桥式起重机设计小车起升机构

1、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，具额定起重量可以达到上百吨。最原始的形式是通

2、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，它能极大地提高作业安全性，同时减少劳动力。在我国

3、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纯槽节距，P=22mm无纯槽卷筒端部尺寸，由结构需要确定，L1=300;D。=D+d=630+20=650mm;带入上式得:L=2(733.8630066)50=2237.72mm取L=2300mm卷筒材料初步采用HT200灰铸铁GB/T9439-1988,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

4、.02父630+8=18.622.6mm取6=20mm卷筒壁的压应力演算:LLxL1dll图1-5卷筒弯矩简图Smax4.25104“-二，田，二考=T=96.59MPa由于卷筒L3D,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:_Mmax；-LWLiL2固定纯尾所需长度，L2%3P=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）SmaxSmax2Smax二y5854.254.25=137.65MP,aymaxkI,故强度足够。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:卷筒断面系数:44D-DW=0.1LD一4一0.6

5、3-0.59=0.10.634.25104=6.97MPo0.0061合成应力：.一H_CJn=(3.+丁=-CJ0L_Iymax39=6.9796.59=34.34MP137.65其中许用拉应力LL=195-39MP55所以，仃0k,卷筒强度计算通过。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 x230072父2276父4左J咚9006.2-19994）卷筒转速1.5 选电动机起升机构静功率:MmaxSmaxlSmaxL-L1_4=4.2510,2=

6、4.2510，Nm43-=0.0061mm式中：D卷筒外径,D=630mm=0.63mDi卷筒内径,Dj=D-2、=0.59movih二D7.54=14.7r/min3.140.65式中n起升机构的总效率，一般q=0.80.9,取4=0.85;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“表5-1-2,QDov100060KW(2.3)pj=上(32004548.47KW1000601000600.85电动机计算功率：Pe_GPj=0.848.47=38.77KW式中G为稳态负载系数，由起重机设计手册

7、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=718r.emin由起重机设计手册1fe5-1-36,由JC=25%,CZ=1504P=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:QD0v320.961047.50=0.8=38.77KW100060m10001600.85式中Ps稳态平均功率，KWm电动机台数，m=1由以上计算结果Ps=380mm,自重G=5200Kg

8、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：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%vI7.5实际所需等效功率为：V7.32Px=GPj=38.77=37.84KWPev7.5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：i0nnj718147=48.84%v二i48.84507.5=732mminMmax=0.70.85Mei。o三M1P51式中Me电动机的额额定扭矩,ME=9549%=9549”18=678.27Nmi传动比，i=500电动机至减速器被动轴的传动效率，o=0.

9、95华电动机最大转矩倍数，邛=2.8;M减速器低速轴上最大短暂准许扭矩，M】=T2=170000NmMmax=0.70.82.8678.2748.840.95=63146.9472167.93NmMmaxM1(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低速轴端的最大容许径向载荷，h】=120KNa钢丝绳上的分支数，a=2Mmax：，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：QGoDoMzMj=Kz002ihi=1.75320.960.650.85=937.3Nm2450式中Kz制动安全系数，

10、查起重运输机械“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=500mmRmax24.2510421.51042-57.5KN输出轴最大径向力验算制动块退距；=1.25mm制动片衬片厚度、.=12mm制动瓦块宽度B=D=0.4500=200mm摩擦副间设计正压力-D：B13,140.50,27064N=Pl=-1.5106=9.16104N360360式中P1制动衬片允许比压，查起重机设计手册1表3-7-6P1=1.5MPa,工包角,我国规定=70额定制动矩T=ND=9.161040.060.5=2748Nm式中摩擦系数，查起重机设计手册1bl3-7-6,N=0

11、.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ij2800Nm.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：Mjs=WenMM1式中Me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=2678.271.60=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=

12、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MK=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Mmax=8000Nm,飞轮矩(GD2=163Nm2。浮动轴端直径d=70mml=120mm1.12 起动时间的验算2450nt起=375(Mq-Mj)CGD21(2.5)式中GD21=GD2dGD2lGD2Z=23.54.5163=191

13、Nm2平均起动力矩Mq=1.5Me=1.5678.27=1071.41Nmqe静阻力矩320.961040.65一二630.12Nm因此1.13 制动时间的验算7182455.260.651.15X125.74+2375(2800-455.26)_500.23s一一一一一一4一一(320.96)100.65QG0D02iih22500.85tq718375(1071.41-630.121.46s1.21912630.120.65450般来说起升机构起动时间为15s,故所选电动机合适。tz375(Mez-Mj)cGD0.85=455.26Nm(QGO)DO2ihi1ok2143(2.50.2)1

14、.6=66.2MPa查起重机设计手册仃当v1.5，取Z=2;P纯槽节距，P=15mm；LI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=50mmgD0卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算），DO=D+d=400+12.5=412.5mm；带入上式得：L=2（446.918045）50=1193.82mm取L=1300mm卷筒材料初步采用HT200灰铸铁GB/T9439-1988,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

15、压应力演算，参照图（2-5）:许用压应力口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，一般忽略不计）：式中L0=(Hih二Do181032Z)p=(3.14412.52)15-446.91mm二ymaxSmax=1.3104p一1815=48.15MPaPjQD0vKW100060卷筒的最大弯矩在钢丝绳位于卷筒中央时，如图1-3所示:卷筒断面系数:D4-Di4W=0.1LD440.4-0.3643二00=0.002mm式中：D卷筒外径，D=400mm=0.4m卷筒内径，Di=D-26=0.364m。其中许用拉应力”招所以，仃0J,卷筒强度演算通

