起重机小车设计模板

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选用 钢丝绳 d 20mm D 500mm 滑轮轴直径 D5 100mm 的 E1型 滑轮 其标记为 滑轮 E120 500 100 ZB J80 006 8 87 卷筒直径 362 1508 d 20mm D 560mm D 500mm 设计内容 计 算 与 说 明结 果 D 20 480mm 1 ed 125 由 1 附表 13 选用 D 500mm 卷筒绳槽尺寸由 3 附表 14 3 查得槽距 t 22mm 槽底半径 r 11mm 卷筒尺寸 L 10 0 42LtZ D iH h 872242 52014 3 31016 2 3 1644mm 取 L 2000mm 式中 Z0 附加安全系数 取 Z0 2 L1 卷槽不切槽部分长度 取其等于吊钩组动滑 轮的间距 即 L1 A 87mm 实际长度在绳偏 斜角允许范围内可以适当增减 D0 卷筒计算直径 D0 D d 500 20 520mm 卷筒壁厚 6 10 0 02 500 6 10 D02 0 16 20 取 20mm 卷筒壁压应力验算 N m2 78 7MPa maxy t Snax 022 0 02 0 34630 6 10 7 78 选用灰铸铁 HT200 最小抗拉强度 195MPa b 许用压应力 130MPa y 1 n b 5 1 195 故抗压强度足够 maxy Y 卷筒拉应力验算 由于卷筒长度 L 3D 尚应校验由 弯矩产生的拉应力 卷筒弯矩图示与图 5 2 L 2000mm 20mm maxy Y 设计内容 计 算 与 说 明结 果 L1lx 2Smax SmaxSmax L 图 5 2 卷筒弯矩图 卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时 w MlSmax 2 1 max LL S 2 872000 34630 33123595N mm 卷筒断面系数 0 1 0 1 3545088W D DD i 4 4 500 460500 44 3 mm 式中 卷筒外径 500mm DD 卷筒内径 2 500 2 20 460mm i D i DD 于是 9 34MPa l W Mw 3545088 33123595 合成应力 9 34 32 95MPa l l maxy y l 7 78 130 39 式中许用拉应力 39MPa l 2 n b 5 195 l l 卷筒强度验算通过 故选定卷筒直径 500mm 长度D l l 强度验算通过 设计内容 计 算 与 说 明结 果 5 5 选电动 选电动 机机 6 6 验算电 验算电 动机发热条件动机发热条件 7 7 选择减 选择减 速器速器 L 2000mm 卷筒槽形的槽底半径 11mm 槽距 22mm rt 起升高度 16m 倍率 3H h i 卷筒 A500 2000 11 22 16 3 左 ZB J80 007 2 87 计算静功率 40 1KW j N 60102 0 vGQ 2 10 85 0 60102 46720000 式中 机构总效率 一般 0 8 0 9 取 0 85 电动机计算功率 0 8 40 1 32 11KW e N jdN k 式中系数由 2 表 6 1 查得 对于 级机构 d k 1 M e M 0 75 0 85 取 0 8 d k d k 查 1 附表 28 选用电动机 YZR 250M2 其 25 e N 33KW 725rpm 7 0kg 电动机质量 1 n 2 GD d 2 m 513kg d G 按照等效功率法 求 25 时所需的等效功率 JC 0 75 0 85 40 1 25 6KW x N 25 k j N 式中 工作级别系数 查 2 表 6 4 对于 M5 M6级 25 k 0 75 25 k 系数 根据机构平均起动时间与平均工作时间 的比重 查得 由 2 表 6 3 一般起 q t g t 升机构 0 1 0 2 取 0 1 由 2 q t g t q t g t 图 6 6 查得 0 85 由以上计算结果 故初选电动机能满足发热条件 x N e N 32 11KW e N 选电动机 YZR 250M2 37 8KW x N x N e N 电动机发热验 算通过 设计内容 计 算 与 说 明结 果 8 8 验算起 验算起 升速度和实际升速度和实际 所需功率所需功率 9 9 校核减 校核减 速器输出轴强速器输出轴强 度度 卷筒转速 18 7r min j N 0 D Vih 52 0 