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机械毕业设计全套

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JX01-141@岸边集装箱起重机总体设计,机械毕业设计全套

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中文题目： 车载起重装置 总体设计 外文题目： LORRY MOUNTED CRANES OVERALL DESIGN 毕业设计（论文）共 67 页（其中：外文文献及译文 18 页） 图纸共 6 张 完成日期 2009 年 6 月 答辩日期 2009 年 6 月 nts 1 前言 随着经济建设高潮的到来，应该伴随出现一个文化建设的高潮。在党的改革开放方针指导下，当今国内工业生产如火如荼，文化建设也是方兴未艾。遗憾的是，起重机方面的文化建设却沉寂已久。 岸边集装箱起重机 （ 简称 岸桥） 是集装箱码头的主力装卸设备和标志性建筑，其在我国各大港口中的地位和作用，历来为人们所重视和关注。岸边集装箱起重机作为港口码头重要的技术物质基础，它体现了港口的生产力水平。在岸边集装箱起重机中，结构件的费用要占整机的很大部分。 随着我国经济的高速发展，越来越多的岸边集装箱起重机投入使用，同时也面临一些问题 ，由于岸边集装箱起重机价格昂贵，用户总是希望尽量延长其使用寿命， 制造时降低成本 ，提高集装箱装卸的工作效率 。 nts 2 1 集装箱吊具 1.1 集装箱 集装箱是一种具有足够 承载 强度和 刚度，具有 一定 贮存 容积 ，能重复使用， 适用多种运输方式、便于货物装卸和整体快速换装的运输设备。 由于集装箱的规格繁多，为便于统计计算船舶的载运量、港口码头的吞吐量、库场的通过能力和机械设备的装卸效率等，国际上以 20ft(6m)集装箱作为当量箱（ TEU-TwentyFeetEquivalentUnit）来进行 换算，将20ft(6m)集装箱称为标准箱。 这里设计是针对 40ft 的集装箱（ 40 尺柜 ： 内容积为11.8x2.13x2.18 米 ， 配货毛重一般为 22 吨 ， 体积为 54 立方米 ） 。 1.2 集装箱吊具的构造和特点 集装箱吊具是一种起吊集装箱的专用机具， 它 具有与集装箱箱体相适应的结构，通过位于四角的旋锁与箱体的顶角件连接进行起吊 作业 。集装箱吊具具有自动伸缩、自动开闭锁、自动对中集装箱等机构和多种连锁安全装置，作业辅助时间短，作业效率高。 集装箱吊架如图 1-1所示。 图 1-1 集装箱吊架 Fig.1-1 Container hanger 集装箱吊具的额定起重量取决于相应的集装箱，其外形尺寸不应超过相应集装箱的最大外部尺寸（导向翼外）。 我国集装箱吊具型号和尺寸标准（ GB 3220-82） . 查 起重机设计手册 表 3-6-3，选取集装箱吊具型号 JD-30 。 表 1-1 我国标准集装箱吊具的型号、尺寸和规格 nts 3 Tab.1-1 The model, size and specifications of container spreader 型号 旋锁中心距的尺寸和极限偏差 /mm A B 对角旋锁中心距差值 /mm 旋锁转角 a 吊具的额定起重量 /kg 相应的集装箱型号 JD-30 11985 6 122295 16 o90 30500 1AA 2 岸桥的通用零部件 钢丝绳、滑轮、卷筒、联轴器等虽是岸桥上的通用标准零部件，但必须进行设计，因nts 4 为岸桥的高速重载工作要求高可靠性。 2.1 钢丝绳 2.1.1 钢丝绳卷绕系统 钢丝绳是 岸桥使用中的主要挠性构件，它具有承载能力大、挠性好、传动平稳可靠、高速运动时无噪音 、极少突然断裂 等优点， 因而 被广泛用于岸桥 的起升机构、变幅机构、牵引机构 上；其缺点是长距离的传动由于自重引起下挠， 在 起制动瞬时弹跳幅度大。因此，对 跳槽 的防护、松绳的防护都有较高的要求。 钢丝绳由一定数量的钢丝绳和绳芯经过捻制而成。首先将钢丝捻成股，然后将若干股围绕着绳芯制成绳。钢丝是钢丝绳的基本强度单元。起重机用钢丝绳的 强度一般为14001850Mpa 之间。绳芯是被绳股所缠绕的挠性芯棒，起到支撑和固定绳股的作用，并可以储存润 滑油，增加钢丝绳的挠性。 