5吨通用桥式起重机小车设计.rar

说明书说明书题目：题目：5 吨通用桥式起重机小车设计吨通用桥式起重机小车设计 I目 录目 录第 1 章 起升机构计算.31.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组.31.2 选择钢丝绳.31.3 确定卷筒尺寸并验算强度.41.4 计算起升静功率.51.5 初选电动机.61.6 选用减速器.61.7 电动机过载验算和发热验算.71.8 选择制动器.71.9 选择联轴器.81.10 验算起动时间.91.11 验算制动时间.91.12 高速轴计算.101.12.1 疲劳计算.101.12.2 静强度计算.11第 2 章 小车运行机构计算.122.2 选择车轮与轨道并验算其强度.122.2.1 疲劳计算.122.2.2 强度校核.132.3 运行阻力计算.132.4 选电动机.142.5 验算电动机发热条件.152.6 选择减速器.152.7 验算运行速度和实际所需功率.152.8 验算起动条件.162.9 按起动工况校核减速器功率.172.10 验算起动不打滑条件.172.11 选择制动器.182.12 选择联轴器.192.13 验算低速浮动轴强度.202.13.1 疲劳计算.202.13.2 静强度计算.21第三章 小车安全装置计算.223.1 小车缓冲器.223.1.1 缓冲行程.223.1.2 缓冲能量WE.223.1.3 最大缓冲力maxF.22说明书说明书 II3.1.4 橡胶缓冲器的主要尺寸 橡胶断面积 A.233.1.5 缓冲器的额定缓冲行程ns,额定缓冲容量nE和极限缓冲力 F.233.1.6 实际的缓冲行程s，最大缓冲力maxF和最大减速度maxa.23参考文献.241 概概 述述起重机的用途是将物品从空间的某一个地点搬运到另一个地点。为了完成这个作业，起重机一般具有使物品沿空间的三个方向运动的机构。桥式类型的起重机是依靠起重机运行机构和小车运行机构的组合运动使所搬运的物品在长方形平面内作运动。桥式起重机是现代工业生产和起重运输中实现生产过程机械化、自动化的重要工具和设备。所以桥式起重机在室内外工矿企业、钢铁化工、铁路交通、港口码头以及物流周转等部门和场所均得到广泛的运用。桥式起重机是横架与车间、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，所以又称“天车”或者“行车”。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就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。桥式起重机广泛应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。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。起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。说明书说明书 2桥式起重机的特点是可以使拴在吊钩或是其它取物装置上的重物在空间实现垂直升降或水平运移。第第 1 章章 起升机构计算起升机构计算1.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组1.1 确定传动方案,选择滑轮组和吊钩组按照构造宜紧凑的原则，决定采用下图的传动方案。如图（1-1）所示，采用了单联滑轮组.按 Q=5t，取滑轮组倍率hi=2，因而承载绳分支数为 Z=4。副起升机构简图（1-1）0G吊具自重载荷，其自重为 G=2.0%qP=0.0249kN=0.98kN1.2 选择钢丝绳1.2 选择钢丝绳若滑轮组采用滚动轴承，当hi=2，查表得滑轮组效率hh=0.97，钢丝绳所受最大拉力kNxiQGSh88.1297.04198.049hh0max按下式计算钢丝绳直径 d d=cmaxS=0.09688.12=10.895mmc:选择系数，单位 mm/N，选用钢丝绳b=1850N/mm，根据 M5 及b查表得 c说明书说明书 3值为 0.096。选不松散瓦林吞型钢丝绳直径 d=10mm，其标记为 6W(19)-10-185-I-光-右顺(GB1102-74)。