吨通用桥式起重机小车设计说明书.doc
《吨通用桥式起重机小车设计说明书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吨通用桥式起重机小车设计说明书.doc（39页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
太原科技大学课程设计说明书
机械课程设计说明书
题目：
32/5吨通用桥式起重机小车设计
班级：
姓名：
学号：
目录
设计任务书-----------------------------------------------------------------------------------------------1
第1章概述------------------------------------------------------------------------------2
第2章总体设计------------------------------------------------------------------------------2
2.1总体设计方案---------------------------------------------------------7
2.2四连杆变幅臂架系统运动学设计---------------------------------7
2.3总体尺寸规划----------------------------------------------------7
第1章主起升机构计算-------------------------------------------------------------7
1.1确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组---------------------------------7
1.2选择钢丝绳-------------------------------------------7
1.3确定卷筒尺寸并验算强度--------------------------------8
1.4初选电动机-------------------------------------------10
1.5选用标准减速器---------------------------------------11
1.6校核减速器输出轴强度--------------------------------------------------11
1.7电动机过载验算和发热验算--------------------------------------------11
1.8选择制动器--------------------------------------------12
1.9选择联轴器-------------------------------------------13
1.10验算起动时间-----------------------------------------13
1.11验算制动时间-----------------------------------------14
1.12高速轴计算------------------------------------------15
第2章副起升机构计算------------------------------------------------------------17
2.1确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组--------------------------------17
2.2钢丝绳的选择------------------------------------------17
2.3确定卷筒尺寸并验算强度--------------------------------18
2.4初选电动机-------------------------------------------21
2.5选用标准减速器---------------------------------------21
2.6校核减速器输出轴强度----------------------------------22
2.7电动机过载验算和发热验算-------------------------------------------22
2.8选择制动器--------------------------------------------23
2.9选择联轴器-------------------------------------------23
2.10验算起动时间-----------------------------------------24
2.11验算制动时间-----------------------------------------25
2.12高速轴计算------------------------------------------25
第3章小车运行机构计算-----------------------------------------------------------------------27
3.1确定机构传动方案----------------------------------------------------------27
3.2选择车轮与轨道并验算其强度------------------------------------------28
3.3运行阻力计算--------------------------------------------------------------29
3.4选电动机--------------------------------------------------------------------30
3.5验算电动机发热条件-----------------------------------------------------30
3.6选择减速器------------------------------------------------------------------31
3.7验算运行速度和实际所需功率----------------------------------------31
3.8验算起动条件-------------------------------------------------------------31
3.9按起动工况校核减速器功率-------------------------------------------32
3.10验算起动不打滑条件----------------------------------------------------33
3.11选择制动器---------------------------------------------------------------33
3.12选择联轴器---------------------------------------------------------------34
3.13验算低速浮动轴的强度------------------------------------------------35