钢丝绳的卷绕系统，对不同类型的起重机是不同的，在集装箱起重机中，钢丝绳防破断的安全系数 如表 2-1 所示 表 2-1 钢丝绳安全系数 Tab.2-1 The safety factor of rope 机构 载荷组合 系数 主起升机构 LS+LLE（只考虑纵向方向） 5.0-6.0 俯仰机构 俯仰循环中最大的线拉力 最大线拉力，包括一套绳故障引起的冲击 6.0 2.0 小车运行机构 TL+LS+LL+0.50WLO+LATT+张紧装置的影响 5.0 2.1.2 钢丝绳的 选择 钢丝绳的主要是在普通捻或称逆向捻（交捻）钢丝绳和顺向捻钢丝绳之间进行选择。两种类型最好都用钢丝绳芯，应当采用镀锌钢丝和始终全部润滑或加油脂润滑，抗拉强度应大约是 1770N/mm。安全系数，即最小破断力对正常工作载荷的比必须根据国家标准。 钢丝绳工作时所受的最大拉力 kNF 5.278220max 安全系数 S=6 钢丝绳破断拉力换算系数 85.0 钢丝绳标准中给出的钢丝破 断拉力的总和 nts 5 SFFb max（ 2-1） kNFb 19485.0 65.27 查 起重机设计手册 表 3-1-5 选用 6x19普通捻钢丝绳 表 2-2 钢丝绳 主要性能 Tab.2-2 The main properties of wire rope 钢丝绳直径 钢丝总截面积/ 2mm 参考自重kg/100m 钢丝破断拉力总和 /N（不小于） 钢丝绳 /mm 钢丝 /mm 18.5 1.2 128.87 121.8 219000 2.1.3 钢丝绳的寿命和维修 影响钢丝绳寿命、磨损的主要因数是：绳的卷绕系统 ， 钢丝绳系统的类型 ， 卷筒和滑轮的直径 ， 反向弯曲的影响 ， 滑轮之间的距离 ， 钢丝绳通过滑轮时的速度 ， 钢丝绳正常工作载荷和最大载荷之间的比例 ， 安全系数，即破断力对正工作载荷之比值 ， 滑轮绳槽硬度的选择 ， 钢丝绳和滑轮之间、钢丝绳和卷筒之间的偏角 ， 钢丝绳的加油或润滑、及加油或润滑的周期 ， 钢丝绳可能通过的赃物，磨料等的 情况 ， 内部和外部的锈蚀 。 偶然地，钢丝绳的寿命特别短是因为碰到船的箱格导向或舱口围板而发生机械的损坏。 俯仰钢丝绳一般是每 5 年一换 1 次，有时甚至每 10 年换 1 次。因此， 应定期检验钢丝绳和钢丝绳滑轮，加油脂是十分重要的 。 钢丝绳在制造时已在其内部和外部加过油脂，如果内部油脂不是很正确地加好，则钢丝绳的寿命会大大地缩短。 2.1.4 钢丝绳和滑轮或卷筒之间的压力 虽然机械的损坏经常是造成钢丝绳要更换的原因，但拉力载荷和弯曲载荷是疲劳的主要原因。 如果假设，钢丝绳运转在配合很好的绳槽中，则钢丝绳和绳槽之间的压力由下式 给出。 dD Fp 2/（ 2-2） 式中 p 钢丝绳槽中的压力 ,N/mm； F 钢丝绳力， N； D/2 滑轮或卷筒的半径， mm； d 钢丝绳直径， mm。 nts 6 最大允许的压力 2m axP ( / )N mm是： 在钢 Fe（ S355）上，约 7.0N/mm； 在锰钢或合金钢上，约 20.0 N/mm。 2.2 滑轮 2.2.1 滑轮的构造和材料 滑轮用以支撑钢丝绳，并能改变钢丝绳的走向，平衡钢丝绳分支的拉力，组成滑轮组，达到省力或增速的目的。 承受负载不大的滑轮，结构尺寸较小，通常作为实体结构，用强度不低于铸铁 HT200的材料制造。承受大载荷的滑轮，为了减轻重量，多做成筋板带孔的结构，用强度不低于铸铁 HT200、球铁 QT40-17 和铸钢 ZG230-450 等材料制造 而成 。 2.2.2 滑轮的尺寸 滑轮主要尺寸是滑轮直径 D。起重机常用 铸造滑轮，其结构尺寸已标准化 （ ZBJ80006，1-87） 滑轮结果尺寸可按钢丝绳直径进行选定。 工作滑轮的直径0(D)d0 eD（ 2-3） 式中 0D 按钢丝绳中心计算的滑轮直径（ mm）： d 钢丝绳直径（ mm）； e 滑轮直径比例系数，与机构工作级别和钢丝绳结构有关 (表 2-3) 表 2-3 轮绳直径比系数 e Tab.2-3 The diameter ratio of rope round e 机构工作级别 e M1-M3 16 M4 18 M5 20 M6 22.4 M7 25 M8 28 nts 7 这里选取 M4 e=18 mme 3335.1818d D 3360 查 起重机械 安装使用维修检验手册（上）表 2-1-51我们选用基本尺寸为下表 mmD 3360 的滑轮 。 表 2-4 滑轮参数 Tab.2-4 Pulley parameters 钢丝绳直径 d 基本尺寸 参考尺寸 R H 1B 1E C 1R 2R 3R 4R M N S 尺寸 偏差 18 19 10.5 +0.4 0 32.5 56 41 1.5 18 15 3.0 5.0 12 0 12 2.2.3 滑轮组的倍率 若不考虑滑轮中的摩擦和钢丝绳的僵性阻力，则 单联 滑轮组钢丝绳自由端的拉力为： gmQS （ 2-4） 式中 Q 被提升的物体质量（ kg）； S 钢丝绳自由端拉力（ N）； m 滑轮倍数率 ； g 重力加速度 2/8.9 smg 。 