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2吨单轨抓斗起重机设计【6张图纸】【优秀】

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单轨 抓斗 起重机 设计 图纸 优秀 优良
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2吨单轨抓斗起重机设计

46页-8000字数+说明书+开题报告+任务书+6张CAD图纸

任务书doc

减速箱dwg

单轨抓斗起重机总图dwg

原创性声明doc

小车装配图dwg

开题报告封面doc

抓斗dwg

摘要doc

目录doc

论文封面doc

起升机构图dwg

齿轮轴dwg

2吨单轨抓斗起重机设计开题报告doc

2吨单轨抓斗起重机设计说明书doc


目   录

绪论  1

总体方案确定及基本参数   3

总体方案确定3

基本参数  3

抓斗计算3

抓斗的几何尺寸3

滑轮组倍率5

钢丝绳计算5

滑轮直径确定6

上下横梁轴线倾斜角6

抓斗强度计算6

起升机构10

传动比计算10

起升速度10

机构效率11

电动机静功率11

电动机轴的静转力矩12

制动器计算12

起动时间13

制动时间14

卷筒装置15

起升机构减速箱  21

  51 轴的计算21

  52 齿轮校核31

6  运行机构 35

传动比计算35

运行速度35

机构效率36

运行摩擦阻力36

电动机容量的初选36

走轮轮压37

验算起动时间37

制动器计算37

电动机最大力矩39

验算电动机打滑40


参考文献41

致谢 42


摘要:起重机是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括:取物装置从取物地把物品提起,然后水平移动到指定地点降下物品,接着进行反向运动,使取物装置回到原位。以便进行下一次循环。通常,起重机械由起升机构(是物品能够上下运动)、运动机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动),加上金属机构,动力装置,操纵控制及必要的辅助装置组合而成。

   桥式抓斗起重机是桥架在高架轨道上运行,由起重小车带动抓斗抓取物料的一种桥架型起重机。桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行,起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行,构成矩形的工作范围,就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料,不受地面设备的阻碍。桥式抓斗起重机广泛应用于电厂、煤厂等需要散料装卸的场合,由于该设备笨重,运输安装困难,对其产品质量检测一般需要在现场进行。所以要求控制设备接线方便,体积小便于携带。又由于使用现场条件不动,还要求检测设备有随机手动控制功能,以保证运行时的安全。随着对起重运输机械控制要求的不断提高,控制手段也越来越先进。目前国内的桥式起重机控制系统都需要人在现场进行控制,控制方式都比较落后。在中小型起重机中, 大都采用控制器直接控制大、小车运行, 主、副钩提升、下降重物及调速。


   本设计的单轨抓斗起重机主体由`起升机构和运行机构组成。起升机构主要包括电动机、卷筒、减速器三个部分。电动机选择的是锥形转子电动机,此种电动机自身可以实现制动,进而减轻自重,减少零件数目;卷筒选用双联卷筒;减速器选择同轴减速器,这种减速器特点是输出与输入同轴。电动机通电后旋转,从电动机轴输出的扭矩经联轴器传到减速箱,经减速箱三级减速后达到所需的传动比,减速箱带动卷筒转动,使缠绕在卷筒上的钢丝绳随之转动,同时钢丝绳把转动转变为上下方向的移动。钢丝绳通过滑轮组带动抓斗,使抓斗起重机实现下降、张开、抓料、闭合、卸料等一系列的动作,进而完成了整个工作过程。运行机构主要是指电动小车。电动小车在工字钢轨道上来回移动,可以实现物料在两个不同位置的运送,即实现小范围内的物料运送工作。

2.基本参数

   此设计的单轨抓斗起重机涉及到的基本参数有:

   起重量:是指正常工作时被提升的额定载荷(包括抓斗).

       设计中的起重量为2t 。

   起升速度:设计中起升速度为。

   运行速度:运行速度为。

   起升高度:设计中的起升高度为20m。

   工作制度:反映机构使用繁忙程度和载荷特性的参数。本设计中的工作级别:起升为M6,运行为M5。

3  抓斗计算

 本次设计采用的是双绳抓斗,主要是双绳抓斗生产率高。双绳抓斗由头部、撑杆、颚板及横梁组成,抓取和卸料动作是利用两个卷筒(起升卷筒与闭合卷筒)与两根钢丝绳(起升绳与闭合绳)来操控的。起升绳系在抓斗头部,闭合绳以滑轮组的形式绕于头部和横梁之间,倍率通常在2~6之间。

