毕业设计（论文）-120t30t×25m冶金起重机运行机构设计

题目：学院:专业:学号:学生姓名:指导教师:日期:本科毕业设计PAGE15摘要起重机是材料运输主要设备之一。在人类生产活动中起到很大影响。桥式起重机主梁横跨在高架轨道上纵向移动，小车在桥架上横向活动。该类起重机普遍使用在室内外仓库、车间和码头等场合。冶金起重机是专用桥式起重机，主要工作在金属锻造车间。参加炼钢、轧钢、铸造等生产过程。并且能够完成一些特殊工艺。为了提高起重机作业效率。主要对冶金起重机大车和小车运行机构进行了研究。结合《起重机设计手册》和《起重机设计规范》以及各种参考资料，对大车和小车运行机构的传动方案进行了确定，按照标准选择通用零部件并且对其进行校核。包括减速器型号选择和校核它的功率；确定车轮直径和轨道型号并且验算车轮疲劳强度等。根据设计手册选择起重机的电气设备，如电机型号的选择并验算电机发热功率。运行机构使起重机和小车作水平移动，它的工作性能对起重机有重大的影响。深入设计研究运行机构有利于提高起重机整体作业能力。关键词：冶金起重机；大车运行机构；小车运行机构；AbstractCraneisoneoftheimportantequipmentformaterialhandling,andplaysanindispensableroleinthepracticeofhumanproduction.Overheadtravellingcraneisknownascrane,anditsmaingirdermovesverticallyontheelevatedtrack.Thecranecarmoveshorizontallyonthemainbridge.Thecranesmentionedabovearewidelyusedinindoorandoutdoorwarehouses,workshops,terminalsandotherworkplaces.Metallurgicalcranesisakindofspecialbridgecrane,mainlyworkingonthemetallurgicalcastingworkshop,participatinginsteelmaking,rolling,forging,heattreatmentandotherproductionprocesses,andbeingabletocompletespecialprocess.Inordertoimprovetheefficiencyofthecraneoperationandtheproductionefficiency,mainlyresearchoncartandcaroperatingmechanismofthemetallurgicalcrane.Combinedwiththe"cranedesignmanual"and"cranedesignspecifications"andavarietyofreference,makesurethetransmissionschemeofthecartandcaroperatingmechanism.Selectthecommonpartsandcheckitaccordingtothestandard.Includingselectreducermodelandcheckitspower,determinethewheeldiameterandtracktypeandcheckthewheelfatiguestrengthandsoon.Alsoselecttheelectricalequipmentofthecraneaccordingtothedesignmanual,suchasthemotormodelandcheckthemotorheatingpower.Theoperatingmechanismmakesthecraneandthetrolleymovehorizontally,anditsworkingperformancehasasignificantimpactonthecrane.Itisnecessarytodesignandresearchdeeplyontheoperatingmechanism,whichisconducivetoimprovingtheoveralloperatingcapacityofthecrane.Keywords:MetallurgicalCrane;CartOperatingMechanism;TrolleyOperatingMechanism;目录1绪论 