125 32t桥式铸造起重机机械的设计.doc

太原科技大学设计说明书摘 要铸造起重机是广泛应用钢铁厂的一种冶金起重运输设备，随着经济建设的发展，我国钢铁厂的规模和产量不断的增长，对其需求量越来越大，对其性能的要求也越来越高。本文主要任务是对铸造起重机的机构进行设计计算。本文主要内容：本设计主要是设计起升机构和运行机构。从确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组开始到验算启动时间和制动时间，主副起升机构就设计完成，运行机构的的设计是从确定传动方案，选择车轮和轨道到打滑验算，并对金属结构和吊钩横梁和吊钩进行了简单的估算。最后计算选择了安全装置，并绘制出整机总体布局图。在对副小车小车架设计过程采用solidworks软件进行三维实体建模，用cosmosworks对其进行有限元分析。关键词：铸造起重机，起升机构，运行机构 Abstract Casting crane,applied widely in the steelworks,is a kind of transportation equipment metallurgy crane .With the development of economic contruction,the scale and output of steelworks are increasing in our country.As a result ,it is required for the large amount and high performance.Therefore,the article is mainly concerned with the design and calculation of the mechanism of the casting crane. Here is about the major substance: The design is mainly about up-mechanism and operating mechanism.Starting from the definite of drive plan and the selection of pulley group and hook group to the calcution of working braking time.The main up-mechnism and the sub-mechanisms is finished completely.And the design of operation mechanism begins with the definite of drive plan and the selection of wheels and track to the calculation of slipping,then make a simple estimation about metal structure and hook beams and hooks.Finally calculate and select the safety device,then draw the layout of the whole crane. In process of designing the pushcart,it builds three-dimensioned solid modeling by the use of solidworks software and makes limited-element analysis by cosmosworks.Keywords: casting crane，up-mechanism，operation mechanism 太原科技大学毕业设计（论文）任务书学院（直属系）： 时间：xxxx年xx月xx日学 生 姓 名（学号）指 导 教 师设计（论文）题目125/32t桥式铸造起重机机械的设计II主要研究内容1. 主/副起升机构设计计算；2. 运行机构设计计算；3. 金属结构的估算；4. 主要安全装置的选用；5. 总图绘制（标准0号）1张，副小车装配图（标准0号）1张，大车运行机构（标准1号）1张；研究方法查阅搜集与分析研究相关国内外资料，综合所学基础与专业知识，遵循机械零件与本专业相关标准，在小组充分讨论基础上，制定合理的具有先进性的设计方案，按时完成本设计提出的全部内容。主要技术指标(或研究目标)起重量Qt跨度Sm起升高度Hm吊钩挂梁mm吊钩口直径mm宽度B(mm)起升速度Vq(m/min)小车速度Vx主/副(m/min)大车速度Vt(m/min)工作级别推荐钢轨最大轮压KN125/322822/2438203051528010/1240/4080A7QU120460教研室意见教研室主任（专业负责人）签字： 年 月 日 说明：一式两份，一份装订入学生毕业设计（论文）内，一份交学院（直属系）。目 录任务书-I摘要-4Abstract-5第1章 主小车起升机构计算-61.