桥式起重机毕设.doc

桥式起重机设计摘要起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备。它在国民经济各部门都有广泛的应用，起着减轻体力劳动、节省人力，提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。被广泛地应用在国民经济各个领域，已形成了系列化产品。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨，可在多种场所进行多种物料的装卸和搬运工作，广泛应用于工矿企业的车间，仓库等。考虑到起重机械在实际工业中应用广泛，而桥式起重机在工厂车间、厂房、仓库等室内场合应用最为广泛，结合自身所学专业为机械，而毕业从事的工作又为重机类行业，因此必须要对桥式起重机有个详细的了解，同时掌握其设计制造的方法及设计理论等重要知识，故本文从桥式起重机大车运行机构、起升机构、小车运行机构、端梁等方面对桥式起重机进行设计研究。关键词：桥式起重机，运行机构，小车Bridgecrane design AbstractCrane is used for lifting of materials, transportation, handling or installation of machinery and equipment operations. It is in the national economic sectors have wide applications, play to reduce manual work, save manpower, improve labor productivity and the role of mechanization of the production process. Been widely applied in various fields of national economy, has formed a series of products. Crane is the most widely used, has the largest orbit of a crane, and its rated capacity from a few tons to several hundred tons of places in a variety of kinds of material handling and transport work, widely used in mining Business workshops and warehouses.Taking into account the crane is widely used in industry, while the overhead crane in the factory workshops, factories, warehouses and other indoor places most widely used, with their own specialty to the machinery, and graduate work in class but also for the heavy machinery industry, so On the bridge crane must have a detailed understanding of control of both its design and manufacturing methods and design theory, and other important knowledge, therefore we run the organization from the bridge crane, hoisting mechanism, car run institutions, and other aspects of end beam Design of bridge crane.Key words：Bridge crane, operating agencies, car目录第一章前言11.1起重机的介绍11.2桥式起重机国内外发展现状11.2.1国外发展现状21.2.2国内发展现状31.3起重机设计的总体方案41.3.1大车运行机构的设计方案：41.3.2起升机构设计方案41.3.3小车运行机构设计方案：41.3.4端梁的设计方案：5第二章 大车运行机构的计算62. 