205t桥式起重机毕业说明书毕业论文.doc

毕业设计设计题目：20-5t桥式起重机设计摘 要 本设计主要分析了起重机的工作原理，工作环境和工作特点，并结合实际，对起重机的整体结构进行设计，对各部分的元件进行了计算，选型和校核。本起重机为20-5t桥式起重机，其结构主要由小车，大车，桥架结构，电气设备，控制装置等构成。主要用于车间，仓库类货物的吊装和搬运。本起重机结构简单，维修方便，安全可靠，能够大幅提升生产效率。关键词：桥式起重机 起重小车 大车 桥架结构 目录 一 起重机的介绍1(1)起重机发展历史1(2)起重机的分类和组成1(3)起重机械的用途和工作特点2(4)桥式起重机的分类和用途3(5)桥式起重机的基本结构4(6)桥式起重机的基本参数5二 小车起升机构和运行机构的计算7(1)起升机构计算71确定起升结构传动方案72选择钢丝绳83确定滑轮主要尺寸84确定卷筒尺寸并验算强度95选择电动机136验算电动机发热条件137选择标准减速器148验算起升速度和实际所需功率159校核减速器输出轴强度1510选择制动器1711选择联轴器1712验算起动时间1813验算制动时间2014高速浮动轴计算20(2)小车运行机构计算241确定机构传动方案242选择车轮与轨道并验算其强度253运行阻力计算264选择电动机275验算电动机发热条件276选择减速器287验算运行速度和实际所需功率288验算起动时间289按起动工况校核减速器功率3010验算起动不打滑条件3011选择制动器3112选择高速轴联轴器及制动轮3113选择低速轴联轴器3214验算低速浮动轴强度33三 大车运行机构的计算34(1)确定传动机构方案34(2)选择车轮与轨道，并验算其强度34(3)运行阻力计算36(4)选择电动机37(5)验算电动机发热条件38(6)选择减速器38(7)验算运行速度和实际所需功率38(8)验算起动时间39(9)起动工况下校核减数器功率40(10)验算起动不打滑条件40(11)选择制动器42(12)选择联轴器43(13)浮动轴低速轴的验算44(14)浮动轴高速轴的验算45四 桥架结构的计算参数46(1)主要尺寸的确定47(2)主梁的计算49(3)端梁的计算54(4)主要焊缝的计算58五 论总结60参考文献61致谢62 一 起重机的介绍（1） 起重机的发展历史 起重机是由于人类社会在从事物料搬运、人员输送是为了能够节省人力、增加搬运重量和搬运数量而发明的机械装置。随着社会化大生产快速发展，人民生活水平快速提高，物料搬运和人员的输送量越来越大，起重机械的应用范围也越来越广泛。为了适应人类各种生产和生活的需要，许多具有特殊用途的新型起重设备不断出现。 早期的起重设备可以追溯到公元前50004000年的新石器时代。那时，我国劳动人民已能利用这些简单装置开凿和搬运巨石，用于建造城墙，房屋甚至是石棺。到了18世纪以后，随着工业革命的开始起重机的发展进入了高速期。特别是1765年，瓦特发明了蒸汽机，蒸汽机的应用大大推进了起重机械的发展。19世纪下半叶，世界上出现了铁路，一些工业比较发达的国家为了满足港口、码头等地吊运物资和其它装备的需要，对起重机械提出了新的要求，以前那些用人力驱动、低效率、固定式的起重机已经达不到要求，取而代之的是轨道式起重机。但是起重机械的兴盛发展，还是到电动机被应用于工业之后。随着冶金业、采矿业、机械制造业和港口的发展，起重机械的品种和用途不断扩展和完善。电力驱动装置的出现，使得起重机发展进入了转折点。现在，由于高性能金属材料的采用和材料加工能力的提高，起重机零部件的性能和寿命也不断提高，整机使用寿命一般规定在10年以上。现在的起重机的发展越来越迅速，同时要求也越来越苛刻。现行的起重机一般要满足大型化、通用化、液压化、轻量化、多样化、高效率、安全化等方面的要求。（2） 起重机械的分类和组成 1、根据起重机械构造的特点、机构的多少和服务范围的不同，通常分为三类，即轻小起重设备、起重机、升降机。轻小起重设备 轻小起重设备是体积小，结构紧凑，动作简单，一般有两个运动方向。轻便起重机械，如千斤顶、绞车和电动葫芦等。起重机起重机是具有多种机构的起重机械，能够作升降运动和水平移动。起重机按构造特点，分为桥架型起重机、臂架型起重机和缆索型起重机。升降机升降机是重物或取物装置只能沿导轨升降的起重机械，如电梯、高炉上料机、矿井升降机等。 