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18 桥式起重机 机械 部分 毕业设计

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毕业论文（设计）中期检查表学 部： 理工学部 学生姓名 学 号 年级专业及班级 机械设计制造及其自动化 专业 （ 四 ）班指导教师姓名 指导教师职称讲师毕业论文题目18T桥式起重机机械部分设计毕业论文工作进度已完成的主要内容尚需解决的主要问题1.桥式起重机的各种参数的确定2.基本结构的确定3.吊钩和滑轮组的设计1.说明书的格式问题2.卷筒的设计3.CAD图纸的绘制指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日检查（考核）小组意见检查小组组长签名： 年 月 日 毕业论文（设计）任务书学生姓名莫四维学 号年级专业及班级指导教师及职称学 部 年9月20日填 写 说 明一、毕业论文（设计）任务书是学院根据已经确定的毕业论文（设计）题目下达给学生的一种教学文件，是学生在指导教师指导下独立从事毕业论文（设计）工作的依据。此表由指导教师填写。二、此任务书必须针对每一位学生，不能多人共用。三、选题要恰当，任务要明确，难度要适中，份量要合理，使每个学生在规定的时限内，经过自己的努力，可以完成任务书规定的设计研究内容。四、任务书一经下达，不得随意更改。五、各栏填写基本要求。（一）主要内容和要求：1工程设计类选题明确设计具体任务，设计原始条件及主要技术指标；设计方案的形成（比较与论证）；该生的侧重点；应完成的工作量，如图纸、译文及计算机应用等要求。2实验研究类选题明确选题的来源，具体任务与目标，国内外相关的研究现状及其评述；该生的研究重点，研究的实验内容、实验原理及实验方案；计算机应用及工作量要求，如论文、文献综述报告、译文等。3文法经管类论文明确选题的任务、方向、研究范围和目标；对相关的研究历史和研究现状简要介绍，明确该生的研究重点；要求完成的工作量，如论文、文献综述报告、译文等。（二）主要参考文献与外文资料：在确定了毕业论文（设计）题目和明确了要求后，指导教师应给学生提供一些相关资料和相关信息，或划定参考资料的范围，指导学生收集反映当前研究进展的近13年参考资料和文献。外文资料是指导老师根据选题情况明确学生需要阅读或翻译成中文的外文文献。（三）毕业论文（设计）的进度安排：1设计类、实验研究类课题实习、调研、收集资料、方案制定约占总时间的20%；主体工作，包括设计、计算、绘制图纸、实验及结果分析等约占总时间的50%；撰写初稿、修改、定稿约占总时间的30%。2文法经管类论文实习、调研、资料收集、归档整理、形成提纲约占总时间的60%；撰写论文初稿，修改、定稿约占总时间的40%。六、各栏填写完整、字迹清楚。应用黑色签字笔填写，也可使用打印稿，但签名栏必须相应责任人亲笔签名。毕业论文（设计）题目18t桥式起重机机械部分设计主要内容和要求（宋体五号，行间距单倍行距）从 20世纪后期开始，国际上桥式起重机的生产向实用化、多功能化、专用化和自动化的方向发展，它作为物料装备工具装备着国民经济的各个部门，在现代生产中占有重要的地位。他主要用于室内的货场、料场货、散货的装卸作业。它的金属结构像桥形框架，桥式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，在工厂得到广泛使用。因此对其进行研究，使其结构更加合理，使用更加方便，成本更低廉，对安全生产，减少事故更有显著的作用，因此具有重要的现实意义。完成3张A0图纸（折合），并要求CAD绘制。撰写设计说明书，文字在1.01.5万字间，条理清楚，计算有据，格式按湖南农业大学全日制普通本科生毕业论文（设计）规范化要求。设计说明书的内容包括：课题的目的、意义、国内外动态；研究的主要内容；总体方案的拟定和主要参数的设计计算；传动方案的确定及设计计算，主要工作部件的设计；主要零件分析计算和校核；参考文献，鸣谢。注：此表如不够填写，可另加附页。主要参考资料（具体格式以规范化要求规定为准）1 李向东浅淡起重机现代设计方法及其应用起重运输机械，2008(2)2 须雷二十一世纪的起重机起重运输机械，20063 王金诺，于兰峰.起重运输机械金属结构M.北京:中国铁道出版社，20024Ing.J.Verschoof著，刘宝静译.起重机设计、使用和保养M.上海:上海科学技术出版社，2002：1-35 罗婉霞国外起重机制造业的发展趋势及中国起重机制造业的现状J机械开发,1999.2:456 张质文，王金诺等起重机设计手册M北京：中国铁道出版社，19987 张质文，虞和谦，王金诺等起重机设计手册S北京：中国铁道出版社，19978 叶见暑，结构设计原理M北京，人民交通出版社，20059 黄平明，梅葵花，王蒂结构设计原理M人民交通出版社，2006.1210 GBT38n一2008.起重机设计规范.北京:国家标准局出版社，2008 工作进度安排（宋体五号，行间距固定值22磅）起止日期主要工作内容2011年9月14日前选定课题2011年9月20日前下达任务书2011年9月25日前完成开题2012年3月20日30日提交毕业论文(设计)初稿，进行中期考核2012年5月10日前提交毕业论文(设计)正稿2012年5月15日20日毕业答辩2012年5月25日28日最后整改，装订要求完成日期：20 12 年 5 月 5 日 指导教师签名： 接受任务日期：20 11 年 9 月 21 日； 学生本人签名： 注：签名栏必须由相应责任人亲笔签名。 全日制普通本科生毕业设计18 T 桥式起重机机械部分设计 THEDESIGNOFMACHINERYOFTHE18-TONBRIDGECRANE学生姓名： 学 号： 年级专业及班级： 指导老师及职称： 讲师 学 部：理工学部 提交日期： 年 5月 毕业论文（设计）开题论证审批表学生姓名 学号 年级专业及班级2008级机械设计制造及其自动化(4)班指导教师及职称 讲师开题时间2011年 9月 25 日毕业论文（设计）题目18t桥式起重机机械部分设计文献综述（选题研究意义、国内外研究现状、主要参考文献等）当今中国工业经济处于高速发展时期，建筑工业化和工业现代化的进程中起重机的使用是不可缺少的。