关键字:桥式抓斗起重机 运行机构 减速器 控制器 动力装置



内容简介:
一、选题依据及意义:起重机械师现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。随着现代工业的发展、生产规模的扩大以及自动化程度的提高,作为物料搬运重要设备,它在现代化生产过程中的作用越来越大、应用越来越广,如在港口码头和铁路车站,没有起重机械,装卸工作就不能进行;在冶金生产中,起重机械已运用于金属生产的全部过程;现代建筑工程,不能离开起重机械;在农业和林场,最困难、最非礼的工作也由起重机来完成;在核电站中,采用特殊的起重机,用以代替人的操作去担当对人体健康有严重危害的工作。科学技术和生产发展推动了现代设计和制造能力的提高,激烈的国际市场也越来越依赖于技术的竞争,这些都促使国内外各种起重机制造企业不断地完善和发展起重机提高劳动生产率以及增强市场竞争力。二、国内外研究概况及发展趋势:一、国外起重机的特点及发展趋势近年来,随着世界销售市场对起重机械的需求量的不断增加,国外各起重机厂家大多采用优化设计等 现代设计手段以提高设计效率。有关资料表明,美国、德国、日本等一些起重机公司都广泛应用CAD技术,彻底抛弃了传统的图板,并且还与计算机辅助工艺规划(CAPP)和计算机辅助制造(CAM)相衔接,做到了无图化生产。 国外起重运输机械发展到今天,已经到了比较成熟的地步,其结构形式基本上都是经过反复优化设计,并经过实践检验的。随着计算机技术的广泛应用,许多国外起重机制造商应用计算机辅助设计系统(CAD),以及模块化设计方法,尽量使用标准件设备迅速组合和安装,减少标准件外组合部分的加工制造。组合构件的使用对生产非标准件起重机来讲,有助于减少成本。当前,国外起重机特点和发展趋势有三大特征:1、 系列产品模块化、组合化和标准化 用模块化设计代替传统的整机设计方法,将起重机上基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途,有相同联结要素和可以互换的标准模块,通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进,只需针对某几个模块。设计新型起重机,只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产,是想高效率的专业化生产,企事业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能,降低制造成本,提高通用化程度,用较少规格的零部件组成多品种、多规格的系列产品充分满足用户需求。据资料介绍,德马克公司的葫芦双梁起重机系列改用模块化设计后,比单件设计其设计费用下降了12%,自重轻,与国内产品相比较,起重量为32t,跨度25m,国内双梁起重机自重46.4t,电动葫芦桥式起重机自重28.3t,而德马克电动葫芦桥式起重机的自重只有18.5t,比国内产品分别轻60%和35%。2、 起重机的大型化、高速化和专用化 出于工业生产规模不断扩大,生产效率日益提高,以及产品生产过程中无聊装卸般运费用所占比例逐渐增加,促使大型或高速起重机的需求量不断增长,起重量越来越大,工作速度越来越高,并对能好和可靠性提出了更高的要求目前试剑石最大的履带起重机为德马克公司生产的CC8800-1TWIN,其最大起重量为3200t;最大的桥式起重机起重量达1200t;生产率达800010000t/h的斗轮堆取料机;自动化立体仓库巷道堆垛机最大的运行速度达400m/min;最大的带式输送机宽达3.2m,输送能力达37500t/h和单机最大输送距离超过30km等。3、起重机性能自动化、智能化/和数字化起重机的跟新和发展,在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合,将先进的计算技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电器控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要又全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操作纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊重物重心、近场感应防碰技术、现场总线技术、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用,使起重机具有更高的揉性,以适应多批次少批量的柔性生产模式,提高单机综合自动化水平。二、国内起重机设计现状及存在的问题 1、设计手段不完善、与先进技术结合较少目前,国内起重机还处于传统设计阶段,设计手段欠完善,与先进的技术结合的也比较少。