说明书(5T单梁桥式起重机钢结构).doc

大连大学-5T单梁桥式起重机钢结构设计(带CAD图)

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大连大学-5T单梁桥式起重机钢结构设计(带CAD图)
大连大学-5T单梁桥式起重机钢结构设计
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A4 法兰.dwg---(点击预览)
A3 U型槽钢.dwg---(点击预览)
A1 车轮装置.dwg---(点击预览)
A1 端梁装置.dwg---(点击预览)
A1 5t 小车运行机构总装图.dwg---(点击预览)
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5T单梁起重机三维图 SolidWorks2008
主梁
40X40橡胶垫.SLDPRT
5TQS托架.SLDPRT
5T总装配体.SLDASM
5t扫轨板.SLDPRT
5t端梁.1.SLDPRT
5t端梁.10.SLDPRT
5t端梁.11.SLDPRT
5t端梁.2.SLDPRT
5t端梁.3.SLDPRT
5t端梁.4.SLDPRT
5t端梁.5-1.SLDPRT
5t端梁.5.SLDPRT
5t端梁.6.SLDPRT
5t端梁.7.SLDPRT
5t端梁.8.SLDPRT
5t端梁.9.SLDPRT
5t端梁装配体1.SLDASM
5t端梁装配体2.SLDASM
CD1-5-9-D电动葫芦(5t).SLDASM
CD1-5-9-D电动葫芦(5t)主体.SLDPRT
CD1-5-9电动葫芦(5t)挂钩.SLDPRT
QS06.SLDPRT
QS06电机装配.SLDASM
QS支撑架.SLDPRT
YSE801-4 实心转子电机.SLDPRT
ZL051.1缓冲器.SLDPRT
ZL051.4.SLDPRT
主动轮315-1.SLDPRT
主动轮315.SLDPRT
尼龙垫圈.SLDPRT
扫轨板.SLDPRT
缓冲器120.SLDPRT
缓冲器垫板.SLDPRT
被动轮315.SLDPRT
小车部分
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大连 大学 桥式起重机 钢结构 设计 CAD
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大连大学-5T单梁桥式起重机钢结构设计(带CAD图),大连,大学,桥式起重机,钢结构,设计,CAD
内容简介:
大 连 大 学本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目: 5T单梁桥式起重机钢结构设计学 院: 机械工程学院 专 业 、班 级: 机英135 学 生 姓 名: 邢姝 指导教师(职称): 张立 2016年 12 月 25 日填毕业论文(设计)开题报告要求开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节,又是完成高质量毕业论文(设计)的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化,特制定本要求。一、选题依据1.论文(设计)题目及研究领域;2.论文(设计)工作的理论意义和应用价值;3.目前研究的概况和发展趋势。二、论文(设计)研究的内容1.重点解决的问题;2.拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路);3.本论文(设计)预期取得的成果。三、论文(设计)工作安排1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);2.论文(设计)进度计划。四、文献查阅及文献综述学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料,并在此基础上通过分析、研究、综合,形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。综述或报告作为开题报告的一部分附在后面,要求思路清晰,文理通顺,较全面地反映出本课题的研究背景或前期工作基础。五、其他要求1.开题报告应在毕业论文(设计)工作开始后的前四周内完成;2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过;3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生,须重做或补做合格后,方能继续论文(设计)工作,否则不允许参加答辩;4.开题报告通过后,原则上不允许更换论文题目或指导教师;5.开题报告的内容,要求打印并装订成册(部分专业可根据需要手写在统一纸张上,但封面需按统一格式打印)。一、选题依据1论文(设计)题目 5T单梁桥式起重机钢结构设计2 研究领域 起重机械设计3 论文(设计)工作的理论意义和应用价值理论意义:桥式起重机是一种广泛在车间、厂房、仓库等从事搬运、装卸物料的一种运输工具。其钢结构是主要的受力元件。它是承担小车重量和外载荷及保持桥架稳定的重要构件。由于,起重机的跨度不同、承载的外部载荷的范围不同等因素的影响,主梁容易发生下挠。因此需要设计在不同条件下的主梁和端梁,以及缓冲期以满足特定条件下的起重机的装卸需要。应用价值:起重机作为物料搬运、装卸或用于安装的机械设备可以减轻或代替人们的体力劳动提高劳动生产率。它被广泛应用于国民经济的各个领域之中。在冶金行业、机械制造工业、电力工业、煤炭工业、交通运输业、建筑工业、建材工业等国民经济支柱行业中起重运输机械都扮演着重要的角色。随着时代的发展制造工厂和装卸作业场所开始转向室内使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业如钢铁、冶金和建材等行业完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机是起重机的一个主要类型,由于起重机行驶在高空,作业范围能扫过整个厂房的建筑面积,具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用户欢迎,得到了极大发展。4目前研究的概况和发展趋势我国从50年代开始着手研制门吊,由于受各方面条件的限制,与国外同类产品相比,国产轨道吊还存在不少差距,如技术性能、质量水平、作业效率等相对较低,尤其是海港堆场使用的现代化轨道吊,国内尚属空白,国内市场均被进口产品所占领。在设计技术上极限应力设计法有很大局限性应加强向塑性应力设计法的理论研究工作。大型起重机设备的可靠性研究还有待进一步完善提高、大车高速运行状态下的结构变形问题严重。大车高速运行状态下的输配电问题,大车高速运行对整机的输配电系统提出了较高要求,采用电缆卷筒供电,高速运行时大车与电缆卷筒须有较好的同步性。传统的磁滞式电缆卷筒不能满足这一要求,因此需采用由专门控制的电缆卷筒。目前电缆卷筒需从国外进口。大车高速运行状态下的电气控制问题,因为采用了高速行走的大车,两条轨道上的大车电机运行必须高度同步,否则很容易发生大车跑偏以至啃 轨的现象。集装箱桥吊的远程管理系统通讯系统未解决,远程控制的电气控制问题亟待解决。随着时代的发展制造工厂和装卸作业场所开始转向室内使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业如钢铁、冶金和建材等行业完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机是起重机的一个主要类型,由于起重机行驶在高空,作业范围能扫过整个厂房的建筑面积,具有非常重要的不可替代的作用。因而深受用户欢迎,得到了极大发展。二、论文(设计)研究的内容1.重点解决的问题 1.箱式结构的主梁的设计计算与校核2.箱式结构的端梁设计计算与校核3.主梁与端梁的法兰连接焊缝的设计计算、法兰链接螺栓的设计计算。4.主梁和端梁的焊接工艺设计5.运用三维软件对所设计进行三维建模,并作仿真分析,绘制仿真结果图。2. 拟开展研究的几个主要方面(论文写作大纲或设计思路)(1)5T单梁桥式起重机传动装置总体设计(2)5T单梁桥式起重机主要技术参数(3)5T单梁桥式起重机主要机构设计(4)5T单梁桥式起重机结构设计计算(5) 钢结构焊接工艺设计(6) 起重机小车设计3.本论文(设计)预期取得的成果设计一个满足5T承载量的钢体结构,主要设计计算端梁、横梁的尺寸,并对其进行校核,对小车的运行结构进行了设计。完善CAD工程图以及三维图,使其在实际生产操作中能够准确稳定的完成各项工作,提高生产效率,并成功投入到市场。三、论文(设计)工作安排1.拟采用的主要研究方法(技术路线或设计参数);技术路线:(1)查阅文献资料,详细研究桥式起重机起升装置,了解桥式起重机起升装置的结构。(2)根据零件的结构选取桥式起重机主梁和端梁的选择。(3)制定缓冲器机构设计方案分析。(4)利用solidworks等软件画出三维立体图,并进行力学分析。设计参数: 已知起重机的起重量为Q=5吨,桥架跨度L=16.5m,大车运行速度Vdc=6m/min,电动葫芦运行速度V=8m/min,起重速度V=12m/min,起重高度为12m,操作方式为地面。桥架采用箱式结构。2.论文(设计)进度计划第1周:了解题目研究的主要内容和技术路线,查阅有关文献。第2周:查阅文献、阅读文献第3周:阅读文献并完成外文文献翻译第4周:撰写文献综述并完成开题报告第5周:单梁桥式起重机钢结构的总体设计,绘制二维总装配图草图第6周:.箱式结构的主梁的设计计算与校核第7周:箱式结构的端梁设计计算与校核第8周:主梁与端梁的法兰连接焊缝的设计计算、法兰链接螺栓的设计计算。第9周:主梁和端梁的焊接工艺设计第10周:缓冲器的选择及校核第11周:修改并完成二维总装配图。第12周:修改并完成二维部件图及主要零件图第13周:绘制主梁和端梁法兰连接部分的的三维装配图,并做仿真分析绘制仿真结果图。第14周:撰写设计说明书第15周:提交论文、图纸、查重报告四、需要阅读的参考文献1张质文.起重机设计手册第二版(上下卷),北京:中国铁道出版社,20132范利格. 门式起重机金属结构分析及优化设计:郑州大学,20133王文浩,王安邦,王舒祎某单梁桥式起重机主梁有限元分析机械工程与自动化2013.(8):16184刘玉峰.基于ANSYS的桥式起重机结构力学性能分析及优化西安西安建筑科技大学,20125齐玉红.