抓斗桥式垃圾搬运起重机的设计（机械CAD图纸）.doc

本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 摘 要 该设计介绍了垃圾搬运起重机的主要组成结构及其各结构的作用 主要 对小车和大车的驱动系统 起升系统和桥架进行了优化设计 为了减轻起重 机自重 并且使结构紧凑 本设计针对大车 小车不同的驱动要求分别采用 了分别驱动方式和集中驱动方式 驱动系统则统一采用制动器 减速器和电 动机组合成一体的 三合一 驱动型式设计 其中重点在于选择各成品部件 并根据其特性和技术参数选择匹配的小车架 针对起升机构 本设计进行了 起升电机 减速器和制动器的选用以及卷筒和钢丝绳的设计和校核 使其满 足起重量 起升速度的要求 达到初定的工作级别 桥身采用偏轨箱形双梁 这样设计的好处在于不仅有效的减轻了起重机整体自重 更能明显得增强桥 身的刚度 使桥身不易变形 延长起重机的使用寿命 关键词 垃圾搬运起重机 优化设计 驱动系统 三合一 驱动型式 起升 机构 偏轨箱形双梁 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 Abstract The main structure and its action of bridge waste handling grab crane are designed Trolley and the bridge truck driving system and the bridge were optimized to alleviate crane weight and make compact structure The design adopts the method of being separately driven and being driven together according to the different requirements of trolley and bridge truck Driving systerm is made up of braker reducer and motor which is the type of three in one The design focuses on the choice of finished parts and according to its characteristics and technical parameters the matching trolley frame is selected The selection and check of hoist motor reducer and braker are made And then the design and check of the rope and drum that meet with requirements of lifting weight and the rate And then achieve to initial working level Bridge adopts bias rail box beams the benefits of this design not only is effective in reducing the overall crane weight but also can increase the stiffness of bridge which make bright not to deform easily extend the life of the crane Key words Bridge Waste Handling Grab Crane Optimum Design Three in one Type Driving Lifting Mechanism Bias rail Box beams 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 目录目录 摘 要 I Abstract II 第 1 章 绪 论 1 1 1 课题背景 1 1 2 起重机的发展历史 1 1 3 垃圾搬运起重机的发展背景及现状 1 1 4 垃圾搬运起重机设计的主要工作 2 第 2 章 桥式垃圾搬运起重机的概况 3 2 1 桥式垃圾搬运起重机的功用 3 2 2 桥式垃圾搬运起重机的结构 3 2 2 1 起升机构 3 2 2 2 起重机运行机构 3 2 2 3 桥架的金属结构 4 2 2 4 垃圾抓斗 5 2 3 垃圾搬运起重机作为非标特种起重机具有的特点 6 2 4 本章小结 6 第 3 章 起升小车的设计 7 3 1 起升机构计算 7 3 1 1 钢丝绳 7 3 1 2 电动机 9 3 1 3 减速器 11 3 1 4 制动器 13 3 1 5 联轴器 15 3 1 6 卷筒 16 3 2 运行机构计算 19 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 3 2 1 电动机的选择 20 3 2 2 减速器的选择 20 3 2 3 制动器的选择 22 3 2 4 联轴器的选择 22 3 3 本章小结 23 第 4 章 大车运行机构的设计 24 4 1 电动机的选择 24 4 1 1 电动机的静功率 24 4 1 2 电动机初选 24 4 1 3 电动机的过载校验 24 4 2 减速器的选择 25 4 2 1 减速器的传动比 25 4 2 2 标准减速器的选用 26 4 3 制动器的选择 26 4 4 联轴器的选择 27 4 5 本章小结 28 第 5 章 主动轴的设计计算 29 