桥式起重机运行机构传动设置.

1、本科毕业设计题目桥式起重机小车行走机构设计系 别工程技术系专业 机械设计制造及其自动化学生姓名学号指导教师职 称教授2015 年 04 月 12 EJ桥式起重机是一种工作稳定，工作效率较高的一种起重机，广泛的应用于大型厂房 内的起重工作。在工厂中搬运重物，对人力不可移动的大型物体进行搬运，在工业发 展中起到了重要的作用。桥式起重机大车运行机构主要包括传动装置由电机、减速器、 传动轴、齿轮传动装置、车轮和轨道吊具等部分。本次设计针对了电机，减速器的选 取，联轴器，轴承的选择与校核。本文通过引用多方文献，对大车运行机构进行了分 析，设计计算，通过综合分析考量，利用计算机辅助设计计算最终完成设计。关

2、键词：起重机；大车行走装置；减速器；AbstractBridge crane is a kind of stable work, a crane workuig efficiency is high, widely used in large-scale factoiy in the lifting work In the factoiy caiiying heavy loads, on human laige objects can not move cany in the industiial development plays an important role in the. The

3、crane operation meclianism niauily comprises a driving device composed of a motor, a reducer, a tiansniission shaft, a gear transmission device, the wheel and the rail as part of the spreader. The design for the motor, reducer selection, coupling, selection and calibration of the bearmg. This paper

4、by quotmg many literatures, the crane travelmg mechanism are analyzed, the design calculation, tluough comprehensive analysis and consideration, complete the design of the filial calculation with computer aided designKeywords: crane; tiolley device; reducer;1绪论11.1概述11.2桥式起重机的特点11.3本次设计内容21.4主要技术参数2

5、2小车支撑机构的设计计算32.1确定机构的传动方案32.2选择车轮与轨道并验算起强度33小车运行驱动机构的设计计算43.1运行阻力的计算43.2选择电动机53.3选择减速器63.4起动时间验算73.5验算运行机构速度和实际所需功率83.6电动机发热验算83.7电动机过载验算83.8选择制动器93.9制动时间验算103.10验算起动不打滑条件113.11验算制动不打滑条件113.12选择联轴器123.13选择缓冲器123.14选择锚定装置133.15选择行程限位器134设计总结14参考文献15致谢16中国地质大学长城学院2015届毕业设计1.1概述起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多

6、动作起重机械。乂称吊 车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取 料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。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；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始釆用金属材料制 造，并开始釆用水力驱动。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。主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转 机构和金属结构等。起升机构是起重机的基

7、本工作机构，它们大多是由吊挂系统和绞 车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重 机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂 架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两 种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重 机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结 构，有的可用型钢作为支承梁。起重机是减轻笨重的体力劳动、提高工作效率、实现安全生产的起重运输设备。 在国民经济各部门的物质生产和物资流通中，起重机作为关键的工艺设备或主要的辅 助机械

8、，应用十分广泛。长期以来，龙门起重机仅小车运行机构釆用交流驱动，近年来，起升机构和大车 运行也相继釆用了交流驱动技术，这样减少了维护和修理费，降低了营运成本。最近 日本三井公司成功地釆用了交流变频调速装置，解决了起升机构位势负载和车轮支承 压力变化导致车轮转速变化的关键技术，达到了集装箱堆场作业的使用要求。徳国派 纳公司将其在自动控制领域所拥有的丰富经验成功地应用在大型轨道吊上，满足了现代 化集装箱堆场对自动化控制的需要。1.2桥式起重机的特点取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架 型起重机”。桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机称为“桥 式起

9、重机”。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、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行 的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用 來带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用來将起重小车和物品作纵向移动。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 从儿吨到儿百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本 上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。1.3本次设计内容设计内容电动机选型；减速器设计；闭式齿轮传动设计；传动件设计；联轴器选型设计；车轮及其轴系结构

10、设计设计条件：机器功用：对露天物料进行起吊，装卸，安装，搬运等；。工作情况：间断型工作，正反方向转动，载荷平稳，环境温度不超过40 ；运动要求：运动速度误差不超过5%；4使用寿命：停歇时间与工作时间近似相等，传动零件工作总时数1小时，滚 动轴承寿命4 000小时；检修周期：500小时小修；2000小时大修；1.4主要技术参数大车运行阻力F=8kN： 车轮直径500111111；大车运行速度V= 50 liVniin 启动系数也=.232小车支撑机构的设计计算2.1确定机构的传动方案小车主要由起升机构、运行机构和小车架组成。小车运行机构采用四轮全驱的方 式进行驱动。图2.1为小车运行机构简图：图

