起重机大车设计模板

1、起重机大车设计模板（中间不可见内容需要把文档下载下来后把字体改为黑色） 注：以下内容为通用起重机大车设计模板，大家只需要往里面代入自己的数据即可。中间不可见内容需要把文档下载下来后把字体改为黑色才可见！起重机大车运行机构及桥架计算内容设计内容计 算 与 说 明 结 果1)确定机构传动方案2)选择车轮与轨道,并验算其强度3)运行阻力计算4)选择电动机5)验算电动机发热条件6)选择减速器7)验算运行速度和实际所需功率8)验算起动时间9)起动工况下校核减速器功率10)验算起动不打滑条件11)选择制动器12)选择联轴器13)浮动轴的验算1)大车轮距2)主梁高度3)端梁高度4)桥架端梁梯形高度5)主梁腹

2、板高度6)确定主梁截面尺寸7)加劲板的布置尺寸1)计算载荷确定2)主梁垂直最大弯矩3)主梁水平最大弯矩4)主梁强度验算5）主梁的垂直刚度验算6）主梁的水平刚度验算1）计算载荷的确定2)端梁垂直最大弯矩3)端梁水平最大弯矩4）端梁截面尺寸的确定5）端梁的强度验算1）端梁端部上翼缘焊缝2)端梁支承部下翼缘焊缝3)主梁与端梁的连接焊缝4) 主梁上盖板焊缝设计参数:(1) 起重量:主钩20t,副钩3.2t(2) 跨度:L=19.5m(3) 最大起升高度:主钩H=12m,副钩H=14m(4) 主起升速度Vq=7.2m/min,5档变速;副起升Vq=19.5m/min小车运行速度Vc=44.6m/min,

3、大车运行速度Vd=87.6m/min(5) 整机工作级别A5,各机构工作级别M5,(6) 整机估计总重不大于29t,小车估计不大于6.73t起重机大车运行机构设计大车运行机构传动方案,基本分为两类,即分别传动和集中传动。在桥式起重机常用的跨度(10.532m)范围内,均可用分别传动的方案。若采用集中传动时,对于大于大跨度(16.5m),宜采用高速集中传动方案,而对小跨度(13.5m),可采用低速集中传动方案。跨度19.5m为中等跨度,为减轻重量,决定采用图2.2示的传动方案。按照图3.1所示的重量分布,计算大车车轮的最大轮压和最小轮压。图 3.1 轮压计算图满载时,最大轮压: (3.1) 空载

4、时,最大轮压: (3.2) 空载时,最小轮压 (3.3) 车轮踏面疲劳计算载荷 (3.4) 载荷率:Q/G=20/29=0.69车轮材料:采用ZG340-640(调质),b=700MPa, s=380MPa,由11附表18选择车轮直径Dc=600mm,由12表5-1查得轨道型号为Qu70(起重机专用轨道)。 按车轮与轨道为点接触和线接触两种情况来验算车轮的接触强度 点接触局部压强度验算: (3.5)=0.181×4002/0.433×0.954×1 =347.489kN 式中K2-许用点接触应力常数(N/mm2),由12表5-2取k2=0.181R-曲率半径,由车

5、轮和轨道两者曲率半径中取大值,取Qu70轨道的曲率半径为R=400mmm-由轨顶和车轮的曲率半径之比(r/R)所确定的系数,由12表5-5查得m=0.43c1-转速系数,由1表5-3,车轮转速 (3.6)取c1=0.954c2-工作级别系数,由1表5-4,查得当M5级时,c2=1.00 PcPc,故验算通过线接触局部挤压强度验算:k1·Dc·l·c1·c2 (3.7) =6.6×600×70×0.954×1=264.45kN式中,k1-许用线接触应力常数(N/mm2),由12表5-2查得k1=6.6l-车轮与轨道的

