起重机毕业设计计算部分

题目学院:机械自动化专业:机械工程及其自动化学号:200603130212学生姓名:陈旭指导教师:龙靖宇日期:2010.6武汉科技大学本科毕业论文摘要本次毕业设计是针对毕业实习中桥式起重机所做的具体到吨位级别的设计。随着我国制造业的发展，桥式起重机越来越多的应用到工业生产当中。在工厂中搬运重物，机床上下件，装运工作吊装零部件，流水线上的定点工作等都要用到起重机。起重机中种数量最多，在大小工厂之中均有应用的就是小吨位的起重机，小吨位的桥式起重机广泛的用于轻量工件的吊运，在我国机械工业中占有十分重要的地位。但是，我国现在应用的各大起重机还是仿造国外落后技术制造出来的，而且已经在工厂内应用了多年，有些甚至还是七八十年代的产品，无论在质量上还是在功能上都满足不了日益增长的工业需求。如何设计使其成本最低化，布置合理化，功能现代化是我们研究的课题。本次设计就是对小吨位的桥式起重机进行设计，主要设计内容是16/3t桥式起重机的结构及运行机构，其中包括桥架结构的布置计算及校核，主梁结构的计算及校核，端梁结构的计算及校核，主端梁连接以及大车运行机构零部件的选择及校核。关键词：起重机；大车运行机构；桥架；主端梁；小吨位ABSTRACTThegraduationprojectisabridgecraneforthegraduationfieldworkdonebythetonnagelevelspecifictothedesign.AsChina'smanufacturingindustry,moreandmoreapplicationscranetowhichindustrialproduction.Carryaheavyloadinthefactory,machinepartsupanddown,theworkofliftingpartsofshipment,assemblylineworkshouldbefixedonthecraneisused.Thelargestnumberofspeciesofcranes,bothinthesizeofthefactoryintotheapplicationissmalltonnagecranes,bridgecranessmalltonnageoflightweightpartsforawiderangeoflifting,inChina'smachineryindustryplaysaveryimportantposition.However,ourcurrentapplication,orcopylargecranebehindthetechnologyproducedabroad,andhasbeenappliedinthefactoryformanyyears,andsome70to80yearsofproducts,bothinqualityorfunctionalityarenotgrowingtomeettheindustrialdemand.Howtodesignitthelowestcost,rationalizethelayout,functionmodernizationisthesubjectofourstudy.Thisdesignisforsmalltonnagebridgecranedesign,themaindesignelementsare16/3tcranestructureandoperationofinstitutions,includingthebridgestructure,calculationandcheckingthelayout,themainbeamstructurecalculationandchecking,endbeamscalculationandchecking,themainendbeamconnectandrunthecartandcheckingbodypartsofchoice.Keywords:Crane；Themovingmainframe；Bridge；Mainbeamandendbeam；Smalltonnage目录1续论……………11.1桥式起重机的介绍…………11.2桥式起重机设计的总体方案………………11.2.1主梁和桥架的设计………11.2.2端梁的设计…………………12大车运行机构的设计………22.1设计的基本原则和要求……………………22.1.1机构传动方案……………22.1.2大车运行机构具体布置的主要问题………22.2大车运行机构的计算………32.2.1确定