毕业设计（论文）桥式起重机小车的总体设计.doc

毕业设计桥式起重机小车的总体设计102011129马文涛机械工程系马文涛102011129学生姓名： 学号： 机械设计制造及其自动化系 部： 许鑫专 业： 指导教师： 二一四年六月诚信声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 桥式起重机小车的总体设计 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 102011129 学生： 马文涛 指导教师： 许鑫讲师 专业负责人： 田静 1 设计的主要任务及目标本课题要求起重机与厂房建筑物的配合一级小车与桥架的配合要适当，小车车轮的轮压必须分布均匀，小车架上的机构与小车架结构配合要适当，小车各部分的设计应方便制造，安装、维护和检验。2设计的基本要求和内容（1）了解机械产品的设计方法；（2）完成桥式起重机小车运行机构的分析与设计；（3）完成相应的工程图；（4）毕业设计说明书；（5）答辩用PPT演示幻灯片一份；（6）其他校、系规定内容。3主要参考文献1成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，2004.2江洪，陈燎，王智等. SolidWorks有限元分析实例解析M . 北京：清华大学出版社.2007。3北京钢铁学院机械设计教研组. 起重运输机械M .北京：中国工业出版社.1965。4王旭，王积生. 机械设计课程设计M.北京：机械工业出版社.2003。5张质文等. 起重机设计手册M .北京：铁道出版社.1998。4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅相关材料，撰写开题报告2014年3月9之前2掌握机械产品的设计方法，了解起重机的小车机构2014年3月10日到2014年4月153完成小车机构的分析与设计2014年4月16到2014年5月164完成相应的工程图设计说明书等整体设计2014年5月17到2014年5月315校订论文，论文装订，PPT制作2014年6月1到2014年6月20桥式起重机小车的总体设计摘要： 起升机构是起重机最主要的机构。它是由原动机、卷筒、钢丝绳、滑轮组、和吊钩组成。原动机的旋转运动通过卷筒、钢丝绳、滑轮组机构变为吊钩的垂直向下直线运动。为使重物停止在空中某一位置或控制重物的下降速度，在起升机构改革中必须设置制动器或定制器等装控制置。卷筒是起重机起升机构上的一个重要的零部件，在起升机构中，卷筒用来卷绕、收存钢丝绳，把原动机的回转运动变为钢丝绳的直线运动，与此同时，把原动机动性驱动力传递给钢丝绳。与此同时，把原动机动性驱动力传递给钢丝绳。双梁小车运行机构，小车运行机构常采用低速轴集中驱动，电动机通过固定在小车架上的立式减速器、联轴器和传动轴驱动车轮，主动轮常取总轮数的一半，制动器放在电动机另一端的外伸轴上。这种驱动型式的优点是可以采用标准部件，安装和维修方便。通常将立式减速器布置在小车中心线。起重小车的设计首先根据已知数据计算小车运行的阻力；然后在对计算数据进行分析并查阅相关资料来选择合适的电动机、减速器、制动器等；最后完成小车运行机构的设计。关键词：桥式起重机；起升机构；小车运行机构；设计The overall design of trolley bridge craneAbstracts:The lifting mechanism is the main crane. It is composed of the original motivation, reel, wire rope, pulley block, and the lift hook. Rotary motion motive of the drum, the wire rope, pulley mechanism into the vertical hook downward motion in a straight line. In order to make the weight to stop in the air a position or control the weight rate of decline, in the lifting must set the brake or custom device