QD型163.2T 电动桥式起重机机械部分的设计

本科毕业设计（论文）20 届本科毕业论文（设计）论文题目：QD 型 16/3.2T 电动桥式双梁起重机的机械设计学生姓名： 所在院系： 所学专业： 导师姓名： 完成时间： 本科毕业设计（论文）摘要起重机是减轻人们笨重劳动体力劳动，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备。在国民物 资生产中和物 资运输中起到关键的基础作用或辅助作用。本文是为了更好的节省成本，提高材料的利用率，提高起重机的性价比，而设计完成的。本文主要介绍了 QD 型 16/3.2T，A5 级电动桥式双梁起重机的机械 设计过程及制造加工图纸。关键词：双梁起重机，QD 型 16/3.2T，电动桥式。本科毕业设计（论文）Abstract It is to reduce the heavy crane manual labor and improve operational efficiency and achieve safe production of hoisting and conveying equipment.。Materials in the production of national goods transport and play a key role in the foundation or a supporting role。 This article is better in order to save costs and improve material utilization and improve cost-effective crane, designed to be completed。 This paper mainly introduces the QD type 16/3.2T, A5-class double-beam bridge crane electrical mechanical design process and manufacturing process drawings。 Key words Double-beam crane, QD-based 16/3.2T, Electric bridge。本科毕业设计（论文）目 录1. 绪论 .11.1 选题的意义： .11.2 起重机的发展概况: .12. 16/3.2T 电动桥 式起重机主起升机构的设计 .22.1 钢丝绳的选择 .22.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算 .22.1.2 钢丝绳型号选择 .22.1.3 滑轮组选择 .32.2 卷筒的选择 .32.2.1 卷筒直径选择 .32.2.2 卷筒长度 .32.2.3 卷筒的转速计算 .32.3 选择电动机 .42.3.1 电动机静功率的计算 .42.3.2 电动机功率 .42.3.3 电动机过载能力校验 .42.4 减速器的选择 .42.4.1 传动比的计算 .42.4.2 标准减速器的选择 .42.4.3. 验算减速器 .52.5 选择制动器 .5本科毕业设计（论文）2.6 选择轴及联轴器 .52.6.1 轴的选择： .52.6.2 联轴器的的选择 .62.7 起动及制动时间验算 .62.7.1 起动时间和起动加速度验算 .62.7.2 制动时间和制动平均加速度验算 .73. 16/3.2T 电动桥式起重机副起升机构的设计 .74 电动小车运行机构的设计 .84.1 运行阻力的计算 .84.1.1 摩擦力 Fm 的计算 .84.1.2 坡道力 Fp 的计算 .84.1.3 运行风阻力 Fw.84.2 电动机的选择 .84.2.1 电动机的静功率的计算 .84.2.2 电动机的初选 .94.3 起动时间与起动平均加速度的验算。 .104.4 标准减速器的选择 .104.5 制动器的选择 .114.6 传动轴和联轴器的选择 .114.7 运行打滑验算 .125 大车运行机构的设计 .126 双梁小车式桥式起重机金属结构设计 .136.1 载荷的计算 .13计算得： 所以轮压分布如图 4 所示； .13本科毕业设计（论文）6.2 主梁的结构及尺寸选择 .146.2.1 按梁的强度条件确定梁高 hs .146.3 主梁设计计算。 .156.3.2 主梁的刚度计算 .16结束语 .17致谢 .17主要参考文献与资料 .18本科毕业设计（论文）1. 绪论1.1 选题的意义：在现代工业化的社会里，起重机在我们生活的方方面面都能用到，从港口的装卸港机到建筑上的建筑塔吊，从车间的行车到汽车试吊车。解决了我们过去的人力抬作，完成着过去所不能完成的任 务。 处处为人 类的制造的进步作贡献。最常用的通用起重机承担着生产车间许多，许多方面的基础工作，为工业高效生产提供保证。 在 这个全球经济危机的大的背景下，起重行业受到了严峻的挑战，竞争更加激烈。那么更合理的，更先进的制造起重机，以最优性价比来赢得市场。那么，为 了赢得挑战，选择了起重机的机械部分 设计 。1.2 起重机的发展概况:我国的起重机行业是从建国后开始建设，多部分是采用苏联标准。改革开放以后，随着我国的工业迅速 发展，各行工业起重机的要求也随之提高。作为特种设备，检验 也要求相对严格。国家也逐步形成了一定制造，检验标准。电气设备也随着不同的要求而改变。有 传统的接触器控制，也逐步向自动化方面发展。随着变频器，可 编程控制器（ PLG）的技术成熟，也被广泛应用在起重机当中。为了起重机方面操作人员的安全，无 线远程控制也逐渐普及。为了， 满足高精度，多速度行车的需要，机械部分要求也越来越高，设计更精确，钢丝绳起重机作为一种大型起重设备，广泛用于国民经济各个领域，而国内钢丝绳起重机近几年的发展却十分缓慢。上世纪 60 年代到 70 年代初，我国从前苏联引进了 TV 型钢丝绳式起重机。其 间,曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术, 但均未获得广泛的推广应用。桥式起重机的现状：桥式起重机是作为生产车间最常用的基础设备，也是在各类起重机中，需求量最大的。一般桥式起重机有以下几部分组成。有起升机构，小车 运行机构，大车运行机构，控制 电路，金属框架结构等主要机构组成。在现在的桥式起重机机械制造中，还是传统的用大的钢构成本，还有沉重的运行机构，来超大的满足需要，在制造工艺中还存在着种种 问题， 对于材料有很多的浪费情况， 为了极大的节省成本，故要精确的计算受力及 选择配件。在原有的基 础上进行改进，符合实际工作 场合。 本科毕业设计（论文）2. 16/3.2T 电动桥式起重机主起升机构的设计设计要求：起重量 16T,跨度 16.5m,起升速度 7.9m/min，起升高度为10m。通常在起重机的设计过程中，在根据实际现场的工作环境，来确定起重机的工作级别。那么在本设计中，考 虑到通常情况，那么选择一般级别 A5 级。在我们一般的设计过程中严格执行国家的标准。不能过擅自进行非标的设计。必 须通过国家特种 设备检验中心的许可。2.1 钢丝绳的选择通常采用省力的机构，一般采用动，静滑 轮组的组合，从而减轻对传动机构的要求。那么， 但我们还要考虑到运行速度以及所占得到 设备外形尺寸的大小，以及还有运行效率的问题。 这样我就把二者的结合，取中进行优化，在滑 轮组的选择手册上选得。 初步选择双联滑轮组，如图 1 所示。滑 轮组省力倍数 m=3,滑轮效率z=0.95。2.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算最大静拉力: 2zQsm式中：Q 是起升量=16 t；z=0.95;m=3.那么 S=16x103x9.8/2x3x0.95=27.8KN 2.1.2 钢丝绳型号选择钢丝绳是起重机的重要部件，也是安全系数要求较高的部件。已经形成了国家标准，那么我们要考虑到各种型号的功能，以及材料的利用率，进行有比较的选择。 本科毕业设计（论文）d=cs 其中式中：d 为钢丝绳直径，c 钢丝绳选择系数取 0.104.d=17.34mm. 