2、起重机械一般是由驱动装置，工作结构，金属结构，取物装置与控制系统五部分组成的。驱动装置驱动装置是驱动起重机械运动的动力设备。它在很大程度上决定了起重机械的性能和构造特点。常见的驱动装置有电力驱动，内燃机驱动，人力驱动等。电力驱动是现代起重机的主要驱动形式。工作机构起重机械的工作机构一般可概括为起升机构、运行机构、旋转机构和变幅机构。起升机构是垂直升降重物的机构。它是起重机械最主要的机构，任何一种起重机械，都有这种机构。有的起重机械甚至不止一套起升机构，升降重物能力最大的起升机构叫主起升机构，其它起升机构叫副起升机构。运行机构是使起重机械或起重小车水平行走的机构。旋转机构是使起重机械的回转部分在水平面，绕回转中心线转动的机构。变副机构是通过改变起重机械臂架倾角，来改变幅度的机构。所谓幅度是指起重机械置于水平场地时，空载吊具垂直中心线至回转中心线之间的水平距离。金属结构金属结构是起重机的重要组成部分，它是起重机械的骨架，主要用来支承工作结构、承受自身的重力和作业时的外载荷。取物装置 取物装置是通过吊、抓、吸、夹、托或其他方法，将物料与起重机联系起来进行物料吊运的装置。不同的物料采用的取物装置也会有所不同。控制系统 控制系统通过电气、液压系统控制、操纵起重机各机构和整机的运动，进行各种起重作业。起重机械的控制系统包括操纵装置和安全装置。（3）起重机械的用途及工作特点起重机械主要用于装卸和搬运物料，是现代化生产的重要设备。使用起重运输机械，能减轻工人劳动强度，降低装卸费用，减少货物的破损，提高劳动生产率，实现生产过程机械化和自动化不可缺少的机械设备。因此被广泛应用于工厂、矿山、港口、车站、建筑工地、电站等生产领域。起重机械是以间歇、重复工作方式，通过起重吊钩或其它吊具的起升、下降，或升降与运移重物的机械设备。其工作特点具有周期性。在每一工作循环中，它的主要机构作一次正向及反向运动，每次循环包括物品的装载及卸载，搬运物品的工作行程和卸载后的空钩回程，前后两次装载之间还有包括辅助准备时间在内的短暂停歇。综合起重机械的工作特点，从安全技术角度分析，可概括如下：起重机械通常具有庞大的结构和比较复杂的机构，能完成一个起升运动、一个或几个水平运动。作业过程中，常常是几个不同方向的运动同时操作，技术难度较大 。 所吊运的重物多种多样，载荷是变化的。有的重物重达几百吨乃至上千吨，有的物体长达几十米，形状很不规则，使吊运过程复杂而危险。大多数起重机械，需要在较大的范围内运行，有的要装设轨道和车轮（如塔吊、桥吊等），有的要装设轮胎或履带在地面上行走（如汽车吊、履带吊等），还有的需要在钢丝绳上行走（如客运、货运架空索道），活动空间较大，一旦造成事故影响的面积也较大。有些起重机械，需要直接载运人员在导轨、平台或钢丝绳上做升降运动（如电梯、升降平台等），其可靠性直接影响人身安全。暴露的、活动的零部件较多，且常与吊运作业人员直接接触（如吊钩、钢丝绳等），潜在许多偶发的危险因素。作业环境复杂。从大型钢铁联合企业，到现代化港口、建筑工地等都有起重机械在运行；常常会遇有高温、高压、强磁等危险因素，对设备和作业人员形成威胁。作业中常常需要多人配合，共同进行一个操作，要求指挥、捆扎、驾驶等作业人员配合熟练、动作协调、互相照应，作业人员应有处理现场紧急情况的能力。多个作业人员之间的密切配合，存在较大的难度。正是由于上述诸多因素的影响，起重伤害事故较多，因此在使用起重设备时一定要严格把好安全关，尽可能减少事故发生。企业应定时对起重设备进行检查，消除安全隐患。（4）桥式起重机的分类和用途 1、桥式起重机的分类 桥式起重机的种类较多，可按不同方法分类。根据吊具不同，可分为吊钩式起重机、抓斗式起重机、电磁吸盘式起重机。根据用途不同，可分为通用桥式起重机、专用桥式起重机两大类。专用桥式起重机的形式较多，主要有：锻造桥式起重机、铸造桥式起重机、冶金桥式起重机、电站桥式起重机、防爆桥式起重机、绝缘桥式起重机、挂梁桥式起重机、两用（三用）桥式起重机、大起升高度桥式起重机等。 按主梁结构形式可分为箱行结构桥式起重机、桁架结构桥式起重机、管行结构桥式起重机。还有型钢和钢板制成的简单截面梁的起重机，称为梁式起重机。梁式起重机多采用电动葫芦作为起重小车。 2、桥式起重机的用途桥式起重机被广泛用于各类工业企业、港口车站、仓库、料场等场所。不同类型的桥式起重机所适合吊装的重物不同，并根据不同的要求采用不同的吊具。