从古代，人们为了建造大型建筑就发明了原始的起重设备，到了今天，起重机设计制造已经成为一个专门的产业。起重设备的应用给人们带来了很大的便利，小到仓库里的叉车，大到航天中心的吊装火箭的起重机械，建筑工地上随处可见的塔式起重机，港口码头的大型龙门吊，起重机的身影无处不在。正是由于起重机使用的普遍性，起重机设计制造具有很强的应用性。据数据显示，仅工程起重机一项，全球的年销售额就有75亿美元，但是这些大多是由欧美企业垄断。近些年来，伴随着我国固定资产投资的飞速增长、基础设施建设和大型项目的不断上马，使得我国工程机械行业获得了空前的发展，也受到了人们越来越多的关注。我国的起重机制造商与欧美的竞争对手相比在技术上还存在着差距，在产业链条，产品结构方面也存在着一定的劣势，但这并非遥不可及。更主要的是，我国在这一领域从未放弃过自主研发，而且已经具备了相当大的产业规模，创造了几个蜚声全球的知名品牌。起重机是以反复短暂的工作循环方式完成货物装卸或设备安装作业的。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空吊具返回原地。一个工作循环时间一般从几分钟到二三十分钟，其间各机构在不同时刻有短暂的停息时间。起重机主要包括起升机构、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本工作机构，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。从构造特征看，起重设备一般分为单作用起重设备，桥式类型起重机，和回转类型起重机。本课题设计是桥式起重机。起重机械是现代工业生产中不可缺少的设备，被广泛的应用于各种物料的起重、运输、装卸、安装和人员输送中，从而大大减轻了体力劳动强度，提高了劳动生产率。在现代建筑工程中，起重机成立标志性装备。纽约的帝国大厦可以在短短的400余天建成，并且在随后的几十年里保持世界最高建筑的头衔，起重机械功不可没；2006年德国世界杯场地建设，整个工作场地分为几个工作区域，划分的原则就是起重机械的工作覆盖范围，将整个工地都置于起重机械的工作范围内，大大提高建设速度和场地利用率。在中国，三峡大坝的建筑现场，最显眼的施工设备就是那些巨大的塔吊，它们日夜不停地忙碌着，为这个巨大的水利工程能够早日造福社会提供强有力的保障。不仅在建筑工地上活跃着起重机的身影，港口、机场、车站或者各种各样的工厂车间，都有起重设备在工作。如果没有起重机的参与，那些巨大的港口可能会瘫痪，带来的经济损失或许不会小于金融危机的冲击。目前，国内专业生产大型起重机的厂家很多。其中以中联重科、三一重工、抚挖等公司产品系列较全，市场占有率较高。中联重科在2007年12月宣布实行品牌统一战略后。现已成功开发了50t600t履带式起重机产品系列。作为中国起重机行业的领跑者，徐州重型机械有限公司现在已经形成了以汽车起重机为主导，履带式起重机和全路面起重机为侧翼强势推进的庞大型谱群。国内最具历史的履带式起重机生产企业抚挖现已拥有35t350t的履带式起重机产品系列。QUY350是抚挖2007年推出的国产首台350t履带式起重机，填补了国内350t履带式起重机的产品型谱空白。目前，国外专业生产大型起重机厂家很多。其中利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司产品系列较全， 市场占有率较高。利勃海尔公司的产品技术先进、工作可靠，其生产的LR系列履带起重机最大起重量已达1200t。其桁架臂履带式起重机系列在2007年又喜添新品LR1600/2，使其产品型谱更加完善。未来的一段时间内，起重机的发展趋势包括以下几个方面：（1）起重机的大型化。大型项目，需求大吨位的大型起重机特别是履带式起重机。（2）创新设计。开展对起重机传动型式创新、结构构造创新和功能原理创新等方面理论及技术基础研究，为此着重研究新材料、新工艺、新的传动装置，从而通过对不同设计方案的优选、分解和组合来产生新的设计方案，不断推出创新设计成果。（3）核心技术化。各大知名企业均具有其独特的核心技术，并不断创新，努力保持在同行业内的领先地位。现在各大公司均大力研究开发自己的核心技术，以不断提升自己的产品档次和竞争能力。（4）模块化和组合化。用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，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。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。（5）大吨位的自拆装系统。履带起重机体太笨重在公路上无法自由行走，必须拆卸才可运输，到达工作地点后再进行组装，需要辅助吊车。为减少或不用辅助吊车，节省施工费用，因此研制自拆装系统势在必行。（6）混合型起重机。履带起重机和轮式起重机各有利弊，将两者取长补短后，混合型起重机应运而生，这也是起重机新型式的大胆尝试与突破。它集履带起重机桁架臂大起重量、大作业空间的优势和轮式起重机的机动灵活优势于一体，主要用于大型起重。参考文献1 李向东浅淡起重机现代设计方法及其应用起重运输机械，2008(2)2 须雷二十一世纪的起重机起重运输机械，20063 王金诺，于兰峰.起重运输机械金属结构M.北京:中国铁道出版社，20024Ing.J.Verschoof著，刘宝静译.起重机设计、使用和保养M.上海:上海科学技术出版社，2002：1-35 罗婉霞国外起重机制造业的发展趋势及中国起重机制造业的现状J机械开发,1999.2:456 张质文，王金诺等起重机设计手册M北京：中国铁道出版社，19987 张质文，虞和谦，王金诺等起重机设计手册S北京：中国铁道出版社，19978 叶见暑，结构设计原理M北京，人民交通出版社，20059 黄平明，梅葵花，王蒂结构设计原理M人民交通出版社，2006.1210 GBT38n一2008.