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XXXXX 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 小型懸臂起重吊設(shè)計(jì) 系 名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師姓名 指導(dǎo)教師職稱 年 月 I 目 錄 摘 要 III Abstract IV 第一章 緒論 1 1 1 設(shè)計(jì)的背景及意義 1 1 2 起重機(jī)的分類 1 1 3 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)況 2 1 4 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 3 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 4 2 1 設(shè)計(jì)要求及分析 4 2 2 方案設(shè)計(jì) 4 2 2 1 起升機(jī)構(gòu) 4 2 1 2 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 4 2 1 3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 4 第三章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 7 3 1 電動(dòng)葫蘆的選擇 7 3 2 鋼絲繩的選擇 7 3 2 1 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算 8 3 2 2 鋼絲繩允許拉力的計(jì)算 8 3 3 卷筒尺寸設(shè)計(jì)及校核 8 3 3 1 卷筒類型及構(gòu)造 9 3 3 2 卷筒直徑 9 3 3 3 卷筒長(zhǎng)度 9 3 3 4 卷筒壁厚 10 3 3 5 強(qiáng)度計(jì)算 10 3 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 11 3 4 1 電動(dòng)靜功率的計(jì)算 11 3 4 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 12 3 5 卷筒軸的設(shè)計(jì)及校核 12 3 5 1 初算卷筒軸最小直徑 12 3 5 2 確定各段軸的直徑 長(zhǎng)度 13 3 5 3 計(jì)算支座反力 13 3 5 4 疲勞計(jì)算 13 3 5 5 靜強(qiáng)度計(jì)算 14 II 3 6 取物裝置設(shè)計(jì) 14 3 7 懸臂梁的設(shè)計(jì) 15 3 7 1 計(jì)算條件 15 3 7 2 受力計(jì)算 15 第四章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18 4 1 選電動(dòng)機(jī) 18 4 1 1 運(yùn)行阻力 18 4 1 2 計(jì)算靜功率 18 4 2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 18 4 3 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 18 4 4 選擇制動(dòng) 19 4 5 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 19 4 6 選擇減速器 19 第五章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20 5 1 載荷計(jì)算 20 5 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 22 5 2 1 摩擦阻力矩 22 5 2 2 坡道阻力矩 23 5 2 3 慣性阻力矩 23 5 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 24 5 4 聯(lián)軸器的選擇 25 5 5 制動(dòng)器的選擇 26 5 6 減速器的選擇 26 5 7 開式齒輪的選擇與設(shè)計(jì) 26 5 7 1 選定齒輪類型及基本參數(shù) 26 5 7 2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 27 5 7 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 29 5 7 4 幾何尺寸計(jì)算 30 總 結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 32 致 謝 33 摘 要 III 本課題的任務(wù)是小型懸臂起重吊 懸臂起重機(jī)是懸臂可繞固定于基座上的定柱回 轉(zhuǎn) 或者是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接 在基座支承內(nèi)一起相對(duì)于垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的由立柱和懸 臂組成的懸臂起重機(jī) 主要由電起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等構(gòu)成 本次設(shè)計(jì)首先 通過(guò)對(duì)懸臂起重吊結(jié)構(gòu)及原理進(jìn)行分析 在此分析基礎(chǔ)上提出了 懸臂起重吊的設(shè)計(jì)方案 接著 對(duì)主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算選擇 然后 對(duì)各主要零 