吊钩起重机吊装各种成件重物；抓斗起重机吊装各种散装物品；电磁起重机吊装导磁的金属材料。 （5）桥式起重机的基本结构 桥式起重机主要是由大梁、起升装置、端梁、大梁行走机构、起升装置行走机构、轨道和电气动力、控制装置等构成。大梁结构桥式起重机一般采用两根端部连接的大梁组合结构，称为双梁桥式起重机，只有少数轻型桥式起重机采用单梁，称为梁式起重机。桥式起重机大梁的结构形式主要有箱形结构、偏轨箱形结构、偏轨空腹箱形结构、单主梁箱形结构、四桁架式结构、三角形桁架式结构、单腹板梁结构、曲腹板梁结构及预应力箱形梁结构等。最常见的是箱形结构。箱形梁由上盖板、下盖板和两个腹板构成一个箱体，箱内还有纵横长短筋板，见图1-1。在箱形梁的一侧铺设走台板和栏杆，在上盖板上铺设起升装置的行走轨道。为了检修的方便，在大梁上还布置有供人行走的走台和栏杆。起升机构起升机构用来实现重物的升降，是起重机上最重要和最基本的机构。桥式起重机的起升机构，除了少数梁式起重机采用电动葫芦外，一般均采用起重小车。起重小车由车架、运行机构、起升卷绕机构和电气设备等组成。车架支撑在四个车轮上，车架上的运行机构带动车轮沿轨道运行，以实现在跨间宽度方向不同位置的吊装。起升卷绕机构实际上是一台电动卷扬机和滑轮组的组合。起重量大于150KN的桥式起重机，一般具有两套起升卷绕机构，既主钩和副钩，主钩的额定载荷较大，但起升速度较慢，副钩的额定载荷小，但起升速度快，用以起吊较轻的物件或作辅助性的工作，以提高工作效率。在桥式起重机的铭牌上对其额定载荷的标注通常将主钩额定载荷标注在前，副钩额定载荷标注在后，中间用“/”隔开，如“1600KN/500KN”。（6）桥式起重机的基本参数起重机械的基本参数是用来说明起重机械的性能和规格的一些数据，也是提供设计计算和选择使用起重机械的主要依据。桥式起重机的基本参数主要有额定载荷、跨度、起升高度、工作速度和工作级别等。桥式起重机的额定载荷一般在505000KN之间，我国生产的标准桥式起重机系列有13种，即50，80，125/30，160/30，200/50，320/80，500/125，800/200，1000/320，1250/320，1600/500，2000/500，2500/500。桥式起重机的跨度指的是其大梁两轨道中心线的距离，它决定了桥式起重机的工作范围。目前我国生产的标准的跨度最小为10.5m，最大为31.5m，每隔3m一个规格，即10.5m，13.5 m，16.5 m，19.5 m，22.5 m，25.5 m，28.5 m，31.5 m。起升高度指的是吊钩上升到极限位置时，吊钩中心线至地面的垂直距离，一般标准桥式起重机的起升高度在1232m之间。桥式起重机的其他有关参数包括如下几项：额定起重量（t）吊钩所能吊起的最大重量。如使用其它辅助取物装置和吊具（如抓斗、电磁铁、夹钳和盛钢桶等）时，这些装置的自重应包括在额定起重量内。当决定起重机的额定起重量时，应符合标准规定的数值。因为起重量的数值对大多数起重机的自重有决定性的作用，因此在确定时应按照生产实际情况考虑，过小不能满足生产要求，过大会造成基建投资的浪费。起升高度（m）吊钩最低位置到吊钩最高位置之间的垂直距离，此参数在标准中没有规定，可根据工作需要来定。跨度（m）和幅度(m)都是表示起重机工作范围的参数。跨度是指桥式类型起重机大车运行轨道之间的距离；幅度是指旋转起重机的旋转中心线到吊钩中心线之间的水平距离。轨距(m)为小车轨道中心线之间的距离；基距基距也称轴距，是指沿纵向运动方向的起重机或小车支承中心线之间的距离。基距的测定与支承轮的布置有关。起重力矩起重力矩是幅度与其相对应的起吊物品重力的乘积。起重倾覆力矩起重倾覆力矩，是指起吊物品重力与其至倾覆线距离的乘积。轮压轮压是指一个车轮传递到轨道或地面上的最大垂直载荷。按工况不同，分为工作轮压和非工作轮压。工作速度v(m/min)包括起升、运行、变副和旋转速度，但旋转速度用n(r/min)表示。起升速度起升机构电动机在额定转速下吊钩上升的速度；运行速度运行机构电动机在额定转速下，大车或小车直线运行的速度；变副速度吊钩从最大幅度到最小幅度的平均线速度；旋转速度旋转机构电动机在额定转速下，起重机的转速。生产率Q（t/h）说明起重机装载或吊运物品的工作能力的综合指标。