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组-61.2 选择钢丝绳-61.3 确定卷筒尺寸、转速及滑轮直径-71.4 计算起升静功率-91.5初选电动机-101.6选用标准减速器-101.7 电动机过载验算和发热验算-111.8 选择制动器-121.9 选择联轴器-121.10 验算起动时间-131.11 验算制动时间-141.12 高速轴计算-15第2章 副小车起升机构计算-172.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组-172.2 钢丝绳的选择-172.3 确定卷筒尺寸并验算强度-172.4计算起升静功率-202.5初选电动机-202.6 选用减速器-202.7 电动机过载验算和发热验算-212.8 选择制动器-222.9 选择联轴器-222.10 验算起动时间-232.11 验算制动时间-242.12 高速轴计算-24第3章 主小车运行机构计算-273.1 确定机构传动方案-273.2 选择车轮与轨道并验算其强度-273.3 运行阻力计算 -253.4 选电动机-253.5 验算电动机发热条件-253.6 选择减速器-263.7 验算运行速度和实际所需功率-263.8 验算起动条件-263.9 按起动工况校核减速器功率-273.10 验算起动不打滑条件-273.11 选择制动器-283.12 选择联轴器-293.13 验算低速浮动轴的强度-29第4章 副小车运行机构计算-234.1 确定机构传动方案-234.2 选择车轮与轨道并验算其强度-244.3 运行阻力计算 -254.4 选电动机-254.5 验算电动机发热条件-254.6 选择减速器-264.7 验算运行速度和实际所需功率-264.8 验算起动条件-264.9 按起动工况校核减速器功率-274.10 验算起动不打滑条件-274.11 选择制动器-284.12 选择联轴器-294.13 验算低速浮动轴的强度-29第5章 大车运行机构计算-235.1 确定机构传动方案-235.2 选择车轮与轨道并验算其强度-245.3 运行阻力计算 -255.4 选电动机-255.5 验算电动机发热条件-255.6 选择减速器-265.7 验算运行速度和实际所需功率-265.8 验算起动条件-265.9 按起动工况校核减速器功率-275.10 验算起动不打滑条件-275.11 选择制动器-285.12 选择联轴器-295.13 验算低速浮动轴的强度-29第6章 金属结构的估算-236.1 金属结构的估算-23第7章 安全装置的计算和选择-237.1 小车缓冲器-317.2 大车缓冲器-317.3行程限位开关-31致谢-33附录-33参考文献-351.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组1.2选择钢丝绳1.3 确定卷筒尺寸,转速及滑轮直径1.4 计算起升静功率1.5初选电动机1.6 选用减速器1.7 电动机过载验算和发热验算1.8 选择制动器1.9 选择联轴器1.10 验算起动时间1.11 验算制动时间1.12高速轴计算第1章 小车主起升机构计算由于该铸造起重机吨位偏小,故决定采用下图的传动方案。如图1所示，采用了双联滑轮组.按单个起升机构Q=80t，表15-5查取滑轮组倍率=6，因而承载绳分支数为 Z=2=12。吊具自重载荷。得其自重为：G0=2.5%=0.025800=20kN吊具横梁初选3t：则G0= G0+1.5104 =35kN图1-1 主起升机构简图若滑轮组采用滚动轴承，=6,查1表得滑轮组效率=0.95。钢丝绳所受最大拉力按下式计算钢丝绳直径 d=c=0.128=34.64mmc: 选择系数，单位mm/，用钢丝绳=1850N/mm，据M8及查表得c值为0.128。选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=37mm，其标记为6W(19)-37-185-I-光-右顺(GB1102-74)。卷筒和滑轮的最小卷绕直径： hd式中h表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数；查表得：卷筒=25；滑轮=28； 筒最小卷绕直径=d=2537=925mm； 轮最小卷绕直径=d=2837=1036mm。考虑起升机构布置卷筒总长度不宜太长，轮直径和卷筒直径一致取D=1230。 卷筒长度 =3300mm。式中：卷筒上有绳槽长度，中安全圈n=2，起升高度H=22m， 槽节矩t=40mm，绕直径=1230+37=1267mm； ：定绳尾所需长度,取=340=120mm； ：卷筒两端空余长度,取= t =40mm； ：卷筒中间无槽长度,根据动滑轮组中心间距=167mm，=167mm,实际长度在绳偏斜角允许范围内可适当增减。卷筒壁厚=0.02D+(610)=0.021230+(610)mm=30.634.6mm，=32mm，进行卷筒壁的压力计算。= =0.75=42.92MPa式中：为应力减小系数，=0.75；选用卷筒材料为HT200，抗压强度极限=750MPa，抗拉强度极限=195MPa许用压力：由于，故抗压强度是足够的应力验算：卷筒弯矩图示于下。