小车运行说明书.doc

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1、摘要起重机是一种作循环、间歇运动的机械。一个工作循环包括：取物装置从取物地把物品提起，然后水平移动到指定地点降下物品，接着进行反向运动，使取物装置返回原位，以便进行下一次循环。通常，起重机械由起升机构(使物品上下运动)、运行机构(使起重机械移动)、变幅机构和回转机构(使物品作水平移动)，再加上金属机构，动力装置，操纵控制及必要的辅助装置组合而成。在建桥工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机三大类。轻小型起重设备如：千斤顶、葫芦、卷扬机等。桥架类型起重机械如梁式起重机、龙门起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起重机、汽

2、车起重机、轮胎、履带起重机等。本课程设计主要为设计通用桥式起重机的小车架及小车运行机构。目录摘要1第 1 章 绪论31.1 起重机的简介.31.2 起重机小车的设计方案.4第2 章 小车运行机构的计算6 2.1 确定机构传动方案6 2.2 小车运行机构的计算6 2.2.1选择车轮与轨道并验算其强度.6 2.2.2 运行阻力矩.8 2.2.3 选择电动机.9 2.2.4 验算电动机发热条件10 2.2.5 选择减速器10 2.2.6 验算起动条件11 2.2.7 按起动工况校核减速器功率12 2.2.8 验算起动不打滑条件132.2.9 选择制动器.142.2.10 选择联轴器152.2.11验

3、算低速浮动轴强度.16第 3 章 三维展示.18课程设计小结.23参考文献.24第1章绪论1.1起重机的简介起重运输机械通常用于搬运物料，随着科学技术的进步、现代化大规模生产的发展，越来越广泛的适用于国民经济各部门。现在不仅在港口、车站、料场、电站、高层建筑、工矿企业等生产领域里用到起重运输机械，甚至在生活领域也都用到起重运输机械。所以它不仅在国民经济中占有重要的位置，而且它在社会生产和生活的领域正在不断扩大。起重运输机械作为物料搬运工具，在完成一个工作过程中，一般都包括“储、装、运、卸”作业，因而对于提高生产能力、保证产品质量、减轻劳动强度、降低成本、提高运输效率、加快物资周转、流通等方面均

4、有着重要的影响，对安全生产、减少事故更有显著作用。现代的搬运技术已经超越了单纯的减轻体力劳动这一传统概念，因为它不仅是在搬运数量上有很大变化，而且具有严格的时间、速度概念，必须根据系统的要求，及时的、迅速的、有节奏的“将必要的原材料或零部件，在规定的时间里，送到必要的工艺位置上”。否则，现代化的生产是不可能的。如果看看现代化大规模生产的汽车工业、冶炼工业、电子工业、以及先进的高效的加工中心、数控机床、装配自动线，就会深深感到我国的物料搬运机械与工业发达国家相比还很有差距。先在常有种说法：物料搬运技术是现代工业中最薄弱、最迫切要解决的问题之一。从而可以看出，搬运技术将是降低产品成本最有潜力的一个

5、途径。箱形双梁桥式起重机是由一个有两根箱形主梁和两根横向端梁构成的双梁桥架,在桥架上运行起重小车,可起吊和水平搬运各类物体,它适用于机械加工和装配车间料场等场合。构成桥式起重机的主要金属结构部分是桥梁，它横架在车间两侧吊车梁的轨道上，并沿轨道前后运行。除桥架外，还有小车，小车上装有起升机构和运行机构，可以带着吊起的物品沿桥架上的轨道左右运行。于是桥架的前后运行和小车左右运行以及起升机构的升降动作，三者所构成的立体空间范围是桥式起重机调运物品的服务空间。通用前世起重机，一般都具有三个结构：即起升机构（起重量稍大的有主副两套起升机构）、小车运行机构和大车运行机构。按正常工作程序，从起吊动作开始，先

