毕业论文设计_16+16t带旋转吊具的电磁挂梁桥式起重机设计40小车部分41

1、( 此文档为 word 格式，下载后您可任意编辑修改！)大学本科毕业设计16+16t 带旋转吊具的电磁挂梁桥式起重机设计摘要桥式起重机使厂矿企业实现机械化生产，减轻繁重体力劳动的重要设备。在一些连续性生产流程中他有事不可或缺的工艺设备。目前，桥式起重机被广泛应用在国民经济建设各个领域，产品也已经形成多个系列。随着经济建设的发展， 用户对其性能要求越来越高，这需要我们从其零件着手，优化设计，提高桥式起重机的综合经济效益。本文主要介绍了桥式起重机的整体设计理论和设计过程，其中重点设计了桥式起重机的起升机构和运行机构。 主要包括桥式起重机小车运行机构的整体设计及传动机构的布置、起升机构的计算、小车运

2、行机构计算。还有起升机构卷筒组的设计计算和吊具的设计计算。关键词：桥式起重机；起重机小车；卷筒；吊具AbstractBridge crane to enable the realization of mechanical production of Factoriesand mines to reduce the importance of some of the continuity of the production process it is essential for process equipmentIt can be in plant ，warehouse use，also son

3、 of the use of open-air yard ，is a most widely used mechanical craneAt present the bridge crane is widely used in various fields of national economic construction，the production , users increasingly requirements improve the comprehensive cost-effective bridge crane This article mainly introduced the

4、 entire design theory and design process of bridge-type the design of the bridge crane of institutionsIncluding major bridge crane car running in the overall design and layout of the transmission mechanism，the lifting bodies，agencies calculate car runningSince there are groups or institutions reel a

5、nd and calculation of the design groupKey words： bridge-type =6按下式计算钢丝绳直d c S max 0.109 19898 15.38mmc: 选择系数，单位 mm N ，用钢丝绳 b =1700Nmm2，据 M6 及 b 查表得 c 值为0.109 。选不松散瓦林吞型钢丝绳直径 d=17mm，查 1 表 3-1-6 选用纤维芯钢丝绳 6×19W+FC，钢丝公称抗拉强度 1700 Nmm2，光面钢丝，左右互捻，直径 d=17mm标记如下：6W(19)17-1700 I- 光 - 右交 (GB1102-74) 。3.3确定

6、滑轮主要尺寸滑轮的许用最小直径：Dde1725425mm式中系数 e=25 由1 表 3-2-1 查得。由 5 附表 1 选用标准滑轮直径D=610mm，图号 Q2-218.3H. 。滑轮的绳槽部分尺寸可由 1 表 3-2-2 查得滑轮绳槽断面尺寸 R=9.5mm，H=30mm,B1=53mm,E1=38mm,C=1.。5mm3.4确定卷筒尺寸，并验算强度（ 1）卷筒直径Dd e117(251)408mm由1 表 3-3-2 查的 e=25，但是根据起重量选择：查 1 表 3-3-6 选择齿轮联接盘式卷筒组，选用 D=800mm，卷筒绳槽尺寸由 1 表 3-3-3 查得槽距， t=19mm，槽

7、底半径r=9.5mm。（ 2）卷筒尺寸L 4L02 L13Lg2L24HmZ0 t 2 L13Lg2L2 D 0418100021.5192160319231003.148171914.5mmL=2000mm式中 Z 0附加安全系数，取Z0=1.5 ；H 最大起升高度， H=18m；DLL1无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定；0卷筒计算直径D0 =D+d=800+17=817mm；2固定钢绳所需长度，L23t ；Lg 中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角确定，m 滑轮组倍率， m=2。（ 3）卷筒壁厚0.02D(6 10）mm0.02 800(6 10)22 2 6 m m取 =24mm（ 4

8、) 卷筒壁压应力验算Smaxymaxt1989843.63M P a0.0240.019式中 Smax =19.898KN；- 卷筒壁厚（ mm）；t-绳槽节距（ mm）；选用灰铸铁 HT350，最小抗拉强度b340 MPa许用压应力：yb34068MPan15y maxy故抗压强度足够。3.5驱动装置的设计卷筒转速的计算单层卷绕卷筒转N T60mv6020.21710.37r / min D3.140.8式中 v 起升速度（ ms）；v=13mmin=0.217 msD 卷筒卷绕直径， D=800mm选择电动机（ 1）电动机的静功率的计算Qv320009.80.217Pj1000239.11