滑轮组倍率 m是省力滑轮组倍力数，也是增速滑轮组的增速倍数。 vvHLSQgm 0（ 2-5） 式中 L 钢丝绳自由端移动距离； H 物品提升距离 ； 0v 钢丝绳线速度； v 物品的提升速度。 单联滑轮组的倍率等于吊起物品钢丝绳的分支数。双联滑轮组可以看成是两个倍率相同，各起吊2Q的单联滑轮组通过平衡滑轮并联而成，因此双联滑轮组的倍率等于吊起物nts 8 品钢丝绳分支数的21。 滑轮组倍率的选定，对起升机构的总体尺寸影响较大。倍率增大，则钢丝绳分支拉力减小，钢丝绳直径、滑轮和卷筒直径也都减小，在起升速度不变时，需提高卷筒转数，即减小机构传动比。但倍率过大，会使滑轮组本身体积重量增大，同时也会降低效率，加速钢丝绳的磨损。 起重量小时，选用小的倍率，随着起我重量增大，倍率相应提高，倍率增大，起升速度相应减小。 桥式起重机常用的 双联 滑轮组倍率数见表 3-3。 这里所设计的是 针对 40ft的集装箱（ 40 尺柜 ： 内容积为 11.8x2.13x2.18 米 ， 配货毛重一般为 22 吨 ， 体积为 54 立 方米 ） ，因此选取滑轮组倍率 4m 。 表 2-5 桥式起重机常用 双联 滑轮组倍率 Tab.3-3 The common double-pulley block ratio of bridge crane 额定起重量Q/t 3 5 8 12.5 16 20 32 50 80 100 m 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 2.3 卷筒 2.3.1 卷筒的类型选择 卷筒是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件。 其作用是卷绕储存和卷放钢丝绳并施于钢丝绳一定的拉力 和速度。 常用卷筒组类型有齿轮联接盘式、周边大齿轮式、短轴式和内装行星齿轮式。 我们选用齿轮联接盘式卷筒，是目前 桥式 起重机卷筒的典型结构。 齿轮联接盘式卷筒组为封闭式传动，分组性好，卷筒轴 不 承受扭矩；缺点是检修时需沿轴向外移卷筒。 在绳索牵引机构中，钢丝绳的两端都在卷筒上固定。钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳偏离螺旋槽两恻的角度不大于 3.5o ，我们取 3o 。 2.3.2 卷筒的型式 卷筒由铸造或焊接经机加工后制成。铸造卷 筒一般采用不低于 HT-200 的灰铸铁，重要的卷筒可采用高强度铸铁或球墨铸铁。采用铸钢时，应不低于 ZG230-450。 焊接卷筒多nts 9 采用 Q235钢板弯卷焊接而成，重量轻，适宜于大尺寸卷筒。 2.3.3 卷筒 主要几何尺寸计算 几乎每一个国家都有其自己的关于钢丝绳滑轮或卷筒直径（ D）对钢丝绳直径 （ d）的关系的标准。 卷筒名义直径 D deD )1( （ 2-6） 式中 D 卷筒名义直径（卷筒槽底直径）； d 钢丝绳直径； e 筒绳直径比，由表 4-1选取。 这里选取 M8的工作级别， e=25。 卷筒名义直径 mmD 4445.18)125( 卷筒计算直径（由钢丝绳中心算起的卷筒直径） mmdDD 5.4625.184440 表 2-6 筒绳直径比 e Tab.2-6 The diameter of rope and drum 机构工作级别 e M1 M3 14 M4 16 M5 18 M6 20 M7 22.4 M8 25 卷筒上和滑轮内的 都有 绳槽，卷筒上的绳槽 必须够深，以便正确地导向钢丝绳。 绳槽计算简图见图 4-1。 nts 10 图 2-1卷筒 绳槽 Fig.2-1 Roll groove 查 起重机设计手册 表 3-3-3 表 2-7 卷筒绳槽尺寸 Tab.2-7 The size of roll groove 钢丝绳直径 d 绳槽半径 标准槽形 加深槽形 R 极限偏 差 1p 1h 1R 2p 2h 2R 1819 10.5 +0.20 21.0 7.5 0.8 25 11.5 0.5 2.3.4 卷筒的安全技术检验及报废标准 卷筒上钢丝绳尾端的固定装置，应有防松或自紧的性能。对钢丝绳尾端的固定情况，应每月检验一次。 缠绕的卷筒，端部应有凸缘。凸缘应高出量，应比最外层高出 2 倍钢丝绳直径或链条的宽度。 