畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-5t單梁橋式起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

I摘要全套圖紙加V信153893706或扣3346389411起重機(jī)作為物料搬運(yùn)、裝卸或用于安裝的機(jī)械設(shè)備可以減輕或代替人們的體力勞動(dòng)提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。它被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域之中。隨著時(shí)代的發(fā)展制造工廠和裝卸作業(yè)場(chǎng)所開始轉(zhuǎn)向室內(nèi)使橋式起重機(jī)占據(jù)了主導(dǎo)地位。橋式起重機(jī)主要應(yīng)用于大型加工企業(yè)如鋼鐵、冶金和建材等行業(yè)完成生產(chǎn)過程中的起重和吊裝等工作。設(shè)計(jì)一個(gè)滿足5T承載量的鋼體結(jié)構(gòu)，主要設(shè)計(jì)計(jì)算端梁、橫梁的尺寸，并對(duì)其進(jìn)行校核，對(duì)小車的運(yùn)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。完善CAD工程圖以及三維圖，使其在實(shí)際生產(chǎn)操作中能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定的完成各項(xiàng)工作，提高生產(chǎn)效率，并成功投入到市場(chǎng)，橋式起重機(jī)由橋架、大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和電氣設(shè)備構(gòu)成。在系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)中采用傳統(tǒng)布局的典型結(jié)構(gòu)，橋式起重機(jī)是一種提高勞動(dòng)生產(chǎn)率重要物品搬運(yùn)設(shè)備，主要適應(yīng)車間物品搬運(yùn)、設(shè)備的安裝與檢修等用途。起升機(jī)構(gòu)滑輪組采用雙聯(lián)滑輪組，重物在升降過程中沒有水平移動(dòng)，起升過程平穩(wěn)，且鋼絲繩的安裝和更換容易。相應(yīng)的卷繞裝置采用單層卷筒，有與鋼絲繩接觸面積大，單位壓力低的優(yōu)點(diǎn)。在起升機(jī)構(gòu)中還涉及到鋼絲繩、減速器、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器的選擇等。5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要由減速器，運(yùn)行機(jī)構(gòu)，卷筒裝置，吊鉤裝置，聯(lián)軸器，限位器，錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)等部分組成。本文根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書要求，主要對(duì)5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的總體方案選擇和確定，然后對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求和目的，參考5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)首先對(duì)5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工藝分析，選擇合理機(jī)構(gòu)及裝配方案，然后對(duì)減速器和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，鋼絲繩的選用及強(qiáng)度驗(yàn)算，卷筒的參數(shù)計(jì)算及驗(yàn)算，再計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，確定各個(gè)齒輪的參數(shù)，進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算,選擇合理的軸承、鍵、軸套等各種零部件，畫出總體裝配圖。最后對(duì)齒式彈性聯(lián)軸器作了一些簡(jiǎn)明的闡述。關(guān)鍵詞：起重機(jī)，5t橋式起重機(jī)，小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，卷筒，吊鉤AbstractCraneformaterialhandling,loadingandunloadingorfortheinstallationofmachineryandequipmentcanreduceorreplacephysicallabourproductivity.Itiswidelyusedinvariousfieldsofthenationaleconomy.Withthedevelopmentofmanufacturingfacilitiesandplacesofloadingandunloadingoperationsareturningtoindoorcranesoccupiesadominantposition.Bridgecranesaremainlyusedinlargeprocessingenterprisessuchasironandsteel,metallurgyandbuildingmaterialsindustriesinthecompleteproductionprocessofliftingandhoistingwork.Designa5Tcapacitysteelstructuredimensionsofdesigncomputationofmainbeamsandcrossbeams,andchecking,todesignthestructureofthecar.PerfectCADdrawingandthegraphic,makeitaccurateandstableinactualproductionoperationstocompletethework,improveproductivity,andsuccessfullybroughtontothemarket,cranebridge,cranetravelingmechanisms,carrunninggearandelectricalequipment.Intheoverallsystemdesignusingthetraditionallayoutofatypicalstructure,craneisanimportantgoodshandlingequipmentproductivity,majoradaptationworkshopgoodshandling,installationandmaintenanceofequipmentandotherpurposes.Liftingunitpulleytwinsheave,theweightliftingwithouthorizontalmovement,liftingprocesssmoothandeasyinstallationandreplacementofwirerope.Correspondingwindingdeviceusingsingle-layerreels,andwireropecontactareaislarge,theadvantagesoflowpressure.Alsoinvolvedinthehoistingmechanismwirerope,reducer,coupling,thechoiceofmotorandbrake,etc.5Tcranecarsrunmainlybyreductiongear,runninggear,drumunit,hookdevicecoupling,stopper,conicalrotormotorandothercomponents.Accordingtodesignspecificationrequirements,mainlyfor5Tcranegeneralschemeofcarrunninggearselectionanddetermination,andthenthetransmissionsystemdesign.Accordingtodesignrequirementsandpurpose,reference5Tbridgetypecranecarruninstitutionsfirston5Tbridgetypecranecarruninstitutionsforprocessanalysis,selectreasonableinstitutionsandtheAssemblyprogramme,thenonreducerandmotorforshapedesign,wireropeofselectionandthestrengthchecking,reelofparametercalculationandthechecking,.Finally,geartypeflexiblecouplingsaredescribedinbrief.Keywords:crane5Toverheadtravelingcrane,carrunninggear,reels,hooks目錄摘要 IAbstract II目錄 III第1章緒論 11.1課題的研究意義 11.2起重機(jī)的工作原理 11.3起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 21.