QTZ100塔式起重机简易升降装置设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 i 毕 业 设 计（ 论 文 ） 题目 塔式起重机简易升降装置 作者 学院 专业 学号 指导教师 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 业设计（论文）任务书 机电工程 院 机械设计制造 系（教研室） 系（教研室）主任 : （签名） 年 月 日 学生姓名 : 1 设计（论文）题目及专题： 塔式起重机简易升降装置 2 学生设计（论文）时间：自 2015 年 3 月 9 日开始至 2015 年 5 月 29 日止 3 设计（论文）所用资源和参考资料： 式起重机安装使用说明书：该机为水平起重臂架，小车变幅，上回转自升式多用途塔机，最大幅度： 60m，最大起重量： 8t，独立式起升高度： 着式起升高度 150m。 毕业实习或图书馆及网上所搜集的资料 相关教材、相关规程规范及相关机械设计手册 4 设计（论文）应完成的主要内容： 提升方案的比较及确定 吊笼及导轨主体结构的设计 钢丝绳的选用 起 升机构的结构设计 减速器的设计 减速器装配图 传动系统布置图 编写说明书 5 提交设计（论文）形式（设计说明与图纸或论文等）及要求： 相关图纸，不少于折合 0 号图 （计算机绘制及打印） ; 编写的设计说明书正文不少于 35 页（按撰写打印规范打印） ; 相关外文（塔式起重机）英译汉文章一篇（中外对照，不少于 2000 字 ) ; 刻录光盘一张（含开题报告、设计说明书、图纸、英译汉文章 )。 6 发题时间： 2015 年 3 月 8 日 指导教师： （签名） 学 生： （签名） 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 业设计（论文）指导人评语 主要对学生毕业设计（论文）的工作态度，研究内容与方法，工作量，文献应用，创新性，实用性，科学性，文本（图纸）规范程度，存在的不足等进行综合评价 该生在整个毕业设计过程中学习态度端正、认真，能较好地运用所学理论和专业知识解决实验、设计和实际问题；获取资料较为完整、数据可靠、计算准确；能较熟练地利用 工具进行设计与分析，圆满地完成了某部分塔式起重机简易升降装置的主要结构 设计。 该生的毕业设计论文条理比较清楚，论点正确、结论合理，图表基本正确，达到了工科毕业生的要求，准予答辩。 指导人： （签名） 年 月 日 指导人评定成绩： 良 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 业设计（论文）评阅人评语 主要对学生毕业设计（论文）的文本格式、图纸规范程 度，工作量，研究内容与方法，实用性与科学性，结论和存在的不足等进行综合评价 该生设计的部分塔式起重机简易升降装置符合毕业设计大纲要求，设计方案、设计结构以及技术经济指标基本合理；图纸基本正确、规范，撰写的设计说明书论据充分，文理通顺。通过本次毕业设计，表明该同学基本掌握了机械设计、机械制造、 件等方面的基本知识和技能，具有较强的分析与解决问题的能力。 该生的毕业设计论文达到了工科毕业生的要求，准予答辩。 评阅人： （签名） 年 月 日 评阅人评定成绩： 良 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 v 毕业设计（论文）答辩记录 日期： 学生： 学号： 班级： 题目： 提交毕业设计（论文） 答辩委员会下列材料： 1 设计（论文）说明书 共 页 2 设计（论文）图 纸 共 页 3 指导人、评阅人评语 共 页 毕业设计（论文） 答辩委员会 评语： 主要对学生毕业设计 （论文） 的研究思路，设计（论文）质量，文本图纸规范程度和对设计（论文）的介绍，回答问题情况等进行综合评价 答辩委员会主任： （签名） 委员： （签名） （签名） （签 名） （签名） 答辩成绩： 总评成绩： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 要 针对现有塔式起重机没有配备专门的升降装置，工作人员上下机全靠徒手攀爬，极大的增加了工作人员的劳动强度，浪费更多的时间在攀爬塔式起重机上。