用于起升机构和变幅机构的卷筒，简体内无贯通支承轴的结构时，宜采用钢材制造。 卷筒上的钢丝绳工作时放出最多 量时，卷筒的余留部分固定绳尾的圈数，至少还应缠绕 2 3圈，以避免绳尾压板或楔套、楔块受力。 卷筒出现裂纹或卷筒壁磨损达原壁厚的 20%时，应报废。 nts 11 2.4 联轴器 2.4.1 岸桥常用的联轴器 联轴器主要用来在两轴这间传递扭矩，补偿小量的角度与径向偏移，同时还能改善传动装置的动态特性。 岸桥常用的联轴器有齿式联轴器、梅花弹性联轴器、万向联轴器、蛇型弹簧联轴器。 起升、俯仰机构，大、小车运行机构电机与减速器之间使用的联轴器全为高速型，卷筒与减速器之间采用的联轴器则为低速型。 岸桥各机构高速轴上使用的联轴器， 必须锻钢制造、能润滑，并经过与其最高转数相匹配的动平衡。在人员通过的地方，联轴器装有可拆式防护罩。主起升、俯仰及小车的驱动联轴器应在不拆下各自的电机和减速器就在以分离。要防止润滑油因联轴器的旋转而飞溅到高速轴的制动盘上。加油必须适量。近年来，大量推广不需润滑的梅花弹性联轴器。 2.4.2 联轴器使用特性 联轴器主要用来联接同轴线布置或基本平行的转轴，传递扭矩同时补偿少许角度和径向偏移，还能改善传递装置的动态特性 ,半联轴器有时可以兼作制动轮。 起重机常用齿轮联轴器。 表 2-8 联轴器使用特性 Tab.2-8 The use of coupling 联轴器名称 使用范围 允许使用偏差 特 点及应用 许用转矩 /N m 轴径 /mm 最高转速r/min 径向 /mm 偏角 CL 型 齿轮 联轴器 700 1000000 18 560 3003780 *0.4 6.3 30 承载能力高，工作可靠。重量较大，成本较高，对机器的安装精度要求不高，需良好的润滑。可用于正反多变、起动频繁的场合，起升、运行、回转和变幅机构均可使用 2.4.3 联轴器的 性能 参数 表 2-9 齿轮联轴器参数 Tab.2-9 gear coupling parameters nts 12 型号 许用转矩 /N m 许用转速 r/min 轴孔直径 d1d2dz 轴孔长度 L A B D CL4 5600 2000 50 55 70 112 142 125 200 250 1D 2D C 1C 2C e 转动惯量2/kg m 质量 /kg 175 110 2.5 17 28 36 18 0.21 34.9 3 岸桥的驱动 3.1 岸桥的负载特点 岸桥在选择一个驱动方案时，首先要考虑的是该驱动对象的负载特点。岸桥的负载有以下特点： （ 1） 起升机构的负载是一个位能性负载，当箱重一定时，在任何转速下负载转矩总是保持恒定，而且负载转矩的方向也不随电机转速方向的改变而改变。 （ 2） 集装箱岸桥的载荷有效率是 50，即经常有一半时间是空吊具运行的。即使是在带箱的时候，也不都是满箱起吊额定负荷。为了提高生产效率，希 望在轻载时能提高速度。负载转短与转速成反比，即形成恒功率控制。负载的恒功率性质是就一定的速度范围而言的，当负载很低时，受机械强度和电气系统特殊性的限制，转速不可能无限增大，一般恒功率调速范围为额定速度的 2 2.5 倍。 （ 3） 起升机构和小车行走机构都是间隔短时重复连续工作制，即对箱、吊箱、运行、对箱，周期性的起停或加减速，间隔很短。它要求具有良好的调速性能，除了要求有足够的热功率和起制动转矩外，还要考虑过载能力的迅速反应和电动机的良好通风散热。 nts 13 （ 4） 起升机构负载下降的过程是一个能量转换的过程，此时的电动机处 于发电状态。如何吸收这部分位能，是岸边集装箱岸桥控制必须解决的问题。 3.2 驱动系统 近年来，随着微处理器和半导体技术的发展，交流变频调速理论不断发展，大功率变频器的性能和可靠性的不断提高，岸桥控制上越来越多地使用了交流变频技术。各大电气剥造商相继推出了自己的交流控制系统，使这项控制技术日趋成熟。实践证明这种交流控制系统具有许多优点： (1)交流电机无需整流子和调换电刷，减少了维护工作量、防护等级高，节省了大量维修 费 用和维护时间。 (2)变频器加装直流电抗器以后，整体装置的功率因素高于 0.9；如采用正弦 波滤波器，功率因素接近于 1。 (3)考虑到维护的费用，交流系统有一定的价格优势，且随大容量主电路元件的开发运用，变频驱 动的价格尚有较大的下降空间。 驱动系统的组成部分如图所示， A.变频调速器 B.异步电机 C.编码器（也可不用）。 图 3-1 驱动系统示图 Fig.3-1 Drive systems 这里选用 YTSZ系列冶金及起重用变频调速三相异步电动机。 