50-10t双梁中轨箱型桥式起重机设计（全套设计及CAD图纸）

这次毕业设计是针对毕业实习中桥式起重机所做的具体到吨位级别的设计。随究的课题。本次设计就是对小吨位的桥式起重机进行设计，主要设计内容是50t/10tapplicationscranetowhichindustrialproduction.Camachinepartsupanddown,theworkofliftingpartsofshipment,assemblylinshouldbefixedonthecraneisused.sizeofthefactoryintotheapoflightweightpartsforawiderangeoflifting,iimportantposition.However,ourcuandrunthecartandcheckingbodypartsofchoice.Keywords:CraneThemovingmainframeBr内容摘要 1关键词 1 2 3 51.2桥式起重机设计的总体方案 51.3主梁和桥架的设计 51.4端梁的设计 6 2.1主起升机构的设计 72.2副起升机构的设计 2.3小车运行机构 2.4大车运行机构的设计 3.结构计算部分 3.1桥架尺寸的确定 243.2主梁尺寸 243.3主端梁界面 253.4端梁截面尺寸的确定 3.5主.端梁截面几何性质 3.7扭转载荷 313.8主梁的计算 313.9端梁的计算 413.10稳定性 423.11总功率 45 46MicrosoftPowerP...主梁AutoCAD图形总图A0图AutoCAD图形验法等设计方法，该法仍用于我国部分起重机的设计。现代设计法指的是近30年发有应用。桥式起重机设计模块化和组合化达到改善整机性能，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1.2桥式起重机设计的总体方案起重量主钩50t,副钩10t,跨度28.5m,起升高度为主钩12m,副钩14m起升速度主钩7.8m/min,副钩13.2m/min;小车运行速度v=38.5m/min,大车运行速度1.3主梁和桥架的设计主梁跨度28.5m,主要构件是上盖板、下盖板和两块垂直腹板，主梁和端梁采用式一侧安装，腹板上加横向加劲板和纵向加劲条或者角钢来固定，纵向加劲条的焊接采用自动焊，主梁翼缘板和腹板的焊接采用贴角焊缝，腹板的下边和下盖板硬做成抛物线形。端梁采用箱型的实体板梁式结构，是由车轮组合端梁架组成，端梁的中间截面也是由上盖板，下盖板和两块腹板组成；通常把端梁制成制成三个分段，端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成。端梁的主要尺寸是依据主梁的跨度，大车的轮距和小车的轨距来确定的；大车的运行采用分别驱动的方案。在装配起重机的时候，先将端梁的一段与其中的一根主梁连接在一起，然后再将端梁的两段连接起来。2.选型计算部分2.1主起升机构的设计2.1.1确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组按照布置宜紧凑的原则，采用闭式传动起升机构构造型式，如图2-1所示，采用了双联滑轮组，按Q=50t,查起重机械课本表5-5:取滑轮组倍率i₆=5。2.1.2选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当i=5时，课本起重机械表(67页)5-6得滑轮组效(只有当起升高度大于50米时q才计入所以查课本起重机械表(59页)5-3得，工作级别为M6时，安全系数n=6,钢丝绳计算破断拉力S。由已知要求让选择6×19破断拉力1670的纤维芯钢丝绳，2.1.3确定卷筒尺寸并验算强度卷筒直径：由设计参数要求知：D=800mm。n为附加安全圈数为使绳尾受力减小偏于固定通常取n为1.5到3圈。l₁≈3t=78mm;12根据设计手册232页公式p=d+(2～4)mm及结构需要定为26mm;具课本68页钢丝绳允许偏斜度为1:10(α为4°~6°)B-0.2hn≤l₃≤B+0.2hn2.1.4选电动机计算静功率：G=(0.018~0.04)Ne≥kaN;=0.8×76=60.8kw式中：系数ka由起重机设计规范书中表6-1查得，对于M₁~M₆级机构：N(25%)=75Kw,n₁=725rpm,[GD²]=7.22kg/m³,电机质量G₄2.1.5选择减速器2.1.6验算起升速度和实际所需功率2.1.7校核减速器输出轴强度由起重机计算实例239页得输出轴最大扭矩为：-电动机轴额定力矩；9max=2.8-当JC=25%时，电动机起动转矩，由老师给的资料表查得；ηo=0.95-减速器传动效率；[M]=61500N·m-减速器输出轴最大容许转矩，查得；Mmax=0.8×2.8×987.9×48.