起重机小车设计计算

1、设计内容计算与说明结果小车总体机构的设计计算1）确定起升 机构传动方 案，选择滑轮 组和吊钩组2 ）选择钢丝纯1.起升机构计算按照布置宜紧凑的原则决定采用如下图 5-1的方案。采 用了双联滑轮组。按q=15t,查表4-1取滑轮组倍率ih=3, 承载纯分支数：z=2i h=6图5-1起升机构计算简图i h=3z=6选短型吊钩查附表6选短型吊钩组，图号为t1-362.1507。得其质 组，图号为量：g0=322kg两端滑轮间距 a=358mm若滑轮组采用滚动轴承，当ih=3,查1表3-4a得滑轮组效率4h=0.985钢丝绳所受最大拉力:sma)=q-g0 =15000_322 =2592.55kg

2、f2ih 2 3 0.985t1-362.1507设计内容计算与说明结果查2表12-2,中级工作类型(工作级别m5)时，安全系数 k=5.5。钢丝绳选用线接触粗细6w(19)型钢丝纯，其破 坏拉力换算系数中=0.85,钢丝纯计算钢丝破断拉力总和8:_ k _s b=ksmax=5.5/0.85 x2592.55=16775.32kgf查2表12-10选用纯6w(19),钢丝公称抗拉强度200kgf/mm2 ,光面钢丝，左右互捻，直径 d=14.5mm 钢丝绳最小破断拉力sb=17800kgf ,标记如下：d=14.5mmd=400mm3)确定滑轮主钢丝绳 6w (19) -14.5-200-i

3、- 光-右交(gb1102-74)dp =250mm要尺寸滑轮的许用最小直径：d d(e-1 )=14.525-1 =348mm式中系数e=25由2表12-2查得。由附表1选用标准滑d=400mm4)确定卷筒尺轮直径 d=400mm由附表2取平衡滑轮直径寸，并验算强dp =0.6d=250mm度卷选住t=20卷l =2二1)m箫2 d(e-1 )=14.5 (25 -1 )=348mmd呈400mm卷筒纯才尺寸由2表13-1查得槽距， m;尺寸：h ih +z+4 , +d。12m103 m3】1+ 2+4 20 + 358.14414.5j4mm 取 l=2000mml=2000mm3设计内

4、容计算与说明结果式中z0附加安全系数，取z0=2;l i卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即li=a=358mm实际长度在纯偏斜角允许范围内可以适当增减；二=15mmd 0卷筒计算直径d)=d+d=414.5mm卷筒壁厚：=0.02d+ (6-10) =0.02 x400+ (6 10) =14 18取、=15mm2592.551.5 2_2= 864.18kgf / cm卷筒壁压应力验算：_ snax _smax:=; 一一 二-y max- ymax 一二 t二 t选用ht15-33铸铁材料，最小抗拉强度仃b=1500kgf/cm2, 最小抗压强度二by = 6500 kgf

5、/cm 2许用压应力：t 1=b =6500 =1529.4kgf/cm 24.25 4.253max3d,尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图示与图5-29图5-2卷筒弯矩图卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时:5）选电动机m w = smaxl = smaxl-l.= 2592.55200-35.8、=212848.35kgf.cm卷筒断面系数:w=0.144 、d -did404=0.1 x 40 -37 =1714.6 cm340式中d 卷筒外径，d =400mm于是di卷筒内径，di =d -2 s =40-2 x 1.5=37cmm w 212848.32二产=124.14 k

6、gf/cmw 1714.6合成应力:.r一 ,300二l 二h+t 二ymax=124.14+ 300864.18 =293.65kgf/c上 11529.4m2式中许用拉应力 k = =1500 =300kgf/cm 2 n25cti卷筒强度验算通过。计算静功率:qg0v= 15000 322 9=26.5ikw j 102 60102 60 0.85式中”机构总效率，取”=0.85。（因“5h产j产o ,卷筒效率于0.960.98 ; zq型减速器效al g强度验算通过6）验算电动机发热条件7）选择减速器ne=21.21kw选电动机jzr2-51-8nx=17.3kwnx ne电动机发热验

7、算通过率阴0.94,故对于一般无开式齿轮的传动效率“ kdnj=0.8 m26.51=21.21kw式中系数kd由表查得，对于中级机构，kd =0.75 0.85 ,取 kd =0.8查2表33-6选用电动机 jzr2-51-8 ,其ne （25%=22kw n1=715rpm, gd 2 d =2.56kg m2 ,按照等效功率法，求jc=25%寸所需的等效功率：nxk25 - 7 - n j =0.75 x 0.87 x26.51=17.3kw式中k25 工作级别系数，查2表8-16,对于m5m6级，k25 =0.75 （中级）；系数，根据tq/tg值查得；tq/tg根据机构平均起动时间与