起重机设计规范.北京:国家标准局出版社，2008研究方案（研究目的、内容、方法、预期成果、条件保障等）（宋体五号，行间距单倍行距）主要目的：起重机是一种空间运输工具，主要作用是完成物体的位移。它不仅可以减轻体力劳动，还将极大地提高劳动生产率，起重机械是现代工业企业中实现生产过程机械化、自动化、减轻繁重体力劳动、提高劳动生产率的重要工具和设备。主要内容：1 完成桥式起重机机械部分设计的主要参数计算和整体设计，撰写不少于1.5万字的设计说明书。 2绘制主要零件图，部件图和整体装配图。 研究方法：通过上网查资料，图书馆查相关的书籍和搜索有关资料。预期效果：1、完成桥式起重机起升机构设计总体设计；2、编写设计说明书；3、绘制桥式式起重机起升机构设计装配图及有关部件图和零件图；4、完成论文综述和英文资料翻译。 条件保障：足够的参考资料，充足的的时间，老师的帮助，自己的努力。时间进程安排（各研究环节的时间安排、实施进度、完成程度等）（宋体五号，行间距单倍行距）2011年9月14日前选定课题；2011年9月20日前接受任务书；2011年9月25日前完成开题；2011年10月12月调研、收集资料2011年12月2012年2月研究方案的确定及有关计算2012年2月4月撰写计算说明书、完成图纸绘制2012年5月1日5日提交毕业论文(设计)初稿；2012年5月14日前提交毕业论文(设计)正稿；2012年5月15日24日毕业答辩；2012年5月25日28日最后整改，装订。开题论证小组意见 组长签名： 年 月 日专业委员会意见专业教研室主任签名： 年 月 日注：此表意见栏必须由相应责任人亲笔填写。专业名称必须是全称，例如“会计学专业”，班序号用阿拉伯数字“1”、“2”标注。此表如不够填写，可另加页。 18t桥式起重机机械部分设计摘 要：桥式起重机是一种提高劳动生产率重要物品搬运设备，主要适应车间物品搬运、设备的安装与检修等用途。桥式起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成。在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，小车运行机构采用集中驱动。起升机构滑轮组采用双联滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳，且钢丝绳的安装和更换容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积大，单位压力低的优点。在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等。小车运行机构中涉及小车轮压计算、小车车轮、小车轨道、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择计算等。关键词：桥式起重机；起升机构；小车运行机构；大车运行机构TheDesignofMachineryofthe18-tonBridgeCrane Abstract：Bridge crane is a significant increase labor productivity goods handling equipment, primarily to carry goods workshops, equipment installation and maintenance, and other purposes. Beam from the bridge crane, the trolley running, traveling mechanism and electrical equipment constituted. The overall design of the system using the traditional layout of the typical structure and operation of institutions used car driven focus. Pulley group or agency from using double-pulley blocks, heavy objects in the process of lifting the level of no movement, or from the process smooth, and the installation and replacement of wire rope easily. Winding installations in the corresponding single reel, a large area of contact with the rope, the advantages of low pressure units. In lifting bodies also involves rope, reducer, couplings, electrical and brake the choice. Vehicles involved in the operation of institutions pressure on the wheels, car wheels, car track, reducer, couplings, electrical and brake the choice of calculation. Key words：bridge crane; hoisting mechanism car; agencies operating; cane traveling mechanism目 录摘要1关键词11 前言21.1 桥式起重机简介2 1.2 普通桥式起重机的主要组成部分 2 1.2.1 小车2 1.2.2 