港口起重機(jī)械課程設(shè)計(jì)

1、浙江海洋學(xué)院港口起重機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 : 臂架型起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 專(zhuān) 業(yè) : 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) : 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 2013年1月9號(hào)摘要：橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱(chēng)天車(chē)。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(chē)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)備的阻礙。這種起重機(jī)廣泛用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠(chǎng)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(zhuān)用橋式起重機(jī)3種。本次設(shè)計(jì)的是橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)械中最重要、最基本的機(jī)

2、構(gòu)，其作用是提升或下降貨物；起升機(jī)構(gòu)通常主要由取物裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、減速傳動(dòng)裝置、驅(qū)動(dòng)裝置等組成。本次設(shè)計(jì)卷筒組、吊鉤組、電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器等。關(guān)鍵詞：橋式起重機(jī)、起升機(jī)構(gòu)、吊鉤、卷筒、電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、鋼絲繩、滑輪、制動(dòng)器。第一章 設(shè)計(jì)課題及起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選擇1.1主要性能及技術(shù)參數(shù)起重量（t）工作級(jí)別起升高度（m）起升速度（m/min）Hh5M512630表.11.2 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案選擇起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置(包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等)、鋼絲繩卷繞裝置(包括鋼絲繩、卷筒、定滑輪和動(dòng)滑輪)、取物裝置和安全保護(hù)裝置組成。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是起升機(jī)構(gòu)的主要

3、驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)起重量在50t以下時(shí)，常見(jiàn)的橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置方式如圖1所示；圖1起升機(jī)構(gòu)配置方案圖中：1.減速器 2.制動(dòng)器 3.聯(lián)軸器 4.浮動(dòng)軸 5. 發(fā)動(dòng)機(jī) 6.卷筒 7.卷筒支座當(dāng)起重量在5t時(shí)，常見(jiàn)的起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩卷繞如圖2所示。采用雙聯(lián)滑輪組，滑輪組倍率m=2。圖2 鋼絲繩卷繞示意圖第二章 起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算2.1 鋼絲繩的確定2.1.1 鋼絲繩的計(jì)算與確定采用雙聯(lián)滑輪組，按，查港口起重機(jī)械表3-6得滑輪組倍率m =2；鋼絲繩所受最大拉力：式中:額定起升載荷， 其中為吊鉤質(zhì)量，由課本表4-2的； x承載分支系數(shù)，吊鉤承載分支數(shù)位4，X=0.5； 滑輪組效率，由表3-9得； 導(dǎo)向滑

4、輪效率，滾動(dòng)軸承； 導(dǎo)向滑輪數(shù)，； 所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿(mǎn)足： 式中 鋼絲繩直徑； 鋼絲繩最大靜工作拉力； C選擇系數(shù)，根據(jù)港口起重機(jī)械表3-2查得；取鋼絲繩直徑，捻向：交互捻；選擇鋼絲繩型號(hào)為：20 FC 1770 USZ 2.2 滑輪直徑的確定按鋼絲繩中心來(lái)計(jì)算滑輪與卷筒的最小直徑，式中 D按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪和卷筒的最小直徑； d鋼絲繩直徑； h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，根據(jù)港口起重機(jī)械表3-5查得，對(duì)滑輪=20，對(duì)卷筒=18；根據(jù)上式，得： 滑輪直徑取動(dòng)滑輪直徑，滑輪槽底直徑2.3 卷筒的計(jì)算2.3.1 卷筒的基本尺寸 卷筒長(zhǎng)度適當(dāng)放大卷筒直徑，去，卷筒槽底直徑；如圖3所示

5、，為雙聯(lián)卷筒的長(zhǎng)度示意圖，圖 3 卷筒長(zhǎng)度示意圖 卷筒長(zhǎng)度 取式中 卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng) 其中：最大起升高度； a滑輪組倍率； D卷筒卷繞直徑 固定鋼絲繩安全圈數(shù)，??； 繩槽槽距，根據(jù)鋼絲繩的直徑查附表3-1得，； 兩端空余部分長(zhǎng)度，； 固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度，； 卷筒中間無(wú)槽部分長(zhǎng)度，按鋼繩直徑D=20mm查附表4-3得 2.3.2 驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度 卷筒的材料采用Q235-A，抗壓強(qiáng)度為225MPa。 卷筒厚度由于式中：卷筒成熟系數(shù)，查港口起重機(jī)械表3-11，=1 應(yīng)力減少系數(shù)，一般取=0.75； 許用壓應(yīng)力； =225/2=112.5 N/ 材料屈服極限，=225 N/ ；2.3.3 卷筒轉(zhuǎn)速2

