大车运行机构的计算.doc

电动双梁桥式起重机的设计题目：设计计算某机械加工车间使用的电动双梁吊钩桥式起重机包括大车运行机构，桥架，小车运行机构及起升机构。已知数据：起重量主起升50t，副起升10t；起升高度主起升12m，副起升14m；工作速度主起升6.2m/min，副起升12.5m/min；桥架采用箱形梁式结构，桥架跨度28.5m；大车运行速度85.9m/min；小车运行速度38.5m/min；工作级别A5；机构接电持续率JC%=25%；起重机估计总重（包括小车重量）G=53.6t，小车自重11921kg； 大车运行机构采用分别式驱动方式。大车运行机构计算.1.1 确定传动机构方案跨度为28.5m,为减轻重量，决定采用分别传动的大车运行机构的布置方式，如图所示： 图2-1分别传动的大车运行机构布置方式1-电动机；2-制动器；3-带制动轮的半齿连轴器；4-浮动轴；5-半齿连轴器；6-减速器；7-车轮；8-全齿轮连轴器1.2 选择车轮与轨道，并验算其强度 按照图12所式的重量分布，计算大车车轮的最大轮压和最小轮压：图2-2轮压计算图满载时，最大轮压：Pmax=(G-Gxc)/4+(Q+Gxc)(L-e)/2L (2.1)=(536-119.21)/4+(50+11.921)(28.5-2)/(228.5)=392.08KN空载时，最小轮压：Pmin=(G-Gxc)/4+Gxc/2L (2.2)=(536-119.21)/4+119.21/(228.5)=106.29KN车轮踏面疲劳计算载荷：Pc =(2Pmax+Pmin)/3 (2.3)=(2329.08+106.29)/3=296.82KN车轮材料：采用ZG340-640（调质），b=700MPa,s=380MPa,由3附表18选择车轮直径Dc=800mm,由3表5-1查得轨道型号为Qu70按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度点接触局部挤压强度验算： Pc=k2 *R2*c1*c2/m3 (2.4) =0.18140020.991/(0.3883) =490931.51N式中 k2许用点接触应力常数（N/mm2），由3表52查得k2=0.181。 R曲率半径，由车轮和轨道两者曲率半径中取较大值，Qu70轨道的率半径可以查3表3-8-14得R=400mm,故R取400mm； m由轨顶和车轮的曲率半径之比（r/R）所确定，其中r/R=400/400=1,由1查表5-5可得m=0.388； c1转速系数，由1查表5-3可得当车轮nc=Vdc/(*Dc)=85.9/(3.140.8)=34.18r/min时，c1=0.99； c2工作级别系数，由1查表5-4查得当M5级时，c2=1.0；PcPc 故验算通过线接触局部挤压强度验算： Pc=k1*Dc*l*c1*c2 (2.5)=6.6800700.931.0=343728N 式中 k1许用线接触应力常数（N/mm2），由1表5-2查得，k1=6.6； l 车轮与轨道的有效接触长度，Qu70轨道的l=70mm，两者相同，故取l=70mm； Dc车轮直径取800mm； c1 c2 同前；PcPc 故验算通过。.1.3 运行阻力计算摩擦总阻力矩： Mm=*（Q+G）（k+(*d)/2）由3附表19可查得Dc=800mm的车轮轴承的型号为7530，轴承内径d=150mm；由1表7-1表7-3查得：滚动摩擦系数k=0.0007m，轴承摩擦系数=0.02；附加阻力系数=1.5。代入上式得： 当满载运行时:阻力力矩:Mm(Q=Q)= *（Q+G）（k+(*d)/2） (2.6) =1.5(500000+536000)(0.0007+0.020.1 5/2=3418.8Nm 运行摩擦阻力：Pm(Q=Q)=8547N (2.7)当空载时：Mm(Q=0)=1.5536000(0.0007+0.020.15/2) (2.8) =1768.8NmPm(Q=0)=4422N (2.9)1.4 选择电动机电动机的静功率： Nj=6.44KW (2.10)式中 Pj=Pm(Q=Q)满载运行时的静阻力； m=2 驱动电动机台数； =0.95机构传动效率初选电动机功率： N=kdNj=2.06.44=12.88KW式中 kd电动机功率增大系数，由1查表7-6得其值为2.0，由3中附表30选用电动机，由大车工作级别为重级，由1查表1-5得JC=25%，则可查得选用电动机的型号为YZR2-42-8，Ne=16KW,n1=715r/min,GD2=1.465kgm2,电动机的质量260kg。