桥式起重机提升系统设计

1、分类号 密级 U D C 毕业论文（设计） 桥式起重机提升系统设计姓 名： 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 指导教师： 导师 论文外文题目： System design of the bridge crane 论文主题词： 桥式起重机 提升系统 外文主题词： bridge crane hoisting system 论文答辩日期： 答辩委员会主席： 评阅教师： 摘要 桥式起重机在国内外工程施工中得到广泛应用，而桥式起重机大型化代表着一个国家的工业水平和科技水平，因此大型桥式起重机的研发越来越得到重视。桥式起重机总体参数确定和臂架设计的好与坏直接影响整机布局和性能。本文旨对

2、桥式起重机提升系统的设计。 起升机构，是任何起重机任何起重机必须具备的，使物品获得升降运动的基本组成。起升机构工作的好坏将直接影响整台起重机的工作性能，是起重机最主要的机构之一，它是由原动机、卷筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩组成。原动机的旋转运动通过卷筒、钢丝绳、滑轮组进行运动和力的传递，最终变成吊钩的垂直运动。起升系统的原动机采用液压马达，能满足起重机的起升吨位要求。对于大型的起重机一般具有主、副两套起升系统，以便更好的实现重物的提升。 对桥式起重机来说，起升动作是最频繁的动作。主起升系统由恒功率变量泵、内藏式定量马达组成常闭式液压系统。液压系统的液压马达把高压油液的压力能转换成机械能，使主机的工

3、作部件克服负载及阻力克服负载及阻力而产生运动。变量马达能有效地达到轻载高速、重载低速和节能的效果。通过马达内部的斜盘调节马达的流量，使其在低速状态下，马达输出高转矩；在高速状态下，马达输出低转矩。 本设计采用许用应力法以及计算机辅助设计方法对桥式起重机的提升系统进行设计。关键词: 桥式起重机，起升机构，许用应力，液压系统。 ABSTRACT Bridge crane is widely used at home and abroad in engineering construction,Bridge crane is widely used at home and abroad in eng

4、ineering construction,Therefore large bridge crane research and development have been paid more and more attention,Determine the overall parameters and bridge crane arm frame design is good or bad directly affect the overall layout and performance.The purpose of this paper is to improve the design o

5、f the bridge crane system. Lifting mechanism,Is any crane crane must have,Make items to obtain the basic component of lifting movement.Lifting mechanism work is good or bad will directly affect the performance of the whole crane,Is the most important one of crane,It is by the prime mover, drum, wire

6、 rope, pulley block and hook.Prime mover of the rotary motion through the reel, wire rope and pulley block movement and force transfer, eventually become a hook vertical movement.Prime mover USES hydraulic motor, the lifting system can satisfy the requirement of the crane lifting tonnage.For large c

7、ranes in general has a main, two sets of hoisting system, in order to better realize the weight of promotion. For bridge crane, lifting action is the most frequent action. The main hoisting system consists of constant power variable pump and quantitative motor capacitor often closed hydraulic system

8、. The hydraulic system of hydraulic motor of high pressure oil pressure can be converted into mechanical energy, make the working parts of the host to overcome the load and resistance to overcome the load and resistance and motion generation. Variables can effectively reach the light load motor over

9、loaded at low speed and high speed, energy saving effect. Through the motor internal oblique plate can regulate the flow of motor in the low speed condition, the motor output high torque; Low at high speeds, the motor output torque. This design adopts the allowable stress method and computer aided d

10、esign method of bridge crane hoisting system design.Key Words:Bridge crane ,Lifting mechanism,Allowable stress,The hydraulic system 目 录1.绪 论11.1起重机的发展史11.2 目前桥式起重机在国内外的研究情况21.2.1起重机在国内的研究现状3、1321.2.2起重机在国外的研究现状321.2.3桥式起重机的发展趋势831.3设计研究的主要的内容42. 起重机金属结构52.1参数的确定5 2.2载荷计算52.3主梁和端梁截面几何参数优化62.4主梁的计算72.

