30t起重设备起升机构设计毕业设计

毕业设计设计题目：30t起重设备起升机构设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日起重机械用来对物料作起重、运输、装卸和安装等作业的机械设备，它可以减轻体力劳动、提高劳动生产率和在生产过程中进行某些特殊的工艺操作，实现机械化和自动化。起重机械运送的物料可以是成件物品，也可以是散料,或者是液态的。起重机受的载荷是变化的，它是一种间歇动作的机械。起重机一般由机械、金属结构和电气等三大部分组成，机械方面是指起升、运行、变幅和旋转等机构，即起重机一般是多种动作的。本设计通过对桥式起重机的大车运行机构部分的总体设计计算，以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用；运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计，完成了桥式起重机的机械部分的设计。通过一系列的设计，满足了30/5t起重量、桥跨度为16.5米的设计要求，并且整个传动过程比较平稳，且大车运行机构结构简单，拆装方便，维修容易，价格低廉。ABSTRACTCraneisakindofmechanicalequipmentsusedforlifting,moving,loading/unloading,andinstailing.Itcanlowerthemanualworkloadandupgradeproductivity.Itcanbeoperatedinsomespecialenvironment,too,andworkwithhighautomaticlevel.Cranecanoperatewholeobjects,disintegratedmaterials,orliquidsubstances.Thecraneloadsvaryfromtimetotime,soitisaperiodicoperationalmachine.Acranecontainsthreemajorparts,mechaniccomponents,ametalstrueture,andelectricaldevices.Acrane'smechanicalmovementsaremulti—actions,suchasraisingrunningandrotating.Thispaperismaindealwithmechanicaldesignforthemoving

mainframeofbridgecrane,includingalldesigncalculation

selectionofelectricalmotors,clutch,buffer,andbrakes,the

designandcalculationofthemainframereducer,calibrationand

verificationofthecalculationfortheparts,andstructuredesigns.

Throughaseriesofwork,thedesignissatisfiedwiththefunctional

requirements,30/5ttonliftingpowerand16.5metersbridgespan.

