YZ100桥式铸造起重机

1、机械工程学院毕业设计（论文）1 绪论1.1 研究的意义及目的桥式铸造起重机是桥架型起重机的一种，它依靠起升机构和水平面内的两个相互垂直方向移动的运行机构，桥式铸造起重机是炼钢车间和连续铸造车间中的主要生产设备之一。它的主要用途是:将从高炉车间运来的铁水倒入混铁炉中进行贮存、保温，或兑入平炉或转炉中进行冶炼，以及吊运从平炉或转炉中炼好的钢水进行浇铸钢锭或在连续铸造车间中将盛钢桶直接吊到连铸机的钢包回转台上进行连续浇铸，用于不同规模的炼钢车间和不同的炼钢方式的铸造起重机的结构型式和性能参数各不相同。但桥式铸造起重机是冶金行业必须使用的一种起重运输机械。它具备承载能力大，工作可靠性高，运行速度快，维

2、护检修方便，有完善的安全保护装置，制造工艺相对简单等优点。目前随着经济建设的发展，用户对桥式铸造起重机的性能和安全要求越来越高。但是目前的设计工作主要依靠手工完成，重复性劳动很大，而且国内桥式起重机的结构型式比较落后，其开发能力、产品规模和质量与国外都有着相当大的差距。当今，桥式起重机已不再是传统意义上粗大笨重、操作复杂、维护困难的工业设备，而是现代工业面向用户的设计理念和世界先进技术的完美结合，塑造出体积轻巧、结构紧凑、操作简便、使用安全、免维护等优秀特性的产品是当前起重机设计的目标。 冶金起重机通常是指参加炼钢、轧钢、锻造、热处理等生产过程并直接完成某一种特定工艺的特种起重机。这种起重机工

3、作时其利用等级高，载荷状态重，工作环境恶劣，往往处在高温，高粉尘的环境中，并且由于高速运行，其承受的冲击载荷大，其功能非一般起重机能代替，所以市场对其的需求较大，对其的设计研究有着更高的要求。本设计通过对桥式起重机的大车运行机构部分的设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用；运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，完成了桥式起重机的大车运行机构机械部分的设计。通过一系列的设计，满足设计要求，并且整个传动过程比较平稳，且大车运行机构结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。12 国内外起重机的发展趋势随着现代工业的迅速发展，新技术、新工艺的充分应用，社会生产力又跃上了一个新水

4、平。一些大型、重型机构、设备、塔器的运输等工作，没有起重机是很难完成的。由于市场竞争的需要，起重机生产方式也由单件小批量向着多品种的变批量方向发展。由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量日益增长。起重量和工作速度也逐步提高，对能耗和可靠性要求更是越来越高。起重机已成为自动化生产流程中的重要环节。1.2.1国外起重机发展随着国际市场竞争的加剧，起重机械的科技含量要求明显提高，从而使国外各种制造起重机企业在生产中更多地采用优化设计、机械自动化和自动化设备来提高劳动生产率，这对世界销售市场、制造商和用户们都产生了

5、巨大的影响。有关调查资料表明，65%的起重机械用户要求采用先进的起重机设备，主要是为了提高生产率、减少劳动工资。近年来，国外起重运输机械主要发展趋势如下：(1)采用新理论、新技术和新手段。推广采用优化设计、可靠性概率设计、极限状态设计、虚拟样机设计、CAD/CAE设计等现代设计方法。(2)向自动、智能和信息化，向成套、系统和规模化发展。(3)向大型、高效和节能化发展。最大的桥式起重机起重量达1200t。(4)向模块、通用化，向简易、多样化发展。(5)重视产品的合理人机关系、外观造型与表面涂装，有利于提高作业效率和操作安全、舒适。1.2.2国内起重机发展目前国内销售市场对起重机械的需求量正在不断

6、增加，据分析，目前全国的桥式、门式起重机的市场份额每年大约有200多亿。而其中桥式类型起重机就广泛应用于大型的生产车间、装配车间、以及冶金车间等等,是现代化生产中合理组织生产必不可少的生产设备。我国起重机应从以下几方面进行起重机的研究与改进：(1)改进起重机械的结构，减轻自重。国内起重机多已采用计算机优化设计，以此提高整机的技术性能和减轻自重，并在此前提下尽量采用新结构。(2)充分吸收利用国外先进技术。(3)向大型化发展。1.3 起重机设计概论1.3.1 起重机的作业特点起重机是以反复短暂的工作循环方式完成货物装卸或设备安装作业的。一个工作循环包括：取物、货物上升、水平运动、下降、卸载，然后空