易造成工作人员不必要的身体疲劳，影响工作效率，很不符合人性化的设计标准。为了改善这种状况，减轻工作人员 的负担，节省工作准备时间，提高工作质量。本设计通过对塔式起重机塔身结构的研究、结合各类提升装置的特点，设计出一种依附于塔式起重机内部，专供塔式起重机工作人员上下机使用的简易升降装置。 关键字 :塔式起重机；升降装置；人性化设计 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 o at a up by s in it to in it t to In to of in on of of of of a to is by up 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 录 第一章 绪论 . - 1 - 第二章 升降机总体方案的选择 . - 2 - 述 . - 2 - 笼结构的设计 . - 2 - 轨的设计 . - 3 - 第三章 钢丝绳的选用 . - 5 - 述 . - 5 - 丝绳的结构选用 . - 5 - 丝绳接触方式的选用 . - 5 - 丝绳的捻向 . - 5 - 丝绳具体选用 . - 6 - 第四章 起升机构的结构设计 . - 8 - 动机的选择 . - 8 - 筒的选择计算 . - 8 - 第五章 减速器的设计计算 . - 10 - 定总传动比及分配传动比 . - 10 - 算运动和动力参数 . - 11 - 轴的功率 . - 11 - 轴的转速 . - 12 - 轴的转矩 . - 12 - 计带传动的主要参数 . - 13 - 轮传动设计 . - 16 - 轮类型的选择 . - 16 - 速轴齿轮计算 . - 16 - 速轴的齿轮计算 . - 20 - 的设计计算 . - 23 - 速轴设计 . - 24 - 的设计计算 . - 25 - 的设计计算 . - 27 - 动轴承的选择及计算 . - 31 - 轴轴承的计算 . - 31 - 轴轴承的计算 . - 31 - 轴轴承的计算 . - 32 - 轴器的选择计算 . - 33 - 轴器的选择要点 . - 33 - 择联轴器 . - 34 - 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 凸缘联轴器的主要尺寸计算 . - 34 - 第六章 结论 . - 36 - 参考文献 . - 37 - 致 谢 . - 38 - 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 1 - 第一章 绪论 “科技以人为本”，随 着我国建筑业的蓬勃发展，对各类机械设备有了更高的要求，使其不仅仅能高效，高质量的完成工作任务，而且能让施工操作人员更方便、舒适的完成工作任务，更具有人性化。 塔式起重机是建筑施工中必不可少的机械设备之一，但据我观察学校周边，以及湘潭市周边十多处施工场地，发现塔式起重机的作业人员目前基本靠徒手攀爬上下机作业 。这样工人劳动强度大，准备时间长，易造成不必要的身体疲劳、影响工作状态，很不符合人性化的设计标准，尤其是中高空的塔式起重机 .。所以结合我在工厂实习时使用桥式起重机的经历，我和老师讨论后决定以此为课题，设计 出一个简易的升降装置供他们上下机。旨在减轻工人负担，节省工作准备时间，提高工作质量。 同时考虑到塔式起重机上的工作人员过少，塔身内部空间狭小，且作业时间仅限于工程期间，无需配备标准的、如电梯之类的升降装置，只需设计一个结构简单，操作方便，安全可靠的简易升降装置即可。 