6、开动起升机构，空钩下降，吊起物品上升到一定高度，让后开动小车运行机构和大车运行机构到指定位置停止，在开动起升机构降下物品，然后空钩回升到一定高度，开动小车运行机构和大车运行机构使起重机回到原来位置，准备第二次吊运工作。每运送一次物品，就要重复上一次的过程，这个过程通常称为一个工作周期。在一个周期内，各个机构不是同时工作的。有时这个机构工作，别的机构停歇，但每个机构都至少作一次正向运转和一次反向运转。由于具有这样的工作特征，所以起重机是一种周期性间歇工作的机械。 起重机械的基本参数有：起重量、起升高度、跨度、各机构的工作速度及各机构的工作级别。有些起重机械的生产率、轨距、外形尺寸、最大轮压、幅度

7、、起重力矩等也是重要参数。这些参数说明起重机械的工作性能和技术经济指标，是设计起重机械的技术依据，也是生产使用中选择起重运输机械技术性能的重要依据。 1.2 起重机小车的设计方案小车主要有起升机构、运行机构和小车架组成。对于具有四个车轮其中半数为主动轮的小车运行机构，其传动方案可分为两大类：即带有开式齿轮传动的和全部为闭式齿轮传动的。开式齿轮传动方案:传动的高速级封闭在箱壳内用油润滑，而低速级采用的是开式齿轮。开式大齿轮做成齿圈式，分别用螺栓固定在两个主动车轮的轮辐上，并与车轮一起绕固定的车轮心轴旋转。这种传动方案，经实际使用证明，虽然在繁重的工作条件下也能满足要求，具有足够的可靠性，但车轮的

8、装拆检修不方便。闭式齿轮传动方案：由于齿轮的维护保养条件好，齿轮传动构成独立的减速器部件，因此机构的装拆分组性好。综上所述运行机构采用全部为闭式齿轮传动，小车的四个车轮固定在小车架的四周，车轮采用带有角形轴承箱的成组部件，电动机装在小车架的台面上，由于电动机轴和车轮轴不在同一个平面上，所以运行机构采用立式圆柱齿轮减速器，在减速器的输入轴与电动机轴之间以及减速器的两个输出轴端与车轮轴之间均采用带浮动轴的半齿联轴器的连接方式。小车架是支撑和安装起升机构与小车运行机构的机架。在设计时，要求有足够的强度和具有一定的刚度，重量轻，制造安装方便。因它时重量较大的一个部件，所以在保证强度、刚度足够的前提下，

9、减轻它的重量，对于降低小车轮压、减轻桥架负载和节约钢材方面具有一定的意义。小车架的设计，采用粗略的计算方法，靠现有资料和经验来进行，采用钢板冲压成型的型钢来代替原来的焊接横梁。在小车运行机构中，考虑到制动时高速浮动轴能起一部分缓冲作用，因此，制动器的位置在靠近电动机出轴端的半联轴器上，也可以将制动轮单独安装在减速器另一个出轴端上。起重量5吨至70吨范围内的双粱桥式起重机的小车，一般采用四个车轮支承的小车，其中两个车轮为主动车轮。集中驱动是以一台电动机通过传动轴来带动主动轮的驱动型式。这种型式只用一台电动机与一台减速器，但传动轴系统（包括轴、轴承、联轴器）复杂笨重，故目前只用于小车运行机构及跨度

10、与起重量较小的桥式起重机的大车运行机构。分别驱动是电动机分别驱动主动轮，要求两边同步，经综合分析主动车轮由小车运行机构集中驱动。第2章小车运行机构的计算已知数据： 机械加工车间用桥式起重机小车运行机构设计：起重量16t、运行高度12m、小车运行速度30m/min、大车运行速度60m/min、跨度20m、轨距2m、起升速度9.3m/min2.1确定机构传动方案图1.1 小车运行机构传动方案2.2小车运行机构的计算2.2.1选择车轮与轨道并验算其强度 参考同类型规格相近的起重机,估计小车总重为Gxc=8000kg 车轮的最大轮压为：= 车轮的最小轮压为： Pmin= 载荷率： 由起重机课程设计附表

