鶴式(門式)起重機(jī)設(shè)計(jì)
鶴式(門式)起重機(jī)設(shè)計(jì),鶴式,門式,起重機(jī),設(shè)計(jì)
太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書
第四章 變幅機(jī)構(gòu)
4.1變幅機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃
變幅機(jī)構(gòu)是在回轉(zhuǎn)類起重機(jī)中,從取物裝置中心線到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線的距離稱為起重機(jī)的變幅,在非回轉(zhuǎn)的臂架型起重機(jī)中,從取物裝置中心線到臂架餃軸的水平距離,或其它典型軸線的距離稱為起重機(jī)的幅度,用來(lái)改變這一幅度的機(jī)構(gòu)。
本設(shè)計(jì)中門座起重機(jī)的變幅采用俯仰式。在用臂架俯仰進(jìn)行變幅的起重機(jī)中,為使載重在變幅過程中沿水平線或近似水平線移動(dòng),一般采用繩索補(bǔ)償法和組合臂架法。前者特點(diǎn)為:物品在變幅過程中引起的升降現(xiàn)象,依靠起升纏繞系統(tǒng)中及時(shí)放出或收入一定長(zhǎng)度的起升繩的辦法來(lái)補(bǔ)償,使其在變幅過程中沿水平或近似水平的軌跡移動(dòng)。它主要有兩種:(一)補(bǔ)償滑輪組法,即在起升繩系統(tǒng)中增加一個(gè)補(bǔ)償滑輪組,這類補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,對(duì)臂架受力情況有利,容易獲得較小的最小幅度。缺點(diǎn)是起升繩的長(zhǎng)度大,起升繩繞過滑輪組數(shù)目多,因而磨損快,小幅度時(shí)物品擺動(dòng)角度大。(二)補(bǔ)償滑輪法,即從卷筒出來(lái)的鋼絲繩,經(jīng)過裝在擺動(dòng)杠桿上的導(dǎo)向滑輪,然后通向臂架頭部。與前者比較,它的優(yōu)點(diǎn)是起升繩的磨損減小,缺點(diǎn)是臂架所受彎曲力矩較大且難獲得最小幅度。本次設(shè)計(jì)采用補(bǔ)償滑輪組法。
變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有繩索滑輪組、曲柄連桿、扇形齒輪、齒條、螺桿、液壓桿等形式。
繩索滑輪組,這種傳動(dòng)形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,布置方便,臂架受力好,但由于鋼絲繩為撓性件,不能承受壓力,在小幅度時(shí)臂架有后傾的可能。
曲柄連桿變幅的優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)限制變幅極限位置,使工作可靠性增大,但其變幅速度不均勻,電動(dòng)機(jī)與曲柄間所需傳動(dòng)比大,因而裝置尺寸和自重增大,該形式現(xiàn)已少用。
扇形齒輪變幅也因件速機(jī)構(gòu)笨重,已逐漸被淘汰。齒條變幅的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊自重輕,但啟制動(dòng)有沖擊,不平穩(wěn),齒條工作條件差,易磨損。
螺桿變幅雖可獲得較大的傳動(dòng),變幅平穩(wěn)。但其效率低,潤(rùn)滑和維修不太方便。
液壓桿變幅的有點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊自重輕,可無(wú)級(jí)調(diào)速,但對(duì)制造精度和密封防漏要求高。
考慮實(shí)際情況與要求,經(jīng)比較,最后選用液壓桿變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
4.2用圖解法設(shè)計(jì)滑輪組補(bǔ)償系統(tǒng)
已知臂架系統(tǒng)的參數(shù):Rmax=25m,Rmin=8m,f=2m(起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心線到臂架絞點(diǎn)的水平距離),起升滑輪組的倍率m=2,補(bǔ)償滑輪組的倍率mF=5,起升載荷PQ=80KN,確定補(bǔ)償點(diǎn)的位置B
解:圖解法得到的補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)保證物品在變幅過程中盡可能水平移動(dòng)。
作圖的假定條件:由載荷PQ引起的臂架端部的合力對(duì)臂架下絞點(diǎn)O的力矩雜在變幅過程中都等于0,即合成作用線與臂架軸線相重合。
作圖的具體步驟如下:
1. 以一定的比例作出最大幅度Rmax和最小幅度Rmin的臂架位置,并在Rmax與Rmin之間分成若干幅度間隔,取11個(gè)臂架位置。
2. 在幅度1位置,由臂架端部A1以一定比例引垂線并截?。ǖ扔谄鹕d荷)以C1為圓心,為半徑,畫弧交臂架軸線于D1點(diǎn),過A1點(diǎn)作C1D1的平行線A1 A’1,這些直線得出一個(gè)交點(diǎn)范圍,在此范圍內(nèi)即可初選出補(bǔ)償滑輪的補(bǔ)償點(diǎn)B,即可定出OB的長(zhǎng)度及其與鉛垂線的夾角θ
3. 補(bǔ)償點(diǎn)B的位置確定后,就可根據(jù)整個(gè)變幅范圍內(nèi)的一系列臂架位置,作出變幅過程中物品移動(dòng)的實(shí)際軌跡線,并根據(jù)此校核實(shí)際最大高度差是否滿足要求,一般應(yīng)使Δy<3%Rmax,此外,還應(yīng)根據(jù)整個(gè)工作幅度內(nèi)一系列臂架位置上未平衡的力矩作出其變化圖,并根據(jù)此校核未平衡物品力矩的最大值Δy<3%Mmax,一般應(yīng)使其不超過最大載荷重力矩的10%