7、吊具返回原地。一个工作循环时间一般从几分钟到二三十分钟，其间各机构在不同时刻有短暂的停息时间。由于反复起动和制动，各机构和结构将承受强烈的振动和冲击，有的甚至承受不稳定的变幅应力作用，这些都将对构件的强度计算产生较大影响。起重机属于有危险性作业的设备，它发生事故造成的损失将是巨大的。所以，起重机设计制造一定要严格按照国家标准和有关规定进行。1.3.2 起重机的分类根据GB/T 6974.1起重机械名词术语起重机械类别和GB/T 20776起重机械分类的规定，起重机械可分为轻小型起重设备、起重机、升降机等类别。而起重机一般是指除了起升机构外还有水平运行机构的起重设备。起重机品种繁多，分类也多种多

8、样。根据起重机构造的不同，可分为桥架型起重机和回转型起重机两类。桥架型起重机包括梁式起重机、桥式起重机、门式起重机、装卸桥等。它除了起升机构外，还配有小车、大车两个运行机构。依靠这些机构的配合运动，可在整个长方形场地及其上空作业。这类起重机适合于车间、仓库、露天堆场等处的物品装卸。回转型起重机，除起升机构外，通常还有旋转机构和变幅机构，依靠这些机构的配合，可以在圆形场地及其上空作业。回转型起重机可装设在车辆或其它运输工具上，这样就构成了常见的各种运行臂架式起重机，如门座式起重机、塔式起重机、汽车起重机等，他们具有很多的机动性，特别适用于露天装卸及安装工作。1.3.3 起重机的组成起重机由产生运

9、动的机构、承受载荷的金属结构、提供动力和起控制作用的电气设备及各种安全指示装置等四大部分组成，其基本结构主要有起升机构、运行机构和金属结构等。起升机构是起重机的基本工作机构，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。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。2 大车系统方案设计大车机构是由电动机、制动器、传动机构(包括减速器、传动轴、联轴器）桥架和车轮部件组成开动该机构可使起重机沿铺设厂房梁上的轨道运行，将调运的

10、物体做水平移动，运行速度为38.8mmin。 1）大车主动轮的布置方案： 主动轮布置的位置及主动轮的数目应保证在任何情况下都有足够的主动轮压，主动轮在起动和制动过程中，由于附着力不足将会出现打滑现象。通常主动轮占车轮总数的一半。对于运行速度低的起重机也可取车轮总数的1/4，运行速度高的起重机可采用全部车轮驱动。a）单面布置由于主动轮在一侧轨道上，主动轮轮压之和变化较大、两侧车轮易跑偏，故应用很少，只用于轮压本身不对称的起重机。图2.1，单面布置b）对面布置在跨度小的桥式铸造起重机上用得较多，因为机构便于布置，能够保证主动轮轮压之和不随小车位置二变化，不宜用于臂架式起重机，因为主动轮轮压之和随臂

11、架位置彼岸变化较大。图2.2，对面布置c) 对角布置常用于中、小型旋转起重机上，这是因为臂架旋转时对角主动轮轮压之和通常变化不大。图2.3，对角布置d）四角布置广泛用于大型、高速运行的各种起重机上，这是因为四角上的主动轮呀之和基本不变。图2.4，四角布置综合比较上述车轮布置方案大车运行机构选取b）四角布置，最为合理。2) 大车驱动装置布置方式a）平行轴线布置大多数起重机起升机构的驱动装置都采取电动机轴与卷筒轴平行布置。大起重最的起升机构由于起升速度相对较慢，减速器传动比增大，也有采用在减速器输出端加一级开式齿轮的方式，此外还可将定滑轮直接套装在卷筒上，并使卷简直接作为小车架的主体，在两端安装行

12、走端粱构成整个起重小车，使结机构大为简化b）同轴线布置 将电动机、减速器和卷筒成直线排列电动机和卷筒分别布置在同轴线减速器常为普通行星减速器或少齿差行星减速器)的两端，或者把减速器布置在卷筒内部。为使机构紧凑和提高组装性能，可采用带制动器的端面安装型式的电动机同轴线布置的起升机构横向尺寸紧凑，但加工精度和安装要求较高，维修不太方便。在本次设计中大车运行机构采用的是a）平行轴线布置方案，使结机构大为简化。见图2.5。3) 大车驱动方式布置方式根据布置不同，驱动方式有自行式和牵引式两种。自行式是机构直接装在运行部分上，依靠主动轮与轨道间的附着力运行，这种方式布置方便、改造简单、应用广泛。牵引式是驱