6、有效接触长度,Qu70轨道l=70mmDc-车轮的直径(mm)C1,c2同前 ,故验算通过摩擦总阻力矩: (3.8)查得Dc=600mm车轮的轴承型号为7520,轴承内径和外径的平均值为:(100+180)/2=140mm;由12表7-17-3查得:滚动摩擦系数K=0.0008m;轴承摩擦系数u=0.02;附加阻力系数𝜷=1.5,代入上式得: 当满载时的运行阻力力矩: =1.5×（200290）（0.00080.02·0.14/2）=1.5×490×0.0022=1617N·M运行摩擦阻力:当空载时:Mm(q=0)=1.5

7、15;290×（0.00080.02·0.14/2） =1.5×290×0.0022=957kN电动机静功率: (3.9)式中,Pj=Pm(q=q)-满载运行时的静阻力; m=2-驱动电动机台数; =0.95-机构传动效率初选电动机功率:N=kdNj=1.3×4.14=5.38kw (3.10)式中,kd-电动机功率增大系数,由12中表7-6查得kd=1.3由11附表30选用电动机JZR2-22-6两台Ne=7.5kw,n1=930r/min,(GD2)d=0.419kg·m2;电动机质量115kg等效功率:Nx=k25Nj=0.75

8、×1.3×4.14=4.04kw (3.11)式中, k25-工作级别系数,由1查得,当JC%=25%时, k25=0.75;-由1按起重机工作场所得tq/tg=0.25,查得=1.3,由此可知,NxNe,故初选电动机发热通过车轮转速:nc (3.12)机构传动比:i0=n1/nc=930/46.47=20.01查起重机设计手册附表,选用两台ZQ-400-V减速器i0=20.49;N=11.7kw(当输入转速为1000r/min)可见NjN实际运行速度:Vdc=Vdc·i0/i0=87.6·20.012/20.49 (3.13)=85.55m/min误差

9、： (3.14)实际所需电动机静功率: (3.15)由于,故所需电动机和减速器均合适起动时间 (3.16)式中,n1=930r/min m=2(驱动电动机台数)Mq=1.5Me=1.5×9550×7.5/930=115.524N·MMe= 9550×Ne(JC25%)/n1(JC25%)-JC25%时电动机额定扭矩满载时运行的静阻力矩:空载时运行的静阻力矩:初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩:（GD2）zl+（GD2）l=0.487kg· (3.17)机构总飞轮矩(高速轴): (3.18)满载起动时间空载起动时间:起重机起动时间在允许范围(810s

10、)之内,故合适起动工况下减速器传递功率: (3.19)式中 M-运行机构中同一级传动减速器的个数,m=2因此,所选用减速器的Njc25%=11.7kwNd,所以合适由于起重机是在室内使用,故坡度阻力及风阻力均不予以考虑。以下按三种工况进行验算1) 二台电动机空载时同时起动: (3.20)式中 -主动轮轮压和-从动轮轮压和f=0.2-室内工作的粘着系数nz=1.051,2-防止打滑的安全系数nnz,故两台电动机空载起动不会打滑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: (3.21)式中-工作的主动轮轮压-非主动轮轮压之和-一台电动机工作时的空载起动时间nn

11、z,故不会打滑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之一边时,则: 与第二种工况相同nnz,故也不会打滑由12取制动时间 按空载计算制动力矩,即Q=0代入1的(7-16)式: (3.22)式中-坡度阻力M=2-制动器台数,两套驱动装置工作现选用两台YWZ5200/23制动器,查附表15得其额定制动力矩Mez=112N·M,为避免打滑,使用时需将其制动力矩调至51.8N·M以下,考虑到所取的制动时间tz制动不打滑打滑验算从略。根据机构传动方案,每套机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴1.机构高速轴上的计算扭矩:式中-联轴器的等效力矩 -等效系数,见1

12、1表2-6取=2 由11附表31查得,电动机JZR2-22-6,轴端为圆柱形,d1=40m,l=110m,由2附表34查ZQ-400-V减速器高速轴端为圆锥形d=40m,l=85m,故在靠电动机端从附表44中选两个带制动轮的半齿联轴器S119(靠电动机一侧为圆柱形孔,浮动轴端d=40m);,重量G=17kg。在靠减速器一端,由2附表43选两个半齿联轴器S193(靠减速器端为圆锥形,浮动轴端直径d=40mm);其=710N·M;,重量G=8.36kg高速轴上转动零件的飞轮矩之和为:与原估计相等,故有关计算则不重复2.低速轴的计算扭矩: (3.23)由11附表34查是ZQ-400减速器低

