机械毕业设计（论文）-QD型163.2T电动桥式双梁起重机的机械设计【全套图纸】

1 1. 绪论.1 1.1 选题的意义：1 1.2 起重机的发展概况:.1 2. 16/3.2T 电动桥式起重机主起升机构的设计 .2 2.1 钢丝绳的选择2 2.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算2 2.1.2 钢丝绳型号选择2 2.1.3 滑轮组选择3 2.2 卷筒的选择3 2.2.1 卷筒直径选择3 2.2.2 卷筒长度3 2.2.3 卷筒的转速计算3 2.3 选择电动机4 2.3.1 电动机静功率的计算4 2.3.2 电动机功率4 2.3.3 电动机过载能力校验4 2.4 减速器的选择4 2.4.1 传动比的计算4 2.4.2 标准减速器的选择4 2.4.3. 验算减速器.5 2.5 选择制动器5 2.6 选择轴及联轴器5 2 2.6.1 轴的选择：5 2.6.2 联轴器的的选择6 2.7 起动及制动时间验算6 2.7.1 起动时间和起动加速度验算6 2.7.2 制动时间和制动平均加速度验算7 3. 16/3.2T 电动桥式起重机副起升机构的设计 .7 4 电动小车运行机构的设计8 4.1 运行阻力的计算8 4.1.1 摩擦力 Fm 的计算.8 4.1.2 坡道力 Fp 的计算.8 4.1.3 运行风阻力 Fw8 4.2 电动机的选择8 4.2.1 电动机的静功率的计算8 4.2.2 电动机的初选9 4.3 起动时间与起动平均加速度的验算。.10 4.4 标准减速器的选择10 4.5 制动器的选择11 4.6 传动轴和联轴器的选择11 4.7 运行打滑验算12 5 大车运行机构的设计12 6 双梁小车式桥式起重机金属结构设计13 6.1 载荷的计算13 3 计算得： 所以轮压分布如图 4 所示；13 6.2 主梁的结构及尺寸选择14 6.2.1 按梁的强度条件确定梁高 hs .14 6.3 主梁设计计算。.15 6.3.2 主梁的刚度计算16 结束语17 致谢17 主要参考文献与资料18 全套全套图纸图纸，加，加 153893706 4 1 1. 绪论绪论 1.1 选题选题的意的意义义： ： 在现代工业化的社会里，起重机在我们生活的方方面面都能用到，从港口的 装卸港机到建筑上的建筑塔吊，从车间的行车到汽车试吊车。解决了我们过去的 人力抬作，完成着过去所不能完成的任务。处处为人类的制造的进步作贡献。最 常用的通用起重机承担着生产车间许多，许多方面的基础工作，为工业高效生产 提供保证。 在这个全球经济危机的大的背景下，起重行业受到了严峻的挑战，竞 争更加激烈。那么更合理的，更先进的制造起重机，以最优性价比来赢得市场。 那么，为了赢得挑战，选择了起重机的机械部分设计。 1.2 起重机的起重机的发发展概况展概况: 我国的起重机行业是从建国后开始建设，多部分是采用苏联标准。改革开放 以后，随着我国的工业迅速发展，各行工业起重机的要求也随之提高。作为特种 设备，检验也要求相对严格。国家也逐步形成了一定制造，检验标准。电气设备 也随着不同的要求而改变。有传统的接触器控制，也逐步向自动化方面发展。随 着变频器，可编程控制器（PLG）的技术成熟，也被广泛应用在起重机当中。为了 起重机方面操作人员的安全，无线远程控制也逐渐普及。为了，满足高精度，多 速度行车的需要，机械部分要求也越来越高，设计更精确， 钢丝绳起重机作为一种大型起重设备，广泛用于国民经济各个领域，而国内 钢丝绳起重机近几年的发展却十分缓慢。上世纪 60 年代到 70 年代初，我国从前 苏联引进了 TV 型钢丝绳式起重机。其间,曾有一些厂家引进国外先进的生产制 造技术, 但均未获得广泛的推广应用。 桥式起重机的现状：桥式起重机是作为生产车间最常用的基础设备，也是 在各类起重机中，需求量最大的。