to control the mechanism reform. The drum is one of the important parts of the crane hoisting mechanism, the lifting mechanism, reel for winding wire rope, keep the original motivation, rotary motion into linear motion of the wire rope, at the same time, the original driving force to the steel wire rope.双梁小车运行机构，小车运行机构常采用低速轴集中驱动，电动机通过固定在小车架上的立式减速器、联轴器和传动轴驱动车轮，主动轮常取总轮数的一半，制动器放在电动机另一端的外伸轴上。这种驱动型式的优点是可以采用标准部件，安装和维修方便。通常将立式减速器布置在小车中心线。 Double beam car movement organization, the car run institutions often use the low speed shaft drive, motor deceleration by vertical fixed in a small frame on the device, coupling drive shaft driving wheel, the driving wheel often take half of the total number of rounds, brake on the extended shaft motor on the other end of the. Advantages of this drive is the standard parts, convenient installation and repair. Usually the vertical reducer arranged on the vehicle center line.起重小车的设计首先根据已知数据计算小车运行的阻力；然后在对计算数据进行分析并查阅相关资料来选择合适的电动机、减速器、制动器等；最后完成小车运行机构的设计。 Design of heavy vehicle according to the known data to calculate car running resistance; then in the calculated data were analyzed and the relevant data to select the appropriate motor, reducer, such as brake; finally completed the design of the car run institutions.关键词：桥式起重机；起升机构；小车运行机构；设计Keywords:bridge crane;hoisting trolley running mechanism;design目 录1前言11.1 桥式起重机的简介11.2 起重机械的发展21.3 起重机械的特点21.4 起重机械的组成32起升机构设计52.1确定起升机构传动方案52.2 钢丝绳的选择52.3卷筒的设计62.4 吊钩滑轮组102.5 电动机的选择112.6 减速器的选用112.7 制动器的选择122.8联轴器的选择142.9电动机发热验算143小车运行机构设计153.1传动方案的确定153.2小车运行阻力的计算153.3 电动机的选择173.3.1 电动机的静功率173.3.2 电动机的初选183.3.3 电动机的过载校验183.3.4电动机的发热校验193.4减速器的选择193.4.1减速器的传动比193.4.2 标准减速器的选用203.5起动时间的计算213.6制动时间的计算213.7打滑验算223.8起重机小车的构造243.9 小车车轮和轨道的选用263.10制动器的选择273.11联轴器的选择283.12补偿轴设计293.12.1轴的设计计算293.12.2键的选择304总结31参考文献32致谢33太原工业学院毕业设计1前言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2565。