9、KW1000 m0.87式中 Qv 起升载荷及起升速度； 机构总效率；z 滑轮组效率且取滚动轴承取 098；d 导向滑轮效率，滚动滑轮取0.987 ；t 卷筒效率，取 0.987 ；c 传动效率，取0.85 ；（ 2）电动机功率的计算QvPWG0.839.1131.29KW1000m式中 G稳态负载平均系数， 由1 表 2-2-6 和1 表 2-2-5 由工作级别（繁重的工作车间及仓库）可知取 G=0.8。（ 3）电动机型号的选择查1 表 5-1-3 选用电动机基准工作制 S3-40%，电动机的额定频率为 50Hz,额定电压 380V，定子绕组为Y 接， YZR -250M2-8 (1表 5-

10、1-13) 机座 IM1003，故额定功率为 37kw, 额定转速为 720rmin, 轴孔 D=70mm。（ 4）电动机过载能力校验起升机构电动机过载能力按下式进行校验PnHQvPdm1000Pd2.139.1129.33KW2.81式中 P n 在基准接电持续率时的电动机额定功率；m 电动机台数，暂取一台；m 电动机转矩的允许过载倍数，取 2.8 ；H 考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数。接线异步电动机取 2.1 ，笼型取 2.2 。故取 2.1 。PdPn=29.3337=79.2%<105%, 故满足电动机过载能力。PnPd=29.33KW故满足电动机过载能力。3.6验算

11、电动机发热条件绕线型异步电动机发热按下式校验PS GVq PQ0.80.21732000 9.8KW1000m100020.8731.29式中 Ps 稳态平均功率（ KW）；G稳态负载平均系数，一般由1 表 5-1-37 及表 5-1-41 查得 G=0.8；机构总效率；Vq物品起升速度（ ms）；PQ起升载荷（N）；m电动机的个数，此处m=1；由于 Ps=31.44KW31.29KW，故满足要求。该电机基准工作制S3-40%时，额定输出功率： Pn=37KW。3.7选择减速器(1) 减速器传动比起升机构传动比i0=nn =72010.37=69.43rmint式中 n 电动机额定转速（rmi

12、n ）；额定转速为 720rminNt卷筒转速（ rmin ）； N =10.37rminT查1 表 3-10-2 为 三级传动。（ 2）标准减速器的选用根据传动比，输入轴的转速， 工作级别和电动机的额定功率来选择减速器的具体型号，并使减速器的许用功率P 满足下式：Pk·Pn(KW)式中： k- 选用系数 ,由 1 表 3-10-24 查的 k=0.8由于许多标准减速器有自己的标定的选用方法，QJS-D型起重机减速器用于起升机构的选用方法为：P0.8 · Pn =0.8 ×37=29.6KW查 1 表 3-10-6 选择 QJS-D500-80- , 许用功率 P

13、=39KW，i =80，质量 Gg=2410，名义中心距 =500，故传动比 i=80.3.8校核减速器输出轴强度减速器输出轴通过齿轮连接盘与卷筒相连时，输出轴及其轴端承受较大的短暂作用的扭矩和径向力，一般还需要对进行验算。轴端最大径向力Fmax2SGt / 2 F (10.70.217)19898131929.8 / 236434N60000N式中2起升载荷动载系数，210.7vS钢丝绳的最大静拉力；Smax=19.898KNGt 卷筒重力，1 表 3-3-6 查得所选卷筒重力为Gt =27.028KN ；F减速器允许得最大径向载荷，查1 表 3-10-7 查得F=60000N减速器输出轴承

14、受的最大扭矩应满足以下条件：Tmax2T TTmax(10.70.217)19898 0.818336Nm42500N式中2 起升载荷动载系数；T 钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的扭矩；T 减速器输出轴允许的最大扭矩，查1 表 3-10- 查得T=425000N ·m；故减速器满足要求。3.9选择制动器制动器转矩计算起升机构制动器的制动转矩必须大于由货物产生的静转矩，在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度，制动转矩应满足：TzQD02mi1.75320009.80.80.872880=298.41N· m式中： Tz 制动器制动转矩（N·m）；K制动安全系数，与机构

