2022年桥式起重机设计方案起升机构 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 东北林业高校桥式起重机设计课程名称：起重输送机械专业班级：森林工程 4 班同学： 刘全兴学号： 20220578 指导老师：孟春老师2022.7.42022.7.15 1 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 桥式起重机设计起升机构设计说明书设计内容计算与说明结果设计参数 : 1）起重量 : 主钩 25t 2）跨度 :L=25m 3）最大起上升度 :H=10m 4）起升速度 V=0.0411m/s 小车运行速度 V=0.63m/s 大车运行速度 V=0.63m

2、/s 5）工作级别 A4 6） JC 值:401）确定起升1. 起升机构运算m=4机 构 传 动 方依据布置宜紧凑的原就,打算采纳如下图5-1 的方案,挑选滑轮案；按 Q=25t,查1 表 4-2 取滑轮组倍率 m=4,承载绳组和吊钩组Z=8 分支数：Z=2m=8 图 5-1 起升机构运算简图选 长 型 吊 钩2 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果查起重机设计手册 附表 9 选长型吊钩组,图号为图 3-组,图号为图4-22b）；得其质量： G0=697kg 两端滑轮间距 A=376m

3、m 3-4-22 机构工作级别M5,取 w=0.46,k=0.82,n=5,b =1550MPa就有 C=0.1d=C Smax =0.131250 =18.38mm 钢丝绳查起重机设计手册选用纤维芯钢丝绳6w19-22.5-6w19-22.5-1550-I-光 -SZ GB 1102-74 , 钢 丝 公 称 抗 拉 强 度1550-I-光 -SZ 1550MP a,光面钢丝,左右互捻,直径d=22.5mm,钢丝GB 1102-74 绳最小破断拉力 S b=328KN,标记如下：钢丝绳 6w19-22.5-1550-I-3. 滑轮组的挑选3.1 滑轮的许用最小直径：光-SZ GB 1102-

4、74 3）确定滑轮Dde=2022 5.=450mm D=600mm 式中系数 e=20 由起重机设计手册 表 3-2-1 查得；由 1及滑轮组主要附表 2 选用滑轮直径D=600mm；滑轮的绳槽部分尺寸可尺寸由1 附表 3 查得；由附表4 选用钢丝绳d=22.5mm,D=600mm,3 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果查 起 重 机 手 册 表3-2-2选 择 滑 轮 绳 槽 断 面 尺 寸D=600mm D5=50mm R=12.5mm,H=35.0mm,B 1=63mm,E

5、1=46mm,C=1.5mm. 滑 轮 轴 径 计 算 ： 材 料 采 用45钢 ,b=600MPa, =0.75b=450MPa；按剪切强度运算滑轮轴半径：r2Q/2=10mm 查表 3-2-4 挑选滑轮尺寸, D5=50mm,滚动轴承型号为E1-210 GB 276, 轴承宽 B10=20 其标记为：滑轮 E122.5 600-50 ZBJ80006.3-87 3.2 吊钩横梁的运算中间截面的最大弯曲应力： =M1.5Ql22.sh=65mm =20mm,l =244 mm, B=290mm, d=90mm, d1=70mm 5WBdh就1 .5250009 .8244106.1MPa27

6、5110MPa290906522.5轴孔 d1 的平均挤压应力：b s2Qbsd1就bs25000.9887 .5 MPa91 .6 7MPa27020式中：bs=s =275/3=91.67MPa 4 =20mm,l =244mm,B=290mm,d=90mm,d 1=70mm 3.3 拉板的运算拉板上有轴孔的水平截面的内侧孔边最大拉应力为：t=2bQj1.sb=175mm d7就d=70mm =20mm4 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果t2250009 .82.2561 MP

7、a225132.35MPa=231757020231 .7式中：j- 应力集中系数,取j=2.25；垂直截面的内侧孔边最大拉应力： =2 dQh020 . 25 d2s252 .1 MPah0=100mm h 020 . 25 d23就250009 . 810020 . 2570270202310020 . 252 7022575MPa3轴孔处的平均挤压应力：就bs=2dQbs40.7MPa68.75MPabs2250009 .87020234. 卷筒的挑选4.1 卷筒直径：由起重机设计手册可 择齿轮联接盘式卷筒组,选用 由起重机设计手册 表 3-3-7 径 r=11.5mm 卷筒尺寸：L=2