1确定机构的传动方案62.2选择车轮与轨道，并验算其强度62.3疲劳强度的计算：72.4强度校核82.5 运行阻力计算92. 6选择电动机102.7 验算电动机的发热功率条件102.8减速器的选择102.9 验算运行速度和实际所需功率112.10 验算起动时间112.11 起动工况下校核减速器功率122.12 验算启动不打滑条件132.13选择制动器142.14 选择联轴器142.14.1机构高速轴上的计算扭矩：152.14.2低速轴的计算扭矩：152.15 浮动轴的验算152.15.1疲劳强度的计算152.15.2静强度的计算162.16 缓冲器的选择172.16.1碰撞时起重机的动能172.16.2 缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功172.16.3 缓冲器的缓冲容量172.17小结18第三章 起升机构计算193.1确定起升机构传动方案，选择定滑轮组和动滑轮组。193.2.选择钢丝绳193.3卷筒滑轮选择203.3.1确定滑轮主要尺寸203.3.2确定卷筒尺寸213.3.3卷筒拉应力验算：223.4小车起升电动机的选择233.5验算电机的发热条件：233.6起升减速机的选择243.7验算起升速度和实际所需功率：243.8选择制动器253.9选择联轴器253.10小结26第四章 小车运行机构计算274.1小车运行机构274.2小车轮选择274.2.1疲劳计算：274.2.2强度校核284.3 运行阻力计算284.4 选电动机294.5验算电动机发热条件304.6 选择减速器304.7 验算运行速度和实际所需功率304.8 验算起动条件314.9 按起动工况校核减速器功率324.10 验算起动不打滑条件324.11 选择制动器334.12 选择联轴器344.12.1机构高速轴上全齿联轴器的计算扭矩:344.12.2低速轴的计算扭矩：344.13 验算低速浮动轴强度344.13.1疲劳计算344.13.2静强度计算354.14小结35第五章端梁的设计375.1 端梁的尺寸的确定375.1.1端梁的截面尺寸375.1.2 端梁总体的尺寸375.2 端梁的计算385.2.1.计算载荷的确定385.2.2端梁垂直最大弯矩385.2.3端梁的水平最大弯矩385.2.4端梁的强度验算395.3 主要焊缝的计算425.3.1 端梁端部上翼缘焊缝425.3.2 下盖板翼缘焊缝的剪应力验算425.4小结42总结44致谢44参考文献4544第一章前言1.1起重机的介绍起重机械是用来对物料进行起重、运输、装卸或安装等作业的机械设备。它在国民经济各部门都有广泛的应用，起着减轻体力劳动、节省人力，提高劳动生产率和促进生产过程机械化的作用。桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨，可在多种场所进行多种物料的装卸和搬运工作，广泛应用于工矿企业的车间，仓库或露天场地。桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几大部分组成。根据桥架结构和起重小车形式的不同，桥式起重机分为：电动单梁桥式起重机、电动双梁桥式起重机、单主梁桥式起重机、电动葫芦双梁桥式起重机等。桥式起重机的类型很多，各有各的优缺点和不同的适用范围。但目前使用范围最广、构造较为典型的是电动双梁桥式起重机。箱形双梁桥式起重机是由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架,在桥架上运行起重小车,可起吊和水平搬运各类物体,它适用于机械加工和装配车间料场等场合。1.2桥式起重机国内外发展现状在冶金行业、机械制造工业、电力工业、煤炭工业、交通运输业、建筑工业和建材工业等国民经济支柱行业中，起重运输机械都扮演着重要的角色。随着时代的发展，制造工厂和装卸作业场所开始转向室内，使桥式起重机占据了主导地位。桥式起重机主要应用于大型加工企业，如钢铁、冶金和建材等行业，完成生产过程中的起重和吊装等工作。其中用于生产车间的桥式起重机，是起重机的一个主要类型，由于起重机行驶在高空，作业范围能扫过整个厂房的建筑面积，具有非常重要的不可替代的作用，因而深受用户欢迎，得到了极大发展。随着生产规模的日益发展，对起重机的工作性能提出了更新、更高的要求：起重量增大、工作频繁、操作灵活可靠，自重减轻等。为了满足各种不同场合的使用要求，人们已经开发出各种类型的桥式起重机。1.2.1国外发展现状美国、日本、德国、及欧洲一些发达国家都进行了产品设计手段的改进，采用三维模块化、参数化设计手段来提高企业的设计效率。国外起重机厂商为了能迅速制造和装配出品种多样化的产品来，要求企业之间密切联系和协调，企业走向专业化、标准化和系列化。