1.3 确定卷筒尺寸并验算强度1.3 确定卷筒尺寸并验算强度卷筒直径卷筒和滑轮的最小卷绕直径0D min0Dhd式中 h 表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数；查表得：卷筒1h=18；滑轮2h=20卷筒最小卷绕直径min0D=1hd=1810=180滑轮最小卷绕直径min0D=2hd=2010=200考虑起升机构布置及卷筒总长度不宜太长，滑轮直径和卷筒直径一致取D=400。卷筒长度 L=1500mm卷筒壁厚=0.02D+(610)=0.02400+(610)mm=1418mm，取=18mm，应进行卷筒壁的压力计算。卷筒转速0Dmvnnt=2133.140.4r/min=20.7r/min。卷筒强度计算1）钢丝绳缠绕箍紧产生的压应力a44.5925142081075.01ymaxMPAtSmaxS钢丝绳最大拉力；，应力减小系数，一般取 0.75t钢丝绳卷绕节距（mm）;y1A说明书说明书 4卷筒壁厚（mm）；2）弯曲应力弯曲力矩mN85.99413.2220810maxKLSMW抗弯截面系数0.0015804.0)140.0240.0(04.032)2(324444DDDW 3）弯曲应力a54.4215800.085990wwMPWM合成应力1ywy1许用拉应力，对于钢=为抗拉强度，对于铸铁，bb1s2/2/；5.1/25.4/sbbyyyyy为抗拉强度，对于钢，许用压应力，对于铸铁选用卷筒材料为 Q235B,MPas235=235/2=117.5MPa=235/1.5=156.6MPa=a95.2554.4254.426.1565.117MP17kW实际起升速度nv=1335.2231.5=14.54m/min；实际起升静功率jP=15.12.6118561=1kW。用类载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。1.7 电动机过载验算和发热验算1.7 电动机过载验算和发热验算过载验算按下式计算nPnmGQmH10000=60894.0100034.1910)98.049(5.211.23=15.136kW说明书说明书 6nP=17KW15.136kW，此题nP恰好与jcP=25P的功率相等。式中nP:基准接电持续率时，电动机额定功率，单位为 kW；H:系数，绕线式异步电动机，取 H=2.1；m:基准接电持续率时，电动机转矩允许过载倍数，查表得m 取 2.5；m:电动机个数；:总机械效率=0.894。发热验算按下式计算:3PP 式中 P:电动机在不同接电持续率 JC 值和不同 CZ 值时允许输出功率，单位为 kW，按 CZ=150，JC 值=25%，查表得 P=15.393kW；mGQGPn1000)(0=30.8(490.98)1013100010.894=10.24kW 15.3310.24PPkW过载验算和发热验算通过。1.8 选择制动器1.8 选择制动器按下式计算，选制动器 zhMzhKjM式中zhM制动力矩，单位为 N.m；zhK制动安全系数，查表 M5 得zhK=2.0；jM下降时作用在电动机轴上的静力矩，单位为 N.m；jM=300()(490.98)100.8522216QGDmi=663N.m 下降时总机械效率，通常取0.85 zhM=zhM=1.25663=828 N.m说明书说明书 7选用 YW-400-500 制动器，制动轮直径 D=400mm，其额定制动力矩 400-800Nm.考虑到制动时间，安装时将制动力矩调整到 700Nm.1.9 选择联轴器1.9 选择联轴器根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M计算的所需力矩 M,则满足要求。电动机的轴伸：d=75mm(柱形)，长度 E=1400.5mm；减速器轴伸：d=65mm(柱形)，长度 E=140mm；浮动轴的轴头：d=60mm，长度 E=140mm。选取 CL 型齿轮连轴器：减速器高速轴侧选用 CL6，J=0.7Kg.m,质量 79.9kg，带制动轮=315mm电动机轴侧选用 CL6，J=0.7Kg.m，质量 79.9kg,带制动轮=315mm电动机额定力矩 467.48Nm7153595509550nNNNPT计算所需力矩 M=n8nM=1.51.8467.48=1262.20N.M式中 n安全系数取 n=1.5；8刚性动载系数，取81.8.M=280M=1262.20N.M所选连轴器合格.1.10 验算起动时间1.10 验算起动时间起动时间 10)()()(3752220302miDGQGDcMMntjqdq=3222951.9(490.98)100.411.15(1.526.87.4)375(289 179.07)1640.894、=0.99s说明书说明书 8式中：()22221()()()dlzGDGDGDGD=+=1.5+26.8+7.4=35.7kN.m静阻力矩miDGQMj2)(00=3(490.98)100.421640.894=179.07N.m电动机启动力矩qM=1.7nM=1.7170=289N.m平均起动加速度60qnqta=131.060=0.22m/sqa=0.22 m/sa=0.4 m/s电动机启动时间合适。