起重小车的计算问题.ppt

1、起重小车的计算问题,题 目：试算某厂加工车间使用的电动双梁吊钩桥式起重 机小车的起升机构和运行机构。 已知数据：起重量Q =10t,起升高度H =15m,起升速度 V=7.5/min,小车运行速度Vc = 45m/min,工作级别均为M5 级，机构接电持续率JC = 25%,小车质量估计Gxc=4t。 步 骤：,起升机构计算： 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，决定采用图 示的方案。,如图所示、采用了双联滑轮组。 按Q=10t，查表4-1取滑轮组倍 率ih=3,承载绳分支数：Z=6 即：Z=6； ih=3,查附表8选图号为G15吊钩组，得其质量：G0=

2、219kg,两动滑轮间 距A=185mm。,2、选择钢丝绳 若滑轮组采用滚动轴承，当ih=3,查1表2-1得滑轮组效率：h=0.985，钢丝绳所受最大拉力：,查1表2-4，中级工作类型（工作级别M5）时，安全系数： 5.5,钢丝绳计算破断拉力Sb:,查附表1选用瓦林吞型纤维芯钢丝绳6X19W+FC，钢丝公称抗拉 强度1670MPa，光面钢丝，右交互捻，直径d=14mm，钢丝绳最 小破断拉力Sb=108kN,标记如下： 钢丝绳 14NAT6 X 19W + FC1770ZS108GB8918-88,3、确定滑轮主要尺寸 滑轮的许用最小直径： Dd(e-1)=14(25-1)=336mm,式中系数

3、e=25由1表2-4查得。由附表2选用滑轮直径D=355mm， 取平衡滑轮直径Dp0.6D=0.6X355=213mm，由附表2选定Dp=225 mm。滑轮的绳槽部分尺寸可由附表3查得。由附表4选用钢绳直径d=14mm，D=355mm，滑轮轴直径D5=90mm的E1型滑轮标记为：,滑轮 E114x355-90 ZB J80 006.8-87 由附表5，平衡滑轮选用d=14mm，D=225mm，滑轮轴直径D5=45mm 的F型滑轮标记为： 滑轮 F14x225-45 ZB J80 006.9-87,4、确定卷筒尺寸，并验算强度 卷筒直径：Dd(e-1)14(25-1)336 由附表13选用400

4、，卷筒绳槽尺寸由3附表14-3查得槽 距，16mm，槽底半径8 卷筒尺寸：,取1500,式中 Z0-附加安全系数，取Z02； L1-卷筒不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即 L1A185（图4-23），实际长度在绳偏斜角允许范围内 可以适当增减； D0-卷筒计算直径 D0Dd40014414 卷筒壁厚： =0.02D（6-10）0.02X400（6-10）14-18 取 卷筒壁压应力验算：,选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度b195MPa，许用压应力： 故抗压强度足够 卷筒拉应力验算： 由于卷筒长度，尚应校验由 弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩图示于 图4-23,卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳

5、位于卷筒中间时：,卷筒断面系数：,式中 D-卷筒外径， D400 Di卷筒内径，DiD-2400-2X15370 于是： 合成应力：,式中许用拉应力: 卷筒强度验算通过。 故选定卷筒直径D400mm，长度L1500；卷筒槽行的槽底 半径r16；起升高度H15，倍率ih3；靠近减速器一 端的卷筒槽向左的A型卷筒，标记为： 卷筒 A400X1500-8X16-15X3左 ZB J80 007.2-87,5、选电动机 计算静功率：,式中 -机构总效率，一般0.80.9，取0.85 电动机计算功率：,式中系数Kd由1表6-1查得，对于M1-M6级机构， Kd0.75-0.85，取Kd0.8,查附表30

6、，选用电动机JZR242-8，取其Ne(25%)16KW，n1 715rpm，GD2d1.46kg.m2，电机质量Gd260kg 、验算电动机发热条件 按照等效功率法，求JC=25%时所需的等效功率：,式中 k25-工作级别系数，查1表6-4，对于M5-M6级， K250.75，-系数，根据机构平均起动时间与平均工作时 间的比值（tq/tg)查得。,由1表6-3，一般起升机构tq/tg0.1-0.2，取tq/tg0.1， 由1图6-6查得=0.87 由以上计算结果 NxNe,故初选电动机能满足发热条件 、选择减速器 卷筒转速：,减速器总传动比： 查附表35选ZQ-500-3CA减速器，当工作类