基于ANSYS的桥式起重机主梁结构优化设计研究D河南:郑州大学,20116赵超凡.20t龙门起重机箱形主梁力学分析及优化设计D兰州:兰州理工大学,20097 任远. 单梁桥式起重机结构分析及优化设计D山西:太原理工大学,20148 龚道雄.基于solidworks的桥式起重机参数化设计D.武汉:武汉理工大学,20099 张雨.桥式起重机主梁的有限元分析及优化设计D武汉:武汉工程大学,201410范勤董海涛,魏国前.电动单梁桥式起重机整机力学性能研究J.机械设计与制,2013(1):959711中国机械工程学会焊接学会编 焊接手册第3卷焊接结构 机械工业出版社2016年4月出版12濮良贵,纪名刚主编.机械设计(第八版)M.北京:高等教育出版社,2006.513鲁欣豫.大型起重机钢结构焊接制造工艺D天津:天津大学,200914刘鸿文 林建兴 曹曼玲 材料力学(第五版)高等教育出版 2011年1月出版15 Valerii Kushner Michael Storchak ,Determining mechanical characteristics of material resistanceto deformation in machining, J.2014.416 Ken P Chong,Daniel C Davis, ENGINEERING MECHANICS AND MATERIALS RESEARCH IN THE INFORMATION TECHNOLOGY AGEJ.1999.1217 P. F. Liu L. J. Xing Y. L. Liu J. Y. Zheng,Strength Analysis and Optimal Design for Main Girder of Double-Trolley Overhead Traveling Crane Using Finite Element MethodJ.2013.818 Gang Shi, Fangxin Hu, and Yongjiu Shi, Recent Research Advances of High Strength Steel Structures and Codification of Design Specification in ChinaJ.2014.1附:文献综述或报告文献综述前言桥式起重机是一种重要的物料搬运机械。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。桥式起重机可分为普通桥式起重机简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机3种1 。 物料搬运成了人类生产活动的重要组成部分,距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大,自动化程度的提高,作为物料搬运重要设备的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1 。起重机正经历着一场巨大的变革。大型化和专业化、模块化和组合化、轻型化和多元化、自动化和智能化、成套化和系统化以及新型化和实用化是这场变革得主题1 。经过几十年的发展,我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模,市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下,依然保持高速发展,产品几近供不应求4。尽管我国起重机行业发展迅速,但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看,与欧美日等发达地区相比,中国的技术实力还有一定差距。目前,过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看,由于技术能力所限,中国起重机在产品结构上也不完善,难以同国外匹敌5。 随生产规模的扩大及自动化程度的提高,桥式起重机应用越来越广泛,所起的作用也愈来愈大,这样对桥式起重机的要求也越来越高,安全、可靠、经济。而目前CAD技术在起重机行业应用水平参差不齐,很多企业CAD技术的应用仅仅停留在绘图层面上,力学性能分析还是手工计算,费时费力。面对桥式起重机轻型化智能化发展大趋势,桥式起重机设计必须改变传统的设计模式4。1、桥式起重机分类 1.通用桥式起重机1)抓斗桥式起重机抓斗桥式起重机的装置为抓斗,以钢丝绳分别联系抓斗起升、起升机构、开闭机构。主要用于散货、废旧钢铁、木材等的装卸、吊运作业。这种起重机除了起升闭合机构以外,其结构部件等与通用吊钩桥式起重机相同。2)电磁桥式起重机电磁桥式起重机的基本构造与吊钩桥式起重机相同,不同的是吊钩上挂1个直流起重电磁铁(又称为电磁吸盘),用来吊运具有导磁性的黑色金属及其制品。通常是经过设在桥架走台上电动发电机组或装在司机室内的可控硅直流箱将交流电源变为直流电源,然后再通过设在小车架上的专用电缆卷筒,将直流电源用挠性电缆送到起重电磁铁上。3)通用吊钩桥式起重机通用吊钩桥式起重机由金属结构、大车运行机构、小车运行机构、起升机构、电气控制系统及司机室组成。取物装置为吊钩。额定起重量为10t以下的多为1个起升机构;16t以上的则多为主、副两个起升机构。这类起重机能在多种作业环境中装卸和搬运物料及设备。4)两用桥式起重机两用桥式起重机有3种类型:抓斗吊钩桥式起重机、电磁吊钩桥式起重机和抓斗电磁桥式起重机。其特点是在一台小车上设有两套各处独立的起升机构,一套为抓斗用,一套为吊钩用(或一套为电磁吸盘用一套为吊钩用,或一套为抓斗用一套为电磁吸盘用)。5)三用桥式起重机三用桥式起重机是一种多用的起重机。其基本构造与电磁桥式起重机相同。根据需要可以用吊钩吊运重物,也可以在吊钩上挂一个马达抓斗装卸物料,还可以把抓斗卸下来再挂上电磁盘吊运黑色金属,故称为三用桥式(可换)起重机。这种起重机适用于经常变换取物装置的物料场所。6)双小车桥式起重机这种起重机与吊钩桥式起重机基本相同,只是桥架上装有两台起重量相同的小车。这种机型用于吊运与装卸长形物件。2.电动葫芦型桥式起重机其特点是桥式起重机的起重小车用自行式电动葫芦代替,或者用固定式电动葫芦作起重小车的起升机构,小车运行、大车运行等机构的传动装置也尽量与电动葫芦部件通用化。因此,与上述通用桥式起重机相比,电动葫芦型桥式起重机虽然一般起重量较小、工作速度较慢、工作级别较低,但其自重轻、能耗较小、易采用标准产品电动葫芦配套,对厂房建筑压力负载较小,建筑和使用经济性都较好。因此在中小起重量范围的一般使用场合使用越来越广泛,甚至有替代某些通用桥式起重机的趋势。1)电动梁式起重机其特点是用自行式电动葫芦替代通用桥式起重机的起重小车,用电动葫芦的运行小车在单根主梁的工字钢下翼缘上运行。跨度小时直接用工字钢作主梁,跨度大时可在主梁工字钢的上面再作水平加强,形成组合断面主梁。其主梁可以是单根主梁(电动单梁式起重机),也可以是两根主梁(电动双梁式起重机),其桥架可以是像通用桥式起重机那样通过运行装置直接支撑在高架轨道上,也可以通过运行装置悬挂在房顶下面的架空轨道上(悬挂式)10。2)电动葫芦桥式起重机其特点是固定式电动葫芦装在小车上作起升机构,小车运采用行机构也多采用电动葫芦零部件作成简单的构造形式,小车也极为简便轻巧,其整体高度小,小车及桥架自重轻、重心低、有很广泛的使用适应性10。 箱形双梁桥式起重机是由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架,在桥架上运行起重小车,可起吊和水平搬运各类物体, 它适用于机械加工和装配车间料场等场合。桥架的结构主要有箱形结构,空腹桁架式结构,偏轨空腹箱形结构及箱形单主梁结构等,5-80 吨中小起重量系列起重机一般采用箱形结构,且为保证起重机稳定,选择箱形双梁结构作为桥架结构。为了操纵和维护的需要,在传动侧走台的下面装有司机室。司机室有敞开式和封闭式两种,一般工作环境的室内采用敞开式的司机室,在露天或高温等恶劣环境中使用封闭式的司机室。箱形双梁桥架具有加工零件少,工艺性好,通用性好等优点。桥架结构应根据其工作类型和使用环境温度等条件,按照有关规定来选用钢材。桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品,起重小车用来带着载荷作横向运动;桥架和大车运行机构用来将起重小车和物品作纵向移动,以达到在跨度内和规定高度内组成三维空间里作搬运和装卸货物用6。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机,其额定起重量从几吨到几百吨。最基本形式是通用吊钩桥式起重机,其他形式的桥式起重机基本上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。2.起重机的工作原理 起重机(Crane)属于起重机械的一种,是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括:取物装置从取物地把物品提起,然后水平移动到指定地点降下物品,接着进行反向运动,使取物装置返回原位,以便进行下一次循环。门式起重机整体运行在一定长度的轨道上,由操纵室控制,由大车运行机构执行,可控制起重机整体的横向前后移动。小车是运行在横梁上的,由操纵室控制,可以实现小车在主梁上的纵向移动。在主梁的小车上,电动机通过联轴节与减速器的高速轴相连。机构工作时,减速器的低速轴带动卷筒,将钢丝绳卷入或放出,经过滑轮系统,使吊钩实现上升或下降。机构停止工作时,制动器使吊钩连同货物悬吊在空中,吊钩的升降靠电动机改变转向来达到11。3.起重机的主要结构 起重机主要包括起升机构、运行机构、金属机构等,起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器,带动卷筒转动,使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下,以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架,通常为焊接结构1。运行机构一般是由电动机、减速器、制动器、车轮、联轴器等组成1。