图 1 钢丝绳绕线图在起重机设计手册钢丝绳选择列表 6w(19)-17.5-1550-I 型 L=10x103x6+26(额外长度)=86m。额外长度是包括固定钢丝绳长度以及滑 轮缠绕长度。2.1.3 滑轮组选择经过对钢丝绳的选择，双联滑轮组可以满足该机构的需要。滑轮组滑轮直径的计算 D=e.d式中：e 为滑轮 直径选择系数取 20.所以 D=350mm.DO在起重机设计手册的滑轮组列表中 选择 355mm，滑轮组选择代号为 LGS58.5x355-169-80 型。2.2 卷筒的选择2.2.1 卷筒直径选择卷筒直径 D0=(e1-1)d,式中 e1是卷筒 选择系数取 26.所以 D0=25x17.5=437.5mm.2.2.2 卷筒长度 Ls=(L0+L1+L2)+Lg本科毕业设计（论文）式中:L 0是钢丝绳缠绕部分长度，L 0=L*p/D0.其中卷筒的螺距为 20mm. L0=86x103x20/437.5x3.14=1095mm.L1无绳端尺寸取 200mmL2固定钢丝绳用长度取 80mmLg为中间光滑部分长度取 50mm那么,Ls=1425mm所以查起重机设计手册表 3-3-6.取 T1024-500-1500-右-16t-20.2.2.3 卷筒的转速计算nt=60mv/D0 式中 v 是起升速度（m/s）.所以 nt=15.09 转/min 2.3 选择电动机2.3.1 电动机静功率的计算Pj=Q*V/1000式中 机构总功率。= z*d*t*cz为在表 3-2-10 中取 0.95，d导向轮到效率在表 2-2-3 中取 0.985.c卷筒的效率 0.985. t传动效率，在表 2-2-4 中取 0.85。所以,=0.783那么,P j=26.366kw2.3.2 电动机功率Pj=GQv/1000=21.1kw式中 G 于表 2-2-5 取 0.8所以 Pj取 26kw ,初步选择 YZR225M8-708 型电动机。2.3.3 电动机过载能力校验Pn10QvmuH本科毕业设计（论文）其中式中： Pn基准通电 持续率是电机额定功率（kw ）m电机转矩允许过载倍数，取 2.8.H 超载系数，绕线型 电机取 2.1U 电机台数，为一台。所以，Pn 因为 YZR225M8-708 型电动机在 JC25， CZ=150 时，输7.19出 P=24.096kw 大于 Pn 故 满足要求。2.4 减速器的选择2.4.1 传动比的计算 92.460.1578nti式中:n 为电动机的额定转速nt 为转筒的转速2.4.2 标准减速器的选择 PnKp式中:K 为减速器选择系数取 1.1.故 kwp6.28故在减速器手册上选择 ZQ-650-I-3CA 型减速机。传动比 48.57。因为 ZQ 型制造容易，价格低廉，能够满足设计需要。2.4.3. 验算减速器最大径向力 Fmax，短暂最大扭矩 Tmax。NFGtF2max其中： 起升载荷系 数取 1.2.2S 钢丝绳最大静拉力本科毕业设计（论文）Gt卷筒的重力 7379.4NF是 减速器允许的 最大径向载荷。Fmax=37.05kNF=42000NTmax=2TTT 钢丝绳产生的最大扭矩。 Tmax=1.2xsx0.5=16.6kN.mT=19000所以减速器符合设计要求。2.5 选择制动器制动器是保证起重机安全的重要部件，制动器制动力矩必须要大于货物产生力矩。在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度。制动转矩应满足下式要求： 02QDTzKmi式中： Tz制动器制动转矩。Kz制动安全系数，与机构的重要程度和机构的工作等级有关取 1.75Q 额定起升载荷 D0 卷筒的卷绕直径 500 机构的总效率 0.785M 滑轮组的倍率为 3i 传动结构的传动比 48.57计算得：TZ737.26N.m在制动器样本上选取 YWZ3-315/90 型。其制动力矩为 900N.m 直径 350mm2.6 选择轴及联轴器2.6.1 轴的选择：轴所传递力矩 T=9550P/n=350.7N.m本科毕业设计（论文） pTw其中： , 316pdw20Ma所以: 347.Tdm直径取 55mm.2.6.2 联轴器的的选择依据所传递的扭矩，转速和被连接的轴径等参数选择。