5吨汽车吊滑轮组设计

任务书设计题目：5吨汽车吊滑轮组设计1设计的主要任务及目标通过调研和查阅相关资料文献，掌握5吨汽车吊滑轮组主要用途和工作原理。应用所学相关基础知识和专业知识，分析滑轮组结构、载荷，对主要受力件进行强度校核分析，应用CAD三维造型或二维设计技术完成课题总成和关键零件结构设计和计算说明书，按照学校要求编写毕业设计论文。2设计的基本要求和内容（1）掌握滑轮组的结构和工作原理，绘制结构简图和原理简图。（2）了解零部件材料极其制造、热处理工艺。（3）了解滑轮组的失效模式。（4）制作滑轮组的装配总图（5）对滑轮组及其关键零部件进行计算分析，重点时对失效的分析。（6）编写毕业设计论文，总结设计取到的效果和体会，提出自己的论点和改进建议。3主要参考文献1起重机设计手册编写组.起重机设计手册机械工业出版，19772成大先.机械设计设计手册.化学工业出版社，20013王还枝.起重安全技术.化学工业出版社，20044樊兆馥.重型设备吊装手册.冶金工业出版社，20014进度安排设计各阶段名称起止日期1确定设计思路，进行开题检查2013.12-2014.03.142提交毕业设计开题报告2014.03.14-2014.03.203指导老师进行中期检查与辅导2014.03.20-2014.04.254完成毕业设计论文编写2014.04.25-2014.05.255设计、计算及图纸整理，准备答辩2014.05.25-2014.06.10五吨汽车吊滑轮组设计摘要：起升机构是起重机的基本工作机构，大多是由吊挂系统和绞车组成，也有通过液压系统升降重物的。本文通过现场调研，对汽车起重机起升系统所需要设计的部分进行结构分析，确定了5t汽车起升系统的工作级别和结构布置，参照5吨起重机的资料，并根据计算选取了滑轮、钢丝绳、吊钩等主要部件，设计了吊钩、卷筒和卷筒轴的基本尺寸。在上述数值确定之后,对一些主要部件用CAD绘制零件、装配图，选择配合关系。通过设计计算表明这个系统是可行的。关键词：5吨汽车起重机，滑轮，钢丝绳FivetonstruckcranepulleyblockdesignAbstract:Cranehoistingmechanismisthebasicworkofagencies,mostlycomposedofhangingsystemsandwinches,alsothroughthehydraulicsystemoftake-offandlandingweights.Inthispaper,throughon-siteresearch,analysingHoistingsystemfortherequiredpartofthedesignofstructural,determining5tLiftingsystem-levellayoutandstructure,refering5tCraneinformation,selectedbasedonthecalculationpulley,wireropesandothermajorcomponents,designedofthehook,reel,andthebasicsizereelshaft.Determinedintheabove-mentionedvalues,SomeofthemaincomponentsoftheCADdrawingwithparts,assemblydrawings,withtherelationshipbetweenchoice.Calculationsshowthatbydesigningthesystemisfeasible.Keywords:5ttruckcrane，pulley，wireropes目录1绪论-11.1起重机的概述-11.2起重机的分类-11.3起重机的主要技术参数-21.4起重机的发展前景-31.5起重机的工作级别和工作类型-42钢丝绳的设计计算-52.1钢丝绳的种类和特性-52.1.1钢丝绳的种类-52.1.2钢丝绳的特性-52.2钢丝绳的直径计算-52.3钢丝绳的选型-72.3.1钢丝绳的型号选择-72.3.2钢丝绳破断拉力计算-72.4钢丝绳长度的计算-72.5钢丝绳的固定-82.6钢丝绳使用寿命和报废标准-92.6.1延长钢丝绳使用寿命的途径-92.6.2钢丝绳的报废标准-103吊钩装置的设计计算-143.1吊钩装置的构造-143.2吊钩的设计计算-143.2.1吊钩主要尺寸的设计-143.2.2吊钩危险截面的强度校核-163.3