塔式起重机传动系统设计【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 1 摘   要  被人们喻为“巨人之臂”、“画在天空中的弧、“力与美的象征”的起重机，广泛应用于国民经济各部门进行物质生产和装卸搬运的重要设备。塔式起重机是一种能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，是现代化工业与民用建筑中的主要施工机械。  本次设计是关于塔式起重机的传动部分，目标是使塔式起重机所提起的重物能够正常的升降以及让小车能够在横梁上水平的运行。首先，根据已知条件确定好设计的传动方案；然后，根据传动方案所提升的负载选择电动机，在依次选择选择蜗杆传动减速器、联轴器、制动 器等；接着根据起升高度设计卷筒以及钢丝绳的设计计算，最后是对小车的设计计算；根据上述所选出的标准件以及零部件应用工程软件绘制出塔式起重机的装配图，根据装配图拆出塔式起重机的零部图。设计塔式起重机构时，根据机构传动选择标准元件实际情况进行零部件的强度和寿命校核验算。最后把计算结果整理成设计说明书。  总之， 为了确保产品的质量和水平，设计工作按照科学的程序进行，分清主次，合理取舍 。  关键词 ：塔式起重机；起升机构；传动设计  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 y as of ”in ”a of ,of is in of of is a in of of a in is of is to to at of to of to to in is of to of s to of of in in of In in to of in to a 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1                                         目录  1 绪论  . 3 式起重机的发展状况  . 3 式起重机设计的目的意 义  . 4 式起重机起升机构的设计内容  . 4 2 塔式起重机的传动方案设计  . 6 案一  . 6 式起重机起升机构传动装置设计方案  . 6 车水平运动传动装置设计案  . 7 案二  . 8 式起重机起升机构方案设计  . 8 3 塔式起重机传动机构的设计计算  . 9 式起重机起升机构的设计计算  . 9 式起重机起升机构功率计算  . 9 定电动机转速  . 10 速器的选择  . 11 配传动比  . 11 动装置的运动和动力参数计算  . 12 轴器的选择  . 13 车水平运动传动装置计算  . 14 算电动机的静功率  . 14 定电动机转速  . 15 速器的选择  . 16 配传动比  . 16 动装置的运动和动力参数计算  . 16 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2                                         轴器的选择  . 18 钩的计算  . 19 式起重机起升机构滑轮组倍率  . 21 丝绳计算  . 21 筒 尺寸及转速计算  . 24 筒主要尺寸的确定：  . 25 升机构制动器的选择计算  . 27 升机构的起动、制动时间的验算  . 30 动时间验算  . 31 动时间验算  . 33 车水平运动的制动器的选择计算  . 34 车水平运动的起动、制动时间的验算  . 37 动时间验算  . 37 动时间验算  . 39 4 塔式起重机结构设计  . 41 式起重机起升机构的结构方案  . 41 式起重机起升机构的结构布置  . 41 5 结论  . 43 6 谢辞  . 44 7 参考文献  . 45 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3                                         1 绪论  塔式起重机发明于二十世纪之初的欧洲。 1900 年有了第一个塔式起重机 专利， 1905 年出现了塔身固定的臂架式起重机，第一次、二次世界大战后塔式起重机得到了快速发展今年更是呈现形式多样、需求旺盛的局面。  我国起重机制造业奠基于 20 世纪 50 年代。综观 50 年发展史，我国塔式起重机行业从无到有，从小到大，逐步形成了较为完整的体系和比较完整的系列型谱，塔式起重机成为建筑施工中的关键设备，塔式起重机行业也成为我国发展最快的机械行业之一。我们只用了 50 年时间走完了国外发达国家上百年塔式起重机发展的路程。 70 年代以来，起重机的类型、规格。性能和技术水平获得很大的发展。起重机是减轻笨重体力劳动 、提高作业效率、实现安全生产的起重运输设备。在国民经济部门的物质生产的物资流通中，起重机作为关键的工艺设备或重要的辅助设备，应用十分广泛，如今中国塔式起重机已经批量走进国际市场，目前我国已成为世界塔式起重机生产大国，也是世界塔式起重机主要需求市场之一。  