桥式起重机运行机构设计

黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章绪 论1.1 课题背景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。起重机正经历着一场巨大的变革起重机械是用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备。它的出现改变了人类几千年来以手工来搬动重物的状况，现在几个按钮就能完成以前做不到或很难做到的搬运工作，人得到了休息，效率也提高了。起重机械发展历史悠久，种类日益繁多，应用极为广泛。当今国民经济的各个部门，如冶金、机械、交通运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口、铁路、农场、林区和国防等都离不开起重机械。随着科学技术的进步和经济建设的发展，日益显现出起重机械作为实现生产过程机械化、自动化、减轻体力劳动强度，提高劳动生产率的特种设备的突出地位。现代起重机械结构已向大型、精密、高效、多功能、宜人化的机电一体化方向发展。1.2 起重机的发展历史中国古代灌溉农田用的桔是臂架型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪前期，出现了桥式起重机；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始采用金属材料制造，并开始采用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成。1.3起重机的发展趋势1.3.1 大型化和专用化由于工业生产规模的不断扩大，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。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。目前世界上最大的浮游起重机起重量达6500t，最大的履带起重机起重量达3000t，最大的桥式起重机起重量为1200t，集装箱岸边装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机最大运行速度是240m/min，垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min 。1.3.2 模块化和组合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。对起重机进行改进，只需针对某几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变为模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。1.3.3 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快的发展，并将大部分取代中小吨位的一般用途桥式起重机。德国德马格公司经过几十年的开发和创新，已形成了一个轻型组合式的标准起重机系列。起重量为1-63吨，工作级别为A1-A7，整个系列由工字形和箱型单梁、悬挂箱形单梁、角形小车箱形单梁和箱形双梁等多个品种组成。主梁与端梁相接以及起重小车的布置有多种型式，可适合不同建筑物及不同起吊高度的要求。如此多的选择项，通过不同的组合，可搭配成百上千种起重机，充分满足用户不同的需求。1.3.4 自动化和智能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。大型高效起重机的新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。主要由全数字化控制驱动装置、可编程序控制器、故障诊断及数据管理系统、数字化操纵给定检测等设备组成。变压变频调速、射频数据通讯、故障自诊监控、吊具防摇的模糊控制、激光查找起吊物重心、近场感应防碰撞技术、现场总线、载波通讯及控制、无接触供电及三维条形码技术等将广泛得到应用。使起重机具有更高的柔性，以适合多批次少批量的柔性生产模式，提高单机综合自动化水平。重点开发以微处理机为核心的高性能电气传动装置，使起重机具有优良的调速和静动特性，可进行操作的自动控制、自动显示与记录，起重机运行的自动保护与自动检测，特殊场合的远距离遥控等，以适应自动化生产的需要。1.3.5 成套化和系统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。