15t桥式起重机起升机构和小车运行机构及其部件设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 桥式起重机是一 种提高劳动生产率重要物品搬运设备，主要适应车间物品搬运、设备的安装与检修等用途。我国生产的吊钩电动双梁桥式起重机额定起重范围为 5500t，一般 10t 以上，起重机有主、副两套起升机构； 300t 以上，起重机还有三套起升机构。 桥式起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成。在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，小车运行机构采用集中驱动。起升机构滑轮组采用双联滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳，且钢丝绳的安装和更换容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积大，单位压力低的 优点。在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等。小车运行机构中涉及小车轮压计算、小车车轮、小车轨道、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择计算等。 起重机是用来对物料做起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和自动化。起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。 本文就十五吨桥式起重机起升机构做设计计算，确定起升机构传动方案 ，确定起升机构工作级别，对起升机构的主要部件卷筒、钢丝绳、滑轮等钢丝绳卷绕系统，电动机、联轴器、减速器等驱动装置进行设计计算，验证卷筒壁压应力，卷筒应力，确定吊钩装置构造方案，吊钩横梁，滑轮轴的计算等。对起升机构运行的过程，包括起升速度、起升和制动时间进行计算和验算。 关键词 ： 桥式起重机；起升机构；小车运行机构；传动方案；卷绕系统；驱动装置；起升运行 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 is a to s of 500 t, 0 t, of t of of of of or in of of no or of in a of of In in of on of is to of in a so or a to In to do to to of of is to 文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 录 第一章 绪论 . 1 式起重机的简介 . 1 重机械的发展 . 2 重机械的特点 . 2 重机械的组成 . 2 第二章 起升机构主要部件的设计计算 . 4 . 4 . 4 定吊钩和滑轮组 . 6 丝绳的计算 . 7 丝绳所受最大拉力 . 7 丝绳允许的偏斜角 . 7 筒的计算 . 8 筒材料 . 8 筒直径计算 . 8 筒长度 . 8 筒壁压应力验算 . 9 筒应力验算 . 10 端固定装置的计算 . 11 物装置 . 13 定吊钩装置构造方案 . 13 钩主体结构的主要尺寸的计算 . 14 钩强度验算 . 14 钩弯曲部分断面 . 15 钩弯曲部分断面 . 16 力球轴承的选择 . 17 钩横梁的计算 . 17 轮轴的计算 . 18 板的强度校核 . 20 第三章 起升运行机构设计 . 23 矩的计算 . 23 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 平稳上升阶段 . 23 稳下降阶段 . 24 升起动阶段 . 25 降制动阶段 . 26 动机的选择 . 26 动机的功率确定 . 27 算电动机发热条件 . 27 速器的选择 . 28 速器传动比 . 28 速器的选取 . 28 出轴强度校核 . 28 升速度和实际所需功率 . 29 际速度 . 29 际功率 . 29 动器的选择 . 30 升和制动时间验算 . 31 动时间验算 . 31 动时间验算 . 31 速浮动轴的计算 . 32 劳计算 . 32 度验算 . 33 第四章 小车运行机构的设计计算 . 36 . 36 . 36 . 36 . 36 . 37 . 38 . 39 . 40 . 42 . 43 . 44 . 45 买文档就送您 纸全套， Q 号交 流 401339828 或 11970985 1小车运行机构布局图 . 46 第五章 结论与展望 . 47 论 . 47 望 . 47 参考文献 . 48 致 谢 . 49 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 第一章 绪论 起重机械的基本任务是垂直升降重物，并可兼使重物作短距离的水平移动，以满足重物装卸、转载、安装等作业的要求。起重机机械是现代化生产必不可少的重要机械设备，它对于减轻繁重的体力劳动、提高劳动生产率 和实现生产过程的机械化、自动化及改善人民的物质、文化生活都具有重大的意义。 起重机械广泛应用于工矿企业、港口码头、车站仓库、建筑工地、海洋开发、宇宙航行等各个工业部门，可以说陆地、海洋、空中、民用、军用各个方面都有起重机械在进行着有效的工作。 