部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)與校核 最后 通過(guò) AutoCAD 制圖軟件繪制了懸臂起重吊總裝圖及主 要零部件圖 通過(guò)本次設(shè)計(jì) 鞏固了大學(xué)所學(xué)專業(yè)知識(shí) 如 機(jī)械原理 機(jī)械設(shè)計(jì) 材料力學(xué) 公差與互換性理論 機(jī)械制圖等 掌握了普通機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法并能夠熟練使用 AutoCAD 制圖軟件 對(duì)今后的工作于生活具有極大意義 關(guān)鍵詞 懸臂起重吊 起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) Abstract The task of this project is a small cantilever lifting boom boom cranes are available in a IV given column rotation around a fixed pedestal or cantilever column and turn rigid support within the base together with respect to the vertical centerline of rotation by consisting of columns and cantilever cranes Mainly by electric lifting mechanism traveling mechanism rotation mechanism and the like The design is first by making the lifting of the cantilever structure and principles of analysis presented in this analysis lifting cantilever design basis Next the main technical parameters were calculated choice then for all the major components has been designed and checked Finally AutoCAD drawing software to draw a cantilever lifting assembly diagram and main parts diagram Through this design the consolidation of the university is expertise such as mechanical principles mechanical design mechanics of materials tolerances and interchangeability theory mechanical drawing etc mastered the design method of general machinery products and be able to skillfully use AutoCAD drawing software for the future work of great significance in life Keywords Cantilever Lifting Hoisting mechanism Traveling mechanism Rotating mechanism 1 第一章 緒論 1 1 設(shè)計(jì)的背景及意義 起重機(jī)械是一種循環(huán) 間歇運(yùn)動(dòng)的機(jī)械 主要用于物品的裝卸 一個(gè)工作循環(huán)一 般包括 取物裝置從取物地點(diǎn)由起升機(jī)構(gòu)把物品提起 運(yùn)行 旋轉(zhuǎn)或變幅機(jī)構(gòu)把物品 移位 然后物品在指定地點(diǎn)下降 接著進(jìn)行反向運(yùn)動(dòng) 使取物裝置回到原位 以便進(jìn) 行下一次的工作循環(huán) 在兩個(gè)工作循環(huán)之間 一般有短暫的停歇 由此可見 起重機(jī) 械工作時(shí) 各機(jī)構(gòu)經(jīng)常是處于起動(dòng) 制動(dòng)以及正向 反向等相互交替的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的 起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備 它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度 節(jié)省人力 降 低建設(shè)成本 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率 加快建設(shè)速度 實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的 作用 1 2 起重機(jī)的分類 起重機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分成以下三類 1 梁式型起重機(jī) 可在長(zhǎng)方形場(chǎng)地及其上空作業(yè) 多用于車間 倉(cāng)庫(kù) 露天堆場(chǎng)等處的物品裝卸 有梁式起重機(jī) 橋式起重機(jī) 龍門起重機(jī) 纜索起重機(jī) 運(yùn)載橋等 2 懸臂起重機(jī) 旋臂起重機(jī) 懸臂起重機(jī)有立柱式 壁掛式 平衡起重機(jī)三種形式 柱式懸臂起重機(jī)是懸臂可繞固定于基座上的定柱回轉(zhuǎn) 或者是懸臂與轉(zhuǎn)柱剛接 在基座支承內(nèi)一起相對(duì)于垂直中心線轉(zhuǎn)動(dòng)的由立柱和懸臂組成的懸臂起重機(jī) 