橋式起重機(jī)整體設(shè)計(jì)

1、東北林業(yè)大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目：橋式起重機(jī)小車(chē)設(shè)計(jì)學(xué) 生：李鐸指導(dǎo)教師：孟春副教授學(xué) 院：工程技術(shù)學(xué)院專(zhuān) 業(yè)：森林工程2008級(jí)3班 2012年6月16日橋式起重機(jī)小車(chē)設(shè)計(jì)摘要根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和起重機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及各零部件的選擇標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)所給參數(shù)和具體工作環(huán)境，設(shè)計(jì)出了橋式起重機(jī)小車(chē)各個(gè)機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，布置方式采用電動(dòng)機(jī)軸與卷筒軸平等布置。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)主動(dòng)輪采用對(duì)面布置方式，集中驅(qū)動(dòng)。各零部件間采用具有補(bǔ)償性能的齒輪聯(lián)軸器連接，帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器安裝在減速器的高速軸上，這樣，即使聯(lián)軸器被損壞，制動(dòng)器仍可將卷筒制動(dòng)，確保機(jī)構(gòu)安全。為使起升機(jī)構(gòu)布置方便并增大補(bǔ)償能力，在電動(dòng)機(jī)與減速器之

2、間采用浮動(dòng)軸連接。帶制動(dòng)輪的半齒聯(lián)軸器和制動(dòng)器靠近減速器，萬(wàn)一浮動(dòng)軸被扭斷，制動(dòng)器仍可以制動(dòng)住卷筒。小車(chē)架有兩根端梁和兩根橫梁組成，端梁焊接成箱形，在端梁與橫梁上邊焊有鋼板，鋼板上在安裝電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和軸承座的地方焊有墊板。關(guān)鍵詞： 橋式起重機(jī)；起升機(jī)構(gòu)；小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)；小車(chē)架Trolley bridge crane designAbstractAccording to the mechanical design standards and design standards for cranes and other parts of the selection criteria, bas

3、ed on the given parameters and the specific working environment, the design of the bridge crane car agencies. Lifting bodies using motor-driven layout with the use of motor axis equal axis reel layout. Car driving wheel used to run institutions across the layout, concentrated drive. Between the vari

4、ous components of compensation with the performance of the use of the gear coupling to connect with the coupling wheel brake installed on the axis of high-speed reducer, so that even if the coupling has been damaged can be brake drum brake to ensure that security agencies. In order to facilitate the

5、 hoisting mechanism and increase the compensation arrangement of capacity between the motor and reducer with floating-axis connection. Semi-round with brake and brake gear coupling near the reducer, if the floating-axis has been broken, brakes can still brake drum live. There are two small frame sid

6、e beams and two beams of the client into a box-beam welding, in the end beam and the beams are welded top plate, steel plate installed on the motor, reducer, brake and bearing are the local welding plate .Keywords: bridge crane; hoisting mechanism; car run institutions; small frame目 錄摘要Abstract1 緒論1

7、對(duì)起重機(jī)研究的意義1國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展1本設(shè)計(jì)的內(nèi)容22 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3鋼絲繩的選擇32.2 滑輪和滑輪組的計(jì)算選擇3卷筒組的計(jì)算選擇4吊鉤的選擇5電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇5減速器的計(jì)算選擇6制動(dòng)器的計(jì)算選擇8聯(lián)軸器的計(jì)算選擇8起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算8高速浮動(dòng)軸驗(yàn)算103 小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算12輪壓計(jì)算123.2 車(chē)輪軌道選用123.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算12電動(dòng)機(jī)的選擇13減速器的選擇13聯(lián)軸器的選擇14制動(dòng)器的選擇15電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算15起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算16運(yùn)行打滑驗(yàn)算17低速浮動(dòng)軸驗(yàn)算174小車(chē)架的設(shè)計(jì)計(jì)算194.1 端梁設(shè)計(jì)計(jì)算194.2 小車(chē)架的結(jié)構(gòu)尺寸20參考文獻(xiàn)致謝橋式起重機(jī)小車(chē)設(shè)計(jì)1 緒論對(duì)起重機(jī)研

8、究的意義起重機(jī)械是用來(lái)對(duì)物料進(jìn)行起重、運(yùn)輸、裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械。它可以完成靠人力無(wú)法完成的物料搬運(yùn)工作，減輕人們的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，在工廠、礦山、車(chē)站、港口、建筑工地、倉(cāng)庫(kù)、水電站等多個(gè)領(lǐng)域和部門(mén)中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，特別是現(xiàn)代化、專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)的要求，各種專(zhuān)門(mén)用途的起重機(jī)相繼產(chǎn)生，在許多重要的部門(mén)中，它不僅是生產(chǎn)過(guò)程中的輔助機(jī)械，而且已成為生產(chǎn)流水作業(yè)線上不可缺少的重要機(jī)械設(shè)備，它的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)起著積極的促進(jìn)作用1。橋式起重機(jī)不但要容易操作，容易維護(hù)，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有優(yōu)異的耐久性、無(wú)故障性、維修性和使用經(jīng)濟(jì)性。加強(qiáng)對(duì)橋式起重機(jī)的研究和改進(jìn)，