3.3 起升电机的功率计算 为了计算起升电机功率，必须考虑以下各项： （ a） 正常起升时的阻力； （ b） 加速旋转是质量的 惯性 阻力； （ c） 加速线形运动的 质量的 惯性 阻力 。 负荷的质量 Q=220kN 负荷的最大速度 v=60m/min=1m/s 所有齿轮传动和钢丝绳滑轮组的效率 =0.90 nts 14 电机转速 n=1000r/min 电机轴上的电机、滑轮、齿轮箱转动惯量 : gbbmrot JJJJ （ 3-1） 2151410 k gmJ ro t 加速时间 2ats负荷的加速度 vat21 0 .5 /2a m s（ 3-2） 1. 正常起升（满载最高速度）的阻力： vQN 1kWN 2449.0 12201 （ 3-3） nNM 955011 NmM 23301000 95502441 （ 3-4） 2加速旋转的质量的惯性阻力矩： 602 nsra d /67.10460 14.321000 （ 3-5） arottJM 2NmM 7852 67.104152 （ 3-6） 9550 22 MnN kWN 829 5 5 0 7 8 51 0 0 02 （ 3-7） 3. 加速线形运动质量的阻力： atgvQF 3kNF 2.11281.9 12203 （ 3-8） vFN 33kWN 129.0 12.113 （ 3-9） nNM 955033 NmM 11510009550123 （ 3-10） 相 加： 1.名义（正常）起升 NmM 23301 kWN 2441 2.旋转质量加速 NmM 7852 kWN 822 3.直线运动质量加速 NmM 1153 kWN 123 总计 NmM 3230 kWN 338 nts 15 在加速期间，电机能在有限的时间内传递更大的力矩，这样可以从约 140%变化到 250%这样多。 1 6 0 % 1 .6af 电机必须能提供 kWN 2441 相应地 1NfNa （ 3-11） kWf Na2 116.13 38 (小于1N，于是可用 kWN 2441 ) 选取电机满足： kWN 244 ； sradn /1000 ； S-60%额定工作制 。 选用 2个提升电机，则需要 2个为 122kW的电机。 查 机械设计手册 表 16-1-74 选用 YTSZ315M1-6变频速三相异步电动机 2个。 表 3-1 起重 电动机参数 Table 3-1 The parameters lifting motor 型号 标准 功率 /kW 额定电流 /A 额定转矩/N m 额定转速r/min 最 大 转 矩额 定 转 矩转动惯量/kg m 质量 /kg YTSZ315M1-6 125 205 1050.3 1000 3 4.7 1025 3.4 小车运行电机功率的计算 我们选用直接驱动小车，对于 由 电机直接驱动的小车，在恶劣的天气条件 下 ，必须考虑驱动车轮和轨道之间打滑的可能性。 要考虑的因素主要是： 1)正常运行的阻力； 2)供电或拖令系统的阻力； 3)风对小车负荷的作用的阻力； 4)加速旋转的质量的惯性的阻力； 5)加速线形运动的质量阻力。 nts 16 主要性能 小车运行速度（ m/min） v=150 m/min （ m/s） v=2.5m/s 小车质量（ t） tW 301 总负荷质量（ t） tW 222 总质量（ t） tWt 52小车车轮阻力（ kN/t） f=5kg/t=0.05kN/t 齿轮传动效率t（包括钢丝绳滑轮） 起升绞车在小车的直接驱动小车的起重机t gearing,t 0.90 风的作用： q=150N/m ,v=15.5m/s 18WF kN 加速时间 at6s加速度 22 . 5 / 6 0 . 4 1 /a m s 电机转速 min/1000 rnm 车轮直径 0.8Dm 电机和车轮之间减速比 v Dni m 75.161 5 0 8.014.31 0 0 0 i（ 3-12） tJ旋转部分转动惯性之和（ kgm） 26tJ kgm 由于供电施令系统的阻力，取 3kN 正常运行的阻力： fWFt 1kNF 6.205.0521 （ 3-13） vFN 11kWN 2.79.0 5.26.21 （ 3-14） 拖令系统的阻力： 2F 2 3F kN （ 3-15） vFN 22kWN 3.89.0 5.232 （ 3-16） nts 17 风的阻力： wFF 3kWF 183 （ 3-17） vFN 33kWN 509.0 5.2183 （ 3-18） 加速旋转的质量的惯性阻力： 602 mnsra d /10560 14.321 0 00 （ 3-19） attJM 4NmM 105610564 （ 3-20） 4()F kN （保留在驱动内部） 955044 mnMN kWN 119550 10001054 （ 3-21） 5加速线形运动质量的阻力： att vWF 5kNF 7.216 5.2525 （ 3-22） vFN 55kWN 3.609.0 5.27.215 （ 3-23） 相 加： （直接驱动小车） 车轮上驱动力 （ kN） 需要电机功率 (kW) 1.