港口起重机械课程设计

1、浙江海洋学院港口起重机械课程设计说明书设计题目：臂架型起重机起升机构设计专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名：学号：2013年1月9号摘要：桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机， 又称天车。桥式起重机的桥 架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行， 起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运 行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料， 不受地 面设备的阻碍。这种起重机广泛用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。 桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机3种。本次设计的是桥式起重机的起升机构设计，起升机构是起重机械中最重要、 最基本的机构，其作用是提升

2、或下降货物；起升机构通常主要由取物装置、 钢丝 绳卷绕系统、制动系统、减速传动装置、驱动装置等组成。本次设计卷筒组、吊 钩组、电动机、减速器、联轴器等。关键词：桥式起重机、起升机构、吊钩、卷筒、电动机、减速器、联轴器、钢丝 绳、滑轮、制动器。第一章设计课题及起升机构传动方案的选择1.1主要性能及技术参数起重量（t）工作级别起升高度（m起升速度（m/mi n）Hh5M512630表.11.2起升机构传动方案选择起升机构一般由驱动装置（包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等）、 钢丝绳卷绕装置（包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮）、取物装置和安全保护装 置组成。电动机驱动是起升机构的主要驱动方式

3、。当起重量在50t以下时，常见的桥式起重机的起升机构布置方式如图 1所示；图1起升机构配置方案图中：1.减速器2.制动器3.联轴器4.浮动轴5.发动机6.卷筒7.卷筒支座当起重量在5t时，常见的起升机构钢丝绳卷绕如图 2所示。采用双联滑轮组, 滑轮组倍率m=2图2钢丝绳卷绕示意图第二章起升机构设计计算2.1钢丝绳的确定2.1.1钢丝绳的计算与确定采用双联滑轮组，按G =5t，查港口起重机械表3-6得滑轮组倍率m=2; 钢丝绳所受最大拉力：Smax= 13141 .6NX Pq0.5 49980a z d ：2 0.990.982式中：Pq 额定起升载荷，Pq =(G Gd)g =(500010

4、0 ) 9.8=49980 N其中Gd为吊钩质量，由课本表4-2的Gd =2%*G = 0.025000 = 100 Kg ；x承载分支系数，吊钩承载分支数位4, X=0.5；Z 滑轮组效率，由表 3-9得z =0.99 ；D 导向滑轮效率，滚动轴承d =0.98 ；导向滑轮数，=2 ；所选钢丝绳的直径应满足：d _ C . Smax =0.088 . 49980 =19.68 mm式中d 钢丝绳直径；Smax 钢丝绳最大静工作拉力；C选择系数，根据港口起重机械表 3-2查得C = 0.088 mm /、N ；取钢丝绳直径d =20 mm，捻向：交互捻；选择钢丝绳型号为：20 6 31WS F

5、C 1770 USZ GB /T8918 _ 20062.2滑轮直径的确定按钢丝绳中心来计算滑轮与卷筒的最小直径，D二h式中D按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径；d 钢丝绳直径；h与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据港口起重机械表3-5查得，对滑轮h2=20,对卷筒hi =18；根据上式，得：滑轮直径 D2 =h2=2020 = 400mm取动滑轮直径D2 =600 mm ，滑轮槽底直径D ?二580 mm2.3卷筒的计算2.3.1卷筒的基本尺寸卷筒长度 D = h 1 * d =18 ；20 = 580 mm适当放大卷筒直径，去。勺=710mm，卷筒槽底直径D 01 = 690mm

6、 ；如图3所示，为双联卷筒的长度示意图，图3卷筒长度示意图卷筒长度L =2（L。L1 L2）- L3=2 ( 459.52472)392=1363.1mm取 L =1500 mm式中L。卷筒上有螺旋槽部分长a *H 0L。=(-nD2 X18000!iN0)p =(3)24 = 459.5mm3.14 X710其中：H最大起升高度;滑轮组倍率；卷筒卷绕直径N。固定钢丝绳安全圈数，取n = 3 ；绳槽槽距，根据钢丝绳的直径20 mm查附表3-1得，P = 24 ；L1两端空余部分长度,LiL2固定钢丝绳所需长度,L3卷筒中间无槽部分长度,按钢绳直径D=20mr查附表4-3得L 3 = S = 3

