黄红龙——起重设计

1、计算项目设计计算内容设计结果一、起升机构1.1、桥式起重机起升机构设计参数1.2、起升机构布置和吊钩组设计1.3、部件选择与安装1.3.1、钢丝绳1.3.2、滑轮和滑轮组1.3.3、卷筒组的计算选择1.3.4、吊钩的选择1.3.5、电动机的计算选择1.3.6、减速器的计算选择1.3.7、制动器的计算选择1.3.8、联轴器的计算选择1.3.9、起制动时间验算2、 小车运行机构2.1轮压计算2.2 车轮轨道选用2.3 运行阻力的计算2.4电动机的选择2.5减速器的选择2.6联轴器的选择2.7制动器的选择2.8电动机验算2.9起动时间验算2.10运行打滑验算2.11低速浮动轴验算3 大车运行机构设计

2、计算3.1 主要性能参数3.2 起重机参数确定3.3总体设计3.4确定机构的传动方案3.5 选择车轮与轨道，并验算其强度3.6运行阻力计算 3.7选择电动机3.8 电动机过载能力校验3.9 验算电动机的发热功率条件3.10 减速器的选择3.11 验算运行速度和实际所需功率3.12 验算起动时间3.13 起动工况下校核减速器功率3.14 验算启动不打滑条件3.15 选择制动器3.16 选择联轴器3.17 浮动轴的验算3.18 选择缓冲器 设计参数桥架形式双梁箱型额定起重量（吨）25起升高度(米)10跨距28工作级别A4运行结构大车JC40%大车速度1.6小车速度0.63起升速度0.043按照构造

3、宜紧凑的原则,决定采用下图的传动方案： 主起升机构简图该方案采用平行轴式布置方案，即卷筒轴线、电动机的轴线以及高速浮动轴、减速器的输入、输出轴之间都是平行的。 桥式起重机上的双联滑轮组采用双联滑轮组，钢丝绳的最大静拉力9：(N)式中 起升量和吊具自重的总和，计算时如下： 滑轮组的倍率，； 滑轮组的传动效率；、导向滑轮效率10。下面按选择系数C确定钢丝绳直径d(mm).工作级别取M4， ， n钢丝绳安全系数，查表知n=4.5； 由破断拉力，初选619+NF，d=15mm所以,所以，取定型：选用19.5NAT6(9+9+1)+NF1700ZS14700GB1102-741构造和材料的确定本设计中滑

4、轮承受负载较大，为了减轻滑轮重量，使用型号为ZG270-500的铸钢滑轮，强度和冲击韧性都很高。2滑轮尺寸的确定滑轮直径(mm)式中 D0按钢丝绳中心计算的滑轮直径(mm)； d钢丝绳直径(mm)； h轮绳直径比系数，与机构工作级别和钢丝绳结构有关。根据钢丝绳的直径和计算得到的滑轮直径选用标准的铸造的E1型滑轮，E1型为一般密封式，带有滚动轴承，无内轴套，其直径为500mm，与之相匹配的滚动轴承为GB276,滑轮的轴径为75mm。定型：铸钢ZG270-500，E1型19.550075 GB2761确定卷筒组的类型及构造卷筒选用的材料是ZG270-500。选用双联单层绕卷筒。2标准卷筒组的选择选

5、用卷筒组的图号为T208，其卷筒的名义直径为650mm、长度为2000mm，配套轴承为3522，卷筒、齿轮连接盘、卷筒鼓的图号分别为：T208-31、T208-71、T208-32，绳槽半径为11.5mm，标准绳槽的节距为24mm，卷筒组总长为1895mm，卷筒输入端轴的直径为110mm10。(1)名义直径D=(e-1)d=1519.5=292.5mm650mm(2)绳槽半径 R=(0.530.56)d=0.5619.5=10.92mm11.5mm(3)标准绳槽的深度=0.419.5=7.8mm,查表3-3-3取h=8mm (4)标准绳槽的节距 P=d+(2-4)mm=19.5+2=21.5m

6、m (5)卷筒上有螺旋槽部分长Hmax最大起升高度m滑轮组倍率Do卷筒计算值（D+d），由卷筒中心算起的卷筒直径Z固定钢丝绳的安全圈数(6)卷筒的长度(mm)L1两端空余部分长度，L1=P1=21mmL2固定钢丝绳所需的长度，L2=3P1=63mm(7)卷筒的壁厚 卷筒由材料为ZG270-500铸造而成，所以卷筒的壁厚为：mm 钢丝绳瑞在卷筒上的固定必须安全可靠，便于检查和更换钢丝绳。最常用的方法是压板固定。 钢丝绳绕进或绕出卷筒时，钢丝绳偏离螺旋槽两侧的角度推荐不大于3.5。3卷筒强度验算本设计中(mm) 1950(mm)，只需计算压应力。压应力计算公式为： (MPa)式中 卷筒壁厚(mm)