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 2第2章箱形結(jié)構(gòu)主梁和端梁的設(shè)計(jì) 42.1箱形梁式橋架的主要尺寸確定 42.2主梁主要尺寸的確定 52.3端梁截面尺寸的確定 6第3章箱形結(jié)構(gòu)主梁和端梁的校核 73.1主梁斷面幾何特性 73.2主梁強(qiáng)度的計(jì)算 83.3剛度計(jì)算 133.4端梁設(shè)計(jì)計(jì)算 143.5輪距的確定 153.6端梁中央斷面幾何特性 153.7起重機(jī)最大輪壓 163.7.1起重機(jī)支座及作用 163.7.2起重機(jī)最大輪壓的計(jì)算 173.7.3最大歪斜側(cè)向力 223.7.4端梁中央斷面合成應(yīng)力 223.7.5車輪軸對(duì)端梁腹板的擠壓應(yīng)力 233.8主、端梁連接計(jì)算 233.8.1主、端梁連接形成及受力分析 233.8.2螺栓拉力的計(jì)算 24第4章起重機(jī)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩選擇 284.1機(jī)構(gòu)利用等級(jí) 284.2機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài) 284.3機(jī)構(gòu)工作級(jí)別 284.4鋼絲繩的選用 284.4.1鋼絲繩的選擇 284.4.3鋼絲繩直徑的計(jì)算 28第5章起重機(jī)小車的設(shè)計(jì) 305.1卷筒幾何尺寸 305.2卷筒強(qiáng)度計(jì)算 325.3吊鉤的選擇 325.4滑輪結(jié)構(gòu)和材料 325.7計(jì)算小車部件總傳動(dòng)比 345.8計(jì)算小車部件減速器的各級(jí)傳動(dòng)比 345.9傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 355.10起重機(jī)小車第一級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 365.11起重機(jī)小車第二級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 405.12起重機(jī)小車第三級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 44第6章焊縫連接分析 496.1連接方法 496.2焊接 496.1.2對(duì)接焊縫 496.1.3角焊縫 49第7章緩沖器 53結(jié)論 57致謝 58參考文獻(xiàn) 59第1章緒論1.1課題的研究意義橋式起重機(jī)是一種重要的物料搬運(yùn)機(jī)械。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，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。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)3種[1]。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[1]。起重機(jī)正經(jīng)歷著一場(chǎng)巨大的變革。大型化和專業(yè)化、模塊化和組合化、輕型化和多元化、自動(dòng)化和智能化、成套化和系統(tǒng)化以及新型化和實(shí)用化是這場(chǎng)變革得主題[1]。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國(guó)橋式起重機(jī)行業(yè)已經(jīng)形成了一定的規(guī)模，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也越發(fā)激烈。橋式起重機(jī)行業(yè)在國(guó)內(nèi)需求旺盛和出口快速增長(zhǎng)的帶動(dòng)下，依然保持高速發(fā)展，產(chǎn)品幾近供不應(yīng)求[4]。盡管我國(guó)起重機(jī)行業(yè)發(fā)展迅速，但是國(guó)內(nèi)起重機(jī)仍缺乏競(jìng)爭(zhēng)力。從技術(shù)實(shí)力看，與歐美日等發(fā)達(dá)地區(qū)相比，中國(guó)的技術(shù)實(shí)力還有一定差距。目前，過內(nèi)大型起重機(jī)尚不具備大量生產(chǎn)能力。從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)看，由于技術(shù)能力所限，中國(guó)起重機(jī)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上也不完善，難以同國(guó)外匹敵[5]。隨生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大及自動(dòng)化程度的提高，橋式起重機(jī)應(yīng)用越來越廣泛，所起的作用也愈來愈大，這樣對(duì)橋式起重機(jī)的要求也越來越高，安全、可靠、經(jīng)濟(jì)。而目前CAD技術(shù)在起重機(jī)行業(yè)應(yīng)用水平參差不齊，很多企業(yè)CAD技術(shù)的應(yīng)用僅僅停留在繪圖層面上，力學(xué)性能分析還是手工計(jì)算，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。面對(duì)橋式起重機(jī)輕型化智能化發(fā)展大趨勢(shì)，橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)模式[4]。1.2起重機(jī)的工作原理起重機(jī)(Crane)屬于起重機(jī)械的一種，是一種作循環(huán)、間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械。一個(gè)工作循環(huán)包括：取物裝置從取物地把物品提起，然后水平移動(dòng)到指定地點(diǎn)降下物品，接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng)，使取物裝置返回原位，以便進(jìn)行下一次循環(huán)。門式起重機(jī)整體運(yùn)行在一定長(zhǎng)度的軌道上，由操縱室控制，由大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行，可控制起重機(jī)整體的橫向前后移動(dòng)。小車是運(yùn)行在橫梁上的，由操縱室控制，可以實(shí)現(xiàn)小車在主梁上的縱向移動(dòng)。在主梁的小車上，電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)與減速器的高速軸相連。機(jī)構(gòu)工作時(shí)，減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，將鋼絲繩卷入或放出，經(jīng)過滑輪系統(tǒng)，使吊鉤實(shí)現(xiàn)上升或下降。機(jī)構(gòu)停止工作時(shí)，制動(dòng)器使吊鉤連同貨物懸吊在空中，吊鉤的升降靠電動(dòng)機(jī)改變轉(zhuǎn)向來達(dá)到[11]。1.3起重機(jī)的主要結(jié)構(gòu)起重機(jī)主要包括起升機(jī)構(gòu)、運(yùn)行機(jī)構(gòu)、金屬機(jī)構(gòu)等，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)[1]。運(yùn)行機(jī)構(gòu)一般是由電動(dòng)機(jī)、減速器、制動(dòng)器、車輪、聯(lián)軸器等組成[1]。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，大起重量的普通龍門起重機(jī)為便于安裝和調(diào)整，驅(qū)動(dòng)裝置常采用萬向聯(lián)軸器。1.4國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀80年代在國(guó)外，特別是德國(guó)，芬蘭，日本，英國(guó)，法國(guó)及保加利亞等國(guó)家的廠家，不禁相繼研制生產(chǎn)出性能新進(jìn)的電動(dòng)單梁，懸掛和5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)橋式起重機(jī)，還派生出先進(jìn)適用的葫蘆門式起重機(jī)，葫蘆式抓斗起重機(jī)，葫蘆吊鉤抓斗兩用起重機(jī)，葫蘆吊鉤抓斗電磁三用起重機(jī)，葫蘆式旋臂起重機(jī)葫蘆式壁行起重機(jī)，葫蘆橋式堆垛起重機(jī)及立體倉(cāng)庫(kù)用葫蘆式巷道堆垛起重機(jī)。葫蘆式起重機(jī)品種，類型，規(guī)格的不斷擴(kuò)展及在起重運(yùn)輸設(shè)備中所占比例的增加，將使各種類型的葫蘆式起重機(jī)形成一種獨(dú)立而重的起重運(yùn)輸設(shè)備體系。國(guó)產(chǎn)5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是從上世紀(jì)50年代以仿造形式開始生產(chǎn)與發(fā)展的。1949年7月上海最先試制成功仿德國(guó)公司1.5t和3t一般用途鋼絲繩5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，并投入小批量生產(chǎn)。