为使本课题所设计的升降装置能适用于大部分的塔式起重机，本设计先对塔式起重机的结构进行了大量的研究分析。从塔式起重机制标准节尺寸、到塔式起重机安装方法，一步步确定出升降装置的升降方式，空间布置，装拆方法等等 。然后再对升降的总体方案，结构尺寸，驱 动装置，安全装置等各方便分别进行设计研究。 本设计的最终目的是在通过对塔式超重机进行大量研究的基础上，设计出一种依附于塔式超重机内部的，起重重量不大、提升高度高、综合使用性能好的塔式起重机简易升降装置。该机械应具有以下几方面的特点： 1、结构简单，装拆方便 2、安全可靠，操作容易 3、通用性好，现有的大部分塔式起重机在稍加改进之后都能使用，其提升形式采用钢丝绳配合卷筒、电机提升式，额定起重为 250大提升高度 150 米。 注： 为叙述方便，塔式起重机简易升降装置在以下简称为升降机。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 2 - 第二章 升降机总体方案的选择 述 升降机按其传动各类方根分为钢丝绳式和齿轮齿条式，比较两种传动方式，钢丝绳提升工具有结构简单、易于生产制造、强度高、弹性大、韧性好、耐磨并能承受冲击栽荷等特点。而相比而言，齿轮齿条式虽然传递动力大、工作平衡，但制造、安装精度要求较高，成本大。所以在本设计中，我选择钢丝绳提升式做为升降机的传动方式。 确定了传动方式之后，可知升降机大致由以下几部分组成： 1、驱动装置 2、吊笼 3、导轨 4、电气系统 5、传动部分 笼结构的设计 关于升降机，最先考虑的应是吊笼的结 构，因为要简易、安装方便、乘坐，操作容易，最初设计的吊笼结构如图 示。 图 笼初步设想结构图 经研究发现，该方案存在诸多缺点。第一，塔式起重机一般位于施工重地，存在高空坠物伤人的危险，该吊笼设计过于简易，无法保证乘坐人员的人身安全。第二，塔式起重机一般安装的比较高，当该装置将工作人员载送到高空后，该装置周围没有任何类似围栏、扶手的设施，无法保证工作人员使用的舒适性，不符合人性化的设计标准。 而且，通过对塔机标准节的研究分析，发现吊笼的形状不能采用俯视图是矩形或正买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 3 - 方形的。因为塔机标准节的俯视 图是正方形中间加了条对角线（如图 2.2 a），升降机制吊笼只能分布在对角线的两侧。如果吊的俯视图采用矩形（如图 2.2 b），则吊笼的乘坐空间将变得非常有限，甚至无法达到一个人的乘坐空间。而如果采用吊笼俯视图是半圆形（如图 2.2 c）的话，则乘坐空间将大大改善，哪怕是在最小规格的 塔式起重机标准节里，也能保证有足够一个人的乘坐空间。 a b c 图 机标准节及吊笼俯视图 综合上述分析，吊笼俯视图是半圆形的方案 最佳，选择该方案，所以吊笼的形状大致是一个半圆拉伸出来的半圆柱体，再去掉中间部分（如图 另外，考虑到乘坐人员的安全问题和方便观察外部环境等因素，吊笼周围、除了出口以外，应用杆和铁丝网封好，以防坠物伤人的事情发生。 图 笼主体结构透视图 轨的设计 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 4 - 在导轮的设计时，首先对火车导轨进行了研究分析，火车轨道（图 2.4 a）是通过火车轮上的凸缘部分加上火车自身的重力作用，使其能卡在两根火车轨道之间，当然在特殊情况下，例如火车转弯的地方，外边的轨道要比内侧的轨道稍高一些，以便给火车提供向 心加速度，以些保证火车和轨道不那么容易损坏。 但本课题所设计的升降机与火车至少有两点不同的地方需要注意，第一，升降机属于垂直提升机构，所以轨道应该是垂直于地面的，这样的话，就不能利用升降机自身的重力来使它卡在轨道中；第二，升降机在塔式起重机内部做垂直往复运动，没有拐弯这种情况，所以不用考虑向心力的问题。 