正常运行 6.21 F 2.71 N 2.拖令系统 32 F 3.82 N 3.风载 q=150N/m 3F=183N=50正常运行 +风载，总计 6.23 F 5.65 N 相 加： （加速期间） 车轮上驱动力 （ kN） 需要电机功率 (kW) 1.正常运行 6.21 F 2.71 N 2.拖令系统 32 F 3.82 N 3.风载 q=150N/m 3F=183N=504.加速旋转部分 at =6s114 N 加速线性运动质量 7.215 F3.605 Nat =6s nts 18 加速期间，总计 3.45 F 8.125 N 为控制轨道和车轮之间的打滑 ， 现在需要的电机功率必须大于 kWN 5.65 和aa fN /8.125。af是电机的最大力矩系数，不应大于 2。所以 N 必须大于 65.5kW 和必须大于 kWN a 9.622 8.125 取 kWN 66 。 4个车轮都是驱动车论，则直接驱动的小车，需要 4个为 16.5kW的 电机。 查 机械设计手册 表 16-1-74 选用 YTSZ200M1-6变频速三相异步电动机 4个 表 3-2 小车电动机参数 Table 3-2 parameters Motor Vehicles 型号 标准 功率 /kW 额定电流 /A 额定转矩/N m 额定转速r/min 最 大 转 矩额 定 转 矩转动惯量/kg m 质量 /kg YTSZ200M1-6 22 45 210 1000 2.9 0.4 300 nts 19 4 减速器 4.1 减速器的基本型式 减速器是起重机上的重要传动部件。它的作用是把电机的高转速，降低到各机构所需要的工作转速。由于封闭齿轮转动结构形式的减速器，齿轮都装在密封的外壳内，灰尘进不去，润滑良好，维修方便使用耐久，所以在起重机上绝大多数都采用封闭式减速器。 起升机构的传统布置方式要求采用中心高度小、重量轻的卧式平行轴减速器。减速器的输入轴和输出轴在箱体的同一侧，为了保证电动机和卷筒这间有一定的间距，减速器的中心距不能太小。由于卷筒的一端直接支承在减速器输出轴轴端上，要求输出轴端能承受较大的径向力。桥式起重机运 行机构较多采用立式安装的减速器。 QJ型减速器系列主要用于起重机的起升机构运行机构和电机变幅机构。减速器的箱体为焊接结构，外行美观，自重轻，单位重量传递的扭矩较大，立式和卧式减速器统一于一种结构型式，从而减少了产品的种类，有利于组织生产。 QJ型减速器的工作条件为： 1).齿轮圆周速度不大于 15m/s； 2).高速轴转速不大于 1500r/min； 3).工作环境温度为 -25 +45C； 4).可正反两向旋转； 5).输出轴瞬时最大扭矩允许为额定扭矩的 2.7倍。 nts 20 4.2 减速器的选择 公称传动比：起重电机我 们选用公称传动比为 10的 两 级 QJR200-10 PL型减速器。 表 4-1 减速器中心距 Tab.4-1 center distance reducer 低速级中心距1a中心距2a两级总中心距02a400 280 680 低速级中心距 1a 为名义中心距 高速轴采用圆柱轴伸，平键联结。低速轴为 P型圆柱轴伸，平键联结 。 表 4-2 高速轴参数 Tab.4-2 Parameters of axis high-speed 名义中心距1a /mm 高速轴伸 /mm 低速轴伸 /mm N S型 K P 型 2L2d2b2t0d0L0b0t400 285 140 65 18 69 340 130 200 32 137 图 4-1 减速器高速轴伸 Fig.4-1 Axis extending high-speed of reducer 表 4-3 减速器技术参数及承载能力 nts 21 Tab.7-3 The reducers technical parameters and carrying capacity 输入轴转速1n1/ minr 名义中心距 1a/mm 许用输出扭矩 2T/Nm 公称传动比 100 最大许用径向载荷 高速轴许用功率/kW 1000 280 7500 73 21000 4.3 减速器的安全技术检验 1）减速器的验收 空负荷实验： 1000r/min 的转速拖动运转，正反两方向各不得少于 10min。 