起重机工作级别起重机工作级别是考虑起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的工作特性。它是按起重机利用等级（整个设计寿命期内，总的工作循环次数）和载荷状态划分的。或者说，起重机工作级别是表明起重机工作繁重程度的参数，即表明起重机工作在时间方面的繁忙程度和在吊重方面满载程度的参数。自重及外形尺寸这是任何一种机器都应有的技术经济指标，它不仅是说明起重机械性能优劣的数据，而且直接影响基建费用的投资，因此，应十分重视减轻自重和减小外形尺寸。二 小车起升机构和运行机构的计算已知数据：起重量（主起升）：20t，起升高度（主起升）：12m， 起升速度（主起升）：10m/min；起重量（副起升）：5t，起升高度（副起升）：14m， 起升速度（副起升）：20m/min；小车运行速度：45m/min；工作级别：A5；机构接电持续率JC=25%；小车质量估计=8t。（1）起升机构计算1、确定起升结构传动方案，选择滑轮组和吊钩组注：以下计算为主起升计算，为副起升计算。起升机构的计算按照布置紧凑的原则，决定采用双联滑轮组的方案。按Q=20t，查3表3-2-8取滑轮组倍率=4，承载绳分支数Z=2= 8；查2附表9选图号为T1 362.1508吊钩组，得其质量=467kg，两滑轮间距=87mm；按Q=5t，查3表3-2-8取滑轮组倍率=2，承载绳分支数Z=2= 4；查2附表8选图号为G13吊钩组，得其质量=99kg，两滑轮间距=200mm；2、选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当=4，查1表2-1得滑轮组效率=0.975，钢丝绳所受最大拉力： = 2637.5 kg = 26.375 kN查3表3-1-2，工作级别A5时，安全系数n=4.5,钢丝绳计算破断拉力： =118.69 kN查2附表1所选瓦林吞型纤维芯钢丝绳619W+FC，钢丝公称抗拉强度1770MPa，光面钢丝，右交互捻，直径d=18mm，钢丝绳最小破断拉力=149.5kN,标记如下： 钢丝绳1：18NAT 619W+FC 1770 ZS 149.5 GB8918-88若滑轮组采用滚动轴承，当=2，查1表2-1得滑轮组效率=0.99，钢丝绳所受最大拉力： = 1287.63 kg = 12.876 kN查3表3-1-2，工作级别A5时，安全系数n=4.5,钢丝绳计算破断拉力： =57.942 kN查2附表1所选瓦林吞型纤维芯钢丝绳619W+FC，钢丝公称抗拉强度1570MPa，光面钢丝，右交互捻，直径d=11mm，钢丝绳最小破断拉力=62.69kN,标记如下： 钢丝绳2：11NAT 619W+FC 1570 ZS 62.69 GB8918-883、确定滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径： Dd（e-1）=18（25-1）=432 mm式中:系数e=25由1表2-4查得，由2附表2表选用滑轮直径D=450 mm，取平衡滑轮直径0.6D=0.6450=270 mm，由2附表2选用= 280 mm。滑轮的绳槽部分尺寸由2附表3查得，由2附表4选用钢丝绳直径=18 mm，=450 mm。滑轮的许用最小直径： Dd（e-1）=11（25-1）=264 mm式中:系数e=25由1表2-4查得，由2附表2表选用滑轮直径D=280 mm，取平衡滑轮直径0.6D=0.6280=168 mm，由2附表2选用= 225 mm。滑轮的绳槽部分尺寸由2附表3查得，由2附表4选用钢丝绳直径=11 mm，=280 mm。4、确定卷筒尺寸并验算强度卷筒直径：Dd（e-1）=18（25-1）=432 mm由2附表13选用=500 mm，卷筒绳槽尺寸由3表3-3-3得槽距，=19 mm，槽底半径 =9.5 mm卷筒尺寸： = = 1440 mm取 =1500 mm式中：附加安全系数，取= 2；卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即=A=87 mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减；卷筒计算直径=D+d=500+16=516 mm卷筒壁厚： =0.02D+（610）=0.02500 +（610）=1620 mm取=18 mm卷筒壁压应力计算： N/m=77.12 MP选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度=195 MPa，许用压应力： = 122 MPa因 ，故抗拉强度是足够的。卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D，尚应校验由弯曲应力产生的拉应力，卷筒弯矩图示于图：卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时： = 18633937.5 Nmm卷筒断面系数： = 3229526.5 Nmm式中： D 卷筒外径，D=500 mm； D卷筒内径，D= D-2=500-218=464 mm 于是： =5.8 MPa 合成应力： = = 28.94 MPa式中许用拉应力： MPa 故 卷筒强度验算通过，故选定卷筒直径=500 mm，长度=1500 mm，卷筒槽形的槽底半径=9.5 mm，槽矩=19 mm，起升高度=12 m，倍率=4，靠近减速器一端的卷筒槽向为右的A型卷筒，标记为： 卷筒A 50015009.519124 右ZB J80 007.2-872卷筒直径：Dd（e-1）=11（25-1）=264 mm由2附表13选用=300 mm，卷筒绳槽尺寸由3表3-3-3得槽距，=13 mm，槽底半径=6 mm卷筒尺寸： = = 1101 mm取 =1500 mm式中：附加安全系数，取= 2；卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即=A=200 mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减；卷筒计算直径=D+d=300+11=311 mm卷筒壁厚： =0.02D+（610）=0.02300 +（610）=1216 mm取=14 mm卷筒壁压应力计算： N/m=70.75 MP选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度=195 MPa，许用压应力： = 122 MPa因 ，故抗拉强度是足够的。卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D，尚应校验由弯曲应力产生的拉应力，卷筒弯矩图示于图：卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时： = 8369400 Nmm卷筒断面系数： = 875455.9 Nmm式中： D 卷筒外径，D=300 mm； D卷筒内径，D= D-2=300-214=272 mm 于是： =9.6 MPa 合成应力： = = 30.83 MPa式中许用拉应力： MPa故 卷筒强度验算通过，故选定卷筒直径=300 mm，长度=1500 mm，卷筒槽形的槽底半径=6 mm，槽矩=13 mm，起升高度=14 m，倍率=2，靠近减速器一端的卷筒槽向为右的A型卷筒，标记为： 卷筒A 3001500613142 右ZB J80 007.2-8725、选择电动机计算静功率：= = 39.3 kW式中:：机构总效率，一般=0.80.9，取=0.85；电动机计算功率： =0.839.3=31.445 kW式中系数由1表6-1查得，中级起重机=0.850.95 ， 取=0.8查3附表5-1-35选用电动机YZR225M-6，其（25%）=34kW，=957r/min，=3.3 kgm，电机质量 =398 kg。计算静功率：= = 19.6 kW式中：机构总效率，一般=0.80.9，取=0.85； 电动机计算功率：=0.819.6=15.68 kW式中系数由1表6-1查得，中级起重机=0.850.95 ， 取=0.8查2附表30选用电动机JZR-42-8，其（25%）=16 kW，=715r/min，=1.46kgm，电机质量 =260 kg。6、验算电动机发热条件按照等效功率法，求JC=25%时所需要的等效功率： =0.750.9839.3=28.89 kW 式中：工作级别系数，查1表6-4 ，工作类型为中级时=0.75； 系数，根据机构平均启动时间与平均工作时间的比值（/），由1表6-5，一般起升机构 / =0.10.2，取/=0.2，由1图6-6查=0.98；由以上计算结果， ，故初选电动机能满足发热条件。