综合以上各方面情况，本设计的升降机导轨如下（图 2.4 b）所示，通过垂直放入的办法将吊笼的轮子放入固定好的工字钢两端的凹槽中，这样吊笼便被固定在了导轨之上，为了减少吊笼上升下降时与导轨之间的摩擦，吊笼的轮子 准备采用滚动轴承，因为上升下降的过程中，吊笼轮子主要承受径向载荷，所以吊笼轮子选用深沟球轴承。 当然为了保证两导轨之间的平行度，每隔一定距离，就必须在两导轨之间加上一根平的枕钢。 a b 图 轨方案分析 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 5 - 第三章 钢丝绳的选用 述 提升钢丝绳是升降机的一个重要组成部分，它直接关系到升降机的正常运转，以及工作人员的生命安全，因此应予以特别重视。 提升钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成股，再由若干个股围绕绳芯捻成 绳。 提升钢丝绳的钢丝为优质碳素结构钢，直径为 的钢丝绳易于磨损和腐蚀，直径超过 4钢丝在生产过程中难以保证理想的抗拉强度和疲劳性能。由于塔式起重机属于露天作业，为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝绳表面需要镀锌加以保护。钢丝韧性号可分为特号、号、号。本课题升降机属于升降人员用绳，必须采用特号钢丝绳。 丝绳的结构选用 丝绳接触方式的选用 钢丝绳绳股内各层钢丝之间有点、线、面三种接触方式，分别称之为点、线、面接触钢丝绳。 点接触钢丝绳的股内各层钢丝捻成等捻角（不等捻 距），所以各层钢丝间呈点接触，这样当钢丝绳受到拉伸载荷时，绳内各层钢丝的受力在理论上相等，但在生产实践中发现，这种钢丝绳的缺点是受拉伸，尤其是在弯曲时，由于钢丝间的点接触应力集中而产生严重压痕，往往导致钢丝绳疲劳断裂而早期损坏，所以点接触钢丝绳在本设计中不考虑。 线接触钢丝绳的股内各层钢丝是等捻距编捻，从而使股内各层钢丝互相平行而呈线接触。线接触钢丝绳在承受拉伸载荷时，内层钢丝虽会承受较外层钢丝稍大的应力，但它避免了点接触的应力集中和钢丝挤压凹陷变形，消除钢丝在接触点的二次弯曲现象，减少了钢丝绳摩擦阻力，使 钢丝绳在弯曲上有较大的自由度，抗疲劳性能显著增加，是本设计中比较理想的钢丝绳接触类型。 面接触钢丝绳是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形后捻制成绳，股内各钢丝呈面接触。其特点有：结构紧密、表面光滑、耐磨、抗挤压性能好：股内钢丝接触应力极小 ;有效断面积大，抗拉强度高；钢丝间相互紧贴，耐腐蚀能力强，钢丝绳伸长变形小。但这种钢丝绳挠性较差，需要较大直径的滚筒配合使用。由于塔式起重机上方空间狭小，而且除滚筒外还需要安置电机和减速器，所以本设计中不宜采用面接触式的钢丝绳。 丝绳的捻向 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 6 - 钢丝绳外层绳股的捻制方向有左捻和右捻两种，由于绳股呈螺旋线，钢丝绳受拉伸载荷时，便会沿松捻方向转动，因此，在选择钢丝绳时，应注意捻向要求。一般先用捻向的原则是与钢丝绳在滚筒上缠绕时的螺旋线方向一致。目前国产钢丝绳滚筒大部分做右螺旋缠绕，故钢丝绳也先右捻钢丝绳。 绳股中钢丝的捻向与绳中股的捻向相同者称为同向捻钢丝绳，反之称为交互捻钢丝绳。同向捻钢丝绳柔软、表面光滑、接触面积大、弯曲应力小，使用寿命长，绳有断丝时，断丝头部会翘起便于发现。缺点是在无导向装置情况下工作时稳定性差，易打结。本设计所设计升降机具有导轨 导向机构，所以可以选用同向捻钢丝绳。 丝绳具体选用 钢丝是由圆钢条冷拔而成，其抗拉强啊 140200 2/在承受相同终端载荷的情况下，抗拉强度大的钢丝绳其绳径可以选小，但是抗拉强度过高的钢丝绳 疲劳性能差，通常提升用钢丝绳选用 155170 2/为宜。本设计采用 155 2/。 如图 所示为升降机单绳提升计算示意图，由图可知，钢丝绳最大载荷 Q 在 A 点。