12冶金起重机介绍 22.1冶金起重机的分类 22.1.1铸造起重机 22.1.2装料起重机 22.1.3料耙起重机 32.1.4板坯搬运起重机 32.1.5脱锭起重机 32.1.6夹钳起重机 32.2起重机运行机构 42.2.1大车运行机构 42.2.2小车运行机构 53小车运行机构的设计计算 53.1小车运行机构传动方案的确定 53.2小车运行机构的计算 63.2.1选择车轮与轨道并验算其强度 63.2.2运行阻力计算 73.2.3电动机的选择 83.2.4验算电动机发热条件 83.2.5选择减速器 83.2.6验算运行速度和实际所需功率 93.2.7验算启动时间 93.2.8按启动工况校核减速器功率 103.2.9验算启动不打滑条件 103.2.10选择制动器 113.2.11选择高速联轴器及制动轮 123.2.12选择低速轴联轴器 133.2.13验算低速浮动轴 134大车运行机构的设计计算 144.1设计的基本原则和要求 154.2大车运行机构传动方案的确定 154.3大车运行机构的计算 164.3.1选择车轮和轨道，并验算其强度 164.3.2运行阻力计算 184.3.3选择电动机 184.3.4验算电动机发热条件 194.3.5选择减速器 194.3.6验算运行速度和实际所需功率 194.3.7验算起动时间 204.3.8启动工作状况下校核减速器功率 214.3.9验算启动不打滑条件 214.3.10选择制动器 224.3.11选择联轴器 234.3.12高速传动轴的验算 245设计总结 25参考文献 27致谢 281绪论材料运输是人类生产活动必不可少的部分。起重机是材料运输重要设备。在多个领域包括生活领域都用到起重运输机械。所以他在国民经济中占有不小的位置，在生活中的作用也在扩大。下面举例子说明起重机对材料运输所起作用。在机械工业方面，任何制造业的每道工序和工序间的连接少不了搬运、卸货和堆垛等。搬运作业将每道工序有机地结合起来，形成一个生产系统。机械工厂搬运频繁。每生产1吨成品，在机械工业方面大约需要50吨搬运量，在铸造方面需80吨的搬运量。所以物料搬运费用极高，和机械加工费用差不多。在冶金工业方面，冶金企业越来越大型化，原材料、半成品、成品和渣料的吞吐量形成巨大的物流系统。车间内，用于物料搬运的费用占总费用不小的比例。在金属冶炼车间，冶金起重机承担繁重的搬运任务。如钢水的倾覆、平炉的加料、钢材的装卸和堆垛，钢锭的搬运等。钢铁厂的规模越来越大，使起重机向大型化发展。对大吨位、大跨度、高速度的起重机的需求越来越大。冶金工业大量使用桥式起重机，最大起重量已经超过350吨。在整个生产过程中，任何一台起重机出故障，整个生产都会受不小的影响。比如，一台铸造起重机停车一小时，大约会少150吨的钢产出。所以起重运输机械在材料运输中扮演重要角色。国内有名的冶金起重机制造厂商有大连华锐重工集团股份有限公司和太原重工股份有限公司等。大连重工主营的冶金起重机有铸造、加料、料耙、电磁挂梁、板坯夹钳、钢卷夹钳、钢锭夹钳起重机等。已经向国外市场提供15000多台冶金起重机，服务于国内各大钢厂和国外众多冶金企业，保持较高的市场占有率。设计制造采用20多个国家标准，产品性能良好，得到了客户的认可。向宝钢提供的数百台冶金起重机被誉为样板设备，向俄罗斯马格尼托哥尔斯克钢铁公司和巴西伟拉瑞斯冶金公司出口的近百台冶金起重机运行良好。该公司制造的75-480t的铸造起重机在各大钢厂使用，并出口俄罗斯、泰国、马来西亚、巴西等国家。1986年大连重工与国外知名公司合作制造了国内第一台110+110t加料起重机。经过多年的发展，加料起重机产品已发展为五种机型，十余种规格，包括：20+20t～110+110t、180/50t、240/80t、260/80t、300/80t。太原重工是全球大型起重机制造商，生产6000余台起重机运输产品。代表产品：亚洲最大500吨铸造起重机；中国最大550吨锻造起重机；中国最大的280吨淬火起重机等。主钩起重量300吨以上的铸造起重机，该公司占中国市场份额90%以上。520t铸造起重机是中国起重量最大的铸造起重机。此次设计做如下安排：第二章主要介绍通用桥式起重机中冶金起重机的特点、分类及大小车运行机构。第三章是小车运行机构设计：零部件的选择和校核，启动和制动时间的计算和不打滑验算等。