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毕业设计设计题目30t起重设备起升机构设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意作者签名 日 期 指导教师签名 日 期 使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计(论文)的规定,即按照学校要求提交毕业设计(论文)的印刷本和电子版本;学校有权保存毕业设计(论文)的印刷本和电子版,并提供目录检索与阅览服务;学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文;在不以赢利为目的前提下,学校可以公布论文的部分或全部内容作者签名 日 期 学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担作者签名日期年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文涉密论文按学校规定处理作者签名日期年月日导师签名日期年月日摘要起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备,它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特殊的工艺操作,实现机械化和自动化起重机械运送的物料可以是成件物品,也可以是散料或者是液态的起重机受的载荷是变化的,它是一种间歇动作的机械起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成,机械方面是指起升、运行、变幅和旋转等机构,即起重机一般是多种动作的本设计通过对桥式起重机的大车运行机构部分的总体设计计算,以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用;运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计,完成了桥式起重机的机械部分的设计通过一系列的设计,满足了30/5t起重量、桥跨度为
16.5米的设计要求,并且整个传动过程比较平稳,且大车运行机构结构简单,拆装方便,维修容易,价格低廉ABSTRACTCraneisakindofmechanicalequipmentsusedforliftingmovingloading/unloadingandinstalling.Itcanlowerthemanualworkloadandupgradeproductivity.Itcanbeoperatedinsomespecialenvironmenttooandworkwithhighautomaticlevel.Cranecanoperatewholeobjectsdisintegratedmaterialsorliquidsubstances.Thecraneloadsvaryfromtimetotimesoitisaperiodicoperationalmachine.Acranecontainsthreemajorpartsmechaniccomponentsametalstructureandelectricaldevices.Acrane’smechanicalmovementsaremulti-actionssuchasraisingrunningandrotating.Thispaperismaindealwithmechanicaldesignforthemovingmainframeofbridgecraneincludingalldesigncalculationselectionofelectricalmotorsclutchbufferandbrakesthedesignandcalculationofthemainframereducercalibrationandverificationofthecalculationforthepartsandstructuredesigns.Throughaseriesofworkthedesignissatisfiedwiththefunctionalrequirements30/5ttonliftingpowerand
16.5metersbridgespan.Thecourseofdriveisquitesmooth.Themechanicalstructureofthemainframeissimpleeasytoinstall/disassembleandmaintain.Andithaslowcost.目录前言3第一章绪论
31.1工程机械及我国起重机的发展现状
31.2桥式起重机概况
31.
2.1起重机简介
31.
2.2桥式起重机简介
31.
2.3桥式起重机的结构
31.3起重机设计的总体方案
31.
3.1小车的设计
31.
3.2端梁的设计3第二章起重机主起升机构的设计
32.1钢丝绳的选择
32.
1.1钢丝绳受到静拉力的计算
32.
1.2钢丝绳型号选择
32.
1.3滑轮组选择
32.2卷筒的选择
32.
2.1卷筒直径选择
32.
2.2卷筒长度
32.
2.3卷筒的转速计算
32.3选择电动机
32.
3.1电动机静功率的计算
32.
3.2电动机功率
32.
3.3电动机过载能力校验
32.4减速器的选择
32.
4.1传动比的计算
32.
4.2标准减速器的选择
32.
4.3验算减速器
32.5选择制动器
32.6选择轴及联轴器
32.
6.1轴的选择
32.
6.2联轴器的选择
32.7起动及制动时间验算
32.
7.1起动时间和起动加速度验算
32.
7.2制动时间和制动平均加速度验算3第三章起重机副起升机构的设计3第四章小车运行机构的设计
34.1运行阻力的计算
34.
1.1摩擦力Fm的计算
34.
1.2坡道力Fp的计算
34.
1.3运行风阻力Fw
34.2电动机的选择
34.
2.1电动机的静功率的计算
34.
2.2电动机的初选
34.
2.3电动机的过载能力校验
34.3起动时间与起动平均加速度的验算
34.
3.1满载上坡,迎风的起动时间
34.
3.2起动平均加速度计算
34.4标准减速器的选择
34.
4.1减速器传动比
34.
4.2标准减速器的选用
34.5制动器的选择
34.6传动轴和联轴器的选择
34.
6.1轴的直径选择
34.
6.2高速轴联轴器
34.
6.3低速轴的联轴器
34.7运行打滑验算
34.
7.1起动时按下式进行验算
34.
7.2制动时按下式进行验算3第五章大车运行机构的设计
35.1设计的基本原则和要求
35.
1.1机构传动方案
35.
1.2大车运行机构具体布置的主要问题
35.2大车运行机构的计算
35.
2.1摩擦力Fm的计算
35.
2.2坡道力Fp的计算
35.
2.3运行风阻力Fw
35.3电动机的选择
35.
3.1电动机的静功率的计算
35.
3.2电动机的初选
35.
3.3电动机的过载能力校验
35.4起动时间与起动平均加速度的验算
35.
4.1起动时间的验算
35.
4.2起动平均加速度计算
35.5标准减速器的选择
35.
5.1减速器传动比
35.
5.2标准减速器的选用
35.6制动器的选择3第六章双梁桥式起重机金属结构设计
36.1载荷的计算
36.
1.1自重载荷
36.
1.2移动载荷
36.2主梁的结构及尺寸选择
36.
2.1按梁的强度条件确定梁高hs
36.
2.2按刚度条件确定梁高
36.