5 1 轴的概述 29 5 1 1 轴的用途 29 5 1 2 轴的材料 29 5 2 小车驱动机构主动轴的设计 29 5 3 本章小结 31 第 6 章 主梁的设计选用 33 6 1 作用于主梁上的载荷 33 6 2 主梁载荷组合及其选用 33 6 3 本章小结 34 结 论 35 致 谢 36 参考文献 37 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 附录 1 译文 38 附录 2 英文参考资料 42 附录 3 附表 47 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 第 1 章 绪 论 1 1 课题背景 在德国 美国 日本及芬兰等发达国家 半自动和全自动控制的垃圾抓 斗起重机已经形成系列产品 广泛应用于垃圾焚烧工程 国外提供垃圾搬运 起重机的厂商主要有芬兰KONE 德国DEMAG 美国P H 法国REEL等公 司 种类分为手动 半自动及全自动控制等3个等级 单机日处理垃圾量从 250 3000t 而我国在环保产品生产及环保技术开发等领域 仍以常规技术 通用产品占主导地位 与国外技术之间存在的巨大差距 单机处理垃圾量则 只有250 1500t d 在我国坚持走可持续发展道路的方针 越来越注视环境保 护的大前提下 已经远远不能满足国内环保产业的发展要求 相信在不久的 将来 垃圾搬运起重机会随着国内垃圾焚烧发电厂的蓬勃发展而迅速占有广 大的环保产业市场 1 2 起重机的发展历史 中国古代灌溉农田用的桔 是臂架型起重机的雏形 14 世纪 西欧出现 了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机 19 世纪前期 出现了桥式起重机 起重机的重要磨损件如轴 齿轮和吊具等开始采用金属材料制造 并开始采 用水力驱动 19 世纪后期 蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起重 机 20 世纪 20 年代开始 由于电气工业和内燃机工业迅速发展 以电动机 或内燃机为动力装置的各种起重机基本形成 1 3 垃圾搬运起重机的发展背景及现状 作为特种专用型起重机的一种 垃圾搬运起重机的产生和发展必定符合 其新兴的环境背景 由于各国工业的迅猛发展 城市人口剧增 使大量的工 业垃圾和生活垃圾成为地球公害 面对垃圾滥成灾的现实 世界各国的视线 已从如何控制和销毁垃圾转变为着手科学地处理 利用垃圾 将垃圾列为维 持经济持续发展的 第二资源 向垃圾要资源 要能源 要效益 从生态环 境角度看 垃圾虽然是一种污染源 从资源角度看 它却是地球上唯一在增 长的资源 一种潜在的资源 经科学家计算 垃圾中的 2 次能源物质 有 机可燃物含热量多 热值高 每燃烧 2t 垃圾可获得相当于燃烧 1t 煤的热量 而且垃圾焚烧处理后的灰渣呈中性 无气味 不会引发 2 次污染 且体积减 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 少 90 重量减少 75 以上 明显减容减量 如果措施得当 利用 1 t 垃圾 可获得约 300 400kW 的电力生产能力 抓斗桥式垃圾搬运起重机作为一种 专用型起重机将伴随着全球对环境保护观念的深入和环保产业的迅猛发展而 得到广泛的应用 并且正向着半自动化和全自动化的更加先进的方向发展 1 4 垃圾搬运起重机设计的主要工作 本次设计针对小车的起升机构及运行机构 桥架运行机构的部件进行选 型 设计校核了小车运行机构的主动车轮组和卷筒 确定选用了主梁截面尺 寸 通过一系列的设计不仅有效得减轻了起重机的自重 更使起重机的结构 简洁可靠 驱动机构达到同步 起升重物高速平稳 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 第 2 章 桥式垃圾搬运起重机的概况 2 1 桥式垃圾搬运起重机的功用 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机 又称天车 桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行 起重小车沿铺设在 桥架上的轨道横向运行 构成一矩形的工作范围 就可以充分利用桥架下面 的空间吊运物料 不受地面设备的阻碍 垃圾搬运起重机是用于城市生活垃圾焚烧发电厂垃圾处理的特种抓斗桥 式起重机 是城市生活垃圾焚烧厂垃圾供料系统的核心设备 位于垃圾贮存 坑的上方 主要承担垃圾的投料 搬运 搅拌 取物和称量工作 2 2 桥式垃圾搬运起重机的结构 垃圾搬运起重机一般由起重小车 桥架运行机构 桥架金属结构组成 起重小车又由起升机构 小车运行机构和小车架三部分组成 2 2 1 起升机构 起升机构包括电动机 制动器 减速器 卷筒和滑轮组 电动机通过减 速器 带动卷筒转动 使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下 以升降重物 小车 架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架 通常为焊接结构 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类 一类为集中驱动 即用一台 电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮 另一类为分别驱动 即两边的主 动车轮各用一台电动机驱动 中 小型桥式起重机较多采用制动器 减速器 和电动机组合成一体的 三合一 驱动方式 大起重量的普通桥式起重机为便 于安装和调整 驱动装置常采用万向联轴器 