11、17可知选择车轮，当运行速度v60m/min，工作类型为中级时，车轮直径Dc=400mm,轨道型号为38的许用轮压为16.5根据GB4628-84规定，故初选Dc=400mm。而后校核强度 强度验算：按车轮与轨道为线接几点接触两中情况验算车轮接触强度，车轮踏面的疲劳强度计算载荷； Pc= 车轮材料，取ZG340-640 线接触局部挤压强度； 式中-许用线接触应力常数（）,由（起重运输机械）表5-2查的=6； -车轮与轨道有效接触强度，对于轨道型号可查（起重机课程设计附表22） -转速系数，由（起重运输机械）表5-3查的，车轮转速=19rpm时，=1.02 -工作级别系数，由（起重运输机械）表5

12、-4查的工作级别为6级所以=0.9点接触局部挤压强度= 式中-许用点接触应力常数（）,由（起重运输机械）表5-2查得=0.132； R曲率半径，车轮和轨道曲率半径的最大值， 车轮半径为r= 曲率半径为由附表22查的。所以R=200 由（起重运输机械）表5-5查得m=0.388 根据以上计算结果 选定直径=400的单轮与缘车轮标记为车轮 DYL400 GB 4628842.2.2 运行阻力矩摩擦阻力矩： 式中 车轮轮缘与轨道的摩擦、轨道的弯曲与不平行性、轨道不直以及运转时车轮的摆动等因素有关，查起重运输机械2表7-3得； 、分别为起重机小车重量和起重量； k滚动摩擦系数（mm），它与车轮和轨道的

13、材料性质、几何尺寸及接触表面情况有关，查起重运输机械2表7-1得k=0.0005 车轮轴承摩擦系数，查起重运输机械2表7-2得 d轴承内径（mm），d=0.135把以上数据带入上式得当满载时的运行阻力矩：=54.45kg.m=544.5Nm式中 为车轮直径当无载时：2.2.3选择电动机电动机的静功率 小车满载运行时的静阻力, 小车运行速度, =Vc=30m/min; 小车运行机构传动效率, =0.9;m 驱动电动机台数,m=1.初选电动机功率：1.3式中 电动机起动时为克服惯性的功率增大系数,查起重运输机械2表7-6取=1.3 查机械设计课程设计手册附表30电动机产品目录选择Y112M-6型电

14、动机,功率Ne=2.2kw,转速=940r/min,转子飞轮矩电机质量=45kg2.2.4验算电动机发热条件发热条件：按等效功率法求得，当JC%=25时，所需等效功率为： (3-10)式中 工作类型系数，由起重机设计手册1表8-16查得； 由起重机设计手册1图8-37查得。由以上计算结果，故所选电动机能满足发热条件2.2.5 选择减速器车轮转速： 机构传动比：查机械设计课程设计手册附表40选用QJR280-40PW根据减速器的传动比，计算出实际的运行速度：误差：合适实际所需电动机等效功率故适合2.2.6验算起动条件起动时间： 式中 ；m=1驱动电动机台数平均起动力矩当满载时静阻力矩：Nm空载运

15、行时折算到电动机上的运行静阻力矩初步估计制动轮和联轴器的飞轮矩=0.27kg机构总飞轮矩1.15（0.138 +0.27）=0.46 kg满轴启动时间：无载启动时间由表查的 电动机能满足快速启动要求2.2.7 按起动工况校核减速器功率启动状况减速器传递的功率：式中 =2178+计算载荷 运行机构中同一级传动减速器的个数=1.因此：所用减速器NN，合适。2.2.8 验算起动不打滑条件因起重机系室内使用，故不计风阻及坡度阻力矩，只验算空载及满载起动时两种工况。故在空载起动时，主动车轮与轨道接触处的圆周切向力： 式中 车轮与轨道黏着力：故无载起动时不会打滑。满载起动时：车轮与轨道黏着力：故满载起动时

16、不会打滑。2.2.9 选择制动器由桥式起重机5第99页查得，对于小车运行机构制动时间tz34s，取tz=3s。因此，所需制动力矩：=20.1Nm由附表15查得选用其制动转矩2.2.10 选择联轴器（1）机构高速轴上联轴器的计算扭矩：式中电动机额定转矩；n-联轴器的安全系数，运行机构n=1.35；-机构刚性懂载系数，=1.22.0取=2.0由起重机设计手册1电动机Y112M-6两端伸出轴各为圆柱形d=28mm。l=110mm由起重机设计手册1表21-15查得QJR280-40PW减速器高速轴端为圆柱形，所以选择GY7联轴器d=48mm。l=116mm其公称转矩Tn630NmMc=99.17Nm,