15、重要程度和机构工作级别有关，由1表2-2-7 查得 K 取 1.75 ；Q 额定起重载荷（ N）；D0卷筒卷绕直径（m）；机构总效率， 0.87 ；i 传动机构传动比， i=80 ；制动器型号的选择根据制动器的特点，使用范围以及注意事项，选择电力液压块式制动器，由Tz 选择 YWZ5-31550 ,制动轮直径 D=315mm,额定制动转矩为 355N?m质量 61.4kg 。3.10选择联轴器Tk 1 k3 T maxT 式中： T所传动扭矩的计算值（N·m）；Tmax 按第类载荷计算的轴传最大扭矩，故=1；k1联轴器重要程度系数，对起升机构， k1=1.8 查 1 表 3-12-2

16、 ；k3角度偏差系数， 选用齿轮联轴器， k3=1.25 查 1 表 3-12-4 ，取角度偏差系数为 0.50.T -联轴器许用扭矩 （N·m）；高速轴 :Tmax(0.7 0.8) mTn0.752.8490.761030NM式中： m电动转矩允许过载倍数，取2.8 ；Tn电动机额定转矩，Tn=490.76N·mTn 9550P955037490.76Nmn720则 T k1k3 T max1.81.251030 .62318 .85 Nm由 1 表 5-1-9查得YZR-255M2-8机座IM1003 电动机轴端为圆锥形d=70mm，l=140mm。浮动轴的两端为圆柱

17、形d=70mm， l=105mm从1 表 3-10-9 查得 QJS-D500-80-IX 减速器的高速轴为圆锥形d=60mm，l=140mm。靠电动机轴端联轴由 1 表 3-12-6选用 CL6 联轴器 , 最大容许转矩 Tt=5600N ·m T 值 , 质量 Gl =34.9kg 。靠减速器轴端联轴器由 1 表 3-12-8 选用带 300 制动轮的半齿联轴器，序号为 6，最 大容 许转 矩 T=5600Nm,22，为与制动器飞轮 力矩 (GD)=5.4kg· m, 质 量 54kgYWZ5-31550相适应 , 将联轴器所需 300 制动轮 , 修改 315 为应用

18、。3.11起制动时间验算起动时间的验算（ 1）起动时间的验算起动时间： tqn J t q Ts )9.55(Tq7202.30140.285s 1.5s9.55(834 .292225.28)式中 n 电动机额定转速（ rmin ）；Tq 电动机平均 起动 转矩，由 1表 2-2-8可知三相交流绕线Tq=1.7Tn=1.7 ×490.76=834.292N ·mTj电动机静阻力距，TjQD0320009.8 0.8N m ；2mi2 880 0.87225.28J 机构运动质量换算到电动机轴上总转动惯量 J 1.15 ( J dQD02Je )40 m2 i 21.15

19、(1.790.21) 0.00142.394kg m 2式中 J d 电动机转子的转动惯量2表 5-1-13查得kg · m，由 12Jd=0.1.79kg · m；Je制动轮和联轴器的转动惯量2表 3-12-6查得kg ·m，由 12Je=0.21kg · m；t推荐起动时间（ s），因为 v=0.217ms, 由 1 表 2-2-9 查t=1.5s ；因为 t q t q ， 故 合 适 。（ 2）起动平均加速度aqvat q式中： aq-2启动平均加速度（ ms）；V -起升速度（ ms）a-平均升降加（减）速度推荐值（ms2），参见 1 表 2-

20、2-10查 得a=0.8；故aq0.2170.76 a0.8a q<a 满足要求。0.2853.11.2 制动时间的验算（1）满载下降制动时间：t zn' J' t z 9.55(TzT ' j)7922.3011.031.5s9.55 （355 -170.52）式中 n 满载下降时电动机额定转速（rmin ）通常n=1.1n=1.1×720=792rmin；Tz制动器制动转矩，由1 表 3-7-15 Tz =355N ·m；Tj满载下降时电动机静阻力距；QD03200 9.80.80.87170.52NMTj2 8802miJ机构运动质量换算