1.11 验算制动时间1.11 验算制动时间制动时间)()(375222002miDGQGDCMMnthjzhdzh=3222967(490.98)100.41.15(1.526.87.4)375(290143)1640.894 =0.86sdn电机满载下降转速，单位为 r/min；dn=dnn 02=21000-967=1068r/minzhM=290N.mjM=143N.m平均制动减速器速度60zhnzhtVa=130.8560=0.25m/s7.58MPa所以疲劳强度足够说明书说明书 101.12.2 静强度计算静强度计算按照 II 类载荷进行静强度计算m1168.7467.485.25.20.2maxNTMNII）（由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径 d=60.因此扭转应力为:a27.0560.02.01168.7d2.033pMPMWMIIn许用扭转应力:27.05MPaa33.955.11143n121-MPII式中:2n安全系数，由表查得2n=1.5.设计的浮动轴合适浮动轴的构造如(2)图所示,中间轴径mmdmmdd65,70-65)105(60)105(11取.浮动轴（2）第第 2 章章 小车运行机构计算小车运行机构计算2.1 确定机构传动方案2.1 确定机构传动方案经比较后,确定采用如图（2-1）所示的传动方案。说明书说明书 11运行机构简图（2-1）2.2 选择车轮与轨道并验算其强度2.2 选择车轮与轨道并验算其强度车轮的最大轮压：小车自重估计取为XCG=1856kgf假定轮压均布，有 1714kgf=)00051856(41)(41maxxcGQp载荷率 50001856xcQG=2.691.6由表选择车轮：当运行速度60m/min，1.6xcQG工作级别 M5 时，车轮直径 D=350，轨道为 24kgf/m 轻轨的许用轮压为kgf7100，故可用。2.2.1 疲劳计算疲劳计算时的等效载荷 kgfQQd550050001.12式中 2等效系数，由表查得 1.1。车轮的计算轮压kgfGQPxcj0075120001.1000512max 根据点接触情况计算接触疲劳应力说明书说明书 1232)12(4000rDpjjd=32)301352(5007400015779.862/cmkgf式中：r=9cm轨顶弧形半径，由表查得。对于车轮材料，由表查得接触许用应力2/3000024000cmkgfjd，因此，jdjd，故疲劳计算通过。2.2.2 强度校核 最大计算轮压max2max1.0 18561856jPk Pkgf。式中：2k冲击系数,由表第类载荷当运行速度sec/1mv 时，112 kk。点接触时进行强度校核的接触应力32maxmax)12(4000rDpjd=223214000 1856()14960/359kgfcm车轮材料用 ZG55-，由表查得：2max/2300020000cmkgfd，maxmaxdd强度校合通过。2.3 运行阻力计算2.3 运行阻力计算摩擦力矩)2)(dkGQMxcm 由表知cD=350mm 车轮的轴承型号为 22213c 调心滚子轴承，轴承内径和外径的平均值 d=92.5mm；由表查得：滚动轴承摩擦系数 k=0.0006；轴承摩擦系数 015.0，附加阻力系数5.1。代入上式得：当满载时运行阻力矩说明书说明书 13)2)(dkGQMxcm=)20925.0015.00006.0()50001856(5.1=13mkgf.运行摩擦阻力kgfMPCDQQmQQm651324.02)()(当无载时运行阻力矩)2()0(dkGMxcQm=)20925.0015.00006.0(18565.1=3.6mkgf.运行摩擦阻力2)0()0(CQmQmDMP=24.06.3=18kgf2.4 选电动机2.4 选电动机电动机静功率mPNxcjJ60102=65 13102 60 0.9 1=0.16kw式中：()jm QQpP=满载运行时静阻力；m=1 为驱动电动机台数。