從上世紀(jì)70年代末到80年代初，葫蘆式起重機(jī)已進(jìn)入到一個(gè)引進(jìn)開發(fā)的新階段。特別是5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行小車出現(xiàn)了多種形式的支撐和懸掛方式，大大增加了葫蘆式起重機(jī)的類型，和擴(kuò)大應(yīng)用范圍。70年代初我國(guó)自行設(shè)計(jì)了鋼絲繩5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)取代TV型鋼絲繩5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，至目前為止5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造，使用已達(dá)30多年歷史。5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是將電動(dòng)機(jī)、減速器、卷筒、制動(dòng)器和運(yùn)行小車等緊湊地合為一體的起重機(jī)械，由于它輕巧、靈活、成本較低，且安全可靠，零部件通用程度大，互換性強(qiáng)，單重起重能力高，維護(hù)方便等特點(diǎn)，是目前用途廣泛，深受歡迎的輕型起重設(shè)備。5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)可以式固定的也可以通過小車和橋梁組成電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)、簡(jiǎn)單雙梁橋式起重機(jī)和簡(jiǎn)單龍門式起重機(jī)等，稍加改動(dòng)，還可作卷?yè)P(yáng)作用。第2章箱形結(jié)構(gòu)主梁和端梁的設(shè)計(jì)2.1箱形梁式橋架的主要尺寸確定箱形主梁的主要構(gòu)件是上蓋板、下蓋板、和兩塊垂直腹板。主梁的設(shè)計(jì)主要跟端梁和電動(dòng)葫蘆有關(guān)，通常為制造方便，腹板中部為矩形而兩端做成梯形，同時(shí)使下蓋板兩端向上傾斜。這時(shí)梯形的高度取為２～３ｍ。主梁在跨度中部的高度為Ｈ，根據(jù)起重機(jī)橋架剛度的要求和制造的經(jīng)驗(yàn)，一般按跨度計(jì)算（Ｈ＝Ｌ／１７）主梁在端梁連接處的高度=0.4～0.6兩腹板的厚度取相等6㎜。上下蓋板取同值㎜為了保證橋架具有足夠的水平剛度，主梁兩腹板內(nèi)壁間距ｂ不能太小，一般規(guī)定：ｂ且ｂ本設(shè)計(jì)中?。?400㎜然后根據(jù)ｂ值確定上下蓋板寬度B=b+2(δ+20)為了保持腹板的局部穩(wěn)定性，當(dāng)ｈ/δ70時(shí)，需要在主梁腹板內(nèi)布置一些橫向的大加勁板。在靠近端梁處兩塊加勁板的距離ａ≈ｈ取1ｍ；而在跨中ａ=（1.5～20）ｈ，且ａ≯2.2ｍ。所以?。?2ｍ。大加勁板的具體位置還應(yīng)與走臺(tái)上運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)、減速器和傳動(dòng)軸的軸承部分位置相配合，以免這些部件的懸臂重量使腹板發(fā)生局部擾曲變形。為了使電動(dòng)葫蘆的壓力直接傳到腹板上去，并近一步增加腹板的局部穩(wěn)定性，在大加勁板之間腹板受壓縮區(qū)域內(nèi)，增設(shè)一些垂直的小加勁板，其高度約為ｈ/3。取320㎜，兩個(gè)小加勁板的間距根據(jù)上蓋板的局部應(yīng)力取值。 圖1-1箱形主梁的構(gòu)造簡(jiǎn)圖1—上蓋板2—下蓋板3—腹板4—大加勁板5—小加勁板 6—水平加勁角鋼2.2主梁主要尺寸的確定主梁高度端梁高度取橋架端部梯形高度取主梁腹板高度根據(jù)主梁計(jì)算高度，最后選定腹板高度確定主梁截面尺寸主梁中間截面各構(gòu)件板厚根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)7-1推薦確定如下：腹板厚δ=6㎜，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：因此取 蓋板寬度：取B=450㎜梁的實(shí)際高度：輪距：取同理，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2.3端梁截面尺寸的確定由起重機(jī)課程設(shè)計(jì)表計(jì)算表，選定端梁各構(gòu)件的板厚如下：上蓋板＝8mm，中部下蓋板＝8mm，頭部下蓋板＝12mm，腹板＝6mm，輪距K＝～）L＝2.0625～3.3m端梁高度H0＝450～500mm，考慮到端頭螺母的安裝，高度取500mm。由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表19－4500的尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板高度時(shí)，首先應(yīng)配置好支撐車輪的截面，其次再?zèng)Q定端梁中間截面尺寸。如圖配置結(jié)果，車輪輪緣距上蓋板底面30mm，車輪兩側(cè)面距支撐處兩下蓋板內(nèi)邊為10mm，因此車輪與端梁不致摩擦。同時(shí)腹板中線正好通過車輪軸承箱的中心平面。檢查端梁中部下蓋板與軌道的距離，此距離為60mm，合適。圖2-1端梁截面尺寸簡(jiǎn)圖第3章箱形結(jié)構(gòu)主梁和端梁的校核3.1主梁斷面幾何特性根據(jù)系列產(chǎn)品資料，粗布給出主梁的斷面尺寸如圖示：圖8-1主梁斷面尺寸主梁跨中斷面圖根據(jù)系列產(chǎn)品資料，查得28a普型工字鋼（GB706-65） 的尺寸參數(shù)：h=280mmb=122mmd=8.5mmt=13.7mmF1=55.45q=43.4公斤/m主梁斷面面積Jx=7114cm2Jy=345cm2 F=0.5（l1-2×δ1）+2δ1×h1+2×δ2×l2+F1+δ×l3=0.5×（40-2×0.5）+2×0.5×40+2×0.5×25.5+55.45+1×10.5=151cm2主梁斷面水平形心軸x-x位置y1=式中：∑F1—主梁面的面積（cm2）.∑F1y1x-各部分面積對(duì)x-x′軸的距離（cm3）y1x-各部分面積形心至x′-x′軸的距離(cm)則：y1=〔0.5×（40-2×0.5）×79.75+2×0.5×40×60+2×0.5×25.5×31.5+55.45×15+1×10.5×0.5〕÷151=37cmy2=4cm結(jié)果：F=151cm2y1=37cmy2=4cm主梁斷面慣性矩Jx=ΣJxi+ΣFiy12=(39×0.53)÷12+39×0.5×42.752+2×0.5×403÷12+2×0.5×40×232+（2×0.5×17.43）÷12cos47°+2×0.5×25.5×5.72+7114+55.45×222+(10.5×12)÷12+10.5×1×36.52=111545Jy=ΣJyi+ΣFiy12=(0.5×393)÷12+2×40×0.53÷12+2×0.5×40×19.752+2×0.5×193÷12sin47°+2×0.5×25.5×102+345+1×10.53÷12=21849結(jié)果：Jx=111545Jy=218493.2主梁強(qiáng)度的計(jì)算根據(jù)這種起重機(jī)的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)，可以不考慮水平慣性對(duì)主梁造成的應(yīng)力及其水平面內(nèi)在和對(duì)主梁的扭轉(zhuǎn)作用也可以忽略不計(jì)。該主梁的強(qiáng)度計(jì)算按第Ⅱ類載荷進(jìn)行組合，對(duì)活動(dòng)在和由于小車的論據(jù)很小，可近似的按集中載荷計(jì)算。跨中斷面彎曲正應(yīng)力包括：梁的整體彎曲應(yīng)力和由小車；輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應(yīng)力兩部分，合成后進(jìn)行強(qiáng)度校核。梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡(jiǎn)支梁計(jì)算，在水平面內(nèi)按剛度的框架計(jì)算：圖8-2簡(jiǎn)支梁受力分析垂直載荷在下翼緣引起的彎曲應(yīng)力根據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》計(jì)算：σx=單位：公斤/厘米2式中：P=ψⅡQ+KIIG葫=5000×1.2+500×1.1=6550其中：Q-額定起重量,Q=5000公斤；G葫-電動(dòng)葫蘆自重,G葫=500公斤；ψⅡ-動(dòng)力系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型,ψⅡ=1.2；kⅡ-沖擊系數(shù)，對(duì)于操縱室操縱時(shí),kⅡ=1.1；y1-主梁下表面距斷面形心軸x-x的距離,y1=37厘米；yx-主梁跨中斷面對(duì)x-x軸慣性力矩，yx=111545；l-操縱室重心到支點(diǎn)的距離，l=100cm；G操-操縱室的重量，G操=400公斤；G葫–電動(dòng)葫蘆的自重，G葫=500公斤；q-橋架單位長(zhǎng)度重量（公斤／米）；q=1000×F×γ+q′=1000×0.0151×7.85+7.5=126kg／m其中：F-主梁斷面面積，F(xiàn)=0.0151m2γ-材料比重，對(duì)鋼板，γ=7.85t／m2q′-材料橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷，q′=7.5t／m；所以