6、.4 電動(dòng)機(jī)的確定起升機(jī)構(gòu)靜功率： 式中：額定起升載荷； 起升機(jī)構(gòu)總效率 ； 其中卷筒效率 查表4-3得傳動(dòng)效率電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率： 式中： G穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，由起重機(jī)的工作級(jí)別M5，可以由表4-4和表4-8中查得：G=0.85 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選定YZR250M-8型電動(dòng)機(jī)，主要指標(biāo)為：轉(zhuǎn)速 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 輸出軸直徑 輸出軸長(zhǎng)度 2.5 減速器的選擇2.5.1 計(jì)算傳動(dòng)比 傳動(dòng)比： 式中：n電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min； 卷筒轉(zhuǎn)速，r/min。減速器高速軸許用功率 =30.03KW其中為起升動(dòng)載荷系數(shù)，由表2-1，2-2得 由P=30.03KW,i=26.3,n=750r/min，查機(jī)械

7、設(shè)計(jì)手冊(cè)選定減速器型號(hào)為QJD-400-31.5。主要參數(shù)：傳動(dòng)比i=31.5高速軸軸伸d=65mm,l=140mm低速軸帶有外齒輪，模數(shù)m=8，齒數(shù)Z=54當(dāng)工作級(jí)別為M5時(shí)，高速軸許用功率P=49KW 許用輸出轉(zhuǎn)矩Mn=21200Nm。2.5.2 減速器的驗(yàn)算 減速器輸出軸承受的短暫最大扭矩： 式中：鋼絲繩最大靜拉力在卷筒上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。 符合要求。2.6 實(shí)際起升速度計(jì)算和校核2.6.1實(shí)際起升速度2.6.2實(shí)際起升速度應(yīng)滿(mǎn)足的條件滿(mǎn)足要求，通過(guò)。2.7 聯(lián)軸器選擇2.7.1高速軸采用齒式聯(lián)軸器式中：k系數(shù)，起升機(jī)構(gòu)k=2 聯(lián)軸器所連接軸的傳遞轉(zhuǎn)矩 根據(jù)聯(lián)軸器計(jì)算力矩,減速器高速軸直徑d=

8、65mm,l=140mm。 電動(dòng)機(jī)伸出軸直徑d=60mm,l=140mm。選擇電動(dòng)機(jī)與浮動(dòng)軸：GCL2齒式聯(lián)軸器，Mn=710Nm。 浮動(dòng)軸與變速去：GCL2齒式聯(lián)軸器，Mn=710Nm。 2.7.2低速軸齒輪減速器QJD-400-31.5的低速周端是C型，帶有齒式聯(lián)軸器的外齒輪（m=8mm,z=54），與其嚙合的內(nèi)齒圈河卷筒的輪轂作成以整體，模數(shù)與齒數(shù)相同。2.8電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算 2.8.1啟動(dòng)時(shí)間起動(dòng)時(shí)間： 式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，； 電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，； 電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，； 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（）： 其中 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，=0.825；制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，聯(lián)軸

9、器=0.22，制動(dòng)輪=2平均起動(dòng)加速度:查表4-7，可知起動(dòng)標(biāo)準(zhǔn),.起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算基本合格 2.8.2電動(dòng)機(jī)過(guò)載驗(yàn)算過(guò)載驗(yàn)算合格。2.8.3電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算參考表4-8，4-4，取JC=60%，CZ=300，G=G2=0.8。 因YZR250M-8電動(dòng)機(jī)在JC=60%，CZ=300時(shí)允許輸出功率。電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率: 發(fā)熱驗(yàn)算合格。2.9 制動(dòng)器的選擇 2.9.1 轉(zhuǎn)矩計(jì)算 穩(wěn)態(tài)下降額定載荷時(shí)作用在制動(dòng)器軸上的轉(zhuǎn)矩： 支持制動(dòng)器軸上的計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩： 式中：制動(dòng)安全系數(shù)，查表4-9，取KZ=1.75。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇制動(dòng)器電力液壓推桿制動(dòng)器，額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 2.9.2 制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算滿(mǎn)載下降制動(dòng)時(shí)

