【《水电站台车起重机运行机构的设计计算过程案例》4500字】

水电站台车起重机运行机构的设计计算过程案例目录TOC\o"1-3"\h\u17661水电站台车起重机运行机构的设计计算过程案例 112081.1计算运行机构中运行阻力 1225421.1.1计算运行机构中摩擦阻力 119611.1.2计算运行机构中坡道阻力 362581.1.3计算运行机构中风阻力 3291751.2选择运行机构中的电动机 4168251.3电动机的整体校验 5321731.3.1电动机的过载校验 5183271.3.2电动机的发热校验 6128581.3.3电动机起动时间校验 751471.3.4电动机在起动时的平均加速度校验 8226021.4运行机构中减速器的选择 983771.4.1运行机构传动比计算 9207791.4.2标准减速器的选用 921791.5运行机构中制动器的选择 12计算运行机构中运行阻力起重机运行机构中的小车在轨道中运行时会受到摩擦力，也就是静阻力Fj。它由三部分组成的，分别是摩擦阻力Fm、坡道阻力FpF计算运行机构中摩擦阻力摩擦是不可避免的，因此摩擦阻力也是运行机构中运行时受到静阻力的主要构成。而最大摩擦阻力FmF式中Q──起升载荷G──起重机或运行小车的自重载荷f──滚动摩擦系数μ──车轮滚轴摩擦系数d──与轴承相配合处车轮轴的直径D──车轮踏面直径β──附加摩擦力系数ω──摩擦阻力系数表4-1滚动摩擦系数f车轮材料钢轨型式车轮踏面直径630，710钢平顶钢轨0.6圆顶钢轨0.8表4-2轴承摩擦系数μ轴承型式滑动轴承滚动轴承轴承结构开式稀油润滑滚珠和滚柱式锥形滚子式μ0.10.080.0150.02表4-3附加阻力系数β车轮形状机构驱动型式β圆锥车轮（单轮缘）双梁门式起重机的小车运行机构集中驱动1.5表4-4摩擦阻力系数ω车轮直径（mm）车轴直径（mm）滑动轴承滚动轴承200～40050～650.0180.015400～60065～900.0160.01600～80090～1000.0130.006由表4-1、表4-2、表4-3、表4-4可得，取f=0.8mm；μ=0.015；β=0.015；ω=0.006；Q=800000N；G=520000N；d=130∴起重机运行机构在负载最大时其最小摩擦阻力为:F=起重机运行机构在负载为零时其最小摩擦阻力为:F=520000∙通过计算可得小车摩擦阻力Fm=11157.142N计算运行机构中坡道阻力查《起重机设计手册》可知，起重机运行机构的坡道阻力FpF在公式（4.5）中α为坡度角，即轨道与水平面之间的夹角。当坡度足够小时，轨道坡度i≈tanα，因此可以在计算中将i代替F轨道坡度i表明的是起重机轨道的倾斜程度，它的取值与起重机的种类有关。对于本文设计的起重机，查《起重机设计手册》，取轨道坡度i=0.003所以该运行机构F计算运行机构中风阻力处于室外的起重机在工作时，或多或少会受到风的影响，而风阻力FwF式中CKhq──计算风压A──起重机或起吊物品垂直于风向的迎风面积查《起重机设计手册》，取C=0.7；Kh=1.00；q=150N/m2∴由于风阻力在本文设计中对运行阻力的影响较小，故不考虑。综上所述，运行阻力F选择运行机构中的电动机在当前社会条件下，电动机的种类也变得越来越多，在本次设计中经过一系列的筛选后，最终选用的是YZR系列的电动机。对于这款电动机来说，通常情况下可以被应用到各种起重机械以及电力传动等工作中，自身的过载能力以及机械强度相对于其他类型来说都要更高一些，在一些短时、断续周期性工作中已经得到了比较广泛的应用。查《起重机设计手册》可知，电动机的静功率PjP式中Fjv0η──机构传动效率m──电动机个数查《起重机设计手册》取Fj=12760N；v0=0.3∴电动机的初步选择可以根据下式选择P=由于电动机在起动时会对运行产生影响，需要对这部分影响进行考虑，于是引入系数Kd来弥补这部分造成的影响。这里取Kd=1.3∴P=1.3∙5.039=6.5507经计算可得，电机额定功率应大于6.5507kW，查《起重机设计手册》表5-1-12选用电动机YZR160M2-6。其基本参数为电动机功率P=7.5kW，电动机额定转速n1=940r/min该电动机具有转动惯量小，机械强度高，起动转矩大，过载能力强等特点，而且对于一些恶劣的环境条件，该电动机相较其它电机也能有较好的表现，尤其是在承受冲击或频繁起动。图4-1电动机三维模型图电动机的整体校验电动机的过载校验对于运行机构中的电动机来说，在实际使用前需要经过过载校验。