11、5端梁计算103.起升结构123.1主起升机构的设计计算133.1.1钢丝绳的选择133.1.2滑轮组的选择133.1.3吊钩的选择143.1.4卷筒的选择153.1.5选择电动机163.1.6选择标准减速器163.1.7验算起升速度和实际需要功率163.1.8选择制动器173.2副起升机构设计计算173.2.1钢丝绳的选择173.2.2滑轮组的选择173.2.4卷筒的选择203.2.5选择电动机214 结论22致 谢23参考文献241.绪 论1.1起重机的发展史中国古代灌溉农田用的桔槔是臂架型起重机的雏形。在古代已经有起升和移动重量较大的物品的需要，因此就采用起重装置来进行这个工作。在公元前

12、五千年到四千年的新石器时代的末期，我国古代劳动人民己能开凿和搬运巨石到远处，砌成石棺石台等来埋葬和纪念死者。在商朝（公元前1765到1760年之间），我国劳动人民就用了汲水的桔槔（一种用杠杆、对重和取物装置组成的起重装置）。以后到公元前1115年至1079年之间，又有辘栌的发明。在古埃及建造金宇塔时，广泛采用滚子、斜面和杠杆来起升大石块、石碑和雕像，这些物品的重量有的甚至达到1000吨。那时候起重机械都是人力驱动。公元前120年，在盖隆的著作中描述了幅度不变的起重机和幅度可变的起重机。在这些书籍中记载了下列零部件的采用：自锁式涡轮传动装置、齿轮、起重卷筒等。工业中蒸气机的出现大大地推动了起重机

13、械的发展和改善。1827年，出现了第一台用蒸气驱动的固定式旋转起重机。1846年，第一次制成了用液力驱动的起重机。工业中电力驱动的出现，是起重机械进一步蓬勃发展的转折点。1880年，出现了第一台用电力驱动的载客升降机。1885年制成了电力驱动的旋转起重机。接着制成电力驱动的桥式起重机和门座起重机3。随着冶金工业、煤炭和采矿工业、机器制造业、海港和内河码头的装备和建筑工程等发展，起重机械的品种和参数都大大扩大。机械制造已经成长成一门独立的机械制造部门。第二次世界大战以后的几十年，起重机械获得极其迅速的发展高，起重机的质量、产量和品种得到大大的发展。例如，由于焊接技术的发展，箱形结构的桥式起重机得

14、到广泛的应用，由于金属材料的改善和加工技术的改进，起重机零部件的寿命也提髙，由于电机和控制技术的发展，大大提高了起重机电力驱动的品质和自动化水平。我国的起重机械制造业由于长期受封建主义、帝国主义和官僚资本主义的深重压迫，没有自己的机器制造业，没有起重机械制造业。中华人民共和国成立以来，在中国共产党的领导下，我国已经建立能独立制造各种起重机的工业体系。对桥式起重机、汽车起重机、门座起重机和塔式起重机等已具有批量的生产能力。但是，即使已经取得了很大的成绩，但在今后相当长时期里，要抓好起重机的质量和产量，抓好各个环节，如原材料、基本零部件以及生产管理等环节，使我国起重机质量和产量达到国际先进水平。1

15、.2 目前桥式起重机在国内外的研究情况1.2.1起重机在国内的研究现状3、13国内专业生产大型起重机的厂家很多。 其中以中联重科、 三一重工、 抚挖等公司产品系列较全市场占有率较高。 中联重科在 2007 年 12 月宣布实行品 牌统一战略后现已成功开发了 50t600t 履带式起重机产品系列。 作为中国起重 机行业的领跑者， 徐州重型机械有限公司现在已经形成了以汽车起重机为主导， 履带式重机和全路面起重机为侧翼强势推进的庞大型谱群。 国内最具历史的履带 式起重机生产企业抚挖现已拥有 35t350t 的履带式起重机产品系列。 QUY350 是抚挖 2007 年推出的国产首台 350t 履带式起