7、；t绳槽节距(mm)；D卷筒名义直径 Smax钢丝绳最大拉力。卷筒的计算转速(r/min)Q=25.5t，工作级别M4，确定吊钩的强度等级为P级。根据吊钩的强度等级、起升量及工作级别查手册表3-4-1选取吊钩的钩号为16，d=95mm，据钩号和吊钩的强度等级查手册表选择吊钩的材料为DG20Mn，吊钩采用锻造，锻造后须热处理。D=151.5176.7mm，S=113.6132.5mm，L=320mm，吊钩定型：直柄吊钩 LM16P GB10051.5。吊钩组选用短钩型吊钩组，起重量25.5t，自重697kg。1、计算起升机构静功率(kW)式中机构总效率，在此滑轮组效率；为导向滑轮效率； 为卷筒效

8、率，；为传动效率。2、选择电动机功率手册选取JC%=40，CZ=300，。绕线型异步电动机的稳态平均功率为：查手册，根据，JC%，CZ的值，选择绕线型异步电动机YZR400L110，其额定功率为160kW，工作制度S340%， 587 r/min，最大转矩倍数为3，转动惯量为24.52kgm2，质量为2400kg，输出端轴径为130mm。3、电动机过载能力和发热校验(1)起升机构电动机过载能力按下式进行校验17：(kW) 160(kW)式中 基准接电持续率时，电动机转矩的允许过载倍数；考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数；在基准接电持续率时的电动机额定功率(kW)；m电动机台数。(2)电

9、动机发热校验 (kW)(kW)因为，所以发热校验合格。式中 电动机工作的接电持续率JC值、CZ值时的允许输出功率(kW)；工作循环中，负载的稳态功率(kW) 。1计算减速器传动比起升机构传动比按下式计算：式中 电动机额定转速(r/min)；卷筒转速(r/min)。取2标准减速器的选用(kW)式中 起升载荷动载系数；工作级别，。查手册,选择型号为QJR -500-10-III-C-W的标准减速器，其许用功率为249kW，输入轴直径90mm、长为170mm，输出轴直径170mm、长为240mm，减速器总长为1720mm，高为1130mm，宽为820mm，质量为1760kg，输出轴端最大允许径向载荷

10、93000N，许用输出扭矩42500Nm。起升机构的实际起升速度为： (m/s)误差为：,满足要求。3减速器的验算(1)轴端最大径向力，(N)式中 卷筒重力(N)；减速器输出轴端的允许最大径向载荷(N)。 N，故所选减速器功率合适。3.14 验算启动不打滑条件为了保证起重机运行时可靠的起动或制动，防止驱动轮在轨道上打滑，避免影响起重机的正常工作何加剧车轮的磨损，应分别对驱动轮作起动和制动时的打滑验算。对于桥式起重机大车运行机构，验算空载小车位于桥架一端时轮压最小的驱动轮。由于起重机室内使用，故坡度阻力及风阻力不考虑在内.以下按三种情况计算。3.14.1 两台电动机空载时同时驱动n=nz式中。=

11、192.2+48.8=241KN主动轮轮压241KN从动轮轮压f=0.2粘着系数(室内工作)nz防止打滑的安全系数， =5.93.14.2 事故状态一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。81.7KN主动轮轮压=248.8+81.7=179.3KN从动轮轮压一台电动机工作时空载启动时间=4.4s =0.99s3.14.3 事故状态二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。48.8KN主动轮轮压=48.8+2*81.7=212.2KN从动轮轮压= 4.4 s 与第(2)种工况相同n=0.58 s 故也不会打滑结论:

12、根据上述不打滑验算结果可知，三种工况均不会打滑。计算表明，对于带悬臂的门式起重机或装卸桥以及某些自重较轻，运行速度较快的起重机或起重小车，其最小轮压的驱动轮往往不能通过打滑验算。这会增加车轮磨损，实际起动时间将会延长。对于不经常使用的起重机，产生这种短暂的打滑还是允许的。为了使工作繁忙的起重机工作时车轮不打滑，应合理选择电动机，并尽可能降低减速度或减速度，同时应选择合适的驱动轮数，必要时可采用全部车轮驱动12。 3.15 选择制动器取制动时间tz=4.5 s按空载计算动力矩，令Q=0，得：Mz=式中。= =-28.3Pp=0.002G=2614000.002=522.8NPmin=G=1715

