港口機(jī)械課程設(shè)計(jì)

武漢交通職業(yè)學(xué)院港口起重機(jī)械課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)專業(yè)：輪機(jī)工程技術(shù)（港口）班級(jí)：09輪機(jī)械2班設(shè)計(jì):第一組姓名:鄧振照指導(dǎo)教師:張金鳳目錄TOC\o"1-5"\h\z摘要 2第一章設(shè)計(jì)課題及起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案的選擇 21.1主要性能及技術(shù)參數(shù) 2\o"CurrentDocument"1.2起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案選擇 2第二章起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 3\o"CurrentDocument"2.1鋼絲繩的確定 3\o"CurrentDocument"2.2滑輪和卷筒直徑的確定 4\o"CurrentDocument"2.3卷筒的計(jì)算 42.4電動(dòng)機(jī)的確定 6\o"CurrentDocument"2.5減速器的選擇 82.6實(shí)際起升速度計(jì)算和校核 9\o"CurrentDocument"2.7制動(dòng)器的選擇 9\o"CurrentDocument"2.8聯(lián)軸器的選擇 10第三章卷筒組零部件的設(shè)計(jì) 113.1軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 11\o"CurrentDocument"3.2軸承和鍵的選擇 12設(shè)計(jì)總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 13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，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)外倉庫、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)、簡易梁橋式起重機(jī)和冶金專用橋式起重機(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)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：5T起重高度：16m起升速度：12.2m/min工作級(jí)別：M5M51.2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)的主要驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)起重量在50t以下時(shí)，常見的橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)布置方式如圖1所示；

I—減速器淫-1制動(dòng)器M—帶制動(dòng)輪的聯(lián)軸器］4浮掘A聯(lián)軸器4由動(dòng)機(jī),7—卷筒；8—卷筒支座，圖1起升機(jī)構(gòu)配置方案當(dāng)起重量在5t時(shí)，常見的起升機(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Q=51，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：P-QS式中：P-QS=二maxZ門

滑49980 =12750N4x0.98額定起升載荷，P=(Q+Q)g=(5000+100)x10=49980N其中Qg=0.02Q=100kg；Z——懸掛吊重的鋼絲繩分支數(shù)，Z=2m=2x2=4；I——滑輪組效率，i=0.98；所選鋼絲繩的直徑應(yīng)滿足：d>C弋Smax=0.1x52750=11.3mm式中d——鋼絲繩直徑；S——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c=0.1<mm/JN）；取鋼絲繩直徑d=12mm，捻向：交互捻；選擇鋼絲繩型號(hào)為：126x31WSFC1570U52gb/T8918-19962.2滑輪和卷筒直徑的確定按鋼絲繩中心來計(jì)算滑輪與卷筒的最小直徑：D.=hd；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)滑輪七二20，對(duì)卷筒h1=18；根據(jù)上式，得滑輪D滑=hd=20x12=240mm；取動(dòng)滑輪直徑（滑輪槽底直徑）D滑=360mm，平衡滑輪D平=（0.6~0.8）D。取D平=0.8D滑=0.8x360=288mm。卷同D卷.=hd=18x12=216mm；2.3卷筒的計(jì)算2.3.1卷筒的基本尺寸取卷同（按槽底計(jì)算）直徑D=500mm；

卷筒的計(jì)算直徑（按纏繞鋼絲繩的中心計(jì)算）D卷=512皿；卷筒長度L=2(L+L+L)+L光=2x(373+30+45)+100=996mm式中L0——卷筒上有螺旋槽部分長H?mmaxH?mmax'+ZiP=/]^"3.14x0.512、+2x15J=373mm式中：H——最大起升高度；maxm——滑輪組倍率；D卷 卷筒計(jì)算直徑，D=D+d=512mm；Z1——固定鋼絲繩安全圈數(shù)，取Z1=2；p——繩槽槽距，根據(jù)鋼絲繩的直徑查《港口起重機(jī)械》附表3-1得，得p=15；L 兩端空余部分長度，L=2p=30mm；L2——固定鋼絲繩所需長度，L2=3p=45mm；L光 卷筒中間無槽部分長度，L光=l-2htana=250-2x1300xtan3.5。=91mm其中l(wèi)——兩側(cè)滑輪繩槽中心線之間的距離，l=250mm；h.——當(dāng)?shù)蹉^滑輪位于最上部極限位置時(shí)，卷筒軸和滑輪軸之間的距離，hi=1300mm；a一鋼絲繩繞入或繞出卷筒時(shí)，鋼絲繩中心線偏離螺旋槽中心線兩側(cè)的角度，取a=3.5。；因此L光=100mm；由于卷筒材料采用HT30，所以卷筒壁厚計(jì)算如下:5=0.02D+(6~10)=0.02x500+8=18mm。