综合国外研究资料表明，当前国外桥式起重机发展有四大特征。(1)大型化和专用化由于工业生产规模不断扩大，产品生产过程中物料装卸、搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型起重机的需求量不断增长同时起重量越来越大，工作速度越来越高，对能耗和可靠性提出更高的要求。目前世界上最大的桥式起重机起重量为1200t。工业生产方式和用户需求的多样性，使专用起重机的市场不断扩大，品种也不断更新，以特有的功能满足特殊的需要，发挥出最佳的效用。德国德马格公司研制出一种飞机维修保养的专用起重机，在国际市场打开了销路。(2)自动化和智能化将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机、微电子、电力电子、模糊控制等技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。例如德国采用激光装置查找起吊物的重心位置，在取物装置上装有超声波传感器引导取物装置自动抓取货物。此外，变频调速在国外起重机上应用，例如ABB公司、日本富士、奥地利伊林公司等。该调速方案具有高调速比，甚至可达到无级调速，并有节能等优点。(3)成套化和系统化为提高生产率，降低生产成本，国外一些大厂把起重运输机械有机的结合在一起，构成先进的机械化运输系统。例如，生产工程机械的美国卡特皮勒公司金属结构厂购置了一条以桥式起重机为主的物料自动搬运系统，比原先采用单机操作的工作效率提高了65；日本东芝洪川崎工厂用全自动桥式起重机组成的物料输送系统来搬运柔性加工线上的夹具和工件，为机床运送毛坯或将加工好的零件送到下一工序或仓库，使车间得到充分利用。(4)模块化和组合化将起重机中功能基本相同的零件、部件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。设计新型起重机，只需选用不同模块重新组合，使单件小批量生产的起重机改换成具有相当批量的模块生产，改善了整机性能，降低了制造成本，充分满足用户需求。目前，德国、英国、法国、美国和日本的著名起重机公司都已采用起重机模块化设计，并取得了显著的效益。德国德马格公司的标准起重机系列改用模块化设计后，比单件设计的设计费用下降12，生产成本下降45。此外，德国德马格公司还开发了一种KBK柔性组合式悬挂起重机，起重机的钢结构由冷车L型轨组合而成，起重机运行线路可沿生产工艺流程任意布置，可有叉道、转弯、过跨、变轨距。所有部件都可实现大批量生产，再根据用户的不同需求在短时间内将各种部件组合搭配即成。芬兰科尼起重机国际公司为客户提供了桥式起重机定制设计方案，客户可以通过科尼网站进行定制化设计，在网站界面上输入起重机运行方式，结构形式，起重量，跨度，厂房高度，起升高度等参数，公司根据这些参数提供适合的起重机型号详细参数，客户同意即可从网上下订单定购产品。1.2.2国内发展现状近几年来，由于国家实行积极的财政政策，增加固定资产和社会发展投资，拉动内需，国内经济形势良好，对于起重机的需求也在不断的提高。全国及非国有500万以上规模的起重机生产企业为210家左右，销售收入约为27亿元人民币。500万以下的非国有起重机生产企业保守估计为1000家，销售收入约为10亿元人民币。进口产品约为4亿元人民币。与国外相比，国内桥式起重机发展有四大特征：(1)改进机械结构，减轻自重国内桥式起重机多已经采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能和减轻自重，并在此前提下尽量采用新结构。如5-50t通用桥式起重机中采用半偏轨和全偏轨主梁结构，与正轨箱形相比，可减少或取消短加筋板，减少结构重量，节省加工工时。(2)充分吸收利用国外先进技术起重机大小车运行机构采用德国Demang公司的“三合一”驱动装置，吊挂于端梁内侧，使其不受主梁下挠和振动的影响，提高了运行机构的性能和寿命，并使其结构紧凑，安装维修方便。同时，电气控制方面采用了新颖的节能调速系统，微机控制也将在起重机上得到应用，如三峡工程600t坝顶门式起重机要求采用变频调速系统。(3)向大型化发展出于国家对能源工业的重视和资助，建造了许多大中型水电站，发电机组越来越大。特别是长江三峡的建设对大型起重机的需求量迅速上升。如三峡电厂需要1200t桥式起重机和2000t大型塔式起重机。1.3起重机设计的总体方案 本次起重机设计为相信双梁桥式起重机，其主要参数如下:最大起重量10t,跨度15m，起升高度为10m，起升速度6m/min，小车运行速度v=50m/min，大车运行速度V=90m/min，大车运行传动方式为分别传动;桥架主梁型式,箱形梁。