=102106.34N·m<[M]=62.1.8选择制动器制动器，其制动转矩Me=1600N·m,2.2副起升机构的设计2.2.1确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组按照布置宜紧凑的原则，采用闭式传动起升机构构造型式，如图2-2所示，采用了双联滑轮组，按Q=10t,查起重机械课本表5-5:取滑轮组倍率i=3。承载绳分支数：Z=2i₆=2×3=6图2-2起升机构计算简图2.2.2选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当h=3时，查起重机械课本67页表5-6得滑轮组效率：ηh=0.985,钢丝绳所受最大拉力：课本起重机械59页表5-3,工作级别为M5时，安全系数n=5,钢丝绳计算破断拉力S。由上知选择6x19破断拉力1670的纤维绳芯钢丝绳，由课本公式d=c√s直径得d为13mm,钢丝绳最小破断拉力[s,]=93.12.2.3确定卷筒尺寸并验算强度2.2.4选电动机P;=P≥kP≥k₄P=0.8×26.4=21.1P.(25%)=30Kw,n₁=720rpm,[GD²]=1.52kg.m³,电机质量G₄=515kg2.2.5选择减速器ZQ-500,查泰隆减速机资料附表47许用功率[P]=12.8Kw,i₀=31.5,质量=390kg,入轴直径d₁=50mm,轴端长l₁=85mm2.2.6验算起升速度2.2.7校核减速器输出轴强度由起重运输机械课本公式(6-17)得输出轴最大扭矩为：Mmx=(0.7～0.8)qmaxMi2.2.8选择制动器K₂=1.75-制动安全系数，由起重机械课本143页知，由参考资料焦作金箍数据表：选用YWZ-200/25制动器，其制动转矩M=200N·m,制动轮直径D₂=315mm,制动器质量G₂=42kg。2.3小车运行机构2.3.1确定机构传动方案小车的传动方式有两种.即减速器位于小车主动轮中间或减速器位于小车主动轮一侧。减速器位于小车主动轮中间的小车传动方式.使小车减速器输出轴及两侧传动轴所承受的扭矩比较均匀。减速器位于小车主动轮一侧的传动方式，安装和维修比较方便，但起车时小车车体有左右扭摆现象。对于双梁桥式起重机，小车运行机构采用图2-3减速器位于小车主动轮中间的传动方案：图2-3小车运行机构传动简图先对运行阻力计算：小车质量估计取PGx=17390kg摩擦阻力矩：查得，由Dc=500mm车轮组的轴承型号为7524,据此选出Dc=500车轮组轴承亦为7524.轴承内径和外径的平均值,由起重机设计规范书中表7-1～表7-3查得滚动摩擦系数K=0.0009,轴承摩擦系数μ=0.02,附加阻力系数满载时运行阻力矩：运行摩擦阻力：无载时运行阻力矩：运行摩擦阻力：2.3.2选电动机电动机静功率：式中P;=Pm(Q=0)——满载时静阻力；η=0.9——机构传动效率m=1——驱动电机台数初选电动机功率：N=KaNj=1.15×6.03=6.939KW式中Kd——电动机功率增大系数，由起重运输机械表7-6得，Kd=1.15n1=705/min,(GD²)a=0.2kg·m²,电机质量Ga=172kg2.3.3选择减速器车轮转速：机构传动比：查泰隆ZQ系列软齿面减速器表：选用ZQ-500减2.3.4验算运行速度实际运行速度：故合适。起动时间：式中其中满载运行时折算到电动机轴上的运行静阻力矩：空载运行时折算到电动机轴上的运行静阻力矩：初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩：本机构总飞轮矩：式中C由起重机械运输表4-1查得及其他传动飞轮矩影响系数，折算到电动机轴上可满载起动时间：无载起动时间：由起重运输机械表5-1查，当vc=38.5m/min=0.64m/s时，[t。]推荐值为5.5s,t₄(Q=Q)<[t。],故所选电动机能满足快速起动要求。