2.3梁的截面参数取值
36.3主梁设计计算
36.
3.1强度计算
36.
3.2主梁的刚度计算3第七章焊接工艺设计3结论3谢辞3参考文献3附录3前言随着现代工业的发展,在冶金、机械、交通运输、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口和国防等工业部门中起重机的越来应用越广泛它不仅只在生产过程中起辅助作用,而且已成为大批生产和流水作业不可缺少的组成部分;它是现实机械化、自动化减轻笨重体力劳动、提高作业效率、实现安全生产的起重运输设备在国民经济各部门的物质生产和物资流通中,起重机作为关键的工艺设备或重要的辅助机械,在现代化大生产中具有不可替代的作用,加强对起重机的研究和改进对提高我国的物料搬运水平具有重要的意义我国目前广泛应用于机械、冶金、运输等行业的桥式起重机占了我国起重机的40%左右近年来,我国起重机行业的发展较西方发达国家要落后,仍采用传统的设计方法加强对起重机新型结构的大胆探索和创新研究,对加强我国起重机行业的发展和完善具有重大的理论意义和实际意义本论文旨在在吊钩桥式起重机的设计过程中,对部分新的设计方法作以尝试由于经验不足、能力有限,而且重在从理论上进行设计,所以还有许多不完善之处,如要应用于生产实际还需进一步实验、分析研究并恳切地希望各位老师批评指正,提出宝贵建议第一章绪论
1.1工程机械及我国起重机的发展现状我国的起重机行业是从建国后开始建设,大部分是采用前苏联标准改革开放以后,随着我国的工业迅速发展,各行业对起重机的要求也随之提高作为特种设备,检验也要求相对严格国家也逐步形成了一定制造,检验标准电气设备也随着不同的要求而改变有传统的接触器控制,也逐步向自动化方面发展随着变频器,可编程控制器(PLG)的技术成熟,也被广泛应用在起重机当中为了起重机方面操作人员的安全,无线远程控制也逐渐普及为了,满足高精度,多速度行车的需要,机械部分要求也越来越高,设计更精确,起重机作为一种大型起重设备,广泛用于国民经济各个领域,而国内起重机近几年的发展却十分缓慢上世纪60年代到70年代初,我国从前苏联引进了TV型钢丝绳式起重机其间曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术但均未获得广泛的推广应用桥式起重机的现状桥式起重机是作为生产车间最常用的基础设备,也是在各类起重机中,需求量最大的一般桥式起重机有以下几部分组成有起升机构,小车运行机构,大车运行机构,控制电路,金属框架结构等主要机构组成在现在的桥式起重机机械制造中,还是传统的用大的钢构成本,还有沉重的运行机构,来超大的满足需要,在制造工艺中还存在着种种问题,对于材料有很多的浪费情况,为了极大的节省成本,故要精确的计算受力及选择配件在原有的基础上进行改进,符合实际工作场合
1.2桥式起重机概况
1.
2.1起重机简介起重机械是一种以间歇作业方式对物料进行起升、下降和水平移动的搬运机械起重机械的作业通常带有重复循环的性质,一个完整的作业循环一般包括取物、起升、平移、下降、卸载等环节经常起动、制动、正反向运动是起重机械的基本特点广泛应用于工业、交通运输业、建筑业、商业和农业等分类根据起升机构的活动范围不同,分为
1.只有单个起升机构的起重机械,只能在固定点起降物料或人员,如滑车、葫芦、升降机和电梯等
2.带有运行机构的电葫芦,可以沿一定线路装卸物料
3.起重机则可以在三个坐标的空间搬运物料,又分桥式类和回转类
1.
2.2桥式起重机简介桥式起重机由桥架和起重小车两大部分组成,桥架两端通过运行装置,直接支承在高架轨道上,沿轨道纵向运行;其中小车在桥架主梁上沿小车轨道横向运行分类:单主梁桥式起重机具有一根主梁的桥式起重机双主梁桥式起重机具有两根主梁的桥式起重机葫双桥式起重机采用电动葫芦作为小车上起升机构的桥式起重机
1.
2.3桥式起重机的结构吊钩桥式起重机是由一个有两根主梁和两根端梁构成的双梁桥架在桥架上运行起重小车可垂直起吊和水平搬运各类物体它广泛适用于机械加工和装配车间料场运输等场合桥式起重机一般由桥架、起重小车、大车运行机构、驾驶室(包括操纵机构和电气设备)等四大部分组成桥式起重机的机构部分有起升机构、小车运行机构和大车运行机构三部分,各机构有单独的电动机进行驱动
1.3起重机设计的总体方案本次起重机设计的主要参数如下:起重量30t跨度
16.5m,起升高度为14m起升速度18-28m/min小车运行速度v=
44.6m/min大车运行速度V=
84.7m/min大车运行传动方式为分别传动;桥架主梁型式桁架式.小车估计重量4t,起重机的重量
16.8t.工作级别为M5根据上述参数确定的总体方案如下
1.
3.1小车的设计小车主要有起升机构、运行机构和小车架组成起升机构采用闭式传动方案,电动机轴与二级圆柱齿轮减速器的高速轴之间采用两个半齿联轴器和一个中间浮动轴联接起来,减速器的低速轴鱼卷筒之间采用圆柱齿轮传动运行机构采用全部为闭式齿轮传动,小车的四个车轮固定在小车架的四周,车轮采用带有角形轴承箱的成组部件,电动机装在小车架的台面上,由于电动机轴和车轮轴不在同一个平面上,所以运行机构采用立式三级圆柱齿轮减速器,在减速器的输入轴与电动机轴之间以及减速器的两个输出轴端与车轮轴之间均采用带浮动轴的半齿联轴器的连接方式小车架的设计,采用粗略的计算方法,靠现有资料和经验来进行,采用钢板冲压成型的型钢来代替原来的焊接横梁
1.
