1、河北工程学院毕业设计（论文）- 1 -第1章 前言起重机械是用来升降物品或人员的，有的还能使这些物品或人员在其工作范围内作水平或空间移动的机械。取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重机，称为“桥架型起重机” 。桥架两端通过运行机构直接支承在高架轨道上的桥架型起重机，称之为“桥式起重机” 。桥式起重机一般有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行机构的起重小车、电气设备、司机室等几大部分组成。外形像一个两端支承在平行的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用来带着载荷作横向移动，以达到在跨度内和规定高度内组成的三维空间里做搬运和装卸货物用。桥式
2、起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量从几吨到几百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机都是在通用吊钩桥式起重机的基础上派生发展出来的。起重机的产品型号表示为：类、组、型代号 特征代号 主参数代号 更新代号例如：QD20/5桥式起重机表示为，吊钩桥式起重机，主钩 20t，副钩5t 。在设计过程中，结合起重机的实际工作条件，注意了以下几方面的要求：整台起重机与厂方建筑物的配合，以及小车与桥架的配合要恰当。小车与桥架的相互配合，主要在于：小车轨距（车轮中心线间的水平距离）和桥架上的小车轨距应相同，其次，在于小车的缓冲器与桥架上的挡铁位置要配合好，小车
3、的撞尺和桥架上的行程限位装置要配合好。小车的平面布置愈紧凑小车愈能跑到靠近桥架的两端，起重机工作范围也就愈大。小车的高度小，相应的可使起重机的高度减小，从而降低了厂房建筑物的高度。小车上机构的布置及同一机构中各零件间的配合要求适当。起升机构和小车平面的布置要合理，二者之间的距离不应太小，否则维修不便，或造成小车架难以设计。但也不应太大，否则小车就不紧凑。小车车轮的轮压分布要求均匀。如能满足这个要求，则可以获得最小的车轮，轮轴及轴承箱的尺寸，并且使起重机桥架主梁上受到均匀的载荷。一般最河北工程学院毕业设计（论文）- 2 -大轮压不应该超过平均轮压得20%。小车架上的机构与小车架配合要适当。为使小
4、车上的起升、运行机构与小车架配合得好，要求二者之间的配合尺寸相符；连接零件选择适当和安装方便。在设计原则上，要以机构为主，尽量用小车架去配合机构；同时机构的布置也要尽量使钢结构的设计制造和运行机构的要求设计，但在不影响机构的工作的条件下，机构的布置也应配合小车架的设计，使其构造简单，合理和便于制造。尽量选用标准零部件，以提高设计与制造的工作效率，降低生产成本。小车各部分的设计应考虑制造，安装和维护检修的方便，尽量保证各部件拆下修理时而不需要移动邻近的部件。总之，要兼顾各个方面的相互关系，做到个部分之间的配合良好。河北工程学院毕业设计（论文）- 3 -第2章 起升机构设计2.1 确定起升机构的传
5、动方案，选择滑轮组和吊钩组2.1.1 主起升机构 起 升 机 构 计 算 简 图河北工程学院毕业设计（论文）- 4 -根据设计要求的参数，起重量Q=300t，属大起重量桥式起重机，鉴于目前我国的生产经验及以生产出的机型，决定采用开式传动。 该设计的基本参数如下表：起重量Q起升高度H起升速度V 运行速度V 跨度L300/50t31/33m1.1/7.0m/min 27.5/8.0m/min22m根据设计所给的参数我们可以有如下方案，如图a所示。显然，a方案结构简单，安装及维修都比较方便，但是由于轴 两端的变形较大使得小齿轮沿齿宽方向受力不均匀，易产生磨损。针对这一缺点b方案都对其进行了完善，使小
6、齿轮的受力均匀，而且从结构上看，该方案不但可以使小齿轮受力均匀，而且结构紧凑简单，又考虑我国现有的生产经验故采用最终采用此方案。由设计参数知，起升高度H为31m，根据这一参数，我们选择双联滑轮组单层卷绕。这种绕绳方法构造简单，制造及安装方便，由于该起重机的起重量较大，钢丝绳对卷筒的压力较大，故此采用单层绕。综上所述，采用开式、双联滑轮组单层绕结构。 按Q=300t，查 1表4-1 取滑轮组的倍率I h=10，则可知钢丝绳的分支数为Z=4*I h=40。查2表15-15，知Q=300t 的桥式起重机选用叠片式双钩，叠板式双钩是由钢板冲剪成的钢片，用铆钉连接 开式传动而成。为了使负荷均等分布到所有
