起重机主起升机构设计.doc

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1、一 起重机主起升机构设计按照布置紧凑的原则采用图A所示方案，采用双联尚且轮组按Q=10t查2表3-2-8取滑轮组倍率ih=3承载绳分支数： ih=3 z=6Z=zih=23=6图A查2表3-4-11与3-4-12得选号为8217/220得其质量Go=24627kg两动滑轮间距L=270mm若滑轮组采用滚动轴承当in=3查表23-2-11得滑轮组效率n=0.98钢丝绳所受最大拉力：Smax= 选择吊钩组查表21-2-9得A6为中级工作级别，查3表2-4中级工作类型（工作级别M6）时安全系数n=6.0钢丝绳计算破断为Sb:Sb=nSmax=617.425=104.55KN查1表选用钢丝绳619绳纤

2、维芯，钢丝公称抗拉强度1850N/mm2光面钢丝，右交互捻，直径d=21.5mm, 钢丝绳最小破断拉力Sb=324KN钢丝绳 619-21。5-1850-I-光-右交GB1102-74 d=21.5mm滑轮的许用最小直径Dd(e-1)=21.5(30-D)=624mm式中系数e=30由2表2-4查得，由2表2选和滑轮直径 D=630mmD=630mm滑轮E2 21.5630140 Zbj80006.887卷筒直径 Dd(e-1)=21.5(30-1)=624mm由1表13选用D=630mm卷筒绳槽尺寸由1查表3-3-3槽距 D=630mmP1=25mm，绳槽半径R=12mm卷筒尺寸 L=2（）

3、P1+L1=2()25+270=1007mmz0z0=2L1L1=A=270mmD0D0=D+d=630+21.5=651.5卷筒壁厚=0.02D+(610)=0.02630+(610)=1923mm取=20mm卷筒壁压应力计算max=选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度b=195mpa =20mm许用压应为y=ymaxY故抗拉强度足够 ymaxy 卷筒拉应力验算由于卷筒长度23D尚应校验由弯矩产生的拉应力，卷筒弯矩如图B： Smax Smax 卷筒最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：Mw=Smaxl=Smax=17415()=.5Nmm卷筒断面系数W=0.1=0.1式中D卷筒外径 D=630m

4、mDi卷筒内径 Di=D-Z=630-220=590mm于是1=合成应力式中许用拉应力1L卷筒强度验算通过。故选定卷筒直径D=630mm, 长度Z=1007mm卷筒槽底半径r=12mm槽距25mm，起升高度16m，倍率ih=3卷筒 A6301007-1225-163左 zB 80002-87 1L强度通过计算静功率式中机构总效率=0.85电动机计算功率：NekdNj=0.826.1=20.96kw式中系数kd由2表6-1查得，对于M1Mc级结构 Ne=20.96kwKd=0.750.85 取Kd=0.8查1附表28选用电动机YZR315M其Ne(25%)=72kwn1=725rpm GD2d=

5、34kg电动机质量Gd=1170kg 选电动机YZR 315M按照等效功率法求 JC=2%所需的等效功率：式中K25工作级别系数K25=0.5 Nx=11.3535kwr系数，根据机构平均起动时间与平均工作时间的比重（tp/tg）查得。由2表6-3，一般起重机构tp/tg=0.10.2取tg/tp=0.1由2图6-6查得r=0.87 NxNe由以上计算结果NxNc，故初选电动机能满足热条件，电动机发热卷筒转速验算通过。减速器总传动比 选减速器查1表附表35选ZQ-500-3CA减速器，当工作类型为中级ZQ-500-3（相当工作级别为M6级）时许多功率M=12kw, io=40.17,质量Gg=

6、345kg,主轴直径d1=50mm,轴端L1=85mm（锥形）实际起升速度 V1=14.8m/min误差实际所需等效功率 由2公式（6-16）得输出最大径向力式中aSmax=217425=34850 N=34.85KN式中Me=981 n=1.5 =1.8由1附表29查得YZR-42-8电动机轴端为圆锥形d=65mm，l=105mm, 从1附表34查得ZQ-500减速器的高速轴为圆锥形d=50mm l=85mm靠电动机轴端联器，由1附表43选用CIZ3半联轴器，其图号为S139，最大容许转矩Mt=3150NmMc值飞轮力矩 ,质量Gt=23.2kg。浮动轴的两端为圆柱形d=45mm, l=85

7、mm，靠减速器轴端联轴器，由1附表45选和300mm制动轮的半齿联轴器，其图号为S124，最大容许转矩Mt=3150Nm飞轮力矩 质量38.5kg为与制动器YWZ5=315/23相适应将S124联轴器所需300mm制动轮修改为315应用，带315mm制动轮半齿联轴器图号S198。起动时间 tp=1.135式中静阻力矩平均起动转矩 Gj=4.56kN Rmax=R R=20.5kN 由2公式（6-17）得输出轴最大扭矩Mmax=(0.70.8)YmaxMci10oM式中 MmaxM减速器输出轴强度足够Ymax=2.8 1=0.95 M=26500NmMmax=0.82.821840.170.95