不过近些年来随着设计技术的引进、消化、吸收,有了长足的进步,产品的性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高,企业也在不断向大规模、系列化方向发展,但国内的起重机在设计技术水平上与国外还有一定差距,这与国内配套力量薄弱不无关系。所以我们更需要借鉴吸收国外先进技术、采取国际化配套,提高产品起点,并且在设计中结合新的设计理念、方法及手段以满足工业生产方式的转变和用户需求的多样性,以实现产品规模化、系列化合精细化,提高产品生产成本以及质量,增加产品性价比,从而提高企业的核心竞争力。2设计效率太低、通用性较差长期以来,起重机设计利用图板手工设计制图,需要较长的设计周期。而且由于设计及工艺原因,国内制造的起重机交货期约为国外先进企业的两倍,效率较低,远远不能适应市场经济竞争的要求,使企业失掉了不少机遇。一些起重机制造商队与成系列、成批量的通用起重机产品(如550t双梁桥式起重机),为了降低成本,简化生产管理,通用化设计现状只做到对车轮组、滑轮组、卷筒组合联轴器的通用化设计,对于运行机构、小车架,仍只能按不同起重量设计,桥架端则按不同起重量,不同小车轨距多宽设计,对桥式起重机的设计不能使整机与机构、机构与部件、部件与零件之间的参数合理匹配。 3.设计进行类比,工艺水平较低 在起重机的设计过程中,一方面由于其产品相对定型,根据起重机设计手册中推荐的尺寸进行选择,一般工厂设计不做基数按,当有相近参数起重机需求时,则选择类比放大导致截面尺寸变得越来越大,从而起重机的质量、大车驱动机构、厂房基础投资增大,造成很大浪费。随着起重机向大吨位、高参数、低噪声、小振动及轻型化方向的不断发展,原有定型产品越来越不能适应当前要求,市场需要性能优良,经济性好的桥式起重机。另一方面,由于国内企业,普遍缺乏生产技术,工艺水平较低,一些起重机生产企业的工装设备、装配及检测手段比较落后,油漆及焊接工艺不过关,较为粗糙,严重影响了起重机的质量。4.专业化协作水平、通用化设计水平低目前,我国专业化协作目前只做到20%,80%仍靠企业自己设计、制造。一台起重机中只有电动机、减速器、制动器及一些电气元件可外购,其它铆焊件、机加工件、主梁、车轮组、端梁、小车架仍靠企业自行设计,这样需花费大量的时间,影响了起重机的生产周期。5、CAD交互式缺乏最主要的原因是由于对于CAD技术和方法研究比较有限,CAD技术作为一种先进的设计手段和工具逐渐为工程技术人员和设计人员接受和掌握,已经在专业机械设计中发挥着越来越大的作用。然而,随着技术的发展会对CAD技术本身及其应用提出更高更严的要求,国内大型起重机生产企业的CAD设计系统的实际应用及推广任务仍然十分艰巨。三、现代设计方法在起重机设计中的应用目前我国起重机的设计能力薄弱、设计方法落后,所进行的设计主要是按许多用应力法进行的,导致我国起重机与国外先进发达国家相比消耗了过多的材料和能源,严重影响了我国起重机产品的竞争能力。近些年来,国际上现代设计理论和现代设计方法应运而生,并且越来乐受重视,所以国内起重机的法杖必须引人现代设计方法,才能设计出更符合实际使用工况,更注重功能性、经济性和可靠性的起重机。现代设计理论是对产品原理和机理的科学总结。现代设计方法是基于设计理论形成的,他把设计对象看成一个系统,同时考虑系统与外部的联系,用系统工程的给你按进行分析和综合,力求系统整体最优。现代设计开发强调综合考虑与分析市场粗球,设计、生产、管理、使用和销售等各方面因素;强调综合运用优化设计、系统工具、可靠性理论、价值工程、计算机技术等科学技术知识,探索多种解决设计问题的科学途径;它把经验的类比的设计观点变成逻辑的、推理的、系统的设计观点,采用懂太多、多变量的、多方案的、扩展性的设计思维方式;具有系统性、创造性、综合性和程式性的特点。设计方法分为适用于不同类型产品设计的一般方法和面向特殊产品的具体方法。常见的一般方法包括:创新设计方法、可靠性设计方法、最优化设计方法、有限元设计方法、绿色设计方法、虚拟设计方法、并行设计方法、反求设计方法、抗疲劳设计方法、防腐蚀设计法、动态设计法、价值工程发、计算机仿真和动态模拟方法、网络分析设计方法的等。随着这些设计方法在我国陆续使用,我们可以再起重机整机、结构、机构、电气和液压设计中来采用适宜的现代设计方法进行设计,比如:对起重机金属结构的设计可考虑有限元设计方法及最优化设计方法,以最大限度减轻起重机自重和降低能耗;对起重机电器部件及电气系统设计时可考虑采用可靠性设计法和创新设计方法,不断提高可靠度及零件和机构设计的创新能力,使部件和机构越来越精巧;为了快速推出新产品,在对起重机进行设计时,可考虑广泛运用并行设计方法;对超大型设备还可考虑计算机仿真与动态模拟方法;考虑现代社会的环保要求,绿色设计方法也需要进行推广。