8、L0L1L2Lg查得；依据起重量挑选：选 Do=650mm,卷筒绳槽尺寸 查得槽距, t=24mm,槽底半4 ） 确 定 卷=2HDmZ0tL 1L2Lg100L=2000mm 筒尺寸,并验0算强度=2103 104224160324.314650=1600mm 取 L=2000mm 式中 Z 0附加安全系数,取Z0=2；5 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果 L 1无绳槽卷筒端部尺寸,由结构需要打算； D 0卷筒运算直径 D0=650mm L2 固定钢绳所需长度, L23tLg中间

9、光滑部分长度,依据钢丝绳答应偏角确定 m 滑轮组倍率4.2 卷筒壁厚：=0 . 02D+610）=0.02 650+610）=1923 =20mm 取=20mm 4.3 卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D,故不考虑弯曲和扭转的合成应力,仅考虑压应力对卷筒的影响；卷筒壁压应力验算：ymax=Snax=31250=65.1MPa ymaxYt0 . 0240 . 020选用灰铸铁 HT350,最小抗拉强度b =340MPa 许用压应力：y=b = n 1340 =68MPa 5ymaxY故抗压强度足够4.4 卷筒的抗压稳固性验算 PPK/n 式中 n稳固系数, n 取 1.4 ；P 卷 筒 壁 单

10、 位 面 积 上 所 受 到 的 压 力 ； 其 中P=2Smax/Dt=0231250=4MPa PPK/n .650 .024对于铸铁卷筒, PK=22 .6105/D3 =6.70 MPa 6 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果就 P=4PK/n=6.70/1.4=4.79MPa 卷 筒 A-故稳固性满意；650 2000-应选定卷筒直径 D =650mm,长度 L=2000mm；卷筒槽形的 11.5 24-槽底半径 r =11.5mm,槽距 t =24mm；起上升度 H =1

11、0m,倍 10 4- 左 ZB 率 m=4 J80 006.1-87卷筒 A-650 2000-11.5 24-10 4- 左 ZB J80 006.1-87 4.5 钢丝绳在卷筒上的固定固 定 方 法 选 择 用 压 板 固 定 , 由 于 钢 丝 绳 直 径从起重机手册 表 3-3-4 d=22.5mm,从起重机手册表3-3-4 挑选序号为 6 的压板,压板螺栓直径为 M20. 4.5.1 绳尾固定处的拉力为了减小钢丝绳固定处的拉力,钢丝绳在卷筒上应有挑选序号为6的压板,压板 螺 栓 直 径 为 M20. SG=4187.5N1.5-3圈的安全圈；利用钢丝绳与卷筒之间的摩擦,减小绳尾固定处

12、的拉力；依据欧拉公式,绳尾固定处拉力 S G=Smax=312503.14=4187.5N e2.7180.164式中： Smax- 钢丝绳最大静拉力 N）； -钢 丝 绳 与 卷 筒 表 面 之 间 的 摩 擦 系 数 , =0.12 0.16； - 安全圈在卷筒上包角 通常取 1.53 圈）； e-自然对数的底数, e2.718. 4.5.2 螺栓预紧力 P 1）压板槽为半圆形,考虑钢丝绳与卷筒之间的摩擦力作用： P= SG1 =0.16241875.2.3141=7014N P=7014N e. 718.0164.5.3 螺栓强度验算压板螺栓除受预紧力的拉伸作用外,仍受垫圈与压板7 /

13、20 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果之间的摩擦力P 使螺栓弯曲引起的拉力,故螺栓的最大应力为： =zP2Pt1N/mm 2d 10 . 1 zd34就 =3370142470140 .1 624.518.9MPa18 .9MP a.1 4200.13203式中： z- 固定钢丝绳的螺栓数量,取z=3； d1- 螺栓螺纹内径 mm）； - 垫圈与钢丝绳压板之间的摩擦系数,取=0.16； t-P的作用力臂, t=24.5mm； 螺 栓 许 用 拉 应 力 , 取 =0.8S/1.5=0.8*2