16、重机， 填补了国内 350t 履带式起 重机的产品型谱空白。 三一科技自 2004 年初进入履带式起重机的研发和生产 领域至今， 已成功开发出 50t900t 共 10 个型号的全系列产品并全部实现销售。其 900t 履带起重机的顺利下线， 标志着我国大型、超大型履带起重机自主研发领 域已走在亚洲前列，成为目前亚洲最大吨位的履带式起重机。据悉，日前三一科 技已具备 3200t 以下履带式起重机的开发能力。1.2.2起重机在国外的研究现状3 目前，国外专业生产大型起重机厂家很多。其中利勃海尔、 特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司家产品系列较全， 市场占有率较高。利勃 海尔公司的产品技术先进

17、、 工作可靠，其生产的 LR 系列履带起重机最大起重 量已达 1200t。 其桁架臂履带式起重机系列在 007 年又喜添新品 LR1600/2，使 其产品型谱更加完善 。 德马格公司主要生产起重量从 50t1600t 的 CC 系列履带 起重机。 最近推出了世界最大的履带式起重机 CC8800-1 双臂新增功能套件使 其起重能力达到 3200t 马尼托瓦克公司团推出了新研发的 31000 型履带式起 重机。其独特的创新是可变位配重 (VPC)。与使用普通的吊运能力增强附件相 比，可大量减少所需的地面准备工作。 此外， 配备可变位配重的起重机能够起 吊和运送所有等级的额定负荷，可以很方便地在工地

18、上移动。神钢公司开发的履 带起重机产品系列化程度高、 性价比高，深受发展中国家的欢迎，在全球范围 内占有一定比例。 近两年神钢在中国市场中吨位履带起重机的销售业绩较好日本 产品的技术性能与德国产品还是有相当差距，但其进步较快， 价格比德国产品 更有竞争力，所以它们较适合我国一般履带起重机用户。1.2.3桥式起重机的发展趋势8（1） 起重机的大型化。 近年来，火电发电机组的功率不断增大，由以前的 30 万 KW 为主转为 60 万 KW 乃至 100 万 KW 为主， 对起重机的吨位需求增大。 由于美国核电技术 的推广应用， 使大件吊装量大幅增加催生了大型起重机市场的需求。大型石化 项目，同样需

19、求大吨位的大型起重机特别是履带式起重机。（2） 创新设计。 开展对起重机传动型式创新、 结构构造创新和功能原理创新等方面理论及 技术基础研究，为此着重研究新材料、 新工艺、 新的传动装置， 从而通过对 不同设计方案的优选、 分解和组合来产生新的设计方案， 不断推出创新设计成果。（3）核心技术化。 各大知名企业均具有其独特的核心技术，并不断创新， 努力保持在同行 业内的领先地位。 现在各大公司均大力研究开发自己的核心技术，以不断提升 自己的产品档次和竞争能力。（4） 模块化和组合化。 极短交货期的市场需求要求开展基于网络的协同异 地设计技术、并行工程技术研究，这样可以缩短产品的开发周期。用模块化

20、设计 代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、 部件和零件制成 有多种用途， 有相同联接要素和可互换的标准模块， 通过不同模块的相互组合， 形成不同类型和规格的起重机。 达到改善整机性能，降低制造成本， 提高通用 化程度，用较少规格数的零部件组成多品种、 多规格的系列产品， 充分满足用 户需求。（5）大吨位的自拆装系统。履带起重机体太笨重在公路上无法自由行走，必 须拆卸才可运输， 到达工作点后再进行组装，需要辅助吊车。为减少或不用辅 助吊车， 节省施工费用， 因此研制自拆装系统势在必行。目前中吨位履带起重 机的自拆装系统已比较完善， 大吨位的自拆装系统仍是亟待解决的难题。1.3设

21、计研究的主要的内容本次毕业设计通过查阅相关图书、期刊、网上查询等多种途径，经过课题的专业的调研,收集相关资料, 针对起重机中的桥式起重机的提升系统作一个比较全面的研究。桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上，形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，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。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮

22、组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。本次毕业设计主要针对的是桥式起重机的提升系统设计，所以先要对提升系统的结构作一下了解：桥式起重机提升系统主要结构有原动机、卷筒、钢丝绳、滑轮组和吊钩。 在对桥式起重机提升系统的各种结构设计中，我主要要选择起重机的基本结构和提升系统的电动机、卷筒等进行设计。重点概括如下：（1）对国内外起重机的现状、发展趋势和发展方向进行综述；（2）对桥式起重机的基本金属结构进行分析；（3）对提升机构主起升机构的设计进行计算；（4）对提升机构副起升机构的设计进行计算。

23、242. 起重机金属结构2.1参数的确定表2.1 起重机相关参数表起重机类型机加工车间10吨桥式起重机工作级别A4桥架形式双梁8/5t10m机构主起升副起升大车小车额定起重量（吨）85起升高度(米)1012运行速度(米/分)7.310.34565工作级别M5M5M5M3轮距（米）2.53轨距（米）101.25轨道型号P38P18起重机桥架结构钢材料选择Q235。起重机总质量G=0.45Q+0.82L=0.458+0.8210=11.8t。起重小车质量Gt=0.4Q=3.2t根据起重机设计手册图1-3-1取单根主梁自重G1=2t稳定起升速度Vh=7.3m/min=0.123m/s0.2m/s,起

24、升冲击系数1=10.1。根据起重机设计手册公式1-3-10确定起升载荷动载荷系数 2=2min，车间用起升机的起升级别一般为HC2和HC3，结合起重机设计手册表1-3-5，取2min=1.1。起重机运行惯性力PH=5ma=1.5118000.2=3540N。小车运行惯性力PH=5ma=1.520000.2=600N。大车运行跑偏时，轨道侧面与车轮轮缘或水平导向轮之间产生水平侧向力Ps=1/2R，其中R是起重机产生侧向力一侧最大轮压之和。2.2载荷计算（1）自重载荷：自重载荷包括均布载荷和集中载荷。根据图4-3-36可以得出作用在一根主梁上半个桥架的重量G桥=1.5t。（2）集中载荷，查起重机设

25、计手册表4-3-8得：操纵室重量Gc=13500N，运行机构重量Gy=5500N，电气设备重量Gd=1500N。 （3）水平惯性载荷，分为桥架质量产生的惯性载荷作为均布载荷q惯作用在桥架主梁上。大车启动或制动时，载重小车引起的惯性力以一集中载荷P大惯作用在主梁上。2.3主梁和端梁截面几何参数优化1)梁高h h0=1/141/18L=556mm715mm，取H=600mm选取腹板高度h=650mm 端梁高度H0=0.40.6h=240360mm，取H0=350mm，选取腹板高度h=400mm2）腹板和上下盖板腹板厚度=6mm，腹板间距bH/3.5=171mm,bL/50=200mm。取b=250

26、mm，上下盖板厚度1H/50=13mm，取1=24mm。盖板宽度B=b+2+40=306mm。同理，端梁腹板厚度=6mm，上下盖板厚度0H0/50=7mm，取0=8mm。腹板间距b=0.5H0=175mm，盖板宽度B=b+2+40=231mm,取端梁长B0=3m。主梁截面和端梁截面的尺寸简图分别示与图中：图2.1主梁截面尺寸简图 图2.2端梁截面尺寸简图2.4主梁的计算已经知道半个桥架的自重G桥=1.5t则主梁由于桥架自重引起的均布载荷： ql=G桥/L=15000/1000=15N/cm 查表得主梁由于分别驱动大车运行机构的长传动轴系引起的均布载荷： qy=88.5Ncm，取qy=8N/cm

27、。运行机构中央驱动部件重量引起的集中载荷为Gd=10KN。主梁的总均布载荷： q=ql+qy=23N/cm。主梁的总计算均布载荷：q=4q=1.123=25.3N/cm。式中4是运行冲击系数，根据公式1-3-13得4=1.03+av=1.03+0.00245=1.1。作用在一根主梁上的小车两个车轮的轮压值可根据表3-8-12中所列数据选用：根据Q/G=8/11.8=0.68，初选轨道为P18，两车轮轮压值P1=33600NP2=28800N考虑动力系数2的小车车轮的计算轮压值为：P1=P12=33600N1.1=36960NP2=P22=28800N1.1=31680 计算主梁垂直最大弯矩：M