：σx=37÷111545×〔(1.2×5000+1.1×500)÷4×1650+1.1×400×100÷2+1.1×1.26×16502÷8〕=1060公斤/厘米2結(jié)果：σx=1060公斤／厘米主梁工字鋼下翼局部彎曲計(jì)算圖8-3工字鋼下翼輪壓局部計(jì)算輪壓作用點(diǎn)位置i及系數(shù)ζi=a+c-e式中：i-輪壓作用點(diǎn)與腹板表面的距離（cm）；c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之間的間隙，取c=0.4cm；a==(12.2-0.85)÷2=5.675cme=0.164R（cm）對(duì)普型工字鋼，翼緣表面斜度為.R-為葫蘆定輪踏面曲率半徑，由機(jī)械手冊(cè)31.84查得R=17.5cm則：e=0.164×17.5=2.87cm所以：i=5.675＋0.4-2.87=3.205ξ==3.205÷5.675=0.57結(jié)果：i=3.205ξ=0.57工字鋼下翼緣局部曲應(yīng)力計(jì)算：圖8-4主梁工字鋼如上圖所示L點(diǎn)橫向（在xy平面內(nèi)），局部彎曲應(yīng)力σ1由下式計(jì)算：σx=±式中：a1-翼緣結(jié)構(gòu)形成系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)取a1=0.9；k1-局部彎曲系數(shù)，由圖可得：k1=1.9圖8-5局部彎曲系數(shù)其中：t-工字鋼翼緣平均厚度δ-補(bǔ)強(qiáng)板厚度t0=t+δδ=1cmt=1.37cmt02=（1.37+1）2=2.372=5.61cm2所以：σ1=±(0.9×1.9×1900÷5.61)=579公斤/厘米2結(jié)果：σ1=579公斤／厘米2如圖，1點(diǎn)縱向（在yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為σ2由下式計(jì)算：σ2=±式中：k2由圖得：k2=0.6所以：σ2==183公斤／厘米2如圖中得α′點(diǎn)縱向（yz平面內(nèi)）局部彎曲應(yīng)力為σ3，由下式計(jì)算：σ3=±式中：K3-局部彎曲系數(shù)，查圖得：k3=0.4a2-翼緣結(jié)構(gòu)形式系數(shù)，貼板補(bǔ)強(qiáng)時(shí)a2=1.5所以：σ3=±（1.5×0.4×1900÷5.61）=203公斤／厘米2主梁跨中斷面當(dāng)量應(yīng)力計(jì)算圖中的1點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力為σ當(dāng)===1077公斤／厘米2＜[σ]=1800公斤／厘米2αˊ點(diǎn)當(dāng)量應(yīng)力為α當(dāng)αˊ，由下式計(jì)算：α當(dāng)i=αx+α3=1060+203=1263公斤／厘米2＜[σ]=1800公斤／厘米23.3剛度計(jì)算垂直靜鋼度計(jì)算f=≤[f]=式中：f-主梁垂直靜撓度（cm）P-靜載荷（公斤）P=Q+G=5000+500=5500公斤L(fēng)-跨度L=1100厘米E-材料彈性衡量，對(duì)3號(hào)鋼E=2.1×103×103公斤/厘米2Jx-主梁斷面垂直慣性矩（）Jx=111545[f]-許用垂直靜撓度（cm），取[f]=厘米所以：f==2.2cm[f]=1650÷700=2.36cmf＜[f]所以滿足要求結(jié)果水平靜剛度計(jì)算f水=≤[f水]=式中:f水-主梁水平靜撓度，cm；P′-水平慣性力，公斤；P′==（5000+500）÷20=275公斤；Jy-主梁斷面水平慣性矩；Jy=21849；[f水]-許用水平靜撓度，取[f水]=厘米。[f水]=1650÷200=0.825cm；f水==0.56cmf水＜[f水]==0.825厘米 滿足要求注：系數(shù)的選取是按P慣=a平=(Q+G)/9.8×0.5≈(Q+G)P慣-水平慣性力，公斤；g-重力加速度，取g=9.8m/s2；a平-起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的加速度，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪為總數(shù)的?時(shí)，取a=0.5m/s2。動(dòng)剛度計(jì)算在垂直方向的自振周期：T=2π≤[T]＝0.3s式中：T-自振周期（秒）M-起重機(jī)和葫蘆的換重量，M=(0.5qlk+G)其中：g-重力加速度，g=980cm/s2；L-跨度，L=16.5m；q-主梁均布載荷，q=1.26公斤/厘米；G-電動(dòng)葫蘆的重量，G=500公斤。所以：M=(0.5×1.26×1650＋500)=1.75公斤·秒2／厘米K===5006公斤／厘米則：T==0.1112秒T＜[T]=0.3s3.4端梁設(shè)計(jì)計(jì)算本產(chǎn)品的端梁結(jié)構(gòu)采用鋼板冷壓成U形槽鋼，在組焊成箱形端梁，見下圖，端梁通過車輪將主梁支承在軌道上，端梁同車輪的聯(lián)接形成是將車輪通過心軸安裝在端梁的腹板上。圖8-6端梁3.5輪距的確定=～即k=(～)L=(～)×16.5=2.357～3.3m取k=2.5m=250厘米3.6端梁中央斷面幾何特性(1)斷面總面積參數(shù)見中央斷面圖，則：F=2×30×0.5+2×21×0.5+28.5×1=79.5cm(2)形心位置(相對(duì)于z′-z′)則：y1=(2×30×0.5×15+21×0.5×29.75+21×0.5×1.25+28.5×1×15.75)÷79.5=15.4cm所以：y2=30-15.4=14.7cm(相對(duì)于y′-y′)則：z1=(30×0.5×22.75+30×0.5×1.25+28.5×1×0.5+2×21×0.5×12)÷79.5=7.9cm所以：z2=23-z1=15.1cm(3)斷面慣性矩Jx=2×1/12×0.5×303+2×30×0.5×0.42+1/12×1×28.53+1×28.5×0.352+1/12×21×0.53+21×0.5×14.52+1/12×21×0.53+21×0.5×14.152=8452.34Jy=2×1/12×0.5×213+2×21×0.5×4.12+1/12×30×0.53+30×0.5×14.852+1/12×30×0.53+30×6.652×0.5+1/12×28.5×13+28.5×7.42=6659.6以上的計(jì)算公式均出自《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》P146平行移動(dòng)軸公式：Iz1=Iz+a2AIz=(4)斷面模數(shù)Wx=Jx/y1=8452.34÷15.4=751cm3Wy=Jy/Z2=6659.6÷15.1=441cm33.7起重機(jī)最大輪壓一般的單梁橋式起重機(jī)是由四個(gè)車輪支承的，起重載荷通過這些支承點(diǎn)傳到軌道道上。3.7.1起重機(jī)支座及作用起重機(jī)支座反力作用見下圖：圖8-7起重機(jī)支反力作用3.7.2起重機(jī)最大輪壓的計(jì)算帶額定載荷小車分別移到左、右兩端極限位置時(shí)，按第Ⅱ類載荷計(jì)算最大輪壓。（1）操縱室操縱，當(dāng)載荷移到左端極限位置時(shí)，各車輪輪壓Na=·(1+)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+· Nb=·(1-)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+· Nc=·(1-)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+· Nd=·(1+)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+· 式中：Q-額定起重量，Q=5000公斤；G-電葫蘆重量，G=500公斤；KⅡ-沖擊系數(shù)，對(duì)有操縱室的單梁吊取kⅡ=1.1；ψⅡ-動(dòng)力系數(shù)，對(duì)中級(jí)工作類型單梁吊取ψⅡ=1.2；G端-端梁重，G端=165kg；G輪主-主動(dòng)輪裝置重，G輪主=65.5；G輪從-從動(dòng)輪裝置重，G輪從=46公斤；G驅(qū)-驅(qū)動(dòng)裝置，G驅(qū)=497公斤；G操-操縱室重量，G操=400公斤；q-主梁?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度的重量.q=126公斤/m=1.26公斤/cm；L-跨度，L=1650厘米；k-輪距，k=250cm；L2=694cm，L1=740cm；Ki=25cm，l=100cm；s1=841.5cms2=1310cm均出自《起重機(jī)計(jì)算實(shí)例》。