初选电动机功率 0.9 0.160.14djNk Nkw式中 dk电动机功率增大系数，表查得dk=0.9。说明书说明书 14查表选用电动机 YZR-132M2-6,eN=4kw；1n=1000r/min；2()dGD=2.41.0mkgf；电动机重量dG=91.5kg。2.5 验算电动机发热条件2.5 验算电动机发热条件等效功率 378.045.012.175.025jxNkNkw式中：25k工作类型系数,由表查得 0.75；根据2.0qqtt值查得=1.12。由此可知，xN eN故初选电动机发热条件通过。2.6 选择减速器2.6 选择减速器车轮转速 1333.73.14 0.4xcccvnrpmD机构传动比 67.297.33100010cnni查 表 选 用 ZSC-400-1 减 速 器 2.310i；21.6重级Nkw，可 见jN，故所选电动机满足季候快速起动要求。说明书说明书 162.9 按起动工况校核减速器功率2.9 按起动工况校核减速器功率起动状况减速器传递的功率60102mvPNxcd式中：)(60QQqxcxcjgjdtvgGQPPPP 756kgf计算载荷m 运 行 机 构 中 同 一 级 传 动 减 速 器 的 个 数：m=1，因 此756 40.215.51102 60 0.9 1Nkw 所选用减速器的21.6重级NkwN=5.51kw 2.10 验算起动不打滑条件2.10 验算起动不打滑条件1）启动时验算公式满载启动min220.150.015 0.112 31.2 0.892 1.2 0.42 31.24640 4101.580.231.050.50.50.52712.26 1670gdqqkJ idiPMaKDDD 满载启动不打滑式中 粘着系数，室内工作的起重机选 0.15；K粘着安全系数，可取 1.051.2；Pmin验算侧驱动车轮最小轮压，集中驱动时为全部驱动轮压；Mdq验算侧电动机平均启动转矩；aq启动平均加速度；说明书说明书 17空载启动min220.150.015 0.112 31.2 0.92 1.2 0.42 31.24640 41500.231.050.50.50.52712.262235.6gzhqkJ idiPMaKDDD 运行打滑验算通过。（2）制动时验算公式22minzhgzhaDikJMDiPDdK0.25 0.015 0.112 31.22 1.2 0.42 31.2-4640 41500.261.20.50.5 0.90.54135.73473.4 式中 Mzh验算侧制动器的总制动转矩;机构制动时的传动效率；K制动粘着安全系数，一般大于 1.2；azh制动平均减速度；制动验算通过。2.11 选择制动器2.11 选择制动器查得小车运行机构的制动时间sec43Zt，取Zt=4sec，因此所需的制动力矩)2)()()(375102 0221idkGQiDGQGDmctnmMxcCxclzZ-0.0925(5000 1856)(0.00060.015)20.92.96kgf31.2 由表选用制动器100/200JWZ，额定制动力矩ezM=4kgf.m，考虑到所取制说明书说明书 18动时间zt=4s 与起动实际qt=4.42s 比较接近，并验算了起动不打滑条件，故略去制动不打滑条件的验算。2.12 选择联轴器2.12 选择联轴器2.12.机构高速轴上全齿联轴器的计算扭矩j12 4.7 1.514.1mselMM nNelM相当于机构值的电动机额定力矩换算到高速轴上的力矩elM=4.7975cJcJnPNm根据电动机和减速器以及浮动轴的轴伸尺寸及形状选连轴器，使连轴器的许用应力矩M大于计算的所需力矩 M,则满足要求.对于齿轮联轴器计算转矩54321cLTLMMkkkkkMk1考虑联轴器使用场合的重要程度系数，按表 8-10 选取；k2考虑启动频繁程度系数，按表 8-11 选取；K3考虑机构实际工况系数，按表 8-10 选取；K4考虑弹性件温度影响系数，按表 8-12 选取；无弹性件式值为 1；k5考虑连接轴线偏转误差对传递的影响系数，与联轴器类型有关，齿式联轴器参考图 8-67 选取；LM未计实际工况影响、机构传动转矩而折算到联轴器的理论转矩；m206.21209.7455.04.113.154321cNMkkkkkML电动机的轴伸：d=65mm(锥形)，长度 E=140mm；减速器轴伸:d=55mm(柱形)，长度 E=110mm；浮动轴的轴头：d=60mm，长度 E=100mm.选取 CLZ 型齿轮连轴器：电动机轴侧选用 CLZ2，J=0.06Kg.m,质量 12.3kg，带制动轮=315mm。