三、研究内容及实验方案1.5m3单轨抓斗起重机是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备,它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率或在生产过程中进行某些特殊的工艺操作,实现机械化和现代化。1、查阅国内外有关抓斗起重机方面的相关资料;2、了解抓斗起重机的国内外发展现状;3、通过查阅资料,了解抓斗起重机的特点及易出现的问题;4、结合抓斗起重机的常用使用情况,通过室内实验分析所用材料的强度,计算相关数据,认真校核,进行评估,综合得出最佳方案;将所学知识应用于该产品的设计中,并运用现代设计方法使该产品更完善四、目标、主要特色及工作进度课题的性质为通过实践加深对理论知识的理解和应用能力。主要内容包括1. 查阅相关资料,外文资料翻译撰写开题报告 1.302.27 4周2运动及动力参数计算 2.283.13 2周 3总装图设计 3.144.04 3周 4 主要零、部件强度及选用计算 4.054.19 2周5绘制零、部件图 4.205.04 2周6编写设计计算说明书(毕业论文) 5.055.19 2周 7毕业设计审查、毕业答辩 5.206.03 2周五、参考文献【1】 孙桓等主编.机械原理. 北京:高等教育出版社,2001【2】 濮良贵等主编.机械设计. 北京:高等教育出版社,2001【3】 张质文、刘全德主编,起重运输机械.北京:中国铁道出版社,1983,【4】 张质文主编. 起重机设计手册. 北京: 中国铁道出版社,2001【5】 宗武、樊迪民主编.起重机设计计算.北京:北京科技出版社,1988【6】徐灏主编.机械设计手册(第四版).北京:机械工业出版社.1991【7】杨长骙 傅东明主编.起重机械(第2版).北京:机械工业出版社.1992南昌航空大学学士学位论文目 录1 绪论 .12 总体方案确定及基本参数 .32.1 总体方案确定.32.2 基本参数 .33 抓斗计算.33.1 抓斗的几何尺寸.33.2 滑轮组倍率.53.3 钢丝绳计算.53.4 滑轮直径确定.63.5 上下横梁轴线倾斜角.63.6 抓斗强度计算.64 起升机构.104.1 传动比计算.104.2 起升速度.104.3 机构效率.114.4 电动机静功率.114.5 电动机轴的静转力矩.124.6 制动器计算.124.7 起动时间.134.8 制动时间.144.9 卷筒装置.155 起升机构减速箱 . .215.1 轴的计算.215.2 齿轮校核.316 运行机构. 356.1 传动比计算.356.2 运行速度.356.3 机构效率.366.4 运行摩擦阻力.366.5 电动机容量的初选.366.6 走轮轮压.376.7 验算起动时间.376.8 制动器计算.376.9 电动机最大力矩.396.10 验算电动机打滑.40参考文献.41致谢. .42摘要:起重机是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括:取物装置从取物地把物品提起,然后水平移动到指定地点降下物品,接着进行反向运动,使取物装置回到原位。以便进行下一次循环。通常,起重机械由起升机构(是物品能够上下运动)、运动机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动),加上金属机构,动力装置,操纵控制及必要的辅助装置组合而成。 桥式抓斗起重机是桥架在高架轨道上运行,由起重小车带动抓斗抓取物料的一种桥架型起重机。桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行,起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行,构成矩形的工作范围,就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料,不受地面设备的阻碍。桥式抓斗起重机广泛应用于电厂、煤厂等需要散料装卸的场合,由于该设备笨重,运输安装困难,对其产品质量检测一般需要在现场进行。所以要求控制设备接线方便,体积小便于携带。又由于使用现场条件不动,还要求检测设备有随机手动控制功能,以保证运行时的安全。随着对起重运输机械控制要求的不断提高,控制手段也越来越先进。目前国内的桥式起重机控制系统都需要人在现场进行控制,控制方式都比较落后。在中小型起重机中, 大都采用控制器直接控制大、小车运行, 主、副钩提升、下降重物及调速。