13、动机构装在运行部分以外，通过钢丝绳牵引小车运行，一般只用于要求自重轻、运行速度高或者运行坡度较大的小车，如用在缆索起重机、塔式起重机上的牵引小车的运行。自行式运行机构有集中驱动和分别驱动两种形式。集中驱动是用一台电动机通过传动轴驱动两边的主动轮，这种机构可减少电动机与减速器的台数，但是需要复杂、笨重的传动系统，而且起重机金属结构的变形，对传动零件的强度及寿命影响较大，而且成本高，维修不便。因此，一般只用在桥式起重机小车和跨度小于16.5m的大车远行机构上。现代起重机上广泛采用分别驱动，即两边车轮分别由两套独立的无机械联系的驱动装量驱动。在起重机(大车)运行机构上广泛得到了采用。本设计中大车运行

14、机构采用分别驱动方式，见图2.5。既是省去了中间传动轴及其附件，自重轻，机构工作性能好，受机架变形影响小，安装和维修方便。可以省去长的走台，有利于减轻主梁自重等优点。 图2.5，大车运行机构布置方案4）桥架桥架是桥式起重机的金属结构，它一方面支承着小车，允许小车在它上面横向行驶；另一方面又是起重机行走的主体，可以沿铺设在厂房上面的轨道行驶。桥架由主梁及端梁构成，由于主梁形式较多，因而有各种不同形式的设计和桥架，首先要满足强度、刚度和稳定性的要求，而且也要考虑到自重和外形尺寸要小，加工制造简单等诸多因素。a）工字钢桥架 其主梁由一根（或两根）工字钢构成，两端支承在端梁上，端梁的两端面为双槽型组成

15、的门形，或用钢板弯焊成的口形，为了增加工字钢的承载能力，也可以在工字钢上加焊加强杆件；为增加水平刚性，在侧面加焊水平加强杆件或水平桁架，并兼走台，在小车轨道上即铺设工字钢顶上，这种桥架结构简单、加工方便，但承载能力差，刚度也比较小，智能用在跨度和起重量都不大的场合。 b）桁架式桥架是应用较早的一直桥架形式，由两根主梁和两根端梁组成。两根主梁都是空间四桁架结构，由主桁架、副桁架及上下水平桁架组成，各个桁架由3种不同型号的型钢焊接而成，小车轨道铺设在主桁架上，所以主桁架上承载大部分的垂直载荷。上下水平桁架承受水平力，并可保证桥架水平方向的刚性，在水平桁架上铺设有花纹钢板充当走台，走台钢板同时也加强

16、了水平桁架的承载能力，在走台上面安装大车运行机构和电气设备。桁架式桥架自重小，风阻力也小，节省钢材，但其外形尺寸大，要求厂房建筑高度大，加工量大。c)箱形梁桥架整个桥架由两根（或一根）箱形的主梁和两根支承好主梁的端梁构成。主梁由上下改版及左右腹板焊接而成，断面为封闭的箱形。小车轨道安装在上盖板上。根据轨道在主梁上安装位置的不同，箱形主梁结构可分为双主梁正轨箱形桥架。箱形双主梁偏轨桥架半偏轨箱形双梁桥架在本设计中大车采用箱形梁桥架，两根主梁，两根副梁，两根端梁。最大限度的减少了桥架的辅助构件，充分利用了材料受力合理。既是四梁四轨式。3 大车机构的设计及计算3.1 起重机的技术参数YZ100/30

17、21A7桥式铸造起重机大车运行机构的跨度为21m，运行速度为38.8mmin，工作级别为M6，缓冲行程为100mm，电流种类为三相交流电：f=50HZ,u=380V表3.1，YZ100/3021A7桥式铸造起重机技术参数项 目起升机构项 目运行机构主小车副小车大车主小车副小车起重量100t30t跨度/轨距21m9m3.1m工作级别M7M6运行速度38.8m/min37.4m/min77 m/min起升高度28m30m工作级别M6M5M6起升速度7.4 m/min11.86 m/min缓冲行程100mm100mm170mm电流种类三相交流 50Hz 380V电流种类三相交流 50Hz 380V3

18、.2 起重机大车机构的设计计算3.2.1 车轮的选择车轮的种类和工作特点：1.起重机用车轮按用途分为三种类型：1）轨上行走式车轮，通常为轿、门式起重机的大、小车车轮用量最大；2）悬挂式车轮，在单梁起重机工字钢下翼缘上运行；3）半圆槽滑轮式车轮，用于缆索起重机承载索上。 2.车轮按有无轮缘也可分为三种：1)双轮绕车轮，用于桥、门式起重机大车走行轮，轮续高为25mm30 mm； 2)单轮绕车轮点用于桥、门式起重机的小车走行轮，轮缘高为20mm25mm，小车架跨度小，刚度好，不易脱轨；3)无轮续车轮没有轮缘阻挡，车轮容易脱轨，因而使用范围受到限制。如圆形轨道起重机的车轮，因有中心转轴的约束，车轮只能