8、=1835Nm1s由2式（6-24）得 制动时间tz=0.337s t=0.883sec t t式中 查1表6-6查得许用减速度a0.2 a=v1/tz, tz=0.883scc因为ttz故合适二、起重机小车的设计车轮最大轮压：小车质量估取 Gxc=4000kg假定轮压均布车轮最小轮压 初选车轮由附表17可知当运行速度60m/min 。工作级别为中级时，车轮直径Dc=350mm，轨道型号为18kg/m(P18)的许用轮压为3.49tPmax=3.5t根据GB4628-8规定直径系列为Dc=250,315,400,500,630mm,故初步选定车轮直径Dc=315mm, 而后校核强度车轮直径Dc

9、=315mm，材料ZG340-640，轨道P18强度验算：按车轮与轨道为线接触两种情况验算车轮接触强度，车轮踏面疲劳计算载荷车轮材料ZG340-6.0 s=340Mpa, b=640Mpa点接触局部挤压强度式中 KiKL=0.181 R 根据以上计算结果选定直径Dc=315mm的单缘车轮标记为：车轮DYLo315 GB462884摩擦阻力矩查附表19，由Dc=350mm, 车轮组的轴承型号图为7518，据此选Dc=315mm车轮组轴承为7518，轴承内径和外径的平均值由1表7-1表7-3查得滚动摩擦系数k=0.0005，轴承摩擦系数M=0.02附加阻力系数=0.2，代入上式得满载时运行阻力矩运

10、行摩擦阻力 Pm(Q=Q)=3111N当无载时 888.9N电动机静功率： 式中 Pj=满载静阻力 =0.9机构传动交率 m=1驱动电动机台数初选电动机功率N=kdNj=1.152.59=2.98kw式中kd=1.15由附表30选用电动机JZR-12-6 电机质量Gd=80kyf等效功率电动机JZR2-12-6 式中 k25=0.75 r=1.12由此可知NxNc故初选发动机发热条件通过转轮转速机构传动比由2表21-16选用ZSC-400-I-2减速器（当输入轴转速为1000rpm）可见Njtq(Q=Q)故所选电动机满足快速起动要求 起动状况减速器传递的功率 N=式中Pd=Pj+Pg=Pj+=

11、280+ =606.9kgf 计算载荷m-运动机构中同一级传动减速器个数m=1因此N=4.9kw所用减速器的N中级=2.8kwN,故不再变动。由于起重机系室内使用的，故坡度及风阻力矩均不计。故在无载起动时，主动车轮上轨道接触圆周切向力：T(Q=0)= = =445.1kgf车轮与轨道粘着力F（Q=0）=P1f=200x0.2=400kgfT(Q=Q)故满载时不会打滑，因此所选电机合适由1查得对于小车运行机构的制动时间tz34sec取tz=3sec。因此所需制动力矩Mz= = =1.88kgf由7表23-25选用Jwz-200/100制动器，额定制动力矩Mez=4kgf.m考虑到所取制动tz=3

12、sec与起动时间tq=3.25sec很接近并已验算不打滑条件，故略去制动不打滑条件的验算（1） 机构高速轴上全齿联轴器的计算扭矩Mjs=jMcinI=2x3.75x1.4=10.5kgf.mj=2 -等效系数nI=2 -安全系数Mei-相应于机构Jc%值的电动机额定力矩折算到高速轴上力矩Mei=3.75kgf.m由2图33-1查电动机JZR2-12-6两端伸出轴为圆柱形d=35mml=80mm及d=35mm；l=87mm由2表21-15查得ZSC-400减速器轴端圆柱形的的的d1=30mm，里l=55mm，故从7表21-11中选一个全齿联轴器Cl联轴器.其最大允许扭矩Mmax=71kgf.m，

13、飞轮矩GD2）l=0.72kgf.m2,重量Gz=71kgf。高速轴端制动轮，根据控制器JZW-200/100，由7表23-59选用制动轮200-Y35，Q/ZB118.2(Y),飞轮矩（GD2）z=0.14kgf.m2；重量=11kgf。以上两部分飞轮矩之和原有关计算不需要重新计算。（2） 低速轴的计算扭矩由2表21-15查得ZSC-400减速器低速轴端为圆柱形d=65mm，l=85mm。由2表19-4查得主动轮的伸出轴端为圆柱形d=65mm，l=l85mm。故从7表21-11中选四个半齿联轴器 ClZ3联轴器最大允许扭矩Mmax=315kgf.mM1js (标记中分子数且表示浮动轴端直径)

14、1） 疲劳验算 低速浮动轴的等效扭矩MI=式中s1=1.4等效系数由上节已取浮动轴端直径d=50mm其扭转应力tn= 浮动轴载荷变化为对称循环（因运行机构）反转扭矩值相同允许用扭转应力 式中材料用45钢sb=6000kgf/cm2,ss=3000kgf/cm2,t-1=0.22. sb=0.22x6000 =1320 kgf/cm2,ts=0.6, ss=0.6x3000=1800kgf/cm2. K=KxKm-考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数，参数起升机构计算取 k=2.5 nI=1.4-安全系数查表2-21得 因此 tnt -1k疲劳验算通过2）静强度计算 静强度计算扭矩式中