起升机构联轴器应满足下式的要求： 13ImaxTkT式中：T 所传扭矩的计算值按第 II 类载荷计算的轴最大扭矩。对于高速轴 maxs 所以， =617.24N.ma0.8nTmax联轴器的许用扭矩。TK1 联轴器的重要程度系数，起升机构取 1.8K3 角度偏差系数，从表 3-12-4 中选 1.25所以：T=1388N.m故选用 CL3 型。2.7 起动及制动时间验算2.7.1 起动时间和起动加速度验算起动时间 9.5qqqjnJttT式中: n 电动机的额定转速本科毕业设计（论文）Tq电动机平均起动转矩，查表 2-2-8，Tq=1.5TnTn=350N.m 0342.2jQDTNmmi021.5deJJi式中:J d电动机转子转动惯量。 查表 0.82Je为制动轮和联轴器转动惯 量/。在表 3-7-4 和 3-12-7 中选择 0.6，0.12J=1.771+0.059=1.83所以，T q=0.475s查表 2-2-9Tq一般小于 1.5s.所以合适起动时间还要验算平均加速度来验证。 aq=v/tqa式中：a q是起 动平均加速度。V 起升速度a推荐值为 0.2.所以 aq=0.177a符合起重机设计标准。2.7.2 制动时间和制动平均加速度验算满载下降制动时间 j9.5z zznJtT式中:n满载下降时电动机的转速，通常取 1.1nTz 制动器的制动转矩为 900N.mTj满载下降时制动轴静转 矩。 02jQDMmj所以，Tj=Mj=210.6N.m本科毕业设计（论文）J是满载下降 时换算到机构 总的转动惯量，按下式计算201.51.7464QDJdJemi那么，Tz=0.6942stz推荐时间可取tztq=1.5s制动平均减速度 jzvatV是满载下降速度 m/s 可取 v=1.1vaj无特殊要求不的大于表 2-2-10 中 0.2计算得 aj=0.1901p2时，主梁的最大弯矩截面距左支点的距离为 217649lPbz所以 Z=7649mm其最大弯矩为 2max124981.67.MLPbKNm当小车位于跨端时，即 z=0.主梁的剪力最大Qmax=p1+p2-p2*b/L=110.47KN主梁在水平面内按框架计算，由 p 大惯，和 q 惯引起的跨中弯矩为 23424HPLLMrr大 惯 惯式中： 328clrLBB 是端梁的 长度是 4182mm，c 是端梁除去 轨道宽度，一端的长度为 1406mm，l 为轨道的宽度 2000mm,所以，r=17.5m.P 大惯=（16000+6227 ）x9.8x0.19=41.386KNq 惯=1658.1N那么，M H=114.37KN.m 图示 6,7 如下： 本科毕业设计（论文） q惯图 6 主梁分布惯性力图图 7 主梁集中惯性力 图跨中翼缘板总的弯曲应力 vHwzyMWMv 固定和移动在计算截面引起的弯矩之和。Wz 是在垂直方向上截面抗弯模量。Wz=bh 2/6=0.05Wy 是在水平方向的截面抗弯模量。 Wy=hb2/6=0.023=99.6+4.9=104.5Mpa =120Mpaw跨端截面腹板的最大剪应力为 02xQSI其中：Q 计算截面上的计算剪力 max11.47bPcKNLIx计算截面上的惯性矩 bh3/12=0.0246S0计算剪应力 处截面的最大静矩 0.152 腹板厚度。6mm=30.16Mpa =90Mpa故以上强度条件满足要求。6.3.2 主梁的刚度计算本科毕业设计（论文）主梁的垂直静刚度计算如下：对于四轮小车 2120.75vPLlf fEI其中:p 1,p2小车的计算轮压。 E 材料的弹性模量，200GPa.I 梁的 转动惯量,计算出得 0.02175Fv=4.29f=16500/2000=8.25故刚度符合要求。结束语未来桥式起重机机械部分将向着以及先进的制造工艺，便宜而优质的材料，更加合理了构造方式，较底的制造成本等方向发展，最终实现桥式起重机的高效化、实用化。因此，采用 优化的机构，减少用材，提高材料的性价比是不忽视的。