10吨桥式起重机设计

毕业论文10t桥式起重机小车起升机构作者姓名颜景熠指导导师姓名纪宏毕业班级冶机072学科类别工学学科专业名称冶金机械论文提交日期2007年6论文答辩日期2007.06.20答辩委员会成员 评阅人 辽宁科技学院2007年6AThesisinMetallurgicalMachinerySteelRollMachinerybyYanJingyiSupervisor：Prelector JiHongJune2007毕业设计论文题目： lot桥式起重机大车运行机构毕业设计论文内容：1.传动方案选择2.起重机力能参数计算常用标准件选择计算主要零件疲劳强度计算编写设计说明书毕业设计论文专题部分：指导教师：签字年月日教研室主任：签字年月日系主任：签字年月日毕业设计论文评语指导教师评语： 成绩： 指导教师： （签字）年月日评阅人评语： 成绩： 指导教师： （签字）年月日毕业设计论文答辩委员会成员于年月日审查了专业学生的毕业设计论文论文题目：lot桥式起重机大车运行机构设计论文专题：起重机大车超载限制器设计论文说明书共l5页，设计图纸共2张指导教师：纪宏评阅人：毕业设计论文答辩委员会意见： 答辩成绩： 答辩委员会总成绩： 答辩委员会主任委员： 摘要桥式起重机运行大车中最主要的结构有：电动机，减速器，联轴器，等等。桥式起重机的大车设有起升机构和小车运行机构，为使小车轮压呈均匀分布应对大车的机构布置进行优化设计，以知大车轨迹和轴矩为例，以车轮轮压均匀分配为目标函数，按单钩起重大车的条件提出约束条件，对优化设计的结果进行分析如下：首先，电动机——起重机械的驱动电动机要根据所需功率、最大转矩、接电持续率、起动等级、控制类型、速度变化范围、供点方式、保护等级、环境温度与使用地区海拔高度等因素进行选择。其次，减速器——起重机械设计时，根据理论指导和工作经验，对机构形式中心距、公称传动比及齿轮参数的选择应遵守原则和注意事项。再次，联轴器——起升机构装有联轴器，其电动机工况驱动力矩，起升过程减速传动装置的载荷等，与电动机通过减速器直接驱动的起重运行机构有差别，本文根据在MH葫芦桥式起重机系列设计中的应用的经验，提出了把联轴器传动与起重机机构设计相结合的设计计算方法，其设计计算结果在该系列试验中得到证实。关键词起重大车、机构布置、优化设计、电动机选择、减速器、设计原则、联轴器.AbstractThemostofstructureofconueyuehicle,whichofthecraneofbridgeisthis:genertor、cushion、coupting.Trolleyofoverheadtravelingcranecomprisesliftingandtraversingmechanisms.Optimizationmethodisappliedtothelayoutdesignofmechanismsontrolleyinordertomaintainanevendistributionofoptimizationdesignonanexampleatrolleywithgivenwheelbaseandtrackgauge,usingevendistributionofwheelloadsasanobjectivefuntionandconditionofasignlehookliftingtrolleyasrestrictiveconditionThedrivingmotoranelectriccanehastobeselectedaccordingtotherequiredpower、maximumtorque、dutyfator、startupfrequency、typeofcontrol、rangeofspeedrariation、methodofpowersupply、classofprotection、ambienttemperatureandelevationoverseelevelatthevacationofuse.Basedontheoreticalandpracticalexperience，thispaperpresentstheprinciplesandattentionsforselectinganddesigningofthestructure,centerdistance,nominaltransmissionratioandgearparameterswhendesigningthereducersforcranes.Cranetravelingmechanismequippedwithhydrauliccouplingisquitedifferentfromordinaryonesofarastheworkingconditionofmotor.Drivingmoment,startingprocessloadappliedtoreduceretc,BasedupontheexperienceofapplicationtotheseriesofMHtypegantrycranewithelectrichoistasliftingmechanism,thispapergivescalculationmethod,whichcombinesthedesignofhydraulictransmissionwiththedesignofcranetravelingmechanism.Thecalculationresultissuccessfullyprovedbythetestofprototypes.Keywords：TrolleyofoverheadtravelingcraneSelectionofelectricmotorforliftingmachineryRedueerDesignPrincipleHydrauliccoupling绪论起重运输机械主要用于装卸和搬运物料。