JX02-005@325桥式起重机起升机陈义
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机械毕业设计全套
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JX02-005@325桥式起重机起升机陈义,机械毕业设计全套
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I 摘 要 桥式起重机是一种工作性能比较稳定，工作效率比较高的起重机。在查阅大量文献的基础上，介绍了 32/5t 桥式起重机的工作原理，以及工作过程。综述了桥式起重机的开发和研究成果，重点阐述了桥式起重机，起升机构、运行机构的设计计算过程 。其中，起升机构包括卷筒、钢丝绳、滑轮的设计；运行机构包括小车和大车运行机构的整体传动方案的设计、主从车轮的设计、运行轨道的设计。 同时，对吊钩进行了二维和三维的分析 ，对整个小车运行机构进行了简单的动态仿真 。 桥式起重机应该向多元化发展，走向更多的层面，而不仅仅只局限于厂房内。 并且 ， 对桥式起重机今后的发展趋势进行了深入探讨，提出了轻型化、数控化、精确化的展望 ！ 关键词： 32/5t 桥式起重机 起升机构 小车 运行机构 吊钩 动态仿真 nts II Abstract Bridge crane performance is a relatively stable, relatively high efficiency of the crane. In the body of literature available on the basis of the bridge crane 32/5t introduced the principle of work and working process. An overview of the development of bridge crane and research, focusing on the bridge crane, hoisting mechanism, the design of institutions to run the calculation process. Among them, the lifting mechanism including reel, wire rope, pulley design; running car and truck bodies, including the overall drive to run the program design, master-slave wheel design, the design orbit. At the same time, on the hook for a two-dimensional and three-dimensional analysis of the whole body of the car to run a simple dynamic simulation. Bridge crane should be to diversify into more levels, not just limited to plant. In addition, bridge crane on the development trend of the future in-depth study and make light of, NC, and the prospect of precision! Key words: 32/5t bridge crane hoisting mechanism hook car body dynamic simulation run nts I 目 录 摘 要 . I Abstract . II 第 1 章 概述 . 1 1.1 概论 . 1 1.2 桥式起重机发展概述 . 1 1.2.1 国外桥式起重机发展动向 . 2 1.2.2 国内桥式起重机发展动向 . 3 1.3 现代双梁桥式起重机设计的目的、内容和要求 . 3 1.3.1 设计目的 . 3 1.3.2 设计内容 . 3 1.3.3 设计要求 . 4 第 2 章 起升机构的设计 . 5 2.1 主起升机构的计算 . 5 2.1.1 确定起升机构的传动方案 . 5 2.1.2 选择钢丝绳 . 7 2.1.3 滑轮的计算 . 8 2.1.4 卷筒的计算 . 9 2.1.5 选电动机 . 11 2.1.6 电动机发热校验和过载校验 . 12 2.1.7 选择减速器 . 13 2.1.8 实际起升速度和实际所需功率的验算 . 13 2.1.9 校核减速器输出轴强度 . 13 2.1.10 制动器的选择 . 14 2.1.11 联轴器的选择 . 15 2.1.12 起动时间的验算 . 16 2.1.13 制动时间的验算 . 16 2.1.14 高速浮动轴计算 . 17 2.2 副起升机构的计算 . 