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类:一类为集中驱动,即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮;另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型 桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三 合一”驱动方式,大起重量的普通龙门起重机为便于安装和调整,驱动装置常采用万向联轴器。 4.国外起重机的特点和发展趋势(1)重点产品大型化,高速化和专用化。 由于工业生产规模不断扩大,生产效率日益提高,以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加,促使大型或高速起重机的需求量不断增长,起重量越来越大,工作速度越来越高,并对能耗和可靠性提出更高的要求。目前世界上最大的履带起重机起重量 3000t ,最大的桥式起重机1200t,集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min,堆垛起重机级最大运行速度 240m/min,垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min17。(2)系列产品模块化、组合化和标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法,将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途,有相同联接要素和可互换的标准模块,通过不同模块的相互组合,形成不同类型和规格的起重机8 。 (3)通用产品小型化、轻型化和多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用,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,也可命名整个建筑物高度下降,建筑结构轻型化,降低造价13。(4)产品性能自动化、智能化和数字化 起重机的更新和发展,在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合,将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统,实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。(5)产品组合成套化、集成化和柔性化 在起重机单机自动化的基础上,通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统,通过中央控制室的控制,与生产设备有机结合,与生产系统协调配合。(6)产品构造新型化、美观化和实用化 结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝,提高抗疲劳性能。采用各种启强度低合金钢新材料,提高承载能力,改善受力条件,减轻自重和增加外形美观13。目前,桥式起重机被广泛应用于国民经济建设的各个领域,产品已经 形成多个系列,设计生产技术不断增强,发展前景广阔。从国内看,激烈的市场竞争条件下,降低成本,快速响应用户需求的产品设计技术对于提高企业效益和增强 企业市场竞争力有重要的意义,然而目前机械设计领域的主流设计手段还停留在以AutoCAD为代表的二维图形数字化软件设计阶段,工作量大、重复性工作多,设计过程不直观、设计中的错误也不容易发现8 。5.存在问题 我国从50年代开始着手研制门吊,由于受各方面条件的限制,与国外同类产品相比,国产轨道吊还存在不少差距,如技术性能、质量水平、作业效率等相对较低,尤其是海港堆场使用的现代化轨道吊,国内尚属空白,国内市场均被进口产品所占领。在设计技术上极限应力设计法有很大局限性应加强向塑性应力设计法的理论研究工作。大型起重机设备的可靠性研究还有待进一步完善提高、大车高速运行状态下的结构变形问题严重。大车高速运行状态下的输配电问题,大车高速运行对整机的输配电系统提出了较高要求,采用电缆卷筒供电,高速运行时大车与电缆卷筒须有较好的同步性。传统的磁滞式电缆卷筒不能满足这一要求,因此需采用由专门控制的电缆卷筒。目前电缆卷筒需从国外进口。大车高速运行状态下的电气控制问题,因为采用了高速行走的大车,两条轨道上的大车电机运行必须高度同步,否则很容易发生大车跑偏以至啃 轨的现象。集装箱桥吊的远程管理系统通讯系统未解决,远程控制的电气控制问题亟待解决。 总结随着科学的进步和工业发展的需要,现代起重机械发展迅速,人们已制造出种类繁多的起重机械和设备,在国民经济各个部门起着重要作用。实践证明:在某些关键岗位上增加一两台起重设备,劳动生存率就会成倍的增长,世界个工业发达国家十分重视物料吊装搬运系统的投资,生产规模越大,物料吊装搬运的重要性就月显著,良好的物料吊装搬运系统,可以充分发挥生产能力,同时也能保证生产的安全14。大 连 大 学本科毕业论文(设计)论 文 题 目: 5T单梁桥式起重机钢结构设计学 院: 机械工程学院 专 业 、班 级: 机英135 学 生 姓 名: 邢姝 指导教师(职称): 张立 2017年 4 月 10 日填 5摘 要起重机作为物料搬运、装卸或用于安装的机械设备可以减轻或代替人们的体力劳动提高劳动生产率。它被广泛应用于国民经济的各个领域之中。随着时代的发展制造工厂和装卸作业场所开始转向室内使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业如钢铁、冶金和建材等行业完成生产过程中的起重和吊装等工作。设计一个满足5T承载量的钢体结构,主要设计计算端梁、横梁的尺寸,并对其进行校核,对小车的运行结构进行了设计。完善CAD工程图以及三维图,使其在实际生产操作中能够准确稳定的完成各项工作,提高生产效率,并成功投入到市场,桥式起重机由桥架、大车运行机构、小车运行机构和电气设备构成。在系统整体设计中采用传统布局的典型结构,桥式起重机是一种提高劳动生产率重要物品搬运设备,主要适应车间物品搬运、设备的安装与检修等用途。起升机构滑轮组采用双联滑轮组,重物在升降过程中没有水平移动,起升过程平稳,且钢丝绳的安装和更换容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒,有与钢丝绳接触面积大,单位压力低的优点。在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等。5t桥式起重机小车运行机构主要由减速器,运行机构,卷筒装置,吊钩装置,联轴器,限位器,锥形转子电动机等部分组成。本文根据设计任务书要求,主要对5t桥式起重机小车运行机构的总体方案选择和确定,然后对传动系统进行设计。根据设计要求和目的,参考5t桥式起重机小车运行机构首先对5t桥式起重机小车运行机构进行工艺分析,选择合理机构及装配方案,然后对减速器和电动机进行外形设计,钢丝绳的选用及强度验算,卷筒的参数计算及验算,再计算齿轮的传动比,确定各个齿轮的参数,进行强度计算,选择合理的轴承、键、轴套等各种零部件,画出总体装配图。最后对齿式弹性联轴器作了一些简明的阐述。关键词:起重机,5t桥式起重机,小车运行机构,卷筒,吊钩AbstractCrane for material handling, loading and unloading or for the installation of machinery and equipment can reduce or replace physical labour productivity. It is widely used in various fields of the national economy. With the development of manufacturing facilities and places of loading and unloading operations are turning to indoor cranes occupies a dominant position. Bridge cranes are mainly used in large processing enterprises such as iron and steel, metallurgy and building materials industries in the complete production process of lifting and hoisting work. Design a 5T capacity steel structure dimensions of design computation of main beams and cross beams, and checking, to design the structure of the car. Perfect CAD drawing and the graphic, make it accurate and stable in actual production operations to complete the work, improve productivity, and successfully brought on to the market, crane bridge, crane traveling mechanisms, car running gear and electrical equipment. In the overall system design using the traditional layout of a typical structure, crane is an important goods handling equipment productivity, major adaptation workshop goods handling, installation and maintenance of equipment and other purposes. Lifting unit pulley twin sheave, the weight lifting without horizontal movement, lifting process smooth and easy installation and replacement of wire rope. Corresponding winding device using single-layer