9、促進(jìn)其不斷發(fā)展，必將對(duì)整個(gè)起重運(yùn)輸行業(yè)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 橋式起重機(jī)一般被安裝在廠房?jī)?nèi)，搬運(yùn)任務(wù)比較繁重。對(duì)小車(chē)的研究可以進(jìn)一步簡(jiǎn)化小車(chē)的設(shè)計(jì)，逐步實(shí)現(xiàn)小車(chē)的模塊化設(shè)計(jì)2。國(guó)內(nèi)外起重機(jī)發(fā)展隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，新技術(shù)、新工藝的充分應(yīng)用，社會(huì)生產(chǎn)力又躍上了一個(gè)新水平。一些大型、重型機(jī)構(gòu)、設(shè)備、塔器的運(yùn)輸?shù)裙ぷ鳎瑳](méi)有起重機(jī)是很難完成的。由于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，起重機(jī)生產(chǎn)方式也由單件小批量向著多品種的變批量方向發(fā)展。由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，對(duì)能耗和可靠性要求也

10、越來(lái)越高。起重機(jī)已成為自動(dòng)化生產(chǎn)流程中的重要環(huán)節(jié)3。國(guó)外起重機(jī)發(fā)展目前世界銷(xiāo)售市場(chǎng)對(duì)起重機(jī)械的需量正在不斷增加，根據(jù)公布的財(cái)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2007年世界最大的20家起重機(jī)制造商一個(gè)主要特點(diǎn)就是銷(xiāo)售增長(zhǎng)超過(guò)40%4。隨著國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，起重機(jī)械的科技含量要求明顯提高，從而使國(guó)外各種制造起重機(jī)企業(yè)在生產(chǎn)中更多地采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)械自動(dòng)化和自動(dòng)化設(shè)備去提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，這對(duì)世界銷(xiāo)售市場(chǎng)、制造商和用戶(hù)都產(chǎn)生了巨大的影響4。有關(guān)調(diào)查資料表明，65%的起重機(jī)械用戶(hù)主要是為了提高生產(chǎn)率、減少勞動(dòng)工資，因而要求采用先進(jìn)的起重機(jī)設(shè)備的用戶(hù)便越來(lái)越多。近年來(lái)，國(guó)外起重運(yùn)輸機(jī)械主要發(fā)展趨勢(shì)如下5：(1)采用新理論、新

11、技術(shù)和新手段。推廣采用優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性概率設(shè)計(jì)、極限狀態(tài)設(shè)計(jì)、虛擬樣機(jī)設(shè)計(jì)、CAD/CAE設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法6。(2)向自動(dòng)、智能和信息化，向成套、系統(tǒng)和規(guī)?；l(fā)展。(3)向大型、高效和節(jié)能化發(fā)展。最大的橋式起重機(jī)起重量達(dá)1200t。(4)向模塊、通用化，向簡(jiǎn)易、多樣化發(fā)展。(5)重視產(chǎn)品的合理人機(jī)關(guān)系、外觀造型與表面涂裝，有利于提高作業(yè)效率和操作安全、舒適7。國(guó)內(nèi)起重機(jī)發(fā)展方向目前國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售市場(chǎng)對(duì)起重機(jī)械的需求量正在不斷增加，據(jù)分析，目前全國(guó)的橋式、門(mén)式起重機(jī)的市場(chǎng)份額每年大約有200多億。而其中橋式類(lèi)型起重機(jī)就廣泛應(yīng)用于大型的生產(chǎn)車(chē)間、裝配車(chē)間、以及冶金車(chē)間等等,是現(xiàn)代化生產(chǎn)中合理組織生產(chǎn)必

12、不可少的生產(chǎn)設(shè)備。我國(guó)起重機(jī)應(yīng)從以下幾方面進(jìn)行起重機(jī)的研究與改進(jìn)8：(1)改進(jìn)起重機(jī)械的結(jié)構(gòu)，減輕自重。國(guó)內(nèi)起重機(jī)多已采用計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，以此提高整機(jī)的技術(shù)性能和減輕自重，并在此前提下盡量采用新結(jié)構(gòu)。 (2)充分吸收利用國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。(3)向大型化發(fā)展。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容已知起重機(jī)參數(shù)：最大額定起重量(kN)： 32 (32t)跨度（m）：25 (25m) 起升高度（m）： 16 (16m)起升速度（m/s）： 0.16 (/min)小車(chē)運(yùn)行速度（m/s）：1.6 (90m/min)大車(chē)運(yùn)行速度（m/s）： 1 (60m/min)工作級(jí)別 ： M5 JC=40%根據(jù)所給參數(shù)設(shè)計(jì)橋式起重機(jī)小車(chē)，工作環(huán)