3.2端梁的设计端梁部分在起重机中有着重要的作用,它是承载平移运输的关键部件端梁部分是由车轮组合端梁架组成,端梁部分主要有上盖板,腹板和下盖板组成;端梁是由两段通过连接板和角钢用高强螺栓连接而成在端梁的内部设有加强筋,以保证端梁桥架受载后的稳定性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传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第二章起重机主起升机构的设计设计要求起重量30t跨度
16.5m起升速度18-28m/min,起升高度为14m通常在起重机的设计过程中,在根据实际现场的工作环境,来确定起重机的工作级别那么在本设计中,考虑到通常情况,那么选择一般级别M5级在我们一般的设计过程中严格执行国家的标准不能过擅自进行非标的设计必须通过国家特种设备检验中心的许可
2.1钢丝绳的选择通常采用省力的机构,一般采用动,静滑轮组的组合,从而减轻对传动机构的要求那么,但我们还要考虑到运行速度以及所占得到设备外形尺寸的大小,以及还有运行效率的问题这样我就把二者的结合,取中进行优化,在滑轮组的选择手册上选得初步选择双联滑轮组,如图1所示滑轮组省力倍数m=4滑轮效率ηz=
0.
922.
1.1钢丝绳受到静拉力的计算最大静拉力:式中Q是起升量=30t;=
0.92;m=4那么S=30x103x
9.8/2x4x
0.92=
39.9KN
2.
1.2钢丝绳型号选择钢丝绳是起重机的重要部件,也是安全系数要求较高的部件已经形成了国家标准,那么我们要考虑到各种型号的功能,以及材料的利用率,进行有比较的选择d=c其中式中d为钢丝绳直径,c钢丝绳选择系数取
0.104d=
22.77mm.在起重机设计手册钢丝绳选择列表6w35-
23.5-1550-I型L=10x103x7+30额外长度=100m额外长度是包括固定钢丝绳长度以及滑轮缠绕长度图2-1钢丝绳绕线图
2.
1.3滑轮组选择经过对钢丝绳的选择,双联滑轮组可以满足该机构的需要滑轮组滑轮直径的计算D≥e×d=
455.4式中e为滑轮直径选择系数取
20.所以D=450mm.DO在起重机设计手册的滑轮组列表中选择450mm,滑轮组选择代号为LGS
510.5x450-200-95型
2.2卷筒的选择
2.
2.1卷筒直径选择卷筒直径D0=e1-1d式中e1是卷筒选择系数取
26.所以D0=25x
23.5=
587.5mm.
2.
2.2卷筒长度Ls=L0+L1+L2+Lg式中:L0是钢丝绳缠绕部分长度,L0=L×p/πD
0.其中卷筒的螺距为20mm.L0=100x103x20/
587.5x
3.14=1084mm.L1无绳端尺寸取200mmL2固定钢丝绳用长度取80mmLg为中间光滑部分长度取50mm那么Ls=1414mm所以查起重机设计手册表3-3-
6.取T1024-500-1500-右-30t-
20.
2.
2.3卷筒的转速计算nt=60mv/πD式中v是起升速度(m/s).所以nt=
15.09转/min
2.3选择电动机
2.
3.1电动机静功率的计算Pj=Q×V/1000η式中η机构总功率η=ηz×ηd×ηt×ηcηz为在表3-2-10中取
0.95,ηd导向轮到效率在表2-2-3中取
0.
985.ηc卷筒的效率
0.
985.ηt传动效率,在表2-2-4中取
0.85所以η=
0.783那么Pj=
26.366kw
2.
3.2电动机功率Pj=GQv/1000η=
21.1kw式中G于表2-2-5取
0.8所以Pj取26kw初步选择YZR225M8-708型电动机
2.
3.3电动机过载能力校验Pn其中式中Pn基准通电持续率是电机额定功率(kw)λm电机转矩允许过载倍数,取
2.
8.H超载系数,绕线型电机取
2.1U电机台数,为一台所以,Pn因为YZR225M8-708型电动机在JC25%,CZ=150时,输出P=
24.096kw大于Pn故满足要求
2.4减速器的选择
2.
4.1传动比的计算式中:n为电动机的额定转速nt为转筒的转速
2.
4.2标准减速器的选择式中:K为减速器选择系数取
1.
1.故故在减速器手册上选择ZQ-650-I-3CA型减速机传动比
48.57因为ZQ型制造容易,价格低廉,能够满足设计需要
2.
4.3验算减速器最大径向力Fmax,短暂最大扭矩Tmax其中起升载荷系数取
1.