以改善桥式起重机的整体性能，对推动起重更新换代，具有非常现实的意义。通过本课题的研究开发工作，下面提出以下几点要求：1不断关注相关的最新理论、及自我 实践中总结 ，使用方便、可靠的材料，并且性价比更高的机械配件，提高件设计水平，促 进整机性能的提高，降低成本。为国家的可持续发展战略作出贡献。2应该更多的理论与实践相结合，提高理 论在 实践中的精确，从而提高设备的精度。 致谢感谢机电学院老师以其严谨求实的治学态度，高度的责任心和敬业精神，给予我极大的帮助与鼓励;导师踏实认真、开拓 创新的治学作 风将使我终生受益; 导师给我提供了良好的学习环境，以及社会实践的机会。在此期间，老 师多次询问本科毕业设计（论文）我的课题进度，提醒我该注意的问题，并在我 课题遇到困难时， 给予了我耐心的指导和帮助。借此论文的完成之际， 谨向我的表达我衷心的感谢和崇高的敬意!感谢各位老师在这五年学习生涯中给予我的关心和帮助，才使得我得以顺利完成学业!本科毕业设计（论文）主要参考文献与资料1张 质.起重机设计手册M 北京：中国铁道出版社.2004(3)152祝 权.实用五金手册 M上海：上海科技出版社.2001.(4)673刘鸿文.材料力学 M北京：高等教育出版社.20044濮良贵等.机械设计第八版M 北京：高等教育出版社.2006(5)155王玉兰.机械制图 M北京：高等教育出版社.2004(2)66中华人民共和国 GB3811-83 M.起重机设计规范北京:中国标准出版社 M19837徐 壑.机械设计手册 M北京：机械工业出版社.19918中华人民共和国.GB6067-85 起重机安全规程 M北京： 中国标准出版社.1985 9冯启高，傅宇 .工程力学 M成都：电子科技大学出版社.200110电机样本 M无锡新大力电机有限公司.200911减速器样本 M浙江泰兴市华东减速机制造有限公司.200912制动器样本 M焦作制动器股份有限公司.200913大连起重机厂起重机M.辽宁人民出版社.2003 14陈道南.起重运输机械手册M1998 年第 5 卷:46 63 北京 :冶金机械出版社. 1998 本科毕业设计（论文）本科生毕业论文（设计）课题审核表院（系）名称 专业名称 机电技术教育指导教师姓名 课题名称 QD 型 16/3.2T 电动桥式双梁起重机的机械设计课题来源 自选课题立题理由和所具备的条件立题理由：起重机是减轻笨重体力劳动的，提高作业效率，实现安全生产的起重运输设备。在国民经济各部门的物质生产和物资流通中，起重机作为关键 的 工艺设备或重要的辅助设备。基于新乡市是起重制造业重要基地，也是我国中原的机械重工业基地。 在这个全球经济危机的大的背景下，起重行业受到了严峻的挑战，竞争更加激烈。那么更合理的，更先 进 的制造起重机，以最优性价比来赢得市场。那么，为了赢得挑战，选择 了起重机的机械部分设计。教研室审批意见教研室主任签字： 年 月 日毕业论文（设计）工作领导小组审批意见组长签字： 年 月 日本科毕业设计（论文）注：本表存院（系）备查。毕业设计（论文）中期检查表本科毕业设计（论文）学生姓名 班级 指导教师 论文题目 QD 型 16/3.2T 电动桥式双梁起重机的机械设计(1)制定毕业设计计 划；(2)查找相关文献；(3)完成毕业论 文开题报告；(4)翻译外文资 料；(5)进厂实际学 习制作设计过程。目前已完成任务是否符合任务书要求进度：符合1 继续对论文材料进行组织和整理；2 按照论文提纲，有步骤有计划的开展论文工作，存在问题要及时与老师沟通；3 对已完成的论文内容进行检查审核，力求把问题降到最少；4 到规定的时间完成论文初稿；5 根据指导老师的指导意见和全部材料完成论文；尚需完成的任务能否按期完成论文（设计）： 能够按期完成存在问题资料不足，对论文主题的研究不够透彻，且相关的理论知识还不够全面，与指导老师的交流不 够充分。存在问题和解决办法拟采取的办法继续查找资料，加强对相关实践知识的理解和掌握，及时与指导教师沟通。指导教师签 字日期 年 月 日本科毕业设计（论文）教学院长（主任）意 见负责人签字： 年 月 日本科毕业设计（论文