17、飞轮矩质量 =5.9 高速轴端制动轮：根据制动器已经选定为，由起重机课程设计4附表16动轮；根据制动器已选定YWZ5200直径Dz=250.援助型轴空d=45mm l=110，标记为制动轮200-y35 JB/ZQ4389-86 飞轮矩为=0.28 质量Gz=18kg 以上飞轮矩估计制动轮和联轴器的飞轮矩=0.289kg与估计值相符所以不需要修改 (2)低速轴的计算扭矩低速轴联轴器计算转矩，可有钱面得计算转矩Mc求出由起重机设计手册1表查的减速器轴端为圆柱形d=55mm。l=86mm取浮动轴装GY7联轴器轴径d=55mm l=116mm2.2.11 验算低速浮动轴强度（1)疲劳计算低速浮动轴的

18、等效扭矩为： 由前面算的直径为55所以扭转应力为浮动轴的载荷变化为对称循环（因运行机构正反转扭矩值相同），许用扭转应力：式中k，n1 与起升机构浮动轴计算校相同，疲劳验算通过(2)强度验算式中 考虑到弹性振动的力矩增大系数，对倜然启动的机构，=1.51.7这里选择=1.7最大扭转应力许用扭转应力故通过第3章 三维展示课程设计当中运用solidworks三维设计软件进行小车架及运行机构的设计，最终装配成整体小车运行机构进行运动仿真。二维图纸采用三维软件工程图与二位软件制图结合，最终完成要求图纸。图3.1 车轮车轮是用来支承起重机和载荷，并在轨道上使起重机往复行驶运行的装置。车轮主要损伤的形式是磨

19、损、硬化层压碎和点蚀。车轮的材料一般采用ZG430-640铸钢。为了提高车轮表面的耐磨强度和寿命，踏面应进行表面热处理，要求表面硬度为HB300-350，淬火深度不少于20mm.图3.2 车支架图3.3 车轮组起重机车轮组：起重机运行机构车轮的水平偏斜值是起重机重要的技术参数，偏斜值超差会造成啃轨，增大运行阻力，产生振动和噪音，加剧轨道和车轮磨损，大大降低起重机使用寿命，所以各类起重机制造技术条件都要对车轮水平偏斜规定允许的数值。图3.4 电机图3.5减速器减速机的作用主要有：1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。图3

20、.6联轴器联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。图3.7 总装侧视图3.8 总装仰视课程设计小结在老师的精心指导下我们终于完成了小车运行机构的设计，在课程设计的这四周的时间里平时我们没有重视的问题都有一些体现，比如对时间的利用不合理、画图软件的不熟悉等，这些都导致了我们在在课程设计时遇到了很多的困难，这次出现的问题给了我们一个很好的警告，在以后的学习和工作中我们要吸收这次的教训，努力提

21、高自己。 同时，通过这次的课程设计我们也收获了许多。我们加深了对课本知识的理解，开拓了我们的视野，加深了对团队合作重要性的认识，如果只是我们一个人很难在这四周的时间里做出这次的设计，这位我们以后的学习和工作打下了良好的铺垫。在这次课程设计中，大家都受益匪浅。我们寻找问题、发现问题、解决问题。这个过程，不仅使自己对对起重机械这门课程更加的熟悉，更加锻炼了我们在设计计算时的思维能力。参考文献1 陈道南,盛汉中.起重机课程设计（修订版）.冶金工业出版社,1993. 2 陈道南.起重运输机械.北京:冶金工业出版社,2005.3 GB/T 3811-2008 起重机设计规范.4 上海交通大学.起重输送机械图册(上册).北京:机械工业出版社,1991.5 韩晓娟 机械设计课程设计指导手册 中国标准出版社 2009