它適用 于起重量不大 作業(yè)服務(wù)范圍為圓形或扇形的場(chǎng)合 一般用于機(jī)床等的工件裝卡和搬 運(yùn) 壁掛起重機(jī)是固定在墻壁上的懸臂起重機(jī) 或者可沿墻上或其他支承結(jié)構(gòu)上的 高架軌道運(yùn)行的懸臂起重機(jī) 壁行起重機(jī)的使用場(chǎng)合為跨度較大 建筑高度較大的車 間或倉(cāng)庫(kù) 靠近墻壁附近處吊運(yùn)作業(yè)較頻繁時(shí)最適合 平衡起重機(jī)俗稱平衡吊 它是運(yùn)用四連桿機(jī)構(gòu)原理使載荷與平衡配重構(gòu)成一平 衡系統(tǒng) 可以采用多種吊具靈活而輕松地在三維空間吊運(yùn)載荷 平衡起重機(jī)輕巧靈活 是一種理想的吊運(yùn)小件物品的起重設(shè)備 被廣泛用于工廠車間的機(jī)床上下料 工序間 自動(dòng)線 生產(chǎn)線的工件 砂箱吊運(yùn) 零部件裝配 以及車站 碼頭 倉(cāng)庫(kù)等各種場(chǎng)合 平衡吊 3 門式起重機(jī) 門式起重機(jī)一般根據(jù)門架結(jié)構(gòu)形式 主梁形式 吊具形式來(lái)進(jìn)行分類 按門框結(jié)構(gòu)形式分 a 全門式起重機(jī) b 半門式起重機(jī) c 雙懸臂門式起 2 重機(jī) d 單懸臂門式起重機(jī) 按主梁結(jié)構(gòu)形式分 a 單主梁門式起重機(jī) b 雙梁橋式起重機(jī) 1 3 國(guó)內(nèi)外研究及發(fā)展現(xiàn)況 1 國(guó)內(nèi)起重機(jī)研究及發(fā)展現(xiàn)況 中國(guó)古代灌溉農(nóng)田用的桔槔是臂架型起重機(jī)的雛形 14 世紀(jì) 西歐出現(xiàn)人力和畜 力驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂架型起重機(jī) 19 世紀(jì)前期 出現(xiàn)了橋式起重機(jī) 起重機(jī)的重要磨損件 如軸 齒輪和吊具等開始采用金屬材料制造 并開始采用水力驅(qū)動(dòng) 19 世紀(jì)后期 蒸 汽驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)逐漸取代了水力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī) 20 世紀(jì) 20 年代開始 由于電氣工業(yè)和 內(nèi)燃機(jī)工業(yè)迅速發(fā)展 以電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力裝置的各種起重機(jī)基本形成 自 1999 年 沉寂了多年的中國(guó)起重機(jī)行業(yè)猶如火山爆發(fā) 呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢(shì)頭 一發(fā)不可收拾 出現(xiàn)了連年增長(zhǎng) 一浪高過(guò)一浪的態(tài)勢(shì) 即使是在被稱為宏觀調(diào)控年 的 2004 年也不例外 2006 年 5 月 國(guó)內(nèi)企業(yè)制造的最大噸位履帶式起重機(jī) 三一重工的 SCC4000 400t 成功下線 但這個(gè)紀(jì)錄將會(huì)在 2006 年 11 月在上海舉辦的 bauma China 工程機(jī)械展會(huì)上被打破 今后 5 年 我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)總投資將超過(guò) 萬(wàn)億元 期間 電 網(wǎng)建設(shè)投資將占到電力行業(yè)總投資的 50 以上 能基本滿足新建電源輸配電的需求 在這些大型項(xiàng)目對(duì)起重機(jī)的大量需求下 加速了國(guó)內(nèi)起重機(jī)市場(chǎng)向大型化發(fā)展的勢(shì)頭 2 國(guó)外起重機(jī)研究及發(fā)展現(xiàn)況 a 發(fā)展超大型起重機(jī) 由于各重點(diǎn)工程向大型化發(fā)展 所需構(gòu)件和配套設(shè)備重量不斷增加 對(duì)超大型起 重設(shè)備的需求日趨增長(zhǎng) 利渤海爾 LTM1800 型是目前世界最大的 AT 產(chǎn)品 起重量 800t 安裝超起裝置后型號(hào)變更為 LTM11000D 型 最大起重量增至 1000t 1998 年推 出的 LTM1500 型 起重量 500t a 迷你 起重機(jī)大量涌現(xiàn) 起重機(jī)向微型化發(fā)展 是適應(yīng)現(xiàn)代建設(shè)要求而出現(xiàn)的新趨勢(shì) 10 年前開發(fā)的神鋼 RK70 7t 是世界首臺(tái)裝有下俯式吊臂的 迷你 Mini RT 產(chǎn)品 目前下俯式吊臂已成為 迷你 起重機(jī)的重要標(biāo)志 這種新概念設(shè)計(jì)已成功移植到德馬泰克 AC25 25t 和加藤 CR 250 25t 等較大噸位起重機(jī)上 b 伸縮臂結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn) 利渤海爾 LTM1090 2 90t 和 LTM1160 2 型 160t AT 產(chǎn)品 采用了裝有 Telematik 單缸自動(dòng)伸縮系統(tǒng)的卵圓形截面主臂 這種卵圓形截面主臂在減輕結(jié)構(gòu)重量和提高起 重性能方面具有良好效果 目前卵圓形吊臂已列入利勃海爾新產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)部件 裝有世 界最長(zhǎng)的 7 節(jié) 84m 卵圓形截面主臂的 LTM1500 型 500t AT 產(chǎn)品 也采用這種單缸伸 縮系統(tǒng) 3 c 數(shù)據(jù)總線技術(shù)得到應(yīng)用 