14 3 3 2 10 减速器总传动比 38 8 0 i j n n1 7 18 725 查 1 附表 35 选 ZQ 650 3CA 减速器 当工作类型为 中级 相当工作级别为 M5级 时 许用功率 N 31 5KW 40 17 质量 878 主轴直径0 i g G 60mm 轴端长 110mm 锥形 1 d 1 l 实际起升速度 10 2 10 6m min v 0 0 i i v 8 38 17 40 误差 100 100 3 9 15 v vv 2 10 2 106 10 实际所需等效功率 25 6 26 6KW 33KWxN v v Nx 2 10 6 10 e N 25 由 2 公式 6 16 得输出轴最大径向力 max R j GaS max 2 1 R 式中 2 34630 69260N 69 26KN 卷筒上卷绕钢 max aS 丝所引起的载荷 9 81KN 卷筒及轴自重 参考 1 附表 14 估计 j G R 89 5KN ZQ650 减速器输出轴端最大允许径向 载荷 由 1 附表 36 查得 选减速器 ZQ 650 3CA 10 6m min v xN e N 25 max RR 设计内容 计 算 与 说 明结 果 1010 选择制 选择制 动器动器 1111 选择联 选择联 轴器轴器 39 5KN 89 5KN max R 81 9 26 69 2 1 R 由 2 公式 6 17 得输出轴最大扭矩 0 7 0 8 max M MiMe 0 0 max 式中 9750 443 8Nm 电动机轴额 e M 1 25 9750 n Ne 725 33 定力矩 2 8 当 25 时电动机最大力矩倍数 max JC 减速器传动效率 95 0 0 Nm 减速器输出轴最大容许转矩 由 60500 M 1 附表 36 查得 0 8 2 8 443 8 40 17 0 95 37936Nm max MM 96500Nm 由以上计算 所选减速器能满足要求 所需静制动力矩 z M z KjM z K 0 00 2 ii DGQ h 1 75 85 0 17 4032 52 0 46720000 65 67 m 656 8Nm 式中 1 75 制动安全系数 由 2 第六章查得 z K 由 1 附表 15 选用 YWZ5 315 50 制动器 其制动转矩 360 710Nm 制动轮直径 315mm 制动器质量 ez M z D 61 4 z G 高速联轴器计算转矩 由 2 6 26 式 Nm 3 1198 8 4438 15 1 8 ec MnM max MM 减速器输出轴 强度足够 选用 YWZ5 315 50 制动器 设计内容 计 算 与 说 明结 果 1212 验算起动 验算起动 时间时间 式中 电动机额定转矩 前节求出 8 443 e M 1 5 联轴器安全系数 n 1 8 刚性动载系数 一般 1 5 2 0 8 8 由 1 附表 29 查得 YZR 250M2 电动机轴端为圆锥形 从 1 附表 34 查得 ZQ 650 减速mmd70 mml105 器的高速轴为圆锥形 mmlmmd110 60 靠电动机轴端联轴器 由 1 附表 43 选用 CLZ 半联轴器 3 其图号为 S180 最大容许转矩 3150Nm 值 M tC M 飞轮力矩kg m 质量 23 2kg 403 0 2 l GD 2 l G 浮动轴的两端为圆柱形mmlmmd85 55 靠减速器轴端联轴器 由 1 附表 45 选用带制mm300 动轮的半齿联轴器 其图号为 S198 最大容许转矩 M t 3150Nm 飞轮力矩 kg m 质量 37 5 8 1 2 l GD 2 kg 为与制动器 YWZ5 315 50 相适应 将 S198 联轴器所需 制动轮 修改为应用mm300 mm315 起动时间 2 0 2 0 1 21 2 38i DGQ GDC MM n t j q q 式中 7 0 0 403 1 8 22 1 2 GDGDGD d Z 9 203kg m 2 静阻力矩 kg m i DGQ M j 2 00 95 51 85 0 17 4032 58 0 46720000 半齿联轴器 CLZ 图号 3 S180 C M M t 带制mm315 动轮半齿联轴 器 图号 S198 设计内容 计 算 与 说 明结 果 1313 验算制 验算制 动时间动时间 1414 高速浮 高速浮 动轴动轴 519 5Nm 平均起动转矩 Nm6664445 15 1 eq MM 85 0 17 403 58 0 467720000 203 9 15 1 5 519666 2 38 