桥式起重机设计小车起升机构

1、华东交通大学理工学院毕业设计桥式起重机是一种桥架型起重机。它的常用类型是箱形双梁桥式起重机，由一个 两根箱形主梁和两根横向端梁组合而成的双梁桥架，它是依靠起升机构和在水平面内的两个相互垂直方向移动的机构运行，它广泛用在仓库、现代机械加工车间、装配车间和 露天贮料场等生产场所。桥式起重机一般由大车运行机构的桥架、起升机构和起重小车、电气设备、司机室 等组成。起重小车又分为主起升机构、副起升机构和小车架三部分组成。起升机构用来 上下升降物料，起重小车用来带着物料作横向移动，以达到在一定空间范围内组成的三 维空间里做搬运和装卸物料。桥式起重机是使用较广泛，工作效率高的一种轨道运行式起重机，具额定起重

2、量可 以达到上百吨。最原始的形式是通用吊钩桥式起重机，其它种类桥式起重机都是在通用 吊钩桥式起重机的形式上研发出来的。具结构具有机械加工零件少、工艺性能好、通用 性好及机构安装检修维护方便等众多优点，因此它被广泛用于现代工业中。我国桥式起重机大多采用计算机辅助优化设计，能够极大地提高起重机的技术性能 和减轻自身重量，并能开发出新型结构。由于我国对能源工业的重视和资助，建造了很 多大中型水电站，发电机组比以前多许多。尤其是长江三峡的建设工程对大型起重机的 需求量迅速提高。三峡发电场需要1200t桥式起重机和2000t大型塔式起重机。而小型的 遥控起重机的需要量随着国民经济高速发簪也越来越大，它能

3、极大地提高作业安全性， 同时减少劳动力。在我国的桥式起重机大、小车运行机构采用的是彳惠国deman处司研发的“三合一”驱动装置，吊挂于端梁内侧，这样吊挂就不会受主梁下挠和振动的影响， 提高了大小运行机构的性能和寿命，并且使其结构紧凑，外观简洁，安装维护方便。 1.5 ，取z=2; 6华东交通大学理工学院毕业设计lil2固定纯尾所需长度，l2%3 p = 66mm ；lg中间光滑部分长度，lg =50mmdo卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）纯槽节距，p = 22mm无纯槽卷筒端部尺寸，由结构需要确定，li = 300;33d。= a d=630+ 20 = 650 mm;带入上式得:l

4、= 2 (733.86 300 66) 50 = 2237.72mm取l =2300mm卷筒材料初步采用 ht200灰铸铁gb/t 9439-1988 ,抗拉强度极限仃l =195mp ,抗压仃y =.l =585mp。其壁厚可按经验公式确定6=0.02d+ （6-10） =0.02父630+8=18.622.6mm，取6 =20mm卷筒壁的压应力演算:llx lismaxsmax2smaxdll图1-5卷筒弯矩简图，4.25 104“ -二，田， 二考=7:96.5的许用压应力&1 =、=型 =137.65mp ,圻vmax 3d,应该计算在弯曲力矩产生的拉应力（因扭转应力甚小，一般忽略不:

5、_ m max；-lw卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中央时，如图1-5所示:m max s max l s maxl -li_ 4= 4.25 10,2=4.2510，nm430061 mm式中：d-一卷筒外径,di卷筒内径,d=630mm=0.63mdi =d -2、= 0.59mo所以，丸4.25 104 =6.97mp o0.0061合成应力:= 6.97n39,max137.6596.59 = 34.34mp其中许用拉应力t.- l =5195_195 =39mp5卷筒断面系数:44d - d iw = 0.1 id一 4一0.63 -0.59= 0.1 0.63所以，仃0 k,卷

6、筒强度计算通过。故选定卷筒直径 d=630mm长度l=2300mm卷筒槽形的槽底半径r=12mm槽矩p=22mm起升高度h=16m倍率ih=4 ;靠近减速器一端的卷筒槽向为左的a型卷筒，标记为：卷筒 a630 m 2300 -12 m 22 -16 m 4左咚9006.2 -19994）卷筒转速vi .7 5 43=7.5 4 =14.7r/min二d03.14 0.651.5选电动机起升机构静功率:q do v1000 60kw(2.3)式中n起升机构的总效率，一般 q=0.80.9,取4=0.85;pj =vj32，0045 48.47kw1000 601000 60 0.85电动机计算功