第四章是大车运行机构设计：大车车轮的选择和疲劳验算，确定万向联轴器等。第五章结束语。2冶金起重机介绍冶金起重机是专用桥式起重机，工作在金属冶炼车间，适用于金属冶炼、轧制和热加工。一般分为铸造、料耙、加料、脱锭、夹钳和淬火起重机等。冶金起重机的工作级别高。起重机的利用等级和载荷状态决定起重机的工作级别，一般都属于A6～A8级[7]；起重机的利用等级是指起重机在设计的工作周期内总的循环次数[7]；从1.6到400万次分为U0～U9共10个等级。冶金起重机工作极其繁重，频繁的启动和制动，电动机经常工作在反接和点动状态下，所以利用等级一般大于U6。载荷状态和两个因素有关，起升载荷与额定载荷之比和各个起升载荷作用次数与总的工作循环次数之比[7]。冶金起重机每次起吊的重物和小车自重接近，作用在主梁上的载荷和额定载荷也相近，所以它们都属于重型或特重型的载荷级别。冶金起重机的工作环境恶劣。工作车间有赤热金属熔炉，环境温度极其高。在转炉炼钢和轧钢车间里面，有很多粉尘和一些有害气体。司机的劳动强度高。为了提高起重机的利用率，有些起重机的几个机构必须同时工作，而且司机室离热源很近。冶金起重机还有特殊载荷多，冲击负载大等特点。2.1冶金起重机的分类2.1.1铸造起重机铸造起重机是炼钢和连续铸造车间的主要设备之一，主要将高炉车间运来的铁水倒入混铁炉中储存或保温，或倒入平炉中冶炼。小型铸造起重机，主钩和副钩在同一小车上，和通用桥式起重机差不多，只是工作级别高于普通桥式起重机。中、大型炼钢厂，起重量一般100吨以上。双梁式不能满足要求，出现了四梁四轨式和四梁六轨式铸造起重机。四梁四轨式铸造起重机由桥架、主小车、副小车、大车运行机构和电气设备5部分组成。为了方便倾覆钢水，主钩和副钩分别位于主小车和副小车上。主小车在主梁轨道上运行，副小车在副梁轨道上运行，为了互不干扰，副小车在主小车的底下穿行。四梁六轨式铸造起重机的主小车设有一个上部小车和两个下部小车。下部小车设有主起升机构的定滑轮组和主小车运行机构。上部小车固定主起升机构的电动机、制动器等部件。下部小车和上部小车通过球铰相连，球铰和下部小车一起运动。和四梁四轨式相比，四梁六轨式自重小。2.1.2装料起重机是给平炉或转炉加冷料的专用起重机，分为平炉加料桥式起重机、地面加料起重机和料箱加料起重机三种。平炉加料桥式起重机设在平炉炼钢车间内。车间内沿着跨度的一侧，按顺序排列一个或几个平炉，另一侧放着盛满炉料的料箱，起重机将料箱里的炉料装进平炉并均匀撒开；地面加料起重机用于大型平炉车间，沿着厂房长度方向运行。与平炉加料起重机相比，取消了起升和立柱回转机构，大大加快了加料速度；料箱加料起重机设在转炉炼钢车间。将料箱中的冷料加到转炉中去。小车上有料箱起升机构、倾翻机构和运行机构。有两种常用型式：两套起升机构实现料箱的起升和倾翻，分别用起升机构和倾翻机构实现料箱的起升与倾翻，后者生产效率较高。2.1.3料耙起重机料耙起重机是初轧厂和钢坯库中的主要起重设备，用途是从台架上取下钢坯，并在车间中进行堆垛和装车，利用料耙输送800～900℃的热钢坯。该起重机起重横梁上装有料耙、电磁吸盘和吊钩。电磁吸盘可以输送300℃以下的钢坯，耙齿可防止断电后钢坯有电磁吸盘掉落，吊钩可供辅助起吊工作。刚性料耙起重机的起重横梁利用导轨在回转小车（上部小车）底部刚性固结的导轨上移动。因为刚性料耙起重机横梁与回转小车有可伸缩、强制性的滑动连接，在起重机启动和制动时，起重横梁晃动小。它的结构复杂，轮压大，造价贵；挠性料耙起重机的起重机端梁利用每两根钢丝绳相互交叉的8根钢丝绳悬挂在小车上。它的自重较轻，轮压较小，但是起、制时晃动大。2.1.4板坯搬运起重机该起重机是钢坯和板坯库中的主要起重设备，用途是在轧机或连铸机的辊道上取走钢坯或板坯，并在仓库中堆垛。起重横梁两个或四个夹钳装置和一个有较大起重量或两个较小起重量的吊钩，有时还装有电磁吸盘。2.1.5脱锭起重机安装在炼钢厂的脱锭车间，使冷却到一定温度的钢锭与锭模分离。由工作对象不同，脱锭起重机可分为多用脱锭起重机和单用脱锭起重机两类。目前，我国大型钢厂使用三种传动形式的多用脱锭起重机：丝杆式机械脱锭起重机，钢丝绳式脱锭起重机和液压式脱锭起重机。丝杆式是使用最多的一种脱锭起重机，有脱锭力大、结构紧凑和生产效率等优点，但是结构复杂、检查维修困难、不容易加工；钢丝绳式的结构简单、维修起来方便、容易破损的部件少，但是需要较高的厂房和大的钢丝绳；液压式发展较晚，重量较轻、零部件不容易过载，但是液压油难以冷却、泄露后容易引起事故、油路系统出故障不容易检测出来。