11、2.1小车运行机构简图 1电动机2制动器3立式套装减速器4车轮2.2选择车轮与轨道并验算起强度小车总重为Gxc=38500kg 车轮的最大轮压为：Pmui =丄(Gxc +Q) =丄(38500+ 40500) = 19750kg44=197500车轮的最小轮压为：Pmni = -Gxc =丄 x 38500= 9625kg = 96250/V44载荷率：厶空22 = 1.050.9Gxc 38500由起重机课程设计附表17可知，当运行速度v在60-90nVmin,工作类型为 重级时，年轮直径Dc=630mm,轨道型号为QU70 （凸顶）。根据GB4628-84规定，故初 选Dc=630nmi

12、o而后校核强度强度验算：按车轮与轨道为线接儿点接触两中情况验算 车轮接触强度，车轮踏面的疲劳强度计算载荷；2Pmax+Pmin _ 2x197500+96250Pc 二33=163750N线接触局部挤压强度；吃 MCC： = 72x 630x70x0.92 x0.8=233694727VPc式中许用线接触应力常数(N/MM2 ),起重机设计手册表3-8-6查得K=7. 2： ?一车轮与轨道有效接触强度，对于轨道型号可查起重机课程设计附表22查得 1二b二70mm。G-转速系数，由起重机设计手册表3-8-7查得，车轮转速V80He = = 40.4r / m ,tiD 3.14x0.63时，q

13、二 0.92工作级别系数，由起重机设计手册表3-8-8查得工作级别为7级所以C2=0. 8 点接触局部挤压强度R?400 三Pc= kiC.C. 0.245 X -X 0.92 x 0.8 = 389417 .9N Pcm5-=0.423式中心一许用点接触应力常数(N/MM2 ),由起重机设计手册表3-8-6查得K2=0. 245；=空=315R曲率半径，车轮和轨道曲率半径的最大值，车轮半径为22 nuno曲率半径为r二400mm。所以R二250- = 0.8m由R 确定，起重机设计手册表3-8-6查得m=0. 42所以，通过强度校核，根据以上计算结果选定直径0二630的双轮缘车轮标记为车轮

14、SYL630x210GB4628843小车运行驱动机构的设计计算3.1运行阻力的计算摩擦阻力矩：M,”=0(0 + G“)(k + “f)式中 0附加阻力系数。与车轮轮缘与轨道的摩擦、轨道的弯曲与不平行性、轨道不直以及运转时车轮的摆动等因素有关，查起重机设计手册表2-3-4得0 = 15；G“、0-别为起重机小车重量和起重量；K滚动摩擦系数(mm),它与车轮和轨道的材料性质、几何尺寸及接触表面情况有关, 査起重机设计手册表2-3-2得k=0. 0008一车轮轴承摩擦系数，查起重机设计手册表2-3-2查得P =0.015 d-轴承内径(mm), d=0. 18,把以上数据带入上式得当满载时的运行

15、阻力矩:PnXQ =0)=MiiKQ = 0)1241.60.315=3941.59N小车满载运行时静阻力：由于集装箱龙门起重机为室外起重机，所以需考虑风载和坡 道阻力。满载运行时：Pj=Pm(Q=Q)十 Pa+Pw=27650.8+1580+4825.44=34056.24NPa一一坡道阻力Pa= (Gxc+Q)mc=(405000十385000) X 0.002=1580Nme-坡道阻力系数，由港口起重机械【表5-9查得nic=0.002Pw一一风载荷PwCKhPiA=1.2X 1 X90X44.68=4825.44NC-风力系数，由港口起重机械表2-7查得C=1.2心一风压高度变化系数，

16、Kh=lPl计算风压,Pi=0.6P1(=0. 6X150=90N/m2Pn-II类载荷计算风压，因本设计龙门起重机在内河工作，所以P.F150N/m:A-起重小车与物品总迎风面积A二28. 68+16=44. 68 m240尺集装箱最大迎风面积:12. 02 X 2. 386=28. 68 m2小车最大迎风面积:16X1=16 m23.2选择电动机电动机的静功率N _ 阻 _34065.24x80J 60 x 1000 x 77 x m 60 x 1000 x 0.95 x 4= 11.95kwp厂-小车满载运行时的静阻力，Pj = PgJ 一小车运行速度,VSOm/min;n 一小车运行机

