起重机毕业设计计算部分

本 科 毕 业 设 计题目 ： 16/3t 桥 式 起 重 机 结 构 及 运 行 机 构 设 计学 院: 机械自动化专 业: 机械工程及其自动化学 号: 200603130212学生姓名: 陈旭指导教师: 龙靖宇日 期: 2010.6武汉科技大学本科毕业论文摘 要本次毕业设计是针对毕业实习中桥式起重机所做的具体到吨位级别的设计。随着我国制造业的发展，桥式起重机越来越多的应用到工业生产当中。在工厂中搬运重物，机床上下件，装运工作吊装零部件，流水线上的定点工作等都要用到起重机。起重机中种数量最多，在大小工厂之中均有应用的就是小吨位的起重机，小吨位的桥式起重机广泛的用于轻量工件的吊运，在我国机械工业中占有十分重要的地位。但是，我国现在应用的各大起重机还是仿造国外落后技术制造出来的，而且已经在工厂内应用了多年，有些甚至还是七八十年代的产品，无论在质量上还是在功能上都满足不了日益增长的工业需求。如何设计使其成本最低化，布置合理化，功能现代化是我们研究的课题。本次设计就是对小吨位的桥式起重机进行设计，主要设计内容是 16/3t 桥式起重机的结构及运行机构，其中包括桥架结构的布置计算及校核，主梁结构的计算及校核，端梁结构的计算及校核，主端梁连接以及大车运行机构零部件的选择及校核。关键词： 起重机 ； 大车运行机构 ； 桥架 ； 主端梁 ； 小吨位武汉科技大学本科毕业论文ABSTRACTThe graduation project is a bridge crane for the graduation field work done by the tonnage level specific to the design. As Chinas manufacturing industry, more and more applications crane to which industrial production. Carry a heavy load in the factory, machine parts up and down, the work of lifting parts of shipment, assembly line work should be fixed on the crane is used. The largest number of species of cranes, both in the size of the factory into the application is small tonnage cranes, bridge cranes small tonnage of lightweight parts for a wide range of lifting, in Chinas machinery industry plays a very important position. However, our current application, or copy large crane behind the technology produced abroad, and has been applied in the factory for many years, and some 70 to 80 years of products, both in quality or functionality are not growing to meet the industrial demand. How to design it the lowest cost, rationalize the layout, function modernization is the subject of our study. This design is for small tonnage bridge crane design, the main design elements are 16/3t crane structure and operation of institutions, including the bridge structure, calculation and checking the layout, the main beam structure calculation and checking , end beams calculation and checking, the main end beam connect and run the cart and checking body parts of choice. Keywords: Crane； The moving mainframe； Bridge； Main beam and end beam； Small tonnage 目 录武汉科技大学本科毕业论文1 续论 11.1 桥式起重机的介绍 11.2 桥式起重机设计的总体方案 11.2.1 主梁和桥架的设计 11.2.2 端梁的设计 12 大车运行机构的设计 22.1 设计的基本原则和要求 22.1.1 机构传动方案 22.1.2 大车运行机构具体布置的主要问题 22.2 大车运行机构的计算 32.2.1 确定机构传动方案 32.2.2 大车车轮与轨道的选择及其强度校核 32.2.3 运行阻力运算 52.2.4 选择电动机 62.2.5 验算电动机的发热条件 62.2.6 减速器的选择 62.2.7 验算运行速度和实际所需功率 72.2.8 验算起动时间 72.2.9 起动工况下校核减速器功率 82.2.10 验算启动不打滑条件82.2.11 选择制动器102.2.12 选择联轴器112.2.13 浮动轴的验算112.2.14 缓冲器的选择123 桥架结构的计算143.1 主要尺寸的确定143.1.1 大车轮距 143.1.2 主梁高度 143.1.3 端梁高度 143.1.4 桥架端部梯形高度 143.1.5 主梁腹板高度 153.1.6 确定主梁截面尺寸 153.1.7 加劲板的布置尺寸 15武汉科技大学本科毕业论文3.2 主梁的计算 163.2.1 计算载荷确定 163.2.2 主梁垂直最大弯矩 163.2.3 主梁水平最大弯矩 173.2.4 主梁的强度验算 173.2.5 主梁的垂直刚度验算 193.2.6 主梁的水平刚度验算 193.3 端梁的计算 203.3.1 计算载荷的确定 203.3.2 端梁垂直最大弯矩 203.3.3 梁的水平弯矩 203.3.4 端梁截面尺寸的确定 213.3.5 端梁的强度验算 223.4 主要焊缝的计算 233.4.1 端梁端部上翼缘焊缝 233.4.2 端梁端部下翼缘焊缝 243.4.3 主梁与端梁的连接焊缝 243.4.4 主梁上盖板焊缝 244 结束语 255 参考文献 266 致谢 27武汉科技大学本科毕业论文11 绪 论1.1 桥式起重机的介绍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。