13、境為衛(wèi)華集團(tuán)廠房?jī)?nèi)。2 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算鋼絲繩的選擇采用雙聯(lián)滑輪組，鋼絲繩的最大靜拉力9：(kN)式中起升量和吊具自重的總和，計(jì)算時(shí)如下： (kN)滑輪組的倍率-4；滑輪組的傳動(dòng)效率；、導(dǎo)向滑輪效率10,3個(gè).按安全系數(shù)選擇鋼絲繩的直徑，其破斷拉力為：(kN)式中 鋼絲繩整繩的破斷拉力；n鋼絲繩的安全系數(shù)11。初步確定鋼絲繩的公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為MPa。選用6W(19)纖維芯的鋼絲繩12，則鋼絲繩破斷拉力的總和為：(N)由鋼絲繩的破斷拉力及公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度查手冊(cè)表3-1-11選取直徑為20mm的鋼絲繩，其破斷拉力總和為278000N13。所選鋼絲繩的標(biāo)注如下：鋼絲繩滑輪和滑輪組的計(jì)算選擇構(gòu)造和材料的確

14、定本設(shè)計(jì)中滑輪承受負(fù)載較大，為了減輕滑輪重量，使用型號(hào)為ZG270-500的鑄鋼滑輪，強(qiáng)度和沖擊韌性都很高?；喅叽绲拇_定滑輪的主要尺寸是滑輪直徑、輪轂寬度和繩槽尺寸。起重機(jī)常用鑄造滑輪，其結(jié)構(gòu)尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化（），滑輪結(jié)構(gòu)尺寸可按鋼絲繩直徑進(jìn)行選定10。滑輪直徑(mm)式中 D0按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪直徑(mm)；d鋼絲繩直徑(mm)；h輪繩直徑比系數(shù)，與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)。根據(jù)鋼絲繩的直徑和計(jì)算得到的滑輪直徑選用標(biāo)準(zhǔn)的鑄造的E型滑輪，E型為一般密封式，帶有滾動(dòng)軸承，無(wú)內(nèi)軸套，其直徑為400mm，與之相匹配的滾動(dòng)軸承為209,滑輪的軸徑為45mm?；嗇S的校核抗壓強(qiáng)度：(MPa)ZG2

15、70-500的抗壓強(qiáng)度270MPa，滿(mǎn)足要求。最大彎曲應(yīng)力：(MPa)270(MPa)，滿(mǎn)足要求。采用雙聯(lián)省力滑輪組，倍率為49。2.3卷筒組的計(jì)算選擇確定卷筒組的類(lèi)型及構(gòu)造卷筒組是起升機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件。卷筒使用的材料是HT-250。本設(shè)計(jì)選用齒輪聯(lián)接盤(pán)式卷筒組，其封閉式傳動(dòng)，分組性好，且卷筒軸不承受扭矩。標(biāo)準(zhǔn)卷筒組的選擇根據(jù)起升量和卷筒組的類(lèi)型，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-3-6、表3-3-7選用卷筒組的圖號(hào)為T(mén)208，其卷筒的名義直徑為650mm、長(zhǎng)度為2000mm，配套軸承為2×3522，卷筒、齒輪連接盤(pán)、卷筒鼓的圖號(hào)分別為：T208-31、T208-71、T208-

16、32，繩槽半徑為，標(biāo)準(zhǔn)繩槽的節(jié)距為24mm，卷筒組總長(zhǎng)為2420mm，卷筒輸入端軸的直徑為110mm10。(1)名義直徑(mm)650(mm)(2)繩槽半徑(mm)(mm)(3)標(biāo)準(zhǔn)繩槽的深度(mm)查手冊(cè)選用標(biāo)準(zhǔn)值為mm。(4)標(biāo)準(zhǔn)繩槽的節(jié)距mm=20+4=24(mm)(5)卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)(mm)(6)卷筒的長(zhǎng)度(mm)2000(mm)(7)卷筒的壁厚卷筒由材料為HT250鑄造而成，所以卷筒的壁厚為：mm×650+9=22(mm)鋼絲繩瑞在卷筒上的固定必須安全可靠，便于檢查和更換鋼絲繩。最常用的方法是壓板固定。鋼絲繩繞進(jìn)或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩偏離螺旋槽兩側(cè)的角度推薦不大于3.5

17、°10。卷筒強(qiáng)度計(jì)算卷筒在鋼絲繩拉力作用下，產(chǎn)生壓縮，彎曲和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力。其中壓應(yīng)力最大。當(dāng)時(shí)，彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力不超過(guò)壓應(yīng)力的10%15%，只討論算壓應(yīng)力即可。當(dāng)時(shí)，只要考慮彎曲應(yīng)力。對(duì)尺寸較大，壁厚較薄的卷簡(jiǎn)還須對(duì)簡(jiǎn)壁進(jìn)行抗壓穩(wěn)定性驗(yàn)算。本設(shè)計(jì)中，需校驗(yàn)壓應(yīng)力9。壓應(yīng)力計(jì)算公式為： (MPa)式中 卷筒壁厚(mm)；p繩槽節(jié)距(mm)；應(yīng)力減小系數(shù)；多層卷繞系數(shù)。查手冊(cè)知，HT250的鑄鐵抗壓強(qiáng)度極限(MPa)(MPa)因?yàn)椋?所以卷筒滿(mǎn)足抗壓的要求。卷筒的計(jì)算轉(zhuǎn)速(r/min)2.4 吊鉤的選擇本設(shè)計(jì)中取物裝置選用短型吊鉤組，吊鉤的斷面為梯形。查手冊(cè)確定吊鉤的強(qiáng)度等級(jí)為T(mén) 級(jí)，