2 2 2 起重机运行机构 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮 如果起重量很大 常用 增加车轮的办法来降低轮压 当车轮超过四个时 必须采用铰接均衡车架装 置 使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 2 2 3 桥架的金属结构 桥架的金属结构由主粱和端粱组成 分为单主粱桥架和双粱桥架两类 单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成 双粱桥架由两根主粱和 端粱组成 主粱与端粱刚性连接 端粱两端装有车轮 用以支承桥架在高架上运行 主粱上焊有轨道 供起重小车运行 桥架主粱的结构类型较多比较典型的有 箱形结构 四桁架结构和空腹桁架结构 箱形结构又可分为正轨箱形双粱 偏轨箱形双粱 偏轨箱形单主粱等几 种 正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式 主粱由上 下翼缘板和两侧 的垂直腹板组成 小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上 它的结构简单 制 造方便 适于成批生产 但自重较大 偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上 下翼缘板和不等厚的 主副腹板组成 小车钢轨布置在主腹板上方 箱体内的短加劲板可以省去 其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱 自重较小 但 制造较复杂 四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构 在上水平桁架表 面一般铺有走台板 自重轻 刚度大 但与其他结构相比 外形尺寸大 制 造较复杂 疲劳强度较低 已较少生产 空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱 由四片钢板组成一封闭结构 除主腹 板为实腹工字形粱外 其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口 形成 一个无斜杆的空腹桁架 在上 下水平桁架表面铺有走台板 起重机运行机 构及电气设备装在桥架内部 自重较轻 整体刚度大 这在中国是较为广泛 采用的一种型式 2 2 4 垃圾抓斗 垃圾抓斗是垃圾焚烧场供料系统核心设备垃圾搬运起重机的辅助设备 它负责给垃圾焚烧炉供料 并承担搬运搅拌贮坑中垃圾的作业等 其充分利 用垃圾贮坑的容量 使坑内垃圾充分发酵且成分均匀 抓斗的工作环境恶劣 工作负荷繁重 维护保养困难 易发生故障 一旦抓斗出现故障 影响垃圾 焚烧炉的供料 将造成垃圾焚烧场的停运 甚至可能造成城市生活垃圾收集 清运系统的混乱 正确选择垃圾的抓斗非常重要 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 垃圾抓斗从结构形式上分为蚌壳式和爪瓣式 从驱动方式上分为机械式 和液压式 爪式液压抓斗为多瓣结构 靠液压缸直接驱动爪瓣实现开闭动作 切取 容积大 抓取力大 防摆性好 对不均匀 斜面垃圾效果好 应用广泛 起 重机上小车无需增加驱动 抓斗 机构 小车体积小 灵活 四吊点六瓣液压抓斗 带有自动开启 闭合及倾斜控制系统 由上海起 帆 佩纳公司供货 采用德国 PEINER 技术制造 液压中心从德国进口 并 采用 380V 交流电压驱动 液压缸位于抓斗外侧 便于检修 且每个液压缸 上都安装防尘罩 抓斗供电采用与起升卷筒同步传动的电缆卷筒 布置在小 车上 称量系统进行实时的动态称量 具有超载报警 计量和统计打印功能 称量传感器安装在小车钢丝绳卷筒轴承底座下方 图 2 1 电动液压抓斗 2 3 垃圾搬运起重机作为非标特种起重机具有的特点 1 工作环境恶劣 温度高 湿度大 灰尘多 气体腐蚀性强 2 工作载荷繁重 年平均工作时间 8000h 满载率高 工作频繁 3 维护保养困难 工作环境恶劣 垃圾腐烂的多种有害气体增加了工 作难度 4 可靠性要求高 如起重机出现故障无法及时弥补 将影响焚烧炉进 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 料 造成垃圾焚烧场瘫痪 2 4 本章小结 本章简要介绍了垃圾搬运起重机的结构形态 功用和特点等概况 垃圾 搬运起重机作为非标特种桥式起重机具有所有桥式起重机的共性和技术条件 要求 同时由于特殊的工作环境和功用需求又决定了垃圾搬运起重机的特殊 机构构造 技术参数和工作特点 这正是现代起重机发展专用化的体现 更 是现代起重机的发展趋势 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 第 3 章 起升小车的设计 12 5t 22 8m 桥式起重机的设计计算依据文献 5 和文献 6 的有关规定和 公式计算 主要计算公式及计算结果如下 技术参数 结构形式 半自动控制 12 5t 22 2m 垃圾抓斗起重机 生产率 12000 吨 日 台 起重量 12 5 吨 包括抓斗 工作级别 A8 跨度 22 8m 抓斗容积 8m3 抓斗自重 5380kg 起升速度 50m min 上升 60m min 下降 小车运行速度 50m min 起重机供电 三相交流 380V 50HZ 大车轮压为 145KN 单机装机容量 150kW 小车轨距 2 5m 3 1 起升机构计算 按照 起重机设计手册 的有关规定和步骤计算电动机 制动器 钢丝 绳 减速器和联轴器等零部件 3 1 1 钢丝绳 图 3 1 钢丝绳 1 