我国今后相当长的一段时间，电力需求是紧张的，受资源、环保、安全、可靠等因素的制约，水电、核电、风电、太阳能发电在我国的电源结构中的比例不可能大幅提高，我国煤炭资源丰富，火力发电在电源结构中将长期处于主导地位。随着人们环保意识的增强、火力发电技术的进步，燃煤电 厂将向更大容量、更高参数的机组发展，在 1000临界机组成为主流机组的今天，可以预测1300更高参数的机组将是今后燃煤电厂的发展方向， 3000t， m 级、额定起重量为 150t 左右的大型塔式起重机将在今后火电建设中得到应用。随着火力发电厂锅炉顶标越来越高，将由目前电厂建设主力起重机履带起重机和塔式起重买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4                                         机并存的局面改为主力起重机只能为塔式起重机，塔式起重机将居于不可替代的地位。  塔式起重机设计的目的是对塔式起重机的起升机构进行设计计算，学习设计起升机构传动的方法，熟 悉所选零件的工艺性、机械装配和安全技术等方面的知识，培养分析问题和解决问题的能力。所以，其主要内容是在于起重机的技术设计，即绘制计划图和编制计划说明书。在塔式起重机设计时，应多注意结构构造的设计工作，即根据其计算得出的主要尺寸和选好的标准件，确定出起重机的整体结构和各部件的结构。  近年来，我国塔式起重机行业通过公关，在认真研究国外技术，结合国情实际情况下，研究出不少好的产品，如 块化塔机组合设计，起重、布料两用塔机等。塔式起重机设计开发过程中，也解决了大功率起升机构的无极变速、制问题以 及长期困扰人们的起升机构乱绳打扭问题等。以上问题都是塔式起重机设计开发所实现的，因此，塔式起重机的设计对我国起重事业有着很重大的意义。  本次设计塔式起重机的吊钩的速度为 0重量为 3t，起升高度为20m。塔式起重机的设计的内容为：塔式起重机起升方案的设计塔式起重机机械传动的设计计算绘制装配草图绘制装配草图与主要零部件图编写设计计算说明书。与此同时还要基本上掌握一般机械零部件发热设计方法；同时对塔式起重机的构造型式、工作原理和机构计算等也有了初步的 了解。在设计塔式起重机构时，必须根据机构实际使用的在和变化情况及其作用时间的长短选择电动机、制动器、钢丝绳、吊钩等以及计算零部件的强度和寿命。为了使所设计的买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5                                         塔式起重机具有先进的技术经济指标由具有耐用性和可靠性，这就要求在机构设计时须将其按载荷情况和作用时间加以分类。这种分类的等级称为机构的工作级别。划分机构工作级别的因素有两个：一是表明机构运动时间的机构利用等级，二是表明机构受载情况的机构载荷状态。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6                                         2 塔式起重机的传动方案设计  式起重机起升机构传动装置设计方案  图  2升传动图  实现重物升、降运动的机构称为起升机构。塔式起重机的起升机构通常由电动机、制动器、减速器、卷筒、钢丝绳、滑轮组及吊钩等零部件组成。如图 2  2理图  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7                                         所示。电动机 1 通过联轴器 2 和减速器 3 相连，减速器 3 的输出轴上装有卷筒 4，它通过钢丝绳 6 和安装在塔身或塔顶的导向滑轮 5 组与吊钩 7 相连。电动机工作时，卷筒将缠绕在其上的钢丝绳进或放出，通过滑轮组式悬挂于吊钩上的物品起升或下降。当电动机停止工作时，制动器通过弹簧力将制动轮刹住。  车水平运动传动装置设计案  图 2车水平运动传动图  传动方法：首先，由电动机带动带动联轴器转动，制动器夹紧在联轴器上，然后，当机构通电时，与电动机相联系的电磁铁也通电而产生磁力，并压迫推杆右移，左右制动臂张开，制动器松闸。当电机断电时，制动器便立即上闸，制动器用来保持小车的运动停止。最后，减速器与电动机轴用键连接，蜗轮轴联接卷筒，卷筒通过轴承带动缠绕在其上的钢丝绳旋转，钢丝绳将滑轮组、小车连接起+ 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8                                         式起重机起升机构方案设计   图 2式起重机起 升机构传动图  传动方法：由一个电动机带动联轴器及制动器，由制动器控制重物的升降运动停止并使其保持在空中，调整重物的下降速度，保持小车的运动停止，由钢丝绳分别将卷筒、滑轮组、小车、吊钩连接起来，蜗杆减速器中的齿轮轴的两端分别带动一个卷筒，其中一个卷筒用来控制重物的升降，另一个卷筒用来控制小车的水平运动。  