Thecourseofdriveisquitesmooth.Themechanicalstructureofthe

mainframeissimple,easytoinstall/disassemble,andmaintain.And

ithaslowcost.TOC\o"1-5"\h\z前言1第一章绪论21.1工程机械及我国起重机的发展现状21.2桥式起重机概况21.2.1起重机简介21.2.2桥式起重机简介31.2.3桥式起重机的结构31.3起重机设计的总体方案31.3.1小车的设计：31.3.2端梁的设计：4第二章起重机主起升机构的设计52.1钢丝绳的选择52.1.1钢丝绳受到静拉力的计算52.1.2钢丝绳型号选择52.1.3滑轮组选择62.2卷筒的选择62.2.1卷筒直径选择62.2.2卷筒长度72.2.3卷筒的转速计算72.3选择电动机72.3.1电动机静功率的计算72.3.2电动机功率72.3.3电动机过载能力校验82.4减速器的选择82.4.1传动比的计算82.4.2标准减速器的选择82.4.3验算减速器82.5选择制动器92.6选择轴及联轴器102.6.1轴的选择：102.6.2联轴器的选择102.7起动及制动时间验算102.7.1起动时间和起动加速度验算102.7.2制动时间和制动平均加速度验算11第三章起重机副起升机构的设计12第四章小车运行机构的设计134.1运行阻力的计算134.1.1摩擦力Fm的计算134.1.2坡道力Fp的计算13运行风阻力FW14电动机的选择144.2.1电动机的静功率的计算144.2.2电动机的初选144.2.3电动机的过载能力校验154.3起动时间与起动平均加速度的验算164.3.1满载，上坡，迎风的起动时间16起动平均加速度计算164.4标准减速器的选择164.4.1减速器传动比164.4.2标准减速器的选用174.5制动器的选择174.6传动轴和联轴器的选择18轴的直径选择18高速轴联轴器18低速轴的联轴器184.7运行打滑验算19起动时按下式进行验算19制动时按下式进行验算19第五章大车运行机构的设计205.1设计的基本原则和要求20机构传动方案20大车运行机构具体布置的主要问题215.2大车运行机构的计算21摩擦力Fm的计算21坡道力Fp的计算22运行风阻力FW225.3电动机的选择22电动机的静功率的计算225.3.2电动机的初选22电动机的过载能力校验235.4起动时间与起动平均加速度的验算23起动时间的验算235.4.2起动平均加速度计算255.5标准减速器的选择255.5.1减速器传动比255.5.2标准减速器的选用255.6制动器的选择26第六章双梁桥式起重机金属结构设计276.1载荷的计算276.1.1自重载荷276.1.2移动载荷276.2主梁的结构及尺寸选择286.2.1按梁的强度条件确定梁高hs286.2.2按刚度条件确定梁高296.2.3梁的截面参数取值296.3主梁设计计算296.3.1强度计算296.3.2主梁的刚度计算31第七章焊接工艺设计32结论35谢辞36参考文献37附录38唐山学院毕业设计唐山学院毕业设计#n减速器效率取0.9所以T=2304.57N.m选择CL3型。c24.7运行打滑验算为了使起重机在运行时可靠的起动或制动，防止出现驱动轮在轨道上打滑现象，避免车轮打滑影响起重机正常工作和加剧车轮的磨损，应分别对起制动进行验起动时按下式进行验算制动时按下式进行验算以上两式中：屮粘者系数，室内的起重机取0.15K粘着安全系数，取1.1p轴承的摩擦系数，根据表2-3-3取0.08d是轴承内径65mmD车轮踏面直径350mmR驱动轮的最小轮压，112KNminT打滑时电动机的平均起动转距，计算出的为92.5N.mmqK及其他传动件飞轮矩影响的系数，折算到电动机轴上可取1.1。J电动机转子转动惯量0.062J电动机轴上带制动轮联轴器的转动惯量0.4512a起动平均加速度0.13T打滑一侧的制动转距，取68.8za制动平均减速度0.13,—般对于桥式起重机的减加速度相同计算。z经过验算合格。第五章大车运行机构的设计5.1设计的基本原则和要求大车运行机构的设计通常和桥架的设计一起考虑，两者的设计工作要交叉进行，一般的设计步骤：确定桥架结构的形式和大车运行机构的传方式布置桥架的结构尺寸安排大车运行机构的具体位置和尺寸综合考虑二者的关系和完成部分的设计对大车运行机构设计的基本要求是：机构要紧凑，重量要轻和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构好布置尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架刚度维修检修方便，机构布置合理机构传动方案大车机构传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，桥式起重机常用的跨度（10.5-32M）范围均可用分别传动的方案本设计采用分别传动的方案。大车运行机构具体布置的主要问题联轴器的选择轴承位置的安排轴长度的确定这三者是互相联系的。在具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点：因为大车运行机构要安装在起重机桥架上，桥架的运行速度很高，而且受载之后向下挠曲，机构零部件在桥架上的安装可能不十分准确，所以如果单从保持机构的运动性能和补偿安装的不准确性着眼，凡是靠近电动机、减速器和车轮的轴，最好都用浮动轴。为了减少主梁的扭转载荷，应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆;尽量靠近端梁，使端梁能直接支撑一部分零部件的重量。对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料，在浮动轴有足够的长度的条件下，使安装运行机构的平台减小，占用桥架的一个节间到两个节间的长度，总之考虑到桥架的设计和制造方便。制动器要安装在靠近电动机，使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的作用。5.2大车运行机构的计算大车运行机构与小车运行机构的运行方式相同，大车的运行速度84.7m/min，估计自重2500Kg。双梁起重机大车在平直的轨道上运行静阻力F包括有摩擦力F的作用jm有坡道阻力F的作用，还用风阻力F的作用。这里所设计的起重机在理想条件下风pw阻力F=0.w摩擦力Fm的计算大车满载运行的最大摩擦阻力Fm二(Q+G)22+MdPD式中：Q是起升载荷。G是大车自重约为2500kg.f滚动摩擦系数，查表2-3-2取0.3.d是与轴承相配合出轴的直径100mm。U为车轮轴承摩擦系数，查表2-3-3取0.015D是车轮的踏面直径是600mmFm=64.75Kg坡道力Fp的计算F=(Q+G)sin二p式中：为坡度角。因为一般坡度角很小，计算中可用轨道坡度i来替代sin-,一般桥式起重机i值取0.001。那么F=18.5p运行风阻力Fw由于所设计的桥式起重机是在理想条件下运作，不考虑风的因素。故取0。所以，F=83.25Nj5.3电动机的选择电动机的静功率的计算v是初选运行速度为84.7m/min0"机构运行效率。取0.9。m电动机个数为2个。那么，P=3.92Kwj5.3.2电动机的初选由于运行机构的静功率载荷变化小，动载的变化大，因此电动机的额定功率应大于静功率，以满足要求。桥式起重机一般按以下公式选择。K是考虑到电动机起动时惯性影响的功率增大系数，可取1.54d所以，P=6.04Kwj故在样本中选取6.3kw,根据工作情况，该电动机的通电持续率Jc=25%,CZ=300.转速选择1000转/分。故选取YZR160M1-6型。电动机的过载能力校验P是基准通电持续率的电动机功率。nM电动机个数。炸是相对于基准通电持续率的平均起动转矩的表示值。一般饶线型异步电动机取1.7。F运行静阻力为83.25NjIIV运行速度，根据与初选的电动机转速确定传动比，i=20.49。所以v=1.41,刀J机构的总的转动惯量，即折算到电动机轴上的转动惯量，按照下式计算工J二k（J1+J2）m+（Q+G浪二i.90kg/加n^J是电动机转子的转动惯量1J电动机轴上制动轮上和联轴器的转动惯量。2K计及到其他传动件飞轮矩的影响系数可取1.1。Ts取10s.n电动机的额定转速。那么，P=5.23kwd5.4起动时间与起动平均加速度的验算起动时间的验算