大车2 1.2.3 动力装置和控制系统2 1.3 普通桥式起重机的运行方式 32 设计任务及参数3 2.1 主要技术参数 3 2.2 起重机工作机构的级别 33 小车起升机构的设计计算3 3.1 吊钩组的设计计算3 3.1.1 原始参数3 3.1.2 设计步骤3 3.2 滑轮组的设计计算 8 3.2.1 滑轮结构形式及相关尺寸确定8 3.2.2 滑轮直径确定8 3.2.3 吊钩组上滑轮轴的计算8 3.2.4 滑轮轴承的选择计算93.3 钢丝绳的选择计算 10 3.3.1 钢丝绳的最大静拉力10 3.3.2 钢丝绳的选择10 3.3.3 钢丝绳的标记选取钢丝绳为113.4 卷筒的设计计算11 3.4.1 卷筒类型的初步选择11 3.4.2 卷筒直径的确定11 3.4.3 双联卷筒长度和壁厚的确定11 3.4.4 卷筒强度的计算12 3.4.5 卷筒的抗压稳定性验算13 3.5 钢丝绳在卷筒上的固定计算14 3.5.1 固定方法的选择14 3.5.2 绳尾固定处拉力计算14 3.5.3 螺栓预紧力计算14 3.5.4 螺栓强度验算14 3.5.5 压板的选取15 3.6 起升机构的设计计算15 3.6.1 原始参数15 3.6.2 设计计算步骤154 小车运行机构的设计计算204.1 原始参数20 4.2 小车运行机构布局图20 4.3 驱动方案初步确定20 4.3.1 轮与轮道的选取20 4.3.2 运行阻力计算21 4.3.3 电机的选择22 4.3.4 减速器选择22 4.3.5 联轴器的选择23 4.3.6 制动器的选择24 4.3.7 电机过载校检24 4.3.8 起动时间与起动平均加速度的校验25 4.3.9 运行打滑验算255 起重机主梁的设计计算 265.1 桥式起重机主梁的设计计算主要涉及内容 266 大车运行机构的设计计算 296.1 大车运行机构的确定 296.2 选择车轮和轨道并验算其强度 306.3 运行阻力计算 31 6.3.1 摩擦总阻力矩31 6.3.2 运行摩擦阻力316.4 选择电动机316.5 减速器的选择32 6.5.1 车轮转数32 6.5.2 机构传动比32 6.5.3 验算运行速度和实际功率32 6.5.4 启动工况下校核减速器功率326.6 验算启动不打滑条件34 6.6.1 两台电动机空载时间启动时34 6.6.2 事故状态346.6.3 制动器选择357 安全装置的选择说明367.1 主要安全装置的说明36 7.1.1 走台和栏杆36 7.1.2 排障板36 7.1.3 小车行程限位开关36 7.1.4 起升高度限位开关36 7.1.5 大车行程限位开关36 7.1.6 缓冲器与挡铁36参考文献 37致谢37附录381 前言1.1 桥式起重机的简介 桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。它横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，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。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机，它通常用来搬运物品，也可用于设备的安装与检修等用途。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶，而起重小车又可沿小车轨道（铺设在起重机的门架上）横向行驶，吊钩则作升降运动。因此，它的工作范围是其所能行驶地段的长方体空间，正好与一般车间形式相适应。1.2 普通桥式起重机的主要组成部分1.2.1 小车 小车由起升机构，小车运行机构，小车架和保护装置等组成。小车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上卷筒从卷筒放下，以达到起升的目的。小车架要承受起升载荷和各机构自重，应有足够的强度和刚度，同时又要尽量减轻自重，以降低轮压和门架受载。小车的电力则由滑线或软电缆引入。小车的运行机构有两种方式，本设计采用的是集中驱动，用四轮支撑，车轮选圆柱双轮缘车轮。设计时要考虑改善零部件的受力情况、减少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平稳、装配维修方便等因素。1.2.2 大车 大车由桥架和大车运行机构组成。桥架：桥架为起重机的金属结构，一方面支撑小车，允许小车在它上面横向行驶；另一方面又是起重机行走的车体，可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。在其两侧的走台上，安装有大车运行机构和电器设备，大车运行机构用来驱动大车行走，大车上一般还有驾驶室，用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。门架主要由主梁和端梁组成。设计时要考虑其强度，刚度和稳定性要求，也应考虑自重和外形尺寸要小，加工制造简单，运输、存放和使用维修方便，成本低等因素。1.2.3 动力装置和控制系统 动力装置是驱动起重机运动的动力设备，它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点，桥式起重机的动力装置一般采用电动机。控制系统包括操纵装置和安全装置。各机构的启动、调速、改向、制动和停止，都通过操纵控制系统来实现。1.3 普通桥式起重机的运行方式 桥式起重机是一种循环的、间隙动作的、短程搬运机械。一个工作循环一般包括上料、运送、卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起，由运行机构把物料移位，然后物料在指定地点下放，接着进行相反动作，使取物装置回到原处，以便进行下一次工作循环。在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态之中。