1、本 科 生 毕 业 论 文学 院 专 业 届 别 2017 届 题 目 100/30t 四主梁铸造桥式起重机起升机构设计说明书 姓 名 学 号 指导教师 目 录摘 要 1Abstract.2第 1 章 绪 论31.1 对起重机研究意义 .31.2 国内外起重机 31.2.1 国外起重机 31.2.2 国内起重机发展方向 41.3 设计内容4第 2 章 主起升机构的设计 .52.1 确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组 52.2 选择钢丝绳 52.3 确定滑轮主要尺寸 .62.4 确定卷筒尺寸并验算强度 72.5 选电动机92.6 验算电动机发热条件 .102.7 选择减速器 .102.8
2、选择制动器 .122.9 选择联轴器 .122.9.1 高速轴联轴器 122.9.2 低速轴联轴器 132.10 验算起动时间 .132.10.1 起动时间 tq 验算 1 32.10.2 起动平均加速度 aq 142.11 验算制动时间 .142.11.1 满载下降制动时间 142.11.2 制动平均减速度 15第 3 章 小车运行机构 .183.1 确定机构传动方案 183.2 选择车轮与轨道并验算其强度 183.3 运行阻力计算193.4 选电动机 .203.5 验算电动机发热条件 .213.6 选择减速器 .213.7 验算运行速度和实际所需功率 213.8 验算起动时间213.9 按
3、起动工况校核减速器功率 223.10 验算起动不打滑条件 233.11 选择制动器 23第 4 章 副起升机构设计 274.1 确定传动方案 ,选择滑轮组和吊钩组 274.2 选择钢丝绳 .274.3 确定卷筒尺寸并验算强度 .284.4 计算起升静功率 .284.5 初选电动机 .294.6 选用减速器 .294.7 电动机过载验算和发热验算 .294.8 选择制动器 .304.9 选择联轴器 .314.10 验算起制动时间 .31第 5 章 大车运行机构的设计 355.1 确定机构的传动方案 .355.2 选择车轮与轨道，并验算其强度 .355.3 选择车轮轨道并验算起强度 365.4 运
4、行阻力计算375.5 选择电动机 .385.6 验算电动机发热条件 .385.7 选择减速器 .385.8 验算运行速度和实际所需功率 395.9 验算起动时间395.10 起动工况下校核减速器功率 .405.11 验算起动不打滑条件 415.12 选择制动器 425.13 选择联轴器 435.13.1 机构高速轴上的计算扭矩 435.13.2 低速轴的计算扭矩 445.13.3 浮动轴的验算 44参考文献 .46致 谢摘要根据机械设计的标准和起重机设计标准，依据任务书所给参数设计出了桥式起重机起升机构。起升机构采用电机驱动，布置方式为电机轴与卷筒轴平行布置大（小）车的运行机构的主动轮采用对面
5、布置方式，集中驱动。各部件之间采用齿轮联轴器（有补偿性能）连接，安装在减速器高速轴上的联轴器带有制动轮，这样设计，即使联轴器在工作中被损坏，制动器仍可保证卷筒的制动。为使起升机构增大补偿能力并更合理布置，采用浮动轴连接电动机与减速器。带制动轮的半联轴器和制动器在浮动轴被扭断时，仍可以保证制动住卷筒。本起重机为起重量 Q=100/30t，起升高度 H=16m，起升速度 v=24m/min 的桥式四主梁起重机。该起升机构主要有一台电动机，一台减速器，一套卷筒装置，一套滑轮装置和一套吊钩装置构成。关键词：桥式起重机； 起升机构； 小车运行机构.AbstractAccording to the mec
6、hanical design standards and design standards for cranes and other parts of the selection criteria, based on the given parameters and the specific working environment, the design of the bridge crane car agencies. Lifting bodies using motor-driven layout with the use of motor axis equal axis reel lay
7、out. Car driving wheel used to run institutions across the layout, concentrated drive. Between the various components of compensation with the performance of the use of the gear coupling to connect with the coupling wheel brake installed on the axis of high-speed reducer, so that even if the couplin