10、間： 式中 滿(mǎn)載下降時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，； 制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，； 電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，； 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量換算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 平均制動(dòng)加速度： 查表4-7，港口用門(mén)座起重機(jī),。制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算基本合格。第三章 卷筒組零部件的設(shè)計(jì)3.1 卷筒組的結(jié)構(gòu)采用特種齒式聯(lián)軸器連接的卷筒組，減速器低速軸端加工成齒式聯(lián)軸器的外齒輪與軸承座孔。卷筒軸的一端支承在減速器低速軸軸孔內(nèi)的調(diào)心軸承上，另一端支承在獨(dú)立的軸承座上。與減速器低速軸外齒相嚙合的內(nèi)齒圈和卷筒的輪轂作成一體，并用鉸制孔與卷筒的輪輻連接。因此，減速器低速軸的轉(zhuǎn)矩經(jīng)齒式聯(lián)軸器和鉸制孔螺栓直接傳遞給卷筒，卷筒不受扭矩，只受彎矩的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心。3.2 卷筒組的

11、零件 3.2.1. 卷筒（1）卷筒的構(gòu)造。輪轂與卷筒分別制造，然后轉(zhuǎn)配成一體。鑄造方便，鑄造后容易清砂。（2）鋼絲繩在卷筒上的固定。鋼絲繩一個(gè)盡可靠地固定于卷筒并且要容易更換，避免鋼絲繩子啊固定處過(guò)分彎曲。選用壓板固定方式固定鋼絲繩。利用壓板講鋼絲繩索端部固定在卷筒的外表面。采用這種固定方法的卷筒構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，便于檢查。但在卷筒上所占空間位置較大，并且不能用于多層卷繞。3.2.2 卷筒軸（1） 卷筒軸的結(jié)構(gòu)。卷筒軸的形狀通常采用階梯形，并且接近等強(qiáng)度。（2） 卷筒軸材料。卷筒軸材料采用45鋼，為改善機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。3.2.3 軸承、軸承座卷筒軸上的軸承主要承受徑向載荷和不

12、大的軸向載荷，并且軸承的支撐距離較大，所以多用調(diào)心球軸承、調(diào)心滾子軸承；軸承座主要承受卷筒與卷筒軸的重力，鋼絲繩通過(guò)卷筒與周傳遞的壓力?？刹捎靡粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)軸承座再配上一個(gè)支架。圖4卷筒組裝配圖3.3 卷筒組的計(jì)算3.3.1卷筒軸計(jì)算卷筒軸為轉(zhuǎn)動(dòng)心軸圖5卷筒軸示意圖軸徑式中，彎矩，最大彎矩 材料的許用彎曲應(yīng)力，45號(hào)鋼。卷筒軸兩端（，兩段）為最小直徑段，且為軸承連接處，查附表8-2，采用1222調(diào)心球軸承，軸承參數(shù)d=110mm,D=200mm,B=38mm。，段直徑：d=d=110mm,d=d132mm,由軸承的安裝尺寸確定，d=160mm,段左右兩端軸肩為定位軸肩，軸肩高h(yuǎn)=(0.07-0.1)

13、d，d=d+2h。L=33mm，由軸承安裝尺寸確定，為保證軸端擋圈不壓在軸端面上，故L比B略短故取L=33。L=193mm，由卷筒輪轂寬度而定。L=1132mm，由安裝尺寸確定，主要取決于卷筒長(zhǎng)。L=115mm，由卷筒輪轂寬度而定。L=131mm，由安裝尺寸確定。3.3.2軸的強(qiáng)度校核 圖6 軸的載荷分析圖支反力: 心軸右輪轂最大彎矩：。軸的計(jì)算應(yīng)力式中：W圓柱軸截面的抗彎系數(shù)，。故安全。3.3.3 軸承校核由于卷筒心軸上的左軸承的內(nèi)、外座圈以同樣轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，故無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可按照額定靜載荷來(lái)選擇。右軸承的外座圈固定，內(nèi)座圈與心軸一同旋轉(zhuǎn)，應(yīng)按照額定動(dòng)負(fù)荷來(lái)選擇。因軸承型號(hào)為1222，其額定靜載荷Cor=37.5KN，額定動(dòng)載荷Cr=87.2KN 左端軸承：由式確定軸承的額定靜負(fù)荷式中：fp載荷系數(shù)，查表選取fp=1.1。安全右端軸承：右軸承的徑向負(fù)荷： 軸向負(fù)荷：設(shè)級(jí)工作類(lèi)型的軸承工作時(shí)數(shù)，由表查得e=0.17,令，故x=0.65,y=5.6，當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷：由式故動(dòng)負(fù)荷 安全總結(jié) 經(jīng)過(guò)幾天的艱苦奮戰(zhàn)，我終于完成了本次港口起重機(jī)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)