725 2 2 q t 1 429s 查 2 对于 3 80t 通用桥式起重机起升机构的 此时 1s sec5 1 q t q t 由 2 式 6 24 得 制动时间 sec64 0 85 0 17 403 52 0 46720000 203 9 15 1 3 375710 2 38 725 2 38 2 2 2 2 00 1 2 2 1 i DGQ GDC MM n t je z 式中 mN ii DGQ M h j 3 37585 0 17 4032 52 0 46720000 2 0 0 查 1 表 6 6 查得许用减速度 a0 2 a v z t 因为 故合适 sec883 0 zt ztt 1 疲劳计算 轴受脉动扭转载荷 其等效扭矩 sec429 1 q t 0 64sec z t sec883 0 zt ztt 设计内容 计 算 与 说 明结 果 mNMM e ax 86 472444065 1 6 Im 式中 动载系数 0 5 1 1 065 6 6 2 起升动载系数 2 1 0 71v 1 0 71 10 6 60 1 13 2 由上节选择联轴器中 已经确定浮动轴端直径 d 55mm 因此扭转应力 MPamN W M ax n 2 14 10 2 14 055 0 2 0 86 472 26 3 Im 轴材料用 45 号钢 MPaMPa sb 300 600 弯曲 0 27 0 27 600 300 1 b s 243MPa 扭转 243 140MPa 1 1 33 0 6 0 6 300 180MPas s 许用扭转应力 由 1 中式 2 11 2 14 I ok nk 12 1 式中 考虑零件几何形状和零件表面状况 mx kkk 的应力集中系数 与零件几何形状有关 对于零件表面有急剧过渡 x k 和开有键槽及紧配合区段 1 5 2 5 x k 与零件表面加工光洁度有关 此处取 m k k 2 1 25 2 5 考虑材料对应力循环对称的敏感系数 对碳 钢 低合金钢2 0 okn 疲劳计算通过 设计内容 计 算 与 说 明结 果 1 确定传 确定传 动方案动方案 2 选择车 选择车 轮及轨道并验轮及轨道并验 安全系数 查 1 表 30 得 I n25 1 I n 因此 MPa ok 9 88 25 1 2 05 2 1402 故 通过 okn 2 强度计算 轴所受的最大转矩 MPaMMe axI 50244413 1 2 Im 最大扭转应力 MPa W M axI 09 15 055 0 2 0 502 3 Im max 许用扭转应力 MPa nII s II 120 5 1 180 式中 安全系数 由 1 表 2 21 查得 II n5 1 II n 故合适 II max 浮动轴的构造如图所示 中间轴径 高速浮动轴构造如图所示 中间轴径 取mmdd65 60 10 5 1 mmd65 1 图 5 3 高速浮动轴构造 2 小车运行机构计算 经比较后 确定采用下图所示传动方案 II max 强度计算通过 设计内容 计 算 与 说 明结 果 算其强度算其强度 图5 4 小车运行机构传动简图 车轮最大轮压 小车质量估计取 Gxc 7000kg 假定轮压均布 则 Pmax 2500 7000 4 6750kg 车轮最小轮压 Pmin Gxc 4 7000 4 1750kg 初选车轮 由 1 表 3 8 15P360 当运行速度 40m min1 6 工作级 别为 M5 时 车轮直径 Dc 350mm 轨道型号为 P24 许 用轮压为 11 8t Pmax GB4628 84 规定 直径系为 250 315 400 500 630mm 故初步选定车轮直径 c D 400mm 而后校核强度 c D 强度验算 按车轮与轨道为线接触及点接触两种情况验算车轮接 触强度 车轮踏面疲劳计算载荷 Pc 2Pmax Pmin 3 2 6750 17500 3 50833N 车轮材料为 ZG340 640 s 340Mpa b 640Mpa 线接触局部挤压强度 Pc k1DclC1C2 6 0 400 26 13 1 1 62712N 式中 k1 许用线接触应力常数 N mm2 由 2 表 5 2 查得 k1 6 0 车轮直径 400mm c D 材料 ZG340 640 轨道 P24 设计内容 计 算 与 说 明结 果 3 运行阻 运行阻 力的计算力的计算 l 车轮与轨道有效接触强度 对于 P24 l b 26 13mm C1 转速系数 由 2 表 5 3 车轮转速 Nc v Dc 40 3 14 0 4 31 85r min 时 C1 1 0 C2 