小车估计重量4t，起重机的重量16t。工作类型为中级M5。根据上述参数确定的总体方案如下：1.3.1大车运行机构的设计方案：桥式起重机大车运行机构传动方式，主要分为集中驱动和分别驱动。集中驱动又分为快速（高速）和慢速（低速）两种。高速集中驱动的大车运行机构，由电动机通过制动轮直接与联轴器、传动轴联接，减速器在主梁走台的两端。这种运行机构的传动轴转速较高，传递转矩小，而传动轴和轴系零件尺寸也较小、传动机构的重量轻。低速集中驱动的大车运行机构，由电机通过制动轮直接与减速器联接，减速器在主梁走台的中间。这种传动方式的特点是传动轴转速低，比较安全，但传动轴转矩大，因而一些零件的尺寸较大，使整个机构较重。分别传动是在桥式起重机上装两套相同但又互不联系的驱动装置。其特点是省去了传动轴而使运行机构自重减轻，由于分组性好，使安装和维护保养都很方便。本设计采用分别驱动方案。1.3.2起升机构设计方案起升机构采用闭式传动方案，电动机轴与二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间采用两个半齿联轴器和一中间浮动轴联系起来，减速器的低速轴鱼卷筒之间采用圆柱齿轮传动。1.3.3小车运行机构设计方案：运行机构采用全部为闭式齿轮传动，小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有角形轴承箱的成组部件，电动机装在小车架的台面上，由于电动机轴和车轮轴不在同一个平面上，所以运行机构采用立式圆柱齿轮减速器，在减速器的输入轴与电动机轴之间以及减速器的两个输出轴端与车轮轴之间均采用带浮动轴的半齿联轴器的连接方式。小车的传动方式有两种。即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式。使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便。本方案采用减速器位于小车主动轮一侧的传动方式。1.3.4端梁的设计方案：端梁部分在起重机中有着重要的作用，它是承载平移运输的关键部件。端梁部分是由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要有上盖板，腹板和下盖板组成；端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。在端梁的内部设有加强筋，以保证端梁架受载后的稳定性。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别传动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。 这里主要对箱形桥式起重机进行介绍，确定了其总体方案并进行了一些简单的分析。箱形双梁桥式起重机具有加工零件少，工艺性好、通用性好及机构安装检修方便等一系列的优点，因而在生产中得到广泛采用。我国在5吨到10吨的中、小起重量系列产品中主要采用这种形式，但这种结构形式也存在一些缺点：自重大、易下挠，在设计和制造时必须采取一些措施来防止或者减少。第二章 大车运行机构的计算已知数据：起重机的起重量Q=100KN，桥架跨度L=15m，大车运行速度Vdc=90m/min，工作类型为中级，机构运行持续率为JC%=25，起重机的估计重量G=160KN，小车的重量为Gxc=40KN，桥架采用箱形结构。计算过程如下：2. 1确定机构的传动方案本起重机采用分别驱动的驱动方案如图（2-1）图2-1大车运行机构Figure2-1 Traveling mechanism1电动机 2制动器 3高速浮动轴 4联轴器 5减速器 6联轴器 7低速浮动轴 8联轴器 9车轮2.2选择车轮与轨道，并验算其强度按照如图所示的重量分布，计算大车的最大轮压和最小轮压：满载时的最大轮压：Pmax= =93KN空载时最大轮压：Pmax= = =48KN空载时最小轮压：Pmin= = =32KN式中的e为主钩中心线离端梁的中心线的最小距离，e=1.5m载荷率：Q/G=100/160=0.625由1表3-8-12(p359)选择车轮：当运行速度为Vdc=60-90m/min，Q/G=0.595时工作类型为中级M5时，车轮直径Dc=500mm，轨道为P38，轨道的的许用轮压为150KN，故所选可用。