2 设计任务及技术参数2.1 主要技术参数表1主要技术参数Table 1 Main technical parameters名 称数 据最大起重量18t粱跨度31500mm起升速度1828m/min起升高度14mm起重机运行速度8095m/min起升机构运行速度4045m/min2.2起重机工作机构的级别 起重机工作级别A6；其中载荷状态为Q2(有时起升额定载荷,一般起升中等载荷)；利用等级为U6(总工作循环次数N=,不经常繁忙使用)起升机构工作级别M6；其中利用等级为T6,载荷状况为L2；小车运行机构工作级别M4；其中利用等级为T4,载荷状况L3；大车运行机构工作级别M4；其中利用等级为T4,载荷状况L2。3 小车起升机构的设计与计算 3.1 吊钩组的选择计算 3.1.1 原始参数机构工作级别:M6, 采用双联滑轮组,倍率: m=4，起升质量: = 18t，起升速度: ，初取。3.1.2 设计步骤（1）吊钩形式选择。吊钩采用倍率m=4的双联滑轮组,故采用长形吊钩组，吊钩用普通的短吊钩。（2）吊钩结构及制造方法的确定。选用吊钩断面为梯形的吊钩,其受力情况合理.用锻造方式制造,材料为20钢,机加工前热处理,硬度小于或等于156HBS。（3）吊钩主要尺寸的确定 图 1 吊钩Fig 1 Hook单钩 D 即D=148.4 mm ，则由公式 得，h=150 (因为吊钩断面为梯形，故h=D)。式中：Q额额定起重量（吨）（4）钩身强度计算。12和34断面为危险断面，通常垂直断面34取与水平断面12相同的断面，而最大拉应力约为12断面的50% ，故只验算12面： (1)式中：A断面面积，A=15840断面重心坐标，=65mm断面形状系数，=0.096起升动力系数，=1.56对于20钢，查表得；取安全系数n=1.3，则许用应力为：，故钩身验算通过。（5）吊钩尾部螺纹直径的确定。 (2)即： =80.62mm式中：， 同上=180KN螺纹根部直径材料许用应力螺纹根部截面面积：根据计算值，查表取梯形圆螺纹：。（6）确定吊钩螺母尺寸计算。螺母最小工作高度：H=0.8d=72mm根据实际结构，需设防松螺栓，故取螺母高度为：90mm螺栓外径D=（1.72）d=153180mm，故选取D=160mm，式中d为螺纹公称直径d=90mm。（7）选择推力轴承乳。根据所选吊钩螺母尺寸，查表初选推力轴承型号：81124 其额定静载荷=660KN，因轴承在工作时很少转动，只需校验额定静载荷即可。当量静负荷： (3)安全系数，取=1.25因为，故校验通过选择81124型推力轴承。（8）吊钩横梁的计算。根据滑轮尺寸，吊钩组装置示意图为：集中载荷：=，L=475mm， ，P1=P2=，L=475mm，=237.5mm，D=106mm，B=160mm，P=280.8KN。最大弯矩计算如下： =33.345 (4)图 2 吊钩横梁Fig 2 Hook beam吊钩梁可看作简支梁，受力图如下：图3吊钩横梁受力图Fig 3 By trying to hook beam横梁中间断面尺寸如下示：图4 吊钩横梁中间断面图Fig4 Hook the sectional drawing among beams中间断面的弯曲系数： (5)最大弯曲应力为： (6) 查表得：横梁材料为45钢的屈服极限：取安全系数n=3，则许用强度：由 故取h=200mm。（9）吊钩拉板强度计算拉板结构尺寸如下图所示，断面AA受拉伸应力，计算如下：，其中为拉板厚度,因拉板材料为A3钢，查表得屈服极限：；取安全系数n=1.7，则许用拉伸应力为： 因： mm因轴孔要受挤压应力，则有：取安全系数n=3.5，则有： 由上可得： 取。拉板结构图如下：图5拉板结构图Fig 5 Pull board structure如图所示：12.48mm，n=3.5，5.43mm，b=200mm，d=120mm，h=100mm。3.2 滑轮组的设计计算3.2.1 滑轮结构形式及相关尺寸的确定 根据所需设计桥式起重机性能要求，采用铸钢滑轮，其强度和冲击韧性好，材料选：2G230450。图 6滑轮结构Fig 6 Cast steel pulley3.2.2 滑轮直径的确定 普通滑轮直径的选择：，查表选取D=630mm。式中：h与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，查表取h=22.4 d钢丝绳直径，d=20mm平衡轮直径的选择：。3.2.3 吊钩组上滑轮轴的计算（1）吊钩装置简图如下：L=475mm，L1=78mm，L2=112mm，L3=95mm图7 吊钩滑轮轴Fig 7 Hook slide wheel group（2）滑轮轴可简化为简支梁，认为作用四个集中载荷受力情况图如下：图8简支梁受力图Fig 8 Slippery wheel bearing simplified diagram图9简支梁弯矩图Fig 9 Slippery wheel bearing bending moment figure如图，可得：=70.2KN，=10951.2。弯曲应力为：滑轮轴材料为45钢， 则有： ，查手册选取 d=130mm， ，材料45钢，d=130mm。3.2.4 滑轮轴承的选择计算 轴承的圆周速度： (7)工作转数： 每个滑轮中均采用两个径向滚动轴承，根据滑轮组的选择，查表选用6226型轴承。查表得，额定静载荷：；额定动载荷：。所选轴承的验算： (8)式中：寿命系数，取=2负荷系数，=1.5速度系数，=0.95温度系数，=1因为 ()，故验算通过。轴承径向负荷：=39KN由于，故校核通过。式中：n 为钢丝绳折减系数，取n=0.85钢丝绳最小破断拉力，查手册选取=220KN3.3.3 钢丝绳的标记选取钢丝绳为直径20mm，光面钢丝，结构形式为6西鲁式，纤维芯，抗拉强度为1670，右交互捻，最小破断拉力为220KN，单位长度重量147，因此标记为：20NAT619S+FC1670ZS220147GB/T89181996。3.4 卷筒的设计计算3.4.1 卷筒类型的初步选择 由于起升高度比较高，根据滑轮倍率和起升速度，采用双联卷筒，标准槽形，用铸造方式制造，材料为灰铸铁。