18 nts II 2.2.1 确定起升机构的传动方案 . 18 2.2.2 选择钢丝绳 . 18 2.2.3 滑轮的计算 . 20 2.2.4 卷筒的计算 . 20 2.2.5 选电动机 . 23 2.2.6 电动机发热校验和过载校验 . 23 2.2.7 选择减速器 . 24 2.2.8 实际起升速度和实际所需功率的验算 . 25 2.2.9 校核减速器输出轴强度 . 25 2.2.10 制动器的选择 . 26 2.2.11 联轴器的选择 . 27 2.2.12 起动时间的验算 . 27 2.2.13 制动时间的验算 . 28 2.2.14 高速浮动轴计算 . 28 第 3 章 吊钩组的计算 . 30 3.1 主起升吊钩的计算 . 30 3.1.1 吊钩主要尺寸的确定 . 30 3.1.2 吊钩横梁的计算 . 33 3.1.3 滑轮轴的计算 . 34 3.1.4 拉板的校核 . 35 3.1.5 滑轮轴承的选择 . 37 3.2 副起升吊钩的计算 . 38 3.2.1 吊钩主要尺寸的确定 . 38 3.2.2 吊钩横梁的计算 . 40 3.2.3 滑轮轴的计算 . 40 3.2.4 拉板的校核 . 41 3.2.5 滑轮轴承的选择 . 43 第 4 章 运行机构的设计 . 45 4.1 小车运行机构的设计 . 45 4.1.1 确定机构的传动方案 . 45 nts III 4.1.2 选择车轮与轨道并验算起强度 . 45 4.1.3 运行阻力的计算 . 46 4.1.4 选择电动机 . 47 4.1.5 电动机发热校验和过载校验 . 48 4.1.6 选择减速器 . 49 4.1.7 验算运行机构速度和实际所需功率 . 49 4.1.8 验算启动时间 . 50 4.1.9 按起动工况校核减速器功率 . 51 4.1.10 验算起动不打滑条件 . 51 4.1.11 选择制动器 . 52 4.1.12 选择联轴器 . 53 4.1.13 演算低速浮动轴强度 . 54 4.2 大车运行机构的设 计 . 55 4.2.1 设计的基本原则和要求 . 55 4.2.2 大车运行机构具体布置的主要问题 . 56 4.2.3 确定机构的传动方案 . 56 4.2.4 选择车轮与轨道，并验算其强度 . 57 4.2.5 运行阻力计算 . 59 4.2.6 选择电动机 . 59 4.2.7 电动机的发热校验和过载校验 . 60 4.2.8 减速器的选择 . 61 4.2.9 验算运行速度和实际所需功率 . 61 4.2.10 验算起动时间 . 62 4.2.11 起动工况下校核减速器功率 . 63 4.2.12 验算启动不打滑条件 . 63 4.2.13 选择制动器 . 65 4.2.14 选择联轴器 . 66 4.2.15 浮动轴的验算 . 67 4.2.16 缓冲器的选择 . 68 第 5 章 桥架结构的计算 . 70 5.1 主要尺寸的确定 . 70 nts IV 5.2 主梁的计算 . 72 第 6 章 主要零件分析 . 76 6.1 实体设计 . 76 6.2 虚拟设计 . 77 6.3 ANSYS分析 . 77 第 7 章 结论 . 79 7.1 采用先进技术 . 79 7.2 经济效益 . 79 参考文献 . 80 致 谢 . 81 nts 1 第 1章 概述 1.1 概论 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。 它具有承载能力大，工作可靠性高，制造工艺相对简单等优点。 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三种。 普通桥式起重机一 般由起重小车、桥架运行机构、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。 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。 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，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 本文主要设计研究吊钩箱型双梁桥式起重机。 起重机的产品型号表示为： 类、组、型代号 特征代号 主参数代号 更新代号 例如： QD32/5桥式起重机表示为，吊钩桥式起重机，主钩 32t，副钩 5t。 1.2 桥式起重 机发展概述 自有人类文明以来，物料搬运便成了要类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nts 2 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，科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。 