短型吊钩装置横轴计算-183.3.1吊钩横轴的初步确定-183.3.2吊钩横轴的强度校核-193.4轴承的选择-193.4.1止推轴承的选择-193.4.2滑轮轴承的计算-203.5螺纹链接的设计计算-213.5.1螺纹直径的确定-213.5.2螺栓的选择-223.5.3螺母的选择-223.5.4垫圈的选择-233.5.5紧定螺钉的选择-233.6吊钩的安全检查-243.7吊钩的报废标准-244滑轮组的设计计算-254.1滑轮的分类-254.2滑轮组的类型选择-254.3滑轮组的倍率选择-264.4滑轮尺寸设计-264.4.1滑轮直径计算-264.4.2滑轮轮槽尺寸-274.4.3滑轮主要尺寸-274.4.4钢丝绳最大偏角的计算-284.5滑轮的安全要求-285卷筒的设计-295.1卷筒的种类-295.2卷筒主要尺寸的确定-295.2.4卷筒槽尺寸的确定-305.3卷筒强度计算-315.4钢丝绳进出卷筒绳槽时的最大偏斜角-325.5卷筒的安全检查和报废-33结论-35参考文献-36致谢-3701绪论1.1起重机的概述随着我国经济的快速发展，起重设备在建筑、矿山、搬运等行业发挥出越来越大的作用。起重设备是一种对重物同时完成垂直升降和水平移动的机械，其中汽车起重机是一种装在特制汽车底盘上的一种起重机，它的驾驶室和操作室分开，具有机动性好，便于转移等优点，在各类建筑中具有广发的应用，其缺点是工作时候需要支腿，且不能够在松软的地面工作。同时起重机械是一种循环、间歇运动的机械，主要用于物品的装卸。一个工作循环主要包括：取物装置从取物地点由起升机构把物品提起、运行、旋转或变幅机构把物品移位，然后物品在指定地点下降：接着进行反向运动，使取物装置回到原位，以便进行下一次的工作循环。在两个工作循环之间，一般由短暂的停歇。由此可见，起重机械在工作时，各机构处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态。1.2起重机的分类起重机的种类很多，按照其中载荷可以分为轻型、中型、重型、特重型四类；按照起重结构可分为龙门式和臂架式；按照回转台的角度可以分为全回转式和非全回转式；按行走机构的构造可以分为固定式和移动式。建筑中最常用的移动式包括：塔式起重机、汽车式起重机、轮胎式起重机、履带式起重机、卷扬机等。随着高层建筑而发展起来的垂直运输机械也已经纳入起重机械范围。一般有以下几种分类：（1）轻小型起重设备轻小型起重设备的特点是轻便、结构紧凑，动作简单，作业范围投影以点、线为主。轻、小型起重设备，一般只有一个升降机构，它只能使重物作单一的升降运动。属于这一类的有；千斤顶、滑车、手(气、电)动葫芦、绞车等。电动葫芦常配有运行小车与金属构架以扩大作业范围。1（2）桥式起重机桥式起重机的特点是可以使挂在吊钩或其他取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。桥式起重机包括；起升机构，大、小车运行机构。依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的立方形空间内起升和搬运。桥式起重机、龙门起重机、装卸桥、冶金桥式起重机、缆索起重机等都属此类。（3）臂架式起重机臂架式起重机的特点与桥式起重机基本相同。臂架式起重机包括；起升机构、变幅机构、旋转机构。依靠这些机构的配合动作，可使重物在一定的圆柱形空间内起重和搬运。臂架式起重机多装设在车辆上或其他形式的运输(移动)工具上，这样就构成了运行臂架式旋转起重机。如汽车式起重机、轮胎式起重机、塔式起重机、门座式起重机、浮式起重机、铁路起重机等。（5）升降机升降机的特点是重物或取物装置只能沿导轨升降。升降机虽只有一个升降机构，但在升降机中，还有许多其他附属装置，所以单独构成一类，它包括；电梯、货梯、升船机等。除此以外，起重机还有多种分类方法。例如，按取物装置和用途分类，有吊钩起重机、抓斗起重机、电磁起重机、冶金起重机、堆垛起重机、集装箱起重机和援救起重机等；按运移方式分类，有固定式起重机、运行式起重机、自行式起重机、拖引式起重机、爬升式起重机、便携式起重机、随车起重机等；按驱动方式分类，有支承起重机、悬挂起重机等；按使用场合分类，有车间起重机、机器房起重机、仓库起重机、贮料场起重机、建筑起重机、工程起重机、港口起重机、船厂起重机、坝顶起重机、船上起重机等。1.3起重机的主要技术参数起重机的主要技术参数包括：起重量、工作幅度、起重力矩、起升高度以及工作速度等。