7、钢片上，在叠板钩开口处，装镶可拆环的钢板。同时，在钩 颈环形孔中装有轴套。钩片材料用A3钢。这种结构有很河北工程学院毕业设计（论文）- 5 -电 动 机变速箱 开式齿轮 卷 筒轴承 轴承联轴器图a 第一种传动方案电 动 机变速箱 开式齿轮 卷 筒轴承 轴承联轴器 联轴器图b第二种传动方案河北工程学院毕业设计（论文）- 6 -多优点：（1）制造比较简单，特别是尺寸较大的吊钩（2） ih=12工作可靠，因为破坏开始时，首先在某一片钢片上产生， Z=24这样就可以进行维修，从而避免了破坏的进一步发展。该 叠片式吊钩的自重为：G 0=14t，两动滑轮间距A=250mm.。 双钩2.1.2 副起升机构
8、副起升机构参照主起升机构的原理采用，闭式传动、双连滑轮组、单层绕结构。根据其要求的起重量为50t，查 1表4-1 可知，取滑轮组倍率I h=4，则承重绳的分支为：Z=2 I h=8。 ih=4查2表15-10选用单钩（梯形截面）A型，其自重为 Z=8Gg=326kgf，查2表15-15选用5个滑轮，直径采用D=600mm 单钩，其自重为G g=80kgf，两动滑轮间距为A=120mm，估算吊钩组自重为G g=1t。 （参阅2 表13-2） 。 2.2 选择钢丝绳 2.2.1 主起升机构 主起升卷筒的钢丝绳的卷绕在双联滑轮组中，可以采用平衡滑轮结构，但也可以采用平衡杠杆来满足使用及装配的要求。采
9、用平衡杠杆的优点是能用两根长度相等的短绳来代替平衡滑轮中所用的一根长绳，这样可以更加方便的进行更换及安装，特别是在大起重量的起重河北工程学院毕业设计（论文）- 7 -机当中，绳索的分支数比较多，采用这种结构的又有点就更加明显。其具体结构如上图所示。因为在起升过程中，钢丝绳的安全性至关重要，所以要保证钢丝绳的使用寿命，为此，我们可以采取以下措施：（1） 高安全系数，也就是降低钢丝绳的应力。（2）选用较大的滑轮与卷筒直径。（3）滑轮槽的尺寸与材料对于钢丝绳的寿命有很大的关系，其太大会使钢丝绳与滑轮槽接触面积减小，太小会使钢丝绳与槽壁间的摩擦剧烈，甚至会卡死。（4）尽量减少钢丝绳的弯曲次数。滑轮组采
10、用滚动轴承，当i h=12时，查3 表2-1，知滑轮组的效率是： h=0.915。钢丝绳受到的最大的拉力为：kgfiGQsh1429895.0*12)43(30max 查3表2-4知在中级工作类型时，安全系数K=5.5 ，钢丝绳选用线接触6w（19）型钢丝绳，查2表12-3可知，其破断拉力换算系数=0.85，则钢丝绳的计算钢丝绳破断拉力总和为： kgfskb925164148*5.0max查2表12-10知，钢丝绳6w （19） ，公称抗拉强度185kgf Smax=14298kgf 直径d=35mm ，其钢丝破断拉力总和为：S b=92750kgf， d=35mm标记如下：钢丝绳6w（19）
11、-35-185-I-光-右交（1102-74）2.2.2 副起升机构河北工程学院毕业设计（论文）- 8 -副卷筒的钢丝卷绕根据其倍率为I h=4，如上主起升机构的计算，查3表2-1知滑轮组效率为 h=0.975，钢丝绳所受的最大拉力： 5.638)91.0*42(5)(0maxhiGQs查3表2-4知在中级工作类型时，安全系数K=5.5 ，钢丝绳采用线接触6w（19）型钢丝绳，查2表12-3可知，其破断拉力换算系数=0.85，则钢丝绳的计算钢丝绳破断拉力总和为： 423085.638*5.0.maxsksb查2表12-10知，钢丝绳6w （19） ，公称抗拉强度200kgf， Smax=653
12、8.5kgf直径d=22.5mm ，其钢丝破断拉力总和为：S b=42350kgf， d=22.5mm其标记如下：钢丝绳6w（19）-22.5-200-I-光-右交（1102-74）河北工程学院毕业设计（论文）- 9 -2.3 确定滑轮组的主要尺寸 滑轮许用最小直径：Dd(e-1)，查3表2-4查知，其中轮绳直径比e=25。2.3.1 主起升机构有：D35*(25-1)=840mm，参考2表13-2，初步选用滑轮D=1000mm，由 1中附表2知取平衡滑轮直径D p=0.6D D=1000mm =0.6*1000=600mm，取D p=600mm，其具体尺寸参照2表13-2 。 Dp=600m