21、到电动机轴上2总转动惯量（ kg·m）； J 1.15 ( Jd J e )QD 02i 240 m 2=1.152×（ 1.79+0.21 ）+0.0014=2.301kg ·m2表 5-1-132式中：Jd电动机转子的转动惯量 （ kg·m），由 1查得 Jd=1.79kg ·m；Je制动轮和联轴器的转动惯量（2表 3-12-6查得kg · m ），由 12Je=0.21kg ·m；tz 推荐制动时间（ s），可取 tz tq ；因为 t z tz ， 故 合 适 。（2）制动平均减速度：a jv't za式中

22、v '-满载下降速度v '=1.1v=0.239ms ，tz=1.03s ，a=0.8因为，故符合要求。3.12高速浮动轴疲劳计算轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩：M Im ax 6 M e1.015 490.76 498.12N m式中 6动载系数，6 0.（51 2） 1.015;2 起升动载荷系数， 2 1.03；由上节选择联轴器中，已经确定浮动轴端直径d=70mm,因此扭转应力nM Im ax498.127.26106 N / m27.26MPaW0.20.073轴材料用号钢，由1表311可查的b，s，弯曲：451600MPa300MPa-1 240MPa,扭转： -1-

23、1/3243/3140MPa,s0.6 s 0.6300180MPa许用扭转应力 ok 211knI式中 kk xkm 考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数, 见1表3-11-6、 1表 3-11-7 、 1表 3-11-8；kx 与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段， kx =1.5 2.5km 与零件表面加工光洁度有关，此处取k=2× 1.25=2.5 考虑材料对应力循环对称的敏感系数，对碳钢，=0.2 对 低合金钢，=0.3 ，取 =0.2;nI 安全系数，由 1 表 3-11-5得 nI =0.8因此 ok 2140311MPa ，.50.

24、221.8故 n ok通过。强度计算轴所受的最大转矩M I Im ax2M e1.03498.12513.06Nm最大扭转应力M I Im ax513.067.48MPamax0.2 0.073W许用扭转应力 IIs180nII100MPa1.8式中 n安全系数，由 1 表 2-21 查得 n因为 max II ，故合适。高速浮动轴构造高速浮动轴构造如图3.2所示，中间轴径d1d(5 10)75 80 mm ，取d180mm图 3.2 高速浮动轴构造4 小车运行机构计算4.1确定传动方案经比较前面分析比较 , 确定采用如图4.1 所示的传动方案。图 4.1 小车运行机构传动简图4.2选择车轮及

25、轨道并验算其强度选择车轮及轨道并验算其强度车轮的最大轮压，小车自重估计取为G XC =12000× 10=120000N假定轮压均布，有pmax1 (Q G xc )1 (120000 320000 ) 110000 N44车轮最小轮压P min1 GXC112000 10 30000 N44线载荷率Q3200001.6G xc2.67120000由1 表 3-8-12 选择车轮：当运行速度 <60mmin,工作级别 M6时，车轮直径 D=500，轨道为 43kgfm 轻轨的许用轮压为14.15t ，故可用。强度验算按车轮与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

26、劳计算载荷Pc(2PmaxP min ) / 3=（2×110000+30000） 3 =83.33KN车轮材料为 ZG340-640，s340MPa,b640MPa , 错误！未找到引用源。（ 1）线接触局部挤压强度PcK1DLC1C2=6.0×500× 46×1.06 ×0.9=131.7KN2式中K1 错误！未找到引用源。 许用线接触应力常数 （Nmm），由 1 表 3-8-6查得 K 1错误！未找到引用源。=6.0L 车轮与轨道有效接触长度，对于 P43， L=46mmC1 错误！未找到引用源。 错误！未找到引用源。转速系数，由 1 表

27、3-8-7 ，车轮转速 NT =24.20rmin ；C 2 工作级别，由 1 表 3-8-8 ，当为 M6时， C 2 =0.9 ；PC83.33KN131.7KN , 故通过。（ 2）点接触局部挤压强度R2Pc K 23 C1C2m错误！未找到引用源。2式中K 2 许用点接触应力常数（Nmm），由1 表 3-8-6 查得 K 2 错误！未找到引用源。 =0.132R 曲率半径，车轮与轨道曲率半径中的大值 , 故取 R=300mm；m由 R1 / R2 比值所确定的系数，R1 / R2 = 200300=0.67 ，由 1 表 3-8-9查得 m=0.414由Pc83.33KN159.7KN