所以：Na=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷250 =3936公斤=3936NNb=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×465.85÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.149+1.1×400×100÷1650×25÷250=169+571+91+72+54+2.7=960公斤=9600NNc=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1650×(250-25)÷200 =906公斤=9060NNd=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷250 =3024+381+85+51+350=4192公斤=41920N⑵操縱室操縱當(dāng)載荷移到右端極限位置時(shí)各車車輪輪壓：Na=·(1-)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+· Nb=·(1+)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+· Nc=·(1+)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+· Nd=·(1-)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+·式中：l2=694cm所以：Na=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷250 =1089公斤=10890NNb=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×100÷1650×25÷250 =3805公斤=38050NNc=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1100×(250-25)÷250 =3752公斤=37520NNd=(1.2×5000+1.1×500)÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷250 =1345公斤=13450N當(dāng)起重機(jī)滿載時(shí)，無論在左端或右端NA=NDNB≈NC都相差不大，因此，計(jì)算均通過。⑶當(dāng)起重機(jī)空載時(shí)a.操縱室操縱起重機(jī)各輪的輪壓（運(yùn)行到左側(cè)時(shí)）Na空=·(1+)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+· Nb空=·(1-)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+· Nc空=·(1-)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+· Nd空=·(1+)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+·式中的各參數(shù)與前面所表示的一樣則：Na空=1.1×500÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷250=261+571+91+72+54+41=1090公斤=10900NNb空=1.1×500÷4×(1-2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×100÷1650×25÷250=14+571+91+72+54+3=805公斤=8050NNc空=1.1×500÷4×(1-2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1650×(250-25)÷250 =14+571+91+51+24=751公斤=7510NNd空=1.1×500÷4×(1+2×740÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷250 =261+571+91+51+372=1346公斤=13460N（4）操縱室操縱，空載時(shí)移到右端極限位置時(shí)，各車輪的輪壓：Na空=·(1-)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+·Nb空=·(1+)+++KⅡG輪主+KⅡG驅(qū)+·Nc空=·(1+)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+·Nd空=·(1-)+++KⅡG輪從+KⅡG驅(qū)+·所以：Na空=1.1×500÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×（1650-100）÷1650×25÷250=22+571+91+72+54+41=851公斤=8510NNb空=1.1×500÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×65.5+1.1×49+1.1×400×100÷1650×25÷250=253+571+91+72+54+3=1044公斤=10440NNc空=1.1×500÷4×(1+2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×100÷1650×(250-25)÷250 =253+571+91+51+24=990公斤=9900NNd空=1.1×500÷4×(1-2×694÷1650)+1.1×1.26×1650÷4+1.1×165÷2+1.1×46+1.1×400×（1650-100）÷1650×(250-25)÷250 =22+571+91+51+372=1107公斤=11070N所以，電動(dòng)單梁橋式愛中級(jí)對(duì)操縱室操作滿載時(shí)，它的最大輪壓是當(dāng)載荷移到左端極限位置時(shí)的從動(dòng)輪D上，即：ND為最大輪壓Nmax=4192公斤=41920N.Nmin為最小輪壓，出現(xiàn)在當(dāng)起重機(jī)空載時(shí)，電動(dòng)葫蘆移到左側(cè)時(shí)B輪上的輪壓，即Nmin=NB空=805公斤=8050N3.7.3最大歪斜側(cè)向力起重機(jī)運(yùn)行時(shí)，由于各種原因會(huì)出現(xiàn)跑偏、歪斜現(xiàn)象。此時(shí)，車輪輪緣與軌道側(cè)面的接觸，并產(chǎn)生運(yùn)行方向垂直的側(cè)向力s.圖8-8橋架簡(jiǎn)圖由上圖所示：當(dāng)載荷移到左端極限位置時(shí)，操縱室操縱時(shí)最大輪壓為ND=3891公斤，并認(rèn)為NA≈ND,這時(shí)的最大歪斜側(cè)向力為：SD=λ·N式中：N-最大輪壓,N=4192公斤；λ-測(cè)壓系數(shù)。對(duì)于輪距同跨度的比例關(guān)系在之間，可取λ=0.1。當(dāng)載荷移到右端極限位置時(shí)，操縱室操縱最大輪壓為3805公斤，這時(shí)最大歪斜側(cè)向力為：3.7.4端梁中央斷面合成應(yīng)力由于操縱室連接架加強(qiáng)了操縱室側(cè)端梁的強(qiáng)度，所以最大側(cè)向力考慮當(dāng)載荷右移到極限位置時(shí)最大側(cè)向力在B輪上。式中：K-輪距，K=250cm；—斷面模數(shù)，，；〔σ〕-許用應(yīng)力，由于端梁受力復(fù)雜，一般只計(jì)算垂直載荷和歪斜側(cè)向力，所以許用應(yīng)力3號(hào)鋼取〔σ〕≤1400公斤／cm2；σ=3805×250÷(2×549)+380.5×250÷(2×441)=974公斤/厘米2所以σ＜[σ]=1400公斤/厘米2.安全3.7.5車輪軸對(duì)端梁腹板的擠壓應(yīng)力車輪軸對(duì)端梁腹板的擠壓應(yīng)力為σ擠σ擠==≤〔σ擠〕式中—操縱室操縱時(shí)，起重機(jī)最大輪壓，當(dāng)載荷小車移到左端極限位置時(shí)，最大輪壓在D輪上，即=4192公斤；—端梁腹板軸孔直徑，=7cm;—端梁支撐腹板厚，=1.5cm〔σ擠〕—許用壓應(yīng)力，對(duì)3號(hào)鋼取〔σ擠〕=1150公斤/cm2所以σ擠=4192÷（2×7×1.5）=200公斤/厘米2＜〔σ擠〕=1150公斤/cm2，安全3.8主、端梁連接計(jì)算3.8.1主、端梁連接形成及受力分析本產(chǎn)品的主、端梁連接是采用螺栓和減載凸緣那你結(jié)構(gòu)的形式，如圖所示，主梁兩端同端梁之間各用六個(gè)M20螺栓(45號(hào)鋼)連接。圖8-9主、端梁連接受力分析：這種連接形式，可以為在主、端梁之間，垂直載荷由凸緣承受剪力及擠壓力，此情況下，螺栓主要承受由起重機(jī)運(yùn)行時(shí)的歪斜側(cè)向力和起重機(jī)支承反力所是使的造成的拉力。一般水平慣性力對(duì)螺栓的影響可忽略不計(jì)。本產(chǎn)品的操縱室是由一個(gè)剛強(qiáng)的連接架同時(shí)連接到主梁及端梁上。這樣就加強(qiáng)了主、端梁之間的連接強(qiáng)度，所以這里僅驗(yàn)算非操作室一側(cè)的主、端梁連接強(qiáng)度。3.8.2螺栓拉力的計(jì)算（1）起重機(jī)歪斜側(cè)向力力矩的計(jì)算已知：起重量Q=5000公斤跨度L=1650cm起重機(jī)運(yùn)行速度V=45m／min如（歪斜側(cè)向力簡(jiǎn)圖）所示：起重機(jī)歪斜側(cè)向力矩為：MS=s·k式中;s-歪斜側(cè)向力，由前節(jié)得：s=sB=380.5公斤k-輪距k=2.5m所以：MS=380.5×2.5=951公斤／米（2）歪斜側(cè)向力矩對(duì)螺栓拉力的計(jì)算如上圖（b）中，對(duì)螺栓d的計(jì)算設(shè)歪斜側(cè)向力矩MS對(duì)螺栓d的拉力為N1則N1=式中系數(shù)2.5是考慮螺栓預(yù)案緊力及載荷分布不均勻性的系數(shù)。式中：MS-歪斜側(cè)向力矩，MS=951公斤／m2x-螺栓d距離圖（b）中的y-y軸的距離x=0.52m∑Xi2-每個(gè)受拉螺栓距離圖（b）中y-y軸的距離的平方之和（m2）所以：N1=2.5×951×0.52÷（0.522+0.522+0.522+0.022+0.022+0.022）=1522公斤（3）起重機(jī)支承反力對(duì)螺栓的作用力矩當(dāng)載荷移動(dòng)到非操縱室一側(cè)的極限位置時(shí)，取端梁作為受力離體，其受力如下圖：圖8-10車輪受力分析?。