负荷实验：在实验时除应达到所要求的接触面积之外（沿齿高不少于 40%，沿齿长不少于 75%），还应达到下列要求： 开动电机时，减速器运转平稳，不应有跳动、撞击和剧烈或断续的噪声，声响均匀。噪声不超过 85dB0(A)。 不应漏油。 在紧固处和联接处不得松动。 减速器内润滑油温度不高于周围温度 70C，且绝对值不应大于 80C。 2）齿轮的报废 出现下列情况之一，应报废： 裂纹； 断齿； 齿面点蚀损坏达啮合面的 30%，且深度达齿厚的 10%时； 吊运炽热金属或易燃易爆等危险品的提升机构、变幅机构、其传动齿轮的磨损限度，达第和第项中数值的 50%时。 nts 22 5 岸桥中的 制动器 5.1 制 动器 制动器是保证岸桥各机构安全正常工作的重要部件，每一套工作机构的传动装置中均设置制动器。重要机构（如主起升、俯仰机构）除了在高速轴上装设制动器外，还应设卷筒制动器。 岸桥上使用的制动器主要有盘式制动器和块式 制动器两种。块式制动器多应用于大车行走机构。主起升、小车运行、俯仰机构等高速制动器一般用盘式制动器。卷筒应急制动器用盘式制动器和带式制动器。 盘式制动器的工作面为圆盘二侧平面，其摩擦副由制动盘和制动块组成，制动块垂直于制动盘施加压力，制动性能可靠、稳定。 盘式制动器与块式制动器比较具有以下优点： （ 1） 制动力矩大，在相同制动力矩情况下飞轮矩小，频繁制动时冲击小。 （ 2） 散热性好，在紧急制动时制动盘的高温得到良好散热。 （ 3） 可实现自动补偿，自动调整补偿制动块与制动盘之间的间隙。 （ 4） 轴向尺寸小，结构紧凑，方便布置和方便装拆。 （ 5） 夹 钳可对称式布置，可用增加夹钳数目来增大制动力矩。 岸桥的盘式制动器一般在电机制动转速降至 5%时进行制动。而卷筒制动器是在机构完全停止工作后进行制动，但在发生意外情况时，或荷重下降速度达到额定下降速度 1.15 倍时自动进入制动。选择制动器的夹紧力由各机构的额定力矩决定，其安全系数按相应的规范和买方文件要求选用。 自动器的自动力矩计算时，一般选取摩擦因数 =0.4，而且自动力矩必须是 1.6 倍名nts 23 义电机力矩直至 2.2倍名义电机力矩。 小车运行和起重机运行机构时常使用盘式自动器。 5.2 起升 制 动器下降 负荷 5.2.1 紧急停止 当可能出现一种危险的情况时，需要使起重机下降的负荷实现紧急停止 这时按下紧急停止按钮，起升机构没有电气方面的制动 ， 而是紧急停止。这时负荷在重力作用下向下拉，而且在很短的时间内急剧烈地加速，即起动自动器需要的之间内，开始制动，但都是比正常下降的速度更高的速度下起动自动器。这就意味着朝向零速的必要的制动时间比正常情况下要更长。 钢丝绳卷绕 系统 如 图 8-2-1（简图） 所示。 图 5-1 钢丝绳 卷绕系统简图 Fig.5-1 Rope winding system diagram 1 吊具加负荷的重量 Q（ kN）： Q=220kN 2 在卷筒上的钢丝绳的力 L（ kN）： sQL 2（ 5-1） nts 24 kNL 25.5295.042 2 0 95.099.0 n 卷筒滑 s（ 5-2） 其中 n=5 3 电机轴上的力矩： gbgbiDLM 14 01（ 5-3） NmM 1 1 3 094.0101246.05 2 2 5 01 卷筒直径 mD 46.00 齿轮箱速比 10gbi齿轮箱效率 30.98gb 4 负荷 下降速度 v(m/min): min/36 mv 5 卷筒上钢丝绳速度 : )/(60/)4(m in )/(4 smvmvvd （ 5-4） smmvd /4.260/144m in/144364 6 卷筒转速（ r/min）： 0Dvn dd （ 5-5） m in/10046.014.3 144 rn d 7 电机转速（ r/min）： ( m i n )m b g bn n i r （ 5-6） m in/1 0 0 010100 rn m 8 电机轴上从电机、制动器轮和齿轮箱的转动惯量rotJ： ro t m b g bJ J J J （ 5-7） 2151410 k gmJ ro t nts 25 9 从吊具加负荷算到电机轴上的转动惯量： )(/)( 2212 k g mvLJ gbdl （ 5-8） 22 )60 21000/()94.04.25225( lJ22 