1t=—起满mM-M平起静满0.975(Q+G)•V0.975(Q+G)•V2大车+knm375M=(0.7—0.8)M=0.75x2.5=1.875kg/m2平起maxM”满载时电动机轴上的静力矩静满p•D6.3x0.6M===0.103kg/m22•i•n2x20.49x0.9m电动机个数，m=2V行速度，V=84.7/60=1.41m/s大车大车n电动机转速，n=921r/minn车运行机构效率，n=0.9k考虑其它传动件惯性矩影响的系数，k=1.1J电动机转子惯性矩，J=0.45kg/m2电电J电动机轴上带制动轮联轴器的惯性矩J=1.08联联故，T起满=14大车运行机构满载起动时间在10—15秒之间，所以起动时间满足要求。②.平均加速度的验算为避免冲击及物品摆动，a<0.262m/s2平满V84.7a—大车==0.1008m/s2<0.262m/s2平满t60x14起满所以平均加速度也满足要求。(4).电动机发热验算电动机不过热条件：N>k•r•N静N电动即额定功率，N=6.3kwN满载时静功率，N=0.6kw静静k机构工作类型系数，k=1.0r与起动制动有关，查《重机设计手册》得r=1.3k•r•N=1.0x1.3x0.6=0.78kw<N=6.3kw静所以满足不发热条件。5.4.2起动平均加速度计算为了避免过大的冲击及物品摆动，应验算起动时间的平均加速度，一般应在允许范围内，参考表2-3-6。a=v/1=0.1007,故在允许范围内。5.5标准减速器的选择5.5.1减速器传动比IIn机构的计算传动比i==20.49D车轮的踏面直径，为600mmn电动机的额定转速v初选电动机的运行速度84.7m/min05.5.2标准减速器的选用减速机的设计寿命该与机构的总的寿命相符合。由于运行机构的动载荷较大所以应该以实际载荷来选择。由于起动和制动时的惯性载荷几乎全部传给传动零件，那么我们就要根据起动是的工况来确定。减速机的计算输入功率为：Pj=ftiIfvm减速机的个数，这里为2个V运行速度1.41n运行机构的效率0.9F运行起动是的惯性力，按下式计算：g

其中〔是考虑到机构中旋转质量的惯性力的增大系数。取1.2。那么P=65.4Kwj5.6制动器的选择制动器是根据起重机满载时，且顺风情况，下坡运行制动时进行选择，应在规定时间内停车，制动转距按下式计算；Fp坡道阻力，为18.5N；F风阻力，在室内为0。wIIF满载是的最小摩擦力。ml』制动器的个数2；t制动时间在表2-3-6中选择为4.0s.那么T=68.825N.mzz故在制动器样本当中选择YW200-300-2型电力液压块式制动器。电动机选择YZR160M1-6,功率2个6.3kw.转速为921转，工作制同小车相同。减速机型号为PJ-350-V-Z（①65）,传动比为20.49。制动器型号为YW200-300-2型，制动力矩为2x180N.m。缓冲行程为140mm，车轮直径600mm,机构的布置情况如图图5-1大车运行机构图1—电动机2—制动器3—高速浮动轴4—联轴器5—减速器