工作级别 由 2 表 5 4 当为 M5时 C2 1 Pc Pc 故通过 点接触局部挤压强度 Pc k2R2C1C2 m3 0 132 3002 1 1 0 473 114426N 式中 k2 许用点接触应力常数 N mm2 由 3 表 5 2 查得 k2 0 132 R 曲率半径 车轮与轨道曲率半径中的大值 车轮 R1 D 2 400 2 200mm 轨道 R2 300mm 故取 R 300mm m 由 R1 R2比值所确定的系数 R1 R2 200 300 0 67 由 3 表 5 5 查得 m 0 47 Pc Pc 故通过 摩擦阻力 Fm 小车满载运行时的最大摩擦阻力 2 GQ D df GQFm 200000 7000 2 4 0 125 002 00005 02 8100N 式中 Q 起升载荷 线接触疲劳强 度通过 NFm8100 设计内容 计 算 与 说 明结 果 4 选电动 选电动 机机 5 验算电 验算电 动机发热条件动机发热条件 G 起重机或者运行小车的自重载荷 f 滚动摩擦系数 由 1 表 2 3 2 查得 f 0 6 车轮轴承摩擦系数 由 1 表 2 3 3 查得 0 02 d 与轴承相配合处车轮轴的直径 d 125mm D 车轮踏面直径 D 400mm 附加摩擦阻力系数 由 1 表 2 3 4 查得 2 摩擦阻力系数 初步计算时可按 1 表 2 3 5 查得 0 01 空载运行时最小摩擦阻力 Fm0 D df G 2 4 0 125 002 00005 0 2 7000 1225N 电动机的静功率 Pj m vFj 1000 0 609 01000 5 318100 4 72kw 式中 机构传动效率 取 0 9 式中 Fj Fm Q Q 满载运行时的静阻力 m 驱动电动机台数 m 2 对于桥式起重机的小车运行机构可按下式初选电动机 NFm1225 0 选电动机 YZR 160M1 Ne 5 8kw 1000r min 1 n 发热验算通过 设计内容 计 算 与 说 明结 果 6 选择减 选择减 速器速器 7 验算运 验算运 行速度和实际行速度和实际 所需功率所需功率 8 验算起 验算起 动时间动时间 P kdPj 1 4 72 4 72kw 初选电动机功率 N kdNj 1 6 1 684 2 694kw 式中 kd 电动机功率增大系数 由 1 表 7 6 得 kd 1 0 由附表选用电动机 YZR 160M1 Ne 5 8kw n1 1000 r min GD2 d 0 47kg m2 电动机质量 154kg 电机等效功率 Nx K2 5 r Nj 0 75 1 12 4 72 3 96kw 式中 K2 5 工作类型参数 由表 6 4 查得 2 K2 5 0 75 r 由 1 按起重机工作场所得 tq tg 0 2 查得 r 1 12 由此可知 Nx Ne 满足发热要求 车轮转速 nc min 1 25 4 0 5 31 r D V C DC 机构传动比 i0 8 39 1 25 1000 2 1 n n 由 1 附表 40 选用两台 ZSC 600 2 减速器 0 i 46 7 N 6 9kw 当输入转速为 600r min 时 故 NJ N 实际运行速度 ZSC 600 2 减速器 N j 和 Ne均在 许用范围内 设计内容 计 算 与 说 明结 果 6 按起动工按起动工 况校核减速器况校核减速器 功率功率 V dc Vdc min 8 26 7 46 8 39 5 31 0 0 m i i 误差 15 8 14 5 31 8 26 5 31 dc dcdc V VV 实际所需电动机静功率 N j NJ kw V V dc dc 15 3 5 31 8 26 72 3 由于 N j Ne 故所选电动机和减速器均合适 起动时间 tq 2 38 0 2 2 1 21 i DGQ GDmc MmMq n C J 式中 n1 1000r min m 1 驱动电动机台数 Mq 1 5Me 1 5mN 83 1000 8 5 9550 Me JC25 时电动机额定扭矩 Me 9550 25 25 1 JCn JCne 满载运行时的静阻力矩 Mj Q Q mN i M QQm 5 38 9 04607 1620 0 空载时的运行阻力矩 Mj Q 0 mN i M Qm 83 5 9 0 7 46 245 0 0 初步估算高速轴上联轴器的飞轮转矩 GD2 zl GD2 l 0 28kg m2 机构总飞轮矩 高速轴 C GD2 l 1 15 0 47 0 28 1 863kg m2 tq 1 23s tq 设计内容 计 算 与 