一般桥式起重机有以下几部分组成。有起升机 构，小车运行机构，大车运行机构，控制电路，金属框架结构等主要机构组成。在 现在的桥式起重机机械制造中，还是传统的用大的钢构成本，还有沉重的运行机 构，来超大的满足需要，在制造工艺中还存在着种种问题，对于材料有很多的浪 费情况，为了极大的节省成本，故要精确的计算受力及选择配件。在原有的基础 上进行改进，符合实际工作场合。 2 2. 16/3.2T 电动桥电动桥式起重机主起升机构的式起重机主起升机构的设计设计 设计要求：起重量 16T,跨度 16.5m,起升速度 7.9m/min，起升高度为 10m。 通常在起重机的设计过程中，在根据实际现场的工作环境，来确定起重 机的工作级别。那么在本设计中，考虑到通常情况，那么选择一般级别 A5 级。 在我们一般的设计过程中严格执行国家的标准。不能过擅自进行非标 的设计。必须通过国家特种设备检验中心的许可。 2.1 钢丝绳钢丝绳的的选择选择 通常采用省力的机构，一般采用动，静滑轮组的组合，从而减轻对传动机构 的要求。那么， 但我们还要考虑到运行速度以及所占得到设备外形尺寸的大小， 以及还有运行效率的问题。这样我就把二者的结合，取中进行优化，在滑轮组的 选择手册上选得。 初步选择双联滑轮组，如图 1 所示。滑轮组省力倍数 m=3,滑轮效率 z=0.95。 2.1.1 钢丝绳钢丝绳受到静拉力的受到静拉力的计计算算 最大静拉力: 2z Q s m 式中： Q 是起升量=16 t； z=0.95; m=3. 那么 S=16x103x9.8/2x3x0.95 =27.8KN 2.1.2 钢丝绳钢丝绳型号型号选择选择 钢丝绳是起重机的重要部件，也是安全系数要求较高的部件。已经形成了 国家标准，那么我们要考虑到各种型号的功能，以及材料的利用率，进行有 比较的选择。 3 d=cs 其中式中：d 为钢丝绳直径，c 钢丝绳选择系数取 0.104. d=17.34mm. 图 1 钢丝绳绕线图 在起重机设计手册钢丝绳选择列表 6w(19)-17.5-1550-I 型 L=10x103x6+26(额 外长度)=86m。额外长度是包括固定钢丝绳长度以及滑轮缠绕长度。 2.1.3 滑滑轮组选择轮组选择 经过对钢丝绳的选择，双联滑轮组可以满足该机构的需要。 滑轮组滑轮直径的计算 D=e.d 式中：e 为滑轮直径选择系数取 20. 所以 D=350mm.DO在起重机设计手册的滑轮组列表中选择 355mm，滑轮组 选择代号为 LGS58.5x355-169-80 型。 2.2 卷筒的卷筒的选择选择 2.2.1 卷筒直径卷筒直径选择选择 卷筒直径 D0=(e1-1)d, 式中 e1是卷筒选择系数取 26.所以 D0=25x17.5=437.5mm. 2.2.2 卷筒卷筒长长度度 Ls=(L0+L1+L2)+Lg 式中:L0是钢丝绳缠绕部分长度，L0=L*p/D0.其中卷筒的螺距为 20mm. 4 L0=86x103x20/437.5x3.14=1095mm. L1无绳端尺寸取 200mm L2固定钢丝绳用长度取 80mm Lg为中间光滑部分长度取 50mm 那么,Ls=1425mm 所以查起重机设计手册表 3-3-6.取 T1024-500-1500-右-16t-20. 2.2.3 卷筒的卷筒的转转速速计计算算 nt=60mv/D0 式中 v 是起升速度（m/s）. 所以 nt=15.09 转/min 2.3 选择电动选择电动机机 2.3.1 电动电动机静功率的机静功率的计计算算 Pj=Q*V/1000 式中 机构总功率。=z*d*t*c z为在表 3-2-10 中取 0.95， d导向轮到效率在表 2-2-3 中取 0.985. c卷筒的效率 0.985. t传动效率，在表 2-2-4 中取 0.85。 