1.2.1 国外桥式起重机发展动向 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，最大的桥式起重机起生日一 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 min。 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。 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。 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nts 3 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。 1.2.2 国内桥式起重机发展动向 加入世贸组织后，虽然国内市场 (特别是配套件 )将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用，使国内主机和配套件企业更清晰认识到差距，更多地了解国产产品存在的致命问题，必将引导主机和配套件企业的技术创新和技术进步。 国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距，就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面： l、整机性能：由于先进技术和新材料的应用，同种型 号的产品，整机重量要轻 20%左右。随着结构分析应用和先进设备的使用，结构形式更加合理 ； 2、高性能、高可靠性的配套件，选择余地大、适应性好 ,性能得到充分发挥； 3、电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用； 4、操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善 ； 5、向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。 1.3 现代双梁桥式起重机设计的目的、内容和要求 1.3.1 设计目的 桥式起重机毕业设计是在学完全部课程之后的一个重要教学环节。其目的在于通过桥式起重机设计，使学生在拟订传动结构方案、结构设计 和装配、制造工艺以及零件设计计算、机械制图和编写技术文件等方面得到综合训练；并对已经学过的基本知识、基本理论和基本技能进行综合运用。从而培养学生具有结构分析和结构设计的初步能力；使学生树立正确的设计思想、理论联系实际和实事求是的工作作风。 1.3.2 设计内容 设计内容： 1）起重机总体方案设计； 2）起重小车总体设计； 3）卷筒组、动滑轮组、负荷限制器、排绳装置、吊梁、机架、吊钩组、起重小车主动车轮组、起重大车主动车轮组、定滑轮组、桥架主梁的技术设计。 nts 4 4）卷筒、轴、车轮、滑轮、吊钩等零件图设计； 5）对 关键零件进行三维建模和有限元分析。 1.3.3 设计要求 在设计过程中，结合起重机的实际工作条件，注意了以下几方面的要求： 1） 整台起重机与厂方建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要恰当。小车与桥架的相互配合，主要在于：小车轨距（车轮中心线间的水平距离）和桥架上的小车轨距应相同，其次，在于小车的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，小车的撞尺和桥架上的行程限位装置要配合好。小车的平面布置愈紧凑小车愈能跑到靠近桥架的两端，起重机工作范围也就愈大。小车的高度小，相应的可使起重机的高度减小，从而降低了厂房建筑物的高度。 2） 小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当。起升机构和小车平面的布置要合理，二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。但也不应太大，否则小车就不紧凑。 3） 小车车轮的轮压分布要求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮，轮轴及轴承箱的尺寸，并且使起重机桥架主梁上受到均匀的载荷。一般最大轮压不应该超过平均轮压得 20%。 4） 小车架上的机构与小车架配合要适当。为使小车上的起升、运行机构与小车架配合得好，要求二者之间的配合尺寸相符；连接零件选择适当和安装方便。在设计原则上，要以 机构为主，尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造和运行机构的要求设计，但在不影响机构的工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单，合理和便于制造。尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。小车各部分的设计应考虑制造，安装和维护检修的方便，尽量保证各部件拆下修理时而不需要移动邻近的部件。