桥式起重机运行机构传动设置.

1、本科毕业设计 题目 桥式起重机小车行走机构设计 系 别工程技术系 专业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 学号 指导教师 职 称教授 2015 年 04 月 12 EJ 桥式起重机是一种工作稳定，工作效率较高的一种起重机，广泛的应用于大型厂房 内的起重工作。在工厂中搬运重物，对人力不可移动的大型物体进行搬运，在工业发 展中起到了重要的作用。桥式起重机大车运行机构主要包括传动装置由电机、减速器、 传动轴、齿轮传动装置、车轮和轨道吊具等部分。本次设计针对了电机，减速器的选 取，联轴器，轴承的选择与校核。本文通过引用多方文献，对大车运行机构进行了分 析，设计计算，通过综合分析考量，利用计算机辅助设计

2、计算最终完成设计。 关键词：起重机；大车行走装置；减速器； Abstract Bridge crane is a kind of stable work, a crane workuig efficiency is high, widely used in large-scale factoiy in the lifting work In the factoiy caiiying heavy loads, on human laige objects can not move cany in the industiial development plays an important role

3、 in the. The crane operation meclianism niauily comprises a driving device composed of a motor, a reducer, a tiansniission shaft, a gear transmission device, the wheel and the rail as part of the spreader. The design for the motor, reducer selection, coupling, selection and calibration of the bearmg

4、. This paper by quotmg many literatures, the crane travelmg mechanism are analyzed, the design calculation, tluough comprehensive analysis and consideration, complete the design of the filial calculation with computer aided design Keywords: crane; tiolley device; reducer; 1绪论1 1.1概述1 1.2桥式起重机的特点1 1.

5、3本次设计内容2 1.4主要技术参数2 2小车支撑机构的设计计算3 2.1确定机构的传动方案3 2.2选择车轮与轨道并验算起强度3 3小车运行驱动机构的设计计算4 3.1运行阻力的计算4 3.2选择电动机5 3.3选择减速器6 3.4起动时间验算7 3.5验算运行机构速度和实际所需功率8 3.6电动机发热验算8 3.7电动机过载验算8 3.8选择制动器9 3.9制动时间验算10 3.10验算起动不打滑条件11 3.11验算制动不打滑条件11 3.12选择联轴器12 3.13选择缓冲器12 3.14选择锚定装置13 3.15选择行程限位器13 4设计总结14 参考文献15 致谢16 中国地质大学

6、长城学院2015届毕业设计 1.1概述 起重机是指在一定范围内垂直提升和水平搬运重物的多动作起重机械。乂称吊 车。属于物料搬运机械。起重机的工作特点是做间歇性运动，即在一个工作循环中取 料、运移、卸载等动作的相应机构是交替工作的。中国古代灌溉农田用的桔 是臂架 型起重机的雏形。14世纪，西欧出现了人力和畜力驱动的转动臂架型起重机。19世纪 前期，出现了桥式；起重机的重要磨损件如轴、齿轮和吊具等开始釆用金属材料制 造，并开始釆用水力驱动。19世纪后期，蒸汽驱动的起重机逐渐取代了水力驱动的起 重机。20世纪20年代开始，由于电气工业和内燃机工业迅速发展，以电动机或内燃机 为动力装置的各种起重机基本

7、形成。主要包括起升机构、运行机构、变幅机构、回转 机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，它们大多是由吊挂系统和绞 车组成，也有通过液压系统升降重物的。运行机构用以纵向水平运移重物或调整起重 机的工作位置，一般是由电动机、减速器、制动器和车轮组成。变幅机构只配备在臂 架型起重机上，臂架仰起时幅度减小，俯下时幅度增大，分平衡变幅和非平衡变幅两 种。回转机构用以使臂架回转，是由驱动装置和回转支承装置组成。金属结构是起重 机的骨架，主要承载件如桥架、臂架和门架可为箱形结构或桁架结构，也可为腹板结 构，有的可用型钢作为支承梁。 起重机是减轻笨重的体力劳动、提高工作效率、实现安全生产的起重运输