16、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起升高度H=18m倍率ih=2;靠近减速器端的卷筒槽向为左的A型卷筒，标记为：卷筒A4001300-715-182左JBT9006.2-19994）卷筒转速19.52=30.11r/min3.140.41252.5 选电动机起升机构静功率:MmaxSmaxlSmaxL-L1一4=1.310,2.7930NmDi所以,鬻=3合成应力:-ymax=3.97137.6548.15=17.61MPvih二DR=GQDOv100060m=0.850.1510419.510001600.85=15.75KW式中

17、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PHQGOvn-mm1000602.150.1510419.512.81000600.85=14.77KW式中Pn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。式中”起升机构的总效率，一般q=0.80.9,取4=0.85;(Q+DoV=(5+0.15104M19.51000601000600.85电动机计算功率：Pe_GPj=0.819.69=1

18、5.75KW式中G为稳态负载系数，由起重机设计手册1援2-2-5,2-2-6查得G=0.8。由起重机设计手册1h5-1-41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1h5-1-36,由JC=25%,CZ=1504P=15.393KW由起重机设计手册1医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:Pj=19.69KW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1根据

19、彳动比i=31.5,电动机转速ne=955rzm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二入二317219.5=19.64m.i31.5min并要求起升速度偏差应小于15%.vV19641951，V父100%=.51父100%=0.7%；15%v19.5|实际所需等效功

20、率为：V-19.64Px=GPj=14.77=14.88KWPevj19.5e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%Mei00MMii0nenj95530.11=31.72a1=560mm,许用输出扭矩、Pe17式中Me电动机的额额定扭矩，ME=9549瓦=9549藏=169.98Nm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;M减速器低速轴上最大短暂准许扭矩，h】=Mmax-。70.82.8169.9831.50.95-9969.7411393.98NmMmaxM1式中Kz制动安全系数，查起重运输

21、机械2bKz=1.75选择块式制动器，查起重机设计手册1h3-7-5:制动轮直径D=400mm制动块退距；=1.25mm制动片衬片厚度、.=10mm=60000Nm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低速轴端的最大容许径向载荷，R=75KNa钢丝绳上的分支数，a=2max21.31042104+2=18KNMmax二RL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:QG0D0Mz_KzMj二Kz002ihi=1.7550.150.41252231.50.85=295.05Nm输出轴最大径向力验算制动瓦块宽

22、度B=q，D=0.4400160mm摩擦副间设计正压力z 二D;B3.140.40.167064K1N=Pl=1.510=3.9110N360360式中P1制动衬片允许比压，查起重机设计手册1表3-7-6P，1.5MPa二：包角,我国规定：=70额定制动矩T=ND=9.161040.060.4=938.4Nm式中摩擦系数，查起重机设计手册1选3-7-6,0=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,选才？YW400-1250(JB6406-92),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=1120N

23、m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：Mjs=MenIM1式中Me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;邛一一刚性动载系数中=2。Mjs=2169.981.60=543.94Nm由起重机设计手册1/彳导YZR180L-6表5-1-21电动机轴端为圆锥形，LI=130mm,D=85mm1林QJR-560-3CW减速器，高速轴端为圆锥形，d=100mm由起重机设计手册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Mlax=3150Nm,飞轮矩(GD

24、2)=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Mmax=3150Nm，飞轮矩(GD21=52Nm2。浮动轴端直径d=70mml=120mm2.12 起动时间的验算t起=nl|C(GD375(Mq-Mj)式中GD21=GD2dGD2lGD2Z=3.91.352=57.2Nm2平均起动力矩Mq=1.5Me=1.5169.98-254.97Nmqe静阻力矩MQG。D050.151040.41251983sNrnIVIj198.35NAj2iih2231.50.85因此,c-c2198.350.4125查

25、 起重机设计手册23Nv12m/min时，tzJ1.0-1.25s,故合适。2.257.2331.5-3.2s955375(254.97-198.35)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tzVn375(Mez-Mj)cGD2.QG0Doi29553751120-143.31=0.20s2143.310.41251.15157.2-231.5式中(QG)D2ihi(50.15)1040.41252231.50.85=143.31Nm2.14 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=2169.98=339.96Nm式中叼一一等效系

26、数，由起重机课程设计3表2-7查得；*2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：MIMI339.963I=3=5.05MPanW二d33.140.0731616许用扭转应力由起重机课程设计3（2-11）、（2-14）式得:=2.10k一K轴的材料为45号钢，0b=650MPa,0s=360MPa；T=0.22仃b=143MPa,k=0瓯=216MPa。K=KxKm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

27、.5；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=0.2;n安全系数，查起重机课程设计口表2-21得n=1.6;因此:故n:：10kL通过2）静强度计算21430k(2.50.2)1.6=66.2MPa轴的最大扭矩:MII=cIIMi=2198.35=396.7Nmcj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:MII396.7max3.140.07316=18.72MPa许用扭转应力Us216nII1.6=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

28、识起到很好的巩周。不仅要求我们要对知识熟练掌握，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，直至我理解通透。毕业设计过程中，老师对我们要求严格，他时常告诫我们，作为机械专业的学生，必须要严格要求自己，做事严谨。遇到困难要敢于前进，不能退缩。谢谢老师对我的教诲，同时对老师的知识和人格钦佩。本设计经过自己