19、沿一特定半径的圆形轨道行走，故可用无轮缘车轮。也可在车轮两边加水平滚轮导向，防止脱轨。这三种车轮业已标准化，国际号为GB4628-84。标准车轮有三种型式：SYL型为双轮缘车轮其基本尺寸见起重机设计手册图381和表381DYL型为单轮缘车轮，其基本尺寸见图382和表382WYL型为无轮绕车轮，其基本尺寸m图383和表383。3.车轮计算：YZ100/3021A7桥式铸造起重机的大车车轮采用是双轮缘式，并且在车轮旁还应加装水平轮，这样可避免起重机歪斜运行时轮缘与轨道侧面的接触，歪斜力由水平轮来承受，使车轮轮缘的磨损减轻。1疲劳计算时的轮压：首先将起升载荷换算成等效载荷，然后再根据等效载荷及起重机

20、（或小车）自重求出计算轮压。等效起升载荷按公式 Q等效起=Q起 计算：式中 Q起起升载荷的重量（公斤）；等效等效静载系数大车运行机构：从桥式铸造起重机的设计要求可知Q起=130t=130000公斤查起重机计算实例表1-20可知等效=0.75代入上式： Q等效起 = Q起 （3-1） =130000 0.75 =97500 公斤疲劳计算时的轮压为975000N计算轮压：对于桥式、龙门式起重机在计算轮压时，取小车位于离j支点1/4跨度处，并按公式求出计算轮压：P计=K P等效 （3-2）式中 K等效冲击系数； 载荷变化系数，根据Q等效起/G查表， G为起重机或小车自重； P等效根据等效起升载荷和起

21、重机（或小车）自重求出的等效轮压。表3.2，等效冲击系数表KI、 K运行速度载荷类别<<60>6090>90180>180KI 1.001.051.101.15KI 1.001.101.201.30表中运行速度单位为m/s查起重机计算实例表2-7，既是上表，可知KI =1.0计算： Q等效起/G=97500/191620=0.51表3.3，载荷变化系数Q等效起/G0.05 0.01 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.400.45 0.50 0.60 0.70 0.90 1.10 1.50 >1.600.98 0.96 0.94 0.92

22、0.91 0.90 0.89 0.880.87 0.86 0.85 0.84 0.83 0.82 0.81 0.80查起重机计算实例表2-8，既是上表，可知=0.86P等效=130000+191620=321620 公斤 把上述数据代入公式中 P计=K P等效=1.00.51321620=164026.2公斤即求得大车轮压为：P计=1640262N 2）强度校核时的最大计算轮压： P计max= Pmax （3-3）式中 动力系数，按起重机计算实例图1-3选取；Pmax满载小车处于最不利位置时的最大轮压。满载小车处于最不利位置时的最大轮压Pmax=164026.2 公斤。把上述数据代入计算式中有

23、 P计max= Pmax =164026.21.1 =180428.82 公斤计求得校核时的最大计算轮压： P计max=1804288.2N根据最大计算轮压值可查起重机设计手册按表3-8-11，可知，车轮的工作级别为M7，选用车轮材料为65Mn，轴承型号为3638，大车轨道型号为QU120,车轮直径为800mm，3.2.2 轨道的选择. 1）起重机轨道有三种：起重机钢轨、P型铁路钢软和方钢。钢轨的顶部作成凸状的，底部是具有一定宽度的乎板，增大与基础的接触面；轨道的截面多为工字形，具有良好的抗弯强度。方钢可看作是平顶钢轨，由于对车轮约磨损大，现在已很少用。钢轨通常是含碳、锰较高的钢材(c0.50

24、.8、Mn0.61.5%)轧制而成。本设计的起重机钢轨的材料为QU120，其基本尺寸见起重机设计手册表3-8-11所示。另外方钢主要用Q275的方钢或扁钢制成。起直机的大车走行轨道必须固定在走行基础上，小车走行轨道固定在主梁上。当起重机工作时，轨道不能有横向和纵向移动轨道要便于调整。 起重机轨道在主粱上的固定方式主要有以下几种，采用连续焊绕焊接，为不可拆结构，轨道截面可计入钢粱，增加了承裁强度，用于工作级别 M5以下的小车车轮轨道。采用螺钉联接，用于底部不易上螺栓的地方，国内最常用的固定方法，装配方便，但拆卸较麻烦，在轨道底部铺垫厚3mm一6mm橡胶可减少冲击。 按照车轮踏而与轨道顶部形状的不

