港口机械课程设计

武汉交通职业学院港口起重机械课程设计设计题目：桥式起重机起升机构设计专业：轮机工程技术（港口）班级：09轮机械2班设计:第一组姓名:邓振照指导教师:张金凤目录TOC\o"1-5"\h\z摘要 2第一章设计课题及起升机构传动方案的选择 21.1主要性能及技术参数 2\o"CurrentDocument"1.2起升机构传动方案选择 2第二章起升机构设计计算 3\o"CurrentDocument"2.1钢丝绳的确定 3\o"CurrentDocument"2.2滑轮和卷筒直径的确定 4\o"CurrentDocument"2.3卷筒的计算 42.4电动机的确定 6\o"CurrentDocument"2.5减速器的选择 82.6实际起升速度计算和校核 9\o"CurrentDocument"2.7制动器的选择 9\o"CurrentDocument"2.8联轴器的选择 10第三章卷筒组零部件的设计 113.1轴结构设计 11\o"CurrentDocument"3.2轴承和键的选择 12设计总结 13参考文献 13摘要：桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就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。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机3种。本次设计的是桥式起重机的起升机构设计，起升机构是起重机械中最重要、最基本的机构，其作用是提升或下降货物；起升机构通常主要由取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动系统、减速传动装置、驱动装置等组成。本次设计卷筒组、吊钩组、电动机、减速器、联轴器等。关键词：桥式起重机、起升机构、吊钩、卷筒、电动机、减速器、联轴器、钢丝绳、滑轮、制动器。第一章设计课题及起升机构传动方案的选择1.1主要性能及技术参数起重量：5T起重高度：16m起升速度：12.2m/min工作级别：M5M51.2起升机构传动方案选择起升机构一般由驱动装置（包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等）、钢丝绳卷绕装置（包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮）、取物装置和安全保护装置组成。电动机驱动是起升机构的主要驱动方式。当起重量在50t以下时，常见的桥式起重机的起升机构布置方式如图1所示；

I—减速器淫-1制动器M—带制动轮的联轴器］4浮掘A联轴器4由动机,7—卷筒；8—卷筒支座，图1起升机构配置方案当起重量在5t时，常见的起升机构钢丝绳卷绕如图2所示。采用双联滑轮组，滑轮组倍率m=2。图2图2钢丝绳卷绕示意图第二章起升机构设计计算2.1钢丝绳的确定2.1.1钢丝绳的计算与确定采用双联滑轮组，按Q=51，查《港口起重机械》表3-6得滑轮组倍率m=2；钢丝绳所受最大拉力:式中：P-QS式中：P-QS=二maxZ门

滑49980 =12750N4x0.98额定起升载荷，P=(Q+Q)g=(5000+100)x10=49980N其中Qg=0.02Q=100kg；Z——悬挂吊重的钢丝绳分支数，Z=2m=2x2=4；I——滑轮组效率，i=0.98；所选钢丝绳的直径应满足：d>C弋Smax=0.1x52750=11.3mm式中d——钢丝绳直径；S——钢丝绳最大静工作拉力；C——选择系数，根据《港口起重机械》表3-2查得c=0.1<mm/JN）；取钢丝绳直径d=12mm，捻向：交互捻；选择钢丝绳型号为：126x31WSFC1570U52gb/T8918-19962.2滑轮和卷筒直径的确定按钢丝绳中心来计算滑轮与卷筒的最小直径：D.=hd；式中D.——按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径；d——钢丝绳直径；h——与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据《港口起重机械》表3-5查得，对滑轮七二20，对卷筒h1=18；根据上式，得滑轮D滑=hd=20x12=240mm；取动滑轮直径（滑轮槽底直径）D滑=360mm，平衡滑轮D平=（0.6~0.8）D。取D平=0.8D滑=0.8x360=288mm。卷同D卷.=hd=18x12=216mm；2.3卷筒的计算2.3.1卷筒的基本尺寸取卷同（按槽底计算）直径D=500mm；