28、maxG+P（2.1） =(P1+P2（LBXC）/L+Ql/24G0l0/L)/(4(P1+P2)/L+q/2)+4G0l0+4G1l1G0为操纵室的重量取G0=13500N，其重心距支点的距离为l0=280cm。将各数值代入公式2.1计算可得：G1=5500N，l1=160cm，BXC=160cmMmax=36960+31680(1000160)/1000+25.31000/21.12135002801000/24/36960+31680/1000+25.32+1.1213500280+1.125500160=21.2106Nm主梁水平最大弯矩：Mgmax=0.8MmaxG+Pa/g（2.

29、2）式中g重力加速度，g=9.81m/s2 a为大车起动、制动加速度平均值，由表1-3-7可计算得a=0.19+0.250.190.750.6310.63=0.19+0.02=0.21m/s2。为不计冲击系数和动载系数时主梁垂直最大弯矩，由公式2.3算得：MmaxG+P=(P1+P2(LBXC)/L+ql/2G0l0L/2)/(4P1+P2/L+q/2)+G0l0+G1l1=20.8106Nm （2.3）代入公式2.2得主梁水平最大弯矩： Mgmax=0.8MmaxG+Pag=0.820.81060.219.81 =35.6104Nm主梁中间截面的最大弯曲应力根据公式2.4计算：=G+P+g=

30、MmaxG+P/Wx+Mgmax/Wy （2.4）式中主梁中间截面对水平重心轴线X-X的抗弯截面模数，其近似值： Wx=h3+B1h （2.5） Wy主梁中间截面对垂直重心轴线Y-Y的抗弯截面模数，其近似值：Wy=B1/3+hb （2.6）. 代入公式2.4因此可得：=G+P+g=MmaxG+P/Wx+Mgmax/Wy=21.21062038.4+35.6104902.4=1.08104N/cm2查表得16Mn的许用应力I=s/n=230/1.33=172.9MP主梁支承截面的最大剪应力根据公式计算： max=QmaxG+PS/Ix02 （2.7） 式中QmaxG+P是主梁支撑截面所受的最大剪

31、力，由公式2.8计算： QmaxG+P=P1+P2LBXC/L+qL2+4G0Ll0L+4G1 （2.8） Ix0主梁支承截面对水平重心轴线X-X的惯性矩，其近似值Ix0Wx0H0/2 （2.9） =h03+B1h0H02=650.63+30.60.66569.8/2=71140cm4S主梁支承截面半面积对水平重心轴线xx-的静矩：S=2h0/2h0/4+B1h0/2+12 （2.10） =2650.62654+30.60.665/2+0.6/2 =1236cm3代入公式2.7可得：max=QmaxG+PSIx02=max=93267.712367114020.6 =1350N/cm2=13.

32、5MPamax=13.5MPaI=I3 =95.6MPa 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下列公式进行计算：f=(P1L31+162+44)/48EIx （2.11）式中=P2/P1=31680/36960=0.857=BCX/L=160/1000=0.16IxWxH/2=2038.469.8/2=71140cm3代入公式2.11可得：f=P1L31+162+4448EIx=36960100031+0.857160.162+40.164/4831.71067.7114104=0.534cm允许的挠度值由公式f=L700=1000/700=1

33、.429cm得到因此 ff 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下列公式计算：fg=PgL3/48EIy+qgL4/384EIy （2.12）式中Pg=0.010.02vP1+P2=0.010.0245/6033600+28800=468936Nqg=0.010.02vq=0.010.0245/6023=0.170.34N/cmIy=WyB2=902.430.6/2=13806cm4代入公式2.12可得：fg=PgL348EIy+qgL4384EIy=PgL348EIy+qgL4/384EIy=0.302cm水平挠度的许用值：fg=L/2000=0.5cm fgfg