4. 若補(bǔ)償點(diǎn)B的位置不能使以上兩個(gè)條件得以滿足,則應(yīng)修正B點(diǎn)的位置,重復(fù)上述步驟,直到滿足條件為止。
校核實(shí)際最大高度差Δymax:
Δh2=m( h2- h1)-mF (l1- l2)
=2x(11035.14-9000)-5(22916.04-22131.81)
=149.13 mm
Δh3=m( h3- h1)-mF (l1- l3)
=2x(12970.2-9000)-5(22916.04-21369.84)
=344.4 mm
Δh4=m( h4- h1)-mF (l1- l4)
=2x(14790.45-9000)-5(22916.04-20639.95)
=200.45 mm
Δh5=m( h5- h1)-mF (l1- l5)
=2x(16482.05-9000)-5(22916.04-19949.02)
=129 mm
Δh6=m( h6- h1)-mF (l1- l6)
=2x(18032.11-9000)-5(22916.04-19308.58)
=26.92 mm
Δh7=m( h7- h1)-mF (l1- l7)
=2x(19428.84-9000)-5(22916.04-18729)
=-77.52 mm
Δh8=m( h8- h1)-mF (l1- l8)
=2x(20661.61-9000)-5(22916.04-18220.04)
=-156.78 mm
Δh9=m( h9- h1)-mF (l1- l9)
=2x(21721.03-9000)-5(22916.04-17792.38)
=-176.24 mm
Δh10=m( h10- h1)-mF (l1- l10)
=2x(22599.06-9000)-5(22916.04-17454.56)
=109.28 mm
Δh11=m( h11- h1)-mF (l1- l11)
=2x(23288.99-9000)-5(22916.04-17214.73)
=71.43mm
Δymax=Δh3-Δh9 =344.4-(-176.24)=520.64mm
<3%Rmax=0.03x25000=750mm
∴實(shí)際最大高度差滿足要求。
校核未平衡力矩的最大值ΔMmax:
F1 =22843.97N,e1=429.84mm
ΔM1= F1 e1=22843.97Nx429.84mm=9.82KNm
F2 =23429.94N,e2=203.75mm
ΔM2= F2 e2= 23429.94Nx203.75mm=4.77
F3 =24231.62N,e3=41.73mm
ΔM3= F3 e3 =24231.62Nx41.73mm1.01KNm
F4 =24909.9N,e4=84.63mm
ΔM4= F4 e4 =24909.9Nx84.63mm =2.11KNm
F5 =25568.53N,e5=166.37mm
ΔM5= F5 e5 =25568.53N x166.37mm =4.25KNm
F6 =26199.13N,e6=196.35mm
ΔM6= F6 e6 =26199.13N x196.35mm =5.14KNm
F7 =26777.41N,e7=174.4mm
ΔM7= F7 e7 =26777.41N x 174.4mm =4.67KNm
F8 =27332.1N,e8=120.88mm
ΔM8= F8 e8 =27332.1N x 120.88mm =3.30KNm
F9 =27810.31N,e9=27.83mm
ΔM9= F9 e9 =27810.31N x27.83mm =0.77KNm
F10 =28212.72N,e10=208.6mm
ΔM10= F10 e10 =28212.72N x208.6mm =5.89KNm
F11 =28527.45N,e11=379.7mm
ΔM11= F11 e11 =28527.45N x 379.7mm =10.83KNm
ΔMmax=ΔM11=10.83KNm<10%x最大載重力矩
=0.1x80x25=200 KNm
∴未平衡力矩最大值滿足要求。
4.3變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算
1.選液壓缸
(1)變幅力計(jì)算:
F 液壓力
Q+q 物品與吊具重力
GB 臂架的重力
Pw 臂架中心處的風(fēng)力
l 液壓缸中心線至鉸點(diǎn)的垂直距離
L 臂架長(zhǎng)度
l’ 起升滑輪組拉力至鉸點(diǎn)的垂直距離
m 起升滑輪組倍率
mF 補(bǔ)償滑輪組倍率
nt 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)速度
R 幅度
β 臂架仰角
α 鋼絲繩偏擺角α=5。
=113.354KN
(2)計(jì)算液壓缸直徑:
D 活塞直徑
P 工作壓力,選用16MP的液壓缸
F 液壓力
選用液壓缸DG—J100C—E1—E
D=100mm d=55mm
推力F=125.66KN 最大行程6m
2. 選液壓泵:
全程變幅時(shí)間:
Rmax 最大幅度
Rmin 最小幅度
v 變幅速度
液壓缸的平均速度:
smax 最大行程
smin 最大行程
流量計(jì)算:
v 液壓缸的運(yùn)行速度
D 液壓缸的內(nèi)徑
=1478.94ml/s
排量計(jì)算:
Q 流量
v泵 泵的轉(zhuǎn)速,選用2000r/min
選用泵CBG1024
額定壓力16MP 額定轉(zhuǎn)速2000r/min
最大壓力20MP 最大轉(zhuǎn)速2500r/min
排量50ml/r
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