起重机械不仅可以作为辅助的生产设备，完成原料、半成品、产品的装卸、搬运，进行机电设备的安装、维修，而且它也是一些生产过程工艺操作中的必须设备，例如钢铁冶金生产中的各个环节，从炉料准备、加料到炼好的钢水浇铸成锭以及脱模取锭等。又例如原子能工业中的一些工艺 操作等人所难达到之处，没有起重机械，简直无法生产。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重中，起重运输机械约占 25 65。 起重机械与运输机械发展到现在，已经成为合理组织成批大量生产和机械化流水作业的基础，是现代化生产的重 要标志之一。在我国四个现代化的发展和各个工业部门机械化水平、劳动生产率的提高中，起重机必将发挥更大的作用。 式起重机的简介 起重机械和其它自然科学一样，是人类生产斗争经验的总结，它是随着人们的生产实践逐渐发展并不断丰富完善的。桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。 桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化与自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶。而起重小车又可沿小车轨道 横向行驶，吊钩则作升降运动。 桥式起重机常见的类型有以下三种形式： 通用桥式起重机：取物装置为吊钩，适用于各种物料的搬运，通用性强；抓斗式桥式起重机：取物装置是抓斗，用于大批量散粒物料的搬运；电磁桥式起重机：取物装置为电磁吸盘，为专用起重机，用于铁磁性物料的搬运。 经过比较，选用电动双梁桥式起重机。这种起重机的各个工作机构均为电力驱动。起重小车在桥架主梁上方铺设的轨道上行驶，其桥架是双主梁结构形式。在桥架两侧的走台上，一侧用来安装大车运行机构，另一侧则安装有电气设备和给小车供电的滑买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 线设施。 普通桥式起重机一 般由起重小车、桥架运行机构和桥架金属结 构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 重机械的发展 随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。起重机发展趋势轻型化和多样化。有相当批量的起重机是在通用场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批 量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。因此电动葫芦桥式起重机和梁式起重机会有更好的发展，并将取代大部分中小吨位的一般用途桥式起重机。 重机械的特点 起重机械是一种间歇动作的机 械，它具有重要而短暂的工作特征。起重机械在搬运物料时，通常经历着上料、运送、卸料以及回到原处的过程，各工作机构在工作时作往复周期性的运动，例如经历起升机构的工作由物品的升、降和空载取装置的升、降所组成；运行机构的工作由负载和空载时的往复运动所组成。在起重机械的每一个工作循环，即每搬运一次物品的过程中，其有关的工作机构都要作一次正向和反向的运动。起重机械与连续运输机械的主要区别就在于前者是以周期性的短暂往复工作循环运送物品，而后者是以长期连续单向的工作运送物品。正是由于这一基本差异决定了起重机械和连续运输机械 在构造和设计计算方面的许多重要差别。在起重机械中，用来使货物提升或下降的机构称为起升机构。起升机构是起重机械最基本的机构。起升机构通常包括：取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动装置、减速装置、驱动装置以及安全装置等部分，其中不少零件采用标准通用零件。 起升机构中大多数情况均采用闭式减速器传动，并且以渐开线圆柱齿轮传动为主。一些新颖的齿轮传动如圆弧齿轮，摆线行星齿轮传动，渐开线少齿传动和谐传动正被逐渐应用到起重机械上来。 重机械的组成 工作机构，它是起重机械 的执行机构，其作用是使被吊运的物品获得必要的升降和水平位移，从而实现物品装卸、转载、安装等作业要求。起重机械上常用的工作机构有起升机构、运行机构、变幅机构和回转机构，即所谓起重机械的四大构件。此外，买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 针对某些特殊的使用要求，有时还设有伸缩机构，放倒机构，夹钳机构等，在这些机构中，实现物品垂直升降的起升结构是起重机械的基本工作机构，而其它机构则是辅助的工作机构，配合起升机构工作。根据具体使用要求，辅助的工作机构却是任何一种起重机械所必不可少的。金属结构，它是起重机械的骨架，决定了起重机械的结构造型，它用来支撑工 作机构、物品的重力以及外部载荷等，并将这些重力和载荷传递给起重机械的支撑基础。动力设备，它为起重机械提供工作动力、控制、照明和联络等。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 第二章 起升机构主要部件的设计计算 引言 起重运输机械通常用于搬运物料，随着大规模现代化生产运输的发展，对于各种起重机械的需求也越来越大，尤其是中小型起重机械以其灵活的高效的特性，在国名经济发展中发挥着重要作用。本文以十五吨桥式起重机起升机构为例，对其主要组成部分进行设计计算。 