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器检测出来的各种信息实施存储、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、输出接口，实现信息全部、准确、可靠地在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。1.3.6 新型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。采用各种高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。桥式起重机的桥架结构型式大多采用箱形四梁结构，主梁与端梁采用高强度螺栓联接，便于运输与安装。在机构方面进一步开发新型传动零部件，简化机构。“三合一”运行机构是当今世界轻、中级起重机运行机构的主流，将电动机、减速器和制动器合为一体，具有结构紧凑、轻巧美观、拆装方便、调整简单、运行平稳、配套范围大等优点，国外已广泛应用到各种起重机运行机构上。为了减轻自重，提高承载能力，改善加工制造条件，增加产品成品率，零部件尽量采用以焊代铸，如减速器壳体、卷简、滑轮等都用焊接结构。减速器齿轮都采用硬齿面，以减轻自重、减小体积、提高承载能力、增加使用寿命。液压推杆盘式制动器的应用范围也越来越大。1.4 桥式起重机设计的主要工作本次设计针对小车的运行机构，桥架运行机构的部件进行选型，设计校核了小车运行机构的主动车轮组，确定选用了主梁截面尺寸。通过一系列的设计不仅有效得减轻了起重机的自重，更使起重机的结构简洁可靠，驱动机构达到同步，起升重物高速平稳。第2章桥式起重机的概况2.1 桥式起重机的分类2.1.1 通用桥式起重机 通用桥式起重机是指在一般环境中工作的普通用途的桥式起重机。以下类型的起重机都属于通用桥式起重机。 1、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、电器及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。这类起重机能在大多数作业环境中装卸和搬运物料及设备。 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，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、抓斗桥式起重机 抓斗桥式起重机的装置为抓斗，以钢丝绳分别连接抓斗起升、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。 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1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1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，故称为三用桥式起重机。 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，只是在桥架上装有2台起重量相同的小车。这种机型用于吊运与装卸长形物件。2.1.2 专用桥式起重机 1、冶金桥式起重机 冶金桥式起重机根据用途可以划分为不同的类型，主要结构基本与通用吊钩桥式起重机相同，取物装置多为专用。主要用于冶金车间的吊运作业，其起重量很大，最大的可达到数百吨。 2、绝缘吊钩桥式起重机 这种起重机结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是为了防止工作过程中带电设备的电流可经过被吊物传到起重机上，危及司机安全，故要求在吊钩组、小车架、小车轮上设置3道绝缘装置。主要用于冶炼铝、镁的工厂。3、防爆吊钩桥式起重机 这种起重机的结构形式与通用吊钩桥式起重机基本相同。但是所用的整套电气设置具有防爆性能。与钢轨接触的运行车轮要采用不易产生摩擦火花的材料制作，以防止在起重机使用中产生火花引起爆炸或燃烧事故。主要用于具有易燃易爆物的车间、库房或其他场所。目前产品规格较多。2.1.3 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，而且对厂房等建筑物的压力较小，建筑和使用经济性都较好。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突缘上运行，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，形成的组合断面主梁。其主梁可以是单根主梁，也可以是两根主梁，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。 