14、25/1.5=120MPa, S 为 螺 栓 屈 服 强 度 为225MPa. 由于 , 故满意要求；5 驱动装置的设计5.1 卷筒转速的运算单层卷绕卷筒转 NT=60 m v =D 06040.04 1=4.82r/minNT=4.82r/min3 .140.65式中 v起升速度 m/s）； D0卷筒卷绕直径5.2 挑选电动机5.2.1 电动机的静功率的运算Pj=Qv=250009.80.041=11.55kw Pj =11.55kw100010000 8. 7式中 Qv起升载荷及起升速度8 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 20 页精选学习资料 - - -

15、- - - - - - 设计内容计算与说明结果5 ） 驱 动 装 置机构总效率,z *d*t*c098；z 滑轮组效率且取滚动轴承取的设计0.987 d导向滑轮效率,滚动滑轮取t卷筒效率,取 0.987 c传动效率,取 0.85 5.2.2 电动机功率的运算Pw=G*Qv =0.8*11.55=9.24kw 2-2-6 Pw=9.24kw 1000G稳态负载平均系数,由起重机设计手册表由工作级别可知取G2=0.8 5.2.3 电动机型号的挑选查起重机设计手册 表 5-1-3 选用电动机基准工作制 选电动机S3-40%,电动机的额定频率为 50Hz,额定电压 380V,定 YZR 180L-8

16、子绕组为 Y 接, YZR 180L-8 机座 IM1003 机座 IM1003 , 故 额 定 功 率 为 11kw, 额 定 转 速 为 700r/min, 轴 孔D=55mm；5.2.4 电动机过载才能校验起升机构电动机过载才能按下式进行校验PnH*Qv=PdPd=8.66MPa *m1000Pd=2 1.8*11 .5 5=8.66MPa 1 *.2式中 Pn在基准接电连续率时的电动机额定功率；m电动机台数,暂取一台；m电动机转矩的答应过载倍数,取2.8 ；故满意电动机9 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - -

17、 - - 设计内容计算与说明结果 H考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的 过载才能；系数；接线异步电动机取2.1 ,笼型取 2.2 ；故取 2.1. Pd/P n=8.66/11=78.7%105% 故 满 足 电 动 机 过 载 能 力；6. 绕线型异步发动机发热校验 PS=9.920kw PSGVqP Q=08.0.0412500098.9 .2 4 kw1000m100010 . 87式中： Ps稳态平均功率 kw）；由于 JC=40,CZ=30 由起重机设计手册表5-1-36 查得 Ps=9.920 G稳态负载平均系数,一般由起重机设计手册表 5-1-37 及表 5-1-41 查得

18、G=0.8；6）验算电动机构总效率；S3-40%满意电动机发 Vq物品起升速度 m/s）；热校验要求 PQ起升载荷 N）；m电动机的个数,此处m=1；由于 Ps9 .2 4,故满意要求；该电机基准工作制时,额定输出功率： Pn=11kw. 机发热条件 7. 挑选减速器7.1 减速器传动比 三级传动 起升机构传动比 i 0=n/n t=700/4.82=145 式中 n电动机额定转速 r/min ）；Nt 卷筒转速 式中： k选用系数 k=1.1 7 ） 选 择 减由于很多标准减速器有自己的标定的选用方法,QJS 型选减速器速器起重机减速器用于起升机构的选用方法为：P1.1*P n =12.1k

19、w QJS 450-160-查起重机设计手册 表 3-10-6挑选 QJS 450-160- -C-C-WW,当工作类型为中级 相当工作级别为M5 级）时,许用功率 P=13.7KW, i =160 ,质量 G =1400 ,名义中心距 450,故传动比 i=160. 7.3 减速器的验算减速器输出轴通过齿轮连接盘与卷筒相连时,输出轴及其轴端承担较大的短暂作用的扭矩和径向力,一般仍需要对进行验算；轴端最大径向力 Fmax=2S+G t /2F Fmax=38913.4N Fmax*31250+1379*9.8/2 式中： =38913.4N64000N 2=1+0.7*v ；2起升载荷动载系数