桥式起重机的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，构成一矩形的工作范围，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。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。1.2 桥式起重机设计的总体方案 起重机课程设计的主要参数:工作级别 A5跨度 L（m） 25.5主起升 副起升 小车运行大车运行起升重量Q（t）16 3起升高 H(m) 12 14工作V(m/min)9.5 18.5 44.2 74工作级别 A5 A5 A5 A5JC% 75% 75% 75% 75%1.2.1 主梁和桥架的设计主梁跨度 25.5m ,主要构件是上盖板、下盖板和两块垂直腹板，主梁和端梁采用搭接形式，走台的宽度取决于端梁的长度和大车运行机构的平面尺寸，司机室采用闭式一侧安装，腹板上加横向加劲板和纵向加劲条或者角钢来固定，纵向加劲条的焊接采用自动焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，腹板的下边和下盖板硬做成抛物线形。1.2.2 端梁的设计端梁采用箱型的实体板梁式结构，是由车轮组合端梁架组成，端梁的中间截面也是由上盖板，下盖板和两块腹板组成；通常把端梁制成制成三个分段，端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别驱动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。 下面对主梁，端梁，桥架进行详细计算和校核。武汉科技大学本科毕业论文22 大车运行机构的设计2.1 设计的基本原则和要求大车运行机构的设计通常和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行，一般的设计步骤：1. 确定桥架结构的形式和大车运行机构的传方式2. 布置桥架的结构尺寸3. 安排大车运行机构的具体位置和尺寸4. 综合考虑二者的关系和完成部分的设计 对大车运行机构设计的基本要求是：1. 机构要紧凑，重量要轻2. 和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构好布置3. 尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架刚度4. 维修检修方便，机构布置合理2.1.1 机构传动方案大车机构传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，桥式起重机常用的跨度（10.5-32M）范围均可用分别传动的方案，本设计跨度为 25.5m 采用分别传动的方案。2.1.2 大车运行机构具体布置的主要问题1. 联轴器的选择2. 轴承位置的安排3. 轴长度的确定这三着是互相联系的。在具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点：1. 因为大车运行机构要安装在起重机桥架上，桥架的运行速度很高，而且受载之后向下挠曲，机构零部件在桥架上的安装可能不十分准确，所以如果单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼，凡是靠近电动机、减速器和车轮的轴，最好都用浮动轴。2. 为了减少主梁的扭转载荷，应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆；尽量靠近端梁，使端梁能直接支撑一部分零部件的重量。武汉科技大学本科毕业论文33. 对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料，在浮动轴有足够的长度的条件下，使安装运行机构的平台减小，占用桥架的一个节间到两个节间的长度，总之考虑到桥架的设计和制造方便。4. 制动器要安装在靠近电动机，使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的作用。2.2 大车运行机构的计算参数：起重机估计总重 G=30.5t，桥架跨度 L=25.5m，起重量 Q=16t，大车运行速度 Vdc=74m/min，工作级别为 A5 级，机构运行持续率为 JC%=25%，小车的重量为Gxc=6.611t，桥架为箱形结构。2.2.1 确定机构传动方案本起重机设计的传动方案如图所示：大车运行机构1电动机 2制动器 3高速浮动轴 4联轴器 5减速器 6联轴器 7 低速浮动轴 8联轴器 9车轮2.2.2 大车车轮与轨道的选择及其强度校核如图所示的重量分布，计算大车车轮的最大轮压和最小轮压。武汉科技大学本科毕业论文4大车轮压受力图满载时，最大轮压：Pmax= LeQ2Gxc4-= 5.241.6106.305=165.932KN空载时，最小轮压：Pmin= Le2Gxc4-= 5.16.1305=61.0187KN式中的 e 为主钩中心线离端梁的中心线的最小距离 e=1.544m车轮踏面疲劳计算载荷P = =（2*165.932+61.019）/3=130.961KNc32minax车轮材料，采用 ZG340-640(调制)， =700MP， =380MP，由附表 18 选择车bs轮直径 D =500mm，由 1表 5-1 查得轨道型号为 QU70（起重机专用轨道）按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度1）点接触局部挤压强度验算：P =k R c c /m =281257Nc2123武汉科技大学本科毕业论文5k -许用点应力常数(N/mm ),由【1】表 5-2，取 k =0.1812 2 2R-曲率半径，由车轮和轨道两者曲率半径中取最大值。取 QU70 的曲率半径为400mmM-由轨顶和车轮的曲率半径之比（r/R）所确定的系数,由【1】表 5-5 查得，m=0.461c -转数系数，由【1】表 5-3，车轮转速 n = dcv/D =74/0.5=47.134r/min,c1=0.9515.c -工作级别系数,由表 5-4，M 级别，c =12 52P P 故验算通过c2）线接触局部挤压强度验算P =k D lc c =219796.5KNc12式中，k -许用点应力常数(N/mm ),由【1】表 5-2，取 k =6.61 2 1l-车轮与轨道的有效接触长度，QU70 中，l=70mmc -转数系数，由【1】表 5-3，车轮转速 n = dcv/D =74/0.5=47.134r/min,c1=0.9515.c -工作级别系数,由表