1、江苏师范大学连云港校区海洋港口学院课程设计说明书课程名称 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日目 录绪 论 .4第 1 章 主起升机构计算 .61.1 确定传动方案 61.2 选择钢丝绳 71.3 确定卷筒尺寸,转速及滑轮直径 .81.4 计算起升静功率 .101.5 初选电动机 .101.6 选用减速器 .111.7 电动机过载验算和发热验算 .121.8 选择制动器 .121.9 选择联轴器 .131.10 验算起动时间 131.11 验算制动时间 141.12 高速轴计算 15第 2 章 小车副起升机构计算 .162.1 确定传动方案选择滑轮组和吊钩组 .162.2 选择
2、钢丝绳 .172.3 确定卷筒尺寸并验算强度 .172.4 计算起升静功率 .172.5 初选电动机 .182.6 选用减速器 .182.7 电动机过载验算和发热验算 .192.8 选择制动器 .192.9 选择联轴器 .202.10 验算起动时间 202.11 验算制动时间 212.12 高速轴计算 21第 3 章 小车运行机构计算 .233.1 确定机构传动方案 .243.2 选择车轮与轨道并验算其强度 .243.3 运行阻力计算 .253.4 选电动机 .263.5 验算电动机发热条件 .263.6 选择减速器 .263.7 验算运行速度和实际所需功率 .263.8 验算启动时间 .26
3、3.9 按启动工况校核减速器功率 .273.10 验算启动不打滑条件 283.11 选择制动器 283.12 选择联轴器 293.13 验算低速浮动轴强度 29第 4 章 小车安全装置计算 .304.1 小车缓冲器 .314.2 起重量限制器 .324.3 行程限位开关和安全尺 .32自我小结 .33参考文献 .33绪 论随着科学技术的进步和生产规模的扩大,通用桥式起重机亦相应的发展起来,各主要资本主义国家和苏联,近年来为了垄断技术,争夺市场,对于桥式起重机的制造工艺及控制系统分别做了大量的试验,对产品进行了多方面的改进。桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机，又称天车。桥式起重机
4、的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。桥式起重机分类1) 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达 60 米。2) 简易梁桥式起重机又称粱式起重机，其结构组成与普通桥式起
5、重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主粱是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面粱，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字粱的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂粱式起重机。3) 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。4) 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转盛桶等辅助工作。
6、5) 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。6) 脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。7) 加料起重机：用以将炉料加到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。8) 锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支持和翻转工件；副小车用来抬起工件。本次设计课题为 32/5t 通用桥式起重机机械部分设计
7、，我在参观，实习和借鉴各种文献资料的基础上，同时在老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的。通用桥式起由于该机械的设计过程中，主要需要设计两大机构：起升机构、运行机构能将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用。因此，以此机型作为研究对象，具有一定的现实意义，又能便于我们理论联系实际。全面考察我们的设计能力及理论联系实际过程中分析问题、解决问题的能力。由于我们的设计是一种初步尝试，而且知识水平有限，在设计中难免会有错误和不足之处，敬请各位老师给予批评指正，在此表示感谢。第 1 章 主起升机构计算 1.1 确定传动方案根据所给定的任务书。由于该类型的起重机额定起升吨位较小，起升作业范
8、围较为宽裕，故此选用下图所示的传动方案（如图 1 所示） 。图 1-1 主起升传动机构简图1、钢丝绳 2、电动机 3、卷筒 4、减速机 5、传动轴 6、联轴器 7、吊钩 8、滑轮组1.2 选择钢丝绳1.2.1 钢丝绳缠绕图的确定考虑到驱动装置应结构紧凑，总体尺寸不至太大，采用如图 1-2 所示的双联滑轮组。查起重机设计图 1-2 滑轮组手册（如表 1） ，该缠绕机构的滑轮组倍率 =4,因此承载绳分支数为 Z=2 =8。hi hi为吊具自重载荷，初步估算其自重为 0 =2.% Q.0 32=6.4kNG表 1-1 桥式与龙门起重机常用的滑轮组倍率1.2.2 钢丝绳所受最大静拉力的计算钢丝绳所受到