2.3.2驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度卷筒的材料采用HT30，抗壓強(qiáng)度為125MPa。由于2.3.2驗(yàn)算卷筒強(qiáng)度卷筒的材料采用HT30，抗壓強(qiáng)度為125MPa。由于Ls<3D=AA?￡^=1x0.75x12750125-P 18x15=35.4<b]=61.5N/mm2y式中：A1?卷筒成熟系數(shù)，查《港口起重機(jī)械》表3-11,A=1A2——應(yīng)力減少系數(shù)5 卷筒壁厚，mm；一般取A=0.75；[by]——許用壓應(yīng)力;V]='=125/2=62.5N/mm2y2b^——材料屈服極限，b=125N/mm2；P 卷筒繩槽節(jié)距，mm。2.3.3卷筒轉(zhuǎn)速vm12.2x2n卷= = =15.2r/min02.4電動(dòng)機(jī)的確定2.4.1電動(dòng)機(jī)的確定起升機(jī)構(gòu)靜功率：pPqv49980x12.2靜 60000門60000x0.88=11.5KW式中：pq——額定起升載荷；門——起升機(jī)構(gòu)總效率門=門滑門筒門=0.98x0.96x0.94=0.88；電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率：P.-GP靜式中：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《港口起重機(jī)械》表4-4和表4-8中查得：g=0.8

P>0.8x11.5=9.2kw根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選定YZR225M型電動(dòng)機(jī)，主要指標(biāo)為：轉(zhuǎn)速n=750r/min額定功率P=26kwP,轉(zhuǎn)速%=708r/min輸出軸直徑D=65mm輸出軸長度E=140mm鍵槽寬F=16mm2.4.2電動(dòng)機(jī)發(fā)熱及過載驗(yàn)算等效功率：P>P=GP=0.8x5.6=4.48kw過載驗(yàn)算：p>HPqV1.4x49980x12.2靜一人z60000n1.5x1x60000x0.88=10.8KW符合要求。2.4.3起動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間：n[J] 750x2t= = q9.55(Tq-T) 9.55(530-397)1.18s式中n 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，n=750r/min；T° 電動(dòng)機(jī)平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，T=1.6T=1.6x9550x普-=530N-m；T 電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，T=PQD0=380N-m；j j2min[J]——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)：[J][J]=1.15(J+J)+PQD卷dc 40m3i2n=1.15(0.6+1.01)+12750x0.512240x23x40.62x0.903=2kg-m2其中Jd一電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Jd=0.67kg?m2；J一制動(dòng)輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J=1.01kg?m2；

tqV^t^L2S，起動(dòng)時(shí)間符合要求。2.4.4制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算滿載下降制動(dòng)時(shí)間：n'[J]'t= z 9.55（T制-T靜降）825x29.55(90-35.6)=0.62s式中n'—滿載下降時(shí)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n'=1.1n=825r/min；T制——制動(dòng)器的制動(dòng)力矩，T制=90N-m；T靜降一電動(dòng)機(jī)靜阻力矩，T靜降=35.6N-m；[J]'一機(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?g-m2），[J]'=22.5減速器的選擇2.5.1計(jì)算傳動(dòng)比傳動(dòng)比：._工_697.5_458

n卷 15.2式中：n式中：n電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速，r/min；卷筒轉(zhuǎn)速，r/min。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選定ZSY224型變速器（減速器ZSY224—40—IJB/T5560—1991），主要參數(shù)：輸入轉(zhuǎn)速750r/min許用輸入功率31KW貨物的實(shí)際速度兀D卷n_3.14x0.512x708_ 2/,mi 2x402.5.2減速器的驗(yàn)算驗(yàn)算減速器被動(dòng)軸的最大扭矩及最大徑向力最大扭矩的驗(yàn)算：

max26=0.75x2.0x9550x x45.8x0.94697.5=22988N-mm式中p一電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，p=2.0；i—減速器的傳動(dòng)比；門一減速器的效率，門=0.94；減速器許用輸入扭矩[T]=23500N-mmTmax<[T]，符合要求；輸出軸最大徑向力的驗(yàn)算：Rmax="max+.'=0.5x(2x12750+9000)=17250N式中：smax——卷筒上鋼絲繩最大拉力;P卷——卷筒重量，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得P卷=9000N；低速軸端的最大容許徑向載荷[P]=99400N，Rmax<[P]，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60x2x50V, n兀D卷 750x3.1460x2x50q60mi=0.20096m/s=12.06m/min2.6.2實(shí)際起升速度應(yīng)滿足的條件x100%=x100%=12.2-12.06x100%=1.1%<5%12.2滿足要求，通過。2.7制動(dòng)器的選擇穩(wěn)態(tài)下降額定載荷時(shí)作用在制動(dòng)器軸上的轉(zhuǎn)矩:

