 聯(lián)軸器的選擇 無論是齒輪聯(lián)軸器還是彈性銷聯(lián)軸器 都是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 選用時(shí)首先根據(jù)連接軸 如 電動機(jī)出軸 減速器的輸入 輸出等 的直徑 從聯(lián)軸器的規(guī)格表中選擇一種合適尺寸 的聯(lián)軸器 然后驗(yàn)算所傳遞的扭矩是否足夠 即 T Tt 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 知 T k1k2k3Tt 1 3 1 2 1 25 302 3 589 45N m 式中 T 所傳遞扭矩的計(jì)算值 k1 考慮聯(lián)軸器重要程度的系數(shù) 由表 3 12 2 取 k1 1 3 Tt 實(shí)際作用的扭矩 T 機(jī)構(gòu)電動機(jī)額定扭矩轉(zhuǎn)換到聯(lián)軸器的扭矩 k2 機(jī)構(gòu)的工作級別系數(shù) 由表 3 12 3 取 k2 1 2 k3 考慮角度偏差的系數(shù) 由表 3 12 4 取 k3 1 25 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 表 5 1 6 知 電動機(jī) YZ250M 81 軸端為圓錐形 錐度 為 1 10 D 65mm E 140mm 根據(jù)減速器選擇的型號知其高速軸端的直徑 d 60mm l 185mm 所以根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊 選 CL4Z1 型 許用扭矩 T t 5600N m L 107mm 材料為不低于 40 鍛鋼或不低于鑄鋼 310 570 GB5676 85 制造 該聯(lián)軸器具有補(bǔ)償兩軸相對位移的性能 結(jié)構(gòu)緊湊 重量輕 可靠性能高 安裝方便等 適用于起重機(jī)的起升結(jié)構(gòu)的減速機(jī)與卷筒聯(lián)接及其它類似機(jī)構(gòu)的聯(lián)接 因?yàn)?T 589 74 Tt 所以選擇的聯(lián)軸器符合要求 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 22 頁 共 42 頁 4 傳動裝置 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1 計(jì)算傳動裝置分配各級傳動比 4 1 1 起升機(jī)構(gòu)的總傳動比 62 83 17200 卷電ni 4 1 2 分配傳動裝置各級傳動比 取高速級 541i 則低速級傳動比為 03 5 46212 i總 4 2 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算 4 2 1 輸入功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 1 0 軸 電機(jī)軸 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 23 頁 共 42 頁 kwpd30 min 72rnm NTd 9 370950 2 軸 kwpd7 29 311 min 70rn NPT 94 39511 3 軸 kwp8 29 07 29312 min 6012rinNPT 799522 4 軸 kwp94 278 09 8323 min 1 23rinNpT 839503 5 軸 kwp4 279 06 27134 min 8 rn NT 2695044 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 24 頁 共 42 頁 4 2 2 輸出功率 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 將上述運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果匯總下 軸名 參數(shù) 傳動比 i 效率 轉(zhuǎn)速 n r min 輸入功 率 P KW 輸入轉(zhuǎn) 矩 T Nm 軸 1 0 99 720 29 7 393 94 軸 4 5 0 97 160 28 8 1719 軸 5 03 0 97 31 81 27 94 8388 軸 1 0 98 31 81 27 4 8226 4 3 減速器傳動零件設(shè)計(jì) 4 3 1 圓柱齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 4 3 1 1 高速級 1 選擇齒輪材料 采用硬齒面閉式齒輪傳動 由表 11 8 查得 小齒輪選用 20 滲碳后淬火處理 齒面硬度為 58 62HRC rC 大齒輪選用 20 滲碳后淬火處理 齒面硬度為 58 62HRC r 由表 11 20 選 8 級精度 齒面粗糙度 umRa3 62 2 確定許用應(yīng)力 由表 11 9 查得 0 1 HS 91 104 8137260 hnjLN 8213 i 由表 11 25 查得 小齒輪接觸疲勞極限 MPaH501lim 大齒輪接觸疲勞極限 2li 查圖 11 28 得 9 1NZ4 N 許用接觸應(yīng)力 MPaSH1350 lim1 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 