按照等效功率法，求JC=25%时所需要的等效功率： =0.750.8719.6=12.5 kW 式中：工作级别系数，查1表6-4 ，工作类型为中级时=0.75； 系数，根据机构平均启动时间与平均工作时间的比值（/），由1表6-5，一般起升机构 / =0.10.2，取/=0.1，由1图6-6查=0.87；由以上计算结果， ，故初选电动机能满足发热条件。7、选择标准减速器卷筒转速： = = 24.69 r/min减速器总传动比： = = 38.76查2附表35，选ZQ-650-3CA减速器，当工作类型为中级时，许用功率N=31.5 kW ，=40.17，质量=878 kg。卷筒转速： = = 40.96 r/min减速器总传动比： = = 17.46查2附表35，选ZQ-400-3CA减速器，当工作类型为中级时，许用功率N=10.4 kW ，=20.49，质量=253 kg。8、验算起升速度和实际所需功率实际起升速度： =9.65 m/min 误差： = 100% = = 3.5% = 15% 实际所需等效功率： = 27.88 kW （25%）=34 kW实际起升速度： =17.04 m/min 误差： = 100% = = 13.5% = 15% 实际所需等效功率： = 10.65 kW （25%）=16 kW9、校核减速器输出轴强度由1公式（6-16）得输出轴最大径向力：式中： =226375=52750 N=52.75 kN 卷筒上钢丝绳引起的载荷； =9.81 kN 卷筒及轴自重，参考4附表8； R=89.5 kN ZQ650减速器输出轴端最大容许径向载荷，参考2。因此 = （52.75+9.81）=31.28 kN R ，通过。 由1中公式（6-17）得输出轴最大扭矩： =（0.70.8） 式中： =9550=346.4 Nm 电动机轴额定力矩； =3.3 当JC=25%时电动机最大力矩倍数，由2附表28查出； =0.95 减速器传动功率； =60500 Nm减速器输出轴最大容许转矩，由2附表36查出； =0.83.3346.440.170.95=34898 Nm =55000 Nm 由上计算，所选减速器能满足要求。由1公式（6-16）得输出轴最大径向力：Rmax式中：=212876=25752 N=25.52 kN 卷筒上钢丝绳引起的载荷； =3.44 kN 卷筒及轴自重，参考4附表8； R=18.5 kN ZQ650减速器输出轴端最大容许径向载荷，参考2附得。因此 = （25.752+3.44）=14.596 kN R ，通过。 由1中公式（6-17）得输出轴最大扭矩： =（0.70.8） 式中： =9550=218.2 Nm 电动机轴额定力矩； =3.2 当JC=25%时电动机最大力矩倍数，由2附表28查出； =0.95 减速器传动功率； =12900 Nm减速器输出轴最大容许转矩，由2附表36查出； =0.83.2218.220.490.95=10873 Nm =12900 Nm 由上计算，所选减速器能满足要求。10、选择制动器所需静制动力矩： = =48.9 kgm 式中：=1.75 制动安全系数，由1表6-6查取 由2中附表15选用YWZ 315/50，其制动力矩 =360710 Nm ，制动轮直径 =315 mm ，制动器质量=61.4 Kg。所需静制动力矩： = =28.8 kgm 式中：=1.75 制动安全系数，由1表6-6查取 由2中附表15选用YWZ 250/30，其制动力矩 =225360 Nm ，制动轮直径 =250 mm ，制动器质量=43.6 Kg。11、选择联轴器高速轴联轴器计算转矩，由1（6-26）式 =1.51.8346.4=935.28 Nm 式中：=346.4 电动机额定转矩； =1.5 联轴器安全系数； =1.8 刚性动载系数，一般=1.5 2.0；由2附表29查得YZR225M-6电动机轴端为圆锥形d=65mm，=105mm； 由2附34查得ZQ-650减速器的高速轴端为圆锥形d=60mm，=110mm；靠电动机轴端联轴器：由2附表43选用CLZ半联轴器，其图号为s353，最大容许转矩=3150 Nm 值，飞轮转矩=0.403 kg m，质量G=23.2 kg 。 