20、,S钢丝绳的最大静拉力；Gt卷筒重力, 查起重机设计手册 表 3-3-6 查11 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果得所选卷筒重力为 Gt =1379*9.8N ；F 减速器答应得最大径向载荷,查起 重机设计手册 表 3-10-7 查得 F=64000N；减速器输出轴承担的最大扭矩应满意以下条 件：Tmax= 2T T Tmax=20902N Tmax=1+0.7*0.041*31250*0.65=20902N30000N Tmax T 式中：2起升载荷动载系数,2=1+0.7*v

21、 ； T钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的 扭矩； T 减速器输出轴答应的最大扭矩,查起重机设计手册 表 3-10-6 查得T=30000N；故减速器满意要求9. 制动器的挑选8 ） 校 核 减 9.1 制动器转矩运算速器输出轴强 起升机构制动器的制动转矩必需大于由货物产生度 的静转矩,在货物处于悬吊状态时具有足够的安 全裕度,制动转矩应满意：TzKQD0N*m）0 . 872 mi =.175250009 8.0 . 6524160 =189.42N*m ）式中： Tz制动器制动转矩；12 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 20 页精选学习资料 - - - -

22、- - - - - 设计内容计算与说明结果 K制动安全系数,与机构重要程度和机构工作级别有关,由起重机设计手册表 2-2-7查得 K取 1.75 ；9 ） 选 择 制 动 Q额定起重载荷；0卷筒卷绕直径； D机构总效率, 0.87 ； i传动机构传动比, i=160 ；器9.2 制动器型号的挑选依据制动器的特点,使用范畴以及留意事项,选择 电 力 液 压 块 式 制 动 器 , 由Tz 选 择YWZ315/23 , 制动轮直径 200N.m D=315mm,额定制动转矩为质量 44.6kg 10 联轴器型号的挑选制动器挑选 YWZ 5-315/23T=k1k3T maxT 式中： T所传动扭矩

23、的运算值 N*m）；T max按第类载荷运算的轴传最大扭矩,故k =1； k 1联轴重视要程度系数,对起升机构,k 1=1.8 ； k3角度偏差系数,选用齿轮联轴器,0. k3=1.25,取角度偏差系数为0.513 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果高速轴 :T max=0.70.8 ）mTn取=0 .7 52 .8150.1 =315.21N*m 式中：m电动转矩答应过载倍数,取2.8 ； Tn电动机额定转矩, Tn=9550*Pn故 Tn150.1N*m 10）挑选联轴= 1

24、.8T=k1k3T maxT 器1 .2 5315 .2 1=709.22N*m 由起重机设计手册 表 5-1-9查得 YZR 180L-8 机座IM1003电动机轴端为圆锥形d55 mm,l110 mm；T=709.22N*m浮动轴的两端为圆柱形d55mm ,l82mm从起重机设计手册 表 3-10-9 查得 QJS 450-160- -C-W减速器的高速轴为圆锥形d50mm ,l110mm；高速轴联轴器 挑选 CL3 联轴 器靠电动机轴端联轴器由表 3-12-6选用 CLZ3 联轴器55112JB/ZQ421886最大容许转矩 Tt=3150N*mJ 1B 5584MC值, 质量G =26

25、.9kg 靠减速器轴端联轴器由起重机设计手册 表 3-12-8 选用带300mm制动轮的半齿联轴器, 序号为4, 最大容许转矩J55110JB/ZQ421886 Mt=3150Nm, 飞轮力矩GD2l1 . 8 kg m 2 , 质量 39 1B5585kg. 为 与 制 动 器 YWZ 5-315/23相 适 应 , 将 联 轴 器 所 需300mm制动轮 , 修改为315mm应用. 11. 起制动时间的验算14 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果11.1 起动时间的验算tq0.