3.4.2 卷筒直径的确定（1）直径确定：D，查手册选用A型卷筒，直径D=400mm。式中：h与机构级别有关的系数，取h=20；d钢丝绳的直径，d=20mm（2）卷筒的槽形的选择。查手册，选标准槽形，其尺寸为槽底半径R=11mm，槽距，表面精度为1级，标记为：槽形 JB/T9006.119993。3.4.3 双联卷筒长度及壁厚的确定1）卷筒上有螺旋槽部分长。 (9)式中：滑轮组倍率, 卷筒计算直径最大起升高度，固定钢丝绳安全圈数,绳槽槽距，=22mm2）双联卷筒长度：故取L=2500mm。式中：卷筒两端的边缘长度根据结构取=70mm；固定钢丝绳所需长度；中间光滑部分长度根据钢丝绳允许偏角左右,则有：；取物装置处于上极限时，动滑轮轴线与卷筒轴线的间距，取=1500mm；由卷筒出来的两根钢丝绳引入悬挂装置的两动滑轮的间距: =319mm。所选卷筒标记为：卷筒A400左 JB/T9006.21999 3）卷筒壁厚确定对铸铁卷筒，按经验公式初选：（610）=0.02400+（610）=1418mm，取。3.4.4 卷筒强度的计算 因卷筒长度L=2500mm3D=1200mm，需计算压应力和弯曲应力。 1）压应力的计算卷筒最大压应力在筒壁的内表面： (10) 由于，所以校核通过。式中：钢丝绳最大静拉力 =26288.7N许用压应力抗压强度，查手册=750Mpan安全系数，取n=4.25钢丝绳卷绕节距，=22mm2) 弯曲应力的计算受力和弯曲简图：因扭转应力很小，故忽略不计,卷筒的弯曲应力：因扭转应力很小，故忽略不计,卷筒的弯曲应力：图 10弯曲应力的受力Fig 10 Bending diagram卷筒的弯矩：=26288.7956.5=25145141.55卷筒断面抗弯模量W： =2159690卷筒所受合应力：=35.8因为，所以校核通过。式中：材料的抗拉强度，=320n安全系数；取n=53.4.5 卷筒的抗压稳定性验算 卷筒需要保证一定的抗压稳定性，必须对其进行验算，其验算公式为： (11)查表得：稳定系数n=1.5。卷筒壁单位面积受的外压力P： 受压失稳临界压力：（22.6）=（22.6）2532.5因为=5.97，故满足稳定性要求。3.5 钢丝绳在卷筒上的固定计算3.5.1 固定方法的选择 采用压板固定；因其构造简单，装拆方便，便于观察和检查，并安全可靠。其固定形式如下图示：图 11钢丝卷Fig 11 Wire rope fixed in the drum3.5.2 绳尾固定处拉力计算 计算式如下：式中：钢丝绳最大静拉力钢丝绳与卷筒的摩擦系数，取安全圈在卷筒上的包角；取e自然对数的底数;e=2.7183.5.3 螺栓预紧力计算 因选压板槽为半圆形，故：3.5.4 螺栓强度验算 (12)由于=110MPa，故校验通过。式中：Z固定钢丝绳用的螺母数，取Z=4 d螺栓螺纹的内径；d=18.8mm 垫圈与钢丝绳压板之间的摩擦系数，取=0.16 t作用力臂；根据压板得t=22.4mm螺栓许用拉应力，=螺栓屈服强度；因螺栓材料为Q235；查手册得：=206Mpa3.5.5 压板的选取 查手册：选取序号为6的压板，标准槽标注：压板6GB/T59751986。3.6 起升机构的设计3.6.1 原始参数表2原始参数Table 2 The original parameters名 称数 据工作级别M6起升高度H=14m起升载荷起升速度=1828m/min ；取V=20m/min其它参数JC=25%，CZ=150，G=0.83.6.2 设计计算步骤1）起升机构的布局 1.电动机2.联轴器3.浮动轴4.带制动轮联轴器5.制动器6.减速器7.卷筒8.卷筒支座图12起升机构的布局Fig 12 The layout of the hoisting mechanism2）电动机的选择 电动机静功率的计算：式中：Q起升负荷，= 吊具自重 V起升速度；V=0.33 m/s机构总效率，取=0.8电动机功率的选择绕线型异步电动机稳态平均功率：根据所得数据，初选电动机为YZR315S8，额定功率，n=724r/min；过载系数；根据JC=25%，CZ=150，查表得，允许输出功率，转动惯量。3）减速器的选择 减速器传动比的确定：传动比：，查手册选取实际传动比：。式中：电机额定转速，=724 r/min 卷筒转速，=60.7r/mina为滑轮倍率，a=4卷筒计算直径；=420mmV起升速度：V=20m/min标准减速器的选择按静功率P选取：电机输入功率 ；输入转速：，因机构工作级别为M6故：；根据和以上数据；查手册，选取：减速器：QJR50012.5、III，C、W、JB/T8905.11999 其有关参数如下：高速轴许用功率；;满足要求。减速器的验算 最大径向力的验算：许用径向力： ，故满足要求。式中：钢丝绳最大静拉力卷筒重力；起升载荷动载系数，取=1.56减速器输出轴端的最大允许径向载荷，取=45600N最大扭矩验算：= 8612.2因为46.5KW故验算通过。式中：电机额定功率； u电动机台数；u=1电动机过载倍数；=3.3H电机有关系数；绕线型H=2.1V实际起升速度机构的效率；取=0.8Q起升机构的总载荷；Q=电机发热校核 因为=68.385KW=58.73KW，所以校核通过。式中：电机允许输出功率，查表取P=68.385KW稳态平均功率 =58.73KW5）制动器的选择 制动转矩满足下式要求：=1.08468根据=1.08468；查表得选取YW500/121型电力液压块式制动器；额定制动转矩=11202240；制动轮直径：D=500mm; 转动惯量：。式中：制动器制动转矩 制动安全系数，取=1.756）联轴器的选择 电机与浮动轴连接处联轴器电机轴端尺寸：d=95mm(圆锥)； L=170mm；浮动轴尺寸：d=95mm，选取联轴器应满足下式要求：=5328 (13)式中：所传递扭矩计算值 联轴器重要程度系数；=1.8角度偏差系数；=1传动轴最大扭矩；（0.70.8）=联轴器许用扭矩根据以上要求，查手册选用LM12型梅花弹性联轴器，其m ；转动惯量：，选用合理联轴器，标注为：LM12联轴器MT12aGB/T 52722002。