2.S钢丝绳最大静拉力Gt卷筒的重力
7379.4N[F]是减速器允许的最大径向载荷Fmax=
37.05kN≤[F]=42000NTmax=φ2T≤[T]T钢丝绳产生的最大扭矩Tmax=
1.2×s×
0.5=
16.6kN.m≤[T]=19000所以减速器符合设计要求
2.5选择制动器制动器是保证起重机安全的重要部件,制动器制动力矩必须要大于货物产生力矩在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度制动转矩应满足下式要求式中Tz制动器制动转矩Kz制动安全系数,与机构的重要程度和机构的工作等级有关取
1.75Q额定起升载荷D0卷筒的卷绕直径500η机构的总效率
0.785M滑轮组的倍率为4i传动结构的传动比
48.57计算得TZ≥
737.26N.m在制动器样本上选取YWZ3-315/90型其制动力矩为900N.m直径350mm
2.6选择轴及联轴器
2.
6.1轴的选择轴所传递力矩T=9550P/n=
350.7N.m其中所以:直径取55mm.
2.
6.2联轴器的选择依据所传递的扭矩,转速和被连接的轴径等参数选择起升机构联轴器应满足下式的要求式中T所传扭矩的计算值按第II类载荷计算的轴最大扭矩对于高速轴所以,=
617.24N.m联轴器的许用扭矩K1联轴器的重要程度系数,起升机构取
1.8K3角度偏差系数,从表3-12-4中选
1.25所以T=1388N.m故选用CL3型
2.7起动及制动时间验算
2.
7.1起动时间和起动加速度验算起动时间式中:n电动机的额定转速Tq电动机平均起动转矩,查表2-2-8,Tq=
1.5TnTn=350N.m式中:Jd电动机转子转动惯量查表
0.82Je为制动轮和联轴器转动惯量,在表3-7-4和3-12-7中选择
0.6,
0.12[J]=
1.771+
0.059=
1.83所以,Tq=
0.475s查表2-2-9[Tq]一般小于
1.5s.所以合适起动时间还要验算平均加速度来验证aq=v/tq≤[a]式中aq是起动平均加速度V起升速度[a]推荐值为
0.
2.所以aq=
0.177≤[a]符合起重机设计标准
2.
7.2制动时间和制动平均加速度验算满载下降制动时间式中:n满载下降时电动机的转速,通常取
1.1nTz制动器的制动转矩为900N.mTj满载下降时制动轴静转矩所以,
210.6N.m[J`]是满载下降时换算到机构总的转动惯量,按下式计算那么,Tz=
0.6942s[tz]推荐时间可取[tz]≈[tq]=
1.5s制动平均减速度是满载下降速度m/s可取=
1.1vaj无特殊要求不的大于表2-2-10中
0.2计算得aj=
0.1901[a]=
0.2符合设计规范的要求限位开关取Lx36-84型第三章起重机副起升机构的设计设计要求起重量30T起升速度18m/min,起升高度为14m由于主副起升的机构选择基本上相同,设计过程不在叙述钢丝绳选择6W19-11-1551型工作拉力
8.26KN滑轮组选择如图2卷筒选择直径300mm型号为T1020-300-1500-右-5T-30电动机选YZR180L-8,功率13Kw,转速为700转/分减速器的型号为ZQ-400-v-3CA传动比
20.47制动器型号YWZ3-250/45型限位开关选择Lx10-11型图3-1钢丝绳绕线图第四章小车运行机构的设计设计要求运行速度
44.6m/s
4.1运行阻力的计算双梁起重机小车在平直的轨道上运行静阻力Fj包括有摩擦力Fm的作用有坡道阻力Fp的作用,还用风阻力Fw的作用这里所设计的起重机在理想条件下风阻力Fw=
0.
4.
1.1摩擦力Fm的计算小车满载运行的最大摩擦阻力式中Q是起升载荷G是小车自重约为6200kg.f滚动摩擦系数,差表2-3-2取
0.
3.d是与轴承相配合出轴的直径65mmμ为车轮轴承摩擦系数,差表2-3-3取
0.015D是车轮的踏面直径是350mm
4.
1.2坡道力Fp的计算Fp=Q+Gsin式中为坡度角因为一般坡度角很小,计算中可用轨道坡度i来替代sin,一般桥式起重机i值取
0.001那么Fp=
217.8N
4.
1.3运行风阻力Fw由于所设计的桥式起重机是在理想条件下运作,不考虑风的因素故取0所以,Fj=
3483.8N
4.2电动机的选择
4.
2.1电动机的静功率的计算 V0是初选运行速度为
44.6m/minη机构运行效率取
0.9m电动机个数为1个那么,Pj=
2.88Kw
4.
2.2电动机的初选由于运行机构的静功率载荷变化小,动载的变化大,因此电动机的额定功率应大于静功率,以满足要求桥式起重机一般按以下公式选择Kd是考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数,室内的可取
1.3所以,Pj=
3.774Kw故在样本中选取4kw根据工作情况,该电动机的通电持续率Jc=25℅CZ=
300.转速选择1000转/分故选取YZR132M2-6型
4.
2.3电动机的过载能力校验 Pn是基准通电持续率的电动机功率 M电动机个数 是相对于基准通电持续率的平均起动转矩的表示值一般饶线型异步电动机取
1.7FjII运行静阻力为
3483.8N V运行速度,据与初选的电动机转速确定传动比所以v=
0.743∑J机构的总的转动惯量,即折算到电动机轴上的转动惯量按照下式计算J1是电动机转子的转动惯量J2电动机轴上制动轮上和联轴器的转动惯量K计及到其他传动件飞轮矩的影响系数可取
1.1Ta机构的初选起动时间,一般情况下桥架类的小车运行机构去5sn电动机的额定转速那么,Pd=
2.9kw
4.3起动时间与起动平均加速度的验算
4.