8、设备。 在国民经济各部门的物质生产和物资流通中，起重机作为关键的工艺设备或主要的辅 助机械，应用十分广泛。 长期以来，龙门起重机仅小车运行机构釆用交流驱动，近年来，起升机构和大车 运行也相继釆用了交流驱动技术，这样减少了维护和修理费，降低了营运成本。最近 日本三井公司成功地釆用了交流变频调速装置，解决了起升机构位势负载和车轮支承 压力变化导致车轮转速变化的关键技术，达到了集装箱堆场作业的使用要求。徳国派 纳公司将其在自动控制领域所拥有的丰富经验成功地应用在大型轨道吊上，满足了现代 化集装箱堆场对自动化控制的需要。 1.2桥式起重机的特点 取物装置悬挂在可沿桥架运行的起重小车或运行式葫芦上的起重

9、机，称为“桥架 型起重机”。桥架两端通过运行装置直接支撑在高架轨道上的桥架型起重机称为“桥 式起重机”。桥式起重机一般由装有大车运行机构的桥架、装有起升机构和小车运行 机构的起重小车、电气设备、司机室等几个大部分组成。外形像一个两端支撑在平行 的两条架空轨道上平移运行的单跨平板桥。起升机构用来垂直升降物品，起重小车用 來带着载荷作横向运动；桥架和大车运行机构用來将起重小车和物品作纵向移动。 桥式起重机是使用最广泛、拥有量最大的一种轨道运行式起重机，其额定起重量 从儿吨到儿百吨。最基本的形式是通用吊钩桥式起重机，其他形式的桥式起重机基本 上都是在通用吊钩桥式的基础上派生发展出来的。 1.3本次设

10、计内容 设计内容电动机选型；减速器设计；闭式齿轮传动设计；传 动件设计；联轴器选型设计；车轮及其轴系结构设计 设计条件： 机器功用：对露天物料进行起吊，装卸，安装，搬运等；。 工作情况：间断型工作，正反方向转动，载荷平稳，环境温度不超过40 ； 运动要求：运动速度误差不超过5%；4 使用寿命：停歇时间与工作时间近似相等，传动零件工作总时数1小时，滚 动轴承寿命4 000小时； 检修周期：500小时小修；2000小时大修； 1.4主要技术参数 大车运行阻力F=8kN： 车轮直径500111111； 大车运行速度V= 50 liVniin 启动系数也=.2 3 2小车支撑机构的设计计算 2.1确定

11、机构的传动方案 小车主要由起升机构、运行机构和小车架组成。小车运行机构采用四轮全驱的方 式进行驱动。图2.1为小车运行机构简图： 图2.1小车运行机构简图 1电动机2制动器3立式套装减速器4车轮 2.2选择车轮与轨道并验算起强度 小车总重为Gxc=38500kg 车轮的最大轮压为： Pmui =丄(Gxc +Q) =丄(38500+ 40500) = 19750kg 44 =197500 车轮的最小轮压为： Pmni = -Gxc =丄 x 38500= 9625kg = 96250/V 44 载荷率： 厶空22 = 1.050.9 Gxc 38500 由起重机课程设计附表17可知，当运行速度

12、v在60-90nVmin,工作类型为 重级时，年轮直径Dc=630mm,轨道型号为QU70 （凸顶）。根据GB4628-84规定，故初 选Dc=630nmio而后校核强度强度验算：按车轮与轨道为线接儿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； 2Pmax+Pmin _ 2x197500+96250 Pc 二33=163750N 线接触局部挤压强度； 吃 MCC： = 72x 630 x70 x0.92 x0.8=233694727VPc 式中许用线接触应力常数(N/MM2 ),起重机设计手册表3-8-6查得K=7. 2： ?一车轮与轨道有效接触强度，对于轨道型号可查起重机课

13、程设计附表22查得 1二b二70mm。 G-转速系数，由起重机设计手册表3-8-7查得，车轮转速 V80 He = = 40.4r / m , tiD 3.14x0.63时，q 二 0.92 工作级别系数，由起重机设计手册表3-8-8查得工作级别为7级所以C2=0. 8 点接触局部挤压强度 R?400 三 Pc= kiC.C. 0.245 X -X 0.92 x 0.8 = 389417 .9N Pc m5-=0.423 式中心一许用点接触应力常数(N/MM2 ),由起重机设计手册表3-8-6查得 K2=0. 245； =空=315 R曲率半径，车轮和轨道曲率半径的最大值，车轮半径为22 nu