58.267.104/2 8 2 9 0 k g mJ l 10 总的转动惯量 2()to ta l r o t lJ J J k g m （ 5-9） 258.1758.215 k g mJ to ta l 11 在按下紧急停止按钮之后，负荷由1M在 ts 之内加速（ t 是制动器进去动作的时间），到增加的角速度2 ( / )rad s： 12 ( / )r o ttM r a d sJ （ 5-10） sra d /6.2215 1 1 3 03.02 12 制动器在 ts 后起动机械制动时电机轴的旋转速度： 3 1 2( ) ( / )r a d s （ 5-11） sr a d /67.11915)60 21000(3 1 ( / 6 0 ) 2 ( / )mn r a d s （ 8-12） 13 这时电机和制动器的转速： 23 60 ( / m i n )2nr （ 5-13） m in/114326067.1192 rn 14 卷筒上钢丝绳这时的速度： 22 ( / )ddmnv v m sn（ 5-14） smv d /74.24.2100011432 15 有效的制动力矩： ()b e b bM M N m （ 5-15） nts 26 NmM be 3935414295.0 16 有效的制动时间： )(13 sMM Jtbetotalb （ 5-16） st b 75.01 1 3 03 9 3 5 58.1767.1 1 9 17 总的制动时间： ( )( )bt t t s （ 5-17） st 05.175.03.0 18 制动期间钢丝绳在卷筒上的位移： 12()dS S S m （ 5-18） 1S 在 t 时间内在卷筒上的位移（ m） ; 2S 在bt内制动是在减速期间，在卷筒上的位移（ m）。 21 ()2ddvvS t m （ 5-19） mS 771.03.02 74.24.21 22 ()2d bvS t m （ 5-20） mS 028.175.0274.22 12dS S S mSd 799.1028.1771.0 19 在紧急停止期间吊具和负荷在下降方向的总位移（见图 5-2）： ()2dsp L SSm （ 5-21） 1 . 7 9 9 0 . 8 9 92s p LSm nts 27 图 5-2 下降：紧急停止 Fig.5-2 Decline: emergency stop 5.2.2 以电机全力矩制动 起重机司机下降负荷，并通过“电气制动”是铰车停止并停住负荷。电气全力矩将作为制动力矩。 1 吊具加负荷的重量 Q（ kN）： Q=220kN 2 在卷筒上的钢丝绳的力 L（ kN）： sQL 2kNL 25.5295.042 2 0 95.099.0 n 卷筒滑 s 其中 n=5 3 电机轴上的力矩： gbgbiDLM 14 01NmM 1 1 3 094.0101246.05 2 2 5 01 卷筒直径 mD 46.00 nts 28 齿轮箱速比 10gbi齿轮箱效率 30.98gb 4 负荷下降速度 v(m/min): min/36 mv 5 卷筒上钢丝绳速度 : )/(60/)4(m in )/(4 smvmvv d smmvd /4.260/144m in/144364 6 卷筒转速（ r/min）： 0Dvn dd m in/10046.014.3 144 rn d 7 电机转速（ r/min）： ( m i n )m b g bn n i r m in/1 0 0 010100 rnm 8 电机轴上从电机、制动器轮和齿轮箱的转动惯量rotJ： ro t m b g bJ J J J 2151410 k gmJro t 9 从吊具加负荷算到电机轴上的转动惯量： )(/)( 2212 k g mvLJ gbdl 22 )60 21000/()94.04.25225( lJ22 58.267.104/2 8 2 9 0 k g mJ l 10 总的转 动惯量 2()to ta l r o t lJ J J k g m 258.1758.215 k g mJ to ta l 11 制动立即开始，以名义电机力矩（ 2个电机总计） nts 29 N=240kW 在 n=1000r/min时 )(95 5 0 NmnNM nom （ 5-22） NmM n o m 22921000 9550240 ()nomM M M eb制 动 力 矩 （ 5-23） NmMM ebnom 2 2 9 2 12 制动器机械制动时电机轴的旋转速度： 2 ( / )60m n r a