1.5 电动机的过载校验和发热校验大车运行机构电动机过载校验：Pn+n12 (2.11) =3.88kW Ne=16KWPn=3.88kW式中Pj 满载时的静阻力，Pj=8547N；Vc大车的运行速度（m/s）,Vc=85.9/60m/s；GD2机构的总飞轮矩,GD2=1.2*(GD2)d=1.758kgm2；n1电动机的额定转速, n1=715r/min；tq机构的启动时间,参见下面的计算,取值8s；as平均启动转矩标么值,绕线异步电机取1.7；大车运行机构过热校验：运行机构电动机稳态平均功率Ps=G (2.12)式中：Pj满载运行是的静阻力，Pj=8547N；G 按3中附表24所列值，其中桥式起重机G分级由3中附表25查得为G2，CZ值为600，故G=0.9；根据简易的发热校验法可以取得K=1.7，查3中附表26可得允许的输出功率P=7kWPs=5.8Kw；故发热校验通过。1.6 选择减速器= (2.13) 式中： 减数器的计算输入功率（kw） 刚性动载系数；=1.22.0，取=1.5 基准接电持续率时电动机额定功率（kw） 工作级别，I=5 P 标准减数器承载能力表中的许用功率（kw）=1.5*16*1.12=24P=27.4kw查3选用两台减速器QJR-D-280-20PW两台1.7 验算运行速度和实际所需功率车轮转速： nc= (2.14)机构传动比： i0=n1/nc=715/34.18=20.92 (2.15)实际运行速度： Vdc=Vdc*i0/i0 (2.16)=85.920.92/20=89.85m/min；误差:= (2.17)实际所需电动机静功率：Nj=Nj=6.4489.85/85.9=6.74kW； (2.18)由于NjNd，故合适。1.10 验算起动不打滑条件由2查得起动时按下式来验算：式中粘着系数，对室内工作的起重机取0.15； k粘着安全系数，可取k=1.051.2,取1.2； 轴承摩擦系数，见2表2-3-3，取0.02； d轴承内径（mm）,d=150mm； D车轮踏面直径（mm）,D=800mm；Rmin驱动轮最小轮压，为106290N；Tmq打滑一侧电动机的平均起动转矩，取213.71Nm；k计算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，取k=1.2；J1电动机转子转动惯量1.465kgm2；J2电动机轴上带制动轮联轴器的转动惯量1.28 kgm2；a 起动平均加速度（m/s2）见3式（2-3-5），a=0.2m/s2 i 机构的传动比20即13684.849272.1故起动不打滑验算通过1.11 选择制动器由1知取制动时间 tz=3s按空载计算制动力矩，即Q=0代入1的（7-16）式 式中 :=-35.64Nm；Pp=0.002G=0.002*536000=1072N坡度阻力；=4343N m=2制动机台数，两套驱动装置。所以=248.95Nm由2表3-7-19得制动器的型号为YWZ2-300/25，其额定制动力矩，为避免打滑，使用时需将其制动力矩调至248.95Nm以下，考虑到所取的制动时间tztq(Q=0),验算起动不打滑条件是已知是足够安全的，故制动不打滑验算从略。1.12 选择联轴器根据机构传动方案，每套机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴：1、 机构高速轴上的计算扭矩：式中 联轴器的等效力矩： 等效系数，见3表2-6查得，=1.4； 安全系数，由表2-18查得=1.4由3附表31查得，电动机YZR2-42-8，轴端为圆锥形，d1=65mm,l=105mm,由3查表3-10-11得QJR-D-280-20PW型减速器高速轴端为圆柱形，d=48mm,l=110mm,故在靠近电动机端从2中表3-12-8选择两个带制动轮齿轮联轴器序号3，,重量G=27.6kg，浮动轴端取d=60mm。在靠近减速器端，由2中查表3-12-7查得选用两个半齿3联轴器， 其=3150Nm,GD2l=0.12，重量G=25.4kg.高速轴上连轴器的飞轮矩之和为，与原估计基本相符合，故有关计算不需重复。2、 低速轴的计算扭矩： 由2查表3-10-4得QJR-D-280-20CW型低速轴端为圆柱形，d=90mm,l=130mm，由3附表19得Dc=800mm的主动轮的伸出轴端为圆柱形，d=95mm，l=145mm，由2中表3-12-6可查选用两个全齿联轴器1.13 浮动轴的验算1、 疲劳强度验算：低速浮动轴的等效扭矩：式中 等效系数，由3中表2-6查得=1.4；由上节已取浮动轴直径d=60mm