（1）起重量起重机能够吊起起重物的重量，其中应该包括吊索和铁扁担或容器的质量，它是衡量起重机工作能力的一个重要参数。通常称作额定起重量，用“Q”表示，单位“KN”。此处Q=5000kg(2)工作幅度在额定起重量下，起重机回转中心轴线到吊钩中心线的水平距离，2通常称为回转半径或工作半径，用“R”表示，单位“m”。工作幅度表示起重机不移动位置时的工作范围，包括最大幅度和最小幅度两个参数。起重机的起重量会随着工作幅度的变化而变化。(3)起重力矩起重力矩是指起重机的起重量和相应幅度的乘积，用“M”表示，M=QR，起重力矩的单位为KN*m,它是起重机的综合起重能力参数，能全面准确地反映起重机的起重能力。(4)起升高度自地面到吊钩钩口中心的距离，用“H”表示，单位“m”，通常用额定起升高度表示，额定起升高度是指满载时吊钩上升的最高极限自吊钩到地面的距离。当吊钩需要下放到地面以下调取货物时则地面以下的深度叫下方深度。此处H=10m。(5)工作速度包括起升、变幅、回转、行走速度等。起升速度是指吊钩上升或下降的速度；变幅速度是指吊钩从最大幅度到最小幅度的平均线速度；回转速度是指起重机在空在情况下，其回转台每分钟的转数；行走速度是指起重机在空在情况下，行走时候的最大速度。1.4起重机的发展前景随着电子计算机的发展和广发应用，起重机的设计制造已经从简单的CAD到计算机的模块化设计，能够适应小批量多规格的设计要求，起重机柔性制造技术的提高有利于市场的发展需求和增强竞争力。起重机的定位精度是对起重机的重要要求，多数采用转角码盘、齿轮链、激光头与钢板孔带来保证，定位精度通常为3，高于1mm的精度需另加定位系统。在起重机起升速度和制动器方面的改进，则使用低速运行的起重机吊钩精确定位，起重机的刹车系统也应用微处理进行控制和监视工作。遥控系统用于汽车式起重机及其他移动式起重机械，这种系统包括在控制者身上的控制器，和安装在起重机上的接收器，控制器具有电磁辐射发生器，接收器与作用在起重机传动装置的操纵机械的转换部分相连。遥控器的使用不仅节省人力，提高工作效率，而且使操作者的工作条件有所改善。起重机的距离检测防撞装置，采用无线电信号型的防撞装置，防撞系统由三相系统组成，用来监控起重机前端行使距离，一般首先发出信号警示，接着将大车车3速减小50%，最后切断电机电源，将大车制动。由于钢铁工业新技术的应用，钢材质量得以提高，在设计起重机主梁强度时，可使用较高的许用应力，而不需要较高的安全系数，以便减少起重机材料用量，从而降低设备的重量和价格，起重机配套的零部件的制造也得益于新材料的不断产生，使得起重机向更轻，更好的方向发展。在机加工方面，大量采用少切削的精密铸件，尤其是铝合金铸件见多，加工设备大量采用高精度，高效的加工中心，数控自动机床等，及保证了质量，又提高了劳动生产率，降低了成本，同时在机械线使用机械代替人工操作如焊接机械手和配用机械手等。国外的起重机制造已经向着专业化，标准化，自动化的方向迈进，使得起重机制造更为便捷，种类更多。1.5起重机的工作级别和工作类型起重机的工作级别根据起重机利用等级和载荷状况分为八级A1-A8，起重机的工作级别是以金属结构受力状态为依据的。它与起重机工作类型根据不同，两者间的相互关系，即：A1-A4相当于轻级工作级别；A5-A6相当于中级工作级别；A7相当于重级工作级别；A8相当于特重级工作级别。42钢丝绳的设计计算2.1钢丝绳的种类和特性2.1.1钢丝绳的种类（1）按钢丝绳的断面形状分：有圆形钢丝绳和扁形刚钢丝绳。（2）按钢丝绳股的断面形状分：有圆形股和异形股；异形股又可分为：三角股、扁形股等。（3）按钢丝绳股内各层钢丝互接触的状态分：点接触钢丝绳、线接触钢丝绳(包括点线接触刚钢丝绳)。（4）按钢丝的断面形状分为：用圆形钢丝制成的钢丝绳和用异型钢丝制成的钢丝绳(如密封式钢丝绳)。按钢丝表面情况分为：光面钢丝和镀锌钢丝。按钢丝的机械性能分为：特号钢丝和1号钢丝。（5）按钢丝绳股的数目分为：单股、六股、八股以及十二股、十八股、三十四股等；前三种钢丝绳由一层绳股组成；十二股及十八股钢丝绳，是由两层绳股组成；而三十四股钢丝绳，也叫做不旋转钢丝绳。（6）钢丝绳捻制的方向和捻法分：按股捻制的方向-右向捻和左向捻；按钢丝绳捻法-交互捻(逆捻)和同向捻(顺捻)。2.1.2钢丝绳的特性钢丝绳是起重机上最重要的绕性机构，其优点是卷绕性好，承载能力好，对于冲击载荷的承受能力强，卷绕过程中平稳，无噪音，一般不会发生钢丝绳的突然整体断裂。缺点是使用时不易弯曲，并要增大卷筒和滑轮的直径。