3.1满载上坡,迎风的起动时间式中n电动机的额定转速 机构的总的转动惯量,在上边已经求的为
1.90Kg.m2Tmq电动机的平均起动转矩,计算的
92.5N.mTj满载上坡,迎风时作用在电动机轴上的静阻力矩,按下式计算其中FjI是运行阻力
3483.8N所以,t=
5.19s
4.
3.2起动平均加速度计算为了避免过大的冲击及物品摆动,应验算起动时间的平均加速度,一般应在允许范围内,参考表2-3-6a=v/t=
0.13故在允许范围内
4.4标准减速器的选择
4.
4.1减速器传动比机构的计算传动比D车轮的踏面直径,为350mmn电动机的额定转速v0初选电动机的运行速度
44.6m/min
4.
4.2标准减速器的选用减速机的设计寿命该与机构的总的寿命相符合由于运行机构的动载荷较大所以应该以实际载荷来选择由于起动和制动时的惯性载荷几乎全部传给传动零件,那么我们就要根据起动是的工况来确定减速机的计算输入功率为m减速机的个数,这里为1个V运行速度
0.730η运行机构的效率
0.9Fg运行起动是的惯性力,按下式计算其中是考虑到机构中旋转质量的惯性力的增大系数取
1.2则Pj=
2.86Kw
4.5制动器的选择制动器是根据起重机满载时,且顺风情况,下坡运行制动时进行选择,应在规定时间内停车,制动转距按下式计算;Fp坡道阻力,为
217.8NFwII风阻力,在室内为0Fm1满载是的最小摩擦力制动器的个数1tz制动时间在表2-3-6中选择为
4.0s.那么Tz=
68.825N.m故在制动器样本当中选择YW160-220-2型电力液压块式制动器
4.6传动轴和联轴器的选择
4.
6.1轴的直径选择由于轴只是受到扭矩作用,强度计算公式是所以=
61.25其中Wz传动轴计算截面的截面模量,Wz=
0.2那么,取65mm
4.
6.2高速轴联轴器计算扭矩Tc1应满足式中n1联轴器的安全系数取
2.5φ8刚性动载系数取
1.1Tn电动机的额定扭矩42N.mTt联轴器的许用扭矩那么Tc1=
157.7N.m故选择CL1型
4.
6.3低速轴的联轴器计算扭矩Tc2应满足:η减速器效率取
0.9所以Tc2=
2304.57N.m选择CL3型
4.7运行打滑验算为了使起重机在运行时可靠的起动或制动,防止出现驱动轮在轨道上打滑现象,避免车轮打滑影响起重机正常工作和加剧车轮的磨损,应分别对起制动进行验算
4.
7.1起动时按下式进行验算
4.
7.2制动时按下式进行验算以上两式中φ粘者系数,室内的起重机取
0.15K粘着安全系数,取
1.1µ轴承的摩擦系数,根据表2-3-3取
0.08d是轴承内径65mmD车轮踏面直径350mmRmin驱动轮的最小轮压,112KNTmq打滑时电动机的平均起动转距,计算出的为
92.5N.mK及其他传动件飞轮矩影响的系数,折算到电动机轴上可取
1.1J1电动机转子转动惯量
0.062J2电动机轴上带制动轮联轴器的转动惯量
0.451a起动平均加速度
0.13Tz打滑一侧的制动转距,取
68.8az制动平均减速度
0.13一般对于桥式起重机的减加速度相同计算经过验算合格第五章大车运行机构的设计
5.1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,两者的设计工作要交叉进行,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方式
2.布置桥架的结构尺寸
3.安排大车运行机构的具体位置和尺寸
4.综合考虑二者的关系和完成部分的设计对大车运行机构设计的基本要求是
1.机构要紧凑,重量要轻
2.和桥架配合要合适,这样桥架设计容易,机构好布置
3.尽量减轻主梁的扭转载荷,不影响桥架刚度
4.维修检修方便,机构布置合理
5.
1.1机构传动方案大车机构传动方案,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本设计采用分别传动的方案
5.
1.2大车运行机构具体布置的主要问题
1.联轴器的选择
2.轴承位置的安排
3.轴长度的确定这三者是互相联系的在具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点
1.因为大车运行机构要安装在起重机桥架上,桥架的运行速度很高,而且受载之后向下挠曲,机构零部件在桥架上的安装可能不十分准确,所以如果单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼,凡是靠近电动机、减速器和车轮的轴,最好都用浮动轴
2.为了减少主梁的扭转载荷,应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆;尽量靠近端梁,使端梁能直接支撑一部分零部件的重量
3.对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料,在浮动轴有足够的长度的条件下,使安装运行机构的平台减小,占用桥架的一个节间到两个节间的长度,总之考虑到桥架的设计和制造方便
4.制动器要安装在靠近电动机,使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的作用
5.2大车运行机构的计算大车运行机构与小车运行机构的运行方式相同,大车的运行速度
84.7m/min,估计自重2500Kg双梁起重机大车在平直的轨道上运行静阻力Fj包括有摩擦力Fm的作用有坡道阻力Fp的作用,还用风阻力Fw的作用这里所设计的起重机在理想条件下风阻力Fw=
0.
5.
2.1摩擦力Fm的计算大车满载运行的最大摩擦阻力式中Q是起升载荷G是大车自重约为2500kg.f滚动摩擦系数,查表2-3-2取
0.