其值为： m a x(式中 350 Q 额定提升重量（ 250 P ) 150m ） 设 B 为钢丝绳的公称抗拉强度（ 2/，0 2。如要 保证钢丝绳安全工作，必须满足下式： 0(式中 上式中的 P 和0解上式需找出 P 和0 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 7 - 00100 (式中 03/ 将 化简并代入 0100 （ 钢丝绳的比重0可查表得知，也可近似按钢丝绳的平均比重 ，这里取平均比重。根据有关安全规程规定，专为升降人员用的钢丝绳安全系数不得小于 9，所以令，将各已知量代 ，得 即 00/ 查表选定直径为 76 钢丝绳，查表可得其相关性能： 钢丝绳直径： 丝直径： 丝总断面积： 考重量： 00m 钢丝破断拉力总和（不小于）： 6180据所选钢丝绳数据，通过下式（ ）校核其安全系数。 q （ 式中 代入数据得 1 80 所以此直径钢丝绳满足设计要求，可以选用。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 8 - 第四章 起升机构的结构设计 动机的选择 电动机有交流，直流之分，一般情况下采用交流电动机。交流电动机有鼠笼式和绕线式，绕线式启动力矩大、能满载启动，但 质量大，价格高，因此一般情况下尽量采用鼠笼式。交流电动机又分为同步和异步两种，交流同步电动机主要应用于功率较大，不需调速，长期工作的各种生产机械、如压缩机、水泵、通风机等。交流异步电机被广泛地用来驱动各种金属切削机床，起重机、锻压机、传送带、铸造机械等场合。综上所述，很明显本设计应选用三相交流异步电动机。 参考国产施工升降机提升速度（ 2436m/拟定卷筒转速0r/筒的名义直径 D=本设计升 降机每分钟提升高度为： w （ 即提升速度为 合现标准。 为使减速器的设计能方便，合理，传动比的选择不宜过大，拟定在 3040 之间，则电动机的额定转速范围为 300 1200r/600r/表后选定电机型号为 电机的技术特征如表 示： 表 132动机技术特征 电机型号 机座号 极数 同步转速 频率 额定功率 额定转速 额定电流 132S 4 1500r/0 440r/载效率 功率因数 堵转电流 堵转转矩 最大转矩 转动惯量 重量 A 2.2 2.3 8 筒的选择计算 卷筒分单层光面卷筒和多层槽面卷筒，因为卷筒名义直径 D=果选用单层光面卷筒的话， 150m 钢丝绳需要绕的圈数为 239/150 （ 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 9 - 则需要卷筒的长度至少为 150/ D =239 （ 式中 d 为钢丝绳直径，则 39 个长度对于塔式起重机上部的空间来说太大，可能会导致安装困难或根本无法安装，所以本设计应采用多层绕线槽面卷筒，设卷筒长度 名义直径 D=深 a 筒最大绕线层 6m ， 校验该卷筒，由钢丝绳直径 d 和卷筒长度 w (取 z=47,则该卷筒在 m=6 时的容绳量 )( (代入数据得 L=47 6 （ =为容绳量 L=大于钢丝绳的最大悬垂长度 50，所以该卷筒尺寸满足设计要求，可以采用。另外，该卷筒最外层绕线和最里层绕线直径最多相差 D 2d(2 5m= （ 同等转速下（ 40r/外层和最里层绕线速度相差 6040 s=22cm/s （ 这种程度的差别，乘坐人 员几乎感觉不到，可以忽略不计。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 10 - 第五章 减速器的设计计算 定总传动比及分配传动比 传动装置的总传动比要求应为： 式中 额定转速）， r/r/入数据 i= 40144036 根据该传动比，参考机械设计机械设计基础课程设计续表 3级圆柱齿轮减速器传动比一般小于 5，不符合条件。一级圆锥齿轮减速器传动比一般小于 3，也不符合条件。齿轮 090，太大。