13、.4 Nm=2-制动器台数.两套驱动装置工作Mz=160.13现选用两台YW-250-220-3的制动器，查参考文献10表3-7-15其制动力矩M=200为避免打滑，使用时将其制动力矩调制160.13以下。考虑到所取的制动时间，在验算起动不打滑条件时已知是足够安全的，故制动不打滑验算从略。3.16 选择联轴器起重机适用的联轴器主要用来连接两根同轴线布置或基本平行的转轴，传递扭矩同时补偿少许角度和径向偏移，有时还能改善传动装置的动态特性。半联轴器有时还可以兼作制动轮。起重机常用的联轴器有齿轮联轴器、梅花弹性联轴器、弹性柱销联轴器、尼龙柱销联轴器、万向联轴器、耦合器（液体联轴器）等。 根据传动方案

14、，每套机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴。3.16.1 机构高速轴上的计算扭矩由参考文献10表5-1-9查的:电动机YZR160L-6，轴端为圆柱形，d1=48 mm，L=110mm；由参考文献103-10-9查得QJS-236-40-III的减速器，高速轴端为d=48 mm，l=110mm，故在靠电机端从由参考文献10表3-12-8选两个带制动轮齿轮联轴器序号为1的联轴器（浮动轴端d=38 mm；许用转矩为710 Nm，(GD2)ZL=0.38 Kgm，重量为20.2 Kg；在靠近减速器端，由参考文献103-12-6选用两个联轴器CL1，在靠近减速器端浮动轴端直径为d=28 mm；许用转矩71

15、0 Nm，(GD2)L=0.03 Kgm， 重量为7.8 Kg。 高速轴上转动零件的飞轮矩之和为：3.16.2 低速轴的计算扭矩减速器低速轴端为圆柱形，d=95mm，l=130mm。由参考文献10表3-8-10查得mm的主动车轮的伸出轴为圆柱形，d=95mm，l=145mm。从参考文献10表3-12-6选出两个联轴器式中。T 所传递扭矩的计算值； 实际作用的扭矩；考虑联轴器重要程度的系数，由参考文献10表3-12-2取k1=1.3；考虑机构工作级别的系数，应按参考文献10 表3-12-3选取k2=1.2考虑角度偏差的系数，选用齿轮联轴器时，按参考文献10 3-12-4表选取， 。 所有的许用转

16、矩11200Nm，GD2=0.7 Kgm， 重量为79.9 Kg。3.17 浮动轴的验算1.17.1 疲劳强度的计算低速浮动轴的等效力矩： =2415.11式中。等效系数，由参考文献12表2-7查得=1.4。由上节已取得浮动轴端直径D=90mm，故其扭转应力为：由于浮动轴载荷变化为循环（因为浮动轴在运行过程中正反转矩相同），所以许用扭转应力为：=4910 式中，材料用45号钢，取=6000 ；=30000 ，则 =；=0.630000=18000 考虑零件的几何形状，表面状况的应力集中系数1.6，=1.2，=1.4安全系数13，由参考文献12表2-21查得故疲劳强度验算通过。1.17.2 静强

17、度的计算计算强度扭矩。 式中。2动力系数，查参考文献12表2-5得=2.25扭转应力：许用扭转剪应力： ，故强度验算通过。高速轴所受扭矩虽比低速轴小（二者相差），但强度还是足够，故此处高速轴的强度验算从略。3.18 选择缓冲器3.18.1缓冲器主要性能参数的确定缓冲行程S对于液压缓冲器：需要的缓冲容量=最大缓冲力对于液压缓冲器：3.18.2 液压缓冲器的选择选择2个液压缓冲器，其允许缓冲行程大于或等于，其允许最大缓冲力大于或等于，则其缓冲容量由所选缓冲器验证得到14。查手册参考文献10表3-13-9选用标准缓冲器其型号为。HYG70-100，其缓冲行程为100 mm，最大缓冲力为700 KN，

18、缓冲容量70。验证缓冲的容量和最大缓冲力。容量验证：最大缓冲力验证：该缓冲器满足要求。3.19 选择限位器采用弹簧缓冲器作为限位器装置。3.19.1 缓冲器主要性能参数的确定 缓冲行程S对于弹簧缓冲器：(mm)需要的缓冲容量= 最大缓冲力对于液压缓冲器：KN3.19.2 液压缓冲器的选择选择2个液压缓冲器，其允许缓冲行程大于或等于，其允许最大缓冲力大于或等于，则其缓冲容量由所选缓冲器验证得到。查手册选用标准缓冲器其型号为：HT4-2000，其缓冲行程为150mm，最大缓冲力为293KN，缓冲容20。（3）验证缓冲的容量和最大缓冲力容量验证。最大缓冲力验证该缓冲器满足要求。 =4517.3197NN钢丝绳型号：19.5NAT6(9+9+1