起重机小车设计计算(共22页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上小车总体机构的设计计算设计内容 计 算 与 说 明结 果 1）确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组 2）选择钢丝绳3）确定滑轮主要尺寸4）确定卷筒尺寸，并验算强度5）选电动机 6）验算电动机发热条件7）选择减速器8）验算起升速度和实际所需功率9）校核减速器输出轴强度10）选择制动器（11）选择联轴器（12）验算起动时间（13）验算制动时间14）高速浮动轴1）确定传动方案2）选择车轮及轨道并验算其强度3）运行阻力的计算4）选电动机5）验算电动机发热条件6）选择减速器7）验算运行速度和实际所需功率8）验算起动时间9)按起动工况校核减速器功率10）验算起动不打滑条件11

2、）选择制动器12）选择高速轴联轴器及制动轮13）选择低速轴联轴器14）验算低速浮动轴强度1.起升机构计算按照布置宜紧凑的原则决定采用如下图5-1的方案。采用了双联滑轮组。按Q=15t，查表4-1取滑轮组倍率ih=3，承载绳分支数：Z=2ih=6 ， 图5-1 起升机构计算简图 查附表6选短型吊钩组，图号为T1-362.1507。得其质量：G0=322kg两端滑轮间距 A=358mm若滑轮组采用滚动轴承，当ih=3，查1表3-4a得滑轮组效率h=0.985钢丝绳所受最大拉力：Smax=2592.55kgf查2表12-2,中级工作类型(工作级别M5)时,安全系数k=5.5。钢丝绳选用线接触粗细6W

3、（19）型钢丝绳，其破坏拉力换算系数=0.85，钢丝绳计算钢丝破断拉力总和Sb： Sb=5.5/0.852592.55=16775.32kgf查2表12-10选用绳6W（19），钢丝公称抗拉强度200kgf/mm，光面钢丝，左右互捻，直径d=14.5mm，钢丝绳最小破断拉力Sb=17800kgf，标记如下：钢丝绳 6W（19）-14.5-200-I-光-右交（GB110274）滑轮的许用最小直径：D=348mm式中系数e=25由2表12-2查得。由附表1选用标准滑轮直径D=400mm，由附表2取平衡滑轮直径D=0.6D=250mm；卷筒直径： D=14.5=348mm选用D400mm，卷筒绳槽

4、尺寸由2表13-1查得槽距，t=20mm 卷筒尺寸： =1704mm 取L=2000mm式中 Z0附加安全系数，取Z0=2； L1卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即L1=A=358mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减； D0卷筒计算直径D0=D+d=414.5mm 卷筒壁厚： =+（610）=0.02400+（610）=1418取=15mm卷筒壁压应力验算：=选用HT15-33铸铁材料，最小抗拉强度=1500kgf/cm,最小抗压强度kgf/cm许用压应力：=1529.4kgf/cm 故抗压强度足够 卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D，尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒

5、弯矩图示与图5-2 图5-2 卷筒弯矩图卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时： =.35kgf.cm 卷筒断面系数：=0.1=0.1=1714.6式中卷筒外径，=400mm； 卷筒内径，=-2=40-21.5=37cm于是 =kgf/cm 合成应力：=+=124.14+=293.65kgf/cm式中许用拉应力 =300kgf/cm 卷筒强度验算通过。 计算静功率： =26.51KW式中机构总效率，取=0.85。（因=，卷筒效率=0.960.98；ZQ型减速器效率=0.94，故对于一般无开式齿轮的传动效率0.85。所以取=0.85比较合适)电动机计算功率：=0.826.51=21.21KW式中