2.3疲劳强度的计算：疲劳强度计算时的等效载荷：Qd=2Q=0.6*100000=60000N 式中2为等效系数，有1查表得2=0.6车论的计算轮压：Pj= KCI r Pd=1.050.8977450 =72380N式中：Pd车轮的等效轮压Pd= = =77448Nr载荷变化系数，查1表19-2，当Qd/G=0.375时，r=0.89Kc1冲击系数，查1表19-1，第一种载荷当运行速度为V=1.5m/s时，Kc1=1.05根据点接触情况计算疲劳接触应力： sj=4000 =4000 =13555Kg/cm2 sj =135550N/cm2式中r-轨顶弧形半径，由查表得r=300mm，对于车轮材料ZG55II，当HB320时，sjd =160000-200000N/cm2，因此满足疲劳强度计算。2.4强度校核最大轮压的计算：Pjmax=KcIIPmax =1.195600 =105160N式中KcII-冲击系数，查表得第II类载荷KcII=1.1按点接触情况进行强度校核的接触应力：jmax= = =15353Kg/cm2 jmax =153530N/cm2车轮采用ZG55II，查表得，HB320时， j=240000-300000N/cm2，jmax j 故强度足够。2.5 运行阻力计算摩擦总阻力距：Mm=b（Q+G）（K+*d/2）由表Dc=500mm车轮的轴承型号为：22220K， 轴承内径和外径的平均值为：（100+180）/2=140mm由查表得：滚动摩擦系数K=0.0006m，轴承摩擦系数=0.02，附加阻力系数=1.5，代入上式中计算得：当满载时的运行阻力矩：Mm（Q=Q）=b(Q+G)( k +m) =1.5（100000+168000）（0.0006+0.020.14/2） =804Nm 运行摩擦阻力：Pm（Q=Q）= =3216N空载时：Mm（Q=0）=G（K+d/2） =1.5168000（0.0006+0.020.14/2） =504NP m（Q=0）= Mm（Q=0）/（Dc/2） =5042/0.5 =2016N2. 6选择电动机电动机静功率：Nj=PjVdc/（60m ）=321690/（600.952）=2.54KW式中Pj=Pm（Q=Q）为满载运行时的静阻力，P m（Q=0）=2016N m为驱动电动机的台数，m=2初选电动机功率：N=Kd*Nj=1.3*2.54=3.3KW式中Kd-电动机功率增大系数，由表查得Kd=1.3故选用电动机YR160M-8；Ne=4KW，n1=705rm，（GD2）=0.567kgm2，电动机的重量Gd=160kg2.7 验算电动机的发热功率条件等效功率：Nx=K25rNj =0.751.32.54 =2.48KW式中K25工作类型系数，由表查得当JC%=25时，K25=0.75 r按照起重机工作场所查表得tq/tg=0.25， r=1.3因此：NxNe,故初选电动机发热条件通过。所以选择电动机：YR160M-82.8减速器的选择车轮的转速：nc=Vdc/（Dc）=90/3.14/0.5=57.3rpm机构传动比：i。=n1/nc=705/57.3=12.3查表选用两台ZLZ-160-12.5-IV减速器，i。=12.5，N=9.1KW，当输入转速为750rpm，可见NjN中级。故电动机发热条件通过,选择减速器：ZLZ-160-12.5-IV 2.9 验算运行速度和实际所需功率实际运行的速度：Vdc=Vdc i。/ i。=9012.3/12.5=88.56m/min误差：=（Vdc- Vdc）/ Vdc=（90-88.56）/90100%=1.6%15%合适实际所需的电动机功率：Nj=NjVdc/ Vdc=2.5488.56/90=2.49KW由于NjN故所选减速器功率合适。2.12 验算启动不打滑条件由于起重机室内使用，故坡度阻力及风阻力不考虑在内。以下按三种情况计算.1.两台电动机空载时同时驱动：n=nz式中p1=33.8+50.2=84KN-主动轮轮压p2= p1=84KN为从动轮轮压 f=0.2为粘着系数，室内工作nz为防止打滑的安全系数，nz1.051.2n = =3.1nnz,故两台电动机空载启动不会打滑根据上述不打滑验算结果可知不会打滑2.13选择制动器取制动时间tz=5s按空载计算动力矩，令Q=0,得:Mz=式中=-19.2NmPp=0.002G=1680000.002=336NPmin=G=1344Nm为制动器台数，因为两套驱动装置工作，故m=2mz=41.2 Nm现选用YWZ-200/25制动器，其额定制动力矩M=200 Nm。因为启动时间5.7S与所取制动时间5S比较接近，故略去制动不打滑验算。