它不仅广泛应用于工厂、矿山、港口、车站、建筑工地、电站等生产领域，而且也应用到人们的生活领域。使用起重运输机械，能减轻工人劳动强度，降低装卸费用〖〗，减少货物的破损，提高劳动生产率，甚至完成人们无法直接完成的某些工作。起重机械和运输机械发展到现在，已成为合理组织大批量生产和流水作业生产的基础。据统计，在我国冶金、煤炭部门的机械设备总台数或总重量中，起重运输机械占25〜659f。我们的祖先在古代，虽然也创造了不少结构简敢适应当时生产需要的起重运输机械设备，但真正形成现代的起重运输机械制造工业，还是在中华人民共和国成立以后。就其发展，主要有以下几个阶段：1949年到1957年，是我国起重运输机械制造的创业阶段。当时由于缺少设计能力，大部分产品是按国外图纸仿造的。1958年到1965年，各企业逐渐由仿造走上了自行设计的道路。先后进行了通用桥式起重机、带式输送机、斗式提升机等八种产品系列设计，同时，还逐渐开展了以改进产品结构、性能、提高产品质量和开发新产品为目标的科研工作。1966年到1978年，起重运输机械行业的生产虽然历经艰难曲折，侣在技术上仍有发展。主要表现在；对一些量大面宽的产品进行了系列设计或系列更新设计，如CD、MD和CD、MD，型电动葫芦，LD型电动单梁桥式起重机，LH型电动葫芦双梁桥式起重机，TD75型带式输送机，DX型钢丝绳芯带式输送机，HS型手拉葫芦等；发展和制造了一批国家急需的新产品，如450t桥式和门式起重机以及2X300t双小车桥式起重机。1979年以后，由于实行改革开放政策，我国起重运输机械行业的技术水平有了很大提高。主要是增强了成套设备的供应能力，如国内研制的首都机场行季包装卸袖送系统和旅客登机桥全套设备，与国外合作生产的年产量2000〜3000万t的秦皇岛煤炭出口码头成套装卸设备，宝钢扎40mm无缝钢管厂、1900mm板坯连轧厂、2030mm冷连轧厂与2050mm热连轧厂等冶金专用成套起重设备；引进了一批起重运输机械产品和通用零部件的设计制造技术，如电动萌芦、带式输送机、液压推杆、液力偶合器、起重电磁铁等；研制了一批新产品；产品的制造工艺水平普遍有了提高。总的来说，我国起重运输机械行业经过了四十多年的发展，目前已经具有一定的生产和研制能力，一部分产品已达国际水平。但就整个起重运输机械行业而言，有很大一部分产品的性能和质量还有待提高，提供现代化成套设备的能力还不能满足社会发展需要。我国起重运输机械行业今后几年内的发展趋势，主要是：1） 对近几年来与外国合作生产的成套设备实行国产化；2） 开发—批国家重点项目和国民经济各部门急需的品种：3） 对量大面宽的起重运输机械产品和零部件进行系列更新；4） 采用先进的设计方法和手段，加强对物流（物质资料由供应者向需要者移动）系统的研究；5） 推广产品制造的先进工艺。目录目录2目录TOC\o"1-5"\h\zSteelRollMachinery 1\o"CurrentDocument"摘要 V\o"CurrentDocument"Abstract VI\o"CurrentDocument"绪论 I目录 I\o"CurrentDocument"第一章起升系统计算 4确定起升机构的传动方案，选择滑轮组和吊钩组 4\o"CurrentDocument"选择钢丝绳 5\o"CurrentDocument"确定滑轮主要尺寸 6\o"CurrentDocument"确定卷筒尺寸并验算 6\o"CurrentDocument"选择电动机 10验算电动机发热条件 错误!未定义书签。\o"CurrentDocument"选择减速器 11\o"CurrentDocument"验算起升速度和实际所需要功率 12\o"CurrentDocument"1.9•校核减速器输出轴强度 12\o"CurrentDocument"选择制动器 13\o"CurrentDocument"选择联轴器 13\o"CurrentDocument"验算起动时间 14\o"CurrentDocument"验算制动时间 15\o"CurrentDocument"电动机发热验算 16\o"CurrentDocument"电动机过载验算 17\o"CurrentDocument"高速浮动轴计算 17第二章参考文献 1错误！未定义书签。结束语•••••••••••••••••••1错误!未定乂书签。设计题目桥式起重机参数数值起重量10T起升调试.18m起升速度13.2m/min运行速度38.6m/min工作级别M5接电持续率Jc=25%第一章起升系统计算1.1.确定起升机构的传动方案，选择滑轮组和吊钩组1.1起升机构计算按照布置宜紧凑的原则，决定采用以下方案，如图1-1所示，采用双联滑轮组，按Q=10t，查文献[1]P21,表(I2-2),取滑轮组倍率a=3,据文献[1]P20，式(2-7)知：承载绳索分支数Z=2a=6查文献⑵P243，表(15-15),根据Q=10t，取吊钩组为短钩型，重量G0=219