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。1.1 桥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。1.2 起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。1.3 起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。1.4 起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，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、自身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。 此次设计主要介绍桥式起重机的起升机构和小车运行机构。通过对已知数据的计算与分析并查阅相关资料来完成电动机、减速器、制动器的选择验算；并对吊钩滑轮组、卷筒组进行设计分析；最终完成起升机构和小车运行机构的设计。其总体布置方案为起升机构采用齿轮联结盘式卷筒，直径为14.5mm的钢丝绳，短钩型吊钩组；小车运行机构采用双梁小车运行机构。其总体布置简图如图1.1所示:图1.1总体布置简图1小车架 2输油管装配 3减速器4制动器 5带动轮联轴器 6卷筒组7电动机 8制动器 9电动机10齿式联轴器 11立式减速器2起升机构设计2.1确定起升机构传动方案依据结构紧凑原则选用传动方案为:带浮动轴的传动方案，双联滑轮组；根据文献1表7-2可以选倍率m = 3。具体方案如下: （1）电动机和卷筒之间采用效率较高的标准两级减速器;（2）制动器采用常闭式:制动力矩应保证有足够的制动安全系数;（3）卷筒与减速器低速轴之间采用联轴器连接；其工作简图如图2.1所示；图2.1 起升机构简图1电动机 2联轴器 3浮动轴 4 制动器5带制动轮的联轴器 6 减速器 7 卷筒 8 卷筒支座2.2 钢丝绳的选择钢丝绳破断拉力由公式（2.1）、（2.2）确定: (式2.1)式中:F0钢丝绳破断拉力；n钢丝绳安全系数；由文献1表5-2可知: n =5，=0.98 由文献2表3-2-11查得。由 (式2.2)破断拉力F0nSmax=17894.75=89473.5N取=0.85则:查文献1表5-3知d=14.5mm。故选钢丝绳为:6w(19)-14.5-1550-I-光-右交GB1102-74并验算:2.3卷筒的设计根据资料可选择卷筒材料为HT300，联接方式为单层双联，卷筒为齿轮联结盘式铸造卷筒，其简图如图2.2所示； 图2.2 卷筒简图由公式: (式2.3)确定卷筒长度。卷筒其D(e-1)d查文献1表3-3-2知道:e=18,则:取 D=350mm Lg =80mm确定卷筒壁厚:= 0.02D+（610）故取=16mm计算直径: (式2.4)所以D1=364.5 mm。取绳槽节距t=16.5mm 槽深h=5mm ,R=8mm, L1=3t,L2=2t,Z=2,则:=1608.48mm故取L=1650mm卷筒内径D0=D-=350-16=334mm。（3）强度校核当L3D时，由验算。卷筒所受的总弯矩 (式2.5)弯矩:扭矩:则 其计算简图如图2.3所示。图2.3 卷筒计算简图（4）卷筒转速: (式2.6)（5）初步确定轴的直径: (式2.7)式中:d1轴的最小直径；P输出轴功率；n输出轴转速。由文献3表15-3,选轴的材料40Cr，则:A0=100,故 (式2.8)取d=90mm(6) 选择轴承:由d=90mm,选择角接触球轴承 7218c,成对使用,其主要参数是:d=90mm;D=160mm;B=30mm;基本额定动载荷是122KN,极限转速4800r/min(油润滑),查文献4公式13-5进行校核可知: (式2.9)式中:C基本额定动载荷；(7) 卷筒与轴选用键连接部分:选择普通平键: 校核: （式2.10)(8) 确定绳子和卷筒的连接方式:绳子末端用压板固定在卷筒外表面.查文献5表3-3-1选压板序号为:4(14d17) ,压板4GB5975-86(标准槽压板);卷筒长度L与直径D之比L/D=1650/350=4.71,L/D值查表3-3-5压板稳定的要求。