关键字:桥式抓斗起重机 运行机构 减速器 控制器 动力装置 Design Of 2-Ton Monorail Crane GrabAbstract: the derrick is a kind of machine that make circulation ,intermittent sport .A work includes circulary:Take the thing device from take the thing ground to bring up the product,then the level move to specify the location to decline product carry on immediately after anti-to sport,make the thing device to return the home position ,in order to carry on next circulate.Usually , the derrick from rise the organization (make product exercised up and down),circulate the organization (make the derrick move) and become an organization and turn round the organization (make the product make the level ambulation),and the metal organization,the motive equip,the assistance that manipulate the control and necessities equips to combine. Grab bridge bridge crane is running on the elevated track, the car driven by the lifting of materials crawl grab a bridge-crane. Bridge laying on both sides along the elevated track on the vertical run, lifting trolley along the bridge in laying the track on the horizontal run, a rectangular scope of work, you can make full use of space below the bridge lifting material from Ground equipment hindered. Grab bridge cranes widely used in power plants, Mei Chang, and other needs of bulk material handling of the occasion, because of the heavy equipment, transportation difficulties installation, testing the quality of their products in general need in the field. Therefore, control equipment requirements for wiring, small size and portability. And the use of fixed-site conditions, also called a random testing equipment manual control functions to ensure the safety of operation. With the lifting of the transport requirements of the mechanical control continuously improve, more and more advanced means of control. At present the domestic bridge crane control system requires people at the scene to control, control methods are backward. In small and medium-sized crane, the most direct control over the use of controllers, car running, Lord, vice hook upgrade, dropped weights and speed.Keyword: Grab bridge crane Operating agencies Reducer Controller Power device 1绪 论起重机械是用来对物料起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备,它在国民经济各部门都有广泛的应用,起着减轻体力劳动、节省人力、提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。