泓c(diǎn)為受力平衡點(diǎn)∑ＭＣ=0得：MR=MN=RBl0式中：l0-力臂，如圖中所示，取t0=12cm；MR-支反力RB對(duì)C的作用力矩（公斤／m）；MN-所有受拉螺栓對(duì)C點(diǎn)得力矩之和（公斤／m）；RB-起重機(jī)右端支反力，可認(rèn)為是RB=NB+NC；RB=3805+3752=7557公斤 ；所以：ＭR=MN=RBl0=7557×0.12=907公斤·米（4）支反力矩對(duì)螺栓的拉力設(shè)支反力矩MR對(duì)螺栓d的拉力為N2.N2=式中：MN-各螺栓的力矩和；MN=907公斤·米；y-螺栓d中心線至上圖z-z軸的距離（m）；∑yi2-每個(gè)受拉力螺栓到圖中z-z軸距離平方之和；2.5-考慮螺栓預(yù)緊力及載荷分布不均與性的影響系數(shù)。所以：N2=2.5×907×0.245÷（0.2452+0.2452+0.162+0.162+0.0752+0.0752)=556÷0.1824=3048公斤（5）螺栓d承受的總拉力N0=N1+N2=1522+3048=4570公斤（6）驗(yàn)算螺栓強(qiáng)度受拉螺栓強(qiáng)度σ=≤[σ]式中：N0-螺栓總拉力，N0=4570公斤；F0-螺栓的凈斷面面積cm，F(xiàn)0=；其中：d0-螺紋根徑，對(duì)于M20螺栓的螺紋底徑d0=16.75mm即：1.675cm；所以F0=3.14×1.6752÷4=2.2cm2〔σ〕-螺栓的許用應(yīng)力（公斤／厘米2）；〔σ〕=（0.5～0.6）σs其中：σs-材料屈服極限，對(duì)端梁連接螺栓采用45號(hào)鋼正火的M20螺栓，σs=3600公斤／厘米2。所以：σ=4570÷2.2=2077公斤／厘米2﹤〔σ〕所以:強(qiáng)度合格（7）凸緣垂直剪切應(yīng)力驗(yàn)算剪應(yīng)力：ι=c·RB/F′≤〔ι〕式中：c-受剪斷面形狀系數(shù)，對(duì)矩形斷面，c取1.5；RB-支反力，RB=7557公斤；F′-受剪面積，F(xiàn)′=1×54=54cm2；〔ι〕-材料許用剪切應(yīng)力，〔ι〕=950公斤／厘米2。所以:ι=1.5×7557÷54=210公斤/cm2ι＜〔ι〕合格（8）凸緣擠壓應(yīng)力驗(yàn)算擠壓應(yīng)力σ擠=RB/F′′≤〔σ端〕式中：RB-支反力，RB=6919公斤；F′-承壓斷面面積，由圖（b）中得：F′′=0.4×54=21.6cm2；〔σ端〕-材料的端面擠壓應(yīng)力，〔σ端〕=2400公斤／厘米2。所以：σ端=7557÷21.6=350公斤／厘米2σ端﹤〔σ端〕=2400公斤／厘米2驗(yàn)算通過。第4章起重機(jī)機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩選擇機(jī)構(gòu)工作級(jí)別按機(jī)構(gòu)的利用等級(jí)和載荷狀態(tài)選擇，本設(shè)計(jì)的基本參數(shù)為：提升高度：12m，提升速度：12m/min，提升重量：5t。4.1機(jī)構(gòu)利用等級(jí)機(jī)構(gòu)利用等級(jí)按機(jī)構(gòu)總設(shè)計(jì)壽命分為十級(jí)，總設(shè)計(jì)壽命規(guī)定為機(jī)構(gòu)假定約使用年數(shù)內(nèi)處于運(yùn)轉(zhuǎn)的總小時(shí)數(shù)，它僅作為零件的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，而不能視為保用期，電動(dòng)葫蘆一般處于清閑的使用狀態(tài)，根據(jù)GB/T3811-1983,機(jī)構(gòu)利用等級(jí)如下：機(jī)構(gòu)利用等級(jí)T4，總設(shè)計(jì)壽命/h32004.2機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)載荷狀態(tài)是表明機(jī)構(gòu)承受最大載荷及載荷變化程度，電動(dòng)葫蘆一般在低于額定載荷的狀態(tài)下工作，并且也不經(jīng)常的使用，根據(jù)GB/T3811-1983,由于電動(dòng)葫蘆經(jīng)常工作在中等載荷，較少承受最大的載荷，所以機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)選為L(zhǎng)2-中。4.3機(jī)構(gòu)工作級(jí)別根據(jù)機(jī)構(gòu)利用等級(jí)和機(jī)構(gòu)載荷狀態(tài)，依據(jù)GB/T3811-1983，機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別選為M34.4鋼絲繩的選用鋼絲繩是起重設(shè)備不可缺少的關(guān)鍵件，也是易損件，正確選擇及合理使用，按要求進(jìn)行維護(hù)、保養(yǎng)?？商岣咪摻z繩的使用壽命，避免事故發(fā)生。4.4.1鋼絲繩的選擇鋼絲繩是起重機(jī)械及起重運(yùn)輸、吊裝捆綁作業(yè)不可缺少的主要零部件，被廣泛的應(yīng)用作為起升繩、變幅繩、牽引繩、吊裝繩等不論作為哪一種用途的鋼絲繩，如果選用類型不當(dāng)，使用方法不合理，缺乏安全檢查，又不重視保養(yǎng)，更為重要的是已達(dá)報(bào)廢還繼續(xù)使用，都有可能發(fā)生因鋼絲繩的損傷或破斷而產(chǎn)生的重大事故。4.4.3鋼絲繩直徑的計(jì)算鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜壓力按式d=c確定式中d鋼絲繩最小直徑mmc選擇系數(shù)mm/Ns鋼絲繩最大工作靜壓力鋼絲繩最大靜壓力：在起升機(jī)構(gòu)中，鋼絲繩最大工作靜拉力是由起升載荷考慮滑輪組效率和承載分支最后確定，起升載荷是指起升質(zhì)量的重力。起升質(zhì)量包括允許起升的最大有效物品，取物裝置（下滑輪組，吊鉤，吊梁，抓斗，容器，起重機(jī)磁鐵等），懸掛撓性件及其他在升降中的設(shè)備質(zhì)量。起升高度小于50m的起升鋼絲繩的重量可以不計(jì)。5t電動(dòng)葫蘆的起升載荷可以只考慮起升的最大有效物品，其他的忽略不計(jì)，所以S=（5t1000kg/t9.8N/kg）/2=24500N選擇系數(shù)c選擇系數(shù)c的取值與機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別有關(guān)，依據(jù)GB/T3811—1983,選取c=0.093.由鋼絲繩最大靜拉力s和選擇系數(shù)c得：d=0.093=14.557mm15mmPAGE60第5章傳動(dòng)比的分配及運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)第5章起重機(jī)小車的設(shè)計(jì)5.1卷筒幾何尺寸卷筒名義直徑D=h.d式中：d鋼絲繩直徑h與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩機(jī)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)選擇系數(shù)h：根據(jù)GB/T3811-1983、h=14式中d=15mm所以D=h.d=14×15=210mm考慮到各方面的因素取D=220mm繩槽半徑R=（0.53～0.56）d=0.55×15mm=8mm繩槽深度（標(biāo)準(zhǔn)槽）H=（0.25～0.4）d=0.4×15mm=6mm繩槽節(jié)距（標(biāo)準(zhǔn)槽）P=d+（2—4）=15mm+（2—4）mm=19mm卷筒厚度鋼卷筒：δ≈dδ≈15mm卷筒長(zhǎng)度：（單聯(lián)卷筒）圖3-1卷筒長(zhǎng)度示意圖L=L+2L+L式中：L無繩槽的卷筒端部尺寸，按需而定L固定繩尾所需長(zhǎng)度，L≈3PL=（+Z）其中：H最大起升高度，H=12000mm；m滑輪組倍數(shù)，電動(dòng)葫蘆中m=2；P繩槽節(jié)距，P=19mm所以：L=（+Z）P=（×19=368mmL按需而定，取：L=25mmL≈3P=3×19mm=57mm所以：L=L+2L+L=368+50+57=475mm5.2卷筒強(qiáng)度計(jì)算由≤機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本≥表8—1—55得L>3D，所以只需校核由彎曲產(chǎn)生的拉應(yīng)力，計(jì)算公式：δ=≤δ（MP）M--由鋼絲繩最大拉力引起的卷筒的最大彎矩N.mmW—抗彎截面模數(shù)（mm）D—卷筒繩槽底徑，mmD--卷筒內(nèi)徑，mmδ--許用拉應(yīng)力，Mpa鋼：δ=，δ--屈服強(qiáng)度 =194217.3mm M=7350000N.mm =7350N.m δ= =37.8Mpa δ=225Mpaδ=112.5Mpaδ≤δ所以可以選用5.3吊鉤的選擇根據(jù)機(jī)械性能和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選其強(qiáng)度等級(jí)選M級(jí)，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》鉤號(hào)選5。5.4滑輪結(jié)構(gòu)和材料繩索滑輪一般用來導(dǎo)向和支承，以改變繩索及其傳遞拉力的方向或平衡繩索分支的拉力?；喼睆紻hd=1415mm=210mm，采用Q235。小型鑄造滑輪的強(qiáng)度尺寸決定于鑄造工藝條件，一般不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。