6—联轴器7低速浮动轴8—联轴器9—车轮

第六章双梁桥式起重机金属结构设计6.1载荷的计算作用在桥架上的载荷有自重载荷，起升载荷，活动载荷，水平惯性载荷，等。6.1.1自重载荷自重载荷可以分为均布载荷和集中载荷两种。均布载荷有：主梁，走台栏杆，配电管道等的重力。。集中载荷有：司机室，大车运行机构,，布置在走台上的气设备的重力。在普通设计当中只是以照经验图选择载荷。那么本车的一根主梁的半个桥架即G桥为4T.6.1.2移动载荷移动载荷为小车的自重载荷和起升载荷，以小车轮压方式作用在主梁上。轮压图如图—/F—/F小车各支撑；轮压的计算:R1=(G2+Q)(1—t/b)(l-e/L);R2=(G2+Q)(l-t/b)e/L;R3=(G2+Q)(l-e/L)t/b;R4=(G2+Q)et/bLG是小车的自重Q是货物的重力。2t,e是小车及货物的重心在支撑平面内的投影。t=1040mm,e=1000mm.计算得：所以轮压分布如图4所示；紐何因(kN)6.2主梁的结构及尺寸选择6.2.1按梁的强度条件确定梁高hs式中：k二〔g+卩竺］C+pPg^沁0.475，PQ丿PQ其中：C将小车轮压转化为跨中集中载荷时小车的换算系数,1C=1-b/2L1b小车的轴距，［6］腹板的总厚度，为20mm［6］材料的许用应力取120Mpa二腹板加劲板的重量/腹板的重量^1/3

6.2.2按刚度条件确定梁高E=200Gpa计算得：hr~672.6mm6.2.3梁的截面参数取值一般的设计中按照表4-3-12选择：梁高h选择,h/L=l/14~1/20那么在以上几个条件都允许的情况下，选择h=850mm腹板，翼缘板的厚度。因为起重量是16t所以腹板的厚度取10mm，受压翼板的厚度，有局部稳定性条件，一般为6三b/60，所以取10mm..翼缘板宽度b,对于正规箱型取b=（0.33〜0.55）h,所以取450mm。两腹板的间距b二b-（40〜60）,所以选择390mm,.加劲肋的间距a,可根据腹板高度h0与腹板厚度之比来确定。H/：=141.6故在100（235/：）1/2<h/6£170（235/：）1/20hs0hs所以按一下计算方式：当hn1/2/6£1200时，直接aW2h,那么a在设计中选0h0择1000mm.低加劲肋选择a的1/2到1/3。6.3主梁设计计算6.3.1强度计算在垂直平面内的普通弯曲应力按简支梁计算，受力如图5：图6-3简支梁图当p>p时，主梁的最大弯矩截面距左支点的距离为12所以Z=7649mm其最大弯矩为M二P+卩2r(p,+P)L-P2b12二4981.67KNmmax4LL122•」当小车位于梁端时，即z=0.主梁的剪力最大Q二p+p-pXb/L=110.47KNmax122L3主梁在水平面内按框架计算，由p大惯，和qL3M二P大惯・LH4式中:8c3+13

函式中:B是端梁的长度是4812mm，c是端梁除去轨道宽度，一端的长度为1406mm,l为轨道的宽度2000mm,所以，r=17.5m.P大惯二(16000+6227)x9.8x0.19=41.386KNq惯=1658.1N那么，M=114.37KN.m图示6,7如下:H图6-4主梁分布惯性力图图6-5主梁集中惯性力图工MM「]跨中翼缘板总的弯曲应力◎w二v+MHWWTOC\o"1-5"\h\zzyM固定和移动在计算截面引起的弯矩之和。vW是在垂直方向上截面抗弯模量。W=bh2/6=0.05zzW是在水平方向的截面抗弯模量。W=hb2/6=0.023yybw=99.6+4.9=104.5MpaW[a]=120Mpa跨端截面腹板的最大剪应力为b其中：Q计算截面上的计算剪力Qmax二P]+P2-Pc-二110.47KNI计算截面上的惯性矩bh3/12=0.0246xS计算剪应力处截面的最大静矩0.15206腹板厚度。6mmt=30.16MpaWC]=90Mpa故以上强度条件满足要求。6.3.2主梁的刚度计算主梁的垂直静刚度计算如下：对于四轮小车其中：p,p小车的计算轮压。12E材料的弹性模量，200GPa.I梁的转动惯量，计算出得0.02175f=4.29W[f]=16500/2000=8.25v故刚度符合要求。第七章焊接工艺设计对桥式起重机来说，其桥架结构主要是由很多钢板通过焊接的方法连接在一起,焊接的工艺的正确与否直接影响桥式起重机的力学性能和寿命。角焊缝常用的确定焊角高度的方法bA—diGiiiax::JGiiuii图7-1角焊缝常用的确定焊角高度的方法角焊缝最小厚度为：a^0.38+1maxSmax为焊接件的较大厚度，但焊缝最小厚度不小于4mm，当焊接件的厚度小于4mm时，焊缝厚度与焊接件的厚度相同。角焊缝的厚度还不应该大于较薄焊接件的厚度的1.2倍，即：aW1.2Smin按照以上的计算方法可以确定端梁桥架焊接的焊角高度a=6mm。在端梁桥架连接过程中均采用手工电弧焊，在焊接的过程中焊缝的布置很关键。钢结构设计规范、构造要求、对吊车梁和吊车桁架的要求有：1焊接吊车梁的翼缘板宜用一层钢板，当采用两层钢板时，外层钢板宜沿梁通长设置，并应在设计和施工中采取措施使上翼缘两层钢板紧密接触。2支承夹钳或刚性料耙硬钩吊车以及类似吊车的结构，不宜采用吊车桁架和制动桁架。3焊接吊车桁架应符合下列要求：（1）在桁架节点处，腹杆与弦杆之间的间隙A不宜小于50MM，节点板的两侧边宜做成半径R不小于60MM的圆弧；节点板边缘与腹杆轴线的夹角0不应小于30。（图7-1）；节点板与角钢弦杆的连接焊缝，起落弧点应至少缩进5MM（图7-2a）；竹点板与H形截面弦杆的T形对接与角接组合焊缝应子焊透，圆弧处不得有起落弧