参数 15t 桥式起重机的基本参数 :起升重量 Q=15t，起升高度 H=16m，起升速度V=s，跨度 作制度 起升机构的设计应该确保满足起重机的主要工作性能，要合理选择机构型式，要使机构工作可靠，结 构简单，自重轻和维修保养方便等。 起升机构的传动方案大体可分为闭式传动和开式传动。 （ 1）闭式传动 在电动机和卷筒之间，大多数情况采用传动效率高的圆柱齿轮减速器，而蜗轮减速器由于传动效率低，除特殊环境采用外，一般较少应用，如图 图 式传动 （ 2）开式传动 在电动机和减速器之间，除减速器外还有开式齿轮传动，这种 构造类型适用于起升速度较低的情况，如我国生产的大型桥式起重机（ Q 80t）的起升买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 机构多采用这种型式，由于开式齿轮传动适用于圆周速度较低的情况，因此都将其放在靠近卷筒的最后一级传动中，以保证正常工作。 综合以上观点，又考虑到本课题的主要参数，选用传动效率高的闭式传动， 12345轴器； 6789101112图 式传动起升方案 起升机构的设计计算主要包括：根据总体设计要求选择合理的结构型式，并确定机构的传动布置方案；按给定的整机主要参数（最大额定起重量、起升高度、起升速度等）确定起升机构参数，并确定机构各部件的结构类型和尺寸；以及机构动力装置的选择计算等。 起升机构的起重零部件的选择计算主要包括：吊钩、起升机构滑轮组倍率、起重钢丝绳、滑轮与卷筒。起升机构的布置如图 示 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 图 升机构布置方案 定吊钩和 滑轮组 吊钩分单钩和双钩，一般场合采用单钩，当起升重量较大时宜用双钩，根据 15钩材质以低碳合金钢或碳素结构钢为主。查标选用 重99滑轮组分为单联滑轮组和双联滑轮组。单联滑轮组工作时，重物在垂直位移的同时，还会产生水 平位移，将对卷筒支承造成附加载荷，而双联滑轮组在工作时重物无水平位移，当两边钢丝绳拉力有差别时，可以自动均载负载。故根据起升重量要求，选用双联滑轮组。如下图所示： 图 轮组简图 按 Q=15t，查文献 8表（ 2滑轮组倍率 3承载绳分支数： 62 查文献 2选图号为 钩组，得其质量： 190 ，两动滑轮间距 85 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 丝绳的计算 丝绳所受最大拉力 钢丝绳是由 优秀碳素钢光钢丝捻制而成，具有强度高，耐磨性好，挠性好，无方向性，弹性大，能承受冲击。 根据静载荷使用计算法选择钢丝绳。 若滑轮组采用滚动轴承， 当滑轮组倍率 3，查文献 8表 (2滑轮组效率985.0h 。 刚丝绳所受最大拉力 19150000 (2式中 0G 取物装置重量（ a 滑轮组形势的系数，当为单滑轮组时 a=1； 双滑轮组时 a=2； h 滑轮组的效率，可查表可得为 文献 8表（ 2为中级工作类型，中级工作类型（工作级别 安全系数 5.5n 。 钢丝绳的破断拉力总和 b a x (2式中 钢丝绳所受最大拉力； 查文献 1选用瓦林型纤维芯钢丝绳 ，钢丝公称抗拉强度 1670光面钢丝，右交互捻，直径 14 ，钢丝绳最小破断拉力 108 ，标记如下： 钢丝绳 : 1419W+8918 钢丝绳允许的偏斜角 （ 1）钢丝绳进出滑轮时的允许偏角 : 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 002 t a n 2 t a n 2 9 . 2t a 7 2 8 . 60 . 7 (2 式中 由文献 2查得 : ； 0 4 0 0 1 4 4 1 4 m + =； 。 所以 130 。（ 2）钢丝绳进出卷筒时允许偏角： 1查文献 2。向空槽方向 ，向邻槽方向 。 筒的计算 筒材料 一般用不低于 铸铁，特殊需要的可用 铁。铸钢卷筒由于成本高，并且限于铸造工艺，壁厚并不能减少很多，因为很少采用。重要卷筒可用采用球墨铸铁。大型卷筒多用 16板卷成筒形焊接而成，焊接卷筒特别适宜用于单件生产，可以降低自重。 筒直径计算 33 6)125(14)1( (2 式中 D 为卷筒和滑轮的名义直径，即槽底直径（ d 为钢丝绳直径，即外接圆直径（ 轮绳直径比，由表 （起重运输机械 表 2查出为 25； 0 卷筒的计算直径（钢丝绳缠绕圈截面中心直径） 取 00 ，卷筒绳槽尺寸由文献 2查得槽距， 16 ，槽底半径 8 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 筒长度 h 1 3 6 01 8 516)435 1 1 6 0 0 0(2)4(2 100 (2式中 H 起重机最大高度： 6 0 0 016 ； 0D 卷筒的计算直径： 140 ； 0Z 附加安全圈数，一般取 圈：取0Z 3； t 绳槽节距：查文献 2，取 16 ； 1L 卷筒不切槽部分长度：取其等于吊钩滑轮的间距1； 取 400 。 卷筒的壁厚： 217)106(06( (2取。 筒壁压应力验算 m a xm a x 1 2 t (2式中 1A 多层卷绕系数， 取单层则 1 1A ； 2A 应力减小系数，考虑绳圈绕入时对筒壁应力有减小作用，一般可取2 ； 钢丝绳最大静拉力， ； 卷筒壁厚， ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - t - 绳槽节距， 16 ； 将数值代入上式，得： m a x 5 1 M P a 。 