2.1.6夹钳起重机这种起重机用于初轧厂的均热炉车间，将经过脱模的钢锭装入均热炉中，以及将已经加热均匀的钢锭装入固定的翻斗车内。我国曾生产的夹钳起重机的规格有：5/10t、10/10t、20/30t、20/50t、30/50t五种。因为各机构工作速度很高，启动和制动也频繁，所以多采用直流驱动电机。2.2起重机运行机构它可以起吊材料和移动位置。分为无轨式和有轨式运行。前者采用轮胎或履带，用于汽车起重机和履带起重机等。它的机动性能好，可以方便地改变起重机的工作位置。后者采用铁路轨道或起重机专用轨道，铺设在地面上，承受载荷能力强。运行机构由电动机、传动装置、联轴器、传动轴、车路组和制动器组成。运行机构速率和起重机使用情况有关，工作越频繁速率越大。此外，运行速还和运动距离有关，距离越长速率越高。比如，桥式起重机大车运行速率大约为小车一倍。运行机构车轮和轨道间应有足够的轮压，保证机构启动不打滑。起重机应有足够的驱动轮，占总轮数的1/4~1/2。运行速度大于100m/min，需要全轮驱动。常见的主动轮布置方式有四种：图2.1中a方案是单边布置，适合轮压不均匀的单梁起重机小车。图2.1中b方案是对面布置，用于桥式起重机大车，使主动轮压之和保持一定的值；图2.1中c方案是对角布置，在旋转起重机中常用。图2.1中d方案是四角布置，在大型起重机，如冶金起重机中常用。图2.1主动车轮的布置方案2.2.1大车运行机构大车运行机构有电动机、制动器、传动装置和车轮部件组成。经常使用的速度范围是70m/min~120m/min。这里着重介绍车轮平衡装置。车轮数较多（8个及以上车轮）的运行机构，需要车轮平衡装置保证车轮轮压均布。平衡装置包括平衡架和平衡臂。平衡架使端梁下该两个车轮受的轮压值相等。若车轮数增加，用平衡臂将两个平衡架用轴连接，再与支承座相连。平衡臂使3个或4个车轮的轮压一样。二重平衡臂可最多有8个车轮。大型冶金起重机车轮数最多有32个。1-车轮平衡架；2-平衡臂图2.2带平衡臂和车轮平衡架的车轮装置2.2.2小车运行机构小车运行机构的组成有电动机、减速器、联轴器、传动轴、制动器和车轮部件等。减速器一般为立式。车轮部件包括车轮、角型轴承座、轴承、车轮轴和其它连接零件。3小车运行机构的设计计算3.1小车运行机构传动方案的确定根据减速器的位置，小车运行机构的传动方案分为两种：第一种是减速器装在小车旁边的运行机构，第二种是减速器装在小车中间的运行机构。第二种传动方案，其传动轴扭矩小，考虑到实际情况，这里选择减速器在中间的传动方案。高速端没有浮动轴。减速器输入端和电机采用齿式联轴器。低速端有浮动轴。减速器输出端和车轮采取齿式联轴器的连接方式。1-制动器；2-电动机；3-齿式联轴器；4-减速器；5-低速浮动轴；6-角型轴承箱；7-车轮图3.1小车运行机构简图3.2小车运行机构的计算小车运行机构初始参数：小车轨距7.5m运行速度32m/min工作级别M7级3.2.1选择车轮与轨道并验算其强度参考《起重机设计手册》[2]第三章第一节内容,估计小车总重为。假设起重机轮压均匀分布。则车轮的最大轮压为：=车轮的最小轮压为：=初选车轮：查阅参考文献[2]表3-8-11，当机构工作类型为重级时，选取车轮直径Dc=600mm。轨道型号QU100的许用轮压为35.5t≈35t。故初选Dc=600mm,而后校核强度。车轮踏面的疲劳强度计算载荷： = （3.1）车轮材料，取ZG35CrMnSi,车轮和轨道线接触局部挤压强度： （3.2）式中—许用线接触应力常数（）,由参考文献[2]表3-8-6查得=6.8；—车轮与轨道有效接触长度，对于轨道型号QU100可查文献[1]附表21得l=b=100mm；—转速系数，由文献[2]表3-8-7查，车轮转速==25.46rpm时，=1.03；—工作级别系数，由文献[2]表3-8-8查，工作级别为M7级时，=0.8；＞，所以满足强度要求。车轮和轨道点接触局部挤压强度： （3.3）式中—许用点接触应力常数（）,由文献[2]表3-8-6查得=0.181；R—曲率半径，车轮和轨道曲率半径的最大值，车轮半径为r=mm,由[1]附表22查得轨道曲率半径为。所以R=450mm；m—由（r为、中的最小值）所确定的系数，由文献[2]表3-8-9查得m=0.488；＞，故满足挤压强度要求。