5.5起重機(jī)小車電動(dòng)機(jī)類型的選擇系列電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)葫蘆的起升電機(jī)，或用于要求起動(dòng)較大及制動(dòng)力矩較大的驅(qū)動(dòng)裝置，也可以在起重運(yùn)輸機(jī)械，機(jī)床，生產(chǎn)流水線和其它需要迅速制動(dòng)的場(chǎng)合中使用，本系列電機(jī)采用50Hz、380V電源，基準(zhǔn)工作制S3，負(fù)載持續(xù)率25%，通電啟動(dòng)次數(shù)是每小時(shí)120次。本系列電機(jī)為臥式電動(dòng)機(jī)，采用圓錐面制動(dòng)器，輸出端軸伸為矩形花鍵，機(jī)座不帶底腳，前端蓋有凸緣（法蘭式）安裝孔在前端蓋凸緣上，本系列電動(dòng)機(jī)為封閉式結(jié)構(gòu)，防護(hù)等級(jí)為IP44，冷卻方式為自扇冷式ICO141，絕緣等級(jí)為B級(jí)4.2電動(dòng)機(jī)參數(shù)的確定由文獻(xiàn)[3].式5-2、5-7和5-8可得，起升機(jī)構(gòu)的靜功率為（4-1）總起重量為起升機(jī)構(gòu)總效率為根據(jù)式（4-1）kw又由文獻(xiàn)[3]知，工作類型為中級(jí)的電動(dòng)葫蘆用電機(jī)，負(fù)載持續(xù)率FC=25%。于是按文獻(xiàn)[3]表5-9選型錐型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)，功率P=13kw,轉(zhuǎn)速1400r/min。5.6聯(lián)軸器的選擇起重機(jī)用聯(lián)軸器常用的有齒式聯(lián)軸器、梅花彈性聯(lián)軸器、彈性柱銷聯(lián)軸器、萬向聯(lián)軸器、耦合器等。由于鋼絲繩電動(dòng)葫蘆有其特殊性，電機(jī)和減速器的輸出軸的距離較遠(yuǎn)及兩軸的平行誤差較大，查文獻(xiàn)[1]需要滿足以下強(qiáng)度公式：（4-2）=式中：——理論轉(zhuǎn)矩，——驅(qū)動(dòng)功率，KW，=13KW——工作轉(zhuǎn)速，r/min，=1400r/min——電動(dòng)機(jī)系數(shù)，=1.0——工況系數(shù)，=1.75——啟動(dòng)系數(shù)，=1.0——溫度系數(shù)，=1.0——公稱轉(zhuǎn)矩根據(jù)式（4-2）=（）由文獻(xiàn)[1]選擇型齒式聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩5.7計(jì)算小車部件總傳動(dòng)比卷筒轉(zhuǎn)速已選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，滿載轉(zhuǎn)速為1400r/mini==1400/17.37=80.65.8計(jì)算小車部件減速器的各級(jí)傳動(dòng)比由文獻(xiàn)[3]，表5-8，分配傳動(dòng)比由于傳動(dòng)裝置的實(shí)際傳動(dòng)比只有在傳動(dòng)件的參數(shù)確定后才能準(zhǔn)確計(jì)算，故工作機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速只能在傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算完成后進(jìn)行核算，一般允許與設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速有（3-5）%的誤差。5.9傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1.各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：Ⅳ軸：2.各軸的輸入功率由第五章得知==12.6kw式中： ——電動(dòng)機(jī)的輸出功率——Ⅰ軸的輸入功率——Ⅱ軸的輸入功率——Ⅲ軸的輸入功率——Ⅳ軸的輸入功率電動(dòng)機(jī)與Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ軸間的傳動(dòng)效率3.各軸轉(zhuǎn)矩T=T=T=T=5.10起重機(jī)小車第一級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）材料及熱處理，由文獻(xiàn)[2]表10-1選得，大小齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC（2）5t橋式起重機(jī)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)是特種重工機(jī)械，精度等級(jí)選7級(jí)（3）選小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù)?。?）選取螺旋角，初選螺旋角。2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（6-1）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)由文獻(xiàn)[2]圖10-30選取區(qū)域系數(shù)由文獻(xiàn)[2]表10-7選取齒寬系數(shù)由文獻(xiàn)[2]圖10-26查得，，由文獻(xiàn)[2]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)按齒面硬度查得小齒輪的接觸強(qiáng)度極限，大齒輪的疲勞接觸強(qiáng)度極限。由文獻(xiàn)[2]式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由第1章機(jī)構(gòu)利用等級(jí)知道，總設(shè)計(jì)壽命=12500h由文獻(xiàn)[2]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由文獻(xiàn)[2]式10-12得（2)試算小齒輪的分度圓直徑，根據(jù)式（6-1）≥計(jì)算圓周速度（3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)m（4）計(jì)算縱向重合度根據(jù)縱向重合度，從文獻(xiàn)[2]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（5）計(jì)算載荷系數(shù)K由文獻(xiàn)[2]表10-2，使用系數(shù)根據(jù)V=2.35m/s，7級(jí)精度，由文獻(xiàn)[2]圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)K=1.13，由文獻(xiàn)[2]表10-3查K=K=1.2,從文獻(xiàn)[2]表10-4中，綜合考慮取另由文獻(xiàn)[2]圖10-13查得（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（7）計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（6-2）（1）確定公式的各計(jì)算數(shù)值1）計(jì)算載荷系數(shù)2）根據(jù)縱向重合度，由文獻(xiàn)[2]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)0.96由文獻(xiàn)[2]圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞極限彎曲疲勞壽命系數(shù)及安全系數(shù)分別為,，計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)由文獻(xiàn)[2]表10-5查得，，，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力計(jì)算大小齒輪的并加以比較小齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)式（6-2）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)得出，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑取，則，取4.幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距圓整后將圓整后的中心距修正螺旋角=因值改變不多，故各個(gè)參數(shù)不必修正。計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑計(jì)算齒輪寬度圓整后取，。5.11起重機(jī)小車第二級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算1.選精度等級(jí)，材料及齒數(shù)（1）材料及熱處理，由文獻(xiàn)[2]表10-1選得，大小齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC（2）起重機(jī)為特種機(jī)械，故精度等級(jí)選7級(jí)精度（3）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)?。?）選取螺旋角，初選螺旋角。