6、系数由表查得，对于中级机构，=0.750.85，取=0.8 查2表33-6选用电动机JZR-51-8，其（25%）=22KW，=715rpm，=2.56kg， 按照等效功率法，求=25%时所需的等效功率：=0.750.8726.51=17.3KW式中工作级别系数，查2表8-16，对于M5M6级，=0.75（中级）； 系数，根据tqtg值查得；/根据机构平均起动时间与平均工作时间的比值，由1查得，一般起升机构/=0.10.2，取/=0.1时，=0.87。由以上计算结果，故初选电动机能满足发热条件 卷筒转速：=20.74r/min 减速器总传动比：、=34.47 查1附表35选ZQ-650-III

7、-3CA减速器，当工作类型为中级（相当工作级别为M5级）时，许用功率N=29KW，=31.5，质量=878，主轴直径=60mm，轴端长=110mm（锥形） 实际起升速度：=9 =9.85m/min 误差：=100%=100%=9.4%=15% 实际所需等效功率：=17.3=18.93KW=22KW 由2公式（6-16）得输出轴最大径向力：= 式中=22592.55=5185.1kgf/cm卷筒上卷绕钢丝所引起的载荷；=972kgf卷筒及轴自重，参考附表8估计R=9200kgfZQ650减速器输出轴端最大容许径向载荷，由附表14查得。=3078.55kgf=92000kgf 由1公式（6-17）

8、得输出轴最大扭矩：=（0.70.8）式中=975=30kgf.m电动机轴额定力矩； =2.8当=25%时电动机最大力矩倍数，由2表33-6查得； 减速器传动效率； kgf.m=（0.70.8）2.83031.50.95=(1759.62011)Nm=96500Nm 由以上计算，所选减速器能满足要求 所需静制动力矩：= =1.75=49.98kgf式中=1.75制动安全系数，由1查得。 由2表18-10选用YDWZ-300/50制动器，其制动转矩=63kgf.m，制动轮直径=300mm，制动器质量=88 高速联轴器计算扭矩： kgf.m kgf.m式中相应于机构JC%值的电动机额定力矩换算到高速

9、轴上的力矩。 =1.6安全系数，查表2-7得； =2等效系数，查表2-21得。 由2图33-1查得YZR-51-8电动机轴端为圆锥形，。由附表18选用CLZ半联轴器，其图号为S180，最大容许转矩=315kgf.m值，飞轮力矩kgm，质量=23.2kg浮动轴的两端为圆柱形 由附表18选用带制动轮的半齿联轴器,其图号为S198,最大容许转矩=315kgf.m, 飞轮矩 kgm,质量37.5kg.浮动轴的两端为圆柱形 起动时间：式中=2.56+0.396+1.8=4.756kgfm 静阻力矩：kgfm平均起动转矩：因此： =2.016s 查1对于380t通用桥式起重机起升机构的，此时2s. 故所选

10、电动机合适 制动时间：式中 查1得v1.6 初选车轮：由2表19-6选择车轮，当运行速度45m/min1.6，工作级别为M5时，车轮直径Dc=350mm，轨道型号为P24，许用轮压为11.8t Pmax。故初步选定车轮直径=350mm，而后校核强度。(1)疲劳计算：疲劳计算时的等效载荷:式中-等效系数，由表2-7查。车轮的计算轮压：式中kfg小车车轮轮压；冲击系数，由表2-6，第一种载荷，v1m/sec时等于=1。载荷变化系数，查1表5-3当时， =0.8。根据点接触情况计算接触疲劳应力：式中=13cm轨顶弧形半径，由2表19-9查得。对于车轮材料ZG55，由1表5-4查的接触许用应力=170

11、00-19000kgf/cm2.（2）强度校核 最大计算轮压：式中K2冲击系数K=1，由表2-6，第二种载荷，v1m/sec时等于=1。 点接触时进行强度校核的接触应力车轮材料用ZG55，由2表7-10查得： =20000-23000 kgf/cm2 摩擦总阻力矩：当满载运行时的最大摩擦阻力：式中，Q起升载荷；G起重机或者运行小车的自重载荷；d轴承内外径的平均值，d=125mm； D车轮踏面直径，D=350mm，车轮轴承型号为7518；滚动摩擦系数，初步计算时可按(1)表7-1到7-3查得 =0.0005m =0.02 =2。运行摩擦阻力：当无载荷时： 电动机的静功率：式中，Pj=Pm(Q=Q