减速器与浮动轴的连接处联轴器浮动轴端尺寸：d=95mm减速器输入轴：d=90mm L=170mm；制动轮直径：D=500mm。根据以上结构尺寸可知：T=5328m，选取LMZ11I500型带制动轮的梅花型联轴器；许用转矩：=9000m。由于=5328m，故选用合理。标注为：LMZ11I500联轴器MT11b GB/T 52722002。7）起动时间验算 起重时间计算： (14)查表 推荐起动时间，=11.5S，故满足要求。式中：电机起动转矩：=1.6 电机静阻力矩：机构运动质量换算到电机轴上的总转动惯量：=1.15（7.05+3.715）+=12.712电机转动惯量；=7.05制动轮联轴器转动惯量；=3.715起重加速度：8）制动时间验算满载下降制动时间：=1.4S查表取=11.5S，由于=1.4S=11.5S，故满足要求。式中：满载下降电机转速；取制动器制动转矩；=1500满载下降时制动轴静转矩；=658.665换算到电机轴上的机构总转动惯量：= =12.699电机转动惯量：=7.05 制动轮联轴器转动惯量：=3.715制动平均减速度：4 小车运行机构的设计计算4.1原始参数小车运行速度：V=4045m/min，选取V=42m/min；起升载荷Q=180KN；小车自重。4.2 小车运行机构布局图1 制动器 2 电动机 3联轴器 4 减速器 5联轴器 6联轴器 7车轮图13小车运行机构布局图Fig 13 The car run institutions layout4.3 驱动方案初步确定 根据原始参数，采用集中驱动，用四轮支撑，车轮选圆柱双轮缘车轮。4.3.1 轮与轨道的选取 1)车轮轮压计算小车正常工作时最大轮压（满载时）：；小车正常工作时最小轮压（空载时）：；车轮的疲劳计算载荷：。2）选车轮与轨道根据；查手册，选车轮直径D=350mm；轨道型号：P24；轨道凸顶半径r=300mm；车轮材料：ZG310570；表面淬硬度为300380HBS。3）车轮踏面疲劳强度校核：=101180N=101.18KN因为=2.44KW，所以校验通过。式中：电机允许输出容量；=4.629KW工作循环中，负载稳态功率G稳态平均系数；取G=0.84.3.4 减速器选择 1）减速器传动比确定根据减速器手册，选取 =25式中：电机额定转速；=921r/min车轮转速；2）减速器选择计算输入功率： =7.7KW 根据设计需要选取运行机构减速器个数Z=1；因工作级别为M6，则按下式选择：查表取放大系数K=2，根据=25，=15.4KW，电机输入转速=921r/min ；查手册选用QJR23625VIP ， L， JB/T8905.11999；减速器高速轴许用功率 ：传动比：=25，中心距：。4.3.5 联轴器的选择1）选择联轴器公式： (15)式中：联轴器安全系数；取=1.35刚性动载系数；取=1.8电机额定转矩电机与浮动轴连接处联轴器选择：电机轴端尺寸，d=48mm（锥形）; L=110mm浮动轴尺寸，d=50mm ; 根据结构尺寸和 ,查手册选用LM8型梅花弹性联轴器，其 ；，转动惯量：， 。满足要求标注：LM7联轴器 GB/T 52722002。2）低速轴联轴器选择选用联轴器公式：=式中：减速器传动比；=25机构传动效率；=0.85其它同上减速器输出端与浮动轴联轴器选用：减速器低速端尺寸：d=80mm;L=130mm浮动轴尺寸：d=80mm。根据结构尺寸， 选取两个LM10型梅花弹性联轴器；其中： 转动惯量 ，故满足要求。标注为：LM10联轴器GB/T 52722002浮动轴与车轮轴的联轴器选用：浮动轴尺寸：d=80mm；车轮轴尺寸：d=65mm ，L=85 mm。根据结构尺寸和，选取LM9型梅花弹性联轴器。其中转动惯量： ，故满足要求。标注：LM9联轴器 GB/T 52722002。4.3.6 制动器的选择 制动器安装在电动机轴端，因制动时高速轴能起一部分缓冲作用，以减少制动时冲击制动转矩计算：=25.4选用YWZ100/18型电力液压制动器；其制动转矩：；制动轮直径D=100mm；转动惯量：，因25.45.66KW，故过载校验通过。式中：电机额定功率；=6.3KW平均起动转矩系数；取=1.7 m电机个数； m=1运行静阻力；=4012KNV运行速度；=0.67m/s机构传动效率；=0.88机构总转动惯量；计算公式为： 电机转动惯量；=0.1175电机轴上制动轮和联轴器的转动惯量；=0.0189k其它传动件飞轮矩影响系数；k=1.1n电机额定转速； n=921r/min机构初选起动时间；=4S4.3.8 起动时间与起动平均加速度的校验 1）满载上坡时的起动时间：t=2.02S=46S故满足要求。式中：电机平均起动转矩； 电机轴上的静阻力矩；2）起动平均加速度，查表可知满足要求。4.3.9 运行打滑验算 小车运行打滑按空载运行工况验算：1）起动时不打滑验算：左边=右边=9804.6N因为左边右边，制动打滑验算通过。式中：附着系数；取=0.15K附着安全系数；取K=1.05 轴承摩擦系数；=0.02 d 轴承内径； d=90mm 驱动轮最小轮压；=17500N 打滑侧电机起动转矩；= k 飞轮矩影响系数；k=1.2起动平均加速度；制动平均加速度；打滑侧制动转矩；=25.45 起重机金属结构的设计计算5.1 桥式起重机主梁的设计计算主要涉及内容1）主梁材料的选择：选用Q235，其力学性能好。2）桥式起重机主梁结构形式及截面尺寸的确定：根据标准选用后，验算是否符合要求。本设计选用箱形结构主梁，其组成由上下盖板及左右腹板焊接而成，断面为封闭的箱形，小车轨道安装在上盖板上。本设计选用了轨道安装在主梁的正中形式。为了防止上盖板变形，在箱形主梁内部，每隔一定间隔加焊了“长加劲板”和“短加劲板”。门架的刚度由两主梁保证，两主梁外侧，一侧走台上安放大车运行机构，另一侧安放电气设备，走台增加了门架的整体刚度，便于起重机的维修，但也增大了门架的自重和对主梁的附加扭矩。