由《起重机设计手册》可知，过载校验公式如下：P式中Pnm──电动机个数λasFjv──运行速度η──机构传动效率∑J──机构总转动惯量∑J=kJ1J2k──考虑其它传动件飞轮矩影响的系数n──电动机额定转速tαQ──起升载荷G──起重机或运行小车的重力先计算式中的机构总转动惯量∑J,取k=1.2；电动机转子转动惯量J1电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量J2其它符号同前。则机构的总转动惯量为：∑J=1.2∙对公式（4.10），取平均起动转矩标准值λas=1.7；Fj∴经过计算，可得起重机在正常工作情况下电动机不会出现过载现象。电动机的发热校验为了避免电动机过热而损坏，还应对电动机进行发热校验，由《起重机设计手册》可知，电动机发热校验公式如下：P≥式中PsPG∑mCG──稳态负载平均系数m──电动机个数ω──摩擦阻力系数η──机构总效率PWIVY取G=0.75；ω=0.01；mC∴所以电动机发热校核满足要求。电动机起动时间校验为了避免起动时间不满足要求，需要对满载时的起动时间进行校验，由《起重机设计手册》可知，电动机起动时间公式如下：t=式中Tmqn──电动机额定转速m──电动机个数∑J──机构总转动惯量TjT式中FjD──车轮踏面直径(mm)i──减速器传动比η──机构传动效率对公式（4.14）取运行静阻力Fj车轮踏面直径D=630mm减速器传动比i=103.358；机构传动效率η=0.9。∴对公式（4.13），取电动机的平均起动转矩Tmq电动机个数m=1；电动机额定转速n=940r/min满载时作用于电动机轴上的静阻力矩Tj机构总转动惯量∑J=1.823kg∙电动机满载时的起动时间:∴t=经过计算，可以求得电动机满载起动时间满足要求的时间，所以电动机起动时间满足要求。电动机在起动时的平均加速度校验电动机从起动到稳定运行中有一个加速度，当搬运物品时，若该加速度过大则会引起较大的冲击或物品的摆动。发生这种情况会对起重机自身带来影响，甚至可能会造成财产损失，因此我们要验算起动时的平均加速度。由《起重机设计手册》可知，电动机起动平均加速度公式如下：a=式中a──起动平均加速度v──运行机构的稳定运行速度t──起动时间取v=0.3m/s；t=3.335sa=查表4-5，其加速度a在允许范围内，满足要求。运行机构中减速器的选择运行机构传动比计算运行机构中的三大装置之一的减速器，其选择对运行机构的正常工作有着重要的影响，因此我们需要先算出机构的传动比，再选出适用于此次设计的减速器。由《起重机设计手册》可知，机构的计算传动比i0i式中n──电动机额定转速D──车轮踏面直径v0i0取电动机额定转速n=940r/min车轮踏面直径D=630mm运行速度v0∴经过计算可得机构的计算传动比i标准减速器的选用计算完运行机构的传动比后，如果需要能够合理的选择减速器还需要计算出输入功率。由《起重机运行手册》可得，减速器的计算输入功率计算式如下：P式中m──运行机构减速器的个数v──运行速度η──运行机构的传动效率FjFgF考虑到机构中旋转质量的惯性力的影响，将引入增大系数λ来抵消。这里取λ=1.2。表4-5运行机构加(减)速度a及相应的加(减)速时间t的推荐值运行速度m/s加(减)速时间(s)加(减)速度(m/0.635.20.120.404.10.0980.253.20.0780.162.50.064由表4-5根据运行速度，得v因此，取λ=1.2；vt起升载荷Q=800000N起重机自重载荷G=520000N重力加速度g=9.8m/则公式（4.18）中运行起动时的惯性力F对公式（4.17）m=1；v=0.3m/s；η=0.9；Fj=15117.142∴经计算可得减速器的计算输入功率为Pj由于减速器的种类繁多，而不同的标准减速器有自己具体的选用方法。本文选用QJ型起重机减速器，查《起重机设计手册》，可以了解到QJ型起重机减速器的选用方法如下：P式中Pjφ8PnⅠP取刚性动载系数φ8电动机额定功率Pn工作级别Ⅰ=2。∴经过计算可得QJ标准减速器的许用功率应大于8.5414kW。查《起重机设计手册》，选用减速器的型号为QJR335-100-Ⅴ-P-CW，质量为825kg，输入轴转速950r/min该减速器具有机械传动效率高，运转平稳，噪音低，使用寿命长，易于拆检，易于安装等特点。图4-2减速器三维模型图运行机构中制动器的选择对运行机构中制动器，其选择通常情况下是依据起重机满载、顺风、下坡运行制动工况等多方面因素共同决定的。制动器的选择会直接决定起重机能否在规定时间内完成停车，因此其选择结果对运行机构有着重要的影响。查《起重机设计手册》可得，制动转矩按下式计算：T#式中FPFwFm1m'm──电动机个数，一般tZ其它符号同前取坡道阻力FP风阻力Fw满载运行时最小摩擦阻力Fm1制