钢丝绳频繁运用于各种场所，易磨碎，受烧烤，腐蚀等。如果钢丝绳的选择、维护、保养不当，容易发生钢丝绳断裂，造成重大死亡事故。因此应该正确掌握钢丝绳的使用方法。2.2钢丝绳的直径计算5根据钢丝绳承受的最大静载荷，计算钢丝绳的直径。maxScdd钢丝绳的最小直径，mmc钢丝绳的选择系数；钢丝绳最大工作静拉力；maxS（1）c的计算：bknc4其中：钢丝绳充满系数，为绳断面积与毛面积之比，为0.46k钢丝绳绕制折减系数，此处取0.82n安全系数，此处取5钢丝绳的抗拉强度，此处选择1850baMP故算得095.1854.36.082.c（2）计算：maxSQaxQ起升重量，此处为50000N滑轮组倍率，此处为4滑轮组效率。此处选择0.945算得NS1.32794.05max6故钢丝绳的直径md98.10532.17095.经过园整取d=11mm2.3钢丝绳的选型2.3.1钢丝绳的型号选择由于绕经滑轮和卷筒机构工作的钢丝绳应该优先选用线接触钢丝绳，线接触钢丝绳声股内钢丝粗细不同，将细钢丝置于粗钢丝的沟槽内，粗细钢丝间成线解除状态，其接触应力小，钢丝绳寿命长，同时挠性好，且线接触钢丝绳较为密实，所以相同直径的钢丝绳，线接触钢丝绳的破断拉力大些。线接触钢丝绳有瓦林式（W）和希尔（X）以及填充式（T）根据起重场合（吊钩及抓斗起重机用）和起重高度（H20m)选择常用的钢丝绳型号为637+FC，意义为6股37丝，中间一股为纤维芯。2.3.2钢丝绳破断拉力计算根据结构类型，使用要求，选取合适的安全系数，然后利用下式计算钢丝绳的破断拉力：maxnS破式子中-钢丝绳的破断拉力破Sn-钢丝绳最小安全系数，见表2-1，此处取5.0-钢丝绳最大工作静拉力，此处取13227.51Nmax故NS5.61375.13275破由重型设备吊装手册表1-4钢丝绳（637+1）主要技术参数得当钢丝绳直径为11.0mm时，钢丝0.5，钢丝总断面积为，每百米参考质量257.43m为40.96kg，公称抗拉强度为1850时，钢丝绳破断拉力不小于66100KN，故aMP符合强度要求。72.4钢丝绳长度的计算钢丝绳的长度L由两部分组成：卷绕长度和非卷绕长度。jLfjLfjjL（1）由下式确定：jmax3maxsin103HdDHLj取；取臂架最大仰角；卷筒直径125ax4o80maxD=198mm故Lj2.1680sin251)98(1.32543（2）由下式确定fj2105.03oHjfjLdhbaL取滑轮组安全距离；滑轮直径系数；臂架全缩长度。m.18HhmLo10故Lfj.20)14.350.1(43因此钢丝绳长度L=116.2+18.1=134.3m钢丝总质量M=134.30.4096=55kg表2.1钢丝绳参数钢丝绳直径钢丝绳最大静拉力钢丝绳卷绕长度钢丝绳长度钢丝绳质量8md1NP5.1327mLj2.16L3.14kg52.5钢丝绳的固定钢丝绳的正确固定对于起重机安全作业、工作效率以及使用寿命有着很大影响钢丝绳的始末端部位一般需要与其他零构件连接或固定在起重机的其他结构上，钢丝绳尾端的固定是关系钢丝绳安全的重要环节。钢丝绳的固定要求满足两个条件，一是连接或固定的部位必须达到相应的强度和安全要求，二是连接或固定方式与使用要求相符合。钢丝绳的固定有多种方法，针对不同的使用条件和要求选择使用。（1）编结连接编结方法是将绳端部弯曲成环状，环状内侧套入一个心形环，使绳尾端部（短端）在心形环的尖部与绳体（长端）部分合并，然后用钢丝将合并的绳部分扎紧，靠合并的两绳段的摩擦力把钢丝绳尾固定。安全要求是编结长度应大于钢丝绳直径的15倍，并不应小于300毫米；连接强度不小于75%钢丝绳破断拉力。（2）绳卡固定绳卡固定由于简单、可靠，绳卡可拆卸更换，得到广泛应用。用绳卡固定时，应注意绳卡数量、绳卡间距、绳卡的方向和固定部位的强度。固定连接处的强度不能小于钢丝绳破断拉力的85%。绳卡数量根据钢丝绳直径加大而增多。例如，钢丝绳直径是16毫米，用3个绳卡就可以；当钢丝绳直径是45毫米时，则需要6个以上的绳卡才能满足固定处的强度要求。绳卡压板应在钢丝绳长边，U形构件在短端，不可搞反或一颠一倒。绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。（3）楔块、楔套连接钢丝绳一端绕过楔，利用楔在钢制的套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定，受力越大，套筒内楔的斜面对钢丝绳压得越紧。