卷筒的计算直径（按缠绕钢丝绳的中心计算）D卷=512皿；卷筒长度L=2(L+L+L)+L光=2x(373+30+45)+100=996mm式中L0——卷筒上有螺旋槽部分长H•mmaxH•mmax'+ZiP=/]^"3.14x0.512、+2x15J=373mm式中：H——最大起升高度；maxm——滑轮组倍率；D卷 卷筒计算直径，D=D+d=512mm；Z1——固定钢丝绳安全圈数，取Z1=2；p——绳槽槽距，根据钢丝绳的直径查《港口起重机械》附表3-1得，得p=15；L 两端空余部分长度，L=2p=30mm；L2——固定钢丝绳所需长度，L2=3p=45mm；L光 卷筒中间无槽部分长度，L光=l-2htana=250-2x1300xtan3.5。=91mm其中l——两侧滑轮绳槽中心线之间的距离，l=250mm；h.——当吊钩滑轮位于最上部极限位置时，卷筒轴和滑轮轴之间的距离，hi=1300mm；a一钢丝绳绕入或绕出卷筒时，钢丝绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度，取a=3.5。；因此L光=100mm；由于卷筒材料采用HT30，所以卷筒壁厚计算如下:5=0.02D+(6~10)=0.02x500+8=18mm。

2.3.2验算卷筒强度卷筒的材料采用HT30，抗压强度为125MPa。由于2.3.2验算卷筒强度卷筒的材料采用HT30，抗压强度为125MPa。由于Ls<3D=AA•£^=1x0.75x12750125-P 18x15=35.4<b]=61.5N/mm2y式中：A1•卷筒成熟系数，查《港口起重机械》表3-11,A=1A2——应力减少系数5 卷筒壁厚，mm；一般取A=0.75；[by]——许用压应力;V]='=125/2=62.5N/mm2y2b^——材料屈服极限，b=125N/mm2；P 卷筒绳槽节距，mm。2.3.3卷筒转速vm12.2x2n卷= = =15.2r/min02.4电动机的确定2.4.1电动机的确定起升机构静功率：pPqv49980x12.2静 60000门60000x0.88=11.5KW式中：pq——额定起升载荷；门——起升机构总效率门=门滑门筒门=0.98x0.96x0.94=0.88；电动机的计算功率：P.-GP静式中：G——稳态负载平均系数，由起重机的工作级别M5,可以由《港口起重机械》表4-4和表4-8中查得：g=0.8

P>0.8x11.5=9.2kw根据《机械设计手册》选定YZR225M型电动机，主要指标为：转速n=750r/min额定功率P=26kwP,转速%=708r/min输出轴直径D=65mm输出轴长度E=140mm键槽宽F=16mm2.4.2电动机发热及过载验算等效功率：P>P=GP=0.8x5.6=4.48kw过载验算：p>HPqV1.4x49980x12.2静一人z60000n1.5x1x60000x0.88=10.8KW符合要求。2.4.3起动时间的验算启动时间：n[J] 750x2t= = q9.55(Tq-T) 9.55(530-397)1.18s式中n 电动机额定转速，n=750r/min；T° 电动机平均起动转矩，T=1.6T=1.6x9550x普-=530N-m；T 电动机静阻力矩，T=PQD0=380N-m；j j2min[J]——机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量(kg・m2)：[J][J]=1.15(J+J)+PQD卷dc 40m3i2n=1.15(0.6+1.01)+12750x0.512240x23x40.62x0.903=2kg-m2其中Jd一电动机转子的转动惯量，Jd=0.67kg•m2；J一制动轮和联轴器的转动惯量，J=1.01kg•m2；

tqV^t^L2S，起动时间符合要求。2.4.4制动时间的验算满载下降制动时间：n'[J]'t= z 9.55（T制-T静降）825x29.55(90-35.6)=0.62s式中n'—满载下降时的电动机转速，n'=1.1n=825r/min；T制——制动器的制动力矩，T制=90N-m；T静降一电动机静阻力矩，T静降=35.6N-m；[J]'一机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量・g-m2），[J]'=22.5减速器的选择2.5.1计算传动比传动比：._工_697.5_458

n卷 15.2式中：n式中：n电动机额定转速，r/min；卷筒转速，r/min。根据《机械设计手册》选定ZSY224型变速器（减速器ZSY224—40—IJB/T5560—1991），主要参数：输入转速750r/min许用输入功率31KW货物的实际速度兀D卷n_3.14x0.512x708_ 2/,mi 2x402.5.2减速器的验算验算减速器被动轴的最大扭矩及最大径向力最大扭矩的验算：