2.4 吊钩滑轮组选用”短钩型吊钩组”，起重量(t):10t,滑轮数:3 整体布局如下表:表2.1 滑轮组数据表AHH1Dl1LD1SM10363952603507731011088160kg(1)吊钩:材料20号钢(DG20) 查文献2选A型(短钩)，国标为GB10051.1-88。尺寸系列如表2.2所示:采用锻造单钩(梯形截面)，起重量为10t；表2.2 吊钩系列尺寸D120 S90B75H115d80d170d0M64L400L180重量32kgL190L265R14R1155R236R3120R420R5125R684R762 （2）滑轮选择与尺寸的确定: 查文献6 “Q/ZB 159-73”钢丝绳直径 d=14.5mm(e值见表5-37),由于: 取D=380mm查表5-50可知滑轮轮缘断面尺寸:R0.6d=0.614.5=8.7mm又=40oDF0.6D=228mm ,DF为平衡滑轮直径:2.5 电动机的选择起升机构的静功率为: (式2.11)起升机构总效率: (式2.12)式中:z滑轮组效率:z=0.98d导向滑轮效率:d =0.985(=90o)t卷筒效率: tde传动效率:e=0.95 故:又 K电=0.8因此 Pjc0.818.83=15.064kW 根据文献3,选择电机为Y200L1-6主要参数是:同步转速:1000r/min额定功率:P=18.5kw,满载转速:n=970r/min2.6 减速器的选用电动机的转速: n = n0-（n0- n1）=1000 -（1000-970）=963r/min传动比:i=963/126.176=36.79根据文献3选定ZSL355型变速器，主要参数:输入转速1500r/min许用输入功率 145 kW公称传动比45验算货物实际速度:输出轴强度校核:输出轴最大径向力Rmax:Rmax =0.5(2Fmax+P卷)=0.5(227400+4560)=29680N （式2.13）参考有关资料P卷=4560N减速器输出轴最大径向力许用值15000 N输入最大扭矩:=（0.70.8）Ti= （0.70.8）2955036.790.95=15116.1217275.57NM （式2.14） 式中为电动机最大转矩倍数；i为减速器的传动比；为减速器的效率.减速器许用输入扭矩:T = 23500 Nm所以验算符合要求。2.7 制动器的选择根据物体下降时的扭矩T静降= =0.917=225.36NM制动转矩:1.5 =338.64Nm查文献4可得直流电磁铁块式制动器。型号YWZ-315/4主要参数:额定转矩 :315 NM制动直径:315 mm验算启动时间: t= （式2.15) 式中:J为起升时换算到电动机轴上的转动惯量:J=1.15+ =1.150.68210 （式2.16） =0.785kgm2 式中:Jg为高速轴上旋转质量的转动惯量:= 0.25（GD）+ （GD） + （GD） =0.25（1.683+0.286+0.76）=0.682kg.m （式2.17）t=1.79550=310 NM t= =268.01NMt= =1.89s一般通用桥式起重机（3t80t），启动时间为t=1s2s，上述起动时间符合电动机起动要求。验算制动时间:t= （式2.18）同理求得J=1.814kgm2n=2n- n = 21030r/min = 1.76s验算制动时间符合要求。2.8联轴器的选择根据电动机输出轴的直径和变速器的输入直径选用联轴器CL1（Q/ZB104.1.00）型齿轮联轴器和CL2（Q/ZB104.2.00）型齿轮联轴器。CL2主要参数:Z型轴孔，允许最大转矩140kgm允许最大转速3000r/min，内齿圈连接螺栓数6，模数2.5，齿数38，转动惯量0.21kgm2CL8 主要参数:Z型轴孔，允许最大转矩2360kgm允许最大转速1140r/min内齿圈连接螺栓数10，模数4，齿数62，转动惯量8.3kgm22.9电动机发热验算等效功率: = （式2.19）根据表3-27，t/t，查图3-52 起升机构曲线1得=0.88，查表3-28 得K =0.75 = =0.7518.82=12.42=15.064因此，PjcP效，电动机满足不过热条件。3小车运行机构设计3.1传动方案的确定对于桥式起重机的小车运行机构，可以采用双梁小车运行机构和单主梁小车运行机构。