reels, and wire rope contact area is large, the advantages of low pressure. Also involved in the hoisting mechanism wire rope, reducer, coupling, the choice of motor and brake, etc. 5T crane cars run mainly by reduction gear, running gear, drum unit, hook device coupling, stopper, conical rotor motor and other components. According to design specification requirements, mainly for 5T crane general scheme of car running gear selection and determination, and then the transmission system design.According to design requirements and purpose, reference 5T bridge type crane car run institutions first on 5T bridge type crane car run institutions for process analysis, select reasonable institutions and the Assembly programme, then on reducer and motor for shape design, wire rope of selection and the strength checking, reel of parameter calculation and the checking,. Finally, gear type flexible couplings are described in brief.Key words: crane 5T overhead traveling crane, car running gear, reels, hooks目 录摘 要IAbstractII目 录III第1章 绪论11.1 课题的研究意义11.2 起重机的工作原理13.起重机的主要结构21.2 国内外发展现状2第2章 机构工作级别和钢丝绳选择42.1机构利用等级42.2机构载荷状态42.3机构工作级别42.4钢丝绳的选用42.4.1钢丝绳的选择42.4.3钢丝绳直径的计算4第3章 卷筒的设计63.1卷筒几何尺寸63.2卷筒强度计算83.3吊钩的选择83.4滑轮结构和材料8第4章 起升电动机的选择10第5章 传动比的分配及运动和动力参数125.1计算总传动比125.2分配减速器的各级传动比125.3传动装置的运动和动力参数12第6章 减速器齿轮的设计146.1第一级齿轮的参数设计计算146.2第二级齿轮的参数设计计算186.3第三级齿轮的参数设计计算22第7章 减速器轴及其装配的设计277.1第一轴的设计及其装配277.2 第二轴的设计307.3第三轴的设计337.4润滑与密封37第8章 主梁及端梁设计计算388.1 主梁断面几何特性388.2 主梁强度的计算398.3刚度计算438.4 端梁设计计算458.4.1 轮距的确定468.4.2 端梁中央断面几何特性468.5 起重机最大轮压478.5.1起重机支座及作用478.5.2 起重机最大轮压的计算478.6 最大歪斜侧向力538.7 端梁中央断面合成应力538.8 车轮轴对端梁腹板的挤压应力548.9 主、端梁连接计算548.9.1 主、端梁连接形成及受力分析548.9.2 螺栓拉力的计算558.9.3 缓冲器58第9章 焊缝连接分析599.1 连接方法599.2焊接599.1.2 对接焊缝599.1.3 角焊缝59结 论64致 谢65参考文献66第1章 绪论 1.1 课题的研究意义桥式起重机是一种重要的物料搬运机械。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。桥式起重机可分为普通桥式起重机简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机3种1 。 物料搬运成了人类生产活动的重要组成部分,距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大,自动化程度的提高,作为物料搬运重要设备的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1 。起重机正经历着一场巨大的变革。大型化和专业化、模块化和组合化、轻型化和多元化、自动化和智能化、成套化和系统化以及新型化和实用化是这场变革得主题1 。经过几十年的发展,我国桥式起重机行业已经形成了一定的规模,市场竞争也越发激烈。桥式起重机行业在国内需求旺盛和出口快速增长的带动下,依然保持高速发展,产品几近供不应求4。尽管我国起重机行业发展迅速,但是国内起重机仍缺乏竞争力。从技术实力看,与欧美日等发达地区相比,中国的技术实力还有一定差距。目前,过内大型起重机尚不具备大量生产能力。从产品结构看,由于技术能力所限,中国起重机在产品结构上也不完善,难以同国外匹敌5。 随生产规模的扩大及自动化程度的提高,桥式起重机应用越来越广泛,所起的作用也愈来愈大,这样对桥式起重机的要求也越来越高,安全、可靠、经济。而目前CAD技术在起重机行业应用水平参差不齐,很多企业CAD技术的应用仅仅停留在绘图层面上,力学性能分析还是手工计算,费时费力。面对桥式起重机轻型化智能化发展大趋势,桥式起重机设计必须改变传统的设计模式4。1.2 起重机的工作原理 起重机(Crane)属于起重机械的一种,是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括:取物装置从取物地把物品提起,然后水平移动到指定地点降下物品,接着进行反向运动,使取物装置返回原位,以便进行下一次循环。门式起重机整体运行在一定长度的轨道上,由操纵室控制,由大车运行机构执行,可控制起重机整体的横向前后移动。小车是运行在横梁上的,由操纵室控制,可以实现小车在主梁上的纵向移动。在主梁的小车上,电动机通过联轴节与减速器的高速轴相连。机构工作时,减速器的低速轴带动卷筒,将钢丝绳卷入或放出,经过滑轮系统,使吊钩实现上升或下降。机构停止工作时,制动器使吊钩连同货物悬吊在空中,吊钩的升降靠电动机改变转向来达到11。1.3 起重机的主要结构 起重机主要包括起升机构、运行机构、金属机构等,起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器,带动卷筒转动,使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下,以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架,通常为焊接结构1。运行机构一般是由电动机、减速器、制动器、车轮、联轴器等组成1。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类:一类为集中驱动,即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮;另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型 桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三 合一”驱动方式,大起重量的普通龙门起重机为便于安装和调整,驱动装置常采用万向联轴器。 1.4 国内外发展现状80 年代在国外,特别是德国,芬兰,日本,英国,法国及保加利亚等国家的厂家,不禁相继研制生产出性能新进的电动单梁,悬挂和5t桥式起重机小车运行机构桥式起重机,还派生出先进适用的葫芦门式起重机,葫芦式抓斗起重机,葫芦吊钩抓斗两用起重机,葫芦吊钩抓斗电磁三用起重机,葫芦式旋臂起重机葫芦式壁行起重机,葫芦桥式堆垛起重机及立体仓库用葫芦式巷道堆垛起重机。葫芦式起重机品种,类型,规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比例的增加,将使各种类型的葫芦式起重机形成一种独立而重的起重运输设备体系。国产5t桥式起重机小车运行机构是从上世纪50年代以仿造形式开始生产与发展的。1949年7月上海最先试制成功仿德国公司1.5t和3t一般用途钢丝绳5t桥式起重机小车运行机构,并投入小批量生产。从上世纪70年代末到80年代初,葫芦式起重机已进入到一个引进开发的新阶段。特别是5t桥式起重机小车运行机构运行小车出现了多种形式的支撑和悬挂方式,大大增加了葫芦式起重机的类型,和扩大应用范围。70年代初我国自行设计了钢丝绳5t桥式起重机小车运行机构取代TV型钢丝绳5t桥式起重机小车运行机构,至目前为止5t桥式起重机小车运行机构在国内生产制造,使用已达30多年历史。5t桥式起重机小车运行机构是将电动机、减速器、卷筒、制动器和运行小车等紧凑地合为一体的起重机械,由于它轻巧、灵活、成本较低,且安全可靠,零部件通用程度大,互换性强,单重起重能力高,维护方便等特点,是目前用途广泛,深受欢迎的轻型起重设备。5t桥式起重机小车运行机构可以式固定的也可以通过小车和桥梁组成电动单梁桥式起重机、简单双梁桥式起重机和简单龙门式起重机等,稍加改动,还可作卷扬作用。第2章 机构工作级别和钢丝绳选择机构工作级别按机构的利用等级和载荷状态选择,本设计的基本参数为:提升高度:12m,提升速度:12m/min,提升重量:5t。2.1机构利用等级 机构利用等级按机构总设计寿命分为十级,总设计寿命规定为机构假定约使用年数内处于运转的总小时数,它仅作为零件的设计基础,而不能视为保用期,电动葫芦一般处于清闲的使用状态,根据GB/T3811-1983,机构利用等级如下:机构利用等级 T4,总设计寿命/h 32002.2机构载荷状态载荷状态是表明机构承受最大载荷及载荷变化程度,电动葫芦一般在低于额定载荷的状态下工作,并且也不经常的使用,根据GB/T3811-1983,由于电动葫芦经常工作在中等载荷,较少承受最大的载荷,所以机构载荷状态选为L2-中。