选定直径Dc=600mm的双轮缘车轮，记为：车轮SYL—600GB4628—843.2.2运行阻力计算摩擦阻力矩： （3.4）式中—车轮轮缘与轨道的摩擦、轨道的弯曲与不平行性、轨道不直以及运转时车轮的摆动等因素有关，查《起重运输机械》[3]表7-3得1.9；、—分别为起重机小车重量和起重量；k—滚动摩擦系数（mm），它与车轮和轨道的材料性质、几何尺寸及接触表面情况有关，查《起重运输机械》[3]表7-1,当Dc=600mm时，k=0.0008；—车轮轴承摩擦系数，查《起重运输机械》[3]表7-2得0.02；d—轴承内外径平均值（mm），查[1]附表19，车轮组直径为600mm的轴承型号7520，则140mm；当满载时的运行阻力矩：=585.2kg﹒m=5734.96N﹒m满载时摩擦阻力：无载荷时运行阻力矩：819.28N﹒m无载时运行摩擦阻力：3.2.3电动机的选择电动机的静功率： （3.5）式中—小车满载运行时的静阻力,19116N；—小车运行速度,32m/min；η—小车运行机构传动效率,η=0.9；m—驱动电动机台数,m=1初选电动机功率： 1.2 （3.6）式中kd—电动机起动时为克服惯性的功率增大系数,查《起重运输机械》[3]表7-6取kd=1.2；查参考文献[1]附表30电动机产品目录选择JZR2-51-8型电动机,功率Ne=22kw,转速=715r/min,转子飞轮矩2.56kg﹒m2，电机质量Gd=335kg。3.2.4验算电动机发热条件持续通电时间JC=25%的等效功率计算公式： （3.7）式中—工作类型系数，由《起重机运输机械》[3]表6-4查得,当机构工作级别为M7时，1.0；—启动及工作时间对发热影响的系数，由文献[3]表6-5查得小车运行机构平均启动时间与平均工作时间的比值，再由[3]图6-6查得1.13。NxNe，故发热验算通过。3.2.5选择减速器车轮转速：机构传动比：根据机构传动比，查[2]选用减速器型号为QJR280-25IIPL，其名义中心距为280mm，公称传动比25，高速轴许用功率[N]=22kw，II代表装配形式，L代表立式减速器，P是普通平键圆柱轴伸。Nx[N]3.2.6验算运行速度和实际所需功率实际运行速度： 35.94r/min （3.8）误差：适合实际所需电动机等效率： ＜故适合 （3.9）3.2.7验算启动时间起动时间计算公式[3]： （3.10）式中rpm；m=1—驱动电动机台数启动克服惯性力的总动力矩： 440.77N﹒m （3.11）满载运行，换算到高速轴上的运行静阻力矩： 254.89N﹒m （3.12）空载运行，换算到高速轴上的运行静阻力矩： 36.41N﹒m （3.13）初步估计制动轮和联轴器的飞轮矩=0.691kg﹒机构总飞轮矩：1.15（2.56+0.691）=3.7388kg﹒满载启动时间：无载启动时间：由[3]表7-6查得vc=32m/min=0.53m/s时，[tq]推荐值5.06s，<[tq]，电动机满足快速启动要求3.2.8按启动工况校核减速器功率启动状况减速器传递的功率： （3.14）式中28037.28NPd—计算载荷—减速器的个数，=1则=18.66kw所以减速器N<[N]，合适。3.2.9验算启动不打滑条件因起重机系室内使用，故不计风阻及坡度阻力矩。只验算空载及满载起动时两种工况。空载时，车轮与轨道切向力： （3.15） =1753kg 式中P1、P2—主动和从动车轮轮压，10000kg车轮与轨道黏着力：故无载起动时不会打滑。满载时，车轮与轨道切向力： （3.16） =2866kg 车轮与轨道黏着力：故满载起动时不会打滑3.2.10选择制动器由《起重运输机械》查得，对于小车运行机构制动时间tz3~4s，取tz=4s[3]；因此，所需制动力矩： （3.17）=251N﹒m由[1]附表15查得选用其制动转矩280N﹒m3.2.11选择高速联轴器及制动轮机构高速轴上联轴器的计算扭矩公式[3]： （3.18）式中293.85N﹒m—电动机额定转矩；n—联轴器的安全系数，查阅文献[1]得到运行机构n=1.35；—机构刚性动载系数，=1.2~2.0取=1.5电动机JZR2-51-8两端伸出轴各为圆锥d=70mm，l=140mm，由[1]附表31查得。由[2]表3-10-8查得QJR280-25VPL减速器高速轴端为圆柱形，。