18吨桥式起重机的设计机械部分.docx
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18吨桥式起重机的设计机械部分
18吨桥式起重机设计一机械部分
中文摘要I
英文摘要I
1绪论1
1.1桥式起重机简介1
1.2普通桥式起重机的主要组成部分1
1.2.2大车1
1.2.2小车1
1.2.3动力装置和控制系统1
I.3普通桥式起重机的运行方式1
2设计任务及参数2
2.1主要技术参数2
2.2起重机工作机构的级别2
3吊钩组的设计计算2
3.1原始参数2
3.2设计步骤2
4滑轮组的设计计算6
5钢丝绳的选择8
6卷筒的设计计算9
7钢丝绳在卷筒上的固定11
8起升机构的设计计算12
8.1原始参数12
8.2设计计算步骤12
9小车运行机构的设计计算16
9.1原始参数16
9.2设计计算步骤16
10起重机主梁的设计计算22
10.1桥式起重机主梁的设计计算主要涉及内容22
11安全装置的选择说明23
II.1主要安全装置的说明23
11.1.1走台与栏杆23
11.1.2排障板23
11.1.3小车行程限位开关23
11.1.4起升高度限位开关23
11.1.5大车行程限位开关23
11.1.6缓冲器与挡铁23
11.2小车缓冲器选择计算24
11.3大车缓冲器选择计算24
1218吨桥式起重机的控制系统设计25
结束语25
参考文献26
附录1外文资料28
18吨桥式起重机设计
摘要
桥式起重机是一种提高劳动生产率重要物品搬运设备，主要适应车间物品搬运、设备的安装与检修等用途。
我国生产的吊钩电动双梁桥式起重机额定起重范围为5〜500t,一般10t以上，起重机有主、副两套起升机构；300t以上，起重机还有三套起升机构。
电动双梁起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成。
在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，小车运行机构采用集中驱动。
起升机构滑轮组采用双联滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳，且钢丝绳的安装和更换容易。
相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积大，单位压力低的优点。
在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等。
小车运行机构中涉及小车轮压计算、小车车轮、小车轨道、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择计算等。
在起重机控制方面，起升机构用主令控制器和磁力控制屏来实现控制，大、小车运行机构用凸轮控制器直接控制。
在控制系统设计中，主要针对起升机构、大车运行机构、小车运行机构电路控制系统的设计及保护电路的设计。
利用低压电气元件控制起重机，其使用寿命较长，适合车间恶劣环境。
关键词：
桥式起重机起升机构小车运行机构电气控制系统
ABSTRACT
Bridgecraneisasignificantincreaselaborproductivitygoodshandlingequipment,primarilytocarrygoodsworkshops,equipmentinstallationandmaintenance,andotherpurposes.China'sproductionofelectricalhookrateddouble-beambridgecraneliftingtherangeof5~500t,generallymorethan10t,cranesarethemain,twosetsoflifting300tabove,therearethreesetsofcranesliftingbodies.
Two-electricbeamfromthebridgecrane,thetrolleyrunning,travelingmechanismandelectricalequipmentconstituted.Theoveralldesignofthesystemusingthetraditionallayoutofthetypicalstructureandoperationofinstitutionsusedcardrivenfocus.Pulleygrouporagencyfromusingdouble-pulleyblocks,heavyobjectsintheprocessofliftingthelevelofnomovement,orfromtheprocesssmooth,andtheinstallationandreplacementofwireropeeasily.Windinginstallationsinthecorrespondingsinglereel,alargeareaofcontactwiththerope,theadvantagesoflowpressureunits.InliftingbodiesalsoinvoIvesrope,reducer,couplings,electricalandbrakethechoice.VehiclesinvoIvedintheoperationofinstitutionspressureonthewheels,carwheels,cartrack,reducer,couplings,electricalandbrakethechoiceofcalculation.