8、平均工作时间的比值，由1查得，一般起升机构tq/tg =0.10.2 ,取tq/tg =0.1 时，=0.87。由以上计算结果nxne,故初选电动机能满足发热条件卷筒转速：vih9 3n j =20.74r/minj 二 do 3.14 0.4145减速器总传动比：、n1715i0=34.47nj 20.74查1附表35选zq-650-iii-3ca减速器，当工作类型为 选减速器8）验算起升速度和实际所需功率中级（相当工作级别为m级）时，许用功率n=29kw zq-650- iii-3c、ai 0=31.5 ,质量gq =878 kg,主轴直径 d1 =60mm轴端长 g11 =110mm（锥

9、形）实际起升速度：v = vi0_ =9 34.47 =9.85m/minio 31.5v =9.85m/min误差：v -v9 85 -9v一v x 100%呈85 9 x 100%=9.4% 止15%v9实际所需等效功率:9）校核减速器输出轴强度v 9 85n x = ny v =17.3=18.93km ne 25% =22kwv 9由2公式（6-16）得输出轴最大径向力：_1rmax=（asmax +gj 户r 2n x n e 25%式中 asmax=2x 2592.55=5185.1kgf/cm 2 卷筒上卷绕钢丝所引起的载荷；gj=972kgf卷筒及轴自重，参考附表 8估计r=9

10、200kgf zq650a速器输出轴端最大容许径向 载荷，由附表14查得。. _1rmax r. rmax = - 5185.1 972 =3078.55kgf r =92000kgf 2由1公式（6-17）得输出轴最大扭矩：mmax= （0.7 0.8）5 maxmei。 m 1式中 m e = 975-ne（25%l =975-22- =30kgf.m 电动机轴额定 n1715力矩;max =2.8 当jc=25%寸电动机最大力矩倍数，由2表33-6查得;0 =0.95 减速器传动效率;m ： = 5950kgf.mmmaxm 减速器输出轴mmax = ( 0.70.8 ) x 2.8 x

11、 30 x 31.50.95=(1759.62011)nmmjg,飞轮力矩(gd 2 ) = 0.396 kg - m2 ,质量 gl =23.2kg浮动轴的两端为圆柱形 d = 55mm, l =85mm半齿联轴器；clz3 ,图号s18 mc m t由附表18选用带d300mm制动轮的半齿联轴器，其图号为 s198,最大容许转矩m t =315kgf.m, 飞轮矩(gd2 ) =1.8 kg - m2,质量 37.5kg.浮动轴的两端为圆柱形d =55mm,l =85mm起动时间：n1/2、(q +g0 )d2o 1t =1x c(gd 2 ) + tq 375(mq-m )3 1臼q j

12、式中(gd2 ) =(gd2 d +(gd2 )z =2.56+0.396+1.8带 300mm制动轮半齿联轴器，图号s198=4.756kgf - m2静阻力矩：mj =1q1ga(15000 十322 0.4145 =39.5kgfj2i1tl2x331.5x0.85 m平均起动转矩：(12)验算起动时间n e(25%)22,mq =1.5me =1.5乂975(- =1.5黑975=45kgf m qn125%715因此：+715八一十(15000+322) m0.414521tq .11.15 4.7562375(45-39.5)(331.520.85 一11设计内容计算与说明结果=2

13、.016s查1对于380t通用桥式起重机起升机构的tq=12sec,此时tq 2s.故所选电动机合适tq = 2.0sec制动时间：tz= 38.2(m：二mj/ 吟#715375(63-28.56)(15000 322) 0,414521.15x4.756+ () 2工 0.85(3 m 31.5)= 0.32sec(13)验算制 动时间mj 式中(q g)d2ihi0(15000 322) 0.4145 , 0.85 : 28.56kgf .m2 3 31.5tz=0.32sec查1得 v12m/min, tz =1sec,因为 t 1.6初选车轮：由2表19-6选择车轮，当运行速度45m