9、的最大静拉力可有下式确定 kNiQGSk4297.0263h0max 式中 为吊具自重；Q为额定起重量；为滑轮组倍率；hiA为滑轮组数 ；为滑轮组效率按下式计算钢丝绳直径d=c =0.096 =19.7mmmaxS42c选择系数，单位 mm/ ，用钢丝绳 =1850N/mm，据 M5 及 查表得 cNbb值为 0.096。选不松散瓦林吞型钢丝绳直径 d=20mm，其标记为 6W(19)-20-185-I-光-右顺(GB1102-74)。1.2.3 钢丝绳安全系数校验钢丝绳的安全系数可按下式进行校验式中 P为钢丝绳的最小破断拉力 查有关设计手册可得 P=236.7KN K为安全系数 ，见表 1-
10、2经验算钢丝绳的安全系数足够。表 1-2 钢丝绳的安全系数工作制度 轻级 中级 重级安全系数 K 5.0 5.5 6.01.3 确定卷筒尺寸,转速及滑轮直径卷筒和滑轮的最小卷绕直径 ：0Dh dmin0式中 h 表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数；查表得：筒 =18;滑轮 =20；12h筒最小卷绕直径 = d=18 20=360；min0D1轮最小卷绕直径 = d=20 20=400。i2考虑起升机构布置卷筒总长度不宜太长，轮直径和卷筒直径一致取 D=650。卷筒长度=1946.8mm。303210 )()( lttnDHmllL式中 L0筒上有绳槽长度， ，中安全圈 n=2，起升高度
11、H=16m，t)(0+=槽节矩 t=23mm，绕直径 =670mm；定绳尾所需长度,取 =3 23=69mm；1l 1l筒两端空余长度,取 =t=23mm；2 2筒中间无槽长度 ,根据滑轮组中心间距 =150， =1761mm。3l 3l卷筒壁厚 =0.02D+(610)=0.02 650+(610)mm=1923mm，=22.5mm。进行卷筒壁的压力计算。满载吊钩上升到最高位置时，在钢丝绳的最高拉力 作用下，卷筒承受最大扭矩、弯矩及钢丝绳对卷筒壁的压应力作用（如图 1-2 所示） 。图 1-2 卷筒受力图 强度计算由于 L3D 时，弯矩和扭矩的合应力一般不超过压应力的 1015%，所以只计算
12、压应力。此时，卷筒壁的最大压应力是式中 应力减小系数，一般取 0.75。多层卷绕系数，查表 14-4 取 =1.4钢丝绳最大拉力 卷筒壁厚 =22.5mm经验算卷筒的强度足够。（2）稳定性验算当前卷筒的直径和长度均较小，只要满足强度计算，一般稳定性都是足够的。故不再进行稳定性验算。（3）卷筒转速计算卷筒转速 = =14.3r/min。0Dmvnnt67.14351.4 计算起升静功率= =47.6kW106)(njvGQP97.01651)432(式中 起升时总机械效率 =0.85829.08.tlchz为滑轮组效率取 0.97；传动机构机械效率取 0.94；卷筒轴承效率取 0.99；z连轴器
13、效率取 0.98。1.5 初选电动机为了满足电动机启动时间与不过热要求，按下式初选相应于机构 JC%值的电动机功率： G =0.8 47.6=38.08kWJCPj式中 ： JC 值时的功率，位为 kW；JCG：稳态负载平均系数如表 1-4 所示，根据电动机型号和 JC 值查表得 G=0.8。表 1-4 起升机构按静功率初选电动机的系数 K 值查电动机产品目录，选用电动机型号为 YZR280M-10， =55KW， =556r/min，最大转矩允许过载倍数 m=2.8。飞轮转矩JCPJCnGD=15.5KN.m电动机转速=561.92r/min)560(.4760)(00 JCJjdnPn式中
14、 :在起升载荷 =326.4kN 作用下电动机转速；Q:电动机同步转速；0, :是电动机在 JC 值时额定功率和额定转速。JCn1.6 选用减速器1.6.1 初选减速器型号减速器总传动比： ，取实际速比 =40。561.923.4dini起升机构减速器按静功率 选取，根据 =47.6kW， =561.92r/min， =40，工jPj dni作级别为 M5，选定减速器为 ZQH100，减速器许用功率 =79KW。低速轴最大扭矩jP为 M=20500N.m减速器在 561.92r/min 时许用功率 为 = =73.9955kWnjP nj 6092.517实际起升速度 = =7.38m/min
15、nv403.951.7实际起升静功率 = =46.77kWjP61.6.2 验算输出轴端最大容许径向载荷用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。查卷筒的产品目录可知卷筒的自重1.6.3 验算输出轴的最大容许扭矩输出轴容许最大扭矩，按大于电动机的最大力矩进行校验式中 -电动机实际最大力矩-电动机最大力矩倍数-传动比-减速器传动效率，取 0.951.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式计算： = =41.78kWnPnmGQH106085.103.7)432(.5=45KW41.78kW，此题 恰好与 = 的功率相等。n njcP25式中 ：准接电持续率时，电动机额定功率，单位为 kW