7、型为中级（相当 工作级别为M5级）时，许用功率N12KW，i040.17，质 量Gg345kg，入轴直径d150mm,轴端长L185mm(锥行） 8、验算起升速度和实际所需功率 实际起升速度：,误差：,实际所需等效功率： 9、校核减速器输出强度 由1公式（6-16）得输出轴最大径向力：,_卷筒上卷绕钢丝绳引起 的载荷； Gj4.56kN_卷筒及轴自重，参考附表14估计 _ZQ500减速器输出轴端最大允许径向载荷，由 附表40查得。,由1公式（6-17）得输出轴最大扭矩： 式中: Nm _电动机轴 额定力矩 max2.8 当JC=25%时电动机最大力矩倍数，由附表33查出； 00.95 减速器传

8、动效率 M=26500 N-减速器输出轴最大容许转矩，由附表36查得。 由上计算，所选减速器能满足要求,10、选择制动器 所需静制动力矩：,式中: Kz=1.75制动安全系数，由1第六章查得。 由附表15选用YWZ5 -315/23制动器，其制动转矩ez 180280，制动轮直径z=315，制动器质量z 44.6kg,11、选择联轴器 高速轴联轴器计算转矩，由1（6-26）式：,式中 ： Me218电机额定转矩（前节求出）； n1.5联轴器安全系数；,由附表31查得JZR2-42-8电动机轴端为圆锥形d=65mm， L=105，从附表34查得ZQ-500减速器的高速轴端为圆锥 形d=50mm，

9、L=85mm,靠电动机轴端联轴器，由附表43选用CLZ3半齿联轴器，其图号 为139，最大容许转矩j3150c值，飞轮力矩 （GD2)L0.403kg.m2，质量L23.6kg； 浮动轴的两轴端为圆柱形d45，l85 靠减速器轴端联轴器由附表45选用带300mm制动轮的半齿联轴 器，其图号S124，最大容许转矩Mt3150Nm，飞轮矩（GD2)L 1.8kg.m2 ，质量z38.5kg，为与制动器YWZ5315/23相适应， 将S124联轴器所带300制动轮，修改为315mm应用。 结果：电动机侧选用CLZ3半联轴器，减速器侧选用S124半联轴器 其均满足j c。,12、验算起动时间 起动时间

10、： 式中: 静阻力矩：,平均起动转矩： 据教材表6-3，平均起动力矩：,通常起升机构启动时间为1-5s，此处tq1s,可在电气设计时，增 加起动电阻，延长启动时间，故所选电动机合适。,13、验算制动时间 制动时间： 式中：,由1表6-6查得许用减速度，0.2，= 故: 所选制动器合适 14、高速浮动轴计算 （1）疲劳计算 由2起升机构疲劳计算基本载荷：,式中：,（物品起升或下降制动的载）荷动载系数,动载系数,由前节已选定轴径d45mm，因此扭转应力：,轴材料用45号钢，b=600MPa,s=300MPa， 弯曲： 扭转： 剪切：,轴受脉动循环的许用扭转应力：,式中： _考虑零件几何形状和零件表

11、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，Kx1.5-2.5 Km_与零件表面加工光洁度有关， 光洁度为3.2时，Km1.15-1.2； 光洁度为12.5时，Km1.25-1.35； 此处取：K2X1.252.5 _考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对碳钢及低合 金钢0.2 1_安全系数，11.25（由2表30查得）。,（2）强度验算 轴所受最大转矩： 最大扭转应力： 许用扭转应力：,浮动轴的构造如图4-24所示，中间轴径d1d+(5-10)5055mm， 取d155mm。,式中：,安全系数,故通过,小车运行机构计算 1、确定机构传动方案

12、 经比较后，确定采用如图4-25所示的传动方案：,2、选择车轮与轨道并验算其强度 车轮最大轮压：小车质量估计取Gxc4000kg。假定轮压均匀： 车轮最小轮压： 初选车轮： 由附表17可知，当运行速度60m/min时， 工作级别为中级时，车轮直径Dc=350mm,轨道型号为18kg/mP18,的许用轮压为3.49tPmax3.5t。根据GB4628-84规定，直径系列 为Dc250、315、400、500、630mm，故初选车轮直径Dc315mm。 而后校核强度。,强度验算： 按车轮与轨道为线性接触及点接触两种情况验算车轮接触强度。 车轮踏面疲劳计算载荷： 车轮材料，取ZG340-640，s3

13、40MPa,b640MPa 线接触局部挤压强度：,式中： K1_许用线接触应力常数（N/mm2),由1表5-2查得K16； L_车轮与轨道有效接触长度，对于轨道P18（由附表22）， 查得：Lb28.2mm: C1_转速系数，由1表5-3，车轮转速： C2_工作级别系数，由1表5-4，当M级时C21。,故通过,点接触局部挤压强度： 式中： K2 _许用点接触应力常数（N/mm2),由1表5-2查得K20.181； R _曲率半径，车轮与轨道曲率半径中的大值， 车轮： 轨道曲率半径：,_ 由 （r为r1、r2中的小值）所确定的系数， 由1表5-5查得0.47,故通过,根据以上计算结果，选定直径D