3.d是与轴承相配合出轴的直径100mmμ为车轮轴承摩擦系数,查表2-3-3取
0.015D是车轮的踏面直径是600mmFm=
64.75Kg
5.
2.2坡道力Fp的计算Fp=Q+Gsin式中为坡度角因为一般坡度角很小,计算中可用轨道坡度i来替代sin,一般桥式起重机i值取
0.001那么Fp=
18.
55.
2.3运行风阻力Fw由于所设计的桥式起重机是在理想条件下运作,不考虑风的因素故取0所以,Fj=
83.25N
5.3电动机的选择
5.
3.1电动机的静功率的计算 v0是初选运行速度为
84.7m/min机构运行效率取
0.9m电动机个数为2个那么,Pj=
3.92Kw
5.
3.2电动机的初选由于运行机构的静功率载荷变化小,动载的变化大,因此电动机的额定功率应大于静功率,以满足要求桥式起重机一般按以下公式选择Kd是考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数,可取
1.54所以,Pj=
6.04Kw故在样本中选取
6.3kw根据工作情况,该电动机的通电持续率Jc=25℅CZ=
300.转速选择1000转/分故选取YZR160M1-6型
5.
3.3电动机的过载能力校验 Pn是基准通电持续率的电动机功率 M电动机个数 是相对于基准通电持续率的平均起动转矩的表示值一般饶线型异步电动机取1.7FjII运行静阻力为
83.25N V运行速度,根据与初选的电动机转速确定传动比,i=
20.49所以v=
1.41∑J机构的总的转动惯量,即折算到电动机轴上的转动惯量按照下式计算J1是电动机转子的转动惯量J2电动机轴上制动轮上和联轴器的转动惯量K计及到其他传动件飞轮矩的影响系数可取
1.1Ts取10s.n电动机的额定转速那么,Pd=
5.23kw
5.4起动时间与起动平均加速度的验算
5.
4.1起动时间的验算电动机的平均起动力矩满载时电动机轴上的静力矩电动机个数,=2行速度,=
84.7/60=
1.41m/s电动机转速,=921r/min车运行机构效率,=
0.9考虑其它传动件惯性矩影响的系数,=
1.1电动机转子惯性矩,=
0.45电动机轴上带制动轮联轴器的惯性矩=
1.08故,T起满=14大车运行机构满载起动时间在10—15秒之间,所以起动时间满足要求
②.平均加速度的验算为避免冲击及物品摆动,所以平均加速度也满足要求
4.电动机发热验算电动机不过热条件电动即额定功率,=
6.3kw满载时静功率,=
0.6kw机构工作类型系数,=
1.0与起动制动有关,查《重机设计手册》得=
1.3所以满足不发热条件
5.
4.2起动平均加速度计算为了避免过大的冲击及物品摆动,应验算起动时间的平均加速度,一般应在允许范围内,参考表2-3-6a=v/t=
0.1007故在允许范围内
5.5标准减速器的选择
5.
5.1减速器传动比机构的计算传动比i==
20.49D车轮的踏面直径,为600mmn电动机的额定转速v0初选电动机的运行速度
84.7m/min
5.
5.2标准减速器的选用减速机的设计寿命该与机构的总的寿命相符合由于运行机构的动载荷较大所以应该以实际载荷来选择由于起动和制动时的惯性载荷几乎全部传给传动零件,那么我们就要根据起动是的工况来确定减速机的计算输入功率为m减速机的个数,这里为2个V运行速度
1.41η运行机构的效率
0.9Fg运行起动是的惯性力,按下式计算其中是考虑到机构中旋转质量的惯性力的增大系数取
1.2那么Pj=
65.4Kw
5.6制动器的选择制动器是根据起重机满载时,且顺风情况,下坡运行制动时进行选择,应在规定时间内停车,制动转距按下式计算;Fp坡道阻力,为
18.5N;FwII风阻力,在室内为0Fm1满载是的最小摩擦力制动器的个数2;tz制动时间在表2-3-6中选择为
4.0s.那么Tz=
68.825N.m故在制动器样本当中选择YW200-300-2型电力液压块式制动器电动机选择YZR160M1-6功率2个
6.3kw.转速为921转,工作制同小车相同减速机型号为PJ-350-V-ZФ65传动比为
20.49制动器型号为YW200-300-2型,制动力矩为2x180N.m缓冲行程为140mm,车轮直径600mm机构的布置情况如图图5-1大车运行机构图1—电动机2—制动器3—高速浮动轴4—联轴器5—减速器6—联轴器7低速浮动轴8—联轴器9—车轮第六章双梁桥式起重机金属结构设计
6.1载荷的计算作用在桥架上的载荷有自重载荷,起升载荷,活动载荷,水平惯性载荷,等
6.
1.1自重载荷 自重载荷可以分为均布载荷和集中载荷两种均布载荷有主梁,走台栏杆,配电管道等的重力集中载荷有司机室,大车运行机构,,布置在走台上的气设备的重力在普通设计当中只是以照经验图选择载荷那么本车的一根主梁的半个桥架即G桥为4T.
6.
1.2移动载荷 移动载荷为小车的自重载荷和起升载荷,以小车轮压方式作用在主梁上轮压图如图图6-1轮压计算图小车各支撑;轮压的计算R1=G2+Q1-t/b1-e/L;R2=G2+Q1-t/be/L;R3=G2+Q1-e/Lt/b;R4=G2+Qet/bLG2是小车的自重Q是货物的重力te是小车及货物的重心在支撑平面内的投影t=1040mme=1000mm.计算得所以轮压分布如图4所示;图6-2轮压分布图
6.2主梁的结构及尺寸选择
6.