2.3.5按起动工况校核减速器功率起动状况减速器传递的功率：(t₄在上一步已经计算)m'——运行机构中同一级传动的减速器个数，m'=12.3.6选择制动器通常起重机的起动时间为1～5s,取tz=3s由焦作金箍制动器附表15选用YWZ4315/23,其制动转矩MZ=180Nm2.4大车运行机构的设计2.4.1确定机构的传动方案跨度为28.5m为中等跨度，为减轻重量，决定采用图2-4的传动方案。图2-4集中传动的大车运行机构布置方式1—电动机；2—制动器；3—带制动器的半齿轮联轴器；4—浮动轴；5—半齿轮联轴器；6—减速器；7—车轮2.4.2轮压按图4.2所示的重量分布，计算大车车轮的最大轮压和最小轮压。满载时，最大轮压：空载时，最小轮压：车轮踏面疲劳计算载荷：2Pmin2.4.3运行阻力计算由起重机课程设计P₂₄2页查得D.=800mm车轮的轴承型号为7530,轴承内径和外径的平均值为：;由起重机设计规范书中表7-1～7-3查得：滚动摩擦系数k=0.0006,轴承摩擦系数μ=0.02;附加阻力系数β=1.5代人上式得：2.4.4选择电动机P=P(Q=Q)-满载运行时的静阻力；m=2-驱动电动机台数；η=0.95-机构传动效率。初选电动机功率：G-电动机功率增大系数，由起重机械课本P₁5₇表8-2查得G=0.85;由参考资料YZR系列大连伯顿选用电动机为：YZR160M₂-6;N。=7.5kw,n=940r/min,(GD²)。=0.15kg·m²,2.4.5选择减速器车轮转速：可见N;<[N]。2.4.6起动工况下校核减速器功率2.4.7选择制动器按空载计算制动力矩，即Q=0代人起重运输机械的(7-16)式PD=0.02G=0.002×9340=现选用两台YWZ₅200/23制动器，由焦作金箍制动器资料得其额定制动力矩3.结构计算部分3.1桥架尺寸的确定大车轴距的大小直接影响大车运行状况，常取：根据小车轨距和中轨箱型梁宽度以及大车运行机构的设置，取B₀=5000mm3.2主梁尺寸主梁在跨度中部的高度h:由金属结构课本当小跨度时取较大值，反之取较小值。求得的梁高通常作为腹板高度，为下料方便，腹板高度一般取尾数为0的值。取腹板高度h₁=1800mm。3.2.1腹板和翼缘板厚度腹板厚度通常按起重重量决定：主、端梁翼缘板厚度：δ₀=6～40mm,通常上下翼缘板厚度相等。主、端梁翼缘板厚度：由课本机械装备金属结构设计P195公式(7-32)翼缘板厚度端梁头部下翼缘板板厚；上翼缘板与中部下翼缘板板厚δ₃=12mm;端梁腹板厚度δ₁=8mm。由课本机械装备金属结构设计P194公式(7-27)b=(0.4～0.8)h₁=(0.4～0.8)×1800=720～144B₁=b+2(δ₁+20)=900+2(7+20)=968mm3.2.4端梁高度H23.3主端梁界面00042图3-2主梁与主梁支撑截面的尺寸简图3.4.1起重机的总质量(包括主梁端梁小车大车运行机构、司机室和电气设备等),可由下式估算：G=0.45Q+0.82S(t)=0.45×50+0.82×28.5(t)=45.87t由起重机设计手册3-8-12而Va=87.3m/min,工作级别A₄估算大车轮压P=10t由起重机设计手册P358表3-8-10,选×800车轮组的尺寸，A=280mm。B₃=A-δ₁-20=28对较大起重量得起重机，为增大端梁水平刚度和便于主端梁连接，通常B2比B3大50～100mm左右，但给制造带来不便。3.4.2端梁中部上下翼缘板宽度B4B₄=B₂+2δ₁+40=350+2×8+3.5主.端梁截面几何性质3.5.1截面尺寸A=2Bδ₀+2h₁δ₁=2×968×12+2×1800×7=4惯性矩：3.5.2端梁截面A'=2B₄δ₃+28(H-28₃)=2×510×12+2×8×(910-2×12)=26416mm²8图3-3端梁与端梁支撑面处的尺寸简图3.6载荷3.6.1自重载荷a.主梁自重均匀载荷：小车轨道重量Fg=mgg=60.8×9.81=596.4N/m由课本金属结构P453表20得，轨道理论质量60.8N/m栏杆等重量：F₁=m,g=100×9.81b.主梁均布载荷：3.6.2小车轮压：起升载荷为：P₀=mog=50×10³×9.81N=490500N小车自重：PGx=mg=17390×9.81N=17096N假定轮压均布，课本起重机械表4-2距K=2400mm满载小车轮压：同理其他三个轮压.空载小车轮压：3.6.3动力效应系数3.6.4惯性载荷大小车都是四个车轮，其中主动轮各占一半，按车轮打滑条件确定大小车运行的惯性力。