8、g has been damaged can be brake drum brake to ensure that security agencies. In order to facilitate the hoisting mechanism and increase the compensation arrangement of capacity between the motor and reducer with floating-axis connection. Semi-round with brake and brake gear coupling near the reducer
9、, if the floating-axis has been broken, brakes can still brake drum live. Keywords: bridge crane；hoisting mechanism；car run institutions；The moving mainframe。The crane is bridge crane for lifting weight Q=100t,hoisting height H=26m,lifting speed v=24m/min. The crane is consisted of a lifting mechani
10、sm,an electric motor, a brake,a speed reducer,a set of drum unit,a pulley and a set of hook device.Required lifting equipment running smooth,accurate,safe,reliable and advanced technical performance.Keyword: bridge crane； hoisting mechanism；car run institutions第 1 章 绪 论1.1 对起重机研究意义起重机械是用来对物料进行起重、运输、
11、装卸和安装作业的机械。 它可以完成靠人力无法完成的物料搬运工作，减轻人们的体力劳动，提高劳动生产率，在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、仓库、水电站等多个领域和部门中得到了广泛的应用。随着生产规模日益扩大，特别是现代化、专业化生产的要求，各种专门用途的起重机相继产生，在许多重要的部门中，它不仅是生产过程中的辅助机械，而且已成为生产流水作业线上不可缺少的重要机械设备，它的发展对国民经济建设起着积极的促进作用。桥式起重机不但要容易操作，容易维护，而且安全性要好，可靠性要高，要求具有优异的耐久性、无故障性、维修性和使用经济性。加强对桥式起重机的研究和改进，促进其不断发展，必将对整个起重运输行业产生深
12、远的影响。1.2 国内外起重机随着现代工业的迅速发展，新技术、新工艺的充分应用，社会生产力又跃上了一个新水平。一些大型、重型机构、设备、塔器的运输等工作，没有起重机是很难完成的。由于市场竞争的需要，起重机生产方式也由单件小批量向着多品种的变批量方向发展。由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作速度越来越高，对能耗和可靠性要求也越来越高。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。1.2.1 国外起重机目前世界销售市场对起重机械的需量正在不断增加，根据公布的财务统计数据，2007 年世
13、界最大的 20 家起重机制造商一个主要特点就是销售增长超过 40%。随着国际市场竞争的加剧，起重机械的科技含量要求明显提高，从而使国外各种制造起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机械自动化和自动化设备去提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户都产生了巨大的影响。有关调查资料表明，65%的起重机械用户主要是为了提高生产率、减少劳动工资，因而要求采用先进的起重机设备的用户便越来越多。近年来，国外起重运输机械主本科毕业设计要发展趋势如下：(1)采用新理论、新技术和新手段。推广采用优化设计、可靠性概率设计、极限状态设计、虚拟样机设计、CAD/CAE 设计等现代设计方法。(2)向自动、智能和信息
14、化，向成套、系统和规模化发展。(3)向大型、高效和节能化发展。(4)向模块、通用化，向简易、多样化发展。(5)重视产品的合理人机关系、外观造型与表面涂装，有利于提高作业效率和操作安全舒适。1.2.2 国内起重机发展方向目前国内销售市场对起重机械的需求量正在不断增加，据分析，目前全国的桥式、门式起重机的市场份额每年大约有 200 多亿。而其中桥式类型起重机就广泛应用于大型的生产车间、装配车间、以及冶金车间等等,是现代化生产中合理组织生产必不可少的生产设备。我国起重机应从以下几方面进行起重机的研究与改进：(1)改进起重机械的结构，减轻自重。(2)充分吸收利用国外先进技术。(3)向大型化发展。1.3