25 頁 共 42 頁 MPaSZHNH1402lim2 依據(jù) 當(dāng)大小齒輪都是硬齒面時(shí) 硬齒面齒輪的承載能力較高 但需專門設(shè)備磨齒 常用于要求結(jié)構(gòu)緊湊或生產(chǎn)批量大的齒輪 當(dāng)大小齒輪都時(shí)硬齒面時(shí) 小齒輪的硬度應(yīng) 略高 也可和大齒輪相等 3 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)齒輪按 8 級精度 選擇齒寬系數(shù) 查表 11 19 得 0 8d d 選擇載荷系數(shù) K 查表 11 10 得 K 1 25 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 mNT 94 31 小齒輪分度圓直徑 udHd 564 763211 齒輪的模數(shù) 取 則 201 z 90 41 zi 模數(shù) md85 1 根據(jù)表 11 3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 3mm 8 齒輪幾何尺寸的計(jì)算 zd601 m272 bd481 取 502 b52 中心距 mza161 4 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù) 查表 11 12 得 FY80 21 FaY2 Fa 應(yīng)力修正系數(shù) 查表 11 13 得 S 5S781 SY 由表 11 9 查得 3 F 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 26 頁 共 42 頁 許用彎曲應(yīng)力 查圖 11 26 F MPaF9201lim li 查圖 11 27 得 5 21NY 許用彎曲應(yīng)力 MPaSFF3 6721lim1 YFNF 2li2 1121 9 47FSFPazbmKT 212125 8FSFFMY 5 齒輪的圓周速度 smndv 26 106 根據(jù)表 11 21 可知 選用 8 級精度實(shí)合適的 幾何尺寸計(jì)算 d601 d270 mb38 5cos mdb72 53cos2 mza mpespzdmzchhfa afa165271 424 9 25 7675 0 25 1212 4 3 1 2 低速級 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 27 頁 共 42 頁 采用硬齒面閉式齒輪傳動 由表 11 8 查得 小齒輪選用 20 滲碳后淬火處理 齒面硬度為 58 62HRC rC 大齒輪選用 20 滲碳后淬火處理 齒面硬度為 58 62HRC r 由表 11 20 選 8 級精度 齒面粗糙度 umRa3 62 2 確定許用應(yīng)力 由表 11 9 查得 0 1 HS 81 103 23660 hnjLN 7215 4i 由表 11 25 查得 小齒輪接觸疲勞極限 MPaH501lim 大齒輪接觸疲勞極限 2li 查圖 11 28 得 94 1NZ8 N 許用接觸應(yīng)力 MPaSH140 lim1 ZNH72li2 查表 11 10 載荷系數(shù) K 1 25 查表 11 19 齒寬系數(shù) 8 0 d 小齒輪上轉(zhuǎn)矩 mNT 1792 齒數(shù) 圓整1 z 63 1523 5 zil 1062 z 實(shí)際傳動比 0 12 u 誤差 53 小齒輪分度圓直徑 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 28 頁 共 42 頁 mzdmuKTHd27 41 89 89376313 由表 11 3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m 4 5mm 主要尺寸 dbz6 754 12 取 mzma75 28217634 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 齒形系數(shù) 查表 11 12 FY175 26 243 FFYY 應(yīng)力修正系數(shù) 查表 11 13 S 951SS 許用彎曲應(yīng)力 F 由圖 11 26 得 MPaF920lim1 由表 11 9 得 3 S 由圖 11 27 得 21NY MPaSFNFF15 68 4lim43li3 4344 33232 51 7FSFFYzbKT 齒輪的圓周速度 smndv 79 061 由表 11 21 知 選 8 級精度最合理 淮海工學(xué)院二 九屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 論文 第 29 頁 共 42 頁 幾何尺寸計(jì)算 mzd mzdchmcm cdf aaffaab2065 82414512 0143os 975 443 4 432 mapes1568 2 4 3 2 軸的計(jì)算 功率 kw 轉(zhuǎn)速 r min 轉(zhuǎn)矩 N m I 軸 29 4 720 393 94 軸 28 8 160 1719 軸 27 94 31 81 8388 I 軸 1 材料的選擇 由表 16 1 查得 用 45 號鋼 進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 MPaB637