钢丝绳的特性 钢丝绳是广泛应用于起重机中的挠性构件 它具有承载能力大 卷绕性 好 运动平稳无噪音 极少突然断裂 工作可靠等优点 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 2 钢丝绳的种类和应用 起重机使用圆形截面的钢丝绳 绳股截面也多是圆形 按钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态 分点接触 线接触和面接触 线接触钢丝绳在起重机中应用最广 线接触钢丝绳分三种类型 外粗型 粗细型 密集型 按钢丝绳捻绕次数 有单捻和双捻之分 由若干根圆形钢丝按螺旋状捻绕而成的单绕钢丝绳 刚性大 表面不光 滑 在起重机上仅用作固定张紧绳 用异形截面钢丝可以捻制成封闭绳 绳 的表面光滑 能承受横向载荷 常用作缆式起重机和架空索道的承载绳 双绕钢丝绳是先由钢丝绕成股 再由股绕成绳 由于强度高 挠性好 在起重机上广泛使用 双绕钢丝绳按外层绳股的捻绕方向分为右旋和左旋 按绳股和股中钢丝 的捻绕方向相同或相反而分为同向捻 钢丝与股的捻绕方向一致 和交互捻 钢丝与股的捻绕方向相反 交互捻钢丝绳是常用的型式 由于这里绳与股的扭转趋势相反 互相抵 消 没有扭转打结的趋势 使用方便 同向捻钢丝绳的挠性与寿命较好 但由于有强烈的扭转趋势 容易打结 只能用于经常保持张紧的地方 通常用于牵引式运行小车的牵引绳 不易用 于起升绳 按绳芯的材料分有机芯 石棉纤维芯和金属芯三种 用浸透油脂的麻绳作有机芯 有利于防止钢丝绳锈蚀 减少钢丝绳的磨 损 双绕钢丝绳一般采用有机芯 石棉纤维芯和金属芯钢丝绳是用于高温车 间 金属芯钢丝绳能承受较大的横向挤压力 可在多层绕卷筒上使用 按钢丝表面情况分光面和镀锌钢丝绳 在室内或一般工作环境中大都使用光面钢丝绳 镀锌钢丝绳适于在潮湿 环境或有酸性侵蚀的地方工作 按照钢丝绳自行扭转的程度分扭转松散钢丝绳 如钢丝绳端不捆扎 或 将钢丝绳切断 绳中的股丝会自行松散 轻微扭转钢丝绳 多层多股 相 邻层股的捻向相反 和不扭转钢丝绳 在捻制钢丝绳之前 将钢丝预先成型 加工成在绳中的形态 钢丝内应力小 不扭转打结 挠性好 寿命长 较一 般钢丝绳可提高寿命 50 在起升高度大 承载分支数少的场合推荐使用 轻微扭转或不扭转钢丝绳 关于钢丝绳直径的计算 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 3 1 式中 C 选择系数 由 起重机设计手册 表 3 1 2 查得 C 0 134 S 钢丝绳最大工作静拉力 125000 31250N 44 Q S 采用双联卷筒四吊方式 故 4 Q S 纤维芯具有较高挠性和弹性 不能耐高温 不能承受横向压力 垃圾仓环境恶劣 镀锌钢丝绳抗腐蚀能力强 适于在潮湿环境或有酸性 腐蚀的地方工作 钢丝绳型号 22 ZAA 6 19W FC 1770 确定钢丝绳最大静拉力 S 31250N 3 1 2 电动机 图 3 2 电动机 1 计算电动机的静功率 Kw 3 2 125000 50 116 10001000 0 9 60 Qv Pj 0 1343125022mmdC S 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 式中 Pj 稳态平均功率 Q v 起升负载及起升速度 机构总效率 对于抓斗式 0 9 2 选择电动机功率 3 3 0 8 11692 8Kw 1000 j Qv PG 式中 G 稳态负载平均系数 按此功率选择 JC 值和 CZ 值一致的电动机功率 起重机起升机构的接电持续率 JC 值和稳态负载平均系数 G 可查 起 重机设计手册 表 2 2 5 和表 2 2 6 选取 JC 40 G 0 8 CZ 450 起升电动机当机构工作级别低 JC 值小 CZ 值小 电机容量由过载能 力决定 反之 取决于发热校验 3 电动机过载能力校验 3 4 1000 Qv u H P m n 式中 Pn 在基准接电持续率时的电动机额定功率 u 电动机台数 m 电动机转矩的允许过载倍数 H 考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载 试验载荷为额定 载荷的 1 25 倍 的系数 绕线异步电动机取 2 1 笼型异步电动机取 2 2 直流电动机取 1 4 Kw 2 1125000 50 97 2 2 51000 0 9 60 n P 4 电动机的发热验算 起重机设计规范中列出了绕线型异步电动机的发热校验方法 没有涉及 直流电动机 笼型异步电动机的发热校验 这主要由于电机厂已提供计算 YZR 系列绕线型异步电动机 S4 S5 工作方式下输出容量的全套原始数据 进而以计算出 S4 S5 时 电机额定输出功率 因而可用相应的发热校验方 法 3 5 52 85 125000 0 897 87Kw 10001000 0 9 60 qQ s V P PG P m 式中 稳态平均功率 Kw s P 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 G 稳态负载平均系数 一般取 起重机设计手册 表 5 1 37 所 列值 5 变频调速三相异步电动机特点 YZPF 型电动机能与国内外各种变频装置相配套 构成交流变频调速系 统 电动机安装尺寸与同机座号的 YZR2系列三相异步电动机一致 互换性 强 具有较大的过载能力和较高的机械强度 特别适合那些短时断续运转 频繁起动和制动及正反转 用过负荷及显著震动与冲击的起重机械与冶金辅 助机械设备的变频调速传动系统中 电动机选用 YZPF315M2 6 3 1 3 减速器 图 3 3 减速器 QY 型系列减速器包括 QYS 型 三支点 和 QYD 