16、；nH:系数，绕线式异步电动机，取 H=2.5；m:基准接电持续率时,电动机转矩允许过载倍数,查表得 m 取 1.7；m:电动机个数；:总机械效率 =0.858。发热验算按下式计算:PP式中 P:电动机在不同接电持续率 JC 值和不同 CZ 值时允许输出功率，单位为 kW,按 CZ=300， JC 值=25%，查表得 P=43.867kW。= =38.08kWmGQPn10)( 85.013.7)4632(8.0P=43.867 =38.O8kWP经计算过载验算和发热验算通过1.8 选择制动器按下式计算，选制动器：制M制K制 静式中 :制动力矩,单位为 N.m；制M:制动安全系数，查表 1-5
17、M5 得 =2.0；制Kzh:下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为 N.m。制 静表 1-5 制动安全系数= =586.4N.mjM 40285.671).630(2)(30miDGQ:下降时总机械效率，通常取 0.858= =2 586.4=1172.N.mzhzj选用 =1172.8N.m 选用 YWZ5-400/121 制动器，其额定制动力矩 1250N.m；K安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩 =2000N.m。zhK1.9 选择联轴器根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩 M,则满足要求。电动机的轴伸：d=85mm(锥形) ，长
18、度 E=1700.5mm；减速器轴伸:d=90mm(柱形 )，长度 E=135mm；浮动轴的轴头：d=60mm ， 长度 E=107mm。 选取梅花弹性连轴器：型号为 MLL9-I-400M=2800N.m；GD =132.5 4=530Kg.m；型号为 MLL9，M=2800N.m；GD =18.95 4=75.8Kg.m。电动机额定力矩 =944.69N.m56905jcnPM计算所需力矩 M=n =1.5 1.8 944.69=2550.69N.M8n式中 n：安全系数取 n=1.5；：刚性动载系数，取 1.8。88M=2800M=2550.69N.M经计算所选连轴器合格。1.10 验算
19、起动时间起动时间： =322322002561.9 (36.4)10.671.5(.675.8)37(07.) 85)( =1.sqdqjtnQGDcDMim式中： ()22221()()()=5.6+307.8=61.4kNdlz静阻力矩：= =796.5N.m2)(0miDGQMj 85.0427).(3电动机启动力矩：=1.7 =1.7 944.69=1605.97N.mqn平均起动加速度：= =0.095m/s60qnta3.187=0.095 m/s17kWnjP nj109.53实际起升速度 = =19.334m/min；nv1685.9实际起升静功率 = =18.02kW。jP7
20、用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。2.6.2 验算输出轴端最大容许径向载荷用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。查卷筒的产品目录可知卷筒的自重2.6.3 验算输出轴的最大容许扭矩输出轴容许最大扭矩，按大于电动机的最大力矩进行校验式中 -电动机实际最大力矩-电动机最大力矩倍数-传动比-减速器传动效率，取 0.952.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式计算： = =15.136kWnPnmGQH1060894.103.1)4(5.2=17KW15.136kW，此题 恰好与 = 的功率相等。n Pjc2式中 :基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为 kW；H:系数，绕线
21、式异步电动机，取 H=2.1；m:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得 m 取 2.5；m:电动机个数；:总机械效率 =0.894。发热验算按下式计算:PP式中 P:电动机在不同接电持续率 JC 值和不同 CZ 值时允许输出功率，单位为kW，按 CZ=150，JC 值=25%，查表得 P=15.393kW；= =14.42kWmGQPn10)( 894.013.)4(8.0P=15.363 =14.42kWP经计算过载验算和发热验算通过。2.8 选择制动器按下式计算，选制动器：制M制K制 静式中 :制动力矩,单位为 N.m；制M:制动安全系数，查表 1-5M5 得 =2.0；制Kz
22、h:下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为 N.m。制 静= =143.12N.mj 1642894.0)98.04(2)(30miDGQ：下降时总机械效率，通常取 0.894= =2 143.12=286.24N.mzhMzj根据选用 zh=286.24N.m 选用 YWZ 5315/30 制动器，其额定制动力矩 400N.m；安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩 zhK=290N.m。2.9 选择联轴器根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩 M,则满足要求。电动机的轴伸：d=55mm(锥形) ，长度 E=820.5mm；减速器轴伸：d=5