2、电动葫芦桥式起重机 其特点是采用固定式电动葫芦装在小车上作起升机构，小车运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。 图2.1 桥式类型起重机的大致分类2.2 桥式起重机的组成和特点 取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架型起重机”。桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机，称为“桥式起重机”。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。 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。最基本的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。2.2.1 桥式起重机小车桥式起重机小车主要由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成；另外还有一些安全防护装置。桥式起重机的小车主要具有下列特征：1、起升和运行机构由独立的部件构成。这些部件间采用补偿联轴器联系起来。齿轮联轴器补偿了转轴中心线的偏差和歪斜，这些偏差和歪斜系因制造与安装不精确，以及小车架变形而发生彼此位移所引起的。由于采用了分组的独立部件，因此使机构的装拆方便。2、在设计机构和小车架的时候，遵循标准化、通用化和系列化的原则。这使零部件的互换性得到了保证，大大的降低了制造和使用维护起重机的费用，并使所需零件和部件的备品量缩减到最少。3、小车的车架用钢板焊接而成。在车架上焊有垫板1，电动机、减速器、制动器和可拆卸的轴承座等均安装在垫板上。为了简化车架的加工，垫板的加工面应尽量布置在同一水平面或垂直面上。4、起升机构和运行机构采用减速器式传动装置，仅在起重量较大、传动比高时，低速级才采用一级开式齿轮，而高速级仍采用减速器传动。5、所有机构中均采用滚动轴承。卷筒和车轮安装在转轴上和转动的心轴上。通常，从动车轮安装在带有两个角形轴承箱的转动心轴上。而主动车轮安装在带有两个角形轴承箱的独立转轴上，它与减速器的输出轴端用联轴器相连接。因此，拆卸联轴器后车轮可与其轴承箱一起从轨道上推出。减速器也可以单独的拆装。6、过去都采用短行程或长行程交流电磁铁、弹簧上闸的瓦块式制动器，而重坠上闸的长行程电磁铁制动器已经很少使用。近年来趋向用制动性能良好的电动液压推杆和电磁液压推杆式制动器来取代上述几种制动器。要求制动平稳和容易得到直流电源的地方，还可应用直流电磁铁制动器。为了使部件容易装拆，通常，将制动轮与齿轮联轴器做成一个部件。但根据机构布置需要，也可以将制动轮作成独立的零件来安装。7、制造起重机时，由于零件热处理得到了广泛的应用，从而大大地提高了零件表面的耐磨性，延长了它们的使用寿命。8、为了简化起重机机构的维护工作，轴承的最好采用集中润滑系统。起重小车除有起升、运行机构和小车架外，还必须有必要的安全保护装置：如栏杆、排障板、限位开关、撞尺和缓冲器等。其具体要求分述如下：栏杆和排障板：栏杆用于保护维修人员的操作安全。它设置在与小车轨道垂直的小车台边缘上。为便于小车维修人员上下，在小车的另外两边则不设栏杆。栏杆可用角钢（L50）或钢管制作，高度不低于800mm。排障板装在小车架端梁两端的车轮外边，用于推开小车轨道上可能有的障碍物，以利于小车运行。限位开关：用于限制吊钩和小车架极限位置。在起升机构中，坠重式限位开关装在小车平台上卷筒的旁边，用于限制吊钩向上位置，使其不能碰到小车架上。如图2.4a限位开关的盒体伸出一个短轴，轴上固定有带重块的杠杆1，其另一端用钢绳悬挂一个坠重2保持平衡。坠重上装有一个套环3，此套环在起重钢丝绳的一个分支外面，并不妨碍钢丝绳上下移动。当吊钩组上升到允许的最高位置时，固定在吊钩组上的挡板4就将坠重2抬起，使悬挂它的钢绳松弛，此时，杠杆1在另一端重块作用下转动约30，因此使开关盒内的电路触点断开，起升机构电动机断电停止，吊钩组不再上升。由于接线关系，这时吊钩组只能向下降方向运动。图2.4b将坠重固定在一连杆3上，吊钩组上升到极限位置时，撞上连杆使其绕一端固定铰摆动并抬起固定其上的坠重，使开关动作，电动机断电。后一种布置方式使限位开关在小车台面上的位置选择较为灵活些。 图2.4 起升和小车运行机构的限位关系上述两种布置方式所用的坠重作用式限位开关，其动作都离不开吊钩组的工作位置。由于它直接控制了吊钩组上升的极限位置，所以工作是十分可靠的。但是，这种装置方式较为笨重。起升机构中应用的另一种限位开关为螺旋式限位开关，它安装在卷筒轴的一端，利用丝杆和螺母的相对运动来控制电路的触点闭合，而丝杆的转动与卷筒的旋转保持一定的联系，因此，限位开关就通过卷筒的旋转间接地控制了吊钩组上升的极限位置。