对铸铁卷筒 文献 6查得其最小抗拉强度 b。 许用压应力： 1195 1 3 0 M P 5 (2 故卷筒压缩强度足够。 筒应力验算 由于卷筒长度 ，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图如图 图 筒受力简图 卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒是中间时 : w 105067122 1851400249852 1 (2卷筒断面系数 : 34444 7 3 4 5 75 0 0 4 7 25 0 DW i (2式中 D 卷筒外径 , 00 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 卷筒内径 , 21425 0 02 M P 57345710506712 (2合成应力 : 11 3 a x (2式中许用应力 MP n 由文献 6查 b， 52 n 。所以 / ，卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径 00 ，长度400 ，卷筒槽的槽底半径 8 ，槽距 16 ；起升高度 H=16m，倍率a=3靠近减速器一端的卷筒槽为向左的 记为： 卷筒： 3162281400500 A 左 1999 卷筒如图 图 筒图 端固定装置的计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 物装置 定吊钩装置构造方案 吊钩本身就是一个机械零件，通常都与动滑轮组合成吊钩组进行工作。吊钩组 有两种形式；一种是长型吊钩组；另一种是短型吊钩组。 吊钩装置用于三倍率双联滑轮组，所以必须采用长型的构造方案。吊钩钩身的截面形状有圆形，方形，梯形或 T 字形。从受力情况分析，以 T 字形截面最为合理，但锻造工艺较复杂。梯形截面受力较合理，锻造容易。 锻造吊钩的材料一般采用 20 号钢。起重量较小的吊钩也可采用 20236i ；片式吊钩由切割成型的多片钢板构成，其厚度不得小于 20使板钩在高度方向与钢板轧制方向一致。 工程起重机常用 过吊钩已经标准化，设计时可查阅有关手册直接选用。采用非标准吊钩或需对所选项吊钩进行强度验算时，可按下述方法进行。 由文献 3选择一个 造单面吊钩 ,钩号为 8 ，材料采用 20 号 ,吊钩如 所示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 图 钩 钩主体结构的主要尺寸的计算 根据文献 3当 15t Q 选择吊钩类型为直柄 8 号吊钩，由文献 5表 51 所得。 吊钩螺母最小工作高度查文献 4选 00 . 8 0 . 8 5 6 4 4 . 8 (2考虑设置防松螺栓，实际取螺纹高度： 56 。 螺母外径： 0( 1 . 8 2 ) ( 1 . 8 2 ) 5 6 1 0 0 . 8 1 1 2 (2取 D 108。 钩强度验算 吊钩轴的颈部螺纹 21 2 2 2111 . 1 1 5 0 0 0= = = = 4 2 . 3 M P 5 7 . 5 4 (2式中 d 螺纹内径，由文献 4查得 1 ； 2 动力系数，由文献4 。 由文献 6查得等级 安全系数 4n ，材料 20 号钢，由文献 6查得买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - s ，故 M P n ， 故满足强度要求。 钩弯曲部分断面 钩弯曲部分断面 系物绳张力一侧： 32c o s 4 5 7 . 0 7 1 02P Q Q (2图 丝绳一侧受力 由上图 4 5 0 . 5 5 0 0 0T V P C O S Q (23213 632 1 . 0 4 1 5 0 0 0 2 4 3 1 0 1 8 . 84 3 2 0 1 0 0 . 1 1 1 0 0 1 0 D (22 4 2 2436322( 2 )1 . 0 4 1 5 0 0 0 2 5 3 1 0 6 . 4 M P 2 0 1 0 0 . 1 1 ( 1 0 0 2 9 6 ) 1 0Q e Q D F K D h (2故满足强度要求。 因为 面尺寸按理当比 面小，但由于 面有强烈的磨损，一般取与 面相同的尺寸。 力球轴承的选择 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 由于轴承在工作过程中很少转动，故可根据额定静负荷选择。由文献 3选51211(301力球轴承，由文献 3查得其额定静负荷0 158000 ，由文献 7查得载荷系数 5.1 轴承当量静负荷： 0 1 . 2 1 5 0 0 0 0 1 2 0 0 0 0 f F (2以000 0 0 0 01 2 0 0 0 安全。 式中 n 安全系数由文献 3选用。 钩横梁的计算 由文献 1可知，横梁两侧拉板的间距是由滑轮之间尺寸所决定 ( 2 8 7 m m )L 。横轴可做为一简支梁来进行强度计算。 横梁的计算载荷如图 a)： 2 1 . 0 4 1 5 0 0 0 0 1 0 4 0 0 0 (2式中由文献 1查取动载系数 。 横梁的最大弯矩： 1 0 4 0 0 0 2 8 . 7 7 4 6 2 0 0 N c (2中间断面的截面模数如图 22 3( ) ( 1 6 6 . 3 ) 1 1 1 9 5 . 6 c