2.3机构工作级别 根据机构利用等级和机构载荷状态,依据GB/T3811-1983,机构的工作级别选为M32.4钢丝绳的选用 钢丝绳是起重设备不可缺少的关键件,也是易损件,正确选择及合理使用,按要求进行维护、保养。可提高钢丝绳的使用寿命,避免事故发生。2.4.1钢丝绳的选择钢丝绳是起重机械及起重运输、吊装捆绑作业不可缺少的主要零部件,被广泛的应用作为起升绳、变幅绳、牵引绳、吊装绳等不论作为哪一种用途的钢丝绳,如果选用类型不当,使用方法不合理,缺乏安全检查,又不重视保养,更为重要的是已达报废还继续使用,都有可能发生因钢丝绳的损伤或破断而产生的重大事故。2.4.3钢丝绳直径的计算钢丝绳直径可由钢丝绳最大工作静压力按式d=c确定式中d-钢丝绳最小直径 mm c-选择系数 mm/Ns-钢丝绳最大工作静压力钢丝绳最大静压力:在起升机构中,钢丝绳最大工作静拉力是由起升载荷考虑滑轮组效率和承载分支最后确定,起升载荷是指起升质量的重力。起升质量包括允许起升的最大有效物品,取物装置(下滑轮组,吊钩,吊梁,抓斗,容器,起重机磁铁等),悬挂挠性件及其他在升降中的设备质量。起升高度小于50m的起升钢丝绳的重量可以不计。5t电动葫芦的起升载荷可以只考虑起升的最大有效物品,其他的忽略不计,所以S=(5t1000kg/t9.8N/kg)/2=24500N选择系数c选择系数c的取值与机构的工作级别有关,依据GB/T38111983,选取c=0.093.由钢丝绳最大静拉力s和选择系数c得:d=0.093=14.557mm15mm第3章 卷筒的设计3.1卷筒几何尺寸卷筒名义直径 D=h.d式中:d-钢丝绳直径 h-与机构工作级别和钢丝绳机构有关的系数 选择系数h:根据GB/T 3811-1983、h=14式中d=15mm 所以 D=h.d =1415 =210mm考虑到各方面的因素 取D=220mm 绳槽半径 R=(0.530.56)d =0.5515mm =8mm 绳槽深度(标准槽) H=(0.250.4)d =0.415mm =6mm 绳槽节距(标准槽) P=d+(24) =15mm+(24)mm =19mm 卷筒厚度 钢卷筒:d 15mm卷筒长度:(单联卷筒) 图3-1卷筒长度示意图 L=L+2L+L 式中:L-无绳槽的卷筒端部尺寸,按需而定 L-固定绳尾所需长度,L3P L=(+Z)其中:H-最大起升高度,H=12000mm; m-滑轮组倍数,电动葫芦中m=2; P-绳槽节距,P=19mm所以: L= (+Z)P =(19 =368mm L按需而定,取: L=25mm L3P =319mm =57mm所以 : L= L+2L+L =368+50+57 =475mm3.2卷筒强度计算 由机械设计手册单行本表8155得L3D,所以只需校核由弯曲产生的拉应力,计算公式: =(MP)M-由钢丝绳最大拉力引起的卷筒的最大弯矩N.mmW抗弯截面模数 (mm)D卷筒绳槽底径,mmD-卷筒内径,mm-许用拉应力,Mpa钢:=,-屈服强度 =194217.3mmM=7350000N.mm =7350N.m =37.8Mpa=225Mpa =112.5Mpa 所以可以选用3.3吊钩的选择根据机械性能和实际经验选其强度等级选M级,查机械设计手册钩号选5。3.4滑轮结构和材料绳索滑轮一般用来导向和支承,以改变绳索及其传递拉力的方向或平衡绳索分支的拉力。滑轮直径Dhd=1415mm=210mm,采用Q235。小型铸造滑轮的强度尺寸决定于铸造工艺条件,一般不进行强度计算。66第4章 起升电动机的选择4.1电动机类型的选择系列电动机是电动葫芦的起升电机,或用于要求起动较大及制动力矩较大的驱动装置,也可以在起重运输机械,机床,生产流水线和其它需要迅速制动的场合中使用,本系列电机采用50Hz、380V电源,基准工作制S3,负载持续率25%,通电启动次数是每小时120 次。本系列电机为卧式电动机,采用圆锥面制动器,输出端轴伸为矩形花键,机座不带底脚,前端盖有凸缘(法兰式)安装孔在前端盖凸缘上,本系列电动机为封闭式结构,防护等级为IP44,冷却方式为自扇冷式ICO141,绝缘等级为B级4.2电动机参数的确定由文献3.式5-2、5-7和5-8可得,起升机构的静功率为 (4-1)总起重量为起升机构总效率为根据式(4-1)kw又由文献3知,工作类型为中级的电动葫芦用电机,负载持续率FC=25%。于是按文献3表5-9选型锥型转子电动机,功率P=13kw,转速1400r/min。4.3联轴器的选择起重机用联轴器常用的有齿式联轴器、梅花弹性联轴器、弹性柱销联轴器、万向联轴器、耦合器等。由于钢丝绳电动葫芦有其特殊性,电机和减速器的输出轴的距离较远及两轴的平行误差较大,查文献1需要满足以下强度公式: (4-2) = 式中: 理论转矩, 驱动功率,KW,=13KW 工作转速,r/min,=1400r/min 电动机系数,=1.0 工况系数,=1.75 启动系数,=1.0 温度系数,=1.0 公称转矩 根据式(4-2) = ()由文献1选择型齿式联轴器,公称转矩第5章 传动比的分配及运动和动力参数5.1计算总传动比卷筒转速 已选定电动机型号为,满载转速为1400r/min i=1400/17.37=80.65.2分配减速器的各级传动比由文献3,表5-8,分配传动比 由于传动装置的实际传动比只有在传动件的参数确定后才能准确计算,故工作机的实际转速只能在传动件设计计算完成后进行核算,一般允许与设计要求的转速有(3-5)%的误差。5.3传动装置的运动和动力参数 1.各轴转速轴:轴:轴:轴: 2.各轴的输入功率由第五章得知=12.6kw式中: 电动机的输出功率 轴的输入功率 轴的输入功率 轴的输入功率 轴的输入功率电动机与、轴间的传动效率 3.各轴转矩 T= T= T= T=第6章 减速器齿轮的设计6.1第一级齿轮的参数设计计算 1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)材料及热处理,由文献2表10-1选得,大小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,齿面硬度为48-55HRC(2)5t桥式起重机小车运行机构是特种重工机械,精度等级选7级(3)选小齿轮齿数,大齿轮齿数取(4)选取螺旋角,初选螺旋角。 2.按齿面接触强度设计 (6-1) (1)确定公式内的各计算数值试选载荷系数由文献2图10-30选取区域系数由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2图10-26查得,由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限,大齿轮的疲劳接触强度极限。由文献2式10-13计算应力循环次数由第1章机构利用等级知道,总设计寿命=12500h由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力:取失效概率为1%,安全系数S=1,由文献2式10-12得 (2)试算小齿轮的分度圆直径,根据式(6-1) 计算圆周速度 (3)计算齿宽b及模数m (4)计算纵向重合度 根据纵向重合度,从文献2图10-28查得螺旋角影响系数 (5)计算载荷系数K由文献2表10-2,使用系数根据V=2.35m/s,7级精度,由文献2图10-8查得动载系数K=1.13,由文献2表10-3查K=K=1.2,从文献2表10-4中,综合考虑取 另由文献2图10-13查得 (6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 (7)计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 (6-2) (1)确定公式的各计算数值1)计算载荷系数 2)根据纵向重合度,由文献2图10-28查得螺旋角影响系数0.96由文献2图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限 弯曲疲劳寿命系数及安全系数分别为 , , 3) 计算当量齿数 由文献2表10-5查得 , ,计算弯曲疲劳许用应力 计算大小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值较大。 (2)设计计算根据式(6-2) 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数得出,取标准值,取分度圆直径 取,则,取 4.几何尺寸计算计算中心距圆整后 将圆整后的中心距修正螺旋角=因值改变不多,故各个参数不必修正。计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度 圆整后取,。6.2第二级齿轮的参数设计计算 1.选精度等级,材料及齿数(1)材料及热处理,由文献2表10-1选得,大小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,齿面硬度为48-55HRC(2)起重机为特种机械,故精度等级选7级精度(3)选小齿轮齿数,大齿轮齿数取(4)选取螺旋角,初选螺旋角。 2.按齿面接触强度设计 (6-3) (1)确定公式内的各计算数值试选由文献2图10-30选取区域系数=2.425由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2图10-26查得,由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限,大齿轮的疲劳接触强度极限。由文献2式10-13计算应力循环次数由第一级计算得:由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数,计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由文献2式10-12得 (2)试算小齿轮的分度圆直径根据式(6-3) (3)计算圆周速度 (4)计算齿宽及模数 (5)计算纵向重合度 根据纵向重合度,从文献2图10-28查得螺旋角影响系数 (7)计算载荷系数K根据,7级精度,由文献2图10-8查得动载系数,由文献2表10-3查得,从文献2表10-4中,综合考虑取=1.29 另由文献2图10-13查得 (8)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 = =53.78=54.06mm (9)计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 (6-4) (1)确定计算参数1)计算载荷系数 2)由文献2图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限。