分别结合两种传动方案来比较，方案一虽然使用了两个电动机分别控制小车及重物的运动，但是传动简单，易于实现，相比方案一来说，方案二由蜗杆减速器的齿轮轴分别带动两个卷筒，此结构复杂，实现困难，因此，我选择方案一来作 为此次设计的传动方案。  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9                                         3 塔式起重机传动机构的设计计算  式起重机起升机构的设计计算  误 !未找到引用源。  （ 1）电动机计算功率 1 6 0 1 0 0 0 v n（           （ 3 式中 最大起升载荷， N；   机构总效率，  B d t （ B 为滑轮组总效率， d 为导向滑轮效率，t为卷筒机械效率，采用滚动轴承时t=错误 !未找到引用源。 传动机构的机械效率，它与传动型式有关）；  v 起升速度， m/ 33 1 0 9 . 8 ( )  B d t 3 承蜗 联 带错误 !未找到引用源。  = 30 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9=B d t 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 8 9 5 = 0 1 0 0 0 v n = 33 1 0 9 . 8 1 5 6 0 1 0 0 0 0 . 8 1 7 =  （ 2）电动机的选择   根据机构工作级别、作业特点以及电动机的工作特性，同时为了满足电动机起动和不过热要求，所选电动机的额定功率应该满足下式：  C  P（              （ 3 式中 电动机额定功率，  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10                                          起升静功率，   稳态负载平均系数，与接电持续率 见表 3 表  3态负载平均系数  查表               0% ；  0  0  ；  0  8  6=  因此，查起重机设计手册，选择 座号为 160率为 速 930r/子电流 率因素 率 大转满载转矩 1000r/机，基本尺寸 D= ， E=80 。  定电动机转速  卷筒转速的确定  0wn v a D（ 3 1 5 2 3 . 1 4 0 . 1 7 6  = r/ 电动机型式  机构的接电持续率  线型电动机  25% 0% 0% 笼型电动机   文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11                                         速器的选择  图 3杆减速器图  减速器的类型：蜗杆减速器； 2 蜗杆在蜗轮下放啮合处的冷却和润滑都较好，蜗杆轴承 润滑也方便。  配传动比  电动机满载转速为  0n 1000r/ 总传动比              0n =故                    i减 就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12                                         动装置的运动和动力参数计算  （ 1） 0 轴的计算  0 轴： 0 轴即电动机轴  0   0n 1000（ r/ 0 0 09 T P n39 . 5 5 8 . 9 9 6 1 0 1 0 0 0 = Nm）  图 3动比计算图  （ 2） I 轴的计算  I 轴： I 轴即传动卷筒轴  1 0 010P 承齿8  6 0  0 =  0 01n n i买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13                                         1000 = r/ 1 1 19 T P n39 . 5 5 8 . 6 4 1 0 5 4 . 2 9 = N m）  总结，见下表  表  3动机参数  （ 1）联轴器传动扭矩的计算   1 2 3  K K T T                 （ 3 39 . 5 5 7 . 2 1 0 9 3 0 = N m）  查起重机设计手册  1K K K  3  K K T 7 3 . 9 4 1 . 8 1 . 1 1 . 0 = N m）   =1400（ N m）  （ 2）联轴器的选择  联轴器选择见表 3  3轴器型号  轴序号  功率 / 速 / r/矩 / N m 传动型号  传动比  效率 错误 !未找到引用源。  0 1000 蜗杆传动  I    买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14                                         联轴器的型号  1J A 4 8 8 4 J B Z Q 4 2 1 8 - 8 6最大许用转矩  3000 N m  联轴器合用。  