13、速轴端为圆柱形,d=80mm,l=115mm由2附表19查得的主动轮的伸出轴为圆柱形 d=85mm,l=115mm故从2中附表42选用2个联轴节两个为GICLZ5所有的Ml=5000N·M 重量G=36.2kg1.疲劳强度验算 低速浮动轴的等效转矩 (3.24)式中-等效系数,由表2-6查得由上节已取浮动轴端直径d=70mm,故其扭转应力为 (3.25)由于浮动轴载荷变化为对称循环(因为浮动轴在运行过程中正反转之所知相同),所以许用扭转应力为: (3.26)式中,材料用45号钢,取所以-考虑零件几何形状,表面情况的应力集中系数,查得=1.6,-安全系数故疲劳强度验算通过2.静强度验算

14、 (3.27)式中-动力系数,查表22-5得扭转应力 (3.28)许用扭转剪应力 (3.29),故静强度验算通过高速轴所爱所知虽比低速轴小,二者相差倍,但强度还是足够的,故此处高速轴的强度验算从略。桥架结构的计算1.主要尺寸的确定 (3.30)取K=3.9m (3.31) (3.32)取 (3.33)取C=2m根据主梁计算高度H=1.08m,最后选定腹板高度h=1.1m主梁中间截面各构件板厚根据2表7-1推荐确定如下:腹板厚;上下盖板厚主梁两腹板内壁间距根据下面的关系式来决定:因此取b=450mm盖板宽度: (3.34)取B=500mm主梁的实际高度: (3.35)同理,主梁支承截面的腹板高度

15、取, 这时支承截面的实际高度主梁中间截面和支承截面的尺寸简图分别示于图为了保证主梁截面中爱压构件的局部稳定性,需要设置一些加劲构件主梁端部大加劲板的间距:,取主梁端部(梯形部分)小加劲板的间距:主梁中部(矩形部分)大加劲板的间距:,取a=2m主梁中部小加劲板的间距:若小车钢轨采用P24轻轨,其对水平重心轴线X-X的最小抗截面模数Wwin=90.12cm3,则根据连续梁由钢轨的弯曲强度条件求得加劲板间距(此时连续梁的支点即加劲板所在位置;使一个车轮轮压作用在两加劲板间距的中央): (3.36)式中,P-小车的轮压,取平均值,并取小车自重为Gxc=67200Nl;-动力系数,由2图2-2曲线查得;

16、-钢轨的许用应力,=170MPa因此,根据布置方便,取由于腹板的高厚比,所以要设置水平加劲杆,以保证腹板局部稳定性。采用45×45×5角钢作水平加劲杆2.主梁的计算查图27-11曲线得半个桥架(不包括端梁)的自重,则主梁由于桥架自重引起的均布载荷:(3.37) 主梁的总均布载荷: (3.38)主梁的总计算载荷: (3.39) 式中,-冲击系数由2表7-3查得运行机构集中载荷为:作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据2表7-4中所列数据选用:考虑动力系数的小车车轮的计算轮压值为:式中,-动力系数,由2图2-2中曲线查得.由公式计算主梁垂直最大弯矩: (3.40)设敞开式

17、司机操纵室的重量为,其重心距支点的距离为将各已知数值代入上式计算可得:主梁水平最大弯矩 (3.41)式中g-重力加速度,g=9.81m/s;大车起动制动加速度平均值,则-不计反冲系数和动载系数时主梁垂直最大弯矩,由下式算得因此得主梁水平最大弯矩: (3.42)主梁中间截面的最大弯曲应力根据(3.43)公式计算: (3.43)式中,-主梁中间截面对水平重心轴线X-X的搞弯截面模数,其近似值: (3.44) (3.45)因此可得 :由11表2-19查得Q235钢的许用应力为故 主梁支承截面的最大剪应力根据2公式计算 (3.46)式中-主梁支承截面所受的最大剪力,由2公式计算: (3.47)主梁支承