由N1,N2,通过文献2图10-18查得弯曲疲劳寿命系数及安全系数分别为,,。由文献2表10-5查得,Y,。计算弯曲疲劳许用应力 计算大小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值较大。 (2)设计计算根据式(6-4) 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取标准值,取分度圆直径 取,则 4.几何尺寸计算 (1)计算中心距 圆整为132mm (2)将圆整后的中心距修正螺旋角 =arccos=arccos=因值改变不多,故各个参数不必修正。 (3)计算大小齿轮的分度圆直径=52.80mm=211.20mm (4)计算齿轮宽度 =0.852.80=42.088mm圆整后=43mm,=48mm.6.3第三级齿轮的参数设计计算 1.选精度等级,材料及齿数 (1)材料及热处理,由文献2表10-1选得,大小齿轮的材料均为40Cr,并经调质及表面淬火,齿面硬度为48-55HRC (2)起重机为特种机械,故精度等级选7级精度 (3)选小齿轮齿数=20,大齿轮齿数取204=80 (4)选取螺旋角,初选螺旋角。 2.按齿面接触强度设计 (6-5) (1)确定公式内的各计算数值试选=1.6由文献2图10-30选取区域系数由文献2表10-7选取齿宽系数由文献2图10-26查得,由文献2表10-6查得材料的弹性影响系数按齿面硬度查得小齿轮的接触强度极限,大齿轮的疲劳接触强度极。由文献2式(10-13)计算应力循环次数由第二级计算得 =由文献2图10-19查得接触疲劳寿命系数,。计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1,由式10-12得 (2)试算小齿轮的分度圆直径根据式(6-5) (3)计算圆周速度 (4)计算齿宽b及模数m (5)计算纵向重合度 根据纵向重合度,从文献2图10-28查得螺旋角影响系数。 (6)计算载荷系数根据V=0.26m/s,7级精度,由文献2图10-8查得动载系数,由文献2表10-3查得,从文献2表10-4中,综合考虑取 另由文献2图10-13查得 (7)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 (8)计算模数 3.按齿根弯曲强度设计 (6-6) (1)确定计算参数计算载荷系数 由文献2图10-20d查得齿轮的弯曲疲劳极限。由文献2图10-18查得,弯曲疲劳寿命系数及安全系数分别为,由文献2表10-5查得,计算弯曲疲劳许用应力 计算大小齿轮的并加以比较 小齿轮的数值较大。 (2)设计计算根据式(6-6) 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取标准值=4,取分度圆直径 取=,则Z 4.几何尺寸计算 (1)计算中心距 圆整后将圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多,故各个参数不必修正。 (2)计算大小齿轮的分度圆直径 (3)计算齿轮宽度圆整后,。第7章 减速器轴及其装配的设计7.1第一轴的设计及其装配 1.求第一轴的功率、转速、和转矩 由前面第6章已经算出数据得知: 2.求作用在齿轮上的力第一轴上的小齿轮分度圆直径。 3.估计最小轴颈先按文献2式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为40Cr,调质处理。根据文献2表15-3,取A=112,于是得 4.轴的结构设计考虑到实际情况,所定方案如图7-1所示:图7-1第一轴的尺寸 1轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径,为了使所选的轴直径与轴承的孔径相适应,故需同时选取轴承的型号,初选轴承为6305的深沟球轴承,所以轴的最小直径为。根据轴向定位要求,确定轴的各段直径与长度:为了满足轴承的轴向定位要求,1-2轴段右端需制出一轴肩,查轴承的装配,取2-3段的直径。轴承与轴配合的孔长度为18mm,故。取轴肩。为保证齿轮的轮齿的加工,取。4-5段为齿轮轴直径,分度圆,。5-6段直径应比齿轮的齿根略小一点,故取,。因为轴比较长,所以适当增加6-7的直径,。由右端试选轴承,取,。根据所选择的联轴器的花键尺寸,与联轴器配合的轴的直径尺寸;与联轴器轮毂配合的尺寸L=42mm,轴的长度略长点,为满足整体尺寸合理,取。在装配图中取适当尺寸,,第一轴总长度L=525mm。至此初步确定了轴的各段直径与长度。 5.轴的强度校核 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图,在确定轴承支点位置时应从手册中查取值,对于两边都是深沟球轴承来说,查文献1得,跨距可直接在轴的尺寸图上量取为395mm。左端轴承力臂长,右端力臂长。由于齿轮受力已经算出,则经计算得出受力简图图7-2,弯扭矩图图7-3:图7-2受力简图图7-3弯扭矩图M=138081N.mm按弯扭合成应力校核轴的强度: 进行校核时,通常只校核最大弯矩和扭矩的截面的强度,根据以上数据,取=0.6,轴的计算应力: =Mpa = =90.7Mpa 前已确定轴的材料为40Cr钢,调质处理,由文献2表15-1查得,因此:,故该轴是安全的。7.2 第二轴的设计 1.求2轴的功率P,转速n和转矩T 2.求作用在齿轮上的力第二轴上的小齿轮分度圆直径第二轴上大齿轮与第一级小齿轮配合,故受力相等,方向相反。 由三个轴的角度关系确定受力角度关系,三个轴的角度关系由中心距确定见图7-4图7-4轴的中心角度关系 3.初步确定轴的最小直径先按式(15-2)初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为40Cr,调质处理,根据表15-3取,于是得 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径,为了使所选的轴直径与轴承的孔径相适应,故需同时选取轴承的型号,初选轴承为61806,深沟球轴承,所以轴的最小直径为。 4.轴的结构设计轴的结构及装配见图7-5。 图7-5第二轴的结构1-2段,由于左端轴承可以略小于最小直径,试选深沟球轴承N6306,所以,装配中为了满足上下级齿轮的正确啮合,左端轴承右定位套筒长度取为35mm,因此2-3轴段与第一级齿轮传动的大齿轮轮毂配合为,所以;由于第一级大齿轮轮毂长,所以2-3段长应略短,取。3-4段设一轴肩来对第一级大齿轮右端定位,根据装配尺寸需求取,。4-5段同理第一轴,取,。5-6段是齿轮轴齿轮,已在齿轮设计中计算,取(齿顶圆), 。6-7段是为了保持齿轮与箱体壁保持一定的距离,根据装配要求,取,。7-8段同样是轴承配合,直径尺寸与1-2段相同,配合为,根据轴承,取。至此初步确定了轴的各段直径与长度。 5.轴的强度校核首先根据轴的结构图作出轴的计算简图,在确定轴承支点位置时应从手册中查取a值,对于两边都是深沟球轴承来说,查文献1得,跨距可直接在轴的尺寸图上量取为395mm。左端轴承力臂长=45mm,右端力臂长=350mm。由于齿轮受力已经在8.1.2算出,第二轴的的受力见图7-6。图7-6 第二轴的受力简图图7-7 第二轴弯扭矩 按弯扭合成应力校核轴的强度:进行校核时,通常只校核最大弯矩和扭矩的截面的强度,根据以上数据,取=0.6,轴的计算应力: 前已确定轴的材料为40Cr钢,调质处理,由文献2表15-1查得,因此:,故该轴是安全的。7.3第三轴的设计 1.求第三轴的功率,转速和转矩 2.求作用在齿轮上的力第三轴上大齿轮为第二级齿轮传动,受力大小等于第二级小齿轮,受力方向相反:第三轴上小齿轮是齿轮轴上的齿轮 3.初步确定轴的最小直径先按文献2式15-2初步确定轴的最小直径,选取轴的材料为40Cr,调质处理,根据文献2表15-3取=112,于是得 4.轴的结构设计根据轴向定位要求,确定轴的各段直径与长度,轴的定位见图7-8。图7-8 第三轴的结构及装配1-2段,由于左端轴承可以略小于最小直径,试选深沟球轴承N6306,所以,。2-3段要起到对左端轴承轴向定位的作用,所以,为满足装配要求。3-4轴段与第二级齿轮传动的大齿轮轮毂配合为,所以;第二级大齿轮轮毂长,由于要设立轴用当圈,取。 4-5段设一轴肩来对第二级大齿轮右端定位,根据装配尺寸需求取,。5-6段同理第一轴,取,。6-7段是齿轮轴齿轮,已在齿轮设计中计算,取(齿顶圆), 。7-8段是为了保持齿轮与箱体壁保持一定的距离,根据装配要求,取,。8-9段同样是轴承配合,直径尺寸与1-2段相同,配合为,根据轴承,取。至此初步确定了轴的各段直径与长度。 5.轴的强度校核首先根据轴的结构图作出轴的计算简图,在确定轴承支点位置时应从手册中查取值。轴所受力见图7-7,轴所受弯扭矩见图7-8。 进行校核时,通常只校核最大弯矩和扭矩的截面的强度,根据以上数据,取,轴的计算应力 =Mpa = =51.9Mpa轴的材料为40Cr钢,调质处理,由2表15-1查得=100Mpa。因此:,故该轴是安全的。图7-9 第三轴的受力简图图7-10 第三轴弯扭矩图7.4润滑与密封1.润滑 查参考文献,齿轮采用浸油润滑;当齿轮圆周速度时,圆柱齿轮浸油深度以一个齿高、但不小于10mm为宜,大齿轮的齿顶到油底面的距离3050mm。轴承润滑采用润滑脂,润滑脂的加入量为轴承空隙体积的约2/5,采用稠度较小润滑脂。2.密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承,并阻止润滑剂的漏失。查参考文献3表7-3-44,高低速轴密封圈为毡圈密封。箱体与箱座接合面的密封采用密封胶进行密封。