18、根據(jù)吊鉤的強(qiáng)度等級(jí)、起升量及工作級(jí)別查手冊(cè)表3-4-2選取吊鉤的鉤號(hào)為12，據(jù)鉤號(hào)和吊鉤的強(qiáng)度等級(jí)查手冊(cè)表3-4-3選擇吊鉤的材料為DG34CrMo，吊鉤采用鍛造，鍛造后須熱處理14。所選吊鉤的標(biāo)注：直柄吊鉤 LY12T，其結(jié)構(gòu)形式見(jiàn)手冊(cè)253頁(yè)。2.5電動(dòng)機(jī)的計(jì)算選擇計(jì)算起升機(jī)構(gòu)靜功率(kW)式中機(jī)構(gòu)總效率，在此滑輪組效率；為導(dǎo)向滑輪效 率；為卷筒效率，；為傳動(dòng)效率15。.2選擇電動(dòng)機(jī)功率考慮起重機(jī)的類(lèi)型，用途、機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和作業(yè)特點(diǎn)，以及電動(dòng)機(jī)的工作特性，同時(shí)為了滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)和不過(guò)熱要求，按滿(mǎn)載起升計(jì)算所得的靜功率應(yīng)乘以穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，由此得到隱態(tài)平均功率，按此功率選擇JC值和CZ值一

19、致的電動(dòng)機(jī)功率16。除電動(dòng)葫蘆外，起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)一般使用繞線型異步電動(dòng)機(jī)。繞線型異步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率為：(kW)根據(jù)G值，查手冊(cè)選取JC%=40，CZ=300。查手冊(cè)表5-1-3，根據(jù)，JC%，CZ的值，選擇繞線型異步電動(dòng)機(jī)YZR315M10，其額定功率為75kW，工作制度S340%，同步轉(zhuǎn)數(shù)600r/min，額定轉(zhuǎn)速為579 r/min，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為3.4，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為kg·m2，質(zhì)量為1156kg，輸出端軸徑為95mm。.3電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力和發(fā)熱校驗(yàn)(1)起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力按下式進(jìn)行校驗(yàn)17：(kW)=75(kW)式中 基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)；考慮電壓

20、降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載試驗(yàn)超載的系數(shù)；在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率(kW)；m電動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)。(2)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校驗(yàn)(kW)(kW)因?yàn)?，所以發(fā)熱校驗(yàn)合格。式中 電動(dòng)機(jī)工作的接電持續(xù)率JC值、CZ值時(shí)的允許輸出功率(kW)；工作循環(huán)中，負(fù)載的穩(wěn)態(tài)功率(kW)18。2.6減速器的計(jì)算選擇起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)多采用QJ型減速器，減速器的箱體為焊接結(jié)構(gòu)，外形美觀，自重輕，單位重量傳遞的扭矩較大。QJ-D型減速器是在QJ型減速器的基礎(chǔ)上派生出來(lái)的，齒輪參數(shù)與QJ型完全相同，只有箱體是帶底座的鑄鐵箱體，它的剛性好15。計(jì)算減速器傳動(dòng)比起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比按下式計(jì)算：式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)；卷筒轉(zhuǎn)速(r

21、/min)。標(biāo)準(zhǔn)減速器的選用選用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的減速器時(shí)，其總設(shè)計(jì)壽命一般應(yīng)與它所在機(jī)構(gòu)的利用等級(jí)相符合。一般情況下，可根據(jù)傳動(dòng)比、輸入軸的轉(zhuǎn)速、工作級(jí)別和電動(dòng)機(jī)的額定功率來(lái)選擇減速器的具體型號(hào)，并使減速器的許用功率滿(mǎn)足一定條件10。QJ型起重機(jī)減速器用于起升機(jī)構(gòu)的選用方法：(kW)式中 起升載荷動(dòng)載系數(shù)；工作級(jí)別，。查手冊(cè)表3-10-5、表3-10-7、表3-10-8、表3-10-11選擇型號(hào)為QJR-D-500-31.5-IV-P-W的標(biāo)準(zhǔn)減速器，其許用功率為79kW，輸入軸直徑90mm、長(zhǎng)為170mm，輸出軸直徑170mm、長(zhǎng)為240mm，減速器總長(zhǎng)為1622mm，高為1030mm，寬為640