利渤海爾 LTM1030 2 型 30t 是世界首臺(tái)裝有數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng)的高技術(shù)雙軸 AT 產(chǎn)品 該機(jī)采用 CANBUS 控制域網(wǎng)總線 技術(shù) 完成發(fā)動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)系統(tǒng)各功能塊之間 的數(shù)字式數(shù)據(jù)傳輸和電子控制 采用數(shù)據(jù)總線管理系統(tǒng) 可降低起重機(jī)油耗及排放值 簡(jiǎn)化布線 提高整機(jī)可靠性與維修方便性 目前已有多種新機(jī)型裝有 LSB 系統(tǒng)數(shù)據(jù)總 線 d 靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)進(jìn)入市場(chǎng) 首臺(tái)靜液壓傳動(dòng)起重機(jī)是原克虜伯公司 1992 年研制的雙軸 KMK2035 型 35t AT 產(chǎn)品 瑞士 Compact Truck 公司 1993 年推出的雙軸 CT2 35t AT 產(chǎn)品是世界第一臺(tái)投 放市場(chǎng)的靜液壓傳動(dòng)起重機(jī) 意大利 Rigo 公司在 1994 年推出了 RT200 20t 靜液壓傳 動(dòng) RT 起重機(jī) 據(jù)介紹 某些機(jī)型采用靜液壓傳動(dòng)后 可大約減重 1 3 e 混合型起重機(jī)得到發(fā)展 過(guò)去 10 年中日本 RT 產(chǎn)品居世界領(lǐng)先地位 許多產(chǎn)品裝有傳統(tǒng)型號(hào)不具備的適于 公路行駛的驅(qū)動(dòng)裝置 因而可在日本公路合法行駛 這樣就促使用戶對(duì)歐美制造廠商 也提出了新要求 據(jù)報(bào)道 1997 年世界 RT 產(chǎn)品總銷量達(dá) 5000 臺(tái) 其中日本生產(chǎn)了 2800 臺(tái) 美國(guó)為 1250 臺(tái) 1 4 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 2 1 設(shè)計(jì)要求及分析 設(shè)計(jì)一小型懸臂起重吊 用于貨場(chǎng)裝卸物料作業(yè) 要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠 移動(dòng)方便 懸臂能繞鉛垂軸在 180 范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng) 電動(dòng)機(jī)能電動(dòng)升降 最大起重重量為 250Kg 2 2 方案設(shè)計(jì) 起重機(jī)根據(jù)功能不同 可分為以下幾個(gè)機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 2 2 1 起升機(jī)構(gòu) 起升機(jī)構(gòu)包括 取物裝置 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)以及驅(qū)動(dòng)裝置等部分 用來(lái)實(shí)現(xiàn)物品上 升與下降動(dòng)作 不同的物品 需用不同的取物裝置 其驅(qū)動(dòng)裝置亦稍有不同 但布置 方式基本上相同 起升機(jī)構(gòu)包括 取物裝置 鋼絲繩卷繞系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)裝置等部分 用來(lái)實(shí)現(xiàn)物品的 上升與下降動(dòng)作 根據(jù)設(shè)計(jì)要求所給參數(shù) 起重量 Q 2t 屬于小起重量旋臂起重機(jī) 主要技術(shù)要求參 數(shù)如下 表 2 1 起重機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 起重量 Q 起升高度 H 跨度 L 起升速度 V 回轉(zhuǎn)速度 轉(zhuǎn)角范圍 250Kg 4m 3m 8m min 30rad min 180 傳動(dòng)裝置中廣泛采用減速器 它是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間獨(dú)立的閉合傳動(dòng)裝置 用 來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩以滿足各種工作機(jī)的需要 根據(jù)設(shè)計(jì)要求及分析 直接選用電 動(dòng)葫蘆為起升機(jī)構(gòu) 2 1 2 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要用作水平運(yùn)移物品以及調(diào)整起重機(jī) 小車 的工作位置 通用橋式 起重機(jī)和龍門起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的用途往往是屬于前者 而門座起重機(jī)和裝卸橋的運(yùn)行 機(jī)構(gòu)往往是屬于后者 運(yùn)行機(jī)構(gòu)有下列部件組成 電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)軸 聯(lián)軸器和減速器等 制 動(dòng)器和車輪組等 在大型起重機(jī)中 為了降低車輪的壓力 提高傳動(dòng)件和支承件的通 5 用化程度 便于裝配和維修 常采用帶有平衡梁的車輪組 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的工作速度隨起 重機(jī)的用途而定 2 1 3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置兩大部分組成 