7、92 mm2.3.2验算卷筒强度卷筒的材料采用Q235-A抗压强度为225MPa卷筒厚度：=d = 20 mm由于 L =1500: 3 D 二 2130t - 112 .5 N / mm 2Smax49980A1A2一 1 0.7578.93 6 P20 *24式中:A卷筒成熟系数，查港口起重机械表3-11，A1=1A2 应力减少系数，一般取 A2=0.75 ；-y许用压应力;C y = s =225/2=112.5 N/ mm222材料屈服极限， 二=225 N/ mm ；233卷筒转速2 30nt27 .7 r / minnD 03.14 x 0.692.4电动机的确定起升机构静功率：4

8、998030600000.885PnPqV60000=28 .2KW式中：Pq 额定起升载荷;起升机构总效率二 z J t ch = 0.990.9820.980.95 二 0.885 ；其中卷筒效率t = 0.98查表4-3得传动效率ch = 0.95电动机的计算功率：Pn - GPn 二 0.8528.2 二 24.0KW式中：G稳态负载平均系数，由起重机的工作级别 M5可以由表4-4 和表4-8中查得：G=0.85根据机械设计手册选定 YZR250M-8型电动机， 主要指标为：转速 n0 = 750 r / min额定功率P =30kw同步转速=730 r / min输出轴直径 d =6

9、0 mm输出轴长度l40mm2.5减速器的选择2.5.1计算传动比传动比：730i = =26.3nt 27.7式中：n电动机额定转速，r/min ；nt卷筒转速，r/min 。减速器高速轴许用功率 卜（1 +毋2卜1.2卩hpn =- X（1 +1.13）X1.25 X 28.2 2 2=30.03KW其中;:2为起升动载荷系数，由表2-1， 2-2得：2 hf：2min *2 *-1.050.171 .1360由P=30.03KW,i=26.3,n=750r/min ，查机械设计手册选定减速器型号为 QJD-400-31.5。主要参数：传动比i=31.5高速轴轴伸d=65mm,l=140m

10、m低速轴带有外齿轮，模数 m=8齿数Z=54当工作级别为M5时，高速轴许用功率P=49KW许用输出转矩Mn=21200N - m2.5.2减速器的验算减速器输出轴承受的短暂最大扭矩：M nmax 二？M n =1.1317742 .9 = 20049 .5 N *m : M J = 21200 N *m式中：M n 钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的转矩Smax D 49980 :2 X31.52=4.06 kg * m平均制动加速度：aztVq1.1 0.4890.461.18查表4-7，港口用门座起重机az 二 0.3 - 0.7制动时间验算基本合格。第三章卷筒组零部件的设计3.1卷筒组的结构

11、采用特种齿式联轴器连接的卷筒组，减速器低速轴端加工成齿式联轴器的外 齿轮与轴承座孔。卷筒轴的一端支承在减速器低速轴轴孔内的调心轴承上，另一端支承在独立的轴承座上。与减速器低速轴外齿相啮合的内齿圈和卷筒的轮毂作 成一体，并用铰制孔与卷筒的轮辐连接。因此，减速器低速轴的转矩经齿式联轴 器和铰制孔螺栓直接传递给卷筒，卷筒不受扭矩，只受弯矩的转动轴心。3.2卷筒组的零件3.2.1. 卷筒(1) 卷筒的构造。轮毂与卷筒分别制造，然后转配成一体。铸造方便，铸 造后容易清砂。(2) 钢丝绳在卷筒上的固定。钢丝绳一个尽可靠地固定于卷筒并且要容易 更换，避免钢丝绳子啊固定处过分弯曲。 选用压板固定方式固定钢丝绳