17、构传动效率，n =0.95m驱动电动机台数,m=4初选电动机功率：N/=&dNj =1.3x11.95 = 15.54Rw忍一电动机起动时为克服惯性的功率增大系数，对于室外工作的龙门起重机运行机构 查起重机设计手册m,kd=l. Pl. 3（对应速度为30m/min 180m/min）。所以取kd=l. 3。 查起重机设计手册表33-6,电动机产品目录选择JZR厂42-8型电动机,JC%二25时， 功率Ne二16. Okw,转速忙715r/min,转子飞轮矩（切） =L465kg电机质量=260kg 按等效功率法求得，当JC%=25时，所需等效功率为：N,=人5厂川/= 0.83x1.2x15

18、.54 = 15.47 vN,5工作类型系数，由起重机设计手册（80版）表33-6查得5二0.85；7由起重机设计手册（80版）图8-25査得了 = 12。3.3选择减速器车轮转速:=40 Ar / in3.14x0.6310机构传动比:佝 _ 715404= 17.611查起重机设计手册表3-10-15,选用QS16型号减速器，心18 ,许用功率p二45. 267kw,配合联轴器型号为ML5,联轴器转矩（W/=0.73o因为表中数据是工作级别为M6时的许用功率，因此须进行工作级别这算。Pm 6pmi =x 1.12(c_7) =45.267xl,12_1 =40. 42kw减速器输入功率：p

19、 _ 1 (Pjg + )VXC _ (34056 .24 + 33022 ) x 80Nm 1000 x607；4x1000 x60x0.95=2353Rwy”m运行机构中减速器台数m二4Pg ：稳态运行阻力什一运行起动时的惯性阻力p _2（耳“ +）dg = 1.1x（40500+ 38500） x0.41 = 33022N久一机构中旋转质量的惯性力增大系数1.1-1. 3 “一运行机构平均加速度3.4起动时间验算电动机起动时间:4382(?Mg -M/)mc(GD2)-m-驱动电动机台数，m=4M-平均起动力矩，M =1.5M =1.5x9550 x巴= 320.57Mn满载时静阻力矩p

20、 DM. w =厂=627.35M32沏估计机构总飞轮转矩：C(GD2) = C(GD2)d+(GD2)z+(GD2)l=1 15 (1.456 + 0.2+0.73) =2. 74kg m38.2(4 x 320.37 - 627.35) x x 2网 +(38500 + 40500)x0.63182x0.95二3. 16s由起重机设计手册（80版）查得，当Vx=1.331m/s时,切推荐值为33.7s 平均加速度:80=-= -_ = 0.41/w/52 3.16由起重机设计手册表1-3-7,查得5推荐值为0. 33043m/s23.5验算运行机构速度和实际所需功率实际运行速度：=715x

21、3.14x0.63 = 18/y?/5 = 78zH/miii 60z60x18误差:xc xcU _ u on _ 78一x!00% = 一-一xlOO% = 2.5% 15% 艰80合适实际所需电动机等效功率V 178N* M 亠=15.47 X = 1508Rwv 血80l I3.6电动机发热验算电动机发热验算:PV 1Ps =G1000/? 7； x 60G稳态负载平均系数，由港口起重机械表4-8查得，G二GpO.8 匕一稳态运行阻力34056.24x78fPs = 0.8= 1 1.65m; N /1000x4x0.95x607所以电动机发热验算通过3.7电动机过载验算电动机过载验算

22、:Pnn 丄（f + 土）加-60x100091280 tq心一相对于P、平均起动转矩倍数，由起重机设计手册（80版）表33-6查得心=1.7n-电动机额定转速巧 11-稳态运行阻力，风阻力按工作状态最大计算风压匕计算。如=化 + 9.5（加 +Mnt2）M阮一不计附加摩擦的空载摩擦阻力矩叫=盒“沁L/H: L/= cmGD2) + Pgx(c； ；/ = 22.164g715x22.169.55(4x182.78+ 21.84)起重小车许用最短制动时间1.5S,所以空载、无风、无坡工况制动时间通过。3.10验算起动不打滑条件空载工况时起动打滑验算11化才-主动轮最小轮压0车轮与轨道之间的黏着

23、系数，室外工作的起重机卩二0.12,为以防打滑，在轨道撒沙增大粘着系数，所以。二0.25k黏着安全系数，室外起重机k二1.021. 05,取k=l. 02所以，起动打滑验算通过3.11验算制动不打滑条件小车制动不打滑条件:十一制动时黏着安全系数，=1.2 冬一平均制动减速度中国地质大学长城学院2015届毕业设计忖-7R=-0.59/H/52二 min2.2x600.015x180630-2)x 96250=9625 Nm2x18 nQ9 7Q 2x2.74x18=182.78x 0.590.95x0.630.63=5437.56 Mm所以，制动打滑验算通过。以上飞轮矩估计制动轮和联轴器的飞轮矩