第8章 主梁及端梁设计计算8.1 主梁断面几何特性根据系列产品资料,粗布给出主梁的断面尺寸如图示:图8-1 主梁断面尺寸主梁跨中断面图根据系列产品资料,查得28a普型工字钢(GB706-65)的尺寸参数: h= 280mm b=122mm d=8.5mm t=13.7mm F1=55.45 q=43.4公斤/m 主梁断面面积 Jx=7114cm Jy=345cm F=0.5(l1-21)+21h1+22l2+F1+l3 =0.5(40-20.5)+20.540+20.525.5+55.45+110.5 = 151cm 主梁断面水平形心轴x-x位置 y1= 式中:F1主梁面的面积(cm).F1 y1x-各部分面积对x-x轴的距离(cm ) y1x-各部分面积形心至x-x轴的距离(cm)则:y1=0.5(40-20.5)79.75+20.54060+20.525.531.5+55.4515+110.50.5151 =37cm y2 =4cm结果:F=151cm y1=37cm y2 =4cm 主梁断面惯性矩 Jx=Jxi+Fi y1 =(390.5 ) 12+390.542.75 + 20.540 12+20.54023 +(20.517.4 )12cos47+20.525.55.7 +7114+55.4522 +(10.51 ) 12+10.5136.5 =111545Jy=Jyi+Fi y1 =(0.539 ) 12+2400.512+20.54019.75+2 0.51912sin47+20.525.510+345+110.512 =21849 结果:Jx=111545 Jy=21849 8.2 主梁强度的计算 根据这种起重机的结构形式及特点,可以不考虑水平惯性对主梁造成的应力及其水平面内在和对主梁的扭转作用也可以忽略不计。该主梁的强度计算按第类载荷进行组合,对活动在和由于小车的论据很小,可近似的按集中载荷计算。跨中断面弯曲正应力包括:梁的整体弯曲应力和由小车;轮压在工字钢下翼缘引起的局部弯曲应力两部分,合成后进行强度校核。梁的整体弯曲在垂直平面内按简支梁计算,在水平面内按刚度的框架计算:图8-2 简支梁受力分析 垂直载荷在下翼缘引起的弯曲应力根据起重机设计手册计算: x= 单位:公斤/厘米式中:P=Q+KIIG葫 =50001.2+5001.1 =6550其中:Q-额定起重量,Q=5000公斤; G葫-电动葫芦自重,G葫=500公斤; -动力系数,对于中级工作类型,=1.2; k-冲击系数,对于操纵室操纵时 ,k=1.1; y1-主梁下表面距断面形心轴x-x的距离,y1=37厘米 ;yx-主梁跨中断面对x-x轴惯性力矩,yx=111545; l-操纵室重心到支点的距离,l=100cm; G操-操纵室的重量,G操=400公斤; G葫 电动葫芦的自重, G葫=500公斤; q-桥架单位长度重量(公斤米); q= 1000F+q =10000.01517.85+7.5=126kgm其中: F-主梁断面面积,F=0.0151 m -材料比重,对钢板,=7.85tm q-材料横加筋板的重量所产生的均布载荷,q=7.5 tm;所以:x=37111545(1.25000+1.1500) 41650+1.14001002+1.11.261650 8 =1060公斤/厘米结果:x=1060公斤厘米主梁工字钢下翼局部弯曲计算图8-3 工字钢下翼轮压局部 计算轮压作用点位置i及系数 i=a+c-e 式中:i-轮压作用点与腹板表面的距离(cm); c-轮缘同工字钢翼缘边缘之间的间隙,取c=0.4 cm; a=(12.2-0.85) 2=5.675cme=0.164R(cm)对普型工字钢,翼缘表面斜度为.R-为葫芦定轮踏面曲率半径,由机械手册31.84查得R=17.5 cm 则: e=0.16417.5=2.87 cm所以:i=5.6750.4-2.87=3.205 =3.2055.675=0.57结果:i=3.205 =0 .57工字钢下翼缘局部曲应力计算:图8-4 主梁工字钢如上图所示L点横向(在xy平面内),局部弯曲应力1由下式 计算: x=式中: a1-翼缘结构形成系数,贴板补强时取a1=0.9; k1-局部弯曲系数,由图可得:k1=1.9图8-5 局部弯曲系数 其中:t-工字钢翼缘平均厚度 -补强板厚度 t0=t+=1 cmt=1.37 cm t0=(1.37+1)=2.37=5.61 cm所以:1=(0.91.919005.61)=579公斤/厘米结果:1=579公斤厘米如图,1点纵向(在yz平面内)局部弯曲应力为2由下式计算:2=式中:k2由图得:k2=0.6所以:2=183公斤厘米如图中得点纵向(yz平面内)局部弯曲应力为3,由下式计算: 3= 式中: K3-局部弯曲系数,查图得:k3=0.4 a2-翼缘结构形式系数,贴板补强时a2=1.5所以:3=(1.50.419005.61)=203公斤厘米主梁跨中断面当量应力计算图中的1点当量应力为 当= = =1077公斤厘米=1800公斤厘米点当量应力为当,由下式计算:当i=x+3=1060+203=1263公斤厘米 =1800公斤厘米8.3刚度计算垂直静钢度计算 f= f= 式中:f-主梁垂直静挠度(cm)P-静载荷(公斤)P=Q+G=5000+500=5500公斤L-跨度 L=1100厘米E-材料弹性衡量,对3号钢E=2.11010公斤/厘米Jx-主梁断面垂直惯性矩()Jx=111545 f-许用垂直静挠度(cm),取f= 厘米所以: f=2.2cm f=1650700=2.36cm ff 所以满足要求结果水平静刚度计算 f水=f水= 式中: f水-主梁水平静挠度,cm; P-水平惯性力,公斤; P=(5000+500)20=275公斤; Jy-主梁断面水平惯性矩; Jy=21849 ; f水-许用水平静挠度,取f水= 厘米。 f水=1650200=0.825cm; f水=0.56cm f水f水=0.825厘米满足要求注:系数的选取是按P惯=a平=(Q+G)/9.80.5(Q+G) P惯-水平惯性力,公斤; g-重力加速度,取g=9.8m/s; a平-起重机运行机构的加速度,当驱动轮为总数的时,取a=0.5 m/s。 动刚度计算 在垂直方向的自振周期: T=2T 0.3s 式中:T-自振周期(秒) M-起重机和葫芦的换重量, M=(0.5qlk+G) 其中:g-重力加速度,g=980cm/s ; L-跨度, L=16.5m; q-主梁均布载荷,q=1.26公斤/厘米; G-电动葫芦的重量,G=500公斤。 所以:M=(0.51.261650500)=1.75公斤秒厘米 K=5006公斤厘米则:T=0.1112秒 TT=0.3s8.4 端梁设计计算本产品的端梁结构采用钢板冷压成U形槽钢,在组焊成箱形端梁,见下图,端梁通过车轮将主梁支承在轨道上,端梁同车轮的联接形成是将车轮通过心轴安装在端梁的腹板上。图8-6 端梁8.4.1 轮距的确定 = 即k=()L =() 16.5 =2.3573.3m 取k=2.5m=250厘米8.4.2 端梁中央断面几何特性(1) 断面总面积 参数见中央断面图,则: F=2300.5+2210.5+28.51=79.5cm(2) 形心位置 (相对于z-z)则: y1=(2300.515+210.529.75+210.51.25+28.5115.75) 79.5=15.4cm 所以:y2=30-15.4=14.7cm (相对于y-y)则:z1=(300.522.75+300.51.25+28.510.5+2210.512) 79.5 =7.9cm 所以:z2=23-z1=15.1cm(3) 断面惯性矩 Jx=21/120.530 +2300.50.4 +1/121 28.5 +128.50.35 +1/12210.5 +210.514.5 +1/12210.5 +210.514.15 =8452.34 Jy=21/120.521+2210.54.1+1/12300.5+300.514.85+1/12300.5+306.650.5+1/1228.51+28.57.4 =6659.6以上的计算公式均出自起重机设计手册P146平行移动轴公式:Iz1=Iz+aA Iz=(4) 断面模数 Wx=Jx/y1=8452.3415.4=751cm Wy=Jy/Z2=6659.615.1=441cm8.5 起重机最大轮压 一般的单梁桥式起重机是由四个车轮支承的,起重载荷通过这些支承点传到轨道道上。8.5.1起重机支座及作用 起重机支座反力作用见下图:图8-7 起重机支反力作用8.5.2 起重机最大轮压的计算 带额定载荷小车分别移到左、右两端极限位置时,按第类载荷计算最大轮压。 (1)操纵室操纵,当载荷移到左端极限位置时,各车轮轮压 Na= (1+ )+ KG轮主+ KG驱+ Nb=(1-)+ KG轮主+ KG驱+ Nc=(1-)+ KG轮从+ KG驱+ Nd=(1+ )+ KG轮从+ KG驱+ 式中:Q-额定起重量,Q=5000公斤; G-电葫芦重量,G=500公斤; K-冲击系数,对有操纵室的单梁吊取k=1.1;-动力系数,对中级工作类型单梁吊取=1.2; G端-端梁重,G端=165kg; G轮主-主动轮装置重,G轮主=65.5; G轮从-从动轮装置重,G轮从=46公斤; G驱-驱动装置,G驱=497公斤; G操-操纵室重量,G操=400公斤; q-主梁单位长度的重量.q=126公斤/m=1.26公斤/cm; L-跨度,L=1650厘米; k-轮距,k=250cm; L2=694cm,L1=740cm; Ki=25cm,l=100cm; s1=841.5cm s2=1310cm 均出自起重机计算实例。所以: Na=(1.25000+1.1500) 4(1+27401650)+1.1 1.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400(1650-100)165025250 =3936公斤 =3936NNb=(1.25000+1.1500) 4(1-2465.851650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400100 165025250 = 169+571+91+72+54+2.7 =960公斤 =9600NNc=(1.25000+1.1500) 4(1-27401650)+1.11.2616504+1.11652+1.146+ 1.14001001650(250-25)200 =906公斤 =9060NNd=(1.25000+1.1500) 4(1+27401650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.146+1.1400(1650-100)1650(250-25)250 = 3024+381+85+51+350 =4192公斤 =41920N 操纵室操纵当载荷移到右端极限位置时各车车轮轮压: Na= (1- )+ KG轮主+ KG驱+ Nb=(1+ )+ KG轮主+ KG驱+ Nc=(1+ )+ KG轮从+ KG驱+ Nd=(1- )+ KG轮从+ KG驱+ 式中:l2=694cm所以:Na=(1.25000+1.1500) 4(1-26941650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400(1650-100)165025250 =1089公斤 =10890NNb=(1.25000+1.1500) 4(1+26941650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400100165025250 =3805公斤 =38050NNc=(1.25000+1.1500) 4(1+26941650)+1.11.2616504+1.11652+1.146+ 1.14001001100(250-25)250 =3752公斤 =37520NNd=(1.25000+1.1500) 4(1-26941650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.146+1.1400(1650-100)1650(250-25)250 =1345公斤 =13450N当起重机满载时,无论在左端或右端 NA=ND NBNC都相差不大,因此,计算均通过。 