减速器高速轴侧选用 CL2，J=0.06Kg.m，质量 12.3kg，带制动轮=315mm。电动机额说明书说明书 19定力矩6194.295509550jcjcnnPM=41.74N.m计算所需力矩 M=n8nM=1.51.841.74=112.70N.M式中 n安全系数取 n=1.5；8-刚性动载系数，取81.8.M=1400M=161.33N.M 所选连轴器合格.2.13 验算低速浮动轴强度2.13 验算低速浮动轴强度2.13.1 疲劳计算按照 I 类载荷进行疲劳强度计算el104.71.531.2 0.8997.88 m22IMMiN由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径 d=60.因此脉动循环扭转切应力为:133p97.881.32a0.2d0.2 0.06InMMMPW轴材料用45钢,调质处理 a650MPb，a360MPs，a5.27965043.043.0b1MP，a14365022.022.01MPb；nkI1211.k耐久限降低系数；计算得 k=2.56vFdkkkkk/)1/1/(扭转式中k有效应力集中系数（见表 4-11-6，表 4-11-7，表 4-11-8）dk绝对尺寸影响系数（)mm150)(5.7/lg(5.01小于ddkdt）FFkk、表面加工质量系数（425.0575.0)120/lg(lg22.01FFbZFkkRk）说明书说明书 20其中 Rz粗糙度（）vk表面硬度影响系数2.材料敏感系数初算时取 0.2（碳钢）3.n 安全系数,查表 4-1-15 得 1.6.2 1261 69.20a2.560.2 1.6IMP2.97MPa所以疲劳强度足够2.13.2 静强度计算按照 II 类载荷进行静强度计算el2204.72.2531.2 0.89146.822cMMiNm由上节选择联轴器中,已确定浮动轴端直径 d=60.因此扭转应力为:233p146.83.40a0.2d0.2 0.06nMMMPW许用扭转应力:a33.955.11143n121-MPII式中:2n安全系数，由表查得2n=1.5.因此设计的浮动轴合适浮动轴的构造如(4)图所示,中间轴径mmdmmdd65,7065)105(60)105(11取.浮动轴（4）说明书说明书 21第三章 小车安全装置计算第三章 小车安全装置计算3.1 小车缓冲器小车质量和运行速度都不大，故采用橡胶缓冲器，初定缓冲器数目 n=2。3.1.1 缓冲行程max2avspt式中 ptv小车碰撞速度，有限位开关，故取ptv=tv7.0；maxa容许的最大减速度，为 4m/s。所以222max0.70.49 34.2()104460tptvvsmmma（）3.1.2 缓冲能量WE211185600.7 34.2()268.44.221060GxWptPEVN mg3.1.3 最大缓冲力maxFmaxmax7424GxpFaNg3.1.4 橡胶缓冲器的主要尺寸 橡胶断面积 AmaxnFA 式中 橡胶的许用应力，采用中等硬度，中等强度的橡胶，2/3mmN，弹性模数2/5mmNE；说明书说明书 22 n:缓冲器个数，取 n=2 227424123723Ammmm选用圆形断面，则其直径 D 为 44 123739.63.14ADmmmm，考有关标准，取 D=50mm橡胶缓冲器的长度 L 22max3.14 2 1005 61.17127.244 45200nD EsLmmmmF ，取 L=130mm3.1.5 缓冲器的额定缓冲行程ns,额定缓冲容量nE和极限缓冲力 F 3 130785nLsmmmmE m134.222268.44m229.610313585014.382122222NmNnENmmNLEDsLEAEWnn 22113.14 503445887jFADNN3.1.6 实际的缓冲行程s，最大缓冲力maxF和最大减速度maxa 268.44846522219WnEssmmmmEn max322268.448259.765 10WEFNNs 222maxmaxmax39.84/2.45/4/65saam sm sam ss说明书说明书 23参考文献参考文献1 全国起重机械标准化技术委员会GB/T 38112008 起重机设计规范 S北京：中国标准出版社，20082 文豪起重机械 M北京：机械工业出版社，20133 张质文，等起重机设计手册 M北京：中国铁道出版社，20084 张质文，等起重机设计手册 M北京：中国铁道出版社，19975 陈道南，盛汉中起重机课程设计 M北京：冶金工业出版社，1993说明书说明书 24