7、率：pe _gpj =0.8 48.47 = 38.77kw式中g为稳态负载系数，由起重机设计手册12-2-5 , 2-2-6查得g=0.8。由起重机设计手册1展5-1-41查得主起升机构jc=25%,cz=150由起重机设计手册1援5-1-13选用yzr280s-8型电动机,功率pe = 51kw ,转速 ne =718 r .emin由起重机设计手册 1 fe 5-1-36 ,由jc=25%,cz=1504 p=45.59kw由起重机设计手册上5-1-3, gd2=23.5nm21.6电动机发热校验和过载校验电动机发热校验:q do v32 0.96 104 7.50=0.8 =38.77

8、kw1000 60m1000 1 60 0.85式中 ps稳态平均功率，kwm 电动机台数，m=1由以上计算结果pspe,故所选电动机能满足发热校验电动机过载校验pn -h q go v m m 1000 602.11 2.832 0.96 104 7.51000 60 0.85=36.35kw式中 pn在基准接电持续率白电动机额定功率，pn = p =45.59kwh绕线异步电动机，h=2.1m 电动机转矩的允许过载倍数，由起重机设计手册口表5-1-2 ,m =2.8由以上计算结果可知，电动机满足过载校验。 综上所述，电动机选择符合要求。1.7 选择减速器起升机构总的传动比ionnj7181

9、47= 48.84查起重机设计手册1展3-10-2 ,取i=50查起重机设计手册1 1艮据传动比i=50 ,电动机转速ne =718/冶,电动机功率pe =51kw ,工作类型 m5,表3-10-6 ,高速轴许用功率 in】=248kw ,名义中心距 ai = 800mm,许用输出扭矩 t2】=170000nm ,表3-10-3 ,高速轴伸尺寸d2=130mm, 12 = 250mm,表 3-10-4 低速轴伸尺寸 p 型 d0=280mm, l = 380mm,自重 g=5200kg型号：qjr-800-3cw1.8 实际起升速度和实际所需功率的验算实际起升速度为：48.84507.5 =7

10、32mmin并要求起升速度偏差应小于15%. = v_lv 父100% = 7.5-7.32 父100% =2.32%15%v i7.5实际所需等效功率为：v7.32px = gpj = 38.77 =37.84kw pe v7.5因此电动机满足要求。1.9 校核减速器输出轴强度输出轴最大扭矩：mmax = 0.7 0.8 mmei0 0 三 m 1p51式中 me电动机的额额定扭矩,m e = 9549 ne = 9549 x 718 = 678.27 nmi 传动比，i=500 电动机至减速器被动轴的传动效率，0 = 0.95中 电动机最大转矩倍数，邛=2.8 ;m 减速器低速轴上最大短暂

11、准许扭矩，m】=t2 = 170000nmmmax = 0.7 0.8 2.8 678.27 48.84 0.95 = 63146.94 72167.93nm输出轴最大径向力验算m max m 1(2.4)式中smax 卷筒上钢丝绳最大拉力，smax=42.5kngj 卷筒重量，gj=15kn参阅资料）r 1低速轴端的最大容许径向载荷，r=120kna钢丝绳上的分支数，a=2rmax2 4.25 10421.5 1042-57.5knm max ： r l故所选减速器满足要求 max1.10制动器的选择制动器装在高速轴上，所需静制动力矩：q go domz -kzmj =kz002ihi= 1

12、.7532 0.96 0.65 0.85 =937.3nm2 4 50式中 kz 制动安全系数，查起重运输机械21得kz=1.75。选择块式制动器，查起重机设计手册13-7-5 :制动轮直径d=500mm制动块退距；=1.25mm制动片衬片厚度、. =12mm制动瓦块宽度b=；d=0.4 500 =200mm摩擦副间设计正压力d b 1 3.14 0.5 0,2 7064n=pl = - 1.5 106 = 9.16 104 n360360式中p 1制动衬片允许比压，查起重机设计手册1表3-7-6p1 = 1.5mpa:包角，我国规定: 二70额定制动矩 t = nd=9.16 104 0.0

13、6 0.5 =2748nm式中n摩擦系数，查起重机设计手册1 h 3-7-6, n = 0.06根据以上计算的制动力矩mz,以及其他参数，查起重机设计手册 口表3-7-15, 选择yw500-2000额定制动转矩t=2800nmt机质量m=168kg制动轮直径dz = 500mm , 最大制动力矩为mez =2800nm装配时调整至ij 2800nm.1.11联轴器的选择带制动轮的联轴器通常采用齿形联轴器，高速轴的计算扭矩：m js = wen m m 1式中 m e电动机的额定力矩；m联轴器的许用扭矩； 相应于第i类载荷的安全系数，、=1.6； 中刚性动载系数中=2。mjs= 2 678.2