图1-2 卷筒弯矩图卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：=L=73250(l0+l1+l2)=732501567.2=114795449.5Nmm卷筒断面系数：w=0.1=0.1=35810885.6式中：D-卷筒外径，D=1230mm -卷筒内径，于是卷筒承受拉应力：=3.21MPa合成应力：=+=3.21+=31.11MPa式中许用应力：=97.5MPa由于171kW实际起升速度=9.81m/min实际起升静功率=162.30kW用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。过载验算按下式计算：=111.81kW=145KW111.81kW，此题恰好与=的功率相等。式中 ：准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW； H:系数，绕线式异步电动机，取H=2.5； m:基准接电持续率时,电动机转矩允许过载倍数,查表得m取3.7； m:电动机个数； :总机械效率=0.858。发热验算按下式计算: 式中 P:电动机在不同接电持续率JC值和不同CZ值时允许输出功率，单位为kW,按CZ=50，JC值=60%，查表得P=170.83kW。=165.48kW P=170.83=165.48kW过载验算和发热验算通过按下式计算，选制动器： 式中:制动力矩,单位为； :制动安全系数，查表M8得=1.8； :下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为。=1853.6 :下降时总机械效率，通常取0.841 =1.81853.6=3336.5选用=3336.5N.m选用YZZ5-630/301制动器，其额定制动力矩4000。选择安全制动器:=80507.92=1.880507.92=201269.79选用江西华伍制动器厂的SB250-1800-30，其额定制动力矩为225000。根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩M,则满足要求。电动机的轴伸：d=130mm(锥形)，长度E=2500.58mm；减速器轴伸:d=120mm(柱形)，长度E=216mm；浮动轴的轴头：d=110mm， 长度E=107mm。 选取梅花弹性连轴器：型号为MLL10-I-500 M=9000, ，用于电动机与浮动轴之间；型号为MLL10 ,M=9000N.m ， 用于浮动轴与减速器之间；电动机额定力矩=2860.15计算所需力矩M=n=1.51.82860.15=7722.41式中n：安全系数取n=1.5； ：刚性动载系数，取1.8。 M=9000M=7722.41N.m所选联轴器合格。起动时间： =1.5s式中: 静阻力矩：=2620.8电动机启动力矩：=1.7=1.72860.15=4862.26平均起动加速度：=0.10m/s=0.10m/s在=0.1 m/s内电动机启动时间合适。制动时间： = =1.52s：电机满载下降转速，单位为r/min；=2600-591.59=608.41r/min=4000N.m=1853.6N.m平均制动减速器速度=0.10m/s=0.2m/s，所以制动时间也合适。1.12.1疲劳计算轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩：式中：动载系数，由表查得；相应于季候工作类型的电动机额定力矩传至计算轴的力矩。由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=100.因此扭转应力为: 许用扭转应力: 轴材料用45钢, ，扭转： -考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;-与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过度和开键槽及紧配合区段, =1.52.5；-与零件表面加工光洁度有关,对于对于此处取K=21.25=2.5 -考虑材料对应力循环不对称的敏感系数,对碳钢,低合金钢，取=0.2.安全系数,查表得=1.6.因此，故 通过。1.12.2静强度计算轴的最大扭矩：:式中: -动力系数,由表查得,因轴的工作速度较高,取=2；按照额定起重量计算轴受静力矩, 。最大扭转应力: 许用扭转应力: 式中: -安全系数，由表查得=1.6。故合适.浮动轴的构造如(2)图所示,中间轴径。图1-3 浮动轴G0=35kNd=34.64mm6W(19)-37-185-I-光-右顺(GB1102-74)抗压强度足够卷筒强度验算通过选电动机YZR400LZ-10选减速器QJS-800-40 -W选制动器YZZ5-630/301选择安全制动器SB250-1800-30选取连轴器MLL10-I-500联轴器合格电动机启动时间合适制动时间合适 通过合适2.