公斤。1.2.选择钢丝绳据文献[1]P22式(2-12)：PS二 Q-max2aqh式中：——滑轮组效率，据文献[1]P21表(2-3)，若滑轮组采用滚动轴承，滑轮h组采用滚动轴承，滑轮组倍率a=3,得耳h=0.985。PQ——起升载荷，指起升质量的重力。得：SmaxN得：SmaxN10000+2192x3x0.985=17.29kN据文献[1]P26,式(2-14)n・s> maxkn——钢丝绳安全系数，据[1]P27，表(2-5),据工作级别M5知n=5.5。K——钢丝绳捻制折减系数，据[1]P27,表(2-4),纤维绳芯，K=0.85得：n-s max得：n-s maxk2x17.290.85=40682=406829.8=41.51x103（公斤）据文献[1]P24知：瓦标吞式断面充填严密，承载能力大，挠性好，是起重机常用的钢丝绳类型，选瓦林吞式，据文献[2]P195，表(12-10),据YF丝＞30770公斤，选钢丝绳直径d=14mm，钢丝绳公称抗拉强度为108公斤/mm2,绳6W(19)股(1+6+6/6)，绳纤维芯，钢丝绳最小破断拉力为Sb=108kN公斤，钢丝绳标注如下：14NAT6x19W+FC1700ZS108GB8918-881.3.确定滑轮主要尺寸据文献[1]16式(12-1)得： 工作滑轮槽底的直径D三(e-1)de——与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，据文献[1]P17表(2-1)，据工作级别为M0，取h2=25得： (e-1)d=(25-1)X14=336mm据文献[2]P207表(13-2)，据D±336mm，取D=355mm，据文献[2]P206式(13-2)平衡滑轮：D平=(0.6〜0.8)D=0.7X355=249mm1.4.确定卷筒尺寸并验算据文献[1]P31知，卷筒的槽底直径D三(e-1)de——与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，据文献[1]P17表(2-1)，据工作级别为M5，取h1=25得： (e-1)d=(25-1)X14=336mm据文献[2]P213表(14-2)，根据Q=10t,D±336mm，取D=400mm，据文献[1]P33式(2-20)

卷筒长度:HaL—2( +Z+4)t+L兀D 0 10H 起升咼度，15m=15X103mma——滑轮组倍率a=3Z0 附加圈数，一般取Z°_1.5〜3,此取Z0=2t 绳圈节距(mm),光面卷筒t=d,据文献[2]P223表(14-5),据d=14mm,得:t=16mm。L1 双联卷筒中间不切槽部分的长度,据文献[2]P213表(14-2),据起重量Q=10t，得:L1=A=185mmD0 卷筒直径,卷筒直径加上钢丝绳直径,D0=D+d=400+14=414mm。得：HaL=2(——+Z+4)t+L

兀D 0 i0=2(15=2(15x103x3兀x414+2+4)x16+185=1484mm取L=1500mm卷筒壁厚:据文献[1]P34，知:钢卷筒6=0.02D+(6~10)=0.02X400+(6〜10)=14〜18mm取6=15mm卷筒墙壁压应力验算据文献[1]P34式(2-22)c=SmaX<t](Mpa)y Ot y式中: Smax——钢丝绳最大静拉力Smax=17290N卷筒壁厚

6=15mm=15X10-3mt――卷筒绳槽节距t=16mm=16X10-3mSmaxSmaxG=—

y 6t172900.015x0.016G] 许用压应力G] 许用压应力y————钢卷筒G]=Gsy1.5=72.04Mpa(Mpa)得：G]Gsy得：G]Gsy1.51951.5=130MpaG<G]故抗压强度足够yy3D=3X400=1200mmL=1500mmL>3D据文献[1]P35知，当验算由弯曲和扭转产生的复合应力，卷筒受力如图

卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时x10-6<lij](Mpa)式中：Mf——卷筒受到的最大弯矩(N.m)M=S- =17290x(1500-号5)X10-3=1368175(N.m)Fmax23——卷筒抗弯截面系数0.1(D4-D4)W= 1—DD——卷筒槽底直径D=400mmD1——卷筒内径，查文献[2]P213,表(14-2)根据Q=100t知D1=370mm