由参考文献[11]表1查得，选GICL齿式联轴器，主动端：A型键槽Z1型轴孔，d1=70mm，l1=107mm；从动端：A型键槽Y型轴孔，d2=48mm，l2=112mm，标记：GICL4联轴器JB/T8854.3-2001其公称转矩Tn=5000Nm＞Mc,飞轮矩，质量高速轴端制动轮：根据制动器已经选定为，由[1]附表16选择制动轮直径Dz=315mm，Z1型轴孔dz=70mm，l=107mm，标记：制动轮315-Y70JB/ZQ4389-86，飞轮矩为以上飞轮矩估计制动轮和联轴器的飞轮矩：=0.691kg，与估计值相符所以不需要修改3.2.12选择低速轴联轴器低速轴的联轴器计算转矩： （3.19）由《起重机设计手册》[2]表查的减速器轴端为圆柱形d=95mm，l=130mm。取浮动轴装联轴器轴径d=90mm，由[11]表2选用两个GICLZ6型齿式联轴器，主动端J1型轴孔A型键槽d=95mm，l=132mm；从动端J1型轴孔A型键槽，d=90mm，l=132mm。标记：GICLZ6联轴器JB/T8854.3-2001车轮轴直径为85mm,由[11]表2选用两个GICLZ6型齿式联轴器,标记：GICLZ6联轴器JB/T8854.3-20013.2.13验算低速浮动轴3.2.14.1疲劳验算运行机构疲劳计算载荷公式[7]： （3.20）浮动轴直径为90mm，其扭转切应力： （3.21）浮动轴材料为45钢，，查文献[2]表1-4-3，其扭转应力估计：135MPa，浮动轴的载荷变化为对称循环（因运行机构正反转扭矩值相同），许用扭转应力： 54MPa （3.22）式中—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=1.5~2.5[1]，取kx=1.6；km—与零件表面加工光洁度有关，对于Ra=3.2,km=1.15~1.2,对于Ra=12.5,km=1.25~1.35[1],取km=1.25，则k=1.25×1.6=2；—机构传动零件安全系数，查[2]表1-4-10，取=1.25，故疲劳验算通过3.2.14.2强度验算运行机构最大载荷公式[7]： =8991.81Nm （3.23）式中—考虑到弹性振动的力矩增大系数，=1.5~1.7，这里选择=1.6；—刚性动载系数，=1.2~2.0，取=1.7最大扭转应力： （3.24）许用扭转应力： （3.25）—工作最大载荷时机构传动零件的安全系数，查[2]表1-4-10，=1.5＜，故通过浮动轴直径：d1=d+(5~10)=95~100mm，取d1=100mm 图3.2小车浮动轴简图4大车运行机构的设计计算4.1设计的基本原则和要求大车运行机构的设计通常和桥架的设计一起考虑，两者的设计有重合部分，一般的设计步骤：1）确定桥架结构的形式和大车运行机构的传动方式；2）确定桥架的结构尺寸；3）安排大车运行机构的具体位置和尺寸；4）将两者结合起来考虑，完成大车的其余部件设计。和实际情况相联系，大车运行机构设计的基本要求是：1）结构不易复杂，重量要轻；2）要尽量和桥架相配合，使大车运行机构的布置更加合理，节约成本；3）尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架的刚度；4.2大车运行机构传动方案的确定大车运行机构的传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，桥式起重机常用的跨度（10.5~32m）范围均可用分别传动的方案。集中驱动是一台电机通过传动轴驱动两边车轮转动。因为起重机大车轨距过大，这种传动方案需要较长的传动轴，所以只适合厂房跨度小的起重机。分别驱动方案是一台电动机驱动一个主动车轮，没有较长中间轴，广泛使用于大车运行机构。用万向联轴器连接减速器输出轴端和车轮轴，它允许两者的中心轴线在垂直方向上有较大偏差，这样使大车运行机构布置更加方便，本次设计采用这种传动方案。图4.1是大车运行机构简图。1-电动机；2-制动器；3-联轴器；4-减速器；5-万向联轴器；6-车轮；7-角型轴承箱图4.1大车运行机构简图4.3大车运行机构的计算大车运行机构计算的初始参数：大车轨距25m运行速度60m/min 工作级别M7级4.3.1选择车轮和轨道，并验算其强度参考同类型规格相近的起重机，可近似认为主钩中心线至端梁两端主、从车轮中心线距离相等，主钩中心线离端梁中心线最小距离（极限尺寸）e=3m，参考《起重机设计手册》第三章第一节[2]，起重机估计总重G=90t（包括小车），小车重量Gxc=20t。