14、7 1.60 = 2170.64nm由起重机设计手册1木彳导yzr280s-8表5-1-21电动机轴端为圆锥形，l1= 130mm, d=85mm由起重机设计手册1暇 qjr-800-3cw减速器，高速轴端为圆锥形，d=130mml=250mm 查表 3-12-6 （ jb/zq4218-86）选用 cl5的齿轮联轴器，最大允许扭矩m max =8000nm,飞轮矩（gd2 ） =4.5nm2。浮动轴的轴端为圆柱形 d=70mm,l=120mm查表3-12-8 ,选一个带制动轮的齿轮联轴器，直径d=500mm最大允许转矩 m max =8000nm,飞轮矩（gd2 =163nm2。浮动轴端直径

15、d=70mm l=120mm1.12起动时间的验算nt起 =375 ( m q - m j )c gd217(2.5)式中 gd2 1 = gd2 d gd2 l gd2 z = 23.5 4.5 163 = 191n m2平均起动力矩 mq =1.5me =1.5 678.27 =1071.41nm q e静阻力矩q g0 d02iih32 0.96 104 0.65一二 630.12nm2 2 50 0.85因此tq718375(1071 .41 - 630 .121 .46 s1 .21912630 .120.65450般来说起升机构起动时间为1 5s,故所选电动机合适。1.13 制动时

16、间的验算tz375 (m ez - m j )c gd0.85 =455.26nm7182455 .260 .651 .15 x 125 .74 + 2 375( 2800- 455 .26 ) _500 .23 s(q go)do2ihi一一 一一一 一 4 一一(32 0.96) 10 0.652 4 50查起重机设计手册1当v 1.5 ，取z=2;p纯槽节距，p = 15mm；l1 无纯槽卷筒端部尺寸，由结构需要确定，l1 = 80;l2 固定纯尾所需长度，l2之3p = 45mm；lg 中间光滑部分长度，lg = 50mm gdo 卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算），do = d

17、+ d=400+ 12.5=412.5 mm；带入上式得：l = 2 （446.91 80 45） 50 = 1193.82mm取l =1300mm卷筒材料初步采用 ht200灰铸铁gb/t 9439-1988 ,抗拉强度极限仃l =195mp ,抗压仃y =3 =585mp。其壁厚可按经验公式确定 6 =0.02d+ （6-10） =1418mm取6 =18mm卷筒壁的压应力演算，参照图（2-5）:二 ymaxsmax = 1.3 104p 一 18 15=48.15mpa许用压应力l i =、=壁 =137.65mp ,仃ymax3d,尚应计算由弯曲力矩产生的拉应力 （因扭转应力甚小，一般

18、忽略不计）：卷筒的最大弯矩在钢丝绳位于卷筒中央时，如图1-3所示:m max s max l s maxl -li一 4= 1.3 10,2.7930 nm卷筒断面系数:d4 - di4w =0.1 id440.4 -0.3643二001=002mm式中：d卷筒外径，d=400mm=0.4mdi卷筒内径， di =d -26 = 0.364m。所以,黑3合成应力:39_= 3.97 9- 48.15 =17.61mp137.65其中许用拉应力（11|5=3加所以，仃0 j l ,卷筒强度演算通过。故选定卷筒直径 d=400mm长度l=1300mm卷筒槽形的槽底半径r=7mm槽矩p=15mm起升

19、高度h=18m倍率ih=2 ;靠近减速器一 端的卷筒槽向为左的a型卷筒，标记为：卷筒 a400 1300-7 15-18 2左 jbt9006.2 -19994）卷筒转速vi h19.5 2二 d3.14 0.4125=30.11r/min2.5 选电动机起升机构静功率:pjq d0 v1000 60kw式中“一一起升机构的总效率，一般 q=0.80.9,取4=0.85;pj=19.69 kw(q + do v =(5 + 0.1510。19.51000 601000 60 0.85电动机计算功率：pe _gpj =0.8 19.69 = 15.75kw式中g为稳态负载系数，由起重机设计手册1