固定处的强度约为绳自身强度的75%85%。（4）合金套筒浇注法钢丝绳末端穿过锥形套筒后松散钢丝，将头部钢丝弯成小钩，浇入金属液凝固而成。固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。其中包括锥形套筒灌锌固定和铝合金压头固定。92.6钢丝绳使用寿命和报废标准2.6.1延长钢丝绳使用寿命的途径所谓钢丝绳寿命，就是达到报废标准的使用期限。为了延长钢丝绳的使用寿命，除了选用合适的钢丝绳构造形式外，还可以采用以下几个方面的措施。（1）提高安全系数，也就是降低钢丝绳的应力。（2）选用较大的滑轮和卷筒直径。（3）卷筒和滑轮槽的尺寸与材料对于钢丝绳的寿命有很大影响。（4）尽量减少钢丝绳的弯曲次数，即不要使钢丝绳通过太多的滑轮，并且尽量避免使钢丝绳反向弯曲。（5）加强维护保养，定期润滑防止生锈，检查是否达到报废标准。2.6.2钢丝绳的报废标准（1）断丝的性质和数量起重机械的总体设计不允许钢丝绳具有无限长的寿命。对于6股和8股的绳，断丝主要发生在外表。而对于多层绳股的钢丝绳(典型的多股结构)就不同，这种钢丝绳断丝大多数发生在内部，因而是“不可见的”断裂。（2）绳端断丝当绳端或其附近出现断丝时，即使数量很少也表明该部位应力很高，可能是由于绳端安装不正确造成的，应查明损坏原因。如果绳长允许，应将断丝的部位切去重新合理安装。（3）断丝的局部聚集如果断丝紧靠一起形成局部聚集，则钢丝绳应报废。如这种断丝聚集在小于6d的绳长范围内，或者集中在任一支绳股里，那么，即使断丝数比表列的数值汽车起重机起升系统设计少，钢丝绳也应予报废。（4）断丝的增加率在某些使用场合，疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因，断丝则是在使用一个时10期以后才开始出现，但断丝数逐渐增加，其时间间隔越来越短。在此情况下，为了判定断丝的增加率，应仔细检验并记录断丝增加情况。判明这个“规律”可用来确定钢丝绳未来报废的日期。（5）绳股断裂如果出现整根绳股的断裂，则钢丝绳应报废。（6）由于绳芯损坏而引起的绳径减小当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯(或多层结构中的内部绳股)断裂而造成绳径显著减小时，钢丝绳应报废。微小的损坏，特别是当所有各绳股中应力处于良好平衡时，用通常的检验方法可能是不明显的。然而这种情况会引起钢丝绳的强度大大降低。所以，有任何内部细微损坏的迹象时，均应对钢丝绳内部进行检验予以查明。一经证实损坏，则该钢丝绳就应报废。（7）弹性减小在某些情况下(通常与工作环境有关)，钢丝绳的弹性会显著减小，若继续使用则是不安全的。钢丝绳的弹性减小是较难发觉的，如检验人员有任何怀疑，则应征询钢丝绳专家的意见。然而，弹性减小通常伴随下述现象：a.绳径减小；b.钢丝绳捻距伸长；c.由于各部分相互压紧，钢丝之间和绳股之间缺少空隙；d.绳股凹处出现细微的褐色粉末；e.虽未发现断丝，但钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小比起单纯是由于钢丝磨损而引起的也要快得多。这种情况会导致在动载作用下突然断裂，故应立即报废。（8）外部及内部磨损产生磨损的两种情况：a.内部磨损及压坑这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的摩擦引起的，特别是当钢丝绳经汽车起重机起升系统设计受弯曲时更是如此。b.外部磨损钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损，是由于它在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦造成的。这种现象在吊载加速和减速运动时，钢丝绳与滑轮接触的部位11特别明显，并表现为外部钢丝磨成平面状。润滑不足，或不正确的润滑以及还存在灰尘和砂粒都会加剧磨损。磨损使钢丝绳的断面积减小因而强度降低。当外层钢丝磨损达到其直径的40时，钢丝绳应报废。当钢丝绳直径相对于公称直径减小7或更多时，即使未发现断丝，该钢丝绳也应报废。（9）外部及内部腐蚀腐蚀在海洋或工业污染的大气中特别容易发生。它不仅减少了钢丝绳的金属面积从而降低了破断强度，而且还将引起表面粗糙并从中开始发展裂纹以至加速疲劳。严重的腐蚀还会引起钢丝绳弹性的降低。a.外部腐蚀外部钢丝的腐蚀可用肉眼观察。