机构传动方案………32.2.2大车车轮与轨道的选择及其强度校核……32.2.3运行阻力运算………………52.2.4选择电动机…………………62.2.5验算电动机的发热条件……………………62.2.6减速器的选择………………62.2.7验算运行速度和实际所需功率……………72.2.8验算起动时间……………72.2.9起动工况下校核减速器功率………………82.2.10验算启动不打滑条件………82.2.11选择制动器…………………102.2.12选择联轴器…………………112.2.13浮动轴的验算………………112.2.14缓冲器的选择………………123桥架结构的计算…………………143.1主要尺寸的确定………………143.1.1大车轮距……………………143.1.2主梁高度……………………143.1.3端梁高度……………………143.1.4桥架端部梯形高度…………143.1.5主梁腹板高度………………153.1.6确定主梁截面尺寸…………153.1.7加劲板的布置尺寸…………153.2主梁的计算…………………163.2.1计算载荷确定………………163.2.2主梁垂直最大弯矩…………163.2.3主梁水平最大弯矩…………173.2.4主梁的强度验算……………173.2.5主梁的垂直刚度验算………193.2.6主梁的水平刚度验算………193.3端梁的计算…………………203.3.1计算载荷的确定……………203.3.2端梁垂直最大弯矩…………203.3.3梁的水平弯矩………………203.3.4端梁截面尺寸的确定………213.3.5端梁的强度验算……………223.4主要焊缝的计算……………233.4.1端梁端部上翼缘焊缝………233.4.2端梁端部下翼缘焊缝………243.4.3主梁与端梁的连接焊缝……………………243.4.4主梁上盖板焊缝……………244结束语……………………255参考文献……………………266致谢……………………27武汉科技大学本科毕业论文.54~1.08N/cm取,QUOTE=1.08QUOTE,由此可得：QUOTE水平挠度的许用值：【QUOTE】=L/2000=2550/2000=1.275cm，因此QUOTE【QUOTE】由上面的计算可知，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，主梁的动刚度验算略。3.3端梁的计算3.3.1计算载荷的确定R=式中，K——大车轮距，K=460cm——小车轨距，=2000mm——传动侧车轮轴线到主梁中心线距离，取=110cm所以，R=182167N3.3.2端梁垂直最大弯矩在主梁支反力的作用下产生的最大弯矩——导电侧车轮轴线至主梁中心线距离，90m=182167*90=16.4*10N.cm3.3.3梁的水平弯矩S——车轮轴向载荷，（由【1】2-6）——侧压系数，由【1】图2-3取=0.18P——车轮轴压，即端梁的支反力，=0.18*182162*90=2951110N.cm端梁因小车在起制动惯性载荷作用下最大水平弯矩，P=P/7=57000/7=8142.9N=669134N.cm比较和两值可知，应取其中较大值进行计算。3.3.4端梁截面尺寸的确定根据【1】表7-2推荐，选定端梁各构件的板厚如下：上盖板δ=10mm，终端下盖板δ=10mm头部下盖板δ=12mm腹板δ=6mm按照【4】查得Φ500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（如下图左），其次再决定端梁中间截面尺寸（如下图右）。如下图配置的结果，车轮轮缘距上盖板底面30mm；车轮两侧距支撑处两下盖板内边为10mm，因此车轮与端梁不致磨碰。同时腹板中线正好通过车轮轴承箱的中心平面。最后，要检查端梁中部下盖板与轨道的距离。如图（右）所示，此距离为60mm，合适端梁截面尺寸简图3.3.5端梁的强度验算端梁中间截面对水平中心线x-x的截面模数：W=（hδ/3+Bδ）h=(52*0.6/3+40*1)*52=2620.8cm对y-y的截面模数W=（hδ+Bδ/3）b=(52*0.6+40*1/3)*27.4=1220cm对x-x的半面积积矩=1465.6cm中间截面对x-x的惯性矩I=W=70761.6cm中间截面最大弯曲应力=16.4*10/2620.8+2951110/1220=87MPa剪应力199516*1465.6/70761.6/2/0.6=34.4MPa端梁支撑面对水平重心线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