28、 ，故通过。运行阻力的计算（ 1）摩擦阻力小车满载运行时的最大摩擦阻力：Fm (Q G ) 2 fDd(Q G)(3200012000)10 20.00060.020.1226336 N0.5式中 Q起升载荷（ N）；G起重机或者运行小车的自重载荷（N）；f滚动摩擦系数（ mm），由 1表 2-3-2查得 f=0.6mm；车轮轴承摩擦系数，由 1 表 2-3-3查得=0.02 ；d与轴承相配合处车轮轴的直径，d=120mm；D 车轮踏面直径， D=500mm；附加摩擦阻力系数，由1 表 2-3-4 查得=2 ；摩擦阻力系数，初步计算时可按1 表 2-3-5 查得=0.01 。（ 2）坡道阻力

29、FpFp =（Q+G）sin =（ Q+G）· i=（ 32000+12000）× 10×0.001=440N式中 - 为坡度角，当其很小时计算中可用轨道坡度i 代替 sin i-值与起重机类型有关，桥式起重机为0.001（ 3）风阻力 Fw室内不考虑 Fw ，故起重机运行阻力FjFmFpFw6336440N6776N电动机的选择（ 1）电动机的静功率错误！未找到引用源。P jF j v 01000m677638604 .77KW10000 .91式中 :机构传动效率，取0.9F j 错误！未找到引用源。满载运行时的静阻力；m 驱动电动机台数 m=1；（ 2）电动

30、机初选对于桥式起重机的小车运行机构可按下式初选电动机：PKdPj1.24.775.724KW式中 , K d 错误！未找到引用源。 电动机功率增大系数，K d 错误！未找到引用源。 =1.2 。由 1 表 5-1-13 选用电动机 YZR-160M2-6，额定功率 7.5kw ，额定转速 940rmin ，电动机质量 159.5kg 。（ 3）电动机过载能力校运行机构电动机过载能力按下式进行校1F j vJ n2Pn1000Pdm as91280ta式中，Pn 在基准接电持续率时的电动机额定功率；m 电动机台数，暂取一台；as 电动机转矩的标么值，取1.7 ；F j运行阻力 (N), 按1 式

31、 2-3-1 计算错误！未找到引用源。 F j =6776Nv 运行速度（ ms）v=0.633ms，机构传动效率，2错误！未找到引用源。 机构总转动惯量（kg· mm）n 电动机额定转速（ rmin ）ta 机构初选启动时间，小车ta =5s计算得 Pn6.689KWPd2.803KW ；故满足电动机过载能力。4.2.5验算电动机发热条件PSG PWIPGvm1000 mc式中 , G-运行机构稳态负载平均系数，查 1 表 5-1-38取 0.8错误！未找到引用源。 -风阻力，室内为零PG- 运动部分所有质量的重力 , Fj =6776N；v-运行速度（ ms），v=3860=0.

32、633ms；错误！未找到引用源。 - 机构传动效率，取值 0.87则 PsGPWI Pv0.6333.94KWm= 0.8 6776G1000 m1000 1 0.87c计算 PsPn ； 故满足电动机发热要求。4.2.6减速器的选择（ 1）减速器的传动比机构的计算传动比i0nD3.14 94050038.8560000600000.6330式中， v运行速度（ ms），v=0.633ms；n 电动机额定转速（ rmin ）；D 车轮踏面直径， D=500mm；由 2 附表 39，选用一台ZSC-600-IV 减速器， i ' =37.9 ， P中级14KW ( 当输入转速为1000r

33、min 时) 。可见 Pj P中级 。验算运行速度和实际所需功实际运行速度v'xcvxc i03838.8538.95m/ mini'037.9误差ev'xcvxc38.9538 100% 2.5% 15%vxc38所以合适。实际所需电动机静功率P' jPjv'xc4.7738.954.89kw 7.5KWvxc38故所选电动机和减速器均合适。验算起动时间（ 1）起动时间tqn1M J ) mc(GD 2 )1(QG)D 2C 38.2(mMqi '20式中 ， n1 错误！未找到引用源。 -电动机额定转速（ rmin ） 错误！未找到引用源。