型 底座式 两个系 列起重机用硬齿面减速器 他有三级 四级和三四级结合型三种 此减速器主要用于起重机各有关机构 也可用于运输 冶金 矿山 化 工及轻工等机械设备的传动中 其工作条件为 1 齿轮圆周速度不大于 20m s 2 高速轴转速不大于 1500r min 3 工作环境温度为 40 40 4 可正反两向运转 1 减速器传动比 起升机构传动比 i0按公式计算 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 3 6 0 990 39 6 25 0 t n i n 式中 n 电动机额定转速 nt 卷筒转速 0 6050 25 0r min 3 14 0 65 t mv n D 减速器的个数 m 卷筒初选直径 0 D 根据 i0确定出公称传动比 iN0 依据 起重机设计手册 表 3 10 2 查得 iN0 40 三级传动 2 确定减速器的公称输入功率 Pn 减速器的计算功率 Ps P2 f1 f2 3 7 式中 P2 起重机机构的功率 f1 工作机系数 根据起重机机构的载荷状况和利用等级按表选 取 f2 原动机系数 对电动机和液压马达取 f2 1 根据 n1 i 和 Ps查 起重机设计手册 表 3 10 10 表 3 10 11 选取减速器 的型号 使 Pn Ps 根据连续装卸用抓斗桥式起重机 工作级别 M8 查 起重机设计手册 GB T3811 附录 N 可知 主起升机构载荷状况为 L3 利用等级为 T6 查 起重机设计手册 表 3 10 13 f1 1 2 减速器的计算功率 Ps 110 1 2 1 132Kw 当 n1 990r min iN0 40 查 起重机设计手册 表 3 10 10 a1 355mm 减速器公称输入功率 PN 138KW 满足要求 3 校核减速器的最大转矩 3 8 9550 31 fnM P n n 式中 Mn 电动机的额定转矩 f3 峰值转矩系数 根据机构的载荷状况和利用等级由 起重机 设计手册 表 3 10 13 选取 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 电动机的额定转矩 1 2 110 955095501061Nm 990 n P M n 由 L3 T6 M7 查 起重机设计手册 表 3 10 13 f3 1 0 3 9 13 1061 990 1 110Kw 95509550 n n Mnf P 减速器公称输入功率 PN 138Kw 110Kw 满足要求 最后选定减速器为 QY3D355 40VII IX H 减速器装配型式 减速器的高速轴要与电机和制动器配合 3 1 4 制动器 图 3 4 制动器简图 1 制动器的制动转矩 制动器时保证起重机安全的重要部件 起升机构的每一套独立的驱动装 置至少要装设一个支持制动器 支持制动器应是常闭式的 制动轮必须装在 与传动机构刚性联结的轴上 起升机构制动器的制动转矩必须大于由货物产 生的静转矩 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 下是要求 3 10 0 125000 0 65 0 9 2 52240Nm 22 40 zz Q D TK m i 式中 Tz 制动器制动转矩 Kz 制动安全系数 见 起重机设计手册 表 2 2 7 Kz 2 5 Q 额定起升载荷 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 D0 卷筒卷绕直径 机构总效率 m 滑轮组倍率 m 1 i 传动机构传动比 i 40 2 电动液压块式制动器的特点 动作平稳 噪音小 寿命长 尺寸小 重量轻 不易渗漏 省电 交流 供电方便 3 根据起重机机构的工作要求和工作条件 选择制动器的一般原则 1 根据国内现有系列产品选择制动器 块式制动器技术成熟 使用可 靠 价格适中 维修方便 在起重机上应用最广泛 在同等条件下可优先选 用 在外形尺寸受限 制动转矩要求很大的场合 可考虑选用带式制动器 轮胎 汽车 履带起重机较多使用带式制动器 2 制动器一般装在机构的高速轴上 以减小制动转矩 如果在起升和 变幅机构的传动系中有离合器或挠性传动件 制动器必须装在卷筒上 以确 保安全 起升机构必须使用自动作用或操纵的常闭式制动器 必须使用常开 式操纵制动器时 应加装停止器 运行和回转机构推荐使用操纵式制动器 为了兼有自动作用常闭式制动器安全可靠和常开操纵式制动器制动平稳的优 点 在电动桥式 门式起重机的运行机构上可采用综合式制动器 3 在起升 变幅机构中用于支持物品和吊臂的制动器 制动转矩必须 有足够的储备 运行回转机构采用自动作用常闭式制动器时 应满足制动时 间或制动减速度的要求 门式 门座起重机和装卸桥运行机构制动器 应保 证起重机具有工作状态下的防风抗滑安全性 4 选制动器应注意经济性 维修性 和使用可靠性 选用电力液压块 式制动器标准产品时 制动转矩只能在 1 0 0 7 额定制动转矩范围内调 整 以保证制动转矩的稳定 制动可靠 5 制动器选定后 因根据起重机的工作条件和具体要求验算制动时间 或制动距离或制动减速度 必要时应作发热验算 由 起重机设计手册 表 3 7 15 选择 YW400 800 3 型 由表知配 用推动器型号为 YTD800 60 YW 系列制动器外形及安装尺寸见 起重 机设计手册 表 3 7 16 4 单推杆电力液压制动器特点 动作平稳 无噪声 交流供电方便 工作可靠 耗电量少 结构比液压 电磁铁简单 松闸性能稳定 动作时间能调节 寿命长 体积小 重量轻 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 价格较便宜 单推杆动作灵敏 可靠 寿命长 价格稍贵 