13、m 2.3.2 副起升机构有：D22.5*(25-1)=540mm，参考2表13-2，初步选用滑轮D=600mm ，由1中附表2知取平衡滑轮直径D p=0.6D=0.6*600=360mm，取D p=400mm， D=600mm 其具体尺寸参照2表13-2 。 Dp=400mm2.4 确定卷筒尺寸并验算其强度卷筒直径：Dd(e-1)2.4.1 主起升机构 卷筒直径：Dd(e-1)=35*24=840mm为了适当的减少卷筒的长度，故此选用较大直径的卷筒，选用卷筒直径D=2100mm ，参照 2表14-3，选用标准槽卷筒，其绳槽螺距。卷筒长度： 100)4(*2 LtZDHiLh 即 4581m1
14、6038*42138)*(.43*2 则卷筒的长度为：L=4600mm河北工程学院毕业设计（论文）- 10 -如上公式，其中Z 0为附加安全圈数，取Z 0=2。L 1 为卷筒中央无槽的光面部分，取其L 1=A=160mm，D 0为卷筒计算直径D 0=D+d=2138mm。 卷筒的壁厚：mm5248)106(210*.0取 =50mm。卷筒壁压力验算：kgf/cm275)38*50(1429maxaxtsy卷筒设计采用20Mn钢焊接而成，查4表4-9知，其抗 D=2100mm压强度极限 =4500 kgf/cm2,抗拉强度极限 b=2750 kgf/cm2, L=4600mm by故其许 用压应
15、力 y=by/4.25=4500/4.25=1059 kgf/cm2, t=38mm， 因此可以看出强度足够可以满足使用要求。 =50mm由于卷筒长度L20000kgfm，即：有 MmaxN 故减速器满足要求。3.10 验算起动不打滑条件因该机型用于电站厂房内的检修，故坡度及风阻力矩均不计，故在无载启动时，主动车轮上与轨道接触处的圆周切向力：查2 表18-10，取YDWZ-200/25型制动器，额定制动力矩Mez=20kgfm。由于所取制动时间t z=3sec，且已经验算了启动不打滑条件，故略去制动不打滑验算。3.11 选择连轴器（1） 机构高速轴上全齿连轴器的计算扭矩 kgfmnMeljs7
16、.14 4.1*930/57*21其中，=2，等效系数，查1表2-7可知，n1=1.4,安全系数，查 1表 2-21可知，Mel相应于机构JC%值得电动机额定力矩折算到高速河北工程学院毕业设计（论文）- 29 -轴上的力矩，查2图33-1可知，电动机JZR2-21-6 的参数为：d=40mm,l=110mm,d=40mm,l=110mm. clz3型联轴器查2表17-6选用clz3型连轴器，最大允许扭矩为：M=315kgfm,飞轮矩（GD 2） z=0.345kgfm2,重量为：Gz=21.7kgfm.(2)低速轴的计算扭矩 kgfmiMjsjs 7.159.0*7265.14*0 查2表21
17、-11知，ZQ-850+250型减速器的低速轴为：d=140mm,l=200mm，查 2表19-7可知，QU800型车轮伸出轴端：d=150mm,l=180mm.查2表17-6选用连轴器clz8型，最大允许扭矩为：Mmax=23660kgfm.3.12 演算低速浮动轴强度疲劳演算低速浮动轴的等效扭矩： kgfmiMel 5.879.0*1265/4.3*10其中， =1.4，查1表2-7 知，因浮动轴d=130mm,则有：kgfmWIn20)3./(8721则其许用扭转应力为： 21/1.374./*5230ckgnmk其中，材料用45钢，取 s=6000kgf/cm2,s=3000kgf/c
18、m2, -1 =0.22s =0.22*6000=1320kgf/cm2,s =0.6s =0.6*3000=1800kgf/cm2河北工程学院毕业设计（论文）- 30 -k=kxkm考虑零件的几何形状及表面状况的应力集中系数，取k=2.5,I=1.4，安全系数查1 表2-21可知，有 n-1n满足要求。(2)静强度计算静强度计算扭矩： kgfmiMel 8.93.0*71652/4.*102其中， 为动力系数，查1表2-5的=1.5，扭转应力：max =M2/W=939.8/(0.2*132)=214kgf/cm2许用扭转应力为：= s/n2=1800/1.4=1286kgf/cm2，故 ， d1=140mm静强度验算满足要求。浮动轴径：d1=d+(5-10)=130+(5-10)=135-140mm，取d1=140mm 。