当起重机空载时a.操纵室操纵起重机各轮的轮压(运行到左侧时)Na空= (1+ )+ KG轮主+ KG驱+ Nb空=(1-)+ KG轮主+ KG驱+ Nc空=(1-)+ KG轮从+ KG驱+ Nd空=(1+ )+ KG轮从+ KG驱+ 式中的各参数与前面所表示的一样则:Na空=1.15004(1+27401650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400(1650-100)165025250=261+571+91+72+54+41 =1090公斤 =10900NNb空=1.15004(1-27401650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400100165025250 = 14+571+91+72+54+3 =805公斤 =8050NNc空=1.15004(1-27401650)+1.11.2616504+1.11652+1.146+ 1.14001001650(250-25)250 = 14+571+91+51+24 =751公斤 =7510NNd空=1.15004(1+27401650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.146+1.1400(1650-100)1650(250-25)250 = 261+571+91+51+372 =1346公斤 =13460N (4)操纵室操纵,空载时移到右端极限位置时,各车轮的轮压: Na空= (1- )+ KG轮主+ KG驱+ Nb空=(1+ )+ KG轮主+ KG驱+ Nc空=(1+ )+ KG轮从+ KG驱+ Nd空=(1- )+ KG轮从+ KG驱+ 所以:Na空=1.15004(1-26941650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400(1650-100)165025250=22+571+91+72+54+41 =851公斤 =8510NNb空=1.15004(1+26941650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.165.5+ 1.149+ 1.1400100165025250= 253+571+91+72+54+3 =1044公斤=10440NNc空=1.15004(1+26941650)+1.11.2616504+1.11652+1.146+ 1.14001001650(250-25)250 = 253+571+91+51+24 =990公斤 =9900NNd空=1.15004(1-26941650)+1.11.2616504+1.11652+ 1.146+1.1400(1650-100)1650(250-25)250 = 22+571+91+51+372 =1107公斤 =11070N所以,电动单梁桥式爱中级对操纵室操作满载时,它的最大轮压是当载荷移到左端极限位置时的从动轮D上,即:ND为最大轮压Nmax=4192公斤=41920N.Nmin为最小轮压,出现在当起重机空载时,电动葫芦移到左侧时B轮上的轮压,即Nmin=NB空=805公斤=8050N8.6 最大歪斜侧向力 起重机运行时,由于各种原因会出现跑偏、歪斜现象。此时,车轮轮缘与轨道侧面的接触,并产生运行方向垂直的侧向力s.图8-8 桥架简图 由上图所示:当载荷移到左端极限位置时,操纵室操纵时最大轮压为ND=3891公斤,并认为NAND,这时的最大歪斜侧向力为: SD=N式中:N-最大轮压 ,N=4192公斤; -测压系数。对于轮距同跨度的比例关系在 之间,可取=0.1 。当载荷移到右端极限位置时,操纵室操纵最大轮压为3805公斤,这时最大歪斜侧向力为: 8.7 端梁中央断面合成应力 由于操纵室连接架加强了操纵室侧端梁的强度,所以最大侧向力考虑当载荷右移到极限位置时最大侧向力在B轮上。 式中:K-轮距,K=250cm; 断面模数,; -许用应力,由于端梁受力复杂,一般只计算垂直载荷和歪斜侧向力,所以许用应力3号钢取1400公斤cm;=3805250(2549)+380.5250(2441)=974公斤/厘米所以=1400公斤/厘米.安全8.8 车轮轴对端梁腹板的挤压应力车轮轴对端梁腹板的挤压应力为挤 挤=挤式中操纵室操纵时,起重机最大轮压,当载荷小车移到左端极限位置时,最大轮压在D轮上,即=4192公斤;端梁腹板轴孔直径,=7cm;端梁支撑腹板厚,=1.5cm挤许用压应力,对3号钢取挤=1150公斤/ cm所以挤 =4192(271.5)=200公斤/厘米挤=1150公斤/ cm,安全8.9 主、端梁连接计算8.9.1 主、端梁连接形成及受力分析 本产品的主、端梁连接是采用螺栓和减载凸缘那你结构的形式,如图所示,主梁两端同端梁之间各用六个M20螺栓(45号钢)连接。图8-9 主、端梁连接受力分析:这种连接形式,可以为在主、端梁之间,垂直载荷由凸缘承受剪力及挤压力,此情况下,螺栓主要承受由起重机运行时的歪斜侧向力和起重机支承反力所是使的造成的拉力。一般水平惯性力对螺栓的影响可忽略不计。本产品的操纵室是由一个刚强的连接架同时连接到主梁及端梁上。这样就加强了主、端梁之间的连接强度,所以这里仅验算非操作室一侧的主、端梁连接强度。8.9.2 螺栓拉力的计算 (1)起重机歪斜侧向力力矩的计算已知:起重量Q=5000公斤 跨度L=1650cm 起重机运行速度V=45mmin如(歪斜侧向力简图)所示:起重机歪斜侧向力矩为:MS=sk式中;s-歪斜侧向力,由前节得:s=sB=380.5公斤 k-轮距 k=2.5m所以:MS=380.52.5=951公斤米 (2)歪斜侧向力矩对螺栓拉力的计算如上图(b)中,对螺栓d的计算设歪斜侧向力矩MS对螺栓d的拉力为N1则N1=式中系数2.5是考虑螺栓预案紧力及载荷分布不均匀性的系数。式中:MS-歪斜侧向力矩,MS=951公斤m x-螺栓d距离图(b)中的y-y轴的距离 x=0.52m Xi-每个受拉螺栓距离图(b)中y-y轴的距离的平方之和(m)所以:N1=2.59510.52(0.52 +0.52 +0.52 +0.02+0.02+0.02) =1522公斤 (3)起重机支承反力对螺栓的作用力矩当载荷移动到非操纵室一侧的极限位置时,取端梁作为受力离体,其受力如下图:图8-10 车轮受力分析取点为受力平衡点=0得:MR=MN=RBl0式中:l0-力臂,如图中所示,取t0=12cm; MR-支反力RB对C的作用力矩(公斤m); MN-所有受拉螺栓对C点得力矩之和(公斤m); RB-起重机右端支反力,可认为是RB=NB+NC; RB=3805+3752=7557公斤;所以:R=MN=RBl0=75570.12=907公斤米 (4)支反力矩对螺栓的拉力设支反力矩MR对螺栓d的拉力为N2.N2=式中:MN-各螺栓的力矩和; MN=907公斤米; y-螺栓d中心线至上图z-z轴的距离(m);yi-每个受拉力螺栓到图中z-z轴距离平方之和;2.5-考虑螺栓预紧力及载荷分布不均与性的影响系数。所以:N2=2.59070.245(0.245+0.245+0.16+0.16+0.075 +0.075) =5560.1824 =3048公斤 (5)螺栓d承受的总拉力N0=N1+N2=1522+3048=4570公斤 (6)验算螺栓强度受拉螺栓强度= 式中:N0-螺栓总拉力, N0=4570公斤; F0-螺栓的净断面面积cm,F0= ;其中:d0-螺纹根径,对于M20螺栓的螺纹底径d0=16.75mm 即:1.675cm ; 所以 F0=3.141.675 4=2.2cm -螺栓的许用应力(公斤厘米);=(0.50.6)s其中:s-材料屈服极限,对端梁连接螺栓采用45号钢正火的M20螺栓,s=3600公斤厘米。所以:=45702.2=2077公斤厘米所以:强度合格 (7)凸缘垂直剪切应力验算剪应力:=cRB/F式中:c-受剪断面形状系数,对矩形断面,c取1.5;RB-支反力,RB=7557公斤;F-受剪面积,F=154=54cm ;-材料许用剪切应力,=950公斤厘米。所以: =1.5755754=210公斤/cm 合格 (8)凸缘挤压应力验算挤压应力 挤=RB/ F端式中:RB-支反力,RB=6919公斤;F-承压断面面积,由图(b)中得:F=0.454=21.6cm;端-材料的端面挤压应力,端=2400公斤厘米。所以:端=755721.6=350公斤厘米 端端=2400公斤厘米验算通过。8.9.3 缓冲器为了阻止起重机和小车越轨,在起重机和小车轨道两极端位置装有挡铁,叫收起起重机。小车与挡铁相撞的动能,保证设备不受损坏,当运行速度超过20m/min应装缓冲器。本次设计所从所采用的是:橡胶缓冲器,因弹性变量较少,吸收动能有限,常用于运行速度50m/min一下的小车或25m/min以下的起重机上,其环
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本文标题:大连大学-5T单梁桥式起重机钢结构设计(带CAD图)
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