说 明结 果 10 验算起 验算起 动不打滑条件动不打滑条件 满载起动时间 tq Q Q 9 0 7 46 315 0 200007000 863 0 5 3883 2 38 1000 2 2 1 23s 空载起动时间 tq Q 0 83 5 83 2 38 1000 s41 0 9 04607 315 0 7000 863 0 2 2 由 1 表 7 6 查得 当时 tq smmvc 525 0 min 5 31 的推荐植为 5 5s 故 tq Q Q tq 古所选电动机能满足快速 起动的要求 起动工况下校核减速器功率 Nd 1000 m VP dcd 式中 Pd Pj Pg Pj 60 QQq dc t V g GQ 8100 7000 20000 23 160 8 2610 17904N m 运行机构中同一传动减速器的个数 m 1 因此 Nd kw89 8 19 0601000 8 2617904 所选用减速器的 N JC25 6 9kw Nd 故减速器合适 由于起重机是在室内使用 故坡度阻力及风阻力均不 予考虑 以下按二种工况进行验算 空载起动时 主动车轮与轨道接触的圆周切向力 2 2 60 12 0 0 cQq cxc Q D kP d kP t v g G T 按起动工况验 算减速器的功 率 虽不够 但不再选大一 号的减速器 考虑到减速 器有一定的过 载能力 设计内容 计 算 与 说 明结 果 11 选择制 选择制 动器动器 12 选择高 选择高 速轴联轴器及速轴联轴器及 制动轮制动轮 2 4 0 0005 0 35002 2 125 0 02 0 005 0 3500 41 0 60 8 26 81 9 7000 847 4 8474N 车轮与轨道的粘着力 NkgfPF Q 70007002 03500 10 0 Q T 故可能打滑 解决办法是在空载起动时增大起动电阻 延长起动时间 满载时起动 主动车轮与轨道接触处的圆周切向力 2 2 60 0 12 CQQq cXC QQ D kPdfP t v g GQ T 8 360 1 36 81 9 1120032000 2 4 0 0005 0 216005 1 2 14 0 02 0 0005 0 21600 1069 5 10695N 车轮与轨道的粘着力 NkgfPF QQ 2700027002 0 2 700020000 1 故满载起动时不会打滑 因此所选电动机合适 QQ T 由 2 查得 对于小车运行机构制动时间 3 4s 取 z t 2s 因此 所需制动转矩 z t 0 2 0 2 21 2 2 38 1 i d kGQ i DGQ GDmc t n m M xc cxc l z z 设计内容 计 算 与 说 明结 果 13 选择低 选择低 速轴联轴器速轴联轴器 1 1 9 0 7 46 4 0700020000 863 0 15 1 1 2 2 38 1000 2 2 9 0 7 46 10 2 125 0 02 0 0005 0 700020000 27 2 Nm 由附表 15 选用 其制动转矩23 200 5 YWZ NmMez112 考虑到所取制动时间与起动时间很接stz2 stq23 1 近 故略去制动不打滑条件验算 高速轴联轴器计算转矩 由 2 6 26 式 NmMnM ec 137 6 568 135 1 8 式中 电 Nm n N M JCe e 6 56 1000 8 5 97509750 1 25 动额定转矩 n 联轴器的安全系数 运行机构 n 1 35 机构刚性动载系数 1 2 2 0 取 8 8 1 8 8 由附表 31 查电动机 YZR132M2 6 两端伸出轴各为圆 柱 d 38mm 80mm 由附表 37 查 ZSZ 600 减速器高速l 轴 端为圆柱形 35mm 55mm 故从附表 41 选鼓形 1 dl 1 齿式联轴器 主动端 A 型键槽 38mm L 80mm 从 1 d GICL 联轴器 1 Z 5530 8038 BJ19013 89 制动轮 200 Y38 JB ZQ4389 86 设计内容 计 算 与 说 明结 果 14 验算低速 验算低速 浮动轴强度浮动轴强度 动端 A 型键槽 30mm L 55mm 标记为 GICL 联 2 d 1 轴器ZBJ19013 89 其公称转矩 5530 8038 88Nm 飞轮矩NmTn630 c M 0 009kg 质量 5 9kg l GD2 2 m l G 高速轴端制动轮 根据制动器已选定为 23 200 5 YWZ 由 1 附表 16 选制动轮直径 200mm 圆柱形轴孔 z D d 3