所以最终选定减速器的类型为二级圆柱齿轮减速器，该类型减速器传动比一般为 840，用直齿、斜齿或人字具。结构简单，应用广泛。 其中二级圆柱齿轮减速器又分为展开 式、分流式、同轴式三种。展开式的特点是由于齿轮对于轴承为不对称布置，因此沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。分流式的齿轮相对于轴承对称布置，常用于较大功率、变载荷场全。同轴式长度方向尺寸较小，但轴向较长，刚性较差。 分析三种不同类型的二级圆柱齿轮减速器，同轴式由于较大的轴向尺寸，刚性较差，可以率先不予考虑。另外本设计所设计升降机额定载荷小，起升功率小载荷稳定，不属于大功率、变载荷场合，所以不需要采用分流式，所以减速器类型最终确定为展开式二级圆柱齿轮减速器。 多级传动中，总传动比应为： i 0i 1i 2i 3i （ 其中，0i、 1i 、 2i 、3i、 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 11 - 对于二级展开式圆柱齿轮减速器，通常情 况下 1i =（ i ，由于电动机轴转速较高，为减小启动载荷、缓和冲击，电动机与减速器之间的连接决定采用 V 带连接。参考机械设计机械设计基础课程设计表 3用传动机构的性能及适用范围可知圆柱齿轮常用的单级传动比为 36,V 带传动常用的单级传动比为 24。设减速器一级传动比 1i =6，二级传动比 2i =4,电动机到减速器之间采用 V 带传动，传动比为0i，则根据式 得 0i=21 4636 =外 1i =各传动比均在推荐传动比选择范围之内，可以选用。 算运动和动力参数 轴的功率 1P = 1 (2P = 1P 12 = 1 12 (3P= 21 12 23(4P = 3P 34 = 1 12 23 34 (式中 1P 、 2P 、 3P 、 4P 、轴输入 功率， 01、01、23、34轴、轴与轴、轴与轴、轴与轴间的传动效率。 由电动机至卷筒的传动总效率为： w 423421 (式中， 1 是带传动的效率， 2 是轴承传动的效率， 3 是齿轮传动的效率， 4 是联轴器传动的效率。其大小 参考机械设计机械设计基础课程设计附表 1械传动和摩擦副的效率概略值可得 V 带传动效率 1 =般齿轮传动，即3=子轴承，买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 12 - 2 =轴器 4 =已知电动机输出效率 它们分别代 得： 轴的输入功率 1P =1=轴的输入功率 2P = 1P 12 = 1P 23= 轴的输入功率 3P= 2 2=轴的输入功率 4P =3P 34=3P 2 4= 各轴的转速 1n =0 (2n =110 (3n=2210 (式中 1440r/1n 、 2n 、 3n 轴、轴、轴转速，轴为高速轴，轴为低速轴， r/0i、 1i 、 2i 轴和轴至轴、轴至轴的传动比。则 轴的转速 1n =60r/轴的转速 2n =6960r/60r/轴的转速 3n=40160r/0r/轴的转速 4n = 3n =40r/ 各轴的转矩 电动机的输出转矩 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 - 13 - 550550= (轴的输入转矩 1T =i 01= (0i=带i,01= 1 ) 轴的输入转矩 2T = 1T 1i 12 = 6 (1i =齿1i, 12 =32) 轴的输入转矩 3T= 2T 2 4 (2i =齿2i，23=32） 轴的输入转矩 4T =3T 34= (34= 42 ) 运动和动力参数的计算结如表 示： 表 动和动力参数的计算结果 参数 轴名 电动机轴 轴 轴 轴 轴 转 速n(r 1) 1440 960 160 40 40 功率 P/ 矩T/( ) 410 410 510 610 610 计带传动的主要