“0』4°0X“0』4°0X10-3)4-(370X10-3)」=11368175m:第一章起升系统计算400x10-3113681751714597..5=6.63(MPa)o'二6.63+竺x72.04二28.2Mpai 130[o]许用应力，对于钢卷筒0]=-5= =39Mpa综上所知：卷筒合适，验算通过1.5.选择电动机据文献[1]P103式(6-1)PVN=Q_n

j60000n式中：Pq――起升载荷，是抬起升重物的重力Pq=Q+G0=(10000+219)X9.8=10.0146X104(N)vn——起升速度Vn=7.5m/min耳一一起升机构的总效率，(包括减速器、卷筒和滑轮组的效率)采用齿轮减速器，一般取耳=0.90得:PVN得:PVN= Q―n—j 60000^10.0146x104x1060000x0.9=14.3(KW)桥式起重机的使用工况较接近S3、s4、S5，根据Nj和JC=25%，查文献[1]P225附表4，初选电动机为三相异步电动机，型号为JZR2-42-8，JC=25%，CZ=5J允许输出功率N=16KW据文献[2],P711，查表(33-1)，据N=16KW，选电动机型号为82号，转速nd=715r/min，据文献[2]P92，式(8-21)电动机额定输出功率NeNe三KN.(KW)电J式中：K——系数，据文献[2]P93,表(8-10)，根据电动机型号为JZR,起重机电工作特性为中级起重机，取K=0.8-0.9，K=0.8电电得： Ne三KN.电J20.8X0.87X14.7329.6KW取: Ne=9.6KW据文献[1]P24&附表3,据功率N=14.3KW,N>11KW，取力矩过载系数入=2.8。据文献[1]P249，附表4,电动机型号为YZR315M-8知飞轮矩[GD2]=1.46(kg•m2)据文献[1]P104，式(6-3)和式(6-4),得：式中：.n兀Dni\=d= 0—dnQ.a

t n.电动机的转速(r/min)卷筒的转速卷筒的卷绕直径D=414mm=4.14x10-3mm0.兀Dn 兀x414x10-3x715___i'二 二 二9.29Van10x61.7.选择减速器卷筒的转速7.5x3n=3.14x0.414减速器的总传动比=17-3?mini'==兰=41.317.3据文献[2]P349，表(21-6)，据nd=715r/mini'=41.3,Nm6=11.78KW初选减速器为ZQ—500—II—3CA,得：高速轴许用功率为12KW，公称传动比i=40.171.8.验算起升速度和实际所需要功率实际起升速度!‘=V,=7.5=7.7m/.i' 40.17 /mm0i'一i 771一75起升速度误差： £=x100%= =2.8%i 7.5速度误差一般不超过±4%因为e=2.8%所以在范围之内所以减速器速度误差验算通过由文献[2]P347表（21-5）,知减速器高速轴输出端直径d=50mmL=85mm1.9.校核减速器输出轴强度据文献[2]P100，式（8-35）最大径向力：P=S 筒<Ir]maxmax2=17290+4560=19570N2式中:G筒卷筒重量，文献[3]P236表14,估计为G=4.56KN[R]——减速器输出轴容评最大径向载荷，根据文献】2]P353,据减速器型号为ZQ—500—II—3CA，nd=715r/min取[R]=20500公斤=20500N所以：Pmax=19570N<[R]=20500N由文献[2]P100，式8-36：最大力矩： M =（0.7〜0.8）电maz.M.i.y<[M]额P 电动机最大力矩倍数，P=九=2.8文献[2]P94，电动机额定力矩

Mp=9750—=9750比=218(N.m)额 n 715n——减速器传动效率，文献[2]P92表(8-9),对圆柱齿轮减速器传动n=0.95MmaX=0.7X2.8X218X40.17X0.95=18635(N.m)max[M]——减速器输出轴允许最大扭矩，据文献[2]P349，据减速器型号为ZQ—500—II—3CA，N=715r/min.得：[M]=26500公斤.米=26500N.m综上所述，所选减速器能满足工求。1.10.选择制动器据文献[1]P106式(6-9)TOC\o"1-5"\h\zMPD p.DM=—j=—=Q_o.jin innn 2ain3 123式中:i 减速器传动比n 起升机构的总效率，n=nnn，n为减速器的效率123 3得：PDM= —0=得：PDM= —0=j 2a?n(10000+219)X0.4142x3x40.17X0.85=261.1(N.m)由文献[1]P109式(6-29)Mez>Kz.M/jKz——制动安全系数，一般取Kz=1.75,Kz.Mn=1.75x261.1=456.925N.MMez 所选制动器能额定制动力矩(N.m)由文献[2]P300表(18-9),据Mez>Kz.M/厂初选制动器型号为YWZ—400/45,其Mez=180~280Nm，制动轮直径D=315mm,重量G=23.6公斤，1.11.选择联轴器联轴器由文献[1]P110式(6-31)，式(6-32)M]>Mji=n申.Mge 8jcn——联轴器安全系数，对起升机构，n=1.5