14、/min 1.6,工作级别 为m5时，车轮直径dc=350mm,轨道型号为p24,许用 轮压为11.8t %ax。故初步选定车轮直径 dc=350mm,而 后校核强度。(1)疲劳计算：疲劳计算时的等效载荷：qd = 2q =0.6 15000 =9000kgf车轮直径：dc=350mm c材料：zg340-640轨道：24kgf/m式中中2 =0.6等效系数，由表2-7查车轮的计算轮压：pj = k pd =1 0.81 3250 = 2600kgf式中 pd=qd gxc = 9000 4000 = 3250 44kfg小车车轮轮压；ki 冲击系数，由表2-6,第一种载荷，v1m/sec时

15、等于ki =1qd9000,载荷变化系数，查1表5-3当二一=八八=2.25时,gxc4000xc尸=0.8。2= 14407.8kgf /cm221=40003 2600()35 13djd 2 jd 线接触疲劳强度通 过。式中r=13cm 轨顶弧形半径，由2表19-9查得。对于车轮材料zg55 n ,由1表5-4查的接触许用应力二 jd =17000-19000kgf/cm2.d max d max (2)强度校核 最大计算轮压：强度校核通pjmax =k2pmax =1 4750 = 4750kgf过。式中k2冲击系数k=1,由表2-6,第二种载荷，v1m/sec时等于k=i。点接触时进

16、行强度校核的接触应力21 o:21 o: dmax =40003： pjmax ()2 =40003 5750()2, d r，35 13= 17613.1kgf/cm2车轮材料用 zg55n ,由2表7-10查得：二 dmax=20000-23000 kgf/cm2 二 d max二 dmax摩擦总阻力矩：m m = 66.5kgf .m当满载运行时的最大摩擦阻力：mm) =(q g) 2k jd 10.125二 2(150004000 )(0.00050.02) = 66.5kgf.m2根据点接触情况计算接触疲劳应力：计算与说明结果设计内容3）运行阻力的计算式中，q起升载荷;g起重机或者运

17、行小车的自重载荷;d轴承内外径的平均值，d=125mm；d车轮踏面直径，d=350mm,车轮轴承型号为7518;k 滚动摩擦系数，初步计算时可按（1）表7-17-3查得k=0.0005m=0.02- =2opm(q jq)=19380kgfpm(q=q)m m(q zq)66.5dc /20.35/2=380kgf当无载荷时:m m(qh) =14kgf .mm m(q =0) = gxc2k d :=2 4000(0.0005 0.020.125)=14kgf.mpm(qh) = 80kgpm(q=0)m m(q =0)14dc/20.35/2c=80kgf运行摩擦阻力:电动机的静功率:nj

18、pj vxc380 42102 60 m 102 60 0.9= 2.90kw式中，p = pm（q=q）满载运行时的静阻力;选电动机:m驱动电动机台数m=1;jzr2 -21-6初选电动机功率：n=kdnj= 1.15 x 2.9 =3.33kw式中，kd电动机功率增大系数，由1表7-6得kd=1.15。4）选电动机由2表 33-6选用电动机 jzr2 -21-6, ne=5kw, n二930ne=5 kwn1=930r/minr/min , (gd2)d=0.376kg.m2,电动机质量 95kgf 。设计内容计算与说明结果电机等效功率：nx=k2.5x r x nj=0.75x 1.12

19、x2.9=2.44kw式中，k2.5工作类型参数，由2】表8-16查得，当jc%=25发热验算通过时，3=0.75r由（1）按起重机工作场所得tq/tg=0.2,查得r=1.12由此可知，nx ne,满足发热要求5）验算电动机车轮转速：发热条件vxc42nc= 38.2r / minhdcn x0.35c机构传动比：n1930i0= 24.35“38.2由2表 21-16,选用 zsc-400vi-2 减速器，i0二27；zsc-400vi-2 减n=3.12kw （当输入转速为 1250r/min 时）。速器6）选择减速器故 njn实际运行速度：i024.35vdc=vdc 0 42乂-37

20、.88m/mini027wt：vdc -vxc 42-37.88ddcxccqo/lduo/七一一一 9.8% 4 15%vdc42实际所需电动机静功率：nj和ne均在#设计内容计算与说明结果许用范围内vxc37.88nj=nj=2.92.59kwvxc42由于njne,故所选电动机和减速器均合适237)验算运行速度和实际所需功率8)验算起动时起动时间：r2 g g)d2ctq=1mc(gd2)i (2 )38.2(mmq-mj)i2o式中 n二930r/min；m=1(驱动电动机台数);5，mq=1.5me=1.5 975=7.86kgfm930满载运行时的静阻力矩：m m(q=q)766.