34、=940rmin；m-驱动电动机台数 m=1；Mq 1.5Me1.5 95507.5114.3N m9400满载运行时的静阻力矩M j (QQ)M m( Q Q )158448.04N mi '037.90.87式中 , 当满载时运行阻力矩M m (Q Q )(Q GXC )( Kd )0.12 )22(3200012000) 10(0.00060.021584N m2空载时的运行阻力矩M j (Q0)M m (Q0 )432Nmi '037.90.8713.1式中，当无载时运行阻力矩M m(Q 0)G xc ( kd )20.122 12000 10(0.00060.02)4

35、32Nm 初 步 估算高速轴上联轴器的飞轮转矩22kgf mGDGD( )z ( )l0.38机构总飞轮矩（高速轴） C(GD 2 )C (GD 2 )d (GD 2 )z(GD 2 )l=1.15×（ 0.41+0.38 ）=0.909kgfm故满载起动时间tq (Q Q)940(3200012000)0.520.90937.920.87 3.6s38.2(114.348.04)空载起动时t q (Q 0)94013.1)0.909 120000.52 0.8s38.2(114.337.920.87（ 2）故满载起动加速度aq (Q Q)v380.176m / s260t qQ Q

36、60 3.6故空载起动加速度aq (Q 0)v380.792m / s260t q Q0 60 0.8由 1表 1-3-7查 得 Vc38r / min0.633m / s ， t q 的 推 荐 植 为5.2s, 故t q (Q Q)tq , 故所选电动机能满足快速起动的要求。按起动工况校核减速器功率起动工况下校核减速器功率Pj1FjFg vm1000式中， m运行机构中同一传动减速器的个数，m=1；v-运行速度（ ms）-运行机构的传动效率，=0.87错误！未找到引用源。-运行静阻力（ N），按 1 式 2-3-1 F j =6916.93N错误！未找到引用源。-运行启动时的惯性力（ N）

37、FgQGv32000 120000.633gt1.2928.4 N103.6其中=1.1-1.3，考虑机构中旋转质量的惯性力增大系数因此 Pj16776928.40.633110000.875.61KW所选用减速器的 Pj 14KWPj,故减速器合适。验算起动不打滑条件由于起重机是在室内使用， 故坡度阻力及风阻力均不予考虑。 以下按二种工况进行验算。（ 1）启动时按下式验算Kd Rmax2000iTmq500k J1 J2 i aDDD0.150.02120110000200037.90.871.150050076.25001.10.150.4137.90.792500故得 155287611

38、.44（ 2）制动时按下式验算Kd Rmax2000iTZ500k J1 J2 i aDDD0.150.02120110000200037.91.15005000.8756.45001.10.150.4137.90.792500故得 14472 6605式中， -粘着系数，室内工作起重机取0.15 ；K-粘着安全系数，可取 K=1.05-1.2；-轴承摩擦系数，见 1表 2-3-3 取 0.02 ；d-轴承内径（mm） d=120mm；D-车轮踏面直径（mm），D=500mm；Rmax - 驱动轮最大轮压（N）， Rmax 错误！未找到引用源。=110000N；错误！未找到引用源。 -打滑一侧

39、电动机的平均启动转矩（N·m）k-及其他传动件飞轮矩影响的系数k=1.1-1.2 ；错误！未找到引用源。 -电动机转子转动惯量（ kg·） J1 =0.12J 2- 电动机轴上带制动联轴器的转动惯量（ kg· ), J2 错误！未找到引用源。 =0.41 ；a-22起动机平均加速度（ ms）， a=0.792ms ；Tz- 打滑一侧的制动器的制动转矩（N·m）， Tz =56.4N·m；故满载起动时不会打滑，因此所选电动机合适。制动器的选择满载、顺风和下坡时制动转矩TZFPFFm1D2000im'1Q G v2k J1J2 n mm'0.975nN mtZ9.55TZ400031680.50.87200037.910.97532000120000.63320