一根主梁上的小车惯性力为：大车运行起.制动惯性力(一根主梁上)为：主梁跨端设备惯性力影响力小，忽略。3.6.5偏斜运行侧向力小车左轮至跨度极限位置C1=1.2m,=5680.45×(28.5-0.4)N=1596一根端梁单位长度的重量为：F₄₁=kpA₈SIS=1.2×7850F=考虑大车车轮直径Ø800以及其他相关零件，取B=5500mm。一根端梁的重量为：Fo=F₄₁B=2034.38×5.5N=11189.09N一组大车运行机构的重量(分别驱动两组对称配置)为：起重机课程设计表7-3中得PG=8000N,,重心作用位置l=1.5m司机室及设备的重量为：PG₅=m,g=2000×9.8N=19620N重心作用位置到主梁一端的距离l大约取2.8m。3.6.6满载小车在主梁跨中央由及课本机械装备金属结构53页图3-9用插值法求得：3.6.7满载小车在主梁左端极限位置侧向力为：中轨梁扭转载荷较小，且方向相反，可忽略。故在此不用计算。7端梁总轮压计算简图见图3-43.8.1内力垂直载荷：计算大车传动侧的主梁。在固定载荷与移动载荷作用下，主端梁按简支梁计算，如图3-5所示固定载荷作用下主梁跨中的弯矩3.8.2跨端剪切力移动载荷作用下主梁的内力轮压合力与左轮的距离为：a.满载小车在跨中：跨中E点弯矩为：跨中E点剪切力为：b.满载小车在跨端极限位置(z=C1):端梁剪切力：主梁跨中总弯矩为：Mx=M₄+Mpe主梁跨端总剪切力(支撑力)为：FR=Fqc+Fp3.8.2水平载荷a.水平惯性力载荷在水平载荷Paj及F,作用下，桥架按钢架计算K=2400mm,水平钢架计算模型如图3-6小车在跨端，钢架的计算系数为：跨中水平弯矩为：跨中水平剪切力为：跨中轴力为：小车在跨端，跨端水平剪切力为：b.偏斜侧向力在偏斜侧向力作用下，桥架也按水平钢架分析如图3-7这时，计算系数为：小车在跨中。侧向力为：(PR₁见满载小车在主梁跨中央一侧端梁总静轮压处)超前力为：端梁中点的轴力：端梁中点的水平剪切力：主梁跨中的水平弯矩为：主梁轴力为：Ns₁=P₁-P₁=37237.1-3917.34=33319.76N主梁跨中总的水平弯矩为：M,=MH+M,=114242.78+6小车在跨端，侧向力为：超前力为：端梁中点的轴力为：端梁中点水平剪切力为：主梁跨端的水平弯矩为：Mc=P₂a+Pa₂b主梁跨端的水平剪切力为：F=Pw₂-Na₂=6688.1-4981.16N=17主梁跨端总的水平剪切力为：小车在跨端时。主梁跨中水平弯矩与惯性载荷的水平弯矩组合值较小，不需计算。3.8.3强度需要计算主梁跨中截面如图2危险点(1)(2)(3)的强度。a.翼缘板上边缘与轨道接触点(1)的应力主腹板边至轨顶距离为：集中载荷对腹板边缘产生的局部压力为：垂直弯矩产生的应力为：水平弯矩产生的应力为：₀₂=0惯性载荷与侧向力对主梁产生的轴向力较小且作用方向相反应力痕小，故不用计假定剪力由腹板承受，弯矩由翼缘板和腹板共同承受且按惯性矩分配。点(1)的折算应力为：点(2)的折算应力为：点(3)的折算应力为：b.主梁上翼缘板的静矩：c.主腹板下边的切应力为：d.主梁疲劳强度：桥架工作级别为A7,应按载荷组合1计算主梁跨中的最大弯矩截面(E)的疲劳强度。由于水平惯性载荷产生的应力很小，为了计算简明而忽略惯性力。求截面E的最大弯矩和最小弯矩，满载小车位于跨中(轮压P1在E点上),则空载小车位于右侧跨端时如图3-8左端支反力为：=704329.38+1.143×28415.52×[0.5×(28.5Z45应力循环特性根据工作级别E4应力集中等级k1及材料Q235,查得[σ-,]=103.7MPa,o₆=370焊缝拉伸疲劳许用应力为e.因后面要用需验算横隔板下端焊缝与主腹板连接处(5)σmax=104.61MPa<[σ]3.9端梁的计算截面3-3及4-4.端梁支撑处两个截面很近，只计算受力稍大的截面4-4。端梁支撑处为安装大车轮角轴承箱座而切成缺口并焊上两块弯板(16mm×185mm)。端部腹板两边都采用双面贴角焊缝，取h=8mm弯板参与端梁承载工作，并承处截面(3-3及4-4)如图所示3-10。惯性矩为：3.10.1整体稳定性局部稳定性故只需对着主梁腹板位置设置四块横隔板，隔板厚度δ=8mm隔板间距a=1100mm3.10.2桥架的刚度计算a.满载小车位于主梁跨中产生的静挠度：桥架的水平惯性位移：b.垂直动刚度起重机动刚度以满载小车位于桥架跨中的垂直振频率来表征，计算如下：主梁质