14、c315的单轮缘车轮，标记为： 车轮 DYL315 GB 462684,、运行阻力计算 摩擦阻力矩： 查附表19，由Dc350mm车轮组的轴承型号为7518，据此选 Dc315mm 车轮组轴承亦为7518。轴承内径和外径的平均值d 125mm。由1表7-1表7-3查得滚动摩擦系数k0.0005，轴承 摩擦系数0.02，附加阻力系数=2.0，代入上式得满载时运 行阻力矩：,运行摩擦阻力： 当无载时：,4、选电动机 电动机静功率：,驱动电动机台数,机构传动效率,满载时静阻力,初选电动机功率：,电机功率增大系数，查1表7-6.,由附表30，选用电动机：JZR2-12-6Ne3.5kw n1910r/

15、min， (GD2)d0.142kg.m2电机质量；Gd80kg 5、验算电动机发热条件 等效功率：,工作级别系数，由1、JC25%查表,故电动机发热条件通过,由1查表6-5得 0.2，再查图6-6得出,6、选择减速器,车轮转速： 机构传动比： 查附表40选用ZSC-400-2减速器：,当输入转速为1000r/min时,7、验算运行速度和实际所需功率 实际运行速度：,误差：,合适,实际所需电动机等效功率：,故合适,8、验算起动时间 起动时间： 式中：,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上的运行静阻力矩： 初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩：,机构总飞轮矩：,无载起动

16、时间：,满载起动时间：,由1表7-6查得，当c45/min0.75/s时tq推荐值为 5.5s， 故所选电动机能满足快速起动要求。,9、按启动工况校核减速器功率 起动工况减速器传递的功率：,式中：,运行机构中同一级传动的减速器个数,所用减速器的N中级2.8kwN，如改选大一号，则中心矩将 由400增至600，其N中级23.8kw，i021.15；相距太大，考 虑到减速器有一定过载能力（如N轻级6kw）故不再变动。 10、验算起动不打滑条件 因室内使用，故不记风阻及坡度阻力据，只验算空载及满载 起动时两种工况。 1）空载起动时 主动车轮与轨道接触处的圆周切向力：,车轮与轨道的粘着力：,故可能打滑

17、，解决办法是在空载起动时增大起动电阻，延长起动 时间。 2）满载起动时 主动车轮与轨道接触处的圆周切向力：,车轮与轨道的粘着力： 故满载起动时不会打滑，因此所选电动机合适。 11、选择制动器 由1查得，对于小车运行机构制动时间tz34s，取tz3s， 因此，所需制动转矩：,由附表15选用YWZ5 200/23制动器，其制动转矩Mez112Nm。 考虑到所取制动时间tz3s与启动时间tq2.64s很接近，故 略去制动不打滑条件验算。 12、选择高速轴联轴器及制动轮 高速轴联轴器计算转轴，由1(6-26)式：,式中：,_电动机额定转矩,机构刚性动载系数，取：,联轴器安全系数，运行机构：,由附表31

18、查得电动机JZR2-12-6两端伸出轴各为圆柱形d35， 80，由附表37查得ZSC-400减速器高速轴端为圆柱形d130 ，L55。故从附表41选鼓型齿式联轴器，主动端型 键槽d135，80;从动端型键槽d230，=55 。 标记为：GICL1联轴器:,其公称转矩: 高速轴端制动轮： 根据制动器已选定为YWZ5 200/23，由附表16选制动轮直径Dz200 ，圆柱形轴孔d35，80。 标记为：制动轮200-Y35 JB/ZQ4389-86 其飞轮矩GD2z0.2kg.m2，质量Gz10kg 以上联轴器与制动轮飞轮矩之和： 与原估计0.26kg.m2基本相符，故以上计算不需修改。,飞轮矩：,质量：,13、选择低速轴联轴器 低速轴联轴器计算转矩，可由前节的计算转矩Mc求出： 由附表37查得ZSC-400减速器低速轴端为圆柱形d65， L85，取浮动轴装联轴器轴径d60，L85,由附 表42选用两个GICLZ3鼓型齿式联轴器。其主动端：Y型轴孔A型键 槽，d1=65。从动端：Y型轴孔，A型键槽，d260，L 85。,标记为：,由前节已选定车轮直径Dc315，由表19参考350车轮 组，取车轮轴安装联轴器处直径d65，L85，同样 选用两个GICLZ3鼓型齿式联