双梁小车运行机构，小车运行机构常采用低速轴集中驱动，电动机通过固定在小车架上的立式减速器、联轴器和传动轴驱动车轮，主动轮常取总轮数的一半，制动器放在电动机另一端的外伸轴上。这种驱动型式的优点是可以采用标准部件，安装和维修方便。通常将立式减速器布置在小车中心线。单主梁小车运行机构，其小车运行不及双梁小车平稳。为了减小轮缘摩擦阻力，垂直车轮没有轮缘，用水平轮导向，减速器采用立式套装型式。这种结构型式车轮较多，装配精度要求较高，与双梁小车运行机构比较，垂直轮压大，加工和装配工作量大由于要求小车运行速度为m/min，且车轮数为4个，相比之下故采用双梁小车运行机构，布置简图如图3.1。图3.1小车运行机构布置图1电动机 2制动器 3减速箱4行走轮 5传动轴 6开式齿轮3.2小车运行阻力的计算小车在直线轨道上稳定运行的静止阻力Fj由摩擦阻力Fm，坡道阻力Fp和风阻力FW三项组成。 (式3.1)（1）摩擦阻力Fm小车满载运行时的最大摩擦力: (式3.2)式中:Q额定起升载荷，Q=98000N；G起重机小车的自重载荷，按1中目前生产的起重机特性绘制的图表（图43）选G=40000N；车轮沿平轨道的滚动摩擦系数，由1表27车轮材料45钢，踏面硬度HBS320350，取=0.3mm；f车轮轴承处的摩擦系数，由1表26查取:f=0.015；d与轴承相配合处车轮轴的直径mm；D小车车轮的直径，利用1表25的推荐值可选对应于该起重量的车轮直径。采用车轮直径mm；车轮踏面宽度为60mm。考虑车轮轮缘与轨道之间的摩擦系数和集电环与滑线之间的摩擦阻力的系数，由7表28查取:；将上述各值代入(式3.2）中得:N满载运行时的最小摩擦阻力: (式3.3)代入(式3.3)中得:N空载运行时最小摩擦阻力: (式3.4)将上述各值代入式（16）中得:N（2）坡道阻力Fp式中为坡度角，当坡度很小时，在计算中可用轨道坡度Ks代替sin，即: (式3.5)式中: Ks坡度阻力系数，其值与起重机类型有关，桥式起重机为0.001；门式和门座起重机为0.003；铁路起重机为0.004；建筑塔式起重机为0.005，桥架上的小车为0.002。在臂架或桥架悬臂上运行的小车，故取:Ks=0.002。将上述各值代入(式3.5）中得:N（3）风阻力Fw在露天工作的起重机要考虑起重机和起吊物品所受的风阻力。 (式3.6)式中:qf工作状态下的基本风压N/m2；A1起重机有效迎风面积m2；A2重物的迎风面积m2。由于本起重机设计在室内工作，故风阻力可忽略不计，即: N综上所述可得，小车在轨道上稳定运行的静阻力为: (式3.7)将上述各值代入式（3.4）中得: N3.3 电动机的选择3.3.1 电动机的静功率 (式3.8)式中:Fj起重机或小车运行静阻力，Fj=2097.6N；v0初选运行速度，v 0=45m/min；机构传动效率=0.85 0.95取=0.9；m电动机个数，m=1。将上述各值代入(式3.7）中得:kW 3.3.2 电动机的初选一般可根据电动机的静功率和机构的接电持续率JC值，对照电动机的产品目录选用。由于运行机构的静载荷变化较小，动载荷较大，因此所选电动机的额定功率应比静功率大，以满足电动机的起动要求。由上可在8中选取合适的电动机:型号:额定功率:1.8 kW额定转速:815 额定矩:2.2 3.3.3 电动机的过载校验 初选电动机之后，要进行过载能力校验，可按下式进行计算: (式3.9)式中:Q+G起重机的额定起重量载荷和小车自重载荷之和，Q+G =138000N；Nn电动机额定功率, Nn =1.8；运动摩擦阻力系数，查文献3表10-12取=0.006；Ks坡度阻力系数，取Ks =0.002；n1电动机的额定转速，n1=815；ts机构的起动时间，ts =6.17；GD2运行机构总飞轮矩，即折算到电动机轴上的机构飞轮矩和电动机及同轴上的非轮轮矩之和N,取GD2=0.955Nm2；as平均起动转矩标准值，对绕线型电动机取1.7，笼型电动机取0.9，串励直流电动机取1.9，复励直流电动机取1.8，他励直流电动机取1.7，取as=1.7。将上述各值代入(式3.9）中得: kW即:符合过载要求。3.3.4电动机的发热校验绕线型异步电动机发热校验时，稳态平均功率按下式计算: kW (式3.10)式中的0.8为稳态负载平均系数，对塔式起重机和一般起重机是合适的。将上述各系数值代入(式3.10）中得:kW 3.4减速器的选择3.4.1减速器的传动比机构的计算传动比: (式3.11)式中:n电动机额定转速；D车轮直径；v运行速度。