浮动轴的两轴端为圆柱形d=55mm，=85mm； 靠减速器的联轴器 ，由2附表45选用带mm制动轮的联轴器，图号为s198，最大容许转矩=3150 Nm，飞轮转矩=1.8 kgm，质量=37.5 kg ，与制动器YWZ315/50 相适应，将s198联轴器所带mm制动轮，修改为mm应用。高速轴联轴器计算转矩，由1（6-26）式 =1.51.8218.2=589.14 Nm 式中：=218.2 电动机额定转矩； =1.5 联轴器安全系数； =1.8 刚性动载系数，一般=1.5 2.0；由2附表29查得YZR42-8电动机轴端为圆锥形d=65mm，=105mm； 由2附34查得ZQ-400减速器的高速轴端为圆锥形d=40mm，=85mm；靠电动机轴端联轴器：由2附表43选用CLZ半联轴器，其图号为s139，最大容许转矩=3150 Nm 值，飞轮转矩（GD）=0.403 kg m，质量G=23.6 kg 。 浮动轴的两轴端为圆柱形d=45mm，=85mm； 靠减速器的联轴器 ，由2附表45选用带mm制动轮的联轴器，图号为s216，最大容许转矩=1400 Nm，飞轮转矩=1.28 kgm，质量=27.6 kg ，与制动器YWZ250/30 相适应，将s216联轴器所带mm制动轮，修改为mm应用。12、验算起动时间起动时间： 式中： =3.3+0.403+1.8 =5.503 kgm 静阻力矩： =38.66 Nm 平均起动力矩： =1.5=1.5346.4=519.6 Nm = =0.34 s通常起升机构起升时间为12s ，此处1 s ，可在电气设计时，增加起动电阻，延长起动时间，故所选电动机合适。起动时间： 式中： =1.46+0.403+1.28 =3.143 kgm 静阻力矩： = =22.76 Nm 平均起动力矩： =1.5=1.5218.2=327.3 Nm = =0.24 s 故所选电动机合适。13、验算制动时间制动时间： = 0.239 s式中： = 27.93 Nm 查1表6-7 ，当12 m/min 时，=1 s ，因为，故合适。制动时间： = 0.167 s式中： = = 16.45 Nm 查1表6-7 ，当12 m/min 时，=1 s ，因为，故合适。14、高速浮动轴计算疲劳计算：由5中起升机构疲劳计算基本载荷： =1.06346.4=367.2 Nm式中：动载系数 ，=（1+）=（1+1.12）=1.06 起升载荷动载系数（物品升降或下降制动的动载效应）=1+0.71=1+0.71=1.12由前节已选定轴径d=55 mm，因此扭转应力： =11.03 MPa轴材料用45钢, =600 MPa =300 MPa ,弯曲应力：=0.27()=0.27(600+300)=243 MPa扭转应力: =0.6=0.6300=180 MPa轴受脉动循环的许用扭转应力: = 式中：= 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有键槽及紧密配合区段, =1.52.5；与零件表面加工光洁度有关.，此处取=21.25=2.5 考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对碳钢及低合金钢=0.2 安全系数 =1.6得； 故 强度验算： 轴所受最大转矩： =1.12346.4=387.97 MPa最大扭转应力： =11.66 MPa许用扭转应力： =120 MPa式中： 安全系数，=1.5 故通过。浮动轴的构造如下图所示，中间轴径d=d+（510）=55+（510）=6065 mm，取d=65 mm疲劳计算：由5中起升机构疲劳计算基本载荷： =1.12173.6=194.4 Nm式中：动载系数 ，=（1+）=（1+1.24）=1.12 起升载荷动载系数（物品升降或下降制动的动载效应）=1+0.71=1+0.71=1.24由前节已选定轴径d=45 mm，因此扭转应力： =10.67 MPa轴材料用45#钢, =600 MPa =300 MPa , MPa 故 强度验算： 轴所受最大转矩： =1.12218.2=270.57 MPa最大扭转应力： =14.85 MPa许用扭转应力： =120 MPa式中： 安全系数，=1.6 故通过。