3 1 5 联轴器 图 3 5 弹性注销联轴器 1 销联轴器满足的要求 依据所传递的扭矩 转速和被连接的轴径等参数选择联轴器的具体规格 起升机构的联轴器应满足下式要求 3 11 TTkkT max21 式中 T 所传扭矩的计算值 T max 按第 类载荷计算的轴传最大扭矩 对高速轴 T max 0 7 0 8 mTn 在此 m为电动机转矩允许过载倍数 Tn 为电动机 额定转矩 P 为电动机额定功率 n 为转速 对低速轴 n P Tn9550 T max 2Tj 在此 2为起升载荷动载系数 Tj为钢丝绳最大静拉力作用于卷 筒的扭矩 T 联轴器许用扭矩 由手册或产品目录中查得 k1 联轴器重要程度系数 对起升机构 k1 1 8 见 起重机设计 手册 表 3 12 2 k3 角度偏差系数 选用齿轮联轴器时 k3值见 起重机设计手 册 表 3 12 4 对其他类型联轴器 k3 1 1 8 1 18573343Nm6300NmT 依据 HL 型弹性柱销式联轴器基本性能参数和主要尺寸 选择公称转矩 为 6300Nm 的 HL7 规格的联轴器 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 2 HL 性弹性柱销联轴器特点 适用于各种同轴线的传动系统 利用尼龙棒横断面剪切强度传递转矩 工程转矩 160 160000Nm 工作温度 20 80 结构简单 维修方便 具有缓冲减震性能和一定的轴偏移补偿能力 适于在不控制噪音环境的场合 使用 结构紧凑 装配方便 不需润滑 弹性较好 能缓冲减震 补偿两轴偏 移量不大 传递扭矩较小 弹性件易损坏 使用寿命低 可用于运行机构高 速轴 3 1 6 卷筒 图 3 6 卷筒 1 卷筒 卷筒组是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件 常用卷筒组类型有 齿轮联接盘式 周边大齿轮式 短轴式和内装行星齿轮式 齿轮联接盘式卷筒组为封闭式传动 分组性好 卷筒轴不承受扭矩 是 目前桥式起重机卷筒组的典型结构 缺点是检修时需沿轴向外移卷筒 周边大齿轮式卷筒组多用于传动速比大 转速低的场合 一般为开式传 动 卷筒轴只承受弯矩 短轴式卷筒组采用分开的短轴代替整根卷筒长轴 减速器侧短轴采用键 与过盈配合与卷筒法兰盘刚性联接 减速器通过钢球或圆柱销与底架铰接 支座侧采用定轴式或转轴式短轴 其优点是构造简单 调整安装比较方便 内装行星齿轮式卷筒组输入轴与卷筒同轴线布置 行星减速器置于卷筒 内腔 结构紧凑 重量较轻 但制造与装配精度要求较高 维修不便 常用 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 于结构要求紧凑 工作级别为 M5 以下的机构中 根据钢丝绳在卷筒上卷绕的层数分单层绕卷筒和多层绕卷筒 根据钢丝 绳卷入卷筒的情况分单联卷筒 一根钢丝绳分支绕入卷筒 和双联卷筒 两 根钢丝绳分支同时卷入卷筒 双联卷筒可以单层绕或多层绕 双联卷筒一 般为单层绕 起升高度大时 为了减小双联卷筒长度 有将两个多层卷筒同 轴布置 或平行布置外加同步装置的实例 卷筒由铸造或焊接经机加工后制成 铸造卷筒一般采用不低于 HT 200 的灰铸铁 重要卷筒可采用高强度铸铁或球墨铸铁 必须采用铸钢时 应不 低于 ZG230 450 焊接卷筒多采用 Q235 钢板弯卷焊接而成 重量轻 适宜于单件生产和 大尺寸卷筒 2 卷筒主要几何尺寸确定 卷筒名义直径 D 3 12 25 22550mmDe d 绳槽半径 R 3 13 0 530 5612mmR d 绳槽深度 h 深槽 3 14 0 60 913 5mmh d 绳槽节距 p 深槽 3 15 6829mmpd d 卷筒上有螺旋槽部分长 L0 3 16 01 0 38400 1 329638mm 3 14 630 max Hm Lzp D 卷筒长度 单层双联卷筒 s L 3 17 012 22000mm sg LLLLL 卷筒壁厚 铸铁卷筒 3 18 0 026818 5mm D 式中 D 卷筒名义直径 卷筒槽底直径 d 钢丝绳直径 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 e 筒绳直径比 由 起重机设计手册 表 3 3 2 选取 Hmax 最大起升高度 m 滑轮组倍率 m 1 D0 D d 卷筒计算直径 由钢丝绳中心算起的卷筒直径 z1 1 5 为固定钢绳的安全圈数 L1 无绳槽卷筒端部尺寸 由结构需要决定 L2 固定钢绳所需长度 L2 3p Lg 中间光滑部分长度 根据钢丝绳允许偏角确定 单层绕卷筒表面通常切出导向螺旋槽 绳槽分标准槽与深槽两种形式 一般情况都采用标准槽 当钢丝绳有脱槽危险 例如抓斗起升机构卷筒 钢 丝绳向上引出的卷筒 以及高速机构中 采用深槽 多层绕卷筒表面以往都推荐做成光面 为了减小钢丝绳磨损 但实践证 明 带螺旋槽的卷筒多层卷绕时 由于绳槽保证第一层钢丝绳整齐排列 有 利于以后各层钢丝绳的整齐卷绕 光面卷筒极易使钢丝绳多层卷绕时杂乱无 序 由此导致的钢丝绳磨损远大于有绳槽的卷筒 带绳槽的单层绕双联卷筒 可以不设挡边 因为钢丝绳的两头固定在卷 筒的两端 多层绕卷筒两端应设挡边 以防止钢丝绳脱出筒外 挡边高度应 比最外层钢丝绳高出 1 1 5 d 3 1 7 钢丝绳在卷筒上的固定 钢丝绳端在卷筒上的固定必须安全可靠 便于检查和更换钢丝绳 最常 用的方法是压板固定 它结构简单 检查拆装方便 但不能用于多层绕卷筒 楔块固定 楔块斜度为 1 4 1 5 板条固定 将钢丝绳引入卷筒内的特质槽 中 用螺钉板条固定 压板在卷筒侧板上固定 钢丝绳头引出到卷筒侧板外 用螺钉压板将绳头固定 构造简单 压板固定只能用于单层绕卷筒 楔块固定 板条固定 