图4.2是大车轮压分布图，计算大车的最大轮压和最小轮压：G-Gxc12.5meL=25m4Pmin4Pmax图4.2大车轮压分布图满载时最大轮压： （4.1）式中G—起重机自重,G=90000kg；Gxc—小车自重,Gxc=20000kg；Q—起升载荷,Q=120000kg；L—桥架跨度，L=25m；e—吊钩中心线至端梁中心线的最小距离,e=3m满载时最小轮压： （4.2）空载时最小轮压： （4.3）车轮踏面疲劳计算载荷： （4.4）查《起重机设计手册》[2]，选用车轮材料ZG35CrMnSi，车轮直径DC=600mm，当机构工作级别为M7时，许用轮压为38.7t＞38.15t，轨道型号为QU120（起重机专用轨道），对应轴承型号3626；由[12]表2查得，，然后进行强度验算。线接触局部挤压强度验算： （4.5）式中—许用线接触应力常数（N/mm2）,由参考文献[2]表3-8-6查得=6.8；—车轮与轨道有效接触长度，对于轨道型号QU120可查文献[1]附表21得l=b=120mm；—转速系数，由文献[2]表3-8-7查，车轮转速==31.83rpm时，=1.00；—工作级别系数，由文献[2]表3-8-8查，工作级别为M7级时，=0.8；＞，所以满足强度要求。点接触局部挤压强度验算： 353.16kN （4.6）式中—许用点接触应力常数（N/mm2）,690MPa，由文献[2]表3-8-6查得=0.181；R—曲率半径，车轮和轨道曲率半径的最大值，车轮半径为r=mm,由[1]附表22查得轨道曲率半径为。所以R=500mm；m—由（r为、中的最小值）所确定的系数，，由文献[2]表3-8-9查得m=0.468；＞，故满足挤压强度要求。根据以上计算结果，选定直径Dc=600mm的双轮与缘车轮标记为车轮SYL—600GB4628—844.3.2运行阻力计算摩擦总阻力距： （4.7）由《起重机设计手册》[2]表3-8-11查得车轮DC=600mm的轴承型号为3626，轴承内径外径的平均值为205mm。由《起重运输机械》[3]表7-1、7-2、7-3查得滚动摩擦系数k=0.0008，轴承摩擦系数μ=0.02，附加阻力系数β=1.5。满载时运行阻力矩：运行摩擦阻力：29326.5N当空载时，运行阻力矩：运行摩擦阻力：12568.5N4.3.3选择电动机电动机的静功率： 7.72kw （4.8）式中—大车满载运行时的静阻力,29326.5N；η—大车运行机构传动效率,η=0.95；m—驱动电动机台数,m=4初选电动机功率： 1.612.35kw （4.9）式中kd—电动机功率增大系数,查《起重运输机械》[3]表7-6取kd=1.6；查参考文献[1]附表30电动机产品目录选择JZR2-42-8型电动机,额定功率Ne=16kw,转速=715r/min,转子飞轮矩1.465kg﹒m2，电机质量Gd=260kg4.3.4验算电动机发热条件通电持续时间比JC=25%的等效功率计算公式： 10.036kw （4.10）式中—工作类型系数，由《起重机运输机械》[3]表6-4查得,当机构工作级别为M7时，1.0；—由文献[3]表6-5查得小车运行机构平均启动时间与平均工作时间的比值，再由文献[3]图6-6查得1.3。NxNe，电动机发热验算通过。4.3.5选择减速器车轮转速：31.83r/min机构传动比：22.46根据机构传动比，查文献[1]附表35，选用四台减速器，型号为ZQ-500-IV-4Z，公称传动比23.34，高速轴许用功率[N]重级=18.1kw（当输入轴转速为750r/min）。Nx[N]重级，减速器满足要求4.3.6验算运行速度和实际所需功率实际运行速度： 57.38r/min （4.11）误差：实际所需电动机等效功率：9.59kw＜故所选电动机适合。4.3.7验算起动时间启动时间公式为： （4.12）式中rpm；m=4—驱动电动机台数—JC25%时电动机额定扭矩当满载时的运行静阻力矩： 396.79N﹒m （4.13）空载运行时的运行静阻力矩： 170.05N﹒m （4.14）初步估计高速轴上制动轮和联轴器的飞轮矩之和：=2.12kg﹒机构总飞轮矩：1.465+2.12=3.585kg﹒满载启动时间：无载启动时间：满足机构快速启动要求4.3.8启动工作状况下校核减速器功率启动工况下减速器传递的功率： （4.15）式中=29326.5+=84958.08N—减速器的个数，=4因此21.38kw考虑到减速器有一定的过载能力，查文献[1]附表35，ZQ-500-IV-1Z减速器[N]轻级=24.5kw＞Nd，所以合适。4.3.9验算启动不打滑条件由于起重机在室内使用，故坡度阻力及风阻力均不考虑。只对四台电机空载和满载时的工况进行验算。