算电动机的静功率  （ 1）电动机功率的计算  6 0 1 0 0 0 v （             （ 3 式中 机构总效率，  B d t （B为滑轮组总效率，  d为导向滑轮效率，  t为 卷筒机械效率，采用滚动轴承时t 传动机构的机械效率，它与传动型式有关）；  v 起升速度， m/ 小车 100升载荷 3 t；  摩擦阻力               未找到引用源。 误 !未找到引用源。 （ 100 +30000） 错误 !未找到引用源。 误 !未找到引用源。 30380 N 机构总效率            B d t 3 承蜗 联 带 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。30 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 9 9 =0895  B d t 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 8 9 5 错误 !未找到引用源。 6 0 1 0 0 0j 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15                                         = 3 0 3 8 0 2  1 0 0 0 0  7=  （ 2）电动机的选择  根据机构工作级别、作业特点以及电动机的工 作特性，同时为了满足电动机起动和不过热要求，所选电动机的额定功率应该满足下式：  C  P（                   （ 3 式中 电动机额定功率，   起升静功率，   稳态负载平均系数，与接电持续率 表3 查表                 误 !未找到引用源。 40%； 0  1  1 =  表  3态负载平均系数  电动机型式  机构的接电持续率  线型电动机  25% 0% 0% 笼型电动机   文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16                                         因此，查起重机设计手册，选择 列电动机，功率为 2.2 速908 r/率因素 效率 ，最大转矩倍数 电机，基本尺寸D ， E 80  。  定电动机转速  卷筒转速              01wn v a D（ 3 2 4 2 3 . 1 4 0 . 1 7 6  = r/ 速 器的选择  减速器的类型：蜗杆减速器；  配传动比  电动机满载转速为  0n 1000r/ 总传动比              0n =故                    动装置的运动和动力参数计算  （ 1） 0 轴的计算  0 轴： 0 轴即 电动机轴  0   0n 1000（ r/ 买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17                                         T n  39 . 5 5 1 . 4 9 1 0 1 0 0 0 = Nm）  （ 2） I 轴的计算  I 轴： I 轴即传动卷筒轴  1 0 010P 承齿1  0  0 =  图  3算图  0101nn i  1000 =r/ 1119 T P n39 . 5 5 1 . 4 3 1 0 8 6 . 9 6 =N m）  总结，见下表  买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18                                         表  3动参数  图 3轴器  （ 1）联轴器的扭矩计算 3 1 2 3  K K T T                   （ 3 31 . 9 4 1 09 . 5 5908= N m）  查起重机设计手册  1K K K  3  K K T 2 0 . 4 1 . 8 1 . 1 1 . 0 = N m）  轴序号  功率 / 速 / r/矩 / N m 传动型号  传动比  效率 错误 !未找到引用源。  0 1000 蜗杆传动  I    买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19                                         1400（ N m）  （ 2）联轴器的选择  故联轴器的选择见表 3  3轴器参数  起重机吊钩的生产已经标准化。一般可根据用途和最大额定起重量选择吊钩的型式和规格。吊钩组式起重机上应用最广的一种取物装置，它由吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊钩横梁、滑轮、滑轮轴承、吊钩拉板等零件组成。 