15、 设计内容设计参数如下：起重量（t） 起升高度（m） 速度（m/min）跨度(m)主起升 副起升 主起升 副起升 主起升 副起升 小车 大车100 30 32 14 16 14 24 50/70 80根据所给参数设计完成桥式起重机的起升及运行机构的设计。本科毕业设计第 2 章 主起升机构的设计2.1 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，采用闭式传动起升机构构造型式，采用了双联滑轮组，按 Q 100t ，滑轮组倍率 i h 6，承载绳分支数：Z 2ih 122.2 选择钢丝绳初步选择双联滑轮组，滑轮组采用滚动轴承， 100t 钢丝绳缠绕图滑轮组倍率 i h 6 时，查起
16、重机设计手册得滑轮组效率 z 0.95 钢丝绳所受最大拉力：滑 轮 组 效 率滑 轮 组 倍 率滑轮效率2 3 4 5 6 8 10滚动轴承 0.98 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.93 0.92滑动轴承 0.96 0.98 0.95 0.93 0.90 0.88 0.84表（1) 吊具自重与起重量的关系Q G0 (100000+3500 )*9 .8S m ax 2 i h h 2*6* 0 .9 5 = 88973 NQ -额定起重量， Q=100t;G0 -吊钩组重量， G0 3500kg查起重机设计手册，工作级别 M8 时，安全系数 n=9，钢丝绳破断拉力 sb
17、 。sb n smax 9 88973 800.75kN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 s s 为单根钢丝破断拉力 s S max / z其中式中：c 为选择系数，s 为钢丝绳最大工作静压力，d 为钢丝绳最小直径根据起重机械选择 c=0.134,公称抗拉强度为 b 1770N mm1选择系数 C 值钢丝绳公称抗拉强度机构工作级别1550 1770 1850安全系数 nM1M3 0.093 0.089 0.085 4M4 0.099 0.095 0.091 4.5M5 0.104
18、 0.100 0.096 5M6 0.114 0.109 0.106 6M7 0.123 0.118 0.113 7M8 0.140 0.134 0.128 9d 0.134 * 800750 / 12 34mm钢丝绳型号 W6 19 34.0 177 I 镀-右图 GB1102 742.3 确定滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径：D h 2 d查表根据工作级别查起重机械h 2 25 卷筒 h1 20机构工作级别 eM1M3 14M4 16M5 18M6 20M7 22.4M8 25D h 2 d=25*34=850查起重机课程设计手册，取滑轮直径 D=850mm;取平衡滑轮直径约为0.6d=0.
19、6*850=510，选用钢绳直径 d=34mm，D=850mm。记为 E118 850 120 ZBJ80006.8-872.4 确定卷筒尺寸并验算强度1.卷筒直径：D h 1d=25 34=8502.卷筒绳槽尺寸：由起重机械查得槽距 t=26mm,槽底半径 r=11mm。3.确定卷筒长度并验算起强度：如下图 2-3 所示2-3 卷筒尺寸简图L （2L 0 l1 l 2） l 3H i h 14 *6*103L 0 （ n） t=( +2)26=839mm D 0 *886D 0 D d 850 34 884mmLo螺旋绳槽部分长度；H起升高度；Do卷绕直径； n附加安全圈数，取 2；l1 绳
20、尾固定部分长度，按固定方法确定，一般取 l1 =3t=78l 2 卷筒两端空余部分长度，取 50mml3 卷筒中央不切槽部分长度，取其等于吊钩组两工作动滑轮的间距，即 L3 =A= 87mm,实际长度在绳偏斜角允许范围类可以适当增减。经计算:L （2L 0 l1 l 2） l 3 1893mm 取 L=2000mm.卷筒壁厚： 0.02 D (6 10) 0.02 850 (6 10) 23 27mm，取 =25mm 卷筒壁压应力验算：Smax 88973y max 296.58 10 6 N / m 2 296.58 MPa t 0.015 0.02由 起重机械 选用灰铸铁 Q460C ，最
21、小抗拉强度 b 460MPa,b许用压应力： y n1 4605/1.5 306MPa b 故强度足够卷筒拉应力验算：由于卷筒长度 LP过载验算和发热验算通过。4.8 选择制动器按下式计算，选制动器M zh K zh M j式中 M zh ： 制动力矩，单位为 N.m；K zh ： 制动安全系数，查表 M5 得 K zh =2.0；M j ： 下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为 N.m；(Q G )D (30 0.64) 10 3 0.31 0.894 9.800M j = =81.47N.m2 mi 2 4 16：下降时总机械效率，通常取 0.894M zh =M zh M j =2 8