所以,=0.783 那么,Pj=26.366kw 2.3.2 电动电动机功率机功率 Pj=GQv/1000=21.1kw 式中 G 于表 2-2-5 取 0.8 所以 Pj取 26kw ,初步选择 YZR225M8-708 型电动机。 2.3.3 电动机过载能力校验 Pn 1000 Qv mu H 其中式中： Pn基准通电持续率是电机额定功率（kw） 5 m电机转矩允许过载倍数，取 2.8. H 超载系数，绕线型电机取 2.1 U 电机台数，为一台。 所以，Pn 因为 YZR225M8-708 型电动机在 JC25，CZ=150 时，输 7 . 19 出 P=24.096kw 大于 Pn 故满足要求。 2.4 减速器的减速器的选择选择 2.4.1 传动传动比的比的计计算算 92.46 09.15 708 0 nt n i 式中:n 为电动机的额定转速 nt 为转筒的转速 2.4.2 标标准减速器的准减速器的选择选择 PnKp 式中:K 为减速器选择系数取 1.1. 故 kwp 6 . 28 故在减速器手册上选择 ZQ-650-I-3CA 型减速机。传动比 48.57。 因为 ZQ 型制造容易，价格低廉，能够满足设计需要。 2.4.3. 验验算减速器算减速器 最大径向力 Fmax，短暂最大扭矩 Tmax。 NF Gt F 2 2max 其中：起升载荷系 数取 1.2.2 S 钢丝绳最大静拉力 Gt卷筒的重力 7379.4N 6 F是 减速器允许的 最大径向载荷。 Fmax=37.05kNF=42000N Tmax=2TT T 钢丝绳产生的最大扭矩。Tmax=1.2xsx0.5=16.6kN.mT=19000 所以减速器符合设计要求。 2.5 选择选择制制动动器器 制动器是保证起重机安全的重要部件，制动器制动力矩必须要大于货物 产生力矩。 在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度。制动转矩应满足下式要求： 0 2 Q D TzKz m i 式中： Tz制动器制动转矩。 Kz制动安全系数，与机构的重要程度和机构的工作等级有关取 1.75 Q 额定起升载荷 D0 卷筒的卷绕直径 500 机构的总效率 0.785 M 滑轮组的倍率为 3 i 传动结构的传动比 48.57 计算得：TZ737.26N.m 在制动器样本上选取 YWZ3-315/90 型。其制动力矩为 900N.m 直径 350mm 2.6 选择轴选择轴及及联轴联轴器器 2.6.1 轴轴的的选择选择： ： 轴所传递力矩 T=9550P/n=350.7N.m 7 p T w 其中： , 3 16 p d w 200Mpa 所以: 347.6 16 T dmm 直径取 55mm. 2.6.2 联轴联轴器的的器的的选择选择 依据所传递的扭矩，转速和被连接的轴径等参数选择。起升机构联轴器应 满足下式的要求： 13IImaxTkkTT 式中：T 所传扭矩的计算值 按第 II 类载荷计算的轴最大扭矩。对于高速轴 maxT s 所以，=617.24N.m max0.8mnTT maxT 联轴器的许用扭矩。 T K1 联轴器的重要程度系数，起升机构取 1.8 K3 角度偏差系数，从表 3-12-4 中选 1.25 所以：T=1388N.m 故选用 CL3 型。 2.7 起起动动及制及制动时间验动时间验算算 2.7.1 起起动时间动时间和起和起动动加速度加速度验验算算 起动时间 9.55 qq qj nJ tt TT 式中: n 电动机的额定转速 8 Tq电动机平均起动转矩，查表 2-2-8，Tq=1.5Tn Tn=350N.m 0 342.3. 2 j QD TN m m i 2 0 2 2 1.15 40 de QD JTJ m i 式中:Jd电动机转子转动惯量。查表 0.82 Je为制动轮和联轴器转动惯量/。