4 图  3钩  吊钩材料：  吊钩断面形状为梯形；  （ 1）吊钩钩身的组要尺寸  型号  许用转矩  需用转速  轴孔直径  21400 3000 / 3882买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20                                         ( 3 0 3 5 ) （  ( 3 0 3 5 ) 1 2 （  1 0 3  1 2 1 （ 错误 !未找到 引用源。 110（  （ 2）其它尺寸  各部分比例如下：  1    1 ( 2 2  算如下：  (1  （  错误 !未找到引用源。 错误 !未找到引用源。110（  110 132 （ 120（  （  10（  1 ( 2 2   买文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21                                         ( 2 2  1 2 0（  240 300 （ 270（  2   20（ 60（  （ 1）滑轮的分类  按用途分类，一般可分为定滑轮、动滑轮、滑轮组、导向滑轮和均衡滑轮等。  定滑轮：装在固定心轴上的滑轮。主要用以改变钢丝绳作用方向，亦可用作平衡滑轮和导向滑轮。  动 滑轮：装在移动心轴上的滑轮。工作时随载荷的起落而升降，同时又绕自身的心轴转动。用以达到省力的目的，但不改变钢丝绳的作用方向。  滑轮组：钢丝绳依次绕过若干定滑轮和动滑轮组成的装置称为滑轮组。用来改变倍率，达到省力和减速的目的。  导向滑轮：用以改变钢丝绳的方向并可沿心轴滑动的滑轮。可起到排绳器的作用。  平衡滑轮：平衡两支钢丝绳拉力的滑轮。可是每个钢绳受力相同。  （ 2）滑轮的选择 5 滑轮组材料：铸造滑轮 塔式起重机 5文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22                                         当额定起重量 Q 为 3t 时，倍率为 2。  钢绳计算复杂。工作 中除了承受拉伸、弯曲、扭转、压缩等复合应力外，尚受有冲击载荷的影响，因很难精确计算。为简化计算，设计时一般采用静力计算法。  钢丝绳的材料 :优质低碳钢；  钢丝绳类型：线接触钢丝绳；  起升机构钢丝绳直径按最大静载荷来确定。  （ 1）钢丝绳中的最大静拉力  m a x （ N）                    （ 3 式中 最大起升载荷， N，其中所含吊具自重 3计；  a 滑轮组倍率；  B 滑轮组总效率；  d 导向滑轮效率 ，  1 2 3 1 . 5 1 0 0 0 1 0 = 31 . 5 1 0 0 0 2 % 3 1 0 0 0 1 0 1 0 =  a=2，B= 表  3具自重载荷额定起升载荷 ()QF )qF 就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23                                         30 50 2%00 00 3%250 500 4%                 m a x 1 5 . 0 6 1 0 0 02 0 . 9 9 0 . 9 9S = N）  （ 2）钢丝绳的破断拉力 N）                       （ 3 式中 所选钢丝绳的破断拉力， N; n 安全系数，见表 3-8  = N）  根据 错误 !未找到引用源。 选择起升钢丝绳，查起重机设计手册表 丝绳 6 错误 !未找到引用源。 （ 19） 右交  3择系数 C 和安全系数 n 机构工作级别      C 值  安全系数  钢丝绳公称强度 错误 !未找到引用源。N/错误 !未找到引用源。 ）  1550 1700 1850 文 档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24                                         卷筒是卷绕和容纳钢丝绳的部件。通过对钢丝绳的收放，可把原动机的驱动力传递给钢丝绳，并将原动机的回转运动变为直线运动。  卷筒的形式：卷筒的形状一般为圆柱形，特殊要求的卷筒也有制成圆锥形或曲线形的。在起重机机械中主要是采用圆柱形的钢丝绳。  按钢丝绳在卷筒上卷绕层数可分为单层卷绕卷筒和 多层卷绕卷筒。多层缠绕卷筒的容量大。主要用于起升高度很大，卷筒长度又受到限制的起升机构。采用尺寸较小的多层卷绕卷筒对于减小机构尺寸十分有利。多层卷绕的卷筒多采用不带螺旋槽的光面卷筒，卷筒的两端必须带有侧板，以防止钢丝绳侧向滑移。侧板的高度应比最外钢丝绳高出 1 多层卷绕卷筒的钢丝绳所受的及压力大，相互间摩擦力大，钢丝绳寿命降低，也容易产生乱绳现象。此外，当卷绕层数较多时，在绳索张力不变的情况下，卷筒的载荷力矩将随卷筒上钢丝绳层数的多少而变化，从而 使机构载荷力矩不稳定。  卷筒的材料与制造  铸造卷筒一般采用不低于 灰铸铁铸造，重要的卷筒 球墨铸铁铸造。采用铸钢时不低于 钢卷筒并不能使壁厚减少很多，且工艺复杂，成本高，因而较少采用。  焊接卷筒主要用于大直径的卷筒，多用 板弯成