max26=0.75x2.0x9550x x45.8x0.94697.5=22988N-mm式中p一电动机最大转矩倍数，p=2.0；i—减速器的传动比；门一减速器的效率，门=0.94；减速器许用输入扭矩[T]=23500N-mmTmax<[T]，符合要求；输出轴最大径向力的验算：Rmax="max+.'=0.5x(2x12750+9000)=17250N式中：smax——卷筒上钢丝绳最大拉力;P卷——卷筒重量，查《机械设计手册》得P卷=9000N；低速轴端的最大容许径向载荷[P]=99400N，Rmax<[P]，符合要求。2.6实际起升速度计算和校核2.6.1实际起升速度60x2x50V, n兀D卷 750x3.1460x2x50q60mi=0.20096m/s=12.06m/min2.6.2实际起升速度应满足的条件x100%=x100%=12.2-12.06x100%=1.1%<5%12.2满足要求，通过。2.7制动器的选择稳态下降额定载荷时作用在制动器轴上的转矩:

M'=—Q—门

j 2mix0.8812750xx0.882x2x45.8式中pq——最大载荷量，Pq=12750N；D0 卷筒计算直径，D0=0.512m；m 滑轮组倍率，m=2；i 减速器传动比，i=42.2；门总效率，门=0.88；支持制动器轴上的计算制动转矩M=KM'=1.5x35.6=53.4式中：K二——制动安全系数，查《港口起重机械》得K^>1.50查《机械设计手册》选择制动器YWZ—300/50—10，主要参数：制动轮直径300mm额定转矩630N-m2.8联轴器的选择根据电动机输出轴的直径和变速器输入直径选用LZ6型弹性柱销齿式联轴器和LZ5型弹性柱销齿式联轴器。LZ6的主要参数：公称转矩8000N-m许用转速3300r/min转动惯量0.238kg-m2LZ5的主要参数：公称转矩4500N-m许用转矩4000r/min转动惯量0.100kg-m2联轴器力矩的校核：T=k1k3rnmax=1.8x1x496.5

=893.7N-m式中T——传扭矩的计算值；tnmax——按第n类载荷计算的轴传最大扭矩，对高速轴T=(0.7-0.8)人T，在此人位电动及转矩的允许过载倍数，T位电动机的nmax mn m n额定转矩，Tn=9550专=331N-m，% =0.75x2x331=496.5N-m；其中，ki——联轴器重要参数，对于起升机构ki=1.8；k3——角度偏差系数，k3=1；联轴器符合要求第三章卷筒组零部件的设计3.1轴结构计算卷筒轴的结构简图如图3：图3卷筒轴轴的材料采用45号钢；卷筒轴各直径及长度的确定:d根据抗扭强度计算：24.44 =131.2mm:P

d>C\：—24.44 =131.2mm式中：C——系数，C的大小与轴的材料及受载情况有关，由轴材料采用45号钢查《机械设计》表15-3得C=112。式中：P——卷筒轴传递的功率，kW；p=p电x门传=26x0.94=24.44n 卷筒轴的转速，r/min；由于截面上有一个键槽，故计算出的轴径应增大3%-5%，取d=136mm，由采用普通平键查《机械设计手册》得：b=36mm，h=20mmdl=d+2a=142mm，a-轴肩高度，用于轴上零件轴向定位或d1>d再用套筒定位；d2>dl，此处为连接轴承处其直径有轴承决定，查《将机械设计手册》采用轴承代号|60000型:61830型轴承，d2=150mm，B=20mm由于要固定，因此此处的长度L2=18mmod3=154mm，仅区别于加工表面。d4=d3+（1—5）mm,为装卸方便，d4与卷筒轮毂相配，圆整成标准直径，d4=158mm；d5>d4，d5=168mm；d6=d4，d6=158mm；d7=d2=150mm，同一轴上滚动轴承选用同一型号，减少轴承类型；L=160mm，此处的键槽的长度100到400。L1=40mm，由轴承端盖的结构与联轴器的间隙确定；L2=18mm，由轴承宽度决定，但为了固定因此要略短于轴承宽度。L3=40mm，由轴承端盖的长度决定。L4=80mm，由卷筒轮毂宽度而定，键连接时，L4满足键的强度要求。稍短于轮毂的宽度；L5=836mm，小于卷筒长度-L4-L6；L6=80mm，由卷筒轮毂宽度而定，键连接时，L4满足键的强度要求。稍短于轮