——刚性动载系数，甲=12〜2.0,取甲=1.588M——相应于jc值的电动机额定力矩换算到该联轴器上的力矩jcN 93.597M=亠x9550= x9550=1191.808(N.m)jcnd 750M=1.5x1.5x1191.8018=26.81.554(N.m)je由文献[2]P281表(17-5),由M=2681.554Nm二273.63公斤m由M]>M,选联轴器型号为CL3,带制动轮D=300mm的齿轮联轴器，连ge ji接减速器与浮动轴允许的最大扭矩为315公斤.米JL1=0.42公斤.米2，选一个半齿轮联轴器联接电动机与浮动轴，由文献[2]P282，表(17—6),选联轴器型号为CLZ3,允许的最大扭矩为315公斤.米，JL2=0.1085kg.肝，浮动轴直径为d=45mm,L=85mm验算起动时间由文献[1]P108式(6-20)c[J]nd

Mq-MjC——由文献[1]可知(P107):C=0.105[J]――满载起升时换算到电动机轴上的总转动惯量,PD2PD2Q_0—4gi2.a2耳+(1.1〜1.2)J1J1——高速轴上各旋转零件转动惯量的总和J]=Jd+JLJd——电动机转子的转动惯量，由[1]P108知：Jd=¥=8.5(kg.m2)知：J1——Jd+JL=8.5+0.45+0.1085=9.055(kg,m2)J]=(50000+1050)x9.8x(°.6215)2*1.1x9.055=10.48kg.m24x9.8x252x62x0.9Mq——电动机的平均起动力矩由】1]P106表(6—3)知三相交流绕线型Mq=1.8MeM 电动机的平均起动力矩，由文献[2]P24

N 93.597得：Me二975—二975x一一二121.6761公斤•米n 750得：Mq二1.8x121.6761x9.8二2146.366404N.m由文献［1］P106式(6—9)验算制动时间根据文献［1］根据文献［1］P106式(6-9)=°.105x10・48x750 =0708stq2146.3664.4-1151.59[1]108MPDMj=[1]108MPDMj=—j-= Q_0—汨 2aiJ\耳耳3 123式(6-22)PD=(10000+219)x°・414二206.5N.m文献2ain 2x3x40.17x0.85 文献根据V/[t]=—q 60[aP]平均速度，根据文献［1］平均速度，根据文献［1］表6-4又起重机的用途及种类一般加［ap工车间，选平均加速度为0.2m/s2715CqL38.2(327-715CqL38.2(327-149)tg<Itq］且tq和Lq］相差不大・••起动时间合适，起动时间验算通过1.15x3.668+(1000°+219)X°.414X°85L0.708s(3x40.17)2tZ= F Mz-Mjz(0.975由文献[2]P99tZ= F Mz-Mjz(0.975Qv2 n起升载荷,Q=10000+219=10219公斤xQ_n+一k(GD2+GD2)n0起升载荷,Q=10000+219=10219公斤Q起V——计及其他传动件飞轮矩影响的系数换算到电动机上可取K=1.15GD2+GD2=1.465+0.403+1.8=3.668kg.m2电联Mz——制动器动力矩，由以前计算

知：Mz=206.5Nm知：电动机发热验算Mjz=(10000+219)X0.414F(2X3X40.17)=149公斤.米7151.15x3.668+(17151.15x3.668+(1°°°0+219)xO'414xO'85L0.64s(3x40.17)2tg<\tq]且tq和Lql相差不大・••起动时间合适，起动时间验算通过文献⑴p109式(6-3°)知：°<船p由以前可知：t<It ]ZZ•••制动时间验算通过综上所述，制动器所选合适由文献[1]P105式(6-5)：P.V'Nw=G.——Qn—60000znG――稳态，负载平均系数，据文献[1]P103表(6-1),由用途及起重机形式中知G=G2，又由文献[1]P105表(6-2)知:G2=0.403,即:G=0.403Z——电动机系数Z=19.6(10000+219)x9.8x___Nw=0.8x =2.98kw60000x1x0.9因允许输出功率N>Nw因N=14.3kw>Nw=2.98kw・••验算通过电动机发热利用率2.98X100%=20.0814.31.15.电动机过载验算由文献[1]P105式(6-6)Ne'x皿2九60000qH—