12、)满载运行时的静阻力；m驱动电动机台数m=1； 初选电动机功率： N=kdNj= 1.152.9=3.33kw式中，kd电动机功率增大系数，由1表7-6得kd=1.15。由2表33-6选用电动机，Ne=5kw，n1=930 r/min，(GD2)d=0.376kg.m2，电动机质量95kgf 。 电机等效功率： Nx =K2.5rNj =0.751.122.9 =2.44kw式中，K2.5工作类型参数，由表8-16查得，当JC%=25时，K2.5=0.75 r由(1)按起重机工作场所得tq/tg=0.2，查得r=1.12由此可知，Nx Ne，满足发热要求车轮转速：nc=机构传动比：i0=由2表

13、21-16，选用ZSC-400-VI-2减速器， =27；N=3.12kw (当输入转速为1250r/min时)。 故NJN实际运行速度：Vdc=Vdc误差：实际所需电动机静功率：Nj=NJ由于NjNe，故所选电动机和减速器均合适起动时间： tq=式中 n1=930r/min； m=1(驱动电动机台数)；Mq=1.5Me=1.5满载运行时的静阻力矩：Mj(Q=Q)=当无载时的运行静阻力矩：Mj(Q=0)=初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩： (GD2)z+(GD2)l=0.26kgm2机构总飞轮矩（高速轴）：C(GD2)l=1.15(0.376+0.26)=0.731kgm2满载起动时间：tq(Q

14、=Q)= =2.06s无载起动时间： tq(Q=0) 当时, tq的推荐植为56 s,故tq(Q=Q) （1）疲劳验算 低速浮动轴的等效扭矩： kgf.m 前节已选定浮动轴端直径d=50mm，其扭转应力： 浮动轴的载荷变化为对称循环（因运行机构正反转转矩值相同），许用扭转应力： 式中：轴材料用45号钢，取=6000 =3000，=0.22=1320 =0.6=0.63000=1800考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数,参考起升机构计算，K=2.5;安全系数，查表2-21得: 疲劳计算通过（2）静强度计算 静强度计算扭矩： 式中 动力系数，查表2-5=2.25。扭转应力： 许用扭转剪应

15、力： 静强度验算通过 浮动轴直径：（510）=5560m 取=60mmih=3ZZ=6选短型吊钩组,图号为T1-362.1507d=14.5mmD=400mmD=250mmD=400mmL=2000mm =15mm 强度验算通过=21.21KW选电动机JZR-51-8=17.3KW电动机发热验算通过选减速器ZQ-650-III-3CA=9.85m/min减速器输出轴强度足够选用YDWZ-300/50制动器半齿联轴器；CLZ,图号S18带制动轮半齿联轴器,图号S198=0.32sec疲劳计算通过强度计算通过车轮直径：=350mm材料：ZG340-640轨道：24kgf/m 线接触疲劳强度通过。强

16、度校核通过。选电动机：Ne=5 kw=930r/min发热验算通过ZSC-400-VI-2减速器Nj 和 Ne均在许用范围内tq=0.503s tq选制动器JWZ-200/100高速轴联轴器CL联轴器制动轮200-Y35 Q/ZB118.2(Y)低速轴联轴器CLZ联轴器 疲劳计算通过2 静强度验算通过浮动轴d=50 d=60参考文献：1 陈道南、过玉清、周培德、盛汉中起重运输机械冶金工业出版社，20052 起重机设计手册编写组起重机设计手册机械工业出版社,1980 3 吴宗泽、罗圣国机械设计课程设计手册高等教育出版社，2006.54 陈道南、盛汉中 起重机课程设计 冶金工业出版社，2002.6专心-专注-专业