起重机在搬运物料时,经历上料、运送、卸料和回到原处的过程,有时运转,有时停转,是一种间歇动作的机械。通常,起重机械由工作机构、金属结构、动力装置与控制系统等三大部分组成。所谓工作机构是指起重机械的机械传动部分而言,常见的有起升机构、运行机构、回转机构和变幅机构,通常称为“起重机四大机构”。本设计为2t单轨抓斗起重机设计。当起重量不大时,多采用电动单轨起重机。这种起重机的特点是小车可以走到另一跨去,本设计侧重于机械方面的设计。主要机构有:起升机构、运行机构。起升机构用来实现货物的升降,它是任何起重机械不可或缺的一部分,是起重机中最重要与最基本的结构。起升机构工作的好坏将直接影响到整台起重机的工作性能。起重机构主要由驱动装置、传动装置、卷绕系统、取物装置与制动装置组成。此外,根据需要还可装设各种辅助装置等。本设计的起重机起升机构采用电动葫芦。电动葫芦结构紧凑,电机轴线垂直于卷筒轴线的电动葫芦采用蜗轮传动装置,宽度方面尺寸大,结构粗笨,机械效率低,加工较难题。其缺点为:长度尺寸大。液压系统为双重控制,溢流调节阀、磁接点压力表均可对压力进行精确的控制。电器控制部门采用了低电压控制,增加了支配系统的平安性。电动葫芦属于轻小型起重设备。它是将电动机、减速机构、卷筒等紧凑地集合成一体的起重机构。它可以单独使用,也可以作为电动单轨起重机、电动单梁或双梁起重机的小车来使用。由于电动葫芦结构非常紧凑,通常由厂家专门生产,价格便宜,从而得到了普遍的应用。电动葫芦可备有小车,以便在工字梁的下翼缘上运行,是吊重在一定范围内移动。钢丝绳电动葫芦工作安全可靠,起升速度较高,故在本设计中被采用。同时,为了减轻自重,减少零件数目,采用了锥形转子电动机。运行机构是使起重机或者载重小车作水平运动。工作性的运行机构用来搬运货物;非工作性的运行机构只是用来调整起重机的工作位置。运行机构有无轨运行和有轨运行之分。本设计采用有轨运行方式。这种方式在专门铺设的钢轨上运行,负荷能力大,运行阻力小。运行装置主要由运行支撑装置运行驱动装置两大部分组成。本设计着重于电动小车的设计。设计过程中,首先要确定总体的设计方案,然后各部件机构、尺寸及相互间的连接方式等,最后对部件中各零件进行校核。2 总体方案确定及基本参数2.1 总体方案确定本设计的单轨抓斗起重机主体由起升机构和运行机构组成。起升机构主要包括电动机、卷筒、减速器三个部分。电动机选择的是锥形转子电动机,此种电动机自身可以实现制动,进而减轻自重,减少零件数目;卷筒选用双联卷筒;减速器选择同轴减速器,这种减速器特点是输出与输入同轴。电动机通电后旋转,从电动机轴输出的扭矩经联轴器传到减速箱,经减速箱三级减速后达到所需的传动比,减速箱带动卷筒转动,使缠绕在卷筒上的钢丝绳随之转动,同时钢丝绳把转动转变为上下方向的移动。钢丝绳通过滑轮组带动抓斗,使抓斗起重机实现下降、张开、抓料、闭合、卸料等一系列的动作,进而完成了整个工作过程。运行机构主要是指电动小车。电动小车在工字钢轨道上来回移动,可以实现物料在两个不同位置的运送,即实现小范围内的物料运送工作。2.基本参数此设计的单轨抓斗起重机涉及到的基本参数有:起重量:是指正常工作时被提升的额定载荷(包括抓斗).设计中的起重量为2t 。起升速度:设计中起升速度为。运行速度:运行速度为。起升高度:设计中的起升高度为20m。工作制度:反映机构使用繁忙程度和载荷特性的参数。本设计中的工作级别:起升为M6,运行为M5。3 抓斗计算本次设计采用的是双绳抓斗,主要是双绳抓斗生产率高。双绳抓斗由头部、撑杆、颚板及横梁组成,抓取和卸料动作是利用两个卷筒(起升卷筒与闭合卷筒)与两根钢丝绳(起升绳与闭合绳)来操控的。起升绳系在抓斗头部,闭合绳以滑轮组的形式绕于头部和横梁之间,倍率通常在26之间。3.1 抓斗的几何尺寸抓斗的额定容积:Error! No bookmark name given.抓取物料的容重 : 3.1.1 抓斗的最大开度难抓取的物料时应取较大的值,易抓取的物料时应取取较小的值。 取3.1.2 抓斗的侧面积及侧面几何形状为了保证给定的抓斗容积V,颚板应有足够的侧面积。根据及物料的性质用以确定抓斗的侧面几何形状。应使侧板上缘的倾斜角大致与物料在运动状况下的自然坡角相等,通常约为3035。