12、。 利用压 板讲钢丝绳索端部固定在卷筒的外表面。 采用这种固定方法的卷筒构造简单，工 作可靠，便于检查。但在卷筒上所占空间位置较大，并且不能用于多层卷绕。3.2.2卷筒轴(1) 卷筒轴的结构。卷筒轴的形状通常采用阶梯形，并且接近等强度。(2) 卷筒轴材料。卷筒轴材料采用 45钢，为改善机械性能，应进行调质 或正火处理。323轴承、轴承座卷筒轴上的轴承主要承受径向载荷和不大的轴向载荷，并且轴承的支撑距离较大，所以多用调心球轴承、调心滚子轴承；图4卷筒组装配图轴承座主要承受卷筒与卷筒轴的重力，钢丝绳通过卷筒与周传递的压 力。可采用一个标准轴承座再配上一个支架。吕宀3.3卷筒组的计算3.3.1卷筒轴

13、计算卷筒轴为转动心轴IIIIIIIIIV V图5卷筒轴示意图M W18742 .5 轴径 d 芈?1 =丁孑=104 .6mm丫0.1 b 丄 0.1 汉 60X10PqL 499801500式中，Mw 弯矩，最大弯矩 Mw -18742.5Nm22X200001b 1材料的许用弯曲应力，45号钢4丄丨-60MPa。卷筒轴两端(I,V两段)为最小直径段，且为轴承连接处，查附表 8-2，采用1222调心球轴承，轴承参数 d=110mm,D=200mm,B=38mm I, V段直径：d I =d V =110mm,d n =dW 132mm由轴承的安装尺寸确定，dm =160mm段左右两端轴肩为定

14、位轴肩， 轴肩高h=(0.07-0.1)d, dm =dn +2h。LI =33mm由轴承安装尺寸确定，为保证轴端挡圈不压在轴端面上，故L比B略短故取L=33。L H =193mm由卷筒轮毂宽度而定。Lrn =1132mm由安装尺寸确定，主要取决于卷筒长LW =115mm由卷筒轮毂宽度而定。LV =131mm由安装尺寸确定。3.3.2轴的强度校核图6轴的载荷分析图 支反力：F N1=2 5 9 3.7IN Ft2l3- Fti(l2- 13)Il +1 2 +13Fn2 = Fti Ft2 - Fni =2404.29N心轴右轮毂最大弯矩：Wmax二FN2I3 = 4135378 .8 N *

15、mm。轴的计算应力二=Mjm4135378 6 =17 .98MPa 丨W 1000 X2.3 X10 X10式中：W圆柱轴截面的抗弯系数，W =0.1d3 =0.1 0.132 3 =2.3 10 。故安全。3.3.3轴承校核由于卷筒心轴上的左轴承的内、 外座圈以同样转速转动，故无相对运动，可 按照额定静载荷来选择。右轴承的外座圈固定，内座圈与心轴一同旋转，应按照 额定动负荷来选择。因轴承型号为1222,其额定静载荷Cor=37.5KN,额定动载荷Cr=87.2KN左端轴承：由式确定轴承的额定静负荷R=fpFN 1=1.125937 .1 = 28530 .81 N :C 0r式中：fp载荷系数，查表选取fp=1.1。安全右端轴承：右轴承的径向负荷：= fpFN2 = 36064 .36 N设M 5级工作类型的轴承工作时数L =6000 h，由表查得e=0.17,令旦=0 ：: e，Fa故x=0.65,y=5.6，当量动负荷:P2 二xFr yFt =0.6536064 .35 0 =23441 .8N由式L106(C)C 60nL-右启6027.7 6000二 2.15210故动负荷C:C rC2.152 x 23441 .8IP? = =50.45 KNlP 丿1000I安全总