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组2.2 选择钢丝绳2.3 确定卷筒尺寸并验算强度2.4 计算起升静功率2.5 初选电动机2.6 选用减速器2.7 电动机过载验算和发热验算2.8 选择制动器2.9 选择联轴器2.10 验算起动时间2.11 验算制动时间2.12 高速轴计算第二章 小车副起升机构计算按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案。如图（4）所示，采用了单联滑轮组.按Q=32t，取滑轮组倍率=4，因而承载绳分支数为 Z=8。图2-1 副起升机构简图吊具自重载荷，其自重为：G=2.0%=0.02320kN=6.4kN若滑轮组采用滚动轴承， 当=4，查表得滑轮组效率=0.97，钢丝绳所受最大拉力：按下式计算钢丝绳直径d： d=c=0.106=21.74mmc: 选择系数，单位mm/，选用钢丝绳=1850N/mm，根据M5及查表得c值为0.106。选不松散瓦林吞型钢丝绳直径d=22.5mm，其标记为6W(19)-22.5-185-I-光-右顺(GB1102-74)。卷筒直径：卷筒和滑轮的最小卷绕直径： hd式中h表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数；查表得：卷筒=20；滑轮=22.4卷筒最小卷绕直径=d=2022.5=450mm滑轮最小卷绕直径=d=22.422.5=504mm考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，卷筒直径取D=800，滑轮直径取D=600。卷筒长度： =2400mm卷筒壁厚=0.02D+(610)=0.02800+(610)mm=1822mm，取=20mm，应进行卷筒壁的压力计算。进行卷筒壁的压力计算。= =0.75=19.2MPa式中：为应力减小系数，=0.75；选用卷筒材料为HT200，抗压强度极限=750MPa，抗拉强度极限=195MPa许用压力：由于，故抗压强度是足够的应力验算：卷筒弯矩图示于下。图2-2 卷筒弯矩图卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：=L=12800(l0+l1+l2)=128002159=27635200Nmm卷筒断面系数：w=0.1=0.1=94972800式中：D-卷筒外径，D=800mm -卷筒内径，于是卷筒承受拉应力：=0.28MPa合成应力：=+=0.28+=12.84MPa式中许用应力：=97.5MPa由于90kW实际起升速度=11.69m/min；实际起升静功率=74.77kW。用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。过载验算按下式计算：=56.89kW=75KW56.89kW，此题恰好与=的功率相等。式中:基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW； H:系数，绕线式异步电动机，取H=2.5； m:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得m取3.1； m:电动机个数； :总机械效率=0.858。发热验算按下式计算: PP式中 P:电动机在不同接电持续率JC值和不同CZ值时允许输出功率，单位为kW，按CZ=300，JC值=40%，查表得P=76.59kW；=59.29kW P=76.59=59.29kW过载验算和发热验算通过。按下式计算，选制动器 式中：制动力矩，单位为N.m； ：制动安全系数，查表M6得=1.75； ：下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m；=544.78N.m ：下降时总机械效率，通常取0.858 =2544.78=980.6N.m根据=225.56N.m选用YWZ400/80制动器，其额定制动力矩630-1250N.m；安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=1000N.m。根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩M,则满足要求。电动机的轴伸：d=95mm(锥形)，长度E=1700.5mm；减速器轴伸：d=90mm(柱形)，长度E=170mm；浮动轴的轴头：d=80mm， 长度E=107mm。选取梅花弹性连轴器：都为型号为MLL9-I-250，M=5600N.m；GD=39.654=158.72Kg.m。电动机额定力矩=1193.75N.m计算所需力矩M=n=1.52.01237.05=3340.03N.m式中 n：安全系数取n=1.5； ：刚性动载系数，取2.0； M=5600N.mM=3340.03N.m所选连轴器合格。起动时间： =1.23s式中： =352.16 Kg.m静阻力矩：=1184.06N.m电动机启动力矩：=1.6=1.