四台电动机空载时启动： （4.16）式中P1—主动轮轮压，P1=G=450000NP2—从动轮轮压，P2=G=450000Nf—室内工作的粘着系数，f=0.2nz=1.05~1.2—防止打滑的安全系数=1.21n＞nz,，故四台电动机空载启动满足要求。四台电机满载时启动： （4.17）式中P1=(G+Q)=1050000N—主动轮轮压；P2=(G+Q)=1050000N—从动轮轮压；=3.61—1台电机工作时满载启动时间n1.05~1.2，故四台电机满载启动时不会打滑4.3.10选择制动器《起重运输机械》[3]中所述。取制动时间tz=5s。按空载计算制动力矩，即Q=0代入制动力矩计算公式[3]： （4.18）式中—制动时静阻力矩： -104.40N﹒m （4.19）0—坡度阻力；—最小摩擦力： （4.20）m=4—制动器台数，四套驱动装置工作=42.21查《起重机课程设计》[1]附表15。选四台YWZ-315/23，额定制动力矩Mez=180Nm。为制止打滑，使用时需将制动力矩调整到43Nm左右。因为制动时间tz＞tq(Q=0),而且在验算启动不打滑条件时是足够安全的，所以制动不打滑验算略掉。4.3.11选择联轴器根据传动方案高速轴为半齿联轴器，低速轴为万向联轴器。4.3.11.1高速轴联轴器的选择机构高速轴上的计算扭矩： 1.5×427.42=641.13Nm （4.21）式中—联轴器的等效力矩： 2213.71=427.42Nm （4.22）—等效系数见《起重机课程设计》[1]表2-6，取=2213.71Nm—安全系数，查阅文献[2]表1-4-10，取=1.5由《起重机课程设计》[1]附表31查得，电动机JZR2-42-8轴端为圆锥形，d=65mm，l=140mm。由文献[1]附表34查得ZQ-500-IV-1Z减速器高速轴端为圆锥形，d=50mm，l=85mm。故在靠电动机端从[1]附表45中选四个带φ300制动轮的半齿联轴器S169（靠电动机一侧为圆锥形孔），取传动轴轴端直d=55mm。电动机那一侧：d1=50mm，l1=85mm；靠近传动轴端：d2=50mm，l2=85mm。额定制动力矩，飞轮矩，重量为G=37.6kg。在靠减速器端，由参考文献[1]附表43查,选用四个CZL型带圆锥形孔半齿联轴器CLZ3（靠近减速器端为圆锥形轴孔），图号为S161。靠近传动轴端：d1=50mm，l1=85mm；靠近减速器端：d2=50mm，l2=85mm。额定制动力矩，=0.314，质量G=18.4kg。高速轴上转动零件飞轮矩之和：2.114与原估计相符，不需重算。4.3.11.2低速轴联轴器的选择机构低速轴的计算扭矩： 14215.78N﹒m （4.23）由[1]附表34查得ZQ-500减速器低速轴端为圆柱形，d=95mm，l=145mm。由文献[2]表3-8-11查得600mm的主动车轮的伸出轴为圆柱形，d=115mml=140mm。由低速轴计算转矩，查文献[14]表2，选用四个SWC250BH型标准伸缩焊接式万向联轴器，长度L=1035mm。记为：SWC250BH×1035联轴器JB/T5513。其疲劳转矩Tf=31.5，转动惯量(GD2)l=0.9660kg﹒m2，质量G=172kg，回转直径D=250mm。4.3.12高速传动轴的验算4.3.12.1疲劳强度验算高速传动轴的等效扭矩：427.42Nm传动轴直径为d=55mm,.故其扭转应力为： 12.85MPa （4.24）传动轴的材料为45钢，由第3章第2节知：,其扭转应力估计,135MPa，。许用扭转应力：54MPa。，故疲劳验算通过4.3.12.2静强度验算计算静强度扭矩计算公式[1]： 534.28Nm （4.25）式中—机构传动零件的动载荷系数，由《起重机课程设计》[1]表2-5查得=2.50；扭转应力： 16.06MPa （4.26）许用扭转剪应力： 120MPa （4.27）<[]II,故静强度验算通过。5设计总结此次毕业设计历经三个月左右，在这个过程中，了解了很多东西，巩固了大学四年学到的知识。将理论知识做综合梳理，对机械工程尤其是起重机机械方面有了更加深入地了解。毕业设计是一个枯燥又锻炼能力的过程，深刻地体会到机械行业标准的重要性。作为一名机械学生，合格的制图功底是最基本的要求。一张零件图或装配图应能准确地表达其结构，图纸的标注有相应的标准，比如标注文字的大小、字体等，标题栏和明细表也有国标标准。在制图过程中，培养了严谨认真的态度。