前者用來(lái)將起重機(jī)旋轉(zhuǎn) 部分支承在固定部位上 后者用來(lái)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)部分相對(duì)于固定部分的回轉(zhuǎn) 驅(qū)動(dòng)裝置的 形式與支承裝置形式有一定的的關(guān)系 回轉(zhuǎn)起重機(jī)的回轉(zhuǎn)支承方式有定柱式 轉(zhuǎn)柱式 轉(zhuǎn)盤式等幾種 全回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由三部分組成 a 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的原動(dòng)機(jī) 他是整機(jī)的傳動(dòng)分流裝置中的 一個(gè)傳動(dòng)元件 在機(jī)械傳動(dòng)中是某根軸 在電力傳動(dòng)中是電動(dòng)機(jī) 在液壓傳動(dòng)中是液 壓馬達(dá) 它的動(dòng)力是由起重機(jī)的總動(dòng)力源 內(nèi)燃機(jī)供給 并經(jīng)過(guò)機(jī)械傳動(dòng) 或電能 或液壓能變換而來(lái)的 b 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置 一般是其減速作用 c 旋轉(zhuǎn)小齒 輪 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)通過(guò)它和回轉(zhuǎn)支承裝置上的大齒圈嚙合 以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)平面的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 1 回轉(zhuǎn)支承裝置 回轉(zhuǎn)支承裝置簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)支承 為起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)定 牢固的支承 并將回 轉(zhuǎn)部分的載荷傳遞給固定部分 在起重機(jī)主要使用柱式和滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置 下面介紹滾動(dòng)軸承式和柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 1 滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承裝置 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分固定在大軸承的回轉(zhuǎn)座圈上 而大 軸承的固定座圈則與底架或門座的頂面相固結(jié) 2 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置 柱式回轉(zhuǎn)支承裝置又可分為轉(zhuǎn)柱式和定柱式兩類 圖 6 1 表 示定柱式支承 定柱 2 固定在起重機(jī)底座上 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分支承在定柱頂部的推力 兼徑向軸承 1 上 并可繞定柱中心回轉(zhuǎn) 回轉(zhuǎn)部分的下部分由 4 個(gè)水平滾輪支承在定 柱下部圓形滾道上 定柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量小 自重和驅(qū)動(dòng)功率較小 能使起重機(jī)重心降低 轉(zhuǎn)柱式是將定柱式支承的定柱 作為起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分 把其回轉(zhuǎn)部分作為固定機(jī)架 轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 適用于起升高度和工作幅度較大的起重機(jī) 綜合比較以上各種回轉(zhuǎn)支承裝置 本設(shè)計(jì)屬于小型起重機(jī) 所以采用定柱式支承 裝置 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置一般安裝在起重機(jī)的回轉(zhuǎn)部分 電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)最后一級(jí)小齒 輪 小齒輪與裝在起重機(jī)回轉(zhuǎn)固定部分上的大齒圈相嚙合 以實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 下面是 常見的兩種形式的機(jī)械傳動(dòng)裝置 圖 2 1 為臥式電動(dòng)機(jī)與與蝸桿減速器傳動(dòng) 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī) 1 經(jīng)聯(lián)軸器 2 由 蝸輪蝸桿 3 及極限力矩聯(lián)軸器組成的減速器后 經(jīng)中間齒輪 4 傳動(dòng) 最后通過(guò)回轉(zhuǎn)小 齒輪 5 帶動(dòng)整個(gè)旋轉(zhuǎn)架以上部分繞大齒圈回轉(zhuǎn) 這種傳動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn) 結(jié)構(gòu) 緊湊 傳動(dòng)比大 缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低 6 圖 2 2 表示立式電動(dòng)機(jī)與立式圓柱齒輪減速器傳動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)是平面尺寸緊湊 