22、1.47=162.94N.m根据选用 M zh =286.24N.m 选用 YWZ 5 315/30 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 K zh =290N.m。4.9 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，使联轴器的许用应力矩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=50mm(柱形)，长度 E=85mm；浮动轴的轴头：d=45mm， 长度 E=84mm。选取梅花弹性联轴器：型号为 MLL6-I-200，M=630N.m；GD=26.8Kg.m；型号为 ML
23、L6，M=630N.m；GD=1.85 4=7.4Kg.m 。Pjc 17电动机额定力矩 M n 9550 9550 =170N.mnjc 955计算所需力矩 M=n 8 M n =1.5 2.0 170=510N.m式中 n：安全系数取 n=1.5；8 ： 刚性动载系数，取 8 2.0；M=630M=510N.M所选联轴器合格。4.10 验算起制动时间1.起动时间：n (Q G) 10 3 D 2d0 0tq c(GD 2 ) 375(M q M j ) i 2 m2963.7= 1.15 (1.5 26.8 7.4) (3.2 0.64) 10 3 0.312 9.8 1.0s375 (2
24、89 179.07) 16 2 4 2 0.894式中： (GD 2 ) = (GD 2 ) + (GD 2 ) + (GD2 )1 d l z=1.5+26.8+7.4=35.7kN.m静阻力矩：(Q G 0)D 0 （ 30 0.64) 9.8 10 3 0.31M j = =179.07N.m2mi 2 16 4 0.894电动机启动力矩：M q =1.7 M n =1.7 170=289N.m平均起动加速度：n 19.5aq = =0.32m/stq 60 1.0 60aq =0.32 m/sa =0.4 m/s电动机启动时间合适。2.制动时间：nd (Q G0 )D0 2tzh C
25、GD 2 375(M zh M j ) ih 2 m2963.7 (3.2 0.64) 9.8 10 3 0.312= 1.15 (1.5 26.8 7.4) 0.85s375 (290 143) 16 2 4 2 0 .894n 电机满载下降转速，单位为 r/min；d ：nd =2n0 nd =2 1000-963.7=1036.3r/minM zh =290N.m，M j =143N.m19.5平均制动减速器速度 azh Vn = =0.37m/sa =0.4m/st zh 60 0.85 60所以制动时间也合适。第 5 章 大车运行机构的设计5.1 确定机构的传动方案跨度为 32m 为
26、中等跨度，为减轻重量，决定采用下图的传动方案。5.2 选择车轮与轨道，并验算其强度桥式起重机重量估计参照起重机设计规范其跨度越大，对应重量倍数越大，起重量越小倍数也越大，但是倍数范围一般在 0.7-6.3 之间。就是说，在起重量最小，跨度最大的情况下，可以达到 6.3 倍。这里跨度为 32 米，起重量 100T,取其倍数 2.27 倍，约为 227t。采用集中对角布置，计算大车车轮的最大轮压和最小轮压。满载时，最大轮压：取 g=10N/KgG G xcQ Gxc L eP max 4 2 L 2270 63 1000 63 32 1.5 448.01kN4 2 32空载时，最小轮压：G G x
27、c Gxc 1P min 4 2 L1 2270 63 63 192.10kN4 2 32车轮踏面疲劳计算载荷：2Pmax PminPc 3 2 448.01 192.10 259kN35.3 选择车轮轨道并验算起强度车轮材料：采用 ZG 340 / 640(调质), b 700 MPa , s 380MPa ，由起重机课程设计选择车轮直径 Dc 800mm ，由起重机运输机械查得轨道型号为 Qu70 (起重机专用轨道)。按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度。线接触局部挤压强度验算：Pc k1 Dc lc1c2 6.6 800 60.26 0.95 1 264481.1N式
28、中：k1 许用线接触应力常数(N/mm 2 ),由起重机运输机械查得，k 1 6.6; l 车轮与轨道的有效接触长度， Qu 70 轨道的 l 60.26mmDc 车轮直径( mm ); c1 , c2 同前Pc Pc故验算通过。5.4 运行阻力计算摩擦总阻力矩：M m (Q G )( k d2 )由起重机设计手册查得 Dc 800mm 车轮的轴承型号为 7520 ，轴承内径外径的平均值为： 100 2180 140mm ；由起重机运输机械查得：滚动摩擦系数k 0.0006 ，轴承摩擦系数 0.02 ；附加阻力系数 1.5 代人上式。当满载时的运行阻力矩：Mm (Q Q ) (Q G )( k d )2 1.5 (100000 63000)(0.0006 0.02 0.14) 1569N m2运行摩擦阻力：M m (Q Q)Pm (Q Q) Dc 2 1569 6276N0.5 2