通过测量实际设计抓斗的尺寸: 则 侧面积 3.1.3 宽度确定抓斗宽度或的原则:块度比较大及坚实的物料堆 应取较小值;松散物料应取较大值。取Error! No bookmark name given.3.1.4 颚板铰点位置依据以下条件确定:在最大开度时,颚板的切口应是垂直方向,以便于切口插入物料。测量得 校正得 3.1.5 撑杆的长度的确定依据经验公式: 则 实际设计中取 撑杆铰点位置确定:为了使闭合绳的闭合力最小,有利于提高抓取能力,应使抓斗在开闭两种状况下滑轮中心距变动量最大。3.2 滑轮组倍率据“起重机械”表6 - 2取滑轮组倍率为 m=43.3 钢丝绳计算 对于起升机构,;对于开闭机构,。为了满足整机的需要,只计算时钢丝绳的直径。采用滚动轴承,则则导向滑轮效率为 且 按工作级别M6 ,使用抗拉强度 的钢丝绳,则查表钢丝绳标准,选用的钢丝绳。3.4 确定选取滑轮直径闭合绳绕过滑轮的次数是很多的,为了延长钢丝绳的寿命,常选用较大的滑轮,最大可达D=25d 。按工作级别M6,取 则 取滑轮直径 , 3.5 上下横梁轴线的倾斜角 3.6抓斗强度计算3.6.1颚板的强度计算 颚板是受分布载荷的板,三边固定,一边是自由。最危险的部位在刃口的中央。单位长度弯矩为: 则刃口中央的弯曲应力为 选取材料为 ZGMn13, 查表得 所以合格。3.6.2撑杆强度当抓斗闭合终了瞬间,撑杆所受载荷最大。撑杆材料选取采用号钢。其,撑杆内力为 即 截面最小惯性矩: 查“金属结构”得稳定性系数为则 由 所以 撑杆强度满足要求。3.6.3撑杆铰轴套强度计算验算比压: 则 即撑杆铰轴套处合格。3.6.4颚板铰轴轴套强度计算验算比压:又 则 所以颚板铰轴轴套验算合格。4 起升机构4.1传动比的计算起升机构减速器采用渐开线齿形定轴外啮合三级传动减速器。4.1.1 级速比总速比: 4.1.2 卷筒转速电动机选用型千瓦锥形转子电动机。电动机转速4.2 起升速度按起升结构工作级别M6,查“规范”取卷筒材料采用普通碳素钢 取310mm滑轮组倍率合格4.3机构效率4.3.1减速器总效率取 则 4.3.2抓斗滑轮组的效率 单个滑轮的效率取为 则滑轮组的效率 4.3.3卷筒的效率 取 4.3.4导向滑轮的效率 取 起升结构的总效率 4.4电动机的静功率 查表选取 ,则4.5电动机轴的静扭转力矩4.6制动器的计算 制动器是依靠摩擦副间的摩擦而产生制动作用的4.6.1制动电动机轴需要的静扭转力矩的计算4.6.2制动力矩的计算弹簧工作时的轴向压力 摩擦系数选取 则制动片平均直径: 且夹角 则制动力矩4.6.3制动安全系数计算查“起重机械”表,制动安全系数 故安全。4.6.4制动单位比压力弹簧的工作压力 制动片宽度:所以单位比压力为: 4.6.5轴向吸力定子线包通电过后,圆锥转子在轴向吸力作用下产生移动,打开制动盘后,使载荷产生上升或下降的运动。此轴向吸力应大于弹簧所产生制动力矩的压力和在静载荷下静扭转力矩在弹簧联轴器花键中产生的静摩擦力。圆锥转子轴在轴向吸力作用下带动联轴器相对齿轮长轴有轴向移动。有相对运动的花键尺寸是。则平均半径选取摩擦系数 则则轴向力 4.7起动时间4.7.1电动机额定转矩4.7.2电动机的平均力矩倍数 4.7.3总转动惯量电动机转子轴飞轮矩 联轴节飞轮矩 则起动时间:4.8制动时间 电动机转速为 则制动时间:4.9卷筒装置4.9.1卷筒绳槽底径卷筒材料选用查表得则 卷筒直径选取 其它尺寸: 4.9.2卷筒长度及壁厚其中:又 ,取 则 取 。卷筒壁厚:取 。4.9.3卷筒强度的校核卷筒强度采用,屈服极限为 则钢丝绳卷绕箍紧对卷筒时产生的压应力由,可得钢丝绳卷绕产生的弯曲正应力又 则 弯曲合成应力即 故满足要求。4.9.4计算卷筒压绳板和螺钉钢丝绳绳端固定方法:采用压绳板固定压绳板的计算绳尾的拉力 :按欧拉公式 安全圈数n=2,则,;取每个压绳板的夹持力:压绳板选用圆形槽,则取只有在压绳板与钢丝绳之间和钢丝绳与卷筒之间的接触面上产生足够大的摩擦力,此摩擦力大于或等于钢丝绳在固定处的拉力,才能保证安全。取钢丝绳分离体则 ,又 ,则一个螺钉作用给压绳板的力:即 取n=6, , 压板夹持力为: 螺钉的强度校核:螺钉选用国标GB70-86,标准件材料选用钢,屈服极限 螺纹内径 则 又 取 ,则故螺钉强度合格。4.9.5弹性联轴器计算1) 弹性联轴器的最大计算扭矩由 ,取得 2) 轮胎圈中间截面的剪切应力;则截面剪切应力: 3) 轮胎圈的扭转角假设在长度内,轮胎圈是一等截面环截面弹性系数:截面的极惯性矩:则4) 轮胎圈的挤压应力i正应力联轴器半体和压板作用给轮胎圈的正压力靠拧紧螺钉得到。在干燥表面,取则 , ,ii挤压应力又橡胶的挤压许用应力所以 故符合要求。5) 螺钉的强度校核螺钉选用,。材料为钢螺纹内径,螺钉数目 又所以故强度满足。