18、截面对水平重心轴线的惯性矩，其近似值： (3.48)S主梁支承截面半面积对水平重心轴线的静矩：S (3.49)因此可得： (3.50)由2表2-19查得A3(即Q)钢的许用剪应力=95.6MPa，故 (3.51)由上面的计算可知，强度足够主梁在满载小车轮压作用下，在跨中所产生的最大垂直挠度可按照2公式进行计算： (3.52)式中 因此可得： =0.223cm (3.53)允许的挠度值由2公式得： =2.79cm（级） 因此 主梁在大车运行机构起、制动惯性载荷作用下，产生的水平最大挠度可按2公式计算（略去第三项，简化成简支梁）： (3.54)式中 -作用在主梁上的集中惯性载荷 =（0.010.0

19、2） =（0.010.02）=2.044.08N -作用在主梁上的均布惯性载荷=（0.010.02）=（0.010.02） =0.6131.23N/cm 由此可得： =0.347cm水平挠度的许用值： cm (3.55)因此 由上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。当起重机工作无特殊要求时，可以不必进行主梁的动刚度验算。3.端梁的计算设两根主梁对主梁的作用力相等，则端梁的最大支反力由公式计算：R= (3.56)式中,K-大车轮距,K=390cm Lxc小车轨距,Lxc=200cm A2-传动侧车轮轴线至主梁中心线的距离,取a2=100cm因此可得： R=2.08N端梁在主梁支反力Q作用

20、下而产生的垂直最大弯矩由【2】中7-27计算：M=R=2.08=1.87N (3.57)式中a导电侧车轮轴线至主梁中心线距离a=90cm端梁因车轮在侧向载荷作用下而产生的最大水平弯矩由公式计算：M=Sa (3.58)式中 S车轮侧向载荷，由公式计算：S=；侧压系数，由图【2】中图2-3查得，=0.183；P车轮轮压，即端梁压的支反力 P=R。因此：M=0.1832.081090=3.410N 端梁因小车在起制动惯性载荷作用下而产生的最大水平弯矩由【2】公式计算： M= P小车惯性载荷，由【2】中公式计算：P=10428.57N (3.59)因此M960000 Ncm比较M和M两值可知应取其中较

21、大值进行强度计算。根据【2】中7-2推荐，选定端梁各构件的板厚如下：上盖板=12mm中部下盖板=12mm头部下盖板=16mm腹板 =8mm按照【4】查得车轮组的尺寸，确定端梁盖板宽度和腹板高度时，首先应配置好支承车轮的截面,其次再决定端梁中间截面尺寸。如图配置结果：端梁中间截面对水平重心线x-x的截面模数：W=（）h=3387.2cm (3.60)端梁中间的截面对水平重心线x-x的惯性矩：I=W=3387.2=102293.4cm (3.61)端梁中间截面对垂直重心线y-y的截面模数：W=（）b (3.62)=cmS端梁中间截面对水平重心线x-x的面积矩 (3.63)端梁中间截面的最大弯曲应力

22、由公式计算得：= (3.64)=+=79.1MP端梁中间剪应力：=31.22MP (3.65)端梁支撑截面对水平重心线x-x的惯性矩截面模数及面积矩的计算如下：首先求水平重心线的位置水平重心线距上盖板中线的距离：C=8.43cm (3.66)水平重心线距下腹盖板中线的距离： (3.67)水平重心线距下盖板中线的距离： (3.68)端梁支承面对水平重心线x-x惯性矩： (3.69)端梁支承面水平重心线x-x的最小截面模数： (3.70)端梁支承面水平重心x-x下部半面积矩： (3.71)端梁支承截面附近的弯矩： (3.72)端梁支承面的弯矩应力由公式计算： (3.73)端梁支承面得剪应力由公式计算： (3.74)端梁支承面得合成应力由公式计算： (3.75)端梁材料的许用应力：=（0.800.85）=（0.800.85）165.4=132.3140.6Mpa=(0.800.85)=（0.800.85）95.6=76.581.3Mpa强度验算结果显示，所有计算应力均小于材料的许用应力，故端梁强度满足