M'=—Q—門

j 2mix0.8812750xx0.882x2x45.8式中pq——最大載荷量，Pq=12750N；D0 卷筒計(jì)算直徑，D0=0.512m；m 滑輪組倍率，m=2；i 減速器傳動(dòng)比，i=42.2；門總效率，門=0.88；支持制動(dòng)器軸上的計(jì)算制動(dòng)轉(zhuǎn)矩M=KM'=1.5x35.6=53.4式中：K二——制動(dòng)安全系數(shù)，查《港口起重機(jī)械》得K^>1.50查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》選擇制動(dòng)器YWZ—300/50—10，主要參數(shù)：制動(dòng)輪直徑300mm額定轉(zhuǎn)矩630N-m2.8聯(lián)軸器的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑和變速器輸入直徑選用LZ6型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器和LZ5型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。LZ6的主要參數(shù)：公稱轉(zhuǎn)矩8000N-m許用轉(zhuǎn)速3300r/min轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.238kg-m2LZ5的主要參數(shù)：公稱轉(zhuǎn)矩4500N-m許用轉(zhuǎn)矩4000r/min轉(zhuǎn)動(dòng)慣量0.100kg-m2聯(lián)軸器力矩的校核：T=k1k3rnmax=1.8x1x496.5

=893.7N-m式中T——傳扭矩的計(jì)算值；tnmax——按第n類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩，對(duì)高速軸T=(0.7-0.8)人T，在此人位電動(dòng)及轉(zhuǎn)矩的允許過載倍數(shù)，T位電動(dòng)機(jī)的nmax mn m n額定轉(zhuǎn)矩，Tn=9550專=331N-m，% =0.75x2x331=496.5N-m；其中，ki——聯(lián)軸器重要參數(shù)，對(duì)于起升機(jī)構(gòu)ki=1.8；k3——角度偏差系數(shù)，k3=1；聯(lián)軸器符合要求第三章卷筒組零部件的設(shè)計(jì)3.1軸結(jié)構(gòu)計(jì)算卷筒軸的結(jié)構(gòu)簡圖如圖3：圖3卷筒軸軸的材料采用45號(hào)鋼；卷筒軸各直徑及長度的確定:d根據(jù)抗扭強(qiáng)度計(jì)算：24.44 =131.2mm:P

d>C\：—24.44 =131.2mm式中：C——系數(shù)，C的大小與軸的材料及受載情況有關(guān)，由軸材料采用45號(hào)鋼查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3得C=112。式中：P——卷筒軸傳遞的功率，kW；p=p電x門傳=26x0.94=24.44n 卷筒軸的轉(zhuǎn)速，r/min；由于截面上有一個(gè)鍵槽，故計(jì)算出的軸徑應(yīng)增大3%-5%，取d=136mm，由采用普通平鍵查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：b=36mm，h=20mmdl=d+2a=142mm，a-軸肩高度，用于軸上零件軸向定位或d1>d再用套筒定位；d2>dl，此處為連接軸承處其直徑有軸承決定，查《將機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》采用軸承代號(hào)|60000型:61830型軸承，d2=150mm，B=20mm由于要固定，因此此處的長度L2=18mmod3=154mm，僅區(qū)別于加工表面。d4=d3+（1—5）mm,為裝卸方便，d4與卷筒輪轂相配，圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑，d4=158mm；d5>d4，d5=168mm；d6=d4，d6=158mm；d7=d2=150mm，同一軸上滾動(dòng)軸承選用同一型號(hào)，減少軸承類型；L=160mm，此處的鍵槽的長度100到400。L1=40mm，由軸承端蓋的結(jié)構(gòu)與聯(lián)軸器的間隙確定；L2=18mm，由軸承寬度決定，但為了固定因此要略短于軸承寬度。L3=40mm，由軸承端蓋的長度決定。L4=80mm，由卷筒輪轂寬度而定，鍵連接時(shí)，L4滿足鍵的強(qiáng)度要求。稍短于輪轂的寬度；L5=836mm，小于卷筒長度-L4-L6；L6=80mm，由卷筒輪轂寬度而定，鍵連接時(shí)，L4滿足鍵的強(qiáng)度要求。稍短于輪