缺陷，其中重级工作制吊车桁架的圆弧处应予打磨，使之与弦杆平缓过渡（图7-2b）。（2）杆件的填板当用焊缝连接时，焊缝起落弧点应缩进至少5MM（图7-2c），重级工作制吊车桁架杆件的填板应采用高强度螺栓连接。（3）当桁架杆件为H形截面时，节点构造可采用图7-3的形式。（9）㈣（O图7-2吊车桁架节点4吊车梁翼缘板或腹板的焊接拼接应采用加引弧板和引出板的焊透对接焊缝，引弧板和引出板割去处应打磨平整。焊接吊车梁和焊接吊车桁架的工地移段拼接应采用焊接或高强度螺栓的摩擦型连接。5在焊接吊车梁或吊车衍架中，要求焊透的T形接头对接与角接组合焊缝形式宜如图7-4所示。6吊车梁横向加劲肋的宽度不宜小于90MM。在支座处的横向加劲肋应在腹板两侧成对设置，并片与梁上下翼缘刨平顶紧。中间横向加劲肋的L端应与梁厂翼缘刨平顶紧，在重级工作制吊车梁中，中间横向加劲肋亦就在腹板两侧成对布置。而中、轻级工作制吊梁则可单侧没置或两侧错开没置。在焊接吊车梁中。横向加劲肋（含短加劲肋）不得与受拉翼缘相焊•但可与受压翼缘焊接。端加劲肋可与梁上下翼缘相焊、中间横向加劲肋的下端宜在距受拉下翼缘50-100MM处断断开，其与腹板的连接焊缝不宜在肋下端起落弧。当吊车梁受拉翼缘（或吊车桁架下弦）与支撑相连时不宜采用焊接图7-4焊透的T型接头对接与角接触组合焊缝7直接铺设轨道的吊车衍架上弦.其构造要求应与连续吊车梁相同。8重级工作制吊车梁中，上翼缘与柱或制动桁架传递水平力的连接宜采用高强度螺栓的摩擦型连接，而下翼缘与制动梁的连接，可采用高强度螺栓摩擦型连接或焊缝连接。翼与柱的连接构造应设法减少由于吊车梁弯曲变形而在连接处产生的附加应力。9当吊车桁架和重级工作制吊车梁跨度等于或大于12M,或轻、中级工作制吊车梁跨度等于或大于18M时，宜设置辅助桁架和下翼缘（下弦）水平支撑系统。当设置垂直支撑时，其位置不宜在吊车梁或吊车衍架竖向挠度较大处。对吊车桁架，应采取构造措施，以防止其上弦因轨道偏心而扭转。10重级工作制吊车梁的受拉翼缘板（或吊车桁架的受拉弦杆）边缘，宜为轧制边或自动气割边，当用手工割或剪切机切割时，应沿全长刨边。11吊车梁的受拉翼缘（或吊车桁架的受拉弦杆）上不得焊接悬挂设备的零件，并不宜在该处打火或焊接夹具。12吊车钢轨的接头构造应保证