26、392s1s带315mm制起动时间：tq9nJT s动轮齿轮联轴. 55 Tq器, 序号 4 =9.7000 .59955255143 式中 :n 电动机额定转速 r/min ）； Tq电动机平均起动转矩,由起重机设计手册 表qt =0.392s1s 2-2-8可知三相交流绕线Tq=1.7T n=1 .7150255N*m；阻力距, Tj电动机静Tj=QD0 =250009 .80.652mi241600. 87143N*m；J 机构运动质量换算到电动机轴上总转动 =惯1量J dkgm2）gm2；J=. 15QD02Je40 m2i21. 150 .390.13 0.0008=0.599k式

27、中 ： J d 电 动 机 转 子 的 转 动 惯 量 k g m 2）,由 起重机设计手册 表 5-1-13查得 J d=0.39 k g m 2；Je制动轮和联轴器的转动惯量11）起制动时kgm2）,由 起重机设计手册表 3-12-6间验算查得 J e=0.13kgm2；s）,由于 t举荐起动时间v=0.041m/s, 由 起 重 机 设 计 册15 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果表 2-2-9 查得t=1s ；由于tqtq,故合适；11.2 起动平均加速度：aq=va因

28、为tqtq,qtaq=0.041=0.105,a=0.2 0.3 92aqa 满意要求故合11.2 制动时间的验算适；满载下降制动时间：tznJjtz aqa .9 55 T zT =7700 . 6030.528 s1s 200-108）9 .5 5（式中 :n 满载下降时电动机额定转速r/min ）通常n =1.1n=1 .1700770 r/min； Tz制动器制动转矩,由起重机设计手册 表 3-7-15 Tz =200N*m；TJ 满载下降时电动机静阻力距,TJ =QD0 =250009.80.650.87108N*m；t z0.528s1s 2 mi24160 J 机构运动质量换算到

29、电动机轴上总转动惯量 kgm2）；J =1.15J dJeQD02i240m2 =1. 150 .390.13 0.005=0.603kgm216 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果式 中 ： J d 电 动 机 转 子 的 转 动 惯 量 k g m 2）,由 起重机设计手册 表 5-1-13查得 J d=0.39 k g m 2；Je制动轮和联轴器的转动惯量 k g m 2）,由 起重机设计手册 表 3-12-6查得 J e=0.13 k g m 2；t z 举荐制动时间 s）

30、,可取 t z t q ；由于 t z t z ,故合适；制动平均减速度：aj= va ztv =1.1v=0.0451m/s t z=0.528s,a=0.2 aj =0.0451/0.528=0.085a符合要求12. 高速浮动轴的运算因 为tztz,1）疲惫运算轴受脉动扭转载荷,其等效扭矩：MImax6Me1. 015150.1152.4Nm故合适；式中6动载系数6=0.51+2）=1.015 2起升动载系数,2=1.03 由上节挑选联轴器中,已经确定浮动轴端直径 d=55mm,因此扭转应力nMImax02.152 .434 .58106N/m24 .5 8MPaaj aW0 .055轴

31、材料用 45 号钢,由起重机设计手册表3-11-1可查得17 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果b600MPa,s300MPa, 弯 曲 ：1 =240MPa扭转：1=1/3 =243/3 =140MPa s =0.6s=0.6300=180MPa 许用扭转应力：由 1 中式2-11）,2-14）ok211M Imax=152.4knI式中kkxkm考虑零件几何外形和零件表面状况的N*m 应力集中系数；k 与零件几何外形有关,对于零件表面有急剧过渡km和开有键槽及紧协作区段,k =

32、1.52.5 k=2 与零件表面加工光滑度有关,此处取1.25=2.5 12）高速浮动考虑材料对应力循环对称的敏锐系数,对碳钢,得n4.58MPa02.低合金钢0.3,取02.；n 安 全 系 数 , 由 起 重 机 设 计 手 册 表 3-11-5In.18因此 ,ok2.21401 .8311 MPa50.2故,nok通过 . 轴2）强度运算轴所受的最大转矩MIImax2Me1.03150.1154.6Nm最大扭转应力：maxMIImax0.154.634 .646MPaW20 .055许用扭转应力：IIs180100MPan II1.818 / 20 名师归纳总结 - - - - - -

33、 -第 18 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果式中：n 安全系数,由 1 表 2-21 查得n II1 8.故 ,nokmaxII故合适；浮动轴的构造如下列图,中间轴径通过. 高 速 浮 动 轴 构 造 如 图 所 示 , 中 间 轴 径d1d5106065mm,取d165 mmm ax=4.646 图 5-3 高速浮动轴构造MPa IImax故合适；19 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 20 页精选学习资料 - - - - - - - - - 设计内容计算与说明结果20 / 20 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 20 页