2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（6-3）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選由文獻(xiàn)[2]圖10-30選取區(qū)域系數(shù)=2.425由文獻(xiàn)[2]表10-7選取齒寬系數(shù)由文獻(xiàn)[2]圖10-26查得，，由文獻(xiàn)[2]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)按齒面硬度查得小齒輪的接觸強(qiáng)度極限，大齒輪的疲勞接觸強(qiáng)度極限。由文獻(xiàn)[2]式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由第一級(jí)計(jì)算得：由文獻(xiàn)[2]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù),計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由文獻(xiàn)[2]式10-12得（2）試算小齒輪的分度圓直徑根據(jù)式（6-3）（3）計(jì)算圓周速度（4）計(jì)算齒寬及模數(shù)（5）計(jì)算縱向重合度根據(jù)縱向重合度，從文獻(xiàn)[2]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)（7）計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)，7級(jí)精度，由文獻(xiàn)[2]圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)，由文獻(xiàn)[2]表10-3查得，從文獻(xiàn)[2]表10-4中，綜合考慮取=1.29另由文獻(xiàn)[2]圖10-13查得（8）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑==53.78×=54.06mm（9）計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（6-4）（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)2）由文獻(xiàn)[2]圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞極限。由N1,N2,通過文獻(xiàn)[2]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)及安全系數(shù)分別為,，。由文獻(xiàn)[2]表10-5查得，，Y，。計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力計(jì)算大小齒輪的并加以比較小齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)式（6-4）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值，取分度圓直徑取，則4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距圓整為132mm（2）將圓整后的中心距修正螺旋角=arccos=arccos=因值改變不多，故各個(gè)參數(shù)不必修正。（3）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑===52.80mm===211.20mm（4）計(jì)算齒輪寬度=0.8×52.80=42.088mm圓整后=43mm,=48mm.5.12起重機(jī)小車第三級(jí)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算1.選精度等級(jí)，材料及齒數(shù)（1）材料及熱處理，由文獻(xiàn)[2]表10-1選得，大小齒輪的材料均為40Cr，并經(jīng)調(diào)質(zhì)及表面淬火，齒面硬度為48-55HRC（2）起重機(jī)為特種機(jī)械，故精度等級(jí)選7級(jí)精度（3）選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)取20×4=80（4）選取螺旋角，初選螺旋角。2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（6-5）（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選=1.6由文獻(xiàn)[2]圖10-30選取區(qū)域系數(shù)由文獻(xiàn)[2]表10-7選取齒寬系數(shù)由文獻(xiàn)[2]圖10-26查得，，由文獻(xiàn)[2]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)按齒面硬度查得小齒輪的接觸強(qiáng)度極限，大齒輪的疲勞接觸強(qiáng)度極。由文獻(xiàn)[2]式（10-13）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由第二級(jí)計(jì)算得=由文獻(xiàn)[2]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)，。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得（2）試算小齒輪的分度圓直徑根據(jù)式（6-5）（3）計(jì)算圓周速度（4）計(jì)算齒寬b及模數(shù)m（5）計(jì)算縱向重合度根據(jù)縱向重合度，從文獻(xiàn)[2]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)。（6）計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)V=0.26m/s，7級(jí)精度，由文獻(xiàn)[2]圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)，由文獻(xiàn)[2]表10-3查得,從文獻(xiàn)[2]表10-4中，綜合考慮取另由文獻(xiàn)[2]圖10-13查得（7）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑（8）計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（6-6）（1）確定計(jì)算參數(shù)計(jì)算載荷系數(shù)由文獻(xiàn)[2]圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞極限。由文獻(xiàn)[2]圖10-18查得，彎曲疲勞壽命系數(shù)及安全系數(shù)分別為，，，由文獻(xiàn)[2]表10-5查得，，，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力計(jì)算大小齒輪的并加以比較小齒輪的數(shù)值較大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)式（6-6）對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)與齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值=4，取分度圓直徑取=，則Z4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距圓整后將圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故各個(gè)參數(shù)不必修正。（2）計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑（3）計(jì)算齒輪寬度圓整后，。第6章焊縫連接分析6.1連接方法金屬構(gòu)件的連接主要有焊接、鉚接和螺栓連接三種方法。結(jié)構(gòu)部件之間，有時(shí)采用鉸接，即兩個(gè)相連的部件均有供穿銷軸用的突耳。目前，焊接已成為最主要的連接方法，它不削弱桿件的截面、省工省料、易于采用自動(dòng)化作業(yè)，并且適用于任何形狀的構(gòu)件。所以，它已廣泛地代替了鉚接和螺栓連接。焊接地缺點(diǎn)是質(zhì)量檢驗(yàn)較費(fèi)事，連接地剛度較大，在內(nèi)應(yīng)力影響下容易引起結(jié)構(gòu)地殘余變形。鉚接地優(yōu)點(diǎn)是傳力比較可靠、明確、易于檢查鉚接質(zhì)量，并能及時(shí)更換松動(dòng)了的鉚釘，結(jié)構(gòu)件中的內(nèi)應(yīng)力比較小。6.2焊接現(xiàn)代起重機(jī)結(jié)構(gòu)中所應(yīng)用的焊接主要有電焊和氣焊兩類。電焊又可分為電弧焊、電阻焊(用于焊薄板等)和電渣焊(用于焊接較厚及截面較大的構(gòu)件)，其中以電弧焊應(yīng)用最廣。氣焊通常用于薄板焊接。焊縫構(gòu)造，除采用特殊措施外，焊接構(gòu)件的厚度均不宜過大，對(duì)3號(hào)鋼不宜大于40毫米，對(duì)16錳鋼不宜大于30毫米。設(shè)計(jì)中宜采用較薄的焊縫，并應(yīng)避免焊縫立體交叉和在一處集中大量的焊縫，同時(shí)焊縫的布置應(yīng)盡可能對(duì)稱于構(gòu)件重心。6.1.2對(duì)接焊縫對(duì)接焊