15、ycII -动力系数ycII=2.25扭转应力许用扭转剪应力因此 ttII 静强度验算通过tmaxPe 验算通过 PeP验算通过 P”Pc 故验算通过 线接触局部挤压 强度验算式中 k1-许用线接触应力常数 k1=66 L- 车轮与轨道有效接触长度l=70mm De-车轮直径 C1,C2 同前 PePe 故验算通过摩擦总阻力矩由3查得De=800轮轴型号为7520，轴承内径和外径的平均值为mm,由1表7-1表78查得，滚动摩擦系数k=0.00006m，轴承摩擦系数m=0.02附加阻力系数b=1.5代入上式得当满载时的的运行阻力力矩 =1020N.M运行摩擦阻力当空载时电动机静功率式中 Pj=P

16、m(Q=Q)-满载运行时的静阻力 M=2-驱动电机台数 h=0.95-机构传动效率初选电动机功率 N=kdNj=1.3x4.18=5.434kw 电动机JZR2-22-6两台式中 kd-电动机功率增大系数 kd=1.3 由附表30选用电动机JZR2-22-6, Ne=7.5kw, h1=930r/min, (GD2)d=0.419kg.m2 .电动机质量为115kg等效功率Nx=K25gNj=0.715 x 1.3 x 2.63=4.0755kw式中K25- 工作级别数 g- 由1按起重机工作场所得 tq/tg=0.25查得g=1.3 由此可知NxNe，故初选电动机发热通过 电动机发热验算通过

17、车轮转速机构传动比查附表35选用两台ZQ-400-V-421.6H N=11.7kw 减速机两台实际运行速度误差 合适 实际所需要电机静功率由于Njn2 故两台电动机空载不打滑2） 事故状态 当只有一个驱动装置工作，而无载小车位于工作台的驱动装置这一边时则式中 P1=Pmax=69000N-工作的主动车轮轮压 P2=2Pmin+Pmax=2x51000+69000=N-非主动轮轮压之和 tq(Q=0)-一台电动机工作时空载起动时间 nn2 故不打滑3） 事故状态 当只有一个驱动装置工作，而无载小车远离工作的驱动装置这一边时，则 与第2种工况相同 hh2故也不会打滑, 起动不打滑验算由1取制动时

18、间tz=5s按空载计算制动力矩，即Q=0代入1的（7-16）式式中-坡度阻力-制动器台数，两套驱动装置工作现选用两台YWZ2200/23制动器，查附表15得其额定制动力矩Mez=112N.m，为避免打滑，使用时需将其制动调至26.54N.m以下。 考虑到所取的制动时间tstq（Q=0），在验算起动不打滑条件时已知是足够安全的，故制动不打滑验算略。 根据机构传动方案，每套机构的高速和低速采用浮动轴1. 机构高速轴的计算扭矩式中 MI-联轴器的等效力矩-等效系数，见表2-7表,=2由附表31查得电动机JZR-22-6轴端为圆柱形d=35mm，l=80mm，由附表34查得ZQ=400减速制动高速端为

19、圆柱形d=40mm， l=60mm，故在靠电动机端从附表44中选两个带f200制动轮的半齿联轴器S196（靠电动机一侧为圆柱形孔，浮动轴端d=40mm MI=710N.m,(GD2)xl=0.36kg.m2;重量G=15kg，在靠减速器端，由附表43选用两个半齿齿轮联轴器S193（靠减速器端为圆锥形，浮动轴端直径d=40mm）；其MI=710N.m (GD2)l=0.107kg.m2,重量=8.36kg。高速轴上转动零件的飞轮矩之和为 与原计算基本相符，故有关计算则不需要重复2. 低速轴的计算扭矩由附表34查得ZQ=400减速器低速轴端为圆柱形d=80mm l=115mm由附表19查得Dc=8

20、00mm的主动车轮的伸出轴为圆柱形d=95mm l=745mm故从附表42中选用4个联轴节 其中两个为GIClZ2（靠减速器端） 另两个为GIClZ2（靠轮端）所有的MI=3150N.m; GD2=0.44kg.m2重量 G=25.5kg（在联轴器型号标记中分子均为浮动轴端直径）I. 疲劳强度的计算低速浮动轴的等效扭矩式中-等效系数 =1.4由上节已取浮动轴端直径d=60mm，故其扭转应力为：由于浮动轴载荷变化为对称循环（因为浮动轴在运行过程中正反转之扭矩相同，所以许用应力为式中材料用45号钢取sb=600MPa；se=300MPa所以t-1=0.22 -考虑零件几何形状，表面状况的应力集中系数，由第二章第五节及2第四章查得kz=1.6，km=1.2。nI=1.4-安全系数（由2-18查得）tnt-1k故疲劳强度验算通过。II 静强度验算 计算强度扭矩 式中-动力系数 =2.7 扭转应力 许用扭转剪应 故静强度验算通过 高速轴所受扭矩虽比低速轴小，二者相差（倍）但强度还是足够的，此处高速轴的强度验算从略。