25、同，其接触处可能是一直线(实际是矩形面积)，称为线接触，也可能是一点(实际是小椭圆面积)，称为点接触。线接触的受力情况较好，但往往由于机架变形和安装偏差等因素，使线接触应力分布不尽人意，因而在起重机的运行机构中常常常采用点接触结构。起重机车轮所承受的载荷与运行机构传动系统的载荷无关，可直接根据起置机外载荷的平衡条件求得。车轮的疲劳计算载荷Pc可由起重机的最大轮和最小轮压来确定。GB 3811一834起重机设计规范规定，根据点接触情况计算疲劳接触应力： sj=4000 （3-4）式中 D车轮直径（mm） r轨道头部曲率半径（公斤/厘米2）根据选取的轨道可知D=400mm根据起重机设计手册表3-8

26、-1查取，轨道头部曲率半径r=6公斤/厘米2上述数据代入公式中有：sj=4000 =4000 =69905.77Kg/cm2 =699057.7N/cm2对于车轮材料65Mn，当HB>320时，sjd =160000-200000N/cm2，sj<sjd,因此满足疲劳强度计算。2）强度校核最大轮压的计算：P计max= Pmax （3-5）=164026.21.1=180428.82 公斤按点接触情况进行强度校核的接触应力：jmax= = =17.48Kg/cm2 =174.8N/cm2车轮采用65Mn，HB>320时， j= =160000-200000N/cm2，由jmax

27、 < j，故强度足够。3.2.3 运行阻力的计算起重机或小车在直线轨道上稳定运行的静阻力FJ由摩擦阻力Fm、坡道阻力Fp和风阻力Fq三项组成。1) 摩擦阻力Fm ：起重机或小车满载运行时的最大摩擦静阻力：Fm = (N) （3-6）式中 Q起升载荷（N）；G起重机或运行小车自重载荷（N）；f滚动摩擦系数（mm），按表3.3 选取；车轮轴承摩擦系数，车轮采用滚柱轴承，取0.015，；d与轴承相配合处车轮轴的直径（mm），大车为100mm主小车为90，副小车为80mm；D车轮踏面直径（mm），即车轮直径；附加摩擦阻力系数，大小车均取1.5；摩擦阻力系数，与车轮直径和轴承类型有关，大车初步计算

28、取0.006，小车取0.01.表3.3 滚动摩擦系数f（mm）车轮材料钢轨型式车轮踏面直径（mm）100，160200，320400，500630,710800900，1000钢平顶钢轨0.250.30.50.60.70.7圆顶钢轨0.30.40.60.81.01.2铸铁平顶钢轨0.40.60.80.90.9圆顶钢轨0.50.70.91.21.4由大车车轮直径D大=800mm，查得滚动摩擦系数f=0.7mm，轴承摩擦系数=0.015，附加阻力系数=1.5，代入上式中：Fm大 = =34172NFm主 = =14547NFm副 = =3656.N2) 坡道阻力Fp ：Fp = (N)为坡度角，当

29、其非常小时，可用轨道坡度i代替。i值与起重机类型有关，桥式起重机一般取为0.001。故 Fp 大= (N) =3216NFp 主= (N) =1750NFp 小= (N) =500N3) 风阻力Fq ：由于是室内起重机，且运行速度不高，故风阻力可忽略不计。 4）静阻力FJFJ 大=34172+3216=37388NFJ 主= 14547+1750=16297 NFJ 副= 3656+500=4156N3.2.4 减速器的选择3.2.4.1起动时间起动平均加速度满载、上坡、起风时的起动时间：计算公式如下： （S） （3-7）式中：Tmq电动机的平均起动转矩（Nm）； T1满载、上坡、迎风时作用于

30、电动机轴上的静阻力矩（Nm），按下式计算 （Nm） 式中：i减速器的传动比 = =123.00即满载、上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力矩T1=123.00 N·m起动时间一般应满足：对起重机，t=810s，小车运行机构t=46s，时间t具体可参照起重机械表7-10确定。在这里选取起动时间为t=9s，加（减）速时间为t=5.2s，加（减）速度为0.12m/s。起动时间：Tp= （3-8）式中： n1=705rpm m=4驱动电动机台数Mq=1.5×975×N/n1=1.5×975×4/705=82.9N·m满载时运行静阻力矩：Mj（

31、Q=Q）= =71.47N·m空载运行时静阻力矩：Mj（Q=0）=44.8N·m初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩：(GD2)ZL+(GD2)L=0.78 N·m机构总飞轮矩:(GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d =5.67+0.78=6.45 N·m满载起动时间:t= =8.91s空载启动时间:t= =5.7s经计算可知起动时间在允许范围内。3.2.4.2 起动平均加速度为了避免过大的冲击及物品摆动，应验算起动时的平均加速度，一般应在允许的范围内（参考起重机械表7-10），计算公式如下： （ms2） （3-9） 式中：a起动平均加速度（