侧板上压板固定 三种固定方法除用于多层绕卷筒外 必须缩短卷筒长度时 也可用于单层绕 卷筒 为减小钢丝绳对固定装置的作用力 在固定装置之前必须在卷筒上留有 1 5 3 圈的安全圈 钢丝绳压板已标准化 根据钢丝绳直径从 起重机设计手册 表 3 3 4 中选取 这种压板适用于各种圆股钢丝绳 GB1102 74 的绳端固定 不易 用于电动葫芦和多层绕卷筒 一根绳端的压板数量不少于 3 块 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 1 钢丝绳允许偏角 钢丝绳绕进或绕出卷筒时 钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于 3 5 对于光面卷筒和多层绕卷筒 钢丝绳与垂直卷筒轴的平面的偏角推荐 不大于 2 以避免乱绳 布置卷筒系统时 钢丝绳绕进或绕出滑轮槽的最大 偏角推荐不大于 50 以避免槽口损坏和钢丝绳脱槽 2 卷筒强度计算 卷筒在钢丝绳拉力作用下 产生压缩 弯曲和扭转剪应力 其中压缩应 力最大 当 L 3D 时 弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的 10 15 只计算压应力即可 当 L 3D 时 要考虑弯曲应力 对尺寸较 大 壁厚较薄的卷筒还需对筒壁进行抗压稳定性验算 卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面 压应力按下式计算 c 3 19 12 max cc S A A p 式中 卷筒壁压应力 c Smax 钢丝绳最大静拉力 根据已选定钢丝绳 S 31250N 卷筒壁厚 p 绳槽节距 A1 应力减小系数 在绳圈拉力作用下 筒壁产生径向弹性变形 使绳圈紧度降低 钢丝绳拉力减小 一般取 A1 0 75 A2 多层卷绕系数 多层卷绕时 卷筒外层绳圈的箍紧力压缩下 层钢丝绳 使各层绳圈的紧度降低 钢丝绳拉力减小 筒壁压应力不与卷绕 层数成正比 在这里 A2 1 许用压应力 对铸铁 5 为铸铁抗压强度极限 c c b b 对钢 2 为钢的屈服极限 c s s 5 7 43 29 5 18 31250 75 0 b c 3 2 运行机构计算 轨行式运行机构主要由运行支承装置与运行驱动装置两大部分组成 运 行支承装置用来承受起重机的自重和外载荷 并将所有这些载荷传递给轨道 基础建筑 主要包括均衡装置 车轮与轨道等 运行驱动装置用来驱动起重 机在轨道上运行 主要由电动机 减速器 制动器等组成 双梁桥架类型起重机小车运行机构的典型形式 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 双梁小车是指双梁桥式起重机和双梁门式起重机小车 小车运行机构常 采用低速中集中驱动 电动机通过在小车架上的立式减速器 联轴器和传动 轴驱动车轮 主动轮常取总轮数的一半 制动器放在电动机另一端的外伸轴 上 这种驱动形式的优点是可以采用标准部件 安装和维修方便 小车运行机构采用驱动 制动和传动装置三者和为一体的 三合一 驱动 装置 电动机与制动器制成一体 直接联在减速器上 减速器套装在车轮轴 上 减速器上方有一弹性支承与小车架相连 这种驱动型式的优点是结构紧 凑 自重轻 装卸方便 运行平稳 使用可靠 但维修不太方便 装卸桥小车运行速度高 使用频繁 当运行速度 v 2m s 时 传动机构 应放在弹性支架上 从而减小传动机构的冲击以及司机由此产生的疲劳感 为了保证起动和制动时不打滑多采用全部车轮驱动 为了减少轮缘啃轨 轨 道内侧常增设水平轮 3 2 1 电动机的选择 1 电动机的静功率 Kw 3 20 7 2 9 01000 825 0 2949 1000 0 m vF P j j 式中 Fj 起重机或小车运行静阻力 V0 初选运行速度 机构传动效率 可取 0 85 0 95 m 电动机个数 2 电动机初选 一般可根据电动机的静功率和机构的接电持续率 JC 值 对照电动机的 产品目录选用 由于运行机构的静载荷变化较小 动载荷较大 因此所选电 动机的额定功率应比静功率大 以满足电动机的起动要求 对于桥架类型起重机的小车运行机构可按下式初选电动机 Kw 3 21 5 5 jd PKP 式中 Kd 考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数 室外工作的 起重机 常取 Kd 1 1 1 3 速度高者取大值 对于室内工作的起重机及装 卸桥小车运行机构可取 Kd 1 2 2 6 对应速度 30m min 180m min 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 3 2 2 减速器的选择 1 减速器的传动比 机构计算传动比 3 22 78 28 825 0 60000 315144014 3 60000 0 0 v Dn i 式中 n 电动机额定转速 D 车轮踏面直径 V0 初选运行速度 i0 计算传动比 按所采用的传动方案考虑传动比分配 并选用标准减速器或进行减速装 置的计算 确定出实际传动比 i 2 标准减速器的选用 选用标准型号的减速器时 其总设计寿命一般应与机构的利用等级相符 合 在不稳定运转过程中减速器承受动载荷不大的机构 可按额定载荷或电 动机额定功率选择减速器 对于动载荷较大的机构 应按照实际载荷 考虑 动载荷影响 来选择减速器 由于运行机构起 制动时的惯性载荷大 惯性质量主要分布在低速部分 因此起 制动时的惯性载荷几乎全部传递给传动零件 所以在选用或设计减 速器时 输入功率应按起动工况确定 减速器的计算输入功率为 Kw 3 23 1000 1 vFF m P gj j 式中 m 运行机构减速器的个数 m 