22、mm，質(zhì)量為2200kg，輸出軸端最大允許徑向載荷60000N，許用輸出扭矩42500N·m19。起升機(jī)構(gòu)的實(shí)際起升速度為：(m/min)誤差為：,滿(mǎn)足要求。減速器的驗(yàn)算(1)軸端最大徑向力，按下式校驗(yàn):(N)=60000(N)式中 卷筒重力(N)；減速器輸出軸端的允許最大徑向載荷(N)。輸出軸軸端的最大徑向力經(jīng)驗(yàn)算滿(mǎn)足要求。(2)基于起升機(jī)構(gòu)載荷的特點(diǎn)，減速器輸出軸承受的短暫最大扭矩應(yīng)滿(mǎn)足以下條件:(N·m)T=42500(N·m)式中 T鋼絲繩最大靜拉力在卷筒上產(chǎn)生的扭矩(N·m)；T減速器輸出軸允許的短暫最大扭矩(N·m)。經(jīng)驗(yàn)算減速器輸

23、出軸的最大扭矩滿(mǎn)足要求20。2.7制動(dòng)器的計(jì)算選擇制動(dòng)器是保證起重機(jī)安全的重要部件，起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少要裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器。支持制動(dòng)器應(yīng)是常閉式的，制動(dòng)輪必須裝在與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性聯(lián)結(jié)的軸上。起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩，在貨物處于懸吊狀態(tài)時(shí)具有足夠的安全系數(shù)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿(mǎn)足下式要求:(N·m)式中 制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N·m)；制動(dòng)安全系數(shù)，與機(jī)構(gòu)重要程度和機(jī)構(gòu)工作級(jí)別有關(guān)；卷筒卷繞直徑(mm)；滑輪組倍率；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比。查手冊(cè)選用標(biāo)準(zhǔn)塊式制動(dòng)器其型號(hào)為：YW500800，制動(dòng)輪直徑為500mm，額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1400N·m，整機(jī)

24、質(zhì)量為158kg10。2.8聯(lián)軸器的計(jì)算選擇依據(jù)所傳遞的扭矩、轉(zhuǎn)速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格，起升機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：式中 所傳扭矩的計(jì)算值(N·m)；聯(lián)軸器重要程度系數(shù)，對(duì)起升機(jī)構(gòu)，；角度偏差系數(shù)。根據(jù)減速器輸入軸的直徑，查手冊(cè)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為：帶制動(dòng)輪齒輪式聯(lián)軸器，序號(hào)9，其許用轉(zhuǎn)矩為8000 N·m，飛輪矩為kg·m2。根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸出軸徑，查手冊(cè)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為：許用轉(zhuǎn)矩為N·m轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為kg·m2，其質(zhì)量為kg17。高速浮動(dòng)軸端為圓柱形，d=90mm，l=115mm。2.9起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算機(jī)構(gòu)起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生加

25、速度和慣性力。如起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，加速度小，要影響起重機(jī)的生產(chǎn)率;如起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)間過(guò)短，加速度太大，會(huì)給金屬結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)部件施加很大的動(dòng)載荷。因此，必須把起動(dòng)與制動(dòng)時(shí)間(或起動(dòng)加速度與制動(dòng)減速度)控制在一定的范圍內(nèi)19。起動(dòng)時(shí)間與起動(dòng)平均加速度驗(yàn)算(1)起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算(s)=(46)s式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)；電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N·m)，按下式計(jì)算：(N·m)電動(dòng)機(jī)靜阻力矩(N·m)，按下式計(jì)算：(N·m)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(kg·m2)，按下式計(jì)算：(kg·m2)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·

26、m2)；制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)；推薦起動(dòng)時(shí)間(s)。所以起動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足要求10。(2) 起動(dòng)平均加速度：(m/s2)式中 起動(dòng)平均加速度(m/s2)；起升速度(m/s)；平均升降加（減）速度推薦值(m/s2)。所以該起動(dòng)時(shí)間合適10。制動(dòng)時(shí)間與制動(dòng)平均減速度驗(yàn)算(1)滿(mǎn)載下降制動(dòng)時(shí)間：式中 滿(mǎn)載下降時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)，通常取；制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N·m)；滿(mǎn)載下降時(shí)制動(dòng)軸靜轉(zhuǎn)矩(N·m)，按下式計(jì)算： (N·m)下降時(shí)換算到電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)，按下式計(jì)算：(kg·m2)推薦制動(dòng)時(shí)間(s)。所以滿(mǎn)

27、載時(shí)制動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足要求。(2)制動(dòng)平均減速度:(m/s2)式中 滿(mǎn)載下降速度，。所以該制動(dòng)時(shí)間合適9。2.10高速浮動(dòng)軸驗(yàn)算疲勞計(jì)算軸受脈動(dòng)扭轉(zhuǎn)載荷，其等效扭矩18：(N·m)式中 等效系數(shù)，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-7查得=2。相應(yīng)于機(jī)構(gòu)工作類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)額定力矩折算至計(jì)算軸的力矩(N·m)。(N·m)由選擇的聯(lián)軸器中，已確定浮動(dòng)軸端直徑mm，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：(N/cm2)許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：(N/cm2)軸材料用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)，表13-1查得：N/cm2，N/cm2，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-17得：N/cm2，N/cm2。式中 考慮零件幾何形狀和零件表面狀況