21、5mj(q=q尸=2.74kgf mi027 0.9当无载时的运行静阻力矩：mj(q=0)=m m(q =0)i01427 0.9=0.576kgf m初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩：(gd2)z+(gd2)l=0.26kg m2机构总飞轮矩(高速轴)：c(ge2)l=1.15x (0.376 +0.26)=0.731kg - m2满载起动时间：tq(q=q)=930375(7.86 -2.71)0.731(15000 4000) 0.352272 0.9=2.06s无载起动时间:,930tq(q=0)375(7.86 -0.576)0.731_ _ 24000 0.35_2_ _270.9-

22、0.503s当 vc】=30m/min 60m/s时，tq的推荐植为 56 s,故tq(q=q) tq,故所选电动机能满足快速起动的要求.tq=0.503s 国起动工况下校核减速器功率：n =.一pdvxc102 60 mq gvxc式中pd=pj+pg=p+-哀xcg60tq(qq)37.88=380+(15000+4000)60 2.06 9.81=973.58kgf9)按起动工况 校核减速器功率m-运行机构中同一传动减速器的个数，m =1973.58 37.88因止匕 n=: 6.7kw102 60 0.9 1所选用减速器的njc25%=3.12kw n,故减速器合适。如改选大一号，则中

23、心距将由 350增至400mm,相差太大, (考虑到减速器有一定的过载能力)由于起重机是在室内使用，故坡度阻力及风阻力均不予考虑。在无载起动时，主动车轮上与轨道接触的圆周切向力：d d tp2 k + - |p +pkt = gx vxc+ 12 j=q“ 一 g 60tqqdc/2一.0.125 .2000 0.0005+0.02 |2 + 2000m0.000510)验算起动不打滑条件4000 父 37.88 +2 j9.81 60 0.5030.35/2=557.49kgf车轮与轨道的粘着力:设计内容计算与说明结果f(q/ = f =2000 0.2 = 400kgf t(q =q)9.

24、8160 2.0600.125、7000 0.0005 +0.02 m 2 + 7000x0.0005故满载起动时不会打滑，因此所选电动机合适。由1查得，对于小车运行机构制动时间tz&34s,取tz=3s,因此，所需制动力矩:-21(q+gxc k+ w1 n12q+gxcd2/xc m 382tzi。2i|111)选择制动器139303 1 073115000 4000 0.352722 0.9设计内容计算与说明结果2915000 40000.0005 0.02 0.；252700.9=1.97 kgf.m由7表23-25 选用ywz 200/100,其制动转矩选制动器jwz-200/100

25、m ez = 4kgf .m考虑到所取制动时间tz = 3s与起动时间tq = 2.06s很接 近，故略去制动不打滑条件验算(1)高速轴联轴器计算转矩，由2 (6-26)式:m js =q、nimel =1.4 2 5.24 =14.67kgf.m式中 mel = 9750nejc25%)= 975 = 5.24nm 相应0i93012)选择高速 轴联轴器及制 动轮于机构jc%：的电动机额定力矩折算到高速轴上的力矩;n安全系数，由表2-21查得;等效系数，由表2-7查得。高速轴联轴器cl1联轴器ya35ja30制动轮200-y35q/zb118.2(y)由2表33-1查电动机jzr2 - 21

26、-6两端伸出轴各为圆柱 d=40mm, l=110mm。由2表 21-15 查 zsc-400a速器高速轴端为圆柱形d1=30mm, l =55mm。故从7】附表21-11选全齿式联轴器，标记为：cl联轴器ya35ja30其公称转矩 tn =71kgf .m m c= 14.67kgf .m ,飞轮矩(gd2 )=0.12kg m2 ,质量 gi =10.2kg高速轴端制动轮：根据制动器已选定为 yzw 200/100,由7表 23-39 选制动轮：制动轮 200-y35 q/zb118.2(y),设计内容计算与说明结果具 g轮矩 gd 2 z =0.14kg m2,质量 gz=11kgf以上联轴器与制动轮飞轮矩之和：(gd2 ) + (gd2 z = 0.26kg m2原估计0.281kg m2基本相符，故以上计算不需修改(2)低速轴联轴器计算转矩，可由前节的计算转矩mc求出1 ., 51 _ .m js =-m js i0 箱二万 m 14.67 m 27m 0.9 = 178.24 kgf.m由2表21-15查得zsc-400减速器低速轴端为圆柱形13)选择低速d=65mm, l=85mm,由2表19-4查得主