Inthecranecontrol,orfromtheinstitutionswiththemaincontrollerandmagneticcontrolofthescreentoachievecontrol,bigandsmallcarcamcontrollerrunninginstitutionswithdirectcontrol.Inthecontrolsystemdesign,mainlyforliftingbodies,travelingmechanism,thecarruninstitutionscircuitdesignandcontrolsystemfortheprotectionofthecircuitdesign.Useoflow-voltageelectricalcomponentscontrolcrane,aIongerservicelifeforworkshopharshenvironment.
Keywords:
bridgecranehoistingmechanismcaragenciesoperatingelectric
controlsystem
1绪论
1.1桥式起重机的简介
桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化，减轻体力劳动，提高劳动生产率的重要物品搬运设备。
它通常用来搬运物品，也可用于设备的安装与检修等用途。
桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶，而起重小车又可沿小车轨道（铺设在起重机的桥架上）横向行驶，吊钩则作升降运动。
因此，它的工作范围是其所能行驶地段的长方体空间，正好与一般车间形式相适应。
1.2普通桥式起重机的主要组成部分
1.2.1大车大车由桥架和大车运行机构组成。
桥架：
桥架为起重机的金属结构，一方面支撑小车，允许小车在它上面横向行驶；另一方面又是起重机行走的车体，可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。
在其两侧的走台上，安装有大车运行机构和电器设备，大车运行机构用来驱动大车行走，大车上一般还有驾驶室，用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。
桥架主要由主梁和端梁组成。
设计时要考虑其强度，刚度和稳定性要求，也应考虑自重和外形尺寸要小，加工制造简单，运输、存放和使用维修方便，成本低等因素。
1.2.2小、车小车由起升机构，小车运行机构，小车架和保护装置等组成。
小车架要承受起升载荷和各机构自重，应有足够的强度和刚度，同时又要尽量减轻自重，以降低轮压和桥架受载。
小车的电力则由滑线或软电缆引入。
设计时要考虑改善零部件的受力情况、减少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平稳、装配维修方便等因素。
1.2.3动力装置和控制系统动力装置是驱动起重机运动的动力设备，它在很大程
度上决定了起重机的性能和构造特点，桥式起重机的动力装置一般采用电动机。
控制系统包括操纵装置和安全装置。
各机构的启动、调速、改向、制动和停止，都通过操纵控制系统来实现。
1.3普通桥式起重机的运行方式
桥式起重机是一种循环的、间隙动作的、短程搬运机械。
一个工作循环一般包括上料、运送、卸料及回到原位的过程，即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起，由运行机构把物料移位，然后物料在指定地点下放，接着进行相反动作，使取物装置回到原处，以便进行下一次工作循环。
在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。
起重机工作时，各机构经常处于起动、制动以及正向、反向等相互交替的运动状态之中。
2设计任务及技术参数
2.1主要技术参数：
最大起重量：
18吨
粱跨度：
31500mm
起升速度：
18~28m/min
起升高度：
14mm
起重机运行速度：
80~95m/min起升机构运行速度：
40~45m/min
2.2起重机工作机构的级别：
起重机工作级别A6;其中载荷状态为Q2（有时起升额
6
定载荷,一般起升中等载荷）；利用等级为T6（总工作循环次数N』10,不经常繁忙使用）
起升机构工作级别M6;其中利用等级为T6,载荷状况为L2
小车运行机构工作级别M4;其中利用等级为T4,载荷状况L3
大车运行机构工作级别M4;其中利用等级为T4,载荷状况L2
3吊钩组的选择计算
3.1原始参数
机构工作级别:
M6,采用双联滑轮组，倍率:
m=4
起升质量：
mQ=18t起升载荷：
FQ=180KN
起升速度：
VnT8〜28m/min初取V*=20m/min
3.2设计步骤
3.2.1.吊钩形式选择吊钩采用倍率m=4的双联滑轮组,故采用长形吊钩组
吊钩用普通的短吊钩
3.2.2.吊钩结构及制造方法的确定选用吊钩断面为梯形的吊钩，其受力情况合
理.用锻造方式制造，材料为20钢，机加工前热处理，硬度小于或等于156HBS
3.2.3.吊钩主要尺寸的确定
单钩D（3〜3.5）.Q额即D（3~3.5）18=148.4mm：
150mm
则由公式h1.0~1.2得，h=150（因为吊钩断面为梯形，故h=D）D
Q额：
额定起重量（吨）
3.2.4.钩身强度计算1—2和3—4断面为危险断面，通常垂直断面3—4取与水平断面1—2相同的断面，而最大拉应力约为1—2断面的50%，故只验算1—2面。
计算
2*FQ2©1.56180103265》
公式：
—1158.81
A六BD15840x0.096150
2
式中：
A—断面面积，A=15840mm
e1—断面重心坐标，
"■B—断面形状系数，
2—起升动力系数，对于20钢，查表得二s
U—=220=169N/mm2
n1.3
钩身验算通过
3.2.5.