2.1按梁的强度条件确定梁高hs式中其中c1将小车轮压转化为跨中集中载荷时小车的换算系数,C1=1-b/2Lb小车的轴距,[δ]腹板的总厚度,为20mm[б]材料的许用应力取120Mpα=腹板加劲板的重量/腹板的重量︽1/
36.
2.2按刚度条件确定梁高E=200Gpa计算得hr≈
672.6mm
6.
2.3梁的截面参数取值一般的设计中按照表4-3-12选择梁高h选择h/L=1/141/20那么在以上几个条件都允许的情况下,选择h=850mm腹板,翼缘板的厚度因为起重量是16t所以腹板的厚度取10mm,受压翼板的厚度,有局部稳定性条件,一般为δ≥b/60所以取10mm..翼缘板宽度b,对于正规箱型取b=
0.33~
0.55h所以取450mm两腹板的间距b0=b-40~60所以选择390mm.加劲肋的间距a可根据腹板高度h0与腹板厚度之比来确定H0/h=
141.6故在100(235/s)1/2≤h0/δh≤170(235/s)1/2所以按一下计算方式当h0η1/2/δh≤1200时,直接a≤2h0那么a在设计中选择1000mm.低加劲肋选择a的1/2到1/
36.3主梁设计计算
6.
3.1强度计算在垂直平面内的普通弯曲应力按简支梁计算,受力如图5图6-3简支梁图当p1p2时,主梁的最大弯矩截面距左支点的距离为所以Z=7649mm其最大弯矩为当小车位于梁端时,即z=
0.主梁的剪力最大Qmax=p1+p2-p2×b/L=
110.47KN主梁在水平面内按框架计算,由p大惯,和q惯引起的跨中弯矩为式中B是端梁的长度是4812mm,c是端梁除去轨道宽度,一端的长度为1406mm,l为轨道的宽度2000mm所以,r=
17.5m.P大惯=(16000+6227)x
9.8x
0.19=
41.386KNq惯=
1658.1N那么,MH=
114.37KN.m图示67如下图6-4主梁分布惯性力图图6-5主梁集中惯性力图跨中翼缘板总的弯曲应力Mv固定和移动在计算截面引起的弯矩之和Wz是在垂直方向上截面抗弯模量Wz=bh2/6=
0.05Wy是在水平方向的截面抗弯模量Wy=hb2/6=
0.023=
99.6+
4.9=
104.5Mpa≤[σ]=120Mpa跨端截面腹板的最大剪应力为其中Q计算截面上的计算剪力Ix计算截面上的惯性矩bh3/12=
0.0246S0计算剪应力处截面的最大静矩
0.152δ腹板厚度6mm=
30.16Mpa≤=90Mpa故以上强度条件满足要求
6.
3.2主梁的刚度计算主梁的垂直静刚度计算如下对于四轮小车其中:p1p2小车的计算轮压E材料的弹性模量,200GPa.I梁的转动惯量计算出得
0.02175fv=
4.29≤[f]=16500/2000=
8.25故刚度符合要求第七章焊接工艺设计对桥式起重机来说,其桥架结构主要是由很多钢板通过焊接的方法连接在一起,焊接的工艺的正确与否直接影响桥式起重机的力学性能和寿命角焊缝常用的确定焊角高度的方法图7-1角焊缝常用的确定焊角高度的方法角焊缝最小厚度为a≥
0.3max+1max为焊接件的较大厚度,但焊缝最小厚度不小于4mm,当焊接件的厚度小于4mm时,焊缝厚度与焊接件的厚度相同角焊缝的厚度还不应该大于较薄焊接件的厚度的
1.2倍,即:a≤
1.2min按照以上的计算方法可以确定端梁桥架焊接的焊角高度a=6mm在端梁桥架连接过程中均采用手工电弧焊,在焊接的过程中焊缝的布置很关键钢结构设计规范、构造要求、对吊车梁和吊车桁架的要求有1 焊接吊车梁的翼缘板宜用一层钢板,当采用两层钢板时,外层钢板宜沿梁通长设置,并应在设计和施工中采取措施使上翼缘两层钢板紧密接触2 支承夹钳或刚性料耙硬钩吊车以及类似吊车的结构,不宜采用吊车桁架和制动桁架3 焊接吊车桁架应符合下列要求
(1)在桁架节点处,腹杆与弦杆之间的间隙A不宜小于50MM,节点板的两侧边宜做成半径R不小于60MM的圆弧;节点板边缘与腹杆轴线的夹角Θ不应小于30图7-1);节点板与角钢弦杆的连接焊缝,起落弧点应至少缩进5MM(图7-2a;竹点板与H形截面弦杆的T形对接与角接组合焊缝应子焊透,圆弧处不得有起落弧缺陷,其中重级工作制吊车桁架的圆弧处应予打磨,使之与弦杆平缓过渡图7-2b
(2)杆件的填板当用焊缝连接时,焊缝起落弧点应缩进至少5MM图7-2c,重级工作制吊车桁架杆件的填板应采用高强度螺栓连接