5 起升机构减速箱5.1轴的计算起升机构的减速器各齿轮和齿轮轴在载荷作用下,即由钢丝绳对卷筒产生的力矩的方向始终不变。载荷上升是由电动机通过齿轮传动把载荷起吊上来;载荷下降由电动机反相制动,阻止载荷以重力加速度下降。载荷上升和下降时,作用力方向不变,不以旋转方向的改变而改变,也就是齿轮和齿轮轴的齿是单面啮合。因此,起升减速器的轴在计算时假定扭转应力按脉动循环变化,弯曲应力按对称循环变化。5.1.1轴所传递的扭矩空心轴扭矩: 第三轴额定扭矩:,则第二轴额定扭矩:,第一轴额定扭矩:,则5.1.2第I轴受载及校核对图a,由,得则对图b,可简化如下:由,得 验算轴危险截面:a.I截面: 轴的材料采用20MnTiB,则查表,得,故第I截面合格。b.II截面:,(按齿根圆计算,不考虑应力集中影响) 材料的对称循环的扭转疲劳极限查表,得(按齿根圆直径,不考虑应力集中影响),故第II截面满足要求。c.III截面:III截面只受扭矩作用查表,得(不考虑应力集中影响), 故第III截面满足要求。5.1.3第II轴校核 和的分力: 由,得 由,得 则 验算轴的危险断面:a.I截面:由,得 查表,得则故I截面满足要求。b.II截面: ; 键槽引起的应力集中,算得齿轮和齿轮轴装配过盈而引起的应力集中,算得取二者中最大值,即 则 扭转应力按脉动循环应力由 查表,得 则 故II截面满足要求。c.III截面:由带圆角的阶梯轴引起的应力集中,由 , 查表,得 则 查表,得,故III截面满足要求。d.IV截面: ;查表,得,查表,得,则故IV截面满足要求。e.V截面:经分析,V截面受力情况同I截面相似,且两处轴径相等,故截面也满足要求。III轴IV轴校核方法同上,且两轴经校核后,均满足强度要求。5.2齿轮校核以第一对传动齿轮为例5.2.1选择材料及参数材料选用20CrMn,选8级精度的渐开线圆柱齿轮。小齿轮齿数,大齿轮齿数。传动比螺旋角两齿轮都可以采用硬齿面,则HRC=56625.2.2计算切向力起升载荷动载荷系数则动载荷系数由,Z=12500h 则选取,则查表选取载荷系数分度圆上的基本切向力第I轴联轴器的效率为1,滚动轴承的效率为0.99则最大扭矩计算最大切向力由,得查表,得由查得齿间载荷分配系数则轮齿齿面接触强度切向力:同上,轮齿弯曲强度切向力:5.2.3齿面接触强度法向压力角查表,得节点区域系数弹性系数由,得重合度系数螺旋角系数节圆处的计算接触应力: 许用接触耐性应力计算工作硬化系数则所以齿面接触耐久性的安全系数:5.2.4齿面接触静强度计算节圆处的齿面接触最大计算应力:由则齿面接触静强度安全系数查表,得则5.2.5轮齿弯曲强度计算齿形系数查表,得应力修正系数重合度系数螺旋角系数磨损系数则齿根弯曲应力:试验齿轮弯曲疲劳极限应力尺寸系数则许用弯曲疲劳应力 齿轮弯曲静强度计算弯曲最大计算应力齿跟弯曲静强度的安全系数:查表,得则所以弯曲静强度满足要求。6 运行机构运行机构的任务是使起重机或载重小车作水平运动。6.1传动比的计算6.1.1此运行机构减速比(采用二级齿轮减速)每一级传动比为: 总速比:6.1.2走轮转速6.2 运行速度6.3 机构的效率取齿轮传动效率则6.4运行摩擦阻力运行摩擦阻力包括:车轮轴承中的摩擦;车轮的滚动摩擦;以及车轮轮缘与轨道间的附加摩擦阻力。6.4.1车轮轴承中的摩擦 车轮轮压 车轮直径 车轮轴枢直径 车轮轴承摩擦系数选取,又,6.4.2车轮的滚动摩擦车轮前进时,由于车轮与轨道之间的挤压应力的合力偏向运行前方。滚动摩擦系数取6.4.3总摩擦阻力附加阻力系数取(全轮驱动)则6.5电动机容量的初选每组运行驱动机构的静功率为:取,又故所以选取额定功率为1.5kw 的ZYD21-4型锥形转子电动机。6.6走轮轮压6.7 验算起动时间 6.8制动器计算6.8.1制动电动机轴需要的静转力矩由公式得:电动机最小制动行程电动机最小制动时间: 6.8.2制动器制动力矩所选电动机制动环尺寸:,则压力弹簧:工作压力,则6.8.3所选制动片单位比压力6.8.4制动时间 6.9 电动机最大力矩 因此电动机的最大力矩能够克服最大动力。6.10验算电动机打滑6.10.1起动时间打滑验算取附着系数(室内)安全系数,则又则 即6.10.2验算制动时间打滑取制动时,打滑安全系数则 即参考文献1陈道南,盛汉中主编.起重机课程设计.冶金工业出版社,19832起重机设计手册. 机械工业出版社,19803倪庆兴,王焕勇编著.起重机械.上海交通大学出版社,19904黄金新编译.国外轮式起重机.中国建筑工业出版社,19825谭庆昌,赵洪志,曾平主编.机械设计.吉林科学技术出版社,20006徐灏编著.机械设计手册.机械工业出版社,19927徐克晋编著.金属结构.太原重型机械学院,
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