当表面出现深坑，钢丝相当松弛时应报废。b.内部腐蚀内部腐蚀比经常伴随它出现的外部腐蚀较难发现。但下列现象可供识别：钢丝绳直径的变化。钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位直径通常变小。但对于静止段的钢丝绳则常由于外层绳股出现锈积而引起钢丝绳直径的增加。钢丝绳外层绳股间的空隙减小，还经常伴随出现外层绳股之间断丝。如果有任何内部腐蚀的迹象，则应由主管人员对钢丝绳进行内部检验。若确认有严重的内部腐蚀，则钢丝绳应立即报废。(10)变形钢丝绳失去正常形状产生可见的畸形称方“变形”。这种变形部位(或畸形部位)可能引起变化，它会导致钢丝绳内部应力分布不均匀。钢丝绳的变形从外观上区分，主要可分下述几种：a.波浪形波浪形的变形是：钢丝绳的纵向轴线成螺旋线形状。这种变形不一定导致任何强度上的损失，但如变形严重即会产生跳动造成不规则的传动。时间长了会引起磨损及断丝。出现波浪形时，在钢丝绳长度不超过25d的范围内，若d14d/3，则钢丝绳应报废。式中d为钢丝绳的公称直径；d1是钢丝绳变形后包络的直径。b.笼状畸变这种变形出现在具有钢芯的钢丝绳上。当外层绳股发生脱节或者变得比内部绳股长的时候就会发生这种变形。笼状畸变的钢丝绳应立即报废。c.绳股挤出这种状况通常伴随笼状畸变一起产生。绳股被挤出说明钢丝绳不平衡。绳股挤出12的钢丝绳应立即报废。d.钢丝挤出此种变形是一部分钢丝或钢丝束在钢丝绳背着滑轮槽的一侧拱起形成环状。这种变形常因冲击载荷而引起。若此种变形严重时，则钢丝绳应报废。e.绳径局部增大钢丝绳直径有可能发生局部增大，并能波及相当长的一段钢丝绳。绳径增大通常与绳芯畸变有关(如在特殊环境中，纤维芯因受潮而膨胀)，其必然结果是外层绳股产生不平衡，而造成定位不正确。绳径局部严重增大的钢丝绳应报废。f.扭结扭结是由于钢丝绳成环状在不可能绕其轴线转动的情况下被拉紧而造成的一种变形。其结果是出现捻距不均而引起格外的磨损，严重时钢丝绳将产生扭曲，以致只留下极小一部分钢丝绳强度。严重扭结的钢丝绳应立即报废。g.绳径局部减小钢丝绳直径的局部减小常常与绳芯的断裂有关。应特别仔细检验靠绳端部位有无此种变形。绳径局部严重减小的钢丝绳应报废。h.部分被压扁钢丝绳部分被压扁是由于机械事故造成的。严重时，则钢丝绳应报废。133吊钩装置的设计计算3.1吊钩装置的构造吊钩装置是起重机最重要的一个承载部件。它要求强度足够，工作安全可靠，转动灵活，不会发生突然破坏和钢丝绳脱槽或楔在罩壳中等现象。吊钩装置的构造：吊钩、吊钩螺母、吊钩横梁、滑轮、滑轮轴、轴承、拉板等组成。吊钩装置有长型和短型两种。长型吊钩装置的特点是：吊钩装在横轴上，滑轮装在单独的心轴上；而短型吊钩装置的特点是：吊钩横轴和滑轮心轴合二为一。长型吊钩装置的吊钩较短，短型吊钩装置的吊钩较长。长型吊钩装置两滑轮间的距离要比短型吊钩装置的小些，故其卷筒也可以小些。由于长型吊钩装置可安装平衡滑轮，故滑轮组的倍率可为偶数，也可为奇数（指采用双联滑轮组）。而短型吊钩装置不能安装平衡滑轮，故滑轮组倍率只能为偶数。由于长型吊钩本身的长度较大，故在相同条件下，起升高度比短型小些吊钩可根据制造方式不同分为锻造钩和板式钩。锻造钩一般用20号钢经锻造和冲压、退火处理，再经过机械加工而成，有单钩和双钩之分，单钩用于起重量不大的起重机上，双钩用于起重较大的起重机上。板式钩由厚度为30mm成型版片重叠铆合而成，用在起重量较大的起重机上，其可靠性强，维修方便。3.2吊钩的设计计算3.2.1吊钩主要尺寸的设计根据起重量为5吨，可选择短型吊钩装置，结构简单，吊钩为锻造梯形结构，长钩型。14吊钩主要尺寸可按经验公式计算得到：（1）吊孔直径额QD)5.3(m3.780.6此处经圆整可选择标准直径85（2）比值h1.01.2D得h=85102此处经圆整选择标准100mm其他尺寸S=0.75D=63.75mm=2.5h=250mm1l=0.5h=50mm2根据起重机设计手册表15-10选择五吨汽车吊钩得标准尺寸如下：图3.1单钩15D=85；S=65；b=54；h=82；d=56；=50；=M48；L=435；1d0d70l=70；=42；R=12；=110；=28；=85；=12；=95；=60；1l2l1R23R45R67R=45；质量B=14kg。3.2.2吊钩危险截面的强度校核对于锻造单钩而言危险界面有两个：水平界面和垂直界面，且以内侧的应力为最大。