总之，要兼顾各个方面的相互关系，做到个部分之间的配合良好。 nts 5 第 2章 起升机构的设计 2.1 主起升机构的计算 2.1.1 确定起升机构的传动方案 起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可缺少的组成部分。它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。起升机构主要有下列部分组成：驱动装置，传动装置，卷筒，滑轮组，取物装置和制动装置。 起升机构总体布置在很大程度上决定于驱动的形式。起重机的驱动形式分为：集中驱动（一台原动机带动多个机构）和分别驱动（每个机构有各自的原动机）。由于分别驱动布置方便，安装和检修容易，因此现代各类起重机主要采用这种驱动形式。 按照此次设计要求，选择分别驱动。 图 2-1起升机构驱动装置整体布置简图。主起升机构和副起 升机构 。 减速器 制动器带制动轮的半齿联轴器浮动轴半齿联轴器电动机轴承座卷筒主起升机构副起升机构图 2-1起升机构驱动装置整体布置简图 图 2-2所示为电动驱动的起升机构简图。电动机通过联轴器与减速器的高速轴相联。 nts 6 制动轮 减速器 半齿联轴器 电动机卷筒钢丝绳滑轮吊钩图 2-2起升机构简图 为了使安装方便，并提高补偿能力，通常如同图 2-3那样将齿轮联轴器用一段轴联接起来，该轴称为浮动轴。 电动机半齿联轴器浮动轴制动器制动轮减速器卷筒轴承座图 2-3主起升机构驱动装置布置简图 nts 7 2.1.2 选择钢丝绳 根据 起重机的额定起重量 ,查起重机设计手册 1 表 3-2-8，选择双联起滑轮组，倍率为 4hi，承载绳的分支数 82 hiz。 若滑轮组采用滚动轴承，当 4hi查起重机设计手册 1 表 3-2-11，得钢丝绳滑轮组效率 97.0h。 钢丝绳缠绕方式如图 2-4所示 图 2-4主起升机构钢丝绳缠绕简图 (1)钢丝绳所受最大静拉力： NiGQShh440max1025.497.04210)96.032(2（ 2.1） 式中 Q 额定起重量， Q =32t； 0G 吊钩组重量， tG 96.00 （ 吊钩的重量 一般约占额定起重量的 2 - 4 % ，这里取吊钩挂架重量为 0.96t）； hi 滑轮组倍率， 4hi； h 滑轮组效率， 97.0h。 （ 2）钢丝绳的选择： nts 8 由起重运输机械 2 表 2-2选择圆股线接触钢丝绳 6W 19 GB1102-74。 选择钢丝绳的破断拉力应满足 nSS bmax 式中 maxS 钢丝绳工作时所受的最大拉力（ N）； bS 钢丝绳规范中钢丝破断拉力的总和（ N）； 钢丝绳判断拉力换算系数，对于绳 6W(19)的钢丝绳，由起重运输机械 2 表 2-3查得 85.0 ； n 钢丝绳安全系数，对于 5M 工作类型 n=5.0，由起重机 设计手册1 表 3-1-2。 由上式可得 NSkS b 44m a x 10251025.485.0 0.5. 查起重机设计手册 1 表 3-1-6选择钢丝绳 6W(19)，公称抗拉强度21850 mmN，直径 d=20.0mm，其钢丝破段拉力总和 NSb 41095.27 ，标记如下： 钢丝绳 6W(19)20.01850 光 右交（ GB1102-74）。 2.1.3 滑轮的计算 为了确保钢丝绳具有一定的使用寿命，滑轮的直径（子绳槽底部算起的直径）应满足： mmedD h380120201 式中 e- 系数，由起重机设计手册 1 表 3-2-1 查得，对工作类型 M5 的起重机，取 e=20； d 所选择的钢丝绳的直径， mm。 查机械设计手册 4 表 8-1-65取滑轮的直径为hD=560 mm。 平衡滑轮名义直径： nts 9 mmDd h 560平 查机械设计手册 1 表 8-1-66，由钢丝绳直径 d=20mm，得绳槽断面尺寸。 查机械设计手册 1 表 8-1-67c，由绳槽断面尺寸，选择滑轮轴承 6224。 查机械设计手册 1 表 8-1-68，由滑轮轴承尺寸，选择轮毂尺寸。 所选滑轮： 滑轮 E 20x630 120 JB/T9005.3 2.1.4 卷筒的计算 起重机中主要采用铸造圆柱形卷筒。在大多数情况下，绳索在卷筒上只绕一层。 1)、卷筒的直径： mmedD3 4 0118201式中 e- 系数，由起重机设计手册 1 表 3-3-2 查得，对工作类型 M5 的起重机，取 e=18； d 所选择的钢丝绳的直径， mm。 查机械设计手册 4 表 8-1-58取卷筒的直径为 D =630mm。 2）卷筒槽计算 绳槽半径： R=（ 0.53 0.56） d=10.6 11.2mm=12mm 绳槽深度（标准槽）：0c=（ 0.25 0.4） d=5 8mm=6.0mm 绳槽节距： p=d+（ 2 4） =22mm 卷筒计算直径： mmdDD 6500 3)确定卷筒长度并验算起强
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