在表 3-7-4 和 3-12-7 中选择 0.6，0.12 J=1.771+0.059=1.83 所以，Tq=0.475s 查表 2-2-9Tq一般小于 1.5s.所以合适 起动时间还要验算平均加速度来验证。 aq=v/tqa 式中：aq是起动平均加速度。 V 起升速度 a推荐值为 0.2. 所以 aq=0.177a 符合起重机设计标准。 2.7.2 制制动时间动时间和制和制动动平均加速度平均加速度验验算算 满载下降制动时间 j9.55 zz z nJ tT TT 式中:n满载下降时电动机的转速，通常取 1.1n Tz 制动器的制动转矩为 900N.m Tj满载下降时制动轴静转矩。 0 2 j Q D M mj 所以，Tj=Mj=210.6N.m 9 J是满载下降时换算到机构总的转动惯量，按下式计算 2 0 2 2 1.151.7746 40 QD JJdJe m i 那么，Tz=0.6942s tz推荐时间可取tztq=1.5s 制动平均减速度 j z v aa t V是满载下降速度 m/s 可取 v=1.1v aj无特殊要求不的大于表 2-2-10 中 0.2 计算得 aj=0.1901p2时，主梁的最大弯矩截面距左支点的距离为 2 12 7649 22 lPb z PP 所以 Z=7649mm 其最大弯矩为 212 max1224981.67. 4 PP MPPLPbKN m L 当小车位于跨端时，即 z=0.主梁的剪力最大 Qmax=p1+p2-p2*b/L=110.47KN 主梁在水平面内按框架计算，由 p 大惯，和 q 惯引起的跨中弯矩为 2 13 4224 H PLqL M rr 3 大惯惯LL 式中： 33 2 8 2 cl rL B B 是端梁的长度是 4182mm， c 是端梁除去轨道宽度，一端的长度为 1406mm， l 为轨道的宽度 2000mm, 所以，r=17.5m. P 大惯=（16000+6227）x9.8x0.19=41.386KN q 惯=1658.1N 那么，MH=114.37KN.m 图示 6,7 如下： 21 q惯 图 6 主梁分布惯性力图 图 7 主梁集中惯性力图 跨中翼缘板总的弯曲应力 v H w zy M M WW Mv 固定和移动在计算截面引起的弯矩之和。 Wz 是在垂直方向上截面抗弯模量。Wz=bh2/6=0.05 Wy 是在水平方向的截面抗弯模量。 Wy=hb2/6=0.023 =99.6+4.9=104.5Mpa =120Mpaw 跨端截面腹板的最大剪应力为 0 2x QS I 其中：Q 计算截面上的计算剪力max12110.47 b QPPPcKN L Ix计算截面上的惯性矩 bh3/12=0.0246 S0计算剪应力处截面的最大静矩 0.152 腹板厚度。6mm =30.16Mpa=90Mpa 故以上强度条件满足要求。 6.3.2 主梁的主梁的刚刚度度计计算算 22 主梁的垂直静刚度计算如下： 对于四轮小车 22 120.75 12 v PPLl ff EI 其中:p1,p2小车的计算轮压。 E 材料的弹性模量，200GPa. I 梁的转动惯量,计算出得 0.02175 Fv=4.29f=16500/2000=8.25 故刚度符合要求。 结结束束语语 未来桥式起重机机械部分将向着以及先进的制造工艺，便宜而优质的材料， 更加合理了构造方式，较底的制造成本等方向发展，最终实现桥式起重机的高效 化、实用化。因此，采用优化的机构，减少用材，提高材料的性价比是不忽视的。 以改善桥式起重机的整体性能，对推动起重更新换代，具有非常现实的意义。通 过本课题的研究开发工作，下面提出以下几点要求： 1 不断关注相关的最新理论、及自我实践中总结，使用方便、可靠的材料， 并且性价比更高的机械配件，提高件设计水平，促进整机性能的提高，降低成本。 为国家的可持续发展战略作出贡献。 2 应该更多的理论与实践相结合，提高理论在实践中的精确，从而提高设备 的精