34、 由上面计算可知，主梁的垂直和水平刚度均满足要求。2.5端梁计算端梁受有主梁的最大支撑压力和桥架偏斜侧向载荷，其中，是起重机产生侧向力一侧最大轮压之和，是水平侧向力系数，根据跨度L=10m和大车轮距k=2.5m，由起重机设计手册图1-3-6（b）中查得，则。由主梁自重和满载小车在端梁极限位置求得，对端梁产生垂直弯矩和剪力，并认为两主梁的压力相同：主梁自重2t，小车自重3.5t，小车满载重量为3.5t+8t=11.5t。根据理论力学计算出。由于小车制动惯性载荷和端梁自重影响很小，通常在计算强度的时候忽略不计，端梁的载荷作用图如下：图2.3端梁在竖直面内载荷作用图 图2.4端梁在水平面内载荷作用图

35、端梁的计算的部位为弯矩最大的截面，如图中所示的截面I-I、支撑截面II-II和安装接头钉孔削弱的截面III-III。图2.5端梁计算部位示意图I-I截面的弯矩为MV=VmaxC=1.03105N0.1m=10300NmMH=PsC=6177.6N0.1m=617.8Nm剪力Qv=Vmax=1.03105NI-I截面的应力为=MV/WX+MH/WY （2.13）Wx=h3+B1h =400.63+23.10.840=1059.2cm3Wy=B13+hb =23.10.83+400.617.5=527.8cm3代入公式2.13得=MV/WX+MHWY=10300Nm/1059cm3+617.8Nm

36、3/527.8cm3=9.7MPa+1.17MPa=11MPa I=sn=230/1.33=172.9MPa剪应力一般不大，可不算。II-II截面的弯矩为MV=VmaxC=10300Nm（水平弯矩很小，不考虑）剪力Qv=Vmax=1.03105N应力为=MV/WIIII =QvS0/2Iz （2.14）WIIII为截面II-II的截面抗弯模量，S0为截面II-II的最大静矩。而抗弯模量WIIII=h/3+B1h=400.6/3+23.10.840=1059.2cm3 S0=169cm3Iz=WZb/2=400.63+3000.84041.6/2=206336cm4 代入公式2.14得=1030

37、0/1059.2=9.7MPa=1.03105N169cm3/(2206336cm40.8cm)=0.53MPa 截面III-III的垂直弯矩很大，但剪力和水平弯矩不大，主要计算安装接头的螺栓连接：螺栓选择M20，则螺栓截面积A=d2/4=3.144/4=3.14cm2由分析可知：腹板下一排螺栓受的拉力最大，每个螺栓受力为：Ni=(Hb)M/9n0H2d0/22.5d1/2+2n(Hba3)2+4ai/2 ) （2.15） H为端梁高度，H=416mm , M为连接处的垂直弯矩，如图所示，M=Vmax（1.250.625）=1.03105N0.625m=0.64105Nmn0是下盖板一端总受剪

38、面数，n0=36 ，腹板与下盖板上的连接螺栓都取M20，则，为do/d1=1,一侧腹板受拉螺栓总数n，n=36。b为螺栓距离盖板距离取为b=48mm a1=60mm， 代入公式2.15得N=(416mm48mm)0.64108Nmm/(36416mm2/2.5+236(416mm48mm60mm)2+4(160mm2+110mm2+60mm2) =3.37103N对应的每根螺栓上的拉应力为=Ni/A=3.37103N3.14cm2=10.7MPa=170MPa下盖板每个螺栓所受的剪力为Ns=H/2.5(Hb)d0/2d1/2Ni=416mm/(2.5(416mm48mm)13.37103) =

39、1.52103N,对应的剪应力=Ns/A=1.52103N/d=1.52103N/(2cm0.6cm)=12.7MPa=100MPa3.起升结构结合本次设计的起重机有主副起升机构，故起升机构的布置如下图所示：图3.1起升机构的布置图1-减去器 2-制动器 3-带制动轮的联轴器 4-浮动轴 5-联轴器 6-电动机 7-卷筒 8-卷筒支座3.1主起升机构的设计计算3.1.1钢丝绳的选择钢丝绳直径由起重机设计手册公式3-1-1给出 d=CS其中C为选择系数，起升机工作级别为M5，由表3-1-2查得C=0.104，S为钢丝绳最大工作静压力，由起重机设计手册公式2-2-2得 S=Q/(2mz)(1/12