t/-169N/mm^c1<
吊钩尾部螺纹直径的确定
FQ=180KN
d1—螺纹根部直径
U—材料许用应力
A-螺纹根部截面面积
."-s2202
55N/mm
n4查表取梯形圆螺纹：
TY9010
3.2.6.确定吊钩螺母尺寸螺母最小工作高度：
H=0.8d=72mn根据实际结构，需设
防松螺栓，故取螺母高度为：
90mm螺栓外径D=（1.7~2）d=153~180mm
选取D=160mm上式中d为螺纹公称直径，d=90mm
3.2.7.选择推力轴承根据所选吊钩螺母尺寸，查表初选推力轴承型号：
81124其额定静载荷C0=660KN因轴承在工作时很少转动，只需校验额定静载荷即可。
当量静负荷：
Pd=；FQ=1.56180=280.8KN
Cj二n°FD=1.25280.8=351KN
n0—安全系数，取n0=1.25
Cj328.吊钩横梁的计算根据滑轮尺寸，吊钩组装置示意图为
受力图
吊钩梁可看作简支梁，受力图如下:
弯矩图
横梁中间断面尺寸如下示:
吊钩横梁中间断面图
L=475mmLi=78mmL?
-112mmll=237.5mmD=106mmB=160mm最大弯矩计算如下：
「P-280.8汉0.2375“
MmaxLiKN*m=33.345KNm
22
中间断面的弯曲系数：
22
W=（B-d）h=（160-106）h
6
二37啟N/mmf
h2
最大弯曲应力为：
a=也=33・345侮10：
N/mm2maxW（160-106）h2
横梁材料为45钢，查表得屈服极限:
2
cs二290N/mm
取安全系数n=3,则许用强度:
二s2902
s96.7N/mm
3
G1
取h=200mm
Mmax=33.345KN*m卜丄96.7N/mm?
h=200mm
3.2.9.吊钩拉板强度计算拉板结构尺寸如下图所示，断面A—A受拉伸应力，计
算如下:
2PQ
2（b-d）、
1.56180103
2（200-120、
N/mm
1760
6
N/mm2
其中为拉板厚
度，因拉板材料为A3钢，查表得屈服极限:
2
^s=240N/mm
>12.48mmn=3.5
——5.43mm=20mmb=200mmd=120mmh=100mm
4滑轮组的设计计算
4.1.滑轮结构形式及相关尺寸的确定采用铸钢滑轮，因为其强度和冲击韧性
好，材料选：
2G23C—450
材料2G230—450A=63mmB=45mmS=14mmC=37mmR=12mm
M=14mmRi=20mmR2=16mmr=3m“=5mm
4.2.轮直径的确定普通滑轮直径的选择：
D_（h」）d=（22.4-1）20=428mm查表选取D=630mm
式中：
h—与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，查表取h=22.4
d—钢丝绳直径，d=20mm
平衡轮直径的选择：
DP=D0max=hd=22.420=448mm
4.3.吊钩组上滑轮轴的计算
（1）吊钩装置简图如下；
L=475mmL仁78mmL2=112mmL3=95mm
（2）.滑轮轴可简化为简支梁，认为作用四个集中载荷受力情况图如下:
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