(3)当桁架杆件为H形截面时,节点构造可采用图7-3的形式结论本论文对30/5t吊钩桥式起重机进行了设计未来桥式起重机机械部分将向着以及先进的制造工艺,便宜而优质的材料,更加合理了构造方式,较低的制造成本等方向发展,最终实现桥式起重机的高效化、实用化因此,采用优化的机构,减少用材,提高材料的性价比是不忽视的以改善桥式起重机的整体性能,对推动起重更新换代,具有非常现实的意义通过本课题的设计,下面提出以下几点要求1 不断关注相关的最新理论、及自我实践中总结,使用方便、可靠的材料,并且性价比更高的机械配件,提高设计水平,促进整机性能的提高,降低成本为国家的可持续发展战略做出贡献2 应该更多的理论与实践相结合,提高理论在实践中的精确,从而提高设备的精度3由于本论文所作的设计仅局限于理论上,所以还需桥式起重机专门设计人员的认真审核以及实际生产的检验希望本论文能对我国桥式起重机的设计起到积极的推进作用谢辞通过将近一个月紧锣密鼓的搜集资料,研究分析,我终于在指导老师及同学的帮助下顺利完成了此次毕业设计当我以学子的身份踏入唐山学院门的那天起,便已注定我将在这里度过人生中最美丽的青春年华提笔写下“谢辞”,我才惊觉自己即将真正离开,人生亦从此展开新的画卷尽管不舍,却更珍惜,因为我的生命中有那么多可爱的人值得感激他们使我的大学生活充满了色彩,无论收获、遗憾,对我来说都是一笔宝贵的财富本设计在董瑞宝老师的悉心指导和严格要求下业已完成,从课题选择、方案论证到具体设计,无不凝聚着董老师的心血和汗水,在三年的学习和生活期间,也始终感受着导师的精心指导和无私的关怀,我受益匪浅在此向董老师表示深深的感谢和崇高的敬意不积跬步何以至千里,本设计能够顺利的完成,也归功于各位任课老师的认真负责,使我能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现正是有了他们的悉心帮助和支持,才使我的毕业论文工作顺利完成,在此向唐山学院,装备制造系的全体老师表示由衷的谢意感谢他们三年来的辛勤栽培 感谢唐山学院对我三年的培养,在唐山学院的三年,是我人生中最重要的三年,是学校的培养让我学到了专业的科学文化知识,同时也提升了我的多方面的能力,塑造了我的人格,使我在未来的人生道路上能够更加信心百倍的走下去 “长风破浪会有时,直挂云帆济沧海”这是我少年时最喜欢的诗句就用这话作为这篇论文的一个结尾,也是一段生活的结束希望自己能够继续少年时的梦想,永不放弃参考文献
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[7]机械设计手册编委会.机械设计手册.北京机械工业出版社2004年
[8]黄如林,汪群.金属加工工艺及工装设计.北京化学工业出版社2006年附录
1.吊钩滑轮组图(1#);
2.卷筒压板零件图(3#,);
3.吊钩横梁零件图(2#); 图7-2吊车桁架节点图7-3吊车桁架节点4 吊车梁翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板和引出板的焊透对接焊缝,引弧板和引出板割去处应打磨平整焊接吊车梁和焊接吊车桁架的工地移段拼接应采用焊接或高强度螺栓的摩擦型连接5 在焊接吊车梁或吊车衍架中,要求焊透的T形接头对接与角接组合焊缝形式宜如图7-4所示6 吊车梁横向加劲肋的宽度不宜小于90MM在支座处的横向加劲肋应在腹板两侧成对设置,并片与梁上下翼缘刨平顶紧中间横向加劲肋的L端应与梁厂翼缘刨平顶紧,在重级工作制吊车梁中,中间横向加劲肋亦就在腹板两侧成对布置而中、轻级工作制吊梁则可单侧没置或两侧错开没置在焊接吊车梁中横向加劲肋含短加劲肋不得与受拉翼缘相焊.但可与受压翼缘焊接端加劲肋可与梁上下翼缘相焊、中间横向加劲肋的下端宜在距受拉下翼缘50-100MM处断断开,其与腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧当吊车梁受拉翼缘或吊车桁架下弦与支撑相连时不宜采用焊接图7-4焊透的T型接头对接与角接触组合焊缝7 直接铺设轨道的吊车衍架上弦.其构造要求应与连续吊车梁相同8 重级工作制吊车梁中,上翼缘与柱或制动桁架传递水平力的连接宜采用高强度螺栓的摩擦型连接,而下翼缘与制动梁的连接,可采用高强度螺栓摩擦型连接或焊缝连接翼与柱的连接构造应设法减少由于吊车梁弯曲变形而在连接处产生的附加应力9 当吊车桁架和重级工作制吊车梁跨度等于或大于12M,或轻、中级工作制吊车梁跨度等于或大于18M时,宜设置辅助桁架和下翼缘下弦水平支撑系统当设置垂直支撑时,其位置不宜在吊车梁或吊车衍架竖向挠度较大处对吊车桁架,应采取构造措施,以防止其上弦因轨道偏心而扭转10 重级工作制吊车梁的受拉翼缘板或吊车桁架的受拉弦杆边缘,宜为轧制边或自动气割边,当用手工割或剪切机切割时,应沿全长刨边11 吊车梁的受拉翼缘或吊车桁架的受拉弦杆上不得焊接悬挂设备的零件,并不宜在该处打火或焊接夹具 12 吊车钢轨的接头构造应保证车轮平稳通过当采用焊接长轨且用压板与吊车梁连接时,压板与钢轨间应留有一定空隙约1MM、以使钢轨受温度作用后有纵向伸缩的可能。