40、3) （3.1） 式中m为倍率，初选m=3,桥式起重机中多选用双联滑轮组,由起重机设计手册表3-2-11得，z=0.98，由表2-2-3得1=2=3=4=5=6=0.98，代入公式3.1得：S=19678N d=CS=14.6mm 取d=15mm吊钩起重机的钢丝绳常用结构为6X（19），故选用的钢丝绳的型号为 （GB1102-74）。钢丝绳安全校核：钢丝绳计算破坏拉力Sb=nS=5.5S=108229N由起重机设计手册表3-1-10可查取6X(19)151550I光右交，钢丝绳公称抗拉强度1550MPa，最小破断拉力Sb=141KN SbSb所选钢丝绳安全3.1.2滑轮组的选择桥式起重机中多选

41、用双联滑轮组，由起重机设计手册表3-2-8查得起重量为10t情况下，倍率选择m=3，其布置图如下图所示：图3.2起重机滑轮组工作滑轮的直径，其中d为钢丝绳直径，d=15mm，e为轮绳直径比系数，由表3-2-1差得e=20，故D0ed=300mm，取D0=300mm。由起重机设计手册表3-2-6选择滑轮型号LGS8.2315130703.1.3吊钩的选择根据起升机构布置图，吊钩组选用短钩型，由起重机设计手册表3-4-1选取工作强度等级为M级，结合起升重量10t，由表3-4-2选取钩号为8，由表3-4-3查取吊钩的材料为DG20，柄部直径67mm，吊钩采用单钩钩型，由起重机设计手册表3-4-11查

42、得吊钩自重161Kg，两端滑轮间距L1=77mmD3035Q=(3035)10=94.9110.7mm取D=100mmh/D1.01.2取h/D=50mmD=吊钩强度的校核：对于单钩钩身，钩身主要弯曲截面A-A最危险，截面A-A中，内外侧边界最大应力应满足内=Qe1/FAKA(R0e1)外 =Qe2/FAKA(R0+e2) (3.2)由起重机设计手册表3-4-6可知，在如下梯形截面中：图3.4吊钩截面图b1=0.67h=67mmb2=0.4b1=27mme1=43mme2=57mm截面A-A面积FA=(b1+b2h)/2=94100/2=4700mm2截面A-A的形状系数KA由表3-4-6中查

43、得为0.1，R0=d/2+e1=93mm代入公式3.2得：内=Qe1/FAKA(R0e1)=100000N43mm4700mm20.1(9343)mm=183MPa由起重机设计手册表3-4-7可知=b/1.55=4021.55=259MPab由表3-4-4查取b=402MPa所以内外=Qe2FAKA(R0+e2)=10000057/(47000.1150)=81MPa所以外吊钩强度足够安全。3.1.4卷筒的选择根据传动设计机构，卷筒选择单层绕双联卷筒。卷筒直径 其中e为筒绳直径比，由表3-3-2查得e=18 ，d为绳子直径，d=15mm。所以 选取D=260mm绳槽半径 取R=8mm卷筒长度L

44、=2L0+L1+L2+Lg式中L0为卷筒上有螺旋槽部分长度，L0=Hmaxm/D0+Z1p其中Hmax为最大起升高度Hmax=8103mm，m为滑轮组倍率m=3，D0为卷筒计算直径D0=D+d=275mm，Z1为固定钢绳的安全圈数取Z1=1.5，p是绳槽节距p=d+24mm=1719mm取p=18mmL0=Hmaxm/D0+Z1p=8103mm3/(3.14275mm+1.518mm)=529mm，L1为无绳槽卷筒端部长度，由结构需求确定，取L1=2d=30mmL2为固定钢绳所需的长度L2=3p=54mmLg为中间光滑部分长度，由结构需求确定，取Lg=3d=45mm所以L=2L0+L1+L2+