无论是哪一种限位开关，吊钩组上升的极限位置应该与卷筒或定滑轮之间保持一定的距离。小车运行机构的行程限位开关一共有两个，它们安装在起重机桥梁主梁的两端，位于小车的一根轨道外侧的主梁上盖板上。在小车架相应的端梁外侧固定着一根用角钢弯折的撞尺（图2.4 b中6）。当小车运行至极限位置时，撞尺压迫限位开关的摇柄转动30，使开关盒内的触点断开，于是运行机构的电动机断电。由于接线关系，此时电动机只能作反向起动。小车行程限位开关的位置要安装适当，应考虑到小车撞尺触及限位开关使电机断电并制动后，小车还要走一段制动行程。因此，开关要安装在小车缓冲器相碰的挡铁前边一段距离。缓冲器与挡铁：用于阻止小车越轨和减少冲击，吸引小车与挡铁相撞时的动能。常用的小车缓冲器安装在小车架上（图2.4 b中5），而挡铁则装在桥架两根主梁的两端；也有将缓冲器和挡铁的位置反过来安装的。2.2.2 桥式起重机小车运行机构桥式起重机小车运行机构由减速器、电动机、车轮、联轴器、传动轴以及一些附件所组成。小车运行机构的传动方式有两种即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便，但起车时小车车体有左右扭摆现象。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。2.2.3 起升机构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。2.2.4 起重机运行机构起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。2.2.5 桥架的金属结构桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱和端粱组成。主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主粱上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主粱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。箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种。正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂。四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其他结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。2.3本章小结本章简要介绍了桥式起重机的结构形态、功用和特点等概况。本起重机作为标桥式起重机具有所有桥式起重机的共性和技术条件要求，这正是现代起重机发展专用化的体现，更是现代起重机的发展趋势。第3章运行小车的设计25t22.2m桥式起重机的设计计算依据文献5和文献6的有关规定和公式计算。主要计算公式及计算结果如下：技术参数：结构形式：半自动控制25t22.2m桥式起重机起重量：25吨工作级别：A8 跨度：22.2m起升速度：50m/min(上升) / 60m/min(下降)小车运行速度：13.5m/min起重机供电：三相交流 380V 50HZ大车轮压为：145KN 单机装机容量：150Kw小车轨距：2.5m3.1 运行机构计算3.1.1 运行阻力的计算起重机或小车在直线轨道上稳定运行的静阻力Fj由摩擦阻力Fm，坡道阻力Fp和风阻力Fw三项组成。Fj=Fm+Fp+Fw=3399.05+830+0=4229.05N 1、摩擦阻力Fm 起重机或小车满载运行时的最大摩擦阻力：Fm =(Q+G) （3.1） Fm=(250000+165000)N式中：Q 起升载荷； G 起重机或运行小车的自重载荷； f 滚动摩擦系数，由文献6表2-3-2查取，f=0.4； 车轮轴承摩擦系数，由文献6表2-3-3查取，=0.015； d 与轴承相配合处车轮轴的直径，d=90mm； D 车轮踏面直径，D=315mm； 附加摩擦阻力系数，见文献6表2-3-4=1.5； 摩擦阻力系数，初步计算时可按文献6表2-3-5选取。满载运行时最小摩擦阻力： F=(Q+G) (3.2) =2832.54N 空载运行时最小摩擦阻力： (3.3) =(3.3) 2、坡道阻力FpF=(Q+G)sin (3.4) =4150000.002=830N 式中：为坡度角，当坡度很小时，在计算中可用轨道坡度i代替sin， 即： i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，i值由计算确定。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。