28、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)渡和開(kāi)有鍵槽及緊配合區(qū)段，。與零件表面加工光潔度有關(guān)，對(duì)于，；對(duì)于，。此處取考慮材料對(duì)應(yīng)力循環(huán)不對(duì)稱(chēng)的敏感系數(shù)，對(duì)碳鋼、低合金鋼。安全系數(shù)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-21得。故，通過(guò)9。靜強(qiáng)度計(jì)算 軸的最大扭矩：(N·m)式中 動(dòng)力系數(shù)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-5得。按額定起重量計(jì)算軸所受靜阻力矩，由上節(jié)計(jì)算得N·m。最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：(N/cm2)許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：(N/cm2)式中 安全系數(shù)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表2-21得。，故合適18。浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖2-1所示，mm，mm，中間軸徑mm，取mm。圖2-1 高速浮動(dòng)軸3 小車(chē)運(yùn)行

29、機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1輪壓計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式可知小車(chē)的質(zhì)量為：(t)滿(mǎn)載時(shí)的最大輪壓：(kN)空載時(shí)的最小輪壓：(kN)車(chē)輪軌道選用車(chē)輪軌道的選擇(t)小車(chē)車(chē)輪使用單輪緣車(chē)輪，其中，根據(jù)工作級(jí)別、運(yùn)行速度和的值，查手冊(cè)表3-8-12，初選車(chē)輪踏面直徑=500mm，車(chē)輪擦材料為65Mn，其抗拉強(qiáng)度800MPa，軌道為P43，車(chē)輪軸承型號(hào)7524，數(shù)量為二，自重250kg。車(chē)輪采用單輪緣，圓柱形車(chē)輪，圓形軌道，其曲率半徑為300mm10。車(chē)輪的疲勞計(jì)算車(chē)輪的疲勞計(jì)算載荷，可由小車(chē)的最大輪壓和最小輪壓來(lái)確定，其計(jì)算式如下:(kN)車(chē)輪踏面接觸強(qiáng)度計(jì)算：按赫茲公式計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度，因?yàn)檐?chē)輪與軌道的接觸形式

30、是點(diǎn)接觸，其許用輪壓由下式計(jì)算：(kN)Fc式中與材料有關(guān)的許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)(N/mm2)； 曲率半徑，取車(chē)輪曲率半徑與軌面曲率半徑中之大值(mm)；由軌道頂面與車(chē)輪的曲率半徑之比(r/R)所確定的系數(shù)；轉(zhuǎn)速系數(shù)；工作級(jí)別系數(shù)。故車(chē)輪的踏面的疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求9。3.3運(yùn)行阻力的計(jì)算小車(chē)在直線軌道上穩(wěn)定運(yùn)行的靜阻力由摩擦阻力，坡道阻力和風(fēng)阻力三項(xiàng)組成。由于本設(shè)計(jì)起重機(jī)是室內(nèi)使用，所以坡道阻力和風(fēng)阻力為零。即：摩擦阻力(1)小車(chē)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力：(N)(2)滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力:(N)(3)空載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力:(N)本設(shè)計(jì)坡道阻力為零。該起重機(jī)為室內(nèi)使用，故不考慮風(fēng)阻力。所以運(yùn)行阻

31、力為：3.4電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)的靜功率可按下式計(jì)算：(kW)式中 小車(chē)運(yùn)行靜阻力(N)；機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率，可??；電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)。.2 電動(dòng)機(jī)初選一般可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的靜功率和機(jī)構(gòu)的接電持續(xù)率JC值，對(duì)照電動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品目錄選用。由于運(yùn)行機(jī)構(gòu)的靜載荷變化較小，動(dòng)載荷較大，因此所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)比靜功率大，以滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)要求1。 對(duì)于橋、架類(lèi)型起重機(jī)的大、小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)可按下式初選電動(dòng)機(jī):(kW)式中考慮到電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)慣性影響的功率增大系數(shù)，對(duì)于室內(nèi)工作的起重機(jī)及 裝卸橋小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)可取。 根據(jù)已知數(shù)據(jù)查手冊(cè)選用YZR系列電動(dòng)機(jī)，其機(jī)座號(hào)為YZR225L-8，額定功率為22kW，同步轉(zhuǎn)速為750r/min，