代入(式3.11）中得:3.4.2 标准减速器的选用由于运行机构起、制动时的惯性载荷大，惯性质量主要分布在低速部分，因此起、制动时的惯性载荷几乎全部传递给传动零件，所以在选用或设计减速器时，输入功率应按起动工况确定。减速器的计算输入功率为: kW (式3.12)式中:m运行机构减速器的个数，=1；v运行速度，v =0.75；运行机构的传动效率，=0.90；Fj运行静阻力，Fj =2097.6N；Fg运行起动时的惯性力N，N其中 ，考虑机构中旋转质量的惯性力增大系数，取。将上述各系数值代入(式3.12）中得:kw故可根据计算输入功率，可从标准减速器的承载能力表中选择适用的减速器。减速器型号:ZQ-250 输入功率:3.4kW传动比:15.75工作类型:重型许用转速:1000验算实际速度:v=(P1000)/Fj+Fg=(3.410000.9)/(2097.6+1711.71)=0.80m/s3.5起动时间的计算电动机的起动时间ts，是根据电动机的平均起动力矩Msav减去电动机轴上的静阻力矩M1后，将其剩余力矩来克服起重机起动过程中的惯性阻力矩来计算的。所以起动时间ts可由下式确定: (式3.13)式中:GD2折算到电动机轴上的机构总飞轮矩，查5表14.2取GD2=0.05 Nm2；Msav电动机的平均起动力矩，对绕线电动机，Msav取为1.6倍电动机的额定力矩； Msav=1.6Me=1.69550(18/815)0.102=0.344 Nm； M1折算到电动机轴上的机构静阻力矩:M1=20.250.102=0.21Nm。将上述各系数值代入(式3.13）中得:3.6制动时间的计算起重机制动时，制动时间的长短取决于制动器选择是否合理。一般是根据满载下坡，顺风的工况，计算其制动力矩，制动时间tz可由下式求得: (式3.14)式中:Mz制动器制动力矩，Mz =160；m制动器数，m =1;M1制动轴上的静阻力矩:；i1z电动机轴与制动器轴之间的传动比，i1z =1.2638iz2制动器轴与行走轮轴之间的传动比，iz2=15.75；G1D12电动机轴上的飞轮矩，G1D12=1.029Nm2；D车轮直径，D =0.25m。将上述各值代入(式3.14）中得:3.7打滑验算为了保证起重机可靠起动和准确地停车。应验算起重机的起动和制动状态下的打滑现象。起动时期:对于每组驱动轮不打滑的条件是走轮与轨道间的最小附着力应大于电动机的平均起动力扣除惯性力和车轮轴承的摩擦力如图(3.2)所示。即有: (式3.15)式中:c附着系数，在室外工作的起重机c=0.12，在室内工作的起重机c=0.16，有撒砂装置时c=0.25，取c=0.16；K附着力安全系数，K=1.11.2；Nmin驱动轮的最小轮压（集中驱动时为全驱动轮压），Nmin =39200N；k计及其他传动件飞轮矩影响的系数，折算到电动机轴上的可取k=1.11.2，取k =1.1；a平均加速度，a =v/60ts=45/(601.58)=0.47m/s2；其他符号意义同前。代入（式3.15）中得: 故符合要求。图3.2 车轮受力制动时期:对于每组驱动轮，在制动状态下，不打滑的条件为: (式3.16)式中:z平均减速度，z=v/（60tz）=45/(600.492)=1.524m/s2；tz制动时间，tz =0.492s；其他符号意义同前。代入（式3.16）中得:59863257.86N故不符合要求，但由于起重机自重较轻，运行速度较快的起重小车，其最小轮压的驱动轮往往不能通过打滑验算，但对于这种短暂的打滑还是允许的。3.8起重机小车的构造现代化桥式起重机的小车(如图3.3)具有下列特征:（1）起升和运行机构由独立的部件组成，这些部件组间用偿连轴节，主要是齿轮联轴节联系起来。齿轮联轴节补偿转轴中心的偏差和歪斜，这些偏差和歪斜是由于制造和安装不精确，以及因小车车架变形而发生的部件彼此变位所引起的。在采用分组性结构的情况，机构的装配和拆卸得到了简单化和加速。（2）在设计机构和小车车架的时候，广泛采用了划一原则在这种原则下，零件和部件的互换性得到保证，大大地降低了制造和运用起重机时的生产费用，并使所需的零件和部件储备量缩减到最低限度。（3）小车的车架用钢板焊接制成。在车架上焊接有底板（垫板）、电动机、减速器、制动器和可拆卸的轴承箱即安装在这种底板上。为了简化车架的加工，垫板的加工面布置在同一平面上（水平平面或垂直平面）。