图3.2单钩危险截面水平截面1-2内侧最大拉应力1.32sDKFeQA计拉此处计算载荷为=1.0550000=52500N计界面重心至界面内边的距离1e16=32.301e32hb382154为此1-2截面的面积，AF=2706h21822m1-2截面的形状系数，AK由梯形截面的K值图标可得=0.089，其中=0.96；=0.22ADh12b故可计算得到=165.67拉8509.2763.25aMP对于20号钢=220SaMP故=165.67=169.23拉a3.1a符合安全强度。（2）垂直界面假定载荷沿两条与垂直线成45度的方向线作用，则内侧最大拉应力（按曲梁公式计算）DKFeQB1计拉=B2计1.3s22拉合34截面的面积约为12截面的0.70.8，此处=0.72706=1894.2BFBF2m1734截面的形状系数，BK0.1，可忽略不计。34截面的最大拉应力约为12截面的一半，此处拉82.83拉aMP故=87.65169.23合232拉2256.138.aMPa因此符合强度要求。3.3短型吊钩装置横轴计算3.3.1吊钩横轴的初步确定图3.3吊钩横轴(1)通孔直径：=+（26）mm1d0式子中吊钩颈部上端的直径，此处=48mm00d故=48+6=54mm1(2)座坑直径：D=+1mm1D式子中推力球轴承的外径，选择此处=77mm11D18D=78mm(3)最小工作高度h:此处h选择943.3.2吊钩横轴的强度校核：（1）中间截面AA:最大弯曲应力：=拉WM计2)(5.0.1hdBlQ）（计4.s此处，=52500N，d=54mm，B=100mm，h=94mm计Ql=187mm=32.04拉294)510().872.aMP而=2202.4=91.674.saP由于=32.0491.67拉aM故符合强度要求。（2）横轴轴颈：轴孔的平均挤压应力=1d计12dQ计工作时候由相对转动：=36.6744挤6s5saMP此处=52500N，=54mm，=17计Q1d=28.536计75420aMPa故符合强度设计。3.4轴承的选择193.4.1止推轴承的选择因其只承受单向轴向载荷故可选择推力球轴承，在此由机械设计课程设计守则选择51210其主要尺寸为下：d=50，D=78,r=1，T=223.4.2滑轮轴承的计算（1）滑轮轴承的选择根据滑轮的直径可由表13-2直接选取深沟球轴承型号为6218在此由机械设计课程设计守则得其主要尺寸为下：d=90，D=160，B=30，=2，=100，araD基本额定动载荷=95.8KN，基本额定静载荷=71.5KN,极限转速，油润滑-CrC04800，脂润滑-3800，原轴承代号218minrmin(2)滑轮轴承的寿命计算由=hL)(601Pn此式中：轴承寿命，单位hhn轴承转速滑轮直径D=300mm，圆周速度v=hiqv此处滑轮组倍率，=4hii起重机起升速度，=7.1qvqvmin故v=47.1=28.4，则轴承工作转速min20n=30.1吗Dv3.014.28minrP当量动载荷由于深沟球轴承只承受径向载荷，=525002=26250NrF故P=pf载荷系数，由机械设计表12-6得=1.5pf故P=1.526250=39375NC基本额定动载荷，此处为95800N寿命系数，对于球轴承，此处=3故=7974hhL36)97580(1.303.5螺纹链接的设计计算3.5.1螺纹直径的确定起重吊钩的螺纹联接属于松螺栓联接，其受力特点是螺栓在承受工作载荷之前不受力（忽略吊钩自重），加上工作载荷F，此处F=52500N，螺栓承受横向载荷，故进行剪切和挤压应力的静强度计算。(1)剪切应力的强度计算42dF故此式子中，F=52500N21许用切应力由工作性质和承受载荷量根据机械设计表4-7可初步选择螺栓、螺母材料为合金钢35，性能等级8，抗拉强度为=500，屈服点=300，硬度为baMPsaMP134HBW。由机械设计表4-12，选择静载荷下螺栓的许用切应力=5.2s，许用挤压应力=240300aMP1205.3p25.1s.30aP故mm69.1204.35d(2)挤压应力的强度计算pldFp此处由上选择为240，为吊钩顶部直径为48mmpaMPl故d=4.56mmplF24085由上，经元整后可选择d=18mm3.5.2螺栓的选择22图3.4螺栓由机械设计课程设计守则表3-9得螺栓的主要尺寸为b=42，c=0.5，=25.5，e=31.18,K=11.5，r=0.6，s=27，l=95wd此螺栓为A级六角头螺栓，代号为M1895表面氧化，性能等级8。