24、(GD L + (GD2) = 0.93kg nr与估计值相符所以不需要修改3.12选择联轴器因选用“三合一”组合形式的减速器，所以在确定减速器型号时，联轴器型号己 经确定，且四个车轮为分别驱动方式，不需要浮动轴连接。根据起重机设计手册（80版）曲表3-10-17查得，QS16型号减速器确定的输入端 联轴器型号为ML5联轴器，Y型轴孔，A型键槽，d=40mm, 1=112mm,转动惯量（GD2） =0.73kg - m2 o起重机设计手册（80版）表3-10-18查得QS16型减速器输出轴花键副 型号为INT/EXT 35ZX 3mX 30p X 6H/6h。3.13选择缓冲器碰撞瞬时动能：石

25、 12E =尹0Ek一一碰撞动能m一一碰撞物的质量。起升载荷能够自由摆动时，不考虑起升载荷的质量在内。m=GscV一一碰撞瞬时速度。小车取额定运行速度V =E,=丄 x 38500x1.3, =32532.5 加人2缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功:Wo消耗功Fs一一制动器的制动力换算到车轮踏面上的力。可按最大制动减速度计算。Fs =加制m辽=38500 x 0.55 = 21175 NS制爲最大制动减速度，S制m號=0.55m/厂F，1运行阻力，其最小值为：Fmmm =,其中人mm为最小摩擦阻力系数，取fomm二0. 008Fm = mgf0. = 38500 xlOx0.008 = 3

26、080Nmmina OmmS：缓冲行程,取S=150miii=0.15m= (Fs + 凡)s = (21175 + 3080)x0.15 = 3728.25N -m缓冲容量:W缓冲器的计算容量n侧缓冲器数量，=2 = = 32532.5-3728.25 =28 8kVmn2x1000由于缓冲容量大小车工作频率高根据港口起重运输机械设计手册切表3亠8.7, 选用HYG3O-15O型号缓冲器，缓冲容量30kNm ,缓冲行程150mm,质量40kgo3.14选择锚定装置因本次设计集装箱龙门起重机工作场地在内河，根据港口起重运输机械设计手 册，在小车架左右两端各设置一个锚定装置防止小车在非工作状态时

27、自行滑动。3.15选择行程限位器选用接触式行程限位器，行程开关装在桥架端部，碰杆装在小车架上。4设计总结经过这次毕业设计，我深刻的体会到了作为一名设计人员索要满足的专业素质， 也正是通过这次艰辛的毕业设计提升了自己在专业知识运用上的能力。从刚拿到课题时的茫然，到开始初步熟悉小车运行机构，到部件的选项，再到小 车架的布置设计。整个过程让我受益匪浅，明白和了解了许多未曾学习和学得不够扎 实的知识。我最大的体会是作为一名设计人员应有的严谨，也感受到了作为一名设计 人员所需要付出的汗水。虽然我们的设计还不成熟，但是每一个细节我都会试图去查 阅有关方面的书籍，力图在做出设计的同时丰富自己的专业知识，提高

28、自己的专业素 养，通过对零部件结构的设计计算和选型及小车架的布置设计，使得我作为一名设计 人员深刻认知了工具书查阅的重要性。同时也感受到了自己在某些方面设计经验的不 足。也从中体会到了一些传统方法的局限性。所以需要我们在以后的设计中更能创新。所以，毕业设计是一块综合性的测试。它测试我们掌握运用所学理论知识的全面 性，有利于提高我们对知识的掌握，是对我们走进社会的一次演习。上参考文献1 张质文，王金诺，虞和谦等.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社，19982 李谷音.港口起重机械M.北京:人民交通出版社,20093 起重机设计手册编写组.起重机设计手册（80版）M.天津：机械工业出版社，19804 毕华林，交通部水运司.港口起重运输机械设计手册M.北京：人民交通出版社，20015 陈道南.起重运输机械M.北京：冶金工业出版社，19976 中华人民共和国国家标准GB3811-83起重机设计规范.北京：中国标准出版社，19837 陈道南，盛汉中.起重机课程设计M.北京：冶金工业出版社，19838 大连起重机厂.起重机设计手册M.沈阳：辽宁人民出版社，19799 扬长唳.起重机械M.北京：机械工业出版社，198210 中国工程机械网.工程起重机产业现状及发展趋势J.U1T中立.国外工程起重机发