14、no 曲率半径为r二400mm。所以R二250 - = 0.8 m由R 确定，起重机设计手册表3-8-6查得m=0. 42 所以，通过强度校核，根据以上计算结果选定直径0二630的双轮缘车轮标记为 车轮 SYL630 x210GB462884 3小车运行驱动机构的设计计算 3.1运行阻力的计算 摩擦阻力矩： M,”=0(0 + G“)(k + “f) 式中 0附加阻力系数。与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，查起重机设计手册表2-3-4得0 = 15； G“、0-别为起重机小车重量和起重量； K滚动摩擦系数(mm),它与车轮和轨道的材料性质、

15、几何尺寸及接触表面情况有关, 査起重机设计手册表2-3-2得k=0. 0008 一车轮轴承摩擦系数，查起重机设计手册表2-3-2查得P =0.015 d-轴承内径(mm), d=0. 18, 把以上数据带入上式得当满载时的运行阻力矩: PnXQ =0)= MiiKQ = 0) 1241.6 0.315 =3941.59N 小车满载运行时静阻力：由于集装箱龙门起重机为室外起重机，所以需考虑风载和坡 道阻力。满载运行时： Pj=Pm(Q=Q)十 Pa+Pw=27650.8+1580+4825.44=34056.24N Pa一一坡道阻力 Pa= (Gxc+Q)mc=(405000十385000) X

16、 0.002=1580N me-坡道阻力系数，由港口起重机械【表5-9查得nic=0.002 Pw一一风载荷 PwCKhPiA=1.2X 1 X90X44.68=4825.44N C-风力系数，由港口起重机械表2-7查得C=1.2 心一风压高度变化系数，Kh=l Pl计算风压,Pi=0.6P1(=0. 6X150=90N/m2 Pn-II类载荷计算风压，因本设计龙门起重机在内河工作，所以P.F150N/m: A-起重小车与物品总迎风面积 A二28. 68+16=44. 68 m2 40尺集装箱最大迎风面积:12. 02 X 2. 386=28. 68 m2 小车最大迎风面积:16X1=16 m

17、2 3.2选择电动机 电动机的静功率 N _ 阻 _34065.24x80 J 60 x 1000 x 77 x m 60 x 1000 x 0.95 x 4 = 11.95kw p厂-小车满载运行时的静阻力，Pj = Pg J 一小车运行速度,VSOm/min; n 一小车运行机构传动效率，n =0.95 m驱动电动机台数,m=4 初选电动机功率： N/= N / 1000 x4x0.95x607 所以电动机发热验算通过 3.7电动机过载验算 电动机过载验算: Pn n 丄（f + 土） 加-60 x100091280 tq 心一相对于P、平均起动转矩倍数，由起重机设计手册（80版）表33-

18、6查得心=1.7 n-电动机额定转速 巧 11-稳态运行阻力，风阻力按工作状态最大计算风压匕计算。 如=化 + 9.5（加 +Mnt2） M阮一不计附加摩擦的空载摩擦阻力矩 叫=盒“沁 L/H: L/= cmGD2) + Pgx(c； ；/ = 22.16 4g 715x22.16 9.55(4x182.78+ 21.84) 起重小车许用最短制动时间1.5S,所以空载、无风、无坡工况制动时间通过。 3.10验算起动不打滑条件 空载工况时起动打滑验算 11 化才-主动轮最小轮压 0车轮与轨道之间的黏着系数，室外工作的起重机卩二0.12,为以防打滑，在轨道撒 沙增大粘着系数，所以。二0.25 k黏

19、着安全系数，室外起重机k二1.021. 05,取 k=l. 02 所以，起动打滑验算通过 3.11验算制动不打滑条件 小车制动不打滑条件: 十一制动时黏着安全系数，=1.2 冬一平均制动减速度 中国地质大学长城学院2015届毕业设计 忖- 7R =-0.59/H/52 二 min 2.2x60 0.015x180 630- 2 )x 96250 =9625 Nm 2x18 nQ9 7Q 2x2.74x18 =182.78x 0.59 0.95x0.630.63 =5437.56 Mm 所以，制动打滑验算通过。 以上飞轮矩估计制动轮和联轴器的飞轮矩 (GD L + (GD2) = 0.93kg