20、援2-2-5 , 2-2-6查得g=0.8。由起重机设计手册1 5-1-41查得主起升机构jc=25%,cz150由起重机设计手册1袅5-1-13选用yzr180l-6型电动机，功率pe=17kw,转 速 ne =955;冶由起重机设计手册 1 h 5-1-36 ,由jc=25%,cz=1504 p=15.393kw由起重机设计手册1暴5-1-3, gd2 =3.9nm22.6 电动机发热校验和过载校验电动机发热校验:r =gq do v 1000 60m= 0.85 0.15 104 19.51000 1 60 0.85= 15.75kw式中 ps 稳态平均功率，kwm 电动机台数，m=1由

21、以上计算结果ps pe,故所选电动机能满足发热校验电动机过载校验p h q go vn - m m 1000 602.15 0.15 104 19.51 2.81000 60 0.85= 14.77kw式中pn 一一在基准接电持续率白电动机额定功率，pn = p =15.393kwh 绕线异步电动机，h=2.1m电动机转矩的允许过载倍数，由起重机设计手册口表 5-1-2 ,m =2.8由上结果可知，电动机满足过载校验。因此，电动机选择符合要求2.7 选择减速器起升机构总的传动比ionenj95530.11= 31.72查起重机设计手册1左3-10-2 ,取i=31.5查起重机设计手册口,根据彳

22、动比i=31.5 ,电动机转速ne =955 rzm比,电动机 功率pe =17kw ,工作类型m0表3-10-6 ,高速轴许用功率 n】=186kw,名义中心距a1 = 560mm,许用输出扭矩t21=60000nm,表 3-10-3 ,高速轴伸尺寸 d2 = 100mm, l2=210mm,表 3-10-4 低速轴伸尺寸 p3d0 =190mm, l0 = 280mm,自重 g=3500kg型号：qjr-560-3cw2.8 实际起升速度和实际所需功率的验算实际起升速度为:v = % = 3172 19.5 = 19.64m .i 31.5min并要求起升速度偏差应小于15%.vv1964

23、-19 5，v 父100% = .5 父100% = 0.7%；15%v19.5|实际所需等效功率为：v -19.64px = gpj =14.77 =14.88kw pev j 19.5e满足要求。2.9 校核减速器输出轴强度输出轴最大扭矩：mmax = 0.70.8 %mei0 0mmi、pe17式中me 电动机的额额定扭矩，m e =9549瓦=9549 藏 -169.98 nm传动比，i=31.50电动机至减速器被动轴的传动效率，0=0.95中 电动机最大转矩倍数，中=2.8 ;=60000nmm 减速器低速轴上最大短暂准许扭矩，m =m max - |0.7 0.8 2.8 169.

24、98 31.5 0.95 = 996974 11393.98nmm max m 1输出轴最大径向力验算式中smax 卷筒上钢丝绳最大拉力，smax=13kngj 卷筒重量，gj=10kn参阅资料）r 1低速轴端的最大容许径向载荷，r 1=75kna钢丝绳上的分支数，a=2max2 1.3 1042104+2= 18knm max :二r l故所选减速器满足要求2.10制动器的选择制动器装在高速轴上，所需静制动力矩:q g0 d0mz -kzmj 二kz002ihi= 1.755 0.15 0.41252 2 31.50.85 =295.05nm式中 kz 制动安全系数，查起重运输机械2 b k

25、z =1.75选择块式制动器，查起重机设计手册1 h 3-7-5 :制动轮直径 d=400mm制动块退距；=1.25mm制动片衬片厚度、. =10mm制动瓦块宽度b ipd =0.4 400 u160mm摩擦副间设计正压力z d b b 3.14 0.4 0.16 7064k1n = pl = 1.5 10 =3.91 10 n360360式中 p 1制动衬片允许比压，查起重机设计手册1表3-7-6p，1.5mpa：包角，我国规定： =70额定制动矩 t = nd=9.16 104 0.06 0.4 = 938.4nm式中摩擦系数，查起重机设计手册1选3-7-6, n = 0.06根据以上计算

26、的制动力矩mz,以及其他参数，查起重机设计手册口表3-7-15,选才？ yw400-1250jb6406-92）,额定制动转矩t=1120nm机质量 m=98kg制动轮直径dz = 400mm,最大制动力矩为 mez =1120nm装配时调整到1120nm2.11联轴器的选择带制动轮的联轴器通常采用齿形联轴器，高速轴的计算扭矩：m js =m eni m 1式中 m e电动机的额定力矩；m联轴器的许用扭矩； 相应于第i类载荷的安全系数，、=1.6；邛刚性动载系数中=2。mjs=2 169.98 1.60 =543.94nm由起重机设计手册1 /彳导yzr180l-6表5-1-21电动机轴端为圆