（4）起升机构和运行机构采用减速器式驱动装置。与减速器分开而独立布置的自只有起重量较大、且卷筒在旋转心轴上之起升机构的低速齿轮级。（5）卷筒和车轮安装在转轴上或旋转心上。（6）所有机构中只采用滚动轴承。（7）车轮上配装着可拆卸的轴承箱，这种轴承箱使得车轮可和轴承一起卸下。（8）通常，从动车轮安装在带有两个轴承箱的独立旋转心轴上。（9）主动车轮安装在带有两个轴承箱的独立转轴上。车轮的转轴用联轴节与减速器的转轴联结起来，因此，车轮可以与相应的轴承箱一起独立地拆卸下来，减速器也可以独立拆卸下来。(10)在大多数场合中，采用带有短行程或中行程电磁铁的弹簧闭合式制动器作为制动起之用。目前，带有长行程电磁铁的堕重式制动器只在大起重量桥式起重机的主起升机构中才有用。(11)在新型结构的起重机中，多半采用将润滑油供给轴承的集中润滑系统，它简化了起重机机构的维护，并保证了对全部轴承供给润滑油的控制工作。在小车和桥架的运行机构方面，划一化是在采用同型的部件和零件，使它们不随起重量和跨度而变的情况下，改变运行速度和车轮数目来达到的。由于划一化的结果，就急剧地缩减了用于不同起重量（以及不同跨度）之起重机中的零件和部件数量。同时划一化结构在许多情形中具有过大的自重。在设计小车时，必须保证能方便地接近所有机构旁边，并为了维护上的安全，要在小车上装设栏杆。通常，栏杆只布装在与桥架主梁相垂直的相对两边上。主视图俯视图图3.3 小车构造简图 1驱动车轮组 2缓冲器3安全尺4钢丝绳5从动车轮组 6吊钩组7制动器8电动机9齿式联轴器10立式减速器11小车架12输油管装配13减速器14制动器15制动轮联轴器16卷筒组3.9 小车车轮和轨道的选用根据小车车轮所承受的轮压查文献4得:选用直径:D=250mm工作类型:中型轨道型号:P18允许最大轮压:3.65t材料:45钢抗拉强度:600N/mm2屈服强度:300 N/mm2 车轮的校验:车轮轮面按接触强度计算。车轮的接触强度与其材料、车轮和轨道接触情况有关。为了计算车轮的接触应力，首先计算出计算轮压Pc。 N (式3.17)式中:Pmax设备正常工作时的最大轮压，Pmax =138000/4=34500N；Pmin设备正常工作时的最小轮压， Pmin =4000/4=1000N。代入(式3.17）中得:N按车轮与轨道接触情况不同，分为线接触和点接触两种:(1）线接触强度计算N (式3.18)式中: K1与材料有关的许用线接触应力常数，由3表10-1取K1=5.6N/mm2；l车轮与轨道有效接触长度，取l =20mm；C1转速系数，由1表10-3取C1=0.96；C2工作级别系数，由3表10-2取C2=1.12。代入(式3.18)中得:N故符合要求。(2）点接触强度计算 (式3.19)式中: K2与材料有关的许用点接触应力常数，按3表10-1取K2=0.1 N/mm2；R曲率半径，R =175mm；m由轨道头与车轮曲率半径之比r/R所确定的系数，由表取m=0.468；r二接触面曲率半径较小的值，取r=80mm。代入(式3.19)中得:（N）故亦符合要求。3.10制动器的选择运行机构的制动器根据起重机满载、顺风和下坡运行制动工况选择，制动器应使起重机在规定的时间内停车，制动转矩按下式计算: （式3.20)式中: Fp坡道阻力, Fp =274.4N；Fw1风阻力，按工作状态最大计算风压q1计算，Fw1=0N；Fm1满载运行时最小摩擦阻力，Fm1=905.52N；m制动器个数，m =1；m电动机个数，m=1；tz制动时间，tz =0.96s；J1转子和高速轴联轴器转动惯量， J1=0.0224kgm2；J2换算到减速器高速轴上的转动惯量，J2=0.725kgm2；其他符号同前。代入式（式3.20）中得:Nm查文献9 表224选取制动器:型号:SQZ-250/30-23制动力矩:230 Nm3.11联轴器的选择高速轴联轴器的计算扭矩应满足: (式3.21)式中: n1联轴器安全系数,取n1=1.；n1刚性动载系数，n1=1.5 Te电动机额定扭矩Nm ；Tl联轴器许用扭矩。代入(式3.21）中得:查3表12-3选择联轴器:型号:TL11公称转矩:4000Nm低速轴联轴器的计算扭矩应满足:查文献4表15-29选择联轴器:型号: CL11 公称转矩:71000N/m模数:8齿数:483.12补偿轴设计3.12.1轴的设计计算补偿轴简