3.14小车缓冲器---------------------------------------------------------------36
设计心得--------------------------------------------------------------------------------------------------37
参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------39
太原科技大学课程设计任务书
学院（直属系）：
机电工程学院时间：
年月日
学生姓名
指导教师
设计（论文）题目
32/5吨通用双梁桥式起重机小车设计计算
主要研
究内容
1.小车总体设计；
2.主/副起升机构设计计算；
3.小车运行机构设计计算；
4.小车主要安全装置设计计算；
5.小车总图绘制（标准0号或1号加长）1张；
6.机构部件图2号1张，机构零件图2号1张（选其一即可）。
研究方法
搜集查阅与分析研究相关国内外资料，综合所学基础与专业知识，遵循机械零件与起重机行业相关标准，在小组充分讨论基础上，制定合理的具有先进性的设计方案，按时完成本设计提出的全部内容。
主要技术指标（或研究目标）
小车的主/副起升机构设计参数：
起重量32/5t，起升高度16/18m，起升速度7.51/19.5m/min
起升机构工作级别M5/M5，
小车运行机构设计参数：
工作级别M5，运行速度45m/min，轨距2500mm，参考轮距2800mm，
小车参考自重：
约11.5t
主要参考文献
1张质文,包起帆等.起重机设计手册.北京中国铁道出版社，2001
2倪庆兴,王殿臣.起重输送机械图册（上册）.北京：
机械工业出版社,
1991
3AUTOCAD实用教程（2005中文版）.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社,
2005
4杨长揆,傅东明.起重机械（第二版）.北京：
机械工业出版社,1985
5陈道南,盛汉中.起重机设计课程设计指导书.北京：
机械工业出版
社,1991
6孙恒,陈作模.机械原理（第六版）.北京：
高等教育出版社,2000
7编写组编，起重机设计规范GB3811-2008.北京：
标准出版社,2008
概述
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，设置在小车上的起升机构实现货物垂直升降。
三个机构的综合，构成一立方体形的工作范围，这样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、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。
各类桥式起重机的特点如下
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梁式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。
桥架主梁是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面梁，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字梁的下翼缘上运行。
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梁式起重机。
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。
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盛料器高温液态钢包，用以支持和翻转钢包，副小车用来抬起钢包，浇铸液态金属。
桥式类型起重机的金属结构一般由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。
单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。
主梁与端梁刚性连接，端梁两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。
主梁上焊有轨道，供起重小车运行。
桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。
箱形结构又可分为正轨箱形双梁、偏轨箱形双梁、偏轨箱形单主梁等几种。
正轨箱形双梁是广泛采用的一种基本形式，主梁由上、下翼缘板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。
偏轨箱形双梁和偏轨箱形单主梁的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主梁是由一根宽翼缘箱形主梁代替两根主梁，自重较小，但制造较复杂。
四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。
空腹桁架结构类似偏轨箱形主梁，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形梁外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部，自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。
下面具体介绍普通桥式起重机的构造。
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。
起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。
电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。
小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。
起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：
一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。
中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。
起重机大车运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量很大，常用增加车轮的办法来降低轮压。
当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。
本次设计课题为32/5t通用桥式起重机小车设计，主要包括起升、运行两大机构及其安全装置的设计计算和装配图与零部件图的绘制。
将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用、理论联系实际。
培养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。
________________________________________________________
说明书所有公式格式全部应该如下所示:
s