32、ms2）； V运行机构的稳定运行速度（ms）； t起动时间（s）。计算起动平均加速度a = =0.072 ms2根据起重机械表7-10可知当a=0.0720.12 ms2，即是本设计中起重机的启动时间与启动加速度符合要求3.2.4.3 减速器的传动比按所采取的传动方案考虑传动比分配，并用标准减速器或进行减速装置的设计，确定出实际传动比i远行机构的减速器一般采用立式减速器，这样电动机和制功器就可以放在车架上面便于安装维修并且可以减小车架的平面尺寸。选用标准型号的减速器时，其总实际寿命一般与机构的利用等级相符合、在不稳定运转过程中减速器承受动载荷不打的机构，可按额定载荷或电动机额定功率选择减速器；

33、对于动载荷较大的机构，应按实际载荷（考虑动载荷影响）来选择减速器。由于运行机构起、制动时的惯性载荷大，惯性质量主要分布在低速部分，因此起、制动时的惯性载荷几乎全部传给零件，所以在选用或设计减速器时，输入功率应按起动工况确定。根据计算输入功率，可以从标准减速器的承载能力表中选择使用的减速器，对工作级别大于M5的运行机构，考虑到工作条件比较恶劣，根据实践经验，减速器的输入功率以取1.82.2倍的计算输入功率为宜。特别地，许多标准减速器有自己特定的选用方法。本设计中选用减速器型号为：大车运行机构减速器选取：型号：PJ-650-IV-12Z（120）传动比：23.343.2.5 电动机的选择由于交流电

34、源易于获得，起重机主要采用三相交流电动机，并且主要是绕线式异步电动机，因为它的起动与控制性能较好，起动和调速过程的发热大部分转移到起动电阻中，即使在频繁正反转的工作条件下，电动机也不易于过热。同时，起重机电动机的工作是重复而短暂的，并且正反转频繁。因此要求电动机起动力矩大，转动惯量小，机械强度高，故需采用专用的电动机型式。JZR、YZR型（起重冶金用绕线式异步电动机）是常用起重机电动机类型。YZR型电动机转子细而长，转动惯量小，能适应频繁的起动和制动；耐震性能较强、绝缘等级较高，因其气隙比一般电机大，所以定子空载电流较高，约等于额定电流的50%-60%。本次选用YZR型电动机，额定频串为50H

35、Z，额定电压为380 V。电动机根据通电连续程度，将其的工作制分为8种，以S1S8标记。起重机起升机构一般为S3工作制，运行机构一般为S4工作制。电动机机械部分的强度和刚度设计的足够大，所以电动机的选择主要是电动机热容量的选择。热容量选择包括过载能力和发热校验。过载能力校验是验算电动机克服机构在短时间内可能出现较大工作载荷的能力；而发热校验则是校验电动机在一段时间工作后电动机绕组升温是否超过规定的允许值。电动机有两个重要变量JC、CZ。在一个工作循环中，电动机通电运行时间占循环时间的比重越大，其允许工作功率就越小，这个时间比率称为接电持续率，符号为JC(%)。CZ是表示电动机繁重程度的一个综合

36、参数，CZ越大，电动机允许功率也越小。C是电动机转子转动惯量与机构总转动惯量之比，Z是计算的电动机开关次数。2.2.5.1 电动机的静功率计算公式如下 （3-10）式中： VD初选运行速度(ms)； 机构件功效率，可取=0.850.95； m电动机个数。对于大车运行机构有： = =0.58Kw3.2.5.2 电动机初选一般可根据电动机的静功率和机构的接电持续率JC值。对照电动机的产品目录选用。由于运行机构的静载荷变化较小，动裁荷较大，冈此所选电动饥的额定功率应比静功率大，以满足电动机帕起动要 对于桥架类型起重机的大、小运行机构，可按下式初选电动机： P=KdPJ (kW) =2×0.