32、額定轉(zhuǎn)速為715r/min，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為kg·m2，輸出軸直徑、長(zhǎng)度分別為65mm、140mm10。3.5減速器的選擇.1減速器的傳動(dòng)比機(jī)構(gòu)的計(jì)算傳動(dòng)比：式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速(r/min)；車(chē)輪踏面直徑(mm)；計(jì)算傳動(dòng)比。 按所采用的傳動(dòng)方案考慮傳動(dòng)比分配，并選用標(biāo)準(zhǔn)減速器或進(jìn)行減速裝置的設(shè)計(jì)，確定出實(shí)際傳動(dòng)比16。標(biāo)準(zhǔn)減速器的選用 減速器的計(jì)算輸入功率為(kW)式中 剛性動(dòng)載系數(shù)，該系數(shù)與電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)特性和計(jì)算兩側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的比值有關(guān)；基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）。根據(jù)計(jì)算輸入功率，可從標(biāo)準(zhǔn)減速器的承載能力表中選擇適用的減速器。查手冊(cè)可得：選用QJ

33、R-D-33512.5VIPL型減速器，其公稱(chēng)傳動(dòng)比為，輸入軸直徑55mm、長(zhǎng)為110mm，輸出軸直徑110mm、長(zhǎng)為195mm，減速器總長(zhǎng)為1100mm，高為695mm，許用功率為730kW，許用轉(zhuǎn)矩為12500N·m，其自重為790kg9。小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際運(yùn)行速度為：( m/s)誤差為：3.6聯(lián)軸器的選擇高速軸高速軸聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩應(yīng)滿(mǎn)足：(N·m)式中 聯(lián)軸器安全系數(shù)；聯(lián)軸器許用扭矩(N·m)。根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸和減速器輸入軸的直徑，查手冊(cè)選擇高速軸的聯(lián)軸器型號(hào)為:，其許用轉(zhuǎn)矩為N·m，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量kg·m210。低速軸低速軸聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩

34、應(yīng)滿(mǎn)足：(N·m) 查手冊(cè)選擇低速軸的聯(lián)軸器型號(hào)為：，靠近減速器的一端的聯(lián)軸器?？拷?chē)輪端則用，許用轉(zhuǎn)矩為N·m。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為kg·m2，其質(zhì)量為9。3.7制動(dòng)器的選擇制動(dòng)轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算：(N·m)式中計(jì)及其他傳動(dòng)件飛輪矩影響的系數(shù)，折算到點(diǎn)機(jī)軸上可取為；風(fēng)阻力(N)；坡道阻力(N)；滿(mǎn)載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力(N)；制動(dòng)器個(gè)數(shù)；電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)；制動(dòng)時(shí)間(s)；電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)；電動(dòng)機(jī)軸上制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg·m2)。根據(jù)制動(dòng)輪直徑和制動(dòng)力矩選用制動(dòng)器，其型號(hào)為：YW315-300，制動(dòng)力矩為250N·m，使

35、用時(shí)將制動(dòng)力矩調(diào)整為 m17。3.8電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算過(guò)載驗(yàn)算過(guò)載驗(yàn)算公式如下：Pn=11kW=(kW)(kW)式中 平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩標(biāo)準(zhǔn)值，對(duì)繞線型異步電動(dòng)機(jī)??；機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即折算到電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量與直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和：(kg·m2)機(jī)構(gòu)初選起動(dòng)時(shí)間，可根據(jù)運(yùn)行速度確定，一般情況下橋架類(lèi)起重機(jī)小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)s。電動(dòng)機(jī)滿(mǎn)足不過(guò)載要求10。發(fā)熱驗(yàn)算發(fā)熱驗(yàn)算應(yīng)滿(mǎn)足下一條件：Pn=22kW =(kW)滿(mǎn)足不過(guò)熱驗(yàn)算9。3.9起動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算滿(mǎn)載、上坡時(shí)滿(mǎn)載、上坡時(shí)的起動(dòng)時(shí)間，起動(dòng)時(shí)間一般應(yīng)滿(mǎn)足下列要求:對(duì)小車(chē)s(s)式中 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速(min-1)；電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(N

36、·m)。起動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足要求10?？蛰d時(shí)空載時(shí)起動(dòng)時(shí)間:(s)式中 電動(dòng)機(jī)的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩：(N·m)滿(mǎn)載、上坡時(shí)作用于電動(dòng)機(jī)軸上的靜阻力矩，按式計(jì)算:(N·m)空載時(shí)機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，即折算到電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量與直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之和：(kg·m2)起動(dòng)時(shí)間滿(mǎn)足17。.3起動(dòng)平均加速度為了避免過(guò)大的沖擊及物品擺動(dòng)，應(yīng)驗(yàn)算起動(dòng)時(shí)的平均加速度，一般應(yīng)在允許的范圍內(nèi)。起動(dòng)平均加速度：(m/s2)(m/s2)滿(mǎn)足要求。3.10運(yùn)行打滑驗(yàn)算為了使起重機(jī)運(yùn)行時(shí)可靠地起動(dòng)或制動(dòng)，防止出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪在軌道上的打滑現(xiàn)象，避免車(chē)輪打滑影響起重機(jī)的正常工作和加劇車(chē)輪的磨損，