式中，——电动机满载下降转速，单位为r/min，
r/min；
——制动力矩，N.m；
——净阻力矩，N.m；
……
（该部分地区只作指导用,请删除）
_______________________________________________________________
（去掉概述，目录要改为和后面计算内容一致，不要有错别字，公式及其文中公式符号，必须用“公式”格式，必须采用Word2003以前的低版本打印）
第1章主起升机构计算
1.1确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组
按照构造宜紧凑的原则,决定采用下图的传动方案。
如图1所示，采用了双联滑轮组.按Q=32t，表8-2查取滑轮组倍率=4，因而承载绳分支数为Z=2=8。
吊具自重载荷。
得其自重为：
G=2.0%=0.02320=6.4kN
图1主起升机构简图
1.2选择钢丝绳
若滑轮组采用滚动轴承，=4,查表得滑轮组效率=0.97。
钢丝绳所受最大拉力
按下式计算钢丝绳直径
d=c=0.096=19.7mm
c:
选择系数，单位mm/，用钢丝绳=1850N/mm²，据M5及查表得c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）。
1.3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：
≥hd
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；
筒最小卷绕直径=d=1820=360；
轮最小卷绕直径=d=2020=400。
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。
式中：
筒上有绳槽长度，，中安全圈n=2，起升高度H=16m，
槽节矩t=23mm，绕直径=670mm；
：
定绳尾所需长度,取=323=69mm；
：
筒两端空余长度,取=t=23mm；
：
筒中间无槽长度,根据滑轮组中心间距=150，=1761mm。
卷筒壁厚δ=0.02D+（6~10）=[0.02650+（6~10）]mm=19~23mm，δ=20mm，进行卷筒壁的压力计算。
卷筒转速=r/min=14.3r/min。
1.4计算起升静功率
==47.6kW
式中η起升时总机械效率=0.858
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；连轴器效率取0.98。
1.5初选电动机
≥G=0.847.6=38.08kW
式中：
JC值时的功率，位为kW；
G：
稳态负载平均系数，根据电动机型号和JC值查表得G=0.8。
选用电动机型号为YZR280M-10，=55KW，=556r/min，最大转矩允许过载倍数λm=2.8；飞轮转矩GD²=15.5KN.m²。
电动机转速=561.92r/min
式中:
在起升载荷=326.4kN作用下电动机转速；
:
电动机同步转速；
:
是电动机在JC值时额定功率和额定转速。
1.6选用减速器
减速器总传动比：
=39.3，取实际速比=40。
起升机构减速器按静功率选取，根据=47.6kW，=561.92r/min，=40，工作级别为M5，选定减速器为ZQH100，减速器许用功率[]=79KW。
低速轴最大扭矩为M=20500N.m
减速器在561.92r/min时许用功率[]为[]==73.99>55kW
实际起升速度==9.98m/min
实际起升静功率==39.72kW
用Ⅱ类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。
1.7电动机过载验算和发热验算
过载验算按下式计算：
≥==41.78kW
=45KW>41.78kW，此题恰好与=的功率相等。
式中：
准接电持续率时，电动机额定功率，单位为kW；
H:
系数，绕线式异步电动机，取H=2.5；
λm:
基准接电持续率时,电动机转矩允许过载倍数,查表得λm取1.7；
m:
电动机个数；
η:
总机械效率η=0.858。
发热验算按下式计算:
P≥Pз
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。
==38.08kW
P=43.867>=38.O8kW
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：
≥
式中:
制动力矩,单位为N.m；
:
制动安全系数，查表M5得=2.0；
:
下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为N.m。
==586.4N.m
η':
下降时总机械效率，通常取η'≈η≈0.858
==2586.4=1172.N.m
选用=1172.8N.m选用YWZ5-400/121制动器，其额定制动力矩1250N.m；
安装时将制动力矩调整到所需的制动力矩=2000N.m。
1.9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），长度E=170±0.5mm；
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-400[M]=2800N.m；GD²=132.54=530Kg.m；型号为MLL9，[M]=2800N.m；GD²=18.954=75.8Kg.m²。
电动机额定力矩=944.69N.m
计算所需力矩M=n=1.51.8944.69=2550.69N.M
式中n：
安全系数取n=1.5；
：
刚性动载系数，取＝1.8。
[M]=2800>M=2550.69N.M
所选连轴器合格。
1.10验算起动时间
起动时间：
=
=1.3s
式中：
=15.6+530+75.8=621.4kN.m
静阻力矩：
==796.5N.m
电动机启动力矩：
=1.7=1.7944.69=1605.97N.m
平均起动加速度：
==0.095m/s²
=0.095m/s²<[]=0.2m/s²
电动机启动时间合适。
1.11验算制动时间
制动时间：
=
=0.76s
：
电机满载下降转速，单位为r/min；
==2600-556=644r/min
=2000N.m
=586.4N.m
平均制动减速器速度==0.17m/s²<[]=0.2m/s²，所以制动时间也合适。
1.12高速轴计算
1.12.1疲劳计算
轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩：
式中：
等效系数，由表查得；相应于季候工作类型的电动机额定力矩传至计算轴的力矩。
由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径d=55㎜.
因此扭转应力为:
许用扭转应力:
轴材料用45钢,，
；
-----考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数;
-----与零件几何形状有关,对于零件表面有急剧过度和开键槽及紧配合区段,=1.5~2.5；
-----与零件表面加工光洁度有关,对于对于
此处取K=21.25=2.5
-----考虑材料对应力循环不对称的敏感系数,对碳钢,低合金刚，取=0.2.
安全系数,查表得=1.6.
因此，故通过。
1.12.2静强度计算
轴的最
升级会员 