在设计中应尽量减少走台的宽度。从主梁受力来考虑，主梁纵向外形以抛物线为优，但制造费时，故一般将两端做成斜线段式。3）主梁载荷的组合情况：由于起重机主梁受力情况复杂，在分析计算过程中，应合理处理。4）主梁强度以及刚度的计算：主梁中间截面的最大弯曲应力：式中：主梁中间截面对水平重心轴线x-x的抗弯截面模数，其近似值：主梁中间截面对垂直重心轴线y-y的抗弯截面模数，其近似值：cm3因此可得： 由资料查得16Mn钢的许用应力为，故主梁支承截面的最大剪应力： 式中：主梁支承截面所受的最大剪力。 KN主梁支承截面对水平重心轴线x-x的惯性矩，其近似值为： cm4S主梁水平截面半面积对水平重心轴线x-x的静矩。 cm3因此可得： 因故知强度足够。主梁的垂直刚度计算:主梁在满载小车轮压的作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度为：cm式中： 允许的挠度值为:cm因此，材料的弹性模量，GP。主梁的水平刚度计算:主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度为：cm式中：KN；KN/m； cm4水平挠度的许用值。cm因此,由上计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。当起重机工作无特殊要求时，可以不必进行主梁的动刚度验算。5）端梁的计算：端梁采用压制成型，再焊接成箱形结构，有焊缝和加工工时少，端梁变形小，重量轻，外形美观等优点。选用后进行强度较核。6）主梁与端梁的连接形式的选择：采用加连接扳用焊接的形式连接，门架的运输分割位置在端梁的中间区段，接头处的下盖板用连接板螺栓联接，侧面与顶面用角钢法兰联接。有制造简单、装拆方便、成本低等优点。7）司机室的选用：司机室的构造与安装位置，应保证司机有良好的视野，司机室一般与门架固定，并应安装在无滑线一侧。司机室的结构有敞开式和封闭式两种，若无特殊要求，室温在1040摄氏度的厂房内工作的一般制成敞开式，在多灰尘和有害气体的场合，露天及高温车间工作的司机室，一般制成封闭式。司机室的内部尺寸一般以满足视线要求为条件，宽度不宜过大，一般取1.3m1.6m，长度不小于2m，高度不低于1.9m，司机室内部具体尺寸根据电器设备和工作要求确定. 司机室的骨架应有足够的强度和刚度，一般有轧制的型钢和冲压的薄板焊成。地板应用厚20mm的木板制成，地板离骨架100mm，人形过道处铺以45mm厚的橡胶板，地板和墙壁内用留有电缆线槽，玻璃窗的玻璃厚度应不小于5mm玻璃窗的尺寸和位置应保证司机坐着能看见起重机的取物装置在任何位置的工作情况，根据需要可设置上视窗和下视窗。6 大车运行机构的设计计算6.1 大车行走机构的确定 本起重机采用分别传动的方案如图所示：1 电动机 2 制动器 3传动轴 4 告诉齿轮联轴器 5减速器 6低俗轴齿轮联轴器 7 车轮图14 大车运行机构布局图Fig 14 Traveling mechanism layout6.2 选择车轮和轨道并验算其强度根据上面的设计可知主钩中心线离梁端中心线最小距离（极限尺寸），起重量为Q=180KN,小车重量=70KN，起重机总重=323K,起重机运行速度取v=80m/min。按下图所示的重量分布，计算大车的的最大轮压和最小轮压：图15 受力图Fig 15 By trying满载时，最大轮压：式中：起重机自重；=323KN 小车自重；=70KN 起升载荷；=180KN 桥架跨度；=31.5m 吊钩中心线至端粱中心线的最小距离；=1.5m空载时，最小轮压：=64.91KN车轮踏面疲劳计算载荷：车轮材料采用：采用ZG340-640（调质），由起重机课程设计附表18选择车轮直径=500mm,轨道型号为P38或者Qu70.线接触局部压强验算：式中：-许用线接触应力常数，由起重机设计手册查的=6.6L车轮与轨道的有效接触长度，按Qu70轨道l=70mm车轮直径500mm转速系数，车轮转速时，=0.95工作级别系数，当M5级时=1由，故验算通过。6.3 运行阻力计算6.3.1 摩擦总阻力距由起重机设计手册表3-8-10查的车轮的轴承型号为7527，轴承内径外径的平均值为140mm由起重机运输机构表7-1 7-2 7-3查的滚动摩擦系数K=0.0006m，轴承摩擦系数=0.02，附加阻力系数=1.5。6.3.2 运行摩擦阻力当空载时:6.4 选择电动机电动机静功率:式中：-满载时的静阻力M=2-驱动电动机台数-机动传动效率初选电动机功率：式中电动机功率增大系数由表7-6查得=1.3,有附表30查的选用电动机JZR2-22-6 Ne=7.5kw, =9300.58电动机质量为115kg。验算电动机的发热功率条件。 等效功率： 式中：K25工作类型系数，由起重机设计手册表8-16查得当JC%=25时，K25=0.75r按照起重机工作场所得，由起重机设计手册图8-37估得r=1.3由此可知： ,故初选电动机发热条件通过。6.5 减速器的选择6.5.1 车轮转速6.5.2 机构传动比由附表35查的选用两台ZQ-350-V-1Z减速器当输入转速为1000是，因，故验算通过。6.5.4 验算运行速度和实际所需功率1）实际运行速度误差:实际所需电动机静功率:因，所以选择的电动机减速器都合适。2）验算起动时间起动时间：式中： m=2（驱动电动机台数）s时电动机额定扭矩满载运行时的静阻力矩：空载运行时的静阻力矩：初步估计告诉轴上联轴器的飞轮矩：0.468机构总飞轮矩；满载起动时间：空载起动时间：因起动时间在允许范围内，故合适。3）起动工况下校核减速器功率式中+=12658N运行机构中同一级数减速器的个数，。因此，所选用减速器的合适。6.6 验算启动不打滑条件由于起重机在室内使用，故坡度阻力及风阻力均不予考虑。以下三种工况进行验算。6.6.1 二台电动机空载时间时启动式中：N主动轮轮压从动轮轮压和f=0.2室内工作的粘着系数n=1.051.2防止打滑的安全系数=3.14因，故两台电动机空载启动不会打滑。6.