傳動(dòng) 效率高 比較兩種傳動(dòng)方式 本設(shè)計(jì)選擇圖 2 1 所示傳動(dòng)方式 圖 2 1 臥式電機(jī)與蝸桿減速器傳動(dòng) 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪 4 大 小齒輪 5 小齒輪 6 大齒圈 圖 2 2 立柱式電動(dòng)機(jī)與圓柱齒輪減速器傳動(dòng) 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 減速器 4 小齒輪 5 大齒圈 7 第三章 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 1 電動(dòng)葫蘆的選擇 由額定起重量為 0 25t 起升高度為 4 米 通過(guò)查閱 CD1 型電動(dòng)葫蘆主要技術(shù)參數(shù) 選擇電動(dòng)葫蘆的型號(hào)為 CD8 8 其技術(shù)性能為下表所示 表 3 1 CD8 8 電動(dòng)葫蘆技術(shù)參數(shù) 技術(shù)性能 單位 參數(shù) 起重量 噸 0 25 起升高度 米 4 起重速度 米 分 8 運(yùn)行速度 米 分 20 鋼絲繩直徑 毫米 8 鋼絲繩規(guī)格 GB1102 74 6 37 8 鋼絲繩長(zhǎng)度 米 18 工字梁軌道型號(hào) GB706 88 20a 32c 環(huán)形軌道最小曲率半徑 米 2 0 工作級(jí)別 M3 結(jié)合次數(shù) 120 min 起重電機(jī)型號(hào) ZDY31 4 額定功率 千瓦 1 5 額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 1380 額定電流 安培 7 6 運(yùn)行電動(dòng)機(jī)型號(hào) ZDY12 4 額定功率 千瓦 0 4 額定轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn) 分 1380 電流 安培 1 25 基本尺寸 電動(dòng)小車式 L1 毫米 205 L2 毫米 290 f 毫米 956 8 技術(shù)性能 單位 參數(shù) Bmax 毫米 935 電動(dòng)小車型總重 千克 65 3 2 鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是起重機(jī)機(jī)械的重要零件之一 它是一種易于彎曲的撓性件 具有強(qiáng)度高 撓型好 自重輕 運(yùn)行平穩(wěn) 極少突然斷裂等特點(diǎn) 因而廣泛用于起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu) 變幅機(jī)構(gòu) 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 也可用于旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 3 2 1 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算 由 起重吊裝簡(jiǎn)易計(jì)算 可知 鋼絲繩破斷拉力計(jì)算公式如下 2 1 biibnFds 4 2 式中 鋼絲繩的破斷拉力 N b 鋼絲繩中每一根鋼絲的直徑id 鋼絲繩中每一根鋼絲的總根數(shù)n 鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度 Pa b 鋼絲繩中鋼絲的總斷面面積iF2m 鋼絲繩中的搓捻不均勻引起的受載不均勻系數(shù) 當(dāng)鋼絲繩為 6 37 1 時(shí) 0 82 當(dāng)鋼絲繩為 6 19 1 時(shí) 0 85 本設(shè)計(jì)選用 6 37 1 型鋼絲繩 與以同徑者 6 19 1 型相比較 鋼絲多且細(xì) 則繩 的撓性好 而耐磨性稍差 在此基礎(chǔ)上還能滿足我們的需求 所以我們選用 6 37 1 型 鋼絲繩 GB1102 74 驗(yàn)算 6 37 1 型 2 2 KNs 73 60482 1702 105 4 3 33max 驗(yàn)算 6 19 1 型 2 3 s 36 0485 170 17 0 4 3 323max 3 2 2 鋼絲繩允許拉力的計(jì)算 9 通過(guò)查閱 起重吊裝簡(jiǎn)易計(jì)算 用于機(jī)動(dòng)起重設(shè)備的安全系數(shù) K 為 5 6 我們 選用較大的安全系數(shù) K 6 滑輪組倍率 則可以的鋼絲繩的允許拉力為 2 m 2 4 KNK Spb12 0673 3 3 卷筒尺寸設(shè)計(jì)及校核 3 3 1 卷筒類型及構(gòu)造 卷筒是起升機(jī)構(gòu)和牽引機(jī)構(gòu)中卷繞鋼絲繩的部件 起升機(jī)構(gòu)的卷筒是用來(lái)卷繞并 儲(chǔ)存鋼絲繩的 卷筒大多用鑄鐵鑄造 大卷筒和單件生產(chǎn)的卷筒 用鋼板焊接 卷筒 承受起升載荷的作用 應(yīng)有做狗剛性的底座予以支承 而卷筒的軸應(yīng)該是靜定支承 根據(jù)鋼絲繩在卷筒卷繞層數(shù)分為單層卷筒和多層卷筒 卷筒材料采用不低于 HT20 40 的鑄鐵 特殊是可采用 ZG25II ZG35II 鑄鋼或 3 號(hào)鋼板焊成 3 3 2 卷筒直徑 卷筒直徑的大小直接影響鋼絲繩的彎曲程度 為保證鋼絲繩壽命 卷筒直徑不能 太小 卷筒直徑必須大于鋼絲繩直徑的一點(diǎn)倍數(shù) 卷筒直徑一般為 2 6 deD10 式中 卷筒卷繞直徑 鋼絲繩中心所在直徑 mm 0 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲有關(guān)的系數(shù) 1e 鋼絲繩直徑 mm d 帶入數(shù)字得 mD1980 為了適當(dāng)?shù)臏p少卷筒的長(zhǎng)度 則應(yīng)