TGB3.5.3螺母的选择：图3.5螺母=19.5，=25，e=29.6，s=27，c=0.8，m=15.8，表面不经处理或者镀锌adw处理，性能等级8，螺母代号为M18。TGB233.5.4垫圈的选择根据螺栓可由机械设计课程设计守则表3-22选择标准型弹簧垫圈，其主要尺寸如下:s=4.5，H=10，m=2.25，规格为18,材料为65Mn，表面氧化，标记为垫圈9318TGB3.5.5紧定螺钉的选择图3.6紧定螺钉由机械设计课程设计守则表3-17选择开槽锥端紧定螺钉，其主要尺寸为螺距P=1.25，d=8，=,7，=2，n=1.2，t=2，u=2.5，l=14。fdt螺纹规格d=M8,公称长度l=14,性能等级14H，表面氧化开槽锥端紧定螺钉，标记为71M814TGB3.6吊钩的安全检查（1）检查新钩制造合格证。（2）新钩应做负荷试验，测量钩口开度不应该超过原开度的0.25。（3）三个危险断面应该火油清洗，用放大镜看有无裂痕。对板式钩应该检查衬24套、销子磨损情况。（4）防止脱钩，吊钩上应该设有防止吊钩意外脱钩的安全装置。3.7吊钩的报废标准凡是出现下列情况之一应该予以报废，不许补焊：（1）表面由裂纹时。（2）危险断面损失量达原尺寸的10。（3）扭转变形超过。10（4）危险断面和吊钩颈部产生塑性变形时。（5）板式钩衬套磨碎量达原尺寸的50，应该报废衬套，销子磨损量超过名义直径的35应该更新。（6）板式钩心轴磨损量达到原尺寸的5，应该报废心轴，予以更新。（7）开口度比原尺寸增加15。（8）吊钩上未装有防止脱钩的安全装置。吊钩应该定期进行载荷试验。人力驱动的机构用吊钩，以1.5作为试验载额Q荷；动力驱动的机构用吊钩检验载荷按规定取值。吊钩卸去检验载荷后，在没有任何缺陷和变形的情况下，开口度的增加不应该超过原开口度的0.25。254滑轮组的设计计算4.1滑轮的分类根据制造方法可分为铸铁滑轮，铸钢滑轮，焊接滑轮，尼龙滑轮和铝合金滑轮。（1）铸铁（如HT200）滑轮价格便宜，易于加工，并且由于它的弹性模数较低，使挤压应力减小，有利于延长钢丝绳的寿命。主要缺点是轮缘易碰碎，寿命短，因此在工作繁重、冲击力大及不便检修的地方不宜采用。（2）铸钢滑轮目前多用。常用的材料有ZG230-450和ZG270-500等，强度和冲击韧性都很高。（3）球墨铸铁（如QT400-15）滑轮有一定的强度和韧性，不易脆裂，有利于提高钢丝绳的使用寿命。可用来代替铸钢。（4）焊接滑轮重量轻，仅为铸钢滑轮的1/4。（5）铝合金滑轮重量轻、硬度低，有利于延长钢丝绳使用寿命。本设计采用铸钢滑轮（QT400-15）4.2滑轮组的类型选择26按滑轮组的功用可分为省力滑轮组和增速滑轮组，在起重机上一般使用省力滑轮组，在某些液压或起重机构中使用增速滑轮组。按滑轮组的结构可分为单联滑轮组和双联滑轮组。动臂式起重机多采用单联滑轮组，桥式起重机多采用双联滑轮组。单联滑轮组的特点是绕入卷筒的钢丝绳为一根，制造简单，质量轻；多联滑轮组的特点是绕入绳索的钢丝绳是两根。本设计采用单联滑轮组4.3滑轮组的倍率选择此设计属于小吨位起重机，有滑轮组倍率表选择倍率a=4对于单倍率滑轮组而言：a=SQa滑轮组倍率Q起升载荷此为50000NS钢丝绳拉力计算得S=12500N4.4滑轮尺寸设计4.4.1滑轮直径计算DedD滑轮名义直径e轮绳比例系数，与机构工作级别和钢丝绳结构有关，由起重机设计手册表12-2选取e=16d钢丝绳直接，经前面计算d=11mm计算得D1611=176mmD值得大小直接影响钢丝绳得使用寿命故，D应取大些，经圆整可由27表选取D=300mm4.4.2滑轮轮槽尺寸图4.1滑轮轮槽由钢丝绳直径d=11mm，由起重机设计手册表13-1选择a=40b=28K=25C=8f=10R=8=4=2.5=16=81r23r44.4.3滑轮主要尺寸图4.2滑轮尺寸由钢丝绳直径为11mm和滑轮直径D=300mm由表13-2得=350B=80b=4090C=10=218轴承型号218质量=14kg1D绳d284.4.4钢丝绳最大偏角的计算钢丝绳进出滑轮槽的偏角不能过大，否则增加钢丝绳的阻力，增加钢丝绳和滑轮的磨损，严重时候还可能使钢丝绳跳槽，造成严重事故，本设计选择45度。4.5滑轮的安全要求滑轮直径与钢丝绳直径的比值h不应小于表3-10所列的数值，在此设计中h=30011=27.2720，故符合要求。滑轮槽应该光洁平整，不得有损伤钢丝绳的缺陷。滑轮应该有防止钢丝绳跳槽的装置。金属制造的滑轮出现下列缺陷时候应该予以报废：（1）裂纹（2）轮槽均匀