浮动轴的构造如下图所示，中间轴径d=d+（510）=45+（510）=5055 mm，取d=55 mm（2）小车运行机构计算1、确定机构传动方案采用下图所示的传动方案：2、选择车轮与轨道并验算其强度车轮最大轮压：小车质量估计G=8000Kg，假定轮压均布： P =（Q+ G）=（20000+8000）=7000 Kg=70000 N 车轮最小轮压： P= G=8000=20000 N 初选车轮： 由2附表17可知，当运行速度60 m/min 时，=2.51.6 ，工作级别为中级时，车轮直径D=350 mm ，轨道型号为38 kg/m （P38）的许用轮压为13.4 t7 t 。根据GB4628-84规定，直径系列为D=250、315、400、500、630，故初选直径D=400 mm， 而后校核强度。 强度验算： 按照车轮和轨道为线接触及点接触两种情况验算车轮接触强度，车轮踏面疲劳计算载荷： P=53333 N 车轮材料，取ZG340-640，=640 MPa , =340 MPa 线接触局部挤压强度： P=640026.130.991=62084 N 式中： 许用线接触应力常数（N/mm） ，由3表3-8-6查得=6； 车轮与轨道有效接触强度，对于轨道P38（由2俯表22）=b=26.13 mm； 转速系数，由3表3-8-7中查得，车轮=35.8 r/min 时，=0.99； 工作级别数，由3表3-8-8中查得，当为M5级时=1； P P 故通过。 点接触局部挤压强度： P=0.1320.991=138068 N 式中： 许用点接触应力常数（N/mm） ，由3表3-8-6查得=0.132； 曲率半径 ，车轮与轨道曲率半径中的大值，车轮=200；轨道曲率半径由2附表22查得=300，故取=300； m 由比值（为、中的小值）所确定的系数，=0.67，查3表3-8-9取 m=0.44； P P ，故通过。 根据以上计算结果，选定直径D=400 mm 的单轮缘车轮，标记为 ：车轮 DYL-400 GB4628-843、 运行阻力计算 摩擦阻力矩： =（Q+ G）（+）由2附表19查得，由D=400 mm 车轮组的轴承型号为7520，轴承内径和外径的平均值=140 mm ，由2表7-1表7-3查得滚动摩擦系数=0.0007，轴承摩擦系数=0.02，附加阻力系数=0.2 ，带入上式得：当满载（Q=Q）时运行阻力矩： =2（20000+8000）（0.0007+） =117.6 kg.m=1176 Nm 运行摩擦阻力： =5880 N 当无载（Q=0）时运行阻力矩： =G（+）=28000（0.0007+）=336 Nm=1680 N4、选择电动机电动机静功率： =4.9 kw 式中：= 满载运行时静阻力；=0.9 机构传动效率 ；m=1 驱动电动机台数； 初选电动机功率： =1.154.9=5.635 kw 式中：电动机功率增大系数，由1表7-6查得，=1.15 由2附表30选用电动机JZR-22-6 ，N（25%）=7.5 kw ，=930 r/min， (GD)=0.419 kgm，电机质量 =108 kg。5、验算电动机发热条件按照等效功率法，求JC=25%时所需要的等效功率： K N=0.51.14.9=2.7 kw式中：K工作级别系数，查1表6-4 ，中级K=0.5； 由1表6-5，取/=0.2由1图6-6查=1.1；由以上计算结果， ，故初选电动机能满足发热条件。6、选择减速器车轮转速： =35.83 r/min机构传动比： =22.3查2附表40选ZSC-400-2减速器，当中级工作类型时，许用功率N=2.8 kw（当输入轴转速为1000 r/min） ，=22.4 7、验算运行速度和实际所需功率 实际运行速度： = =44.8 r/min 误差： =100% =0.4% = 15% 实际所需电动机等效功率： =2.688 kw N ，故合适。 8、验算起动时间 起动时间： 式中：=930 r/min ，m=1 驱动电动机台数； =1.5=1.59550=1.59550=115.5 Nm 满载运行时折算到电动机轴上的运行静阻力矩： =58.3 Nm空载运行时折算到电动机轴上的运行静阻力矩： =16.67 Nm 初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩： =0.65 kg.m 机构总飞轮矩：= 1.15（0.419