27、锥形，li = 130mm, d=85mmd=100mm由起重机设计手册1林qjr-560-3cw减速器，高速轴端为圆锥形，l=210mm 查表 3-12-6 ( jb/zq4218-86)选用 cl3的齿轮联轴器，最大允许扭矩m=3150nm,飞轮矩(gd2 ) =1.3nm2。浮动轴的轴端为圆柱形 d=70mm,l=120mm查表3-12-8 ,选一个带制动轮的齿轮联轴器，直径d=400mm最大允许转矩 m max =3150nm，飞轮矩(gd2 1 =52nm2。浮动轴端直径d=70mm l=120mm2.12 起动时间的验算t起=n375 ( m q m qj)_c gd式中 gd2

28、1 ) gd2 d gd2 igd2 z= 3.9 1.3 52 = 57.2n m2平均起动力矩 mq =1.5me =1.5 169.98-254.97nm q e静阻力矩m q g。d05 0.15 104 0.4125 1983snrnivi j 198.35naj 2iih2 2 31.5 0.85因此955375(254 .97 - 198 .35 ),c - c 2198 .350.41251 .257 .2231 .5-3.2s通常起升机构起动时间为15s,故所选电动机合适2.13 制动时间的验算tznc gd375 (m ez -m j ) i,q g0 d 0i2式中955

29、 3751120-143 .31=0 .20 s(q g)d2ihi2143 .310 .41251 .15157 .2 - 231 .5(5 0.15) 104 0.41252 2 31.50.85 = 143.31nm查起重机设计手册1n v12m/min时，tz【1.ch 1.25s ,故合适。2.14高速浮动轴计算1）疲劳计算轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩为：mi = 1me=2 169.98 =339.96nm式中叼等效系数，由起重机课程设计3表2-7查得； *2=2 .1ok 一 k 1ni由上节选择联轴器中，已确定浮动轴的直径 d=70mm因此扭转应力：mim i339.96i3i

30、 =3= 5.05mpan w 二d33.14 0.0731616许用扭转应力由起重机课程设计3（2-11）、（2-14）式得:轴的材料为45号钢，0b =650mpa,仃s=360mpa；t=0.22仃 b=143mpa ,k=0瓯=216mpa。k =kx km 考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数kx 与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段，kx =1.52.5；km与零件表面加工光洁度有关，取 km =1.25；止匕处取 k =2x1.25=2.5 ；刈一一考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对于碳钢，低合金钢刈=0.2 ;ni 安全系数，查起重机课程

31、设计口表2-21得ni =1.6 ；因此:2 143ok (2.5 0.2) 1.6= 66.2mpa故n ： 1 ok 1通过2）静强度计算轴的最大扭矩:mii = ciim i = 2 198.35 =396.7nm c j式中 cii动力系数，由起重机课程设计3次2-5查得%i =2。cl最大扭转力矩:mii396.7max3.14 0.07316= 18.72mpa许用扭转应力unii答=135mpa,式中nh安全系数，由起重机课程设计3表2-21查得nh =1.6。max !r n ,故合适。大学的毕业设计是我们学生生涯的最后一次考验，对我们的专业知识起到很好的巩 周。不仅要求我们要

32、对知识熟练掌握，还要具有创新能力。在原有设计的基础上，进一 步完善。我的课题是起重机的起升机构，刚开始对起重机还不是很了解，只是有些模糊 的概念，而这次设计还是起重机的主副起升机构，在通过查验大量资料后，并对其总结 归纳。通过一段时间的了解，对自己的要设计的机构有了清晰的认识。在做毕业设计的 过程中，我碰到最大的困难就是总装图的绘制，图纸的要求又高，所以自己一点都不敢 马虎。只有一步一步的的绘制，正好自己 cad能够熟练使用，在设计当中，cad的作用 非常大，不仅绘图精确，还大大的提高了我的工作效率。在零件的选用问题上，要通过 大量的计算，比如电动机，首先得计算起降功率，在和机构jc%：的电动机功率比较，再初选电动机。这还没有选完，还得对电动的发热和过载验算。只有通过这样严谨的计 算，才能最终确定电动机。刚开始的幸苦，并不算什么。当看到自己最终设计出来的产 品时，所有的当初的苦恼立刻被抛到脑后。有的只是高兴，还有持续前进的动力。在此向我的导师庄文玮教授表示深深地感谢。有很多专业性的难题，老师会对我详 细的讲解。当我还有模糊时，老师还不耐其烦的向我解释，