2.14 选择联轴器根据传动方案,每套机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴.2.14.1机构高速轴上的计算扭矩：=110.61.4=154.8 Nm式中MI为连轴器的等效力矩. MI=255.3=110.6 Nm为等效系数 取=2Mel=9.75=55.3 Nm由查表得:电动机Y160M1-8的轴端为圆柱形，d1=48mm，L=110mm；ZLZ-160-12.5-iv的减速器，高速轴端为d=32mm，l=58mm，故在靠电机端，选联轴器ZLL2（浮动轴端d=40mm；MI=630Nm，(GD2)ZL=0.063Kgm，重量G=12.6Kg） ；在靠近减速器端，选用两个联轴器ZLD，在靠近减速器端浮动轴端直径为d=32mm；MI=630 Nm, (GD2)L=0.015Kgm, 重量G=8.6Kg。 高速轴上转动零件的飞轮矩之和为： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kgm与原估算的基本相符，故不需要再验算。2.14.2低速轴的计算扭矩： =154.815.750.95=2316.2 Nm2.15 浮动轴的验算2.15.1疲劳强度的计算低速浮动轴的等效力矩：MI=1Meli=1.455.312.50.95=919.4Nm式中1为等效系数，由查表取1=1.4由上节已取得浮动轴端直径D=60mm，故其扭转应力为： N/cm2由于浮动轴载荷变化为循环（因为浮动轴在运行过程中正反转矩相同），所以许用扭转应力为： =4910 N/cm2式中，材料用45号钢，取sb=60000 N/cm2; ss=30000N/cm2,则t-1=0.22sb=0.2260000=13200N/cm2；ts=0.6ss=0.630000=18000N/cm2K=KxKm=1.61.2=1.92考虑零件的几何形状表面状况的应力集中系数Kx=1.6，Km=1.2，nI=1.4为安全系数，查表得tnt-1k 故疲劳强度验算通过。2.15.2静强度的计算计算强度扭矩：Mmax=2Meli =2.555.312.50.95=1641.7 Nm式中2为动力系数，查表取2=2.5扭转应力为：t=3800N/cm2许用扭转剪应力：N/cm2 ttII,故强度验算通过。高速轴所受扭矩虽比低速轴小，但强度还是足够，故可以省去高速轴验算。2.16 缓冲器的选择2.16.1碰撞时起重机的动能W动= G带载起重机的重量G=160000+1000000.1 =170000NV0碰撞时的瞬时速度，V0=（0.30.7）Vdxg重力加速度取10m/s2则W动= =4781.25 Nm2.16.2 缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功W阻=（P摩+P制）S式中P摩为运行阻力，其最小值为Pmin=Gf0min=1700000.008=1360Nf0min最小摩擦阻力系数可取f0min=0.008P制为制动器的制动力矩换算到车轮踏面上的力，亦可按最大制动减速度计算P制=170000.55=9350N=0.55 m /s2S为缓冲行程，取S=140mm因此W阻=（1360+9350）0.14=1499.4N m2.16.3 缓冲器的缓冲容量一个缓冲器要吸收的能量也就是缓冲器应该具有的缓冲容量为：=4781.25-1499.4 =3281.85 N m式中 n为缓冲器的个数 取n=1由表选择弹簧缓冲器弹簧D=120 mm，d=30 mm2.17小结第三章 起升机构计算3.1确定起升机构传动方案，选择定滑轮组和动滑轮组。按照布置紧凑的原则，决定采用如图3-1方案，按Q10t，查表取滑轮组倍率ih3，承载绳分支数：z23选10t钩估计自重为G0=0.2t图3-1起升机构简图Figure3-1 Hoisting mechanismdiagram3.2.选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当ih3，查表得滑轮组效率n0.985。钢丝绳受最大拉力SmaxSmax=(QG0)/2a =1726 Kg =17.26 KN查表，中级工作类型M5时，安全系数为n5.5。钢丝绳计算破断拉力Sb。SbnSmax5.517.2694.93KN。钢丝绳直径d为d=C（Smax 1/2） =0.10017260 1/2 =13.14mmC为钢丝绳选择系数，取C=0.100取d=14mm查表，选用瓦林吞型钢芯钢丝绳，NAT619WFC。钢丝公称抗拉强度为1770MPa，直径d14mm，最小破断拉力Sb108KN。记为:钢丝绳14NAT619WFC1770ZS108 GB8918-88 。