20、nr 与估计值相符所以不需要修改 3.12选择联轴器 因选用“三合一”组合形式的减速器，所以在确定减速器型号时，联轴器型号己 经确定，且四个车轮为分别驱动方式，不需要浮动轴连接。 根据起重机设计手册（80版）曲表3-10-17查得，QS16型号减速器确定的输入端 联轴器型号为ML5联轴器，Y型轴孔，A型键槽，d=40mm, 1=112mm,转动惯量（GD2） =0.73kg - m2 o起重机设计手册（80版）表3-10-18查得QS16型减速器输出轴花键副 型号为INT/EXT 35ZX 3mX 30p X 6H/6h。 3.13选择缓冲器 碰撞瞬时动能： 石 12 E =尹0 Ek一一碰撞

21、动能 m一一碰撞物的质量。起升载荷能够自由摆动时，不考虑起升载荷的质量在内。m=Gsc V一一碰撞瞬时速度。小车取额定运行速度V = E,=丄 x 38500 x1.3, =32532.5 加 人2 缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功: Wo消耗功 Fs一一制动器的制动力换算到车轮踏面上的力。可按最大制动减速度计算。 Fs =加制m辽=38500 x 0.55 = 21175 N S制爲最大制动减速度，S制m號=0.55m/厂 F，1运行阻力，其最小值为：Fmmm =, 其中人mm为最小摩擦阻力系数，取fomm二0. 008 Fm = mgf0. = 38500 xlOx0.008 = 30

22、80N mmina Omm S：缓冲行程,取S=150miii=0.15m = (Fs + 凡)s = (21175 + 3080)x0.15 = 3728.25N -m 缓冲容量: W缓冲器的计算容量 n侧缓冲器数量，=2 = = 32532.5-3728.25 =28 8kVm n2x1000 由于缓冲容量大小车工作频率高根据港口起重运输机械设计手册切表3亠8.7, 选用HYG3O-15O型号缓冲器，缓冲容量30kNm ,缓冲行程150mm,质量40kgo 3.14选择锚定装置 因本次设计集装箱龙门起重机工作场地在内河，根据港口起重运输机械设计手 册，在小车架左右两端各设置一个锚定装置防止

23、小车在非工作状态时自行滑动。 3.15选择行程限位器 选用接触式行程限位器，行程开关装在桥架端部，碰杆装在小车架上。 4设计总结 经过这次毕业设计，我深刻的体会到了作为一名设计人员索要满足的专业素质， 也正是通过这次艰辛的毕业设计提升了自己在专业知识运用上的能力。 从刚拿到课题时的茫然，到开始初步熟悉小车运行机构，到部件的选项，再到小 车架的布置设计。整个过程让我受益匪浅，明白和了解了许多未曾学习和学得不够扎 实的知识。我最大的体会是作为一名设计人员应有的严谨，也感受到了作为一名设计 人员所需要付出的汗水。虽然我们的设计还不成熟，但是每一个细节我都会试图去查 阅有关方面的书籍，力图在做出设计的

24、同时丰富自己的专业知识，提高自己的专业素 养，通过对零部件结构的设计计算和选型及小车架的布置设计，使得我作为一名设计 人员深刻认知了工具书查阅的重要性。同时也感受到了自己在某些方面设计经验的不 足。也从中体会到了一些传统方法的局限性。所以需要我们在以后的设计中更能创新。 所以，毕业设计是一块综合性的测试。它测试我们掌握运用所学理论知识的全面 性，有利于提高我们对知识的掌握，是对我们走进社会的一次演习。 上 参考文献 1 张质文，王金诺，虞和谦等.起重机设计手册M.北京：中国铁道出版社，1998 2 李谷音.港口起重机械M.北京:人民交通出版社,2009 3 起重机设计手册编写组.起重机设计手册

25、（80版）M.天津：机械工业出版社，1980 4 毕华林，交通部水运司.港口起重运输机械设计手册M.北京：人民交通出版社，2001 5 陈道南.起重运输机械M.北京：冶金工业出版社，1997 6 中华人民共和国国家标准GB3811-83起重机设计规范.北京：中国标准出版社，1983 7 陈道南，盛汉中.起重机课程设计M.北京：冶金工业出版社，1983 8 大连起重机厂.起重机设计手册M.沈阳：辽宁人民出版社，1979 9 扬长唳.起重机械M.北京：机械工业出版社，1982 10 中国工程机械网.工程起重机产业现状及发展趋势J. U1T中立.国外工程起重机发展趋势J. 2004-11-23 12 Purdum. T. Machine DesignM. Journal of Coal Science&Engineering, 1978 13 成大先.机械设计手册单行木减（变）速器电机与电器M.北京：化学工业出版社，2