45、Lg=2529+30+54+45=1271mm取L=1500mm卷筒壁厚：=0.02D+610取=15mm卷筒壁压应力验算：卷筒在钢丝绳拉力作用下，产生压缩，弯曲和扭转剪应力，其中压缩应力最大。当时，弯曲和扭转的合成应力不超过压缩应力的 ，只计算压应力即可。当时，要考虑弯曲应力。对尺寸较大，壁厚较薄的卷筒还须对筒壁进行抗压稳定性验算。卷筒筒壁的最大压应力出现在筒壁的内表面，压应力按下式计算： e=A1A2Smax/p（3.3）Smax为钢丝绳最大静拉力Smax=19678N是壁厚=15mm节距p=18mm,A1应力减小系数，一般取为 A1=0.75A2为多层卷绕系数取 A2=1代入公式3.3得

46、： e=A1A2Smax/p=0.75119678N/(15mm18mm)=54.7MPa选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度b=195MPa许用压应力：e=b/n1=195MPa/1.5=130MPaee卷筒强度验算通过故选定卷筒直径=260mm，长度L=1500mm；卷筒槽形的槽底半径=8mm，槽距；起升高度=8m，倍率m=33.1.5选择电动机计算静功率： Nj=(Q+G0)v/(10260) （3.4）Q是起重量Q=10t，G0=161kg，v是起升速度v=7.5m/min，是机构总效率=0.85 代入公式3.4得：Nj=(Q+G0)v/(10260) =146.5KW 电动机计算功率：

47、NKdNj=0.8146.5=117.2kW一般情况下式中系数取Kd=0.8根据起升机构JC=25%查起重机设计手册表5-1-13选用电机YZR 355L1-10,其 额定转速 n=578r/min3.1.6选择标准减速器卷筒的速度 nj=8.8r/min减速器总传动比 i=n/nj=65.7选择公称传动比为 i=63根据输入轴转速 及高速轴的输入功率 由起重机设计手册表3-10-6选用减速器的型号为QJS800-63IIIHW 其名义中心距800mm，传动比60，输入转速600r/min，许用功率158。3.1.7验算起升速度和实际需要功率实际起升速度：V=7.2m/min 误差：=(VV)

48、/V=(7.27.5)/7.5=4.1%=15%Nx=NxV/V=95.6kW63/65.7=91.7kWNe(25%)=132kW其中Nx=kisrNj=0.750.87146.5=95.6kWkis是工作类型系数，中级，kis=0.75,r= 0.87。3.1.8选择制动器所需静制动力矩：Mzkz（(Q+G0D0）/2ini0)=1.75(100000+1610)275231250.85=65.2Nm 式子中kz为制动安全系数，一般取 kz=1.75选择电磁块式制动器MWZ160-80，其额定制动力矩是80Nm，制动轮直径160mm，制动轮重量16kg。3.2副起升机构设计计算3.2.1钢

49、丝绳的选择钢丝绳直径由起重机设计手册公式3-1-1给出 d=CS其中C为选择系数，起升机工作级别为M5，由表3-1-2查得C=0.104，S为钢丝绳最大工作静压力，由起重机设计手册公式2-2-2得S=Q/(2mz)(1/123) （3.5） 式中m为倍率，初选m=2, 桥式起重机中多选用双联滑轮组,由起重机设计手册表3-2-11得，由表2-2-3得1=2=3=4=5=6=0.98，代入公式3.5得：S=23615N， d=15mm 取d=16.5mm吊钩起重机的钢丝绳常用结构为6X（19），故选用的钢丝绳的型号为 6X(19)17.51550I光右交（GB1102-74）。钢丝绳安全校核：钢丝绳计算破坏拉力Sb=nS=5.5S=86587N由表3-1-10可查取6X(19)17.51550I光右交，钢丝绳公称抗拉强度1550MPa时，最小破断拉力Sb=189.5KN Sb Sb所选钢丝绳安全3.2.2滑轮组的选择桥式起重机中多选用双联滑轮组，由起重