类别级别n值桥机门机轻5中（M5）5.5重，超重6抓斗双绳抓斗（双电机分别驱动）6双绳抓斗（单电机分别驱动）5小车或引绳43.3卷筒滑轮选择3.3.1确定滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径Dh：Dhd(e-1) =14(25-1)=336 mm平衡滑轮直径DpDp0.6Dh=213 mm查表选用滑轮直径Dh=355 mm,滑轮轴直径90mm,E1型平衡滑轮直径Dp=225 mm,滑轮轴直径45mm,F型标记为:E114355-90 ZB J80 006.8-87 F14225-45 ZB J80 006.9-87注:一般平衡滑轮直径允许取动滑轮直径的0.6倍,推荐取相等值3.3.2确定卷筒尺寸卷筒的许用最小直径D：Dd(e-1) =14(25-1)=336mm查表选D=400 mm,查得槽距t=16 mm,槽底半径r=8 mm卷筒长L:L=2(Ha/D0Z04)tL1 =2(150003)/(3.14414)+2+4）16+185 =1484 mm 查表取 L=1500 mmZ0为附加安全系数，取Z02D0为卷筒计算直径D0Dd414 mmH为起升高度H=15 m。A为滑轮倍率 3T为槽距16mm (注:一般槽距等于钢丝绳的直径加2-4mm)L1为卷槽不切槽部分长度。卷筒壁厚：0.02D+（6-10）1418mm取=15 mm卷筒壁压应力验算：ymaxSmax/t=17260/（0.0150.016）=71.9106N/=71.9 MPa 材料选用灰铸铁HT200，其最小抗拉强度b195MPa，许用压应力为yb/n11951.5=130MPa可见ymaxy，故抗压强度足够可用。3.3.3卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D，所以应校核由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图示于：图3-2卷筒弯矩图Figure3-2 Rollbending moment diagram卷筒的最大弯矩Mw发生在钢丝绳位于卷筒中间时：Mw=SmaxLx=Smax（LL1/2）=17260(1500-185)/2=1.1368175108N.mm卷筒断面系数W：W0.1（D4-Di4）/D0.1(4004-3704)/4001.714597107 mm3D为卷筒外径D400 mmDi为卷筒内径DiD2370 mm所以LMw/W6.63MPa合成应力为：L=L+(L/yi) ymax=6.633913071.9=28.2 MPa式中许用拉应力Lb/n2195/5=39MPa所以L/L故卷筒强度验算通过，因此选定卷筒直径D400mm，长度L1500mm。卷筒槽形的槽底半径r8mm，槽距t16mm，起升高度H15m，倍率ih3，靠近减速器一端的卷筒槽向为左旋卷筒，标记为：卷筒4001500-816-153，左ZBJ800072873.4小车起升电动机的选择起升电机静功率为：Nj= （QG0）V /6120 =（10000200）7.5/（61200.85） =14.3KW为起升机构的总效率，一般0.80.90之间，这里取0.85电动机的计算功率为：NeKd Nj =0.814.3=11.78KWKd为初选电机系数， M1M6级机构Kd0.750.85，这里取Kd=0.8查表选用JZR2-42-8,其Ne（25%）=16KW，n1=715r/min， GD2d=1.46kgm2，电机质量Gd=260Kg3.5验算电机的发热条件：按照等效功率法，求JC=25%时所需的等效功率Nx：NxK25Nj. =0.750.8714.73 =9.6 KWK25为工作级别系数，查表得， M5工作级别取K250.75为系数，根据平均启动时间tq与平均工作时间tg的比值查得， 一般起升机构tq/tg=0.1，查表得0.87由以上计算结果：NxNe，故初选电机满足发热条件。3.6起升减速机的选择卷筒转速nj：Nj=V ih/D0 =(7.53)(3.140.414) =17.3 r/min减速机总传动比i0：i0=n1/nj =715/17.3=41.3查表选 ZQ-500-3CA 减速机，当工作类型为中级M5时，许用功率N=12KW，i=40.17，质量Gg=345Kg，入轴直径d1=50mm，轴端长l1=85mm（锥型） 3.7验算起升速度和实际所需功率：V/=V i0 / i =7.5（41.340.17）=7.7m/min或用V=D0n1/ ih i =3.140.414715（340.17） =7.7 m/minD0为卷筒直径绳直径414mmIh为滑轮倍率ih3 