中心线距上盖板中心线的距离：C==7.15cm水平重心线带腹板中线的距离：C=7.15-0.5-0.5*16.2=-1.45cm水平重心线距下盖板中线的距离：C=（16.2+0.5+0.6）-7.15=10.15cm端梁支撑截面对水平重心线x-x的惯性矩：I=40*1/12+40*7.15*71.5+2*16.2*16.2*0.6/12+2*16.2*0.6*1.45*1.45+2*11*1.2/12+2*11*1.2*10.15*10.15=4839cm端梁支撑截面对水平重心线x-x的最小截面模数：W=I*1/、（C+δ/2）=4839/（10.15+0.6）=450.14cm端梁支撑截面水平重心线x-x下半面积矩：S=2*11*1.2*10.15+（10.15-0.6）*0.6*(10.15-0.6)/2=296cm端梁支撑截面附近的弯矩：M=Rd=2914672N.m端梁支撑截面的弯曲应力由【1】公式（7-36）计算：σ==2914672/450.14=64.75MPa端梁支撑截面的剪应力由【1】公式（7-37）计算：τ==182167*296/2/4839/0.6=80.1MPa端梁支承截面的合成应力：=136.8MPa材料许用应力[σd]=(0.80~0.85)[σ]=132.3~140.6MPa[τd]=(0.80~0.85)[τ]=76.5~81.3MPa强度验算结果，所有计算应力均小于材料的许用应力，故端梁的强度满足要求。3.4主要焊缝的计算3.4.1端梁端部上翼缘焊缝端梁支撑截面上盖板对水平重心线x-x的截面矩：S=40*1*7.15=286cm端梁上盖板翼缘焊缝的剪应力由【1】公式（7-40）得：=182167*286/4/4839/0.7/0.6=64MPa式中，——上盖板翼缘焊缝数；——悍肉高度，取0.6cm3.4.2端梁端部下翼缘焊缝端梁支撑面下盖板对水平重心线x-x的面积矩S=2*12*1.2*10.15=292.32cm端梁下盖板翼缘焊缝的剪应力由【1】公式（7-41）得：=182167*292.32/4/4839/0.7/0.6=65.5MPa3.4.3主梁与端梁的连接焊缝主梁与端梁腹板的连接焊缝的剪应力【1】公式由7-42计算=199516/2/0.7/0.6/60=39.56MPa式中，h——连接处焊缝计算高度。3.4.4主梁上盖板焊缝主梁在支撑处最大剪切力作用下，上盖板焊缝剪切力由7-43计算得：式中，——主梁在支撑处截面对水平重心线x-x的惯性矩前面已经算过为187488cmS——主梁上盖板对截面水平重心线的面积矩：S=50*0.8*（60+0.8）/2=1216cm因此，计算得：=199516*1216/2/0.7/0.6/187488=15.4MPa焊缝的许用应力，由第三章查得，[τ]=95MPa,因此各焊缝计算应力均满足要求。4结束语经过两个多月的努力，我终于完成了16/3t桥式起重机大车运行机构及整体结构的设计。在此期间，我完成了设计方案的确定，计算，电子绘图，手工绘图，设计报告等工作。该次设计也是我在大学生活中，历时时间最长，设计内容最多，遇到的挑战最多的一次设计。通过我不懈的努力，逐渐从对起重机认知的模糊到熟悉，并最终清晰的展现在图纸上。为了做好这次毕业设计，我查阅了很多资料，学到了很多设计时应用的方式方法。虽然我的设计在细节上有很多不足之处，例如细节尺寸的确定问题，有些就没有仔细斟酌，但是，对于整体布置方面，我尽量在传统设计的基础上让桥架上各部件的布置趋于合理化人性化。此次毕业设计将使我受益终身，让我明白了只有认真的去研究，仔细的做设计才能做出优秀的成果，对于我在将来的工作和学习很有启发意义。5参考文献【1】陈道南，盛汉中.起重机课程设计[M].北京：冶金工业出版社，1993【2】陈道南.起重运输机械[M].北京：冶金工业出版社，1997【3】张质文，王金诺，虞和谦等.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998【4】东北工学院«机械零件设计手册»编写组，机械零件设计手册（第二版），冶金工业出版社，1987【5】中华人民共和国国家标准GB3811-83起重机设计规范.北京：中国标准出版社，1983【6】大连起重机厂.起重机设计手册[M].沈阳：辽宁人民出版社，1979【7】扬长骙.起重机械[M].北京：机械工业出版社,1982【8】中国工程机械网.工程起重机产业现状及发展趋势[J]./news/articleview/2004-5-10/article_view_142