37、58 =1.16Kw式中： Kd考虑列电动机起动时惯性影响的功率增大系数。室外工作的起重机，常取Kd =1.11.3(速度高者取大值)；对于室内工作的起重机及装卸小车远行机构，可取是Kd =1.22.6(对应速度30180m/min)。由起重机设计手册表8-1-12查得：大车运行机构的电动机选用型号为：YZR225M-8,转速为715rmin；2.2.5.3 电动机的发热校验对工作频繁的工作性运行机构，为避免电动机过热损坏；应进行发热校验，满足下式，电动机发热校验合格： PPr式中：P电动机工作的接电持续率JC值、CZ值时允许输出容量(KW) Pr工作循环中，负载的稳态功率(KW)；按下式汁算

38、 （3-11）式中：G稳态负载平均系数，见起重机械中表711对于大车运行机构：查起重机械中表711可知G=0.85 = =0.58×0.85 =0.493Kw可知P，故初选电动机发热条件通过。同理可知副小车电动机发热条件通过。经上述计算可选得：大车运行机构电动机选取：型号：YZR225M-8转速：715 r/min功率：22 KW3.2.6 制动器的选择 制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件制动装置用以防止悬吊的物品或吊臂下落防止转台或起重机在风力或坡道分力作用下溜动，使起重机机构减速停车在特殊情况下调节或限制机构的运动速度。 制动装置分机械制动器和停止器两大类。停业器只能使轴

39、单方向自由旋转。机械制动器利用固体摩擦，吸收运动质量的位能，使物品限速下降;吸收动能，使机构减速运动停止；停止器不吸收能量，支持物品静止不动。 起重机的工作机构必须安装可靠的制动器。只有在以下情况下可以不装制动器： (1) 机构由作直线运动的油缸驱动，锁闭油路能可靠地止动机构； (2) 桥式起重机的手动运行机构，且不受风力或坡道分力作用。但起重机的制动器应满足以下要求： （1）具有机构所要求的制动转矩； （2）制动平稳； （3）上闸和松闸动作迅速； （4）制动器受力构件具有足够的强度和刚度； （5）检查、维修、调整方便； （6）摩擦副的磨损小，便用寿命长； （7）制动力矩稳定，工作可靠； （8

40、）摩擦面温度不超过允许值； （9）外形尺寸和重量小。 为了减小制动器的磨损，推荐制动器与电力制动(再生制动、涡流制动、反接制动等)并用。电力制动只能用来消耗动能使机构安全减速，不能止动与电力制动并用时，对制动器的各种要求仍应满足原有的规定，不能降低。 制动器的主要组成部分是： (1) 制动器基架或壳体； (2) 上间装置如踏板、杠杆、弹簧、重块、液压或气压装置； (3) 松闸装置，或称驱动装置，如踏板、杠杆、弹簧、电磁铁、电力液压推动器、电磁液压推动器、液压或气压装置； (4) 摩擦副，即制动轮(盘)、制动瓦块带)和摩擦衬垫。此外，还有制动韶间隙调整装置，衬垫磨损后的补偿装置，制动瓦块的复位装

41、置等。制动器的类型： 1）制动器按构造形式分为块式、蹄式、带式、盘式、锥式等块式、蹄式和带式属径向作用式制动韶，盘式和锥式属轴向作用式制功器； 2）制动器按用途分为停止式和限速式停止式制动器在机构运动行将终了时动作，使机构减速止动或支持悬吊的物品。限速式制动器在机构运动过程中动作，在一定范围内限制机构的运动速度； 3）制动器按工作状态分为常闭式和常开式常闭式制动器在弹簧推力作用下经常处于制动状态.机构工作时，由松间装置松间常开式制动器经常处于松闸状态，需要对机构制动时，由上闸装置使制动器抱闸； 4）制动器按动作方式分为自动作用式，操纵式和综合式三种。自动作用式制动韶当机构断电或油路切断时不依琐

42、操作人员的意志.弹簧使制动器自动抱闸，当机构通电或油路供油时.自动松间。自动作用式制动器保证机构有更高的安全性制动转矩调定后基本不变但用干载荷变化丈的机构时制动欠平稳。 操纵式制动器由人踩下踏板或推动杠杆进行操纵，制动转矩能在较大范围内改变，适用于对制动平稳德性要求较高的机构。 综合式制动器具有常闭式和常开式、自动作用式翻操纵式四重特点，它有一套松闸装置(电力液压推动器或电磁铁)和两套独立的上闸装置(弹簧和液压系统)。机构正常工作时，制动器为常开操纵式，在机构运转和停歇的全部时间内，电力液压推动器或电磁铁通电制动器。处于松闸状态。踩下踏板，产生能要的制动转矩机构制动当起重机断电或出现紧急情况时

43、(如行程开关作用)，松闸装置停止工作，弹簧推力使制动器自动抱闸，此时制动器为常闭自动作用式。制动器的计算选择：由起重机械中表7-10，起升机构选取制动时间tz=9s。按空载计算转动力矩,令Q=0,得：Mz=式中= =-19.2N·mPp=0.002G=168000×0.002=336NPmin=G=1344NM=4制动器台数4套驱动装置。则转动力矩为：Mz=41.2 N·m经计算可查起重机设计手册表3-7-21可知大车运行机构制动器选取：制动器型号：YWZ4-30030制动力矩型号：320 N·m推动器型号：Ed3053.2.7 运行打滑验算由于起重机室