3.1.2 电动机的选择1、电动机的静功率 (3.5) Kw 式中： Fj 起重机或小车运行静阻力；V0 初选运行速度； 机构传动效率，可取=0.850.95；m 电动机个数。2、电动机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。对于桥架类型起重机的小车运行机构可按下式初选电动机：Kw 式中：Kd 考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数。室外工作的起重机，常取Kd=1.11.3（速度高者取大值）；对于室内工作的起重机及装卸桥小车运行机构可取Kd=1.22.6（对应速度30m/min180m/min）。选择YZ132M2-6型电动机 功率3.0KW 转速940r/min3、电动机的过载校验运行机构的电动机必须进行过载校验。 (Kw) (3.6)式中：Pn 基准接电持续率时电动机额定功率；m 电动机个数；as 平均起动转矩标么值（相对于基准接电持续率时的额定转矩），对绕线型异步电动机取1.7，采用频敏变阻器时取1，笼型异步电动机取转矩允许过载倍数的90%，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，采用电流自动调整的系统，允许适当提高as值；Fj2 运行静阻力，风阻力按工作状态最大计算风压q计算，室内工作的其总机风阻力为零；v 运行速度，根据v0与初选的电动机转速n确定传动比i ； 机构传动效率；J 机构总转动惯量，即折算到电动机轴上的机构旋转运动质量与直线运动质量转动惯量之和。 (3.7)Kw 式中：J 1 电动机转子转动惯量；J2 电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量；k 计及其他传动件飞轮矩影响的系数，折算到电动机轴上可取k=1.11.2；n 电动机额定转速；ta 机构初选起动时间，根据运行速度确定，一般情况下桥架类型起重机大车运行机构ta=8s10s，小车巡行机构ta=4s6s；Q 起升载荷；G 起重机或运行小车的重力。 (3.8)=2.335Kw 4、电动机的发热校验对工作频繁的工作性运行机构，为避免电动机过热损坏，应进行发热校验。Ps=GP( (3.9)Ps=0.84229.05（1.5+0.002+0）=2.80Kw 式中G 一般取文献6表5-1-38所列值，G=0.8；PWI 风阻力，按起重机正常工作状态的计算风压qI计算，室内取PWI=0；PG 运动部分所有质量的重力； 摩擦阻力系数；mc 坡度阻力系数；VY 起重机或小车的运行速度；PPs，符合要求。5、起动时间与起动平均加速度验算满载、上坡、迎风时的起动时间：t= (3.10) (s) 式中： n 电动机额定转速；J 机构总转动惯量；m 电动机台数；Tmq 电动机的平均起动转矩；Tj 满载、上坡、迎风时作用与电动机轴上的静阻力矩，按下式计算：Tj= (3.11)（Nm） 式中：FjI 运行静阻力，风阻力计算风压qI计算；D 车轮踏面直径；i 减速器的传动比； 机构传动效率。起重时间一般应满足下列要求：对起重机，t8s10s；对小车，t2s6s;时间t也可参照文献6表2-3-6确定。起动平均加速度：为了避免过大的冲击及物品摆动，应验算起动时的平均加速度，一般应在允许的范围内参考文献6表2-3-6，(m/s2) 式中： a 起动平均加速度；v 运行机构的稳定运行速度；t 起动时间。3.1.3 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：(3.12) 式中：Fp 坡道阻力； Fw 风阻力，按工作状态最大计算风压q计算； Fm1 满载运行时最小摩擦阻力； m 制动器个数； m 电动机个数，一般m=m=1； tz 制动时间，参考文献6表2-3-6选取。对于露天工作的起重机小车或无夹轨器的起重机，在驱动轮与轨道间有足够大的粘着力的情况下，应使制动器满足以下要求： (3.13)式中： Fw 风阻力，按非工作状态下的最大计算风压q计算。3.1.4 联轴器的选择高速轴联轴器的计算扭矩Tc1应满足：(Nm) (3.14)式中：n1 联轴器安全系数取1.21.5； 8 刚性动载系数取1.1； Tn 电动机额定扭矩Tn=26.3N； Tt 联轴器许用扭矩。 =39.62Nm低速轴联轴器的计算扭矩Tc2应满足：(Nm) 3.1.5 运行打滑验算为了使起重机运行时可靠的起动或制动，防止出现驱动轮在轨道上的打滑现象，避免车轮打滑影响起重机的正常工作和加剧车轮的磨损，应分别对驱动轮作起动和制动时的打滑验算。对于小车运行机构按空载运行工况验算，对于桥式起重机大车运行机构验算空载小车位于桥架一端时轮压最小的驱动轮。