1 v 运行速度 运行机构的传动效率 Fj 运行静阻力 Fg 运行起动时的惯性力 3 24 2410000 825 1 26117 7 N 103 9 g Q G v F gt 式中 1 1 1 3 考虑机构中旋转质量的惯性增大系数 8 3Kw 1000 1 vFF m P gj j 29496117 70 825 1000 0 9 根据计算输入功率 可从标准减速器的承载能力表中选择使用的减速器 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 对于工作级别大于 M5 的运行机构 考虑到工作条件比较恶劣 根据实践经 验 减速器的输入功率以取 1 8 2 2 倍的计算输入功率为宜 3 2 3 制动器的选择 运行机构的制动器根据起重机满载 顺风和下坡运行制动工况选择 制 动器应使起重机在规定的时间内停车 制动转矩按下式计算 2 12 1 2 2 1 0 975 20009 55 315 0 91241000 0 8250 91 1 1440 482 1644 920 975 2000 28 78414409 55 60 73Kw ZPwIIm QG vk JJn mD TFFF i m m tn Tz 3 25 式中 Fp 坡道阻力 Fw 风阻力 按工作状态最大计算风压 q 计算 Fm1 满载运行时最小摩擦阻力 m 制动器个数 m 电动机个数 一般 m m 1 tz 制动时间 参考文献 6 表 2 3 6 选取 对于露天工作的起重机小车或无夹轨器的起重机 在驱动轮与轨道间有 足够大的粘着力的情况下 应使制动器满足以下要求 3 26 1 2000 25 1 mwIIIPZ FFF mi D T 式中 Fw 风阻力 按非工作状态下的最大计算风压 q 计算 3 2 4 联轴器的选择 高速轴联轴器的计算扭矩 Tc1应满足 Nm 3 27 tnc TTnT 811 式中 n1 联轴器安全系数取 1 2 1 5 8 刚性动载系数取 1 1 Tn 电动机额定扭矩 Tn 26 3N 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 Tt 联轴器许用扭矩 27 8 Nm 118 cn TnT 低速轴联轴器的计算扭矩 Tc2应满足 Nm tnc TiTnT 8 12 根据以上对驱动 制动和传动性能要求的计算 选定驱动装置 型号 FA87DV132S4 BMG HF 其电机功率为 5 5Kw 输出转速为 50r min 传动 比为 28 78 制动力矩为 75Nm 3 3 本章小结 起重小车是垃圾搬运起重机的核心部分 其设计尤为复杂 1 台电机通 过两台硬齿面减速器驱动两个卷筒上的四根钢丝绳吊起四吊点液压抓斗 四 绳间距上宽下窄 构成大起升高度的防摆系统 使抓斗具备防摆特性 停车 定位准确 减速器与卷筒采用齿轮连接盘联接 封闭式传动 分组性好 卷 筒轴不承受扭矩 是目前桥式起重机卷筒组的典型结构 小车运行采用 SEW 三合一 传动装置 小车运行机构采用驱动 制动和传动装置三者和为一体的 三合一 驱动 装置 电动机与制动器制成一体 直接联在减速器上 减速器套装在车轮轴 上 减速器上方有一弹性支承与小车架相连 这种驱动型式的优点是结构紧 凑 自重轻 装卸方便 运行平稳 使用可靠 但维修不太方便 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 第 4 章 大车运行机构的设计 4 1 电动机的选择 4 1 1 电动机的静功率 Kw 4 1 0 3847 1 055 2 25 10001000 0 9 2 j j F v P m 式中 Fj 起重机或小车运行静阻力 V0 初选运行速度 机构传动效率 可取 0 85 0 95 m 电动机个数 m 2 大车运行采用分别驱动 4 1 2 电动机初选 一般可根据电动机的静功率和机构的接电持续率 JC 值 对照电动机的 产品目录选用 由于运行机构的静载荷变化较小 动载荷较大 因此所选电 动机的额定功率应比静功率大 以满足电动机的起动要求 对于桥架类型起重机的小车运行机构可按下式初选电动机 Kw5 6 dj PKP 式中 Kd 考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数 室外工作的 起重机 常取 Kd 1 1 1 3 速度高者取大值 对于室内工作的起重机及装 卸桥小车运行机构可取 Kd 1 2 2 6 对应速度 30m min 180m min 4 1 3 电动机的过载校验 运行机构的电动机必须进行过载校验 Kw 4 2 a j as n t nJvF m P 912801000 1 2 2 式中 Pn 基准接电持续率时电动机额定功率 m 电动机个数 as 平均起动转矩标么值 相对于基准接电持续率时的额定转矩 本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828 对绕线型异步电动机取 1 7 采用频敏变阻器时取 1 笼型异步电动机取 转矩允许过载倍数的 90 串励直流电动机取 1 9 复励直流电动机取 1 8 他励直流电动机取 1 7 采用电流自动调整的系统 允许适当提高 as值 Fj 运行静阻力 风阻力按工作状态最大计算风压 q 计算 室 内工作的其总机风阻力为零 v 运行速度 根据 v0与初选的电动机转速 n 确定传动比 i 机构传动效率 J 机构总转动惯量 即折算到电动机轴上的机构旋转运动质量 与直线运动质量转动惯量之和 4 2 12 2 2 2 2 9 3 9 3 535000 1 055 1 14 1kgm 14300 9 QG v Jk JJm n J 3 式中 J1 电动机转子转动惯量 J2 电动