23、0mm(柱形) ，长度 E=85mm；浮动轴的轴头：d=45mm ， 长度 E=84mm。选取梅花弹性连轴器：型号为 MLL6-I-200，M=630N.m；GD =6.7 4=26.8Kg.m；型号为 MLL6，M=630N.m；GD =1.85 4=7.4Kg.m。电动机额定力矩 =170N.m9517095jcnPM计算所需力矩 M=n =1.5 2.0 170=510N.m8n式中 n：安全系数取 n=1.5；：刚性动载系数，取 2.0；8 8M=630M=510N.M所选连轴器合格。2.10 验算起动时间起动时间： =322322002951. (49.8)10.41.5(.6.87
24、)37(2807) 69)1( =1.0sqdqjtnQGDcDMim式中： )2222()()()dlzGD+=1.5+26.8+7.4=35.7kN.m静阻力矩：= =179.07N.mmiDGQMj2)(0894.01621).49(3电动机启动力矩：=1.7 =1.7 170=289N.mqn平均起动加速度：= =0.32m/s60qnta.1349=0.32 m/s1.6130xcG由表选择车轮：当运行速度电动机满足季候快速起动要求。3.9 按启动工况校核减速器功率启动状况减速器传递的功率：式中 为计算载荷； -运行机构中同一级传动机构的减速器个数， 。所选用减速器的 kwN=7.9
25、kw，如改大一号，则中心距将增大，相差21.6重 级N太大，考虑到减速器有定的过载能力，故不再改动。3.10 验算启动不打滑条件因在室内使用，故不计风阻力及坡度阻力距，只验算空载及满载启动时两种工况。空载启动时，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： )0(1)0( 132.056 qQ TkgffPF2( 12)()( CQqxcxc DPdtvgGT = 24.006.15)956.0(54.6011320 =931.5kfg车轮与轨道粘着力： ，故满载起动时不会)(1)( 32.650QQTfPF 打滑，因此所选电动机合适。3.11 选择制动器查起重机设计手册可知查得小车
26、运行机构的制动时间 ，取 =4sec，sec43ZtZt因此所需的制动力矩： 221 0022()()()2()375 0.925(31)(0.61)0(31).4.469 .1 32.=2.96kgf xcxcCZlz dQGkDnMmcGtii 由表选用制动器 ，额定制动力矩 =4kgf.m，考虑到所取制动时间10/2JWZezM=4s 与起动实际 =4.42s 比较接近，并验算了起动不打滑条件，故略去制动不打滑条ztqt件的验算。3.12 选择联轴器高速轴联轴器计算扭矩，可有下式得到： mkgfnMeljs .0154.3621式中 =5.36kgf1975elN=联轴器的安全系数；运行
27、机构取-机构刚性动载系数， 。由表查电动机 YZR-132M2-6 两端伸出轴为圆柱形 d= ，l= 018.24043.及 =40， =49.5；由附表查 ZSC600 减速器高速轴端为圆柱形 d=30，dll=89.5 。故从附表中选一个全齿联轴器：S391 联轴器，其最大允许扭矩；飞轮矩 ，重量 。max71.Mkgf=38.0)(2lGD2/kgfmkgfGl1.6高速轴端制动轮，根据制动器 YWZ-200/100 由表选用制动轮 200-Z48，飞轮矩，重量 。8.0)(2ZGD2/f1z=以上两部分飞轮矩之和与原估计相符，故有关计算不需要重新计算。3.13 验算低速浮动轴强度3.1
28、3.1 疲劳验算 运行机构疲劳计算基本载荷： mkgfiMel .41059.236.541201 由前节已选定浮动轴端直径 d=65mm,其扭转应力： 231 /.92)5.6(cmkgfWn式中:材料用 45 钢，取 ； ；0b2/350cmkgs；21 /13062.0. cmkgfb56ss考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数，参考起升季候mxkK计算，取 K=2.5。安全系数，由表查得。3.1n因此 故疲劳验算通过。k3.13.3 静强度计算静强度计算扭矩： mkgfiMelc .3169.0236.5202 式中： 动力系数,查表得 ；2c .扭转应力： 3max /85.
29、619cmkgfW许用扭转应力 22.nS因此， 静强度验算通过。2第 4 章 小车安全装置计算4.1 小车缓冲器缓冲器采用现在通用的聚氨酯泡沫塑料缓冲器，初定缓冲器数目 n=2。4.1.1 缓冲行程 max2vspt式中 : 小车碰撞速度，有限位开关，故取 ；：容许的最大减速度，按照起重机设计规范 （GB3811-83 ）的规定，允许的最大减速度为 4m/ 。所以mvavstpt 17.6)04.2(9.47.02mx2 ）（4.1.2 缓冲能量 WENVgPptGx .51382)604.7(13214.1.3 最大缓冲力 maxFgpGx 4520103ama 4.1.4 选用缓冲器 maxnFA式中 ：橡胶的许用应力，采用中等硬度，中等强度的橡胶，弹性模数 ；2/3N2/5NEn:缓冲器个数，取 n=2 223.7340mA