对于门式起重机大车运行机构，按满载小车位于悬臂端时验算另一端轮压最小的驱动轮。对于回转类型起重机验算满载时轮压最小的驱动轮。1、起动时按下式验算： (3.15)28629.007N26503.078N2、制动时按下式验算： (3.16)26873.624340.39N式中： 粘着系数，对室外工作的起重机取0.12（下雨时取0.08）；室内工作的起重机取0.15；钢轨上撒砂时取0.20.25。 K 粘着安全系数，可取K=1.051.2； 轴承摩擦系数，见文献6表2-3-3； d 轴承内径d=90mm； D 车轮踏面直径D=315mm； Rmin 驱动轮最小轮压（集中驱动时为全部驱动轮压）； Tmq 打滑一侧电动机的平均起动转矩； k 计及其他传动件飞轮矩影响的系数，折算到电动机轴上可取k=1.11.2； J1 电动机转子转动惯量； J2 电动机轴上带制动轮联轴器的转动惯量； Tz 打滑一侧的制动器的制动转矩； az 制动平均减速度，。3.2 本章小结起重小车是桥式起重机的核心部分，其设计尤为复杂。1台电机通过两台硬齿面减速器驱动两个卷筒上的四根钢丝绳吊起吊钩，四绳间距上宽下窄，构成大起升高度的防摆系统，使抓斗具备防摆特性，停车定位准确。减速器与卷筒采用齿轮连接盘联接，封闭式传动，分组性好，卷筒轴不承受扭矩，是目前桥式起重机卷筒组的典型结构。小车运行采用“SEW 三合一”传动装置。小车运行机构采用驱动、制动和传动装置三者和为一体的“三合一”驱动装置。电动机与制动器制成一体，直接联在减速器上，减速器套装在车轮轴上，减速器上方有一弹性支承与小车架相连。这种驱动型式的优点是结构紧凑，自重轻，装卸方便，运行平稳，使用可靠，但维修不太方便。第4章 减速器的设计4.1计算传动装置的运动和动力参数4.1.1 减速器传动比的分配取70 令，。计算得到：，4.1.2减速器各轴的动力参数 1、各轴的输入功率Kw Kw Kw Kw 2、各轴的转速 r/minr/minr/min3、各轴的输入扭矩Nm NmNmNm4.2齿轮的设计计算4.2.1高速级齿轮的计算Kw，r/min，Nm材料：大齿轮采用的材料为表面淬火，硬度为。闭式传动，精度7级，初选材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小时。材料：小齿轮采用的材料为调质，硬度为。闭式传动，精度7级，初选材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小时。1、选用小齿轮齿数，得，取。2、按齿面解除疲劳强度设计按设计计算式进行试算 试选载荷系数。小齿轮传递扭矩 Nmm。取齿宽系数。材料的弹性影响系数，选取区域系数。按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa。计算应力循环次 接触疲劳寿命系数 计算疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，得MPa MPaMPa计算小齿轮分度圆直径d,带入=32.62mm确定齿轮参数m =，取模数m=2mm a=mm 修正 dmm dmmb=mm 圆整取26mm3、校核齿根弯曲疲劳强度 = 齿形系数和应力修正系数为：，； ，；由应力循环次数得弯曲疲劳寿命系数，齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为MPa， MPa计算弯曲疲劳需用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得MPa MPa 计算圆周力FtN 计算齿轮齿根弯曲应力。 Y,Y,因此齿根弯曲强度足够。4.齿轮几何参数计算mmmmmmmmmmmmmmmmmma=mm4.2.2中速级齿轮的计算Kw，r/min，Nm材料：大齿轮采用的材料为表面淬火，硬度为。闭式传动，精度7级，初选材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小时。材料：小齿轮采用的材料为调质，硬度为。闭式传动，精度7级，初选材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小时。1、选用小齿轮齿数，得，取。2、按齿面解除疲劳强度设计有设计计算式进行试算试选载荷系数。小齿轮传递扭矩Nmm。取齿宽系数。材料的弹性影响系数，选取区域系数。按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa。计算应力循环次数接触疲劳寿命系数 计算疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，得MPaMPaMPa计算小齿轮分度圆直径,带入=43.84mm确定齿轮参数mmm，取模数m=3mma=mm修正 dmmdmmb=mm 圆整取35mm3、校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数和应力修正系数为：，；，；弯曲疲劳寿命系数，齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为MPa， MPa计算弯曲疲劳需用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得MPaMPa计算圆周力FtN计算齿轮齿根弯曲应力，得 Y,Y,因此齿根弯曲强度足够。4.齿轮几何参数计算mmmmmmmmmmmmmmmmmma=mm4.2.3 低速级齿轮的计算Kw，r/min，Nm材料：大齿轮采用的材料为表面淬火，硬度为。闭式传动，精度7级，初选材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小时。小齿轮采用的材料为调质，硬度为。闭式传动，精度7级，初选材料螺旋角使用期6年，每年工作300天，每天8小时。1、选用小齿轮齿数，得，取。2、按齿面解除疲劳强度设计有设计计算式进行试算试选载荷系数。小齿轮传递扭矩Nmm。取齿宽系数。材料的弹性影响系数，选取区域系数。按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限MPa。计算应力循环次数接触疲劳寿命系数 计算疲劳许用应力取失效率为1%，安全系数S=1，得MPaMPaMPa计算小齿轮分度圆直径d,带入=67.134mm确定齿轮参数m，取模数m=4mma=mm修正 dmmdmmb= 圆整取54mm3、校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数和应力修正系数为：，；，；由应力循环次数得弯曲疲劳寿命系数，齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为MPa， MPa计算弯曲疲劳需用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4,得MPaMPa计算圆周力FtN计算齿轮齿根弯曲应力，得 Y,Y,因此齿根弯曲强度足够。4.齿轮几何参数计算mmmmmmmmmmmmmmmmmma=mm4.3轴的设计计算4.3.1轴的设计计算1.确定输轴的运动和动力参数由以上计算可知r/min Nm Kw2.选择轴的材料为45钢，调制处理，抗拉强度MPa3.初步确定轴的最小直径。取C=110,得mm，因轴最小直径处安装轴承，却最小轴径为30mm。4.轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案，根据减速器中给出的主要零件的相互位置关系及轴上齿轮、轴承、轴承端盖、联轴器等的装配方向、顺序和相互关系确定轴上零件的装配方案。如图4.1图4.1轴的结构图各轴段直径的确定:滚动轴承处轴段，=30mm。滚动轴承选取30206，其尺寸为30mm62mm17.25mm16mm：过渡轴段，=34mm：中速级大齿轮轴段，=38mm：轴肩，=46mm中速级小齿轮处轴段：由于小齿轮直径较小，采用齿轮轴结构。:过渡轴段，=36mm：滚动轴承处轴段，=30mm。各轴段长度的确定：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，=19mm。：由装配关系和结构确定，=54mm。：由中速机大齿轮的毂孔宽度B=26确定，=24mm。：轴肩宽度，=2mm。：由中速级小齿轮宽度B=35mm。：由装配关系和结构确定，=9.56mm。：由滚动轴承、挡油盘及装配关系等确定，=19mm。细部结构设计中速级大齿轮处键，齿轮轮毂与轴的配合选为；滚动轴承与轴的配合采用过渡配合，此轴段的直径公差选为；查表7-19，各倒角为C2 。5.轴的校核计算轴上的作用力齿轮2：N N N 齿轮3: NNN计算支反力垂直面支反力（XZ平面）参看图4.2b由绕支点B的力矩和，得： N，方向向下。同理，、由绕支点A的力矩和，得： N，方向向下。由轴上的合力，校核：，计算无误。水平面支反力（XY平面）参看图4.2d由绕支点B的力矩和,得=481922.17N =3886.469N,方向向下同理，由绕支点A的力矩和，得=3791.9727+1840.34(27+35)N=216484.27N =1745.84N,方向向下。由轴上的合力，校核，计算无误。A点总支反力FN(4.23)B点总支反力N绘制转矩、弯矩图垂直面内的玩具图参看图4.2cC处弯矩：左=-401.39327=-10837.611Nmm 右=-=-401.39327-806Nmm D处弯矩：右= Nmm左=-324.916