37、應(yīng)分別對(duì)驅(qū)動(dòng)輪作起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的打滑驗(yàn)算。對(duì)于小車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)按空載運(yùn)行工況驗(yàn)算10。起動(dòng)時(shí)按下式驗(yàn)算:N(N)起動(dòng)不打滑。制動(dòng)時(shí)按下式驗(yàn)算:N(N)制動(dòng)不打滑。式中 粘著系數(shù)，室內(nèi)工作的起重機(jī)??；K粘著安全系數(shù)，可取K；制動(dòng)時(shí)間(s)；全部驅(qū)動(dòng)輪壓之和(N)；全部制動(dòng)車(chē)輪輪壓之和(N)10。3.11低速浮動(dòng)軸驗(yàn)算疲勞計(jì)算 低速浮動(dòng)軸等效扭矩：(N·m)式中 等效系數(shù)，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-7查得。相應(yīng)于機(jī)構(gòu)JC%值的電動(dòng)機(jī)額定力矩折算至計(jì)算軸的力矩(N·m)。(N·m)由選擇的聯(lián)軸器中，已確定浮動(dòng)軸端直徑mm，因此扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：(N/cm2)浮動(dòng)軸的載荷變化為對(duì)稱(chēng)循環(huán)

38、（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：(N/cm2)軸材料用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)，表13-1查得：N/cm2，N/cm2，由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-17得：N/cm2，N/cm2。安全系數(shù)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-21得。故，疲勞驗(yàn)算通過(guò)9。靜強(qiáng)度計(jì)算 靜強(qiáng)度計(jì)算扭矩：(N·m)式中 動(dòng)力系數(shù)，查起重機(jī)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表2-5得。扭轉(zhuǎn)應(yīng)力：(N/cm2)許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：(N/cm2)因此，靜強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)9。浮動(dòng)軸的構(gòu)造如圖所示，mm，中間軸徑mm，取mm。圖11-2 低速浮動(dòng)軸4小車(chē)架的設(shè)計(jì)計(jì)算小車(chē)架由兩根端梁和多根橫梁組成框架結(jié)構(gòu)，在端梁與橫梁上邊焊有鋼板，構(gòu)成小車(chē)

39、架的臺(tái)面。為了安裝方便，臺(tái)面上在安裝電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器和軸承座的地方焊有墊板。端梁主要用于支撐車(chē)輪，故只需設(shè)計(jì)端梁，其他的橫梁采用端梁相同的結(jié)構(gòu)尺寸即可。端梁選用由鋼板焊接而成箱形。整個(gè)小車(chē)架的材料是Q235鋼21。端梁設(shè)計(jì)計(jì)算端梁選用由鋼板焊接而成箱形，其結(jié)構(gòu)尺寸如圖11-3所示20。圖11-3 端梁截面尺寸圖1、上蓋板；2、中部下蓋板；3、端部下蓋板；4、腹板。(1)端梁中間截面的應(yīng)力計(jì)算：(MPa)式中Wx端梁中間截面的截面模數(shù)，計(jì)算如下：(cm3)(2)端梁在支承輪處的應(yīng)力計(jì)算：端梁支承截面對(duì)水平重心線x-x的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計(jì)算如下：首先求水平重心線的位置水平重心線距上

40、蓋板中線的距離：(cm)水平重心線的距腹板中線的距離：(cm)水平重心線的距下蓋板中線的距離(cm)端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： (cm4)端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的最小截面模數(shù)：(cm3)端梁支承截面水平重心線X-X下部半面積矩：(cm3)端梁支承截面的彎曲應(yīng)力：(kg·cm2)端梁支承截面的剪應(yīng)力：(kg·cm2) 端梁支承截面的合成應(yīng)力：(MPa)端梁材料的許用應(yīng)力不低于90MPa，故選擇Q235鋼滿(mǎn)足要求9。小車(chē)架的結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，確定小車(chē)的結(jié)構(gòu)尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=3800mm×3800mm×502

41、mm。參考參考文獻(xiàn)1 嚴(yán)大考,鄭蘭霞.起重機(jī)械M.鄭州:鄭州大學(xué)出版社,2003.2 九省二區(qū)第三屆泛珠三角先進(jìn)制造論壇論文集C.天津:出版社不祥,2006.3須雷.現(xiàn)代起重機(jī)的特征和發(fā)展趨向J.起重運(yùn)輸機(jī)械,1997(10):3-6.4 李學(xué)濤.東風(fēng)汽車(chē)公司開(kāi)展物流工作的回顧和今后工作的展望報(bào)告J,1996(5):3-4.5 羅婉霞.國(guó)外起重機(jī)制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)及中國(guó)起重機(jī)制造業(yè)的現(xiàn)狀J.機(jī)械開(kāi)發(fā),1999(2):4-7.6 Deepak Khemani, Radhika B,Selvamani,Ananda Rabi Dhar, et al, CBR in Fused CastRefractoryManufacture,S. Crawa ndA Yreece:ECCBR,2002,LN AI2