I为减速机速比i40.17n1为电机转速n1715r/min误差为：= V/- V/V =（7.71-7.5）/7.5=2.8%=15%实际所需等效功率Nx/：Nx/=Nx V/V =9.67.717.5 =9.87 kwNe（25%）=16KW故，所选符合要求3.8选择制动器所需静制动力矩Mz：MzKz（QG0）D0/2 ih i =1.75（10000200）0.414（2340.17）Kz为制动安全系数，起升机构M5时Kz =1.5， M6时Kz =1.75单制动时Kz =1.5；双制动时Kz =1.75查表选用：制动器YWZ5315/23, 制动转矩Mez =180280 Nm 制动轮直径Dz=315 mm，制动器质量Gz=44.6 Kg3.9选择联轴器高速轴联轴器计算转矩Mc：Mc=n8Me =1.51.8218=588.6 NmMe为电机额定转矩：Me=9750Ne/n1=975016715=218 Nm8为刚性动载系数，一般为1.52.0，取1.8N为联轴器安全系数，一般起升取1.5，运行取1.35 查表可得：JZR2-42-8电机的轴端为圆锥形d=65mm，l=105mm ZQ-500-3CA减速机的高速轴端为圆锥形d=50mm，l=85mm 浮动轴两端为圆柱形d=45mm，l=85mm靠电动机轴端联轴器：查表选用CLZ3半齿联轴器，最大允许转矩为Mt=3150 NmMc，飞轮力矩（G D2）L =0.403 kg，质量GL=23.6kg靠减速机轴端联轴器：查表选用带300mm制动轮的半齿联轴器，最大允许转矩Mt=3150 NmMc值，飞轮力矩（G D2）z =1.8 kg，质量Gz=38.5kg，为与制动器YWZ5315/23配合，将300mm制动轮修改为315mm应用3.10小结第四章 小车运行机构计算4.1小车运行机构采用集中驱动如下图：图4-1小车运行机构简图Figure4-1 Bodydiagram ofthe carrunning4.2小车轮选择因为小车重量约为起重量的40%，故小车估计质量Gxc =4t，假定轮压均匀分布，则车轮最大轮压：Pmax=1/4（QGxc）=0.2514000=35000 NPmin=1/4 Gxc=10000N初选车轮：查表，当运行速度60m/min时，Q/ Gxc =2.51.6，工作级别为中级时，车轮直径Dc=350mm，轨道型号38kg/m（P38）的许用轮压为13.4t。故可用。4.2.1疲劳计算：疲劳计算时的等效载荷：式中由表查得=1.1。车轮的计算轮压： 根据点接触情况计算接触疲劳应力：式中：r=9cm为轨顶弧形半径，由表查得。对于车轮材料ZG55II，由表查得接触许用应力，因此，故疲劳计算通过。4.2.2强度校核 最大计算轮压：式中： 为冲击系数,由表第类载荷当运行速度时，。点接触时进行强度校核的接触应力：车轮材料用ZG55II，由表查得：， 故强度校合通过。4.3 运行阻力计算摩擦力矩：由表知DG=350mm车轮的轴承型号为3218A角接触球轴承，轴承内径90mm，外径160mm，厚度52.4mm。由表查得：滚动轴承摩擦系数k=0.0006；轴承摩擦系数，附加阻力系数代入上式得：当满载时运行阻力矩：=84kgfm运行摩擦阻力：当无载时运行阻力矩： =22运行摩擦阻力：=1104.4 选电动机电动机静功率:：式中： Pj=Pm(Q=Q)为满载运行时静阻力；m=1为驱动电动机台数。初选电动机功率： kw式中kd：电动机功率增大系数，表查得kd=0.9。查表选用电动机YZR-160M1-6,Ne=5.5kw ；n1=1000r/min；电动机重量Gd=153.5kg。4.5验算电动机发热条件等效功率：kw式中：为工作类型系数,由表查得0.75； 根据值查得=1.12。由此可知，NxNe故初选电动机发热条件通过。4.6 选择减速器车轮转速： 机构传动比： 查表选用QJR200-31.5IPL减速器： ；kw，可见Nj tq(Q=Q)，故所选电动机满足快速起动要求。4.9 按起动工况校核减速器功率起动状况减速器传递的功率：式中： 计算载荷：m为运行机构中同一级传动减速器的个数：m=1，因此kw 所选用减速器的kwN=7.9kw，如果电动机改动，则相应中心距将增大或减少，导致相差过大，而且减速器有一定的过载能力，故所选减速器合适。4.10 验算起动不打滑条件由于起重机系室内使用的，故坡度及风阻力矩均不计，故在无载起动时，主动车轮上与轨道接触处的圆周切向力：= =886.1kgf车轮与轨道粘着力： =931.5kfg车轮与轨道粘着力：， 故满载起动时不会打滑，因此所选电动机合适。4.11 选择制动器查得小车运行机构的制动