44、内使用,故坡度阻力及风阻力不考虑在内.以下按三种情况计算。1）两台电动机空载时同时驱动：n=>nz式中： p1主动轮轮压；p2从动轮轮压； p1=33.8+50.2=84KNp2= p1=84KNf粘着系数(室内工作)；f=0.2nz防止打滑的安全系数.nz1.051.2n = =2.97n>nz,故4台电动机空载启动不会打滑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着的驱动装置这一边时,则n=nz式中： p1主动轮轮压；p2从动轮轮压；p1=50.2KN p2=2+=2×33.8+50.2=117.8KN一台电动机工作时空载启动时间：= =13.47 sn=

45、 =2.94n>nz,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着的驱动装置这一边时,则n=nz式中： p1主动轮轮压；p2从动轮轮压；P1=33.8P2=2=33.8+2*50.2=134.2KN= 13.47 S 即是与第(2)种工况相同n=1.89 故也不会打滑结论：根据上述不打滑验算结果可知,三种工况均不会打滑。3.2.8 缓冲器选择 缓冲器的作用是减缓起重机及其运动部分(如协车、臂架、活动对重等)运动到终点挡铁时或两台起重机相互碰撞时的冲击。起重机设计规范(GB 3811-83)规定：轨道式起重机当其运行速度超过0. 33 m/s时，应装缓冲器。在变幅和回

46、转机钩中，其驱动机构与摆动臂架或转台的连接构件上也常装设用以减缓冲击和消除振动的缓冲器。在起重机上主要采用以下几种缓冲器：橡胶缓冲器、弹簧缓冲器、和液压缓冲器，以弹簧缓冲器最为常用，弹簧缓冲器是目前应用最广的缓冲器，它的构造与维修比较简单，对工作温度没有特殊要求，吸收能量较大，约100 J/kg-250J/kg(弹簧)。其缺点是反弹现象解重，不宜用于运行速度大于2m/s的场合。在本设计中采用的是弹簧缓冲器：1）作用在圆柱形螺旋弹簧上最大碰撞力T应满足下式： （3-12）式中： d弹簧钢丝绳直径； D弹簧中径； K弹簧曲度系数 C弹簧指数 T弹簧材料许用扭转应力 对65Mn： T=5000公斤厘

47、米2 ； 对60Si2Mn T=7500公斤厘米2。2）弹簧缓冲器最大缓冲容量为： （3-13）式中： 弹簧安装初载荷，取为 0.1T 弹簧压缩至相碰时的极限工作载荷，取为 1.1TS弹簧最大压缩量（缓冲行程）。代入后得： W弹=0.6TS由上面式子可得： 对于65Mn有 对于60Si2Mn有 碰撞时起重机的动能： W动= G带载起重机的重量G=168000+100000×0.1 =178000N V0碰撞时的瞬时速度V0=（0.30.7）Vdx g重力加速度取10m/s2 W动= =5006.25 N m缓冲行程内由运行阻力和制动力消耗的功： W阻=（P摩+P制）S （3-14）式

48、中： P摩运行阻力，其最小值为Pmin=Gf0min=178000×0.008=1424Nf0min最小摩擦阻力系数可取f0min=0.008； P制制动器的制动力矩换算到车轮踏面上的力，亦可按最大制动减速度计算。 P制=17800×0.55=9790N =0.55 m /s2 S缓冲行程取S=140 mm因此有： W阻=（1424+9790）×0.14=1569.96N m缓冲器的缓冲容量：一个缓冲器要吸收的能量也就是缓冲器应该具有的缓冲容量为： =5006.25-1569.96 =3436.29 N m式中： n缓冲器的个数。 取n=1由起重机设计手册表3-13-3选择弹簧缓冲器弹簧D=89 mm，d=20 m。按上面式子算出的弹簧缓冲器的缓冲容量见起重机设计手册表22-2，弹簧缓冲尺寸见表22-3。计算出所需缓冲容量后即可确定弹簧尺寸；对于大型起重机，有时也采用组合式弹簧缓冲器。为了防止压歪，内外两个弹簧要一个左旋，另一个右旋。大车运行弹簧缓冲器选取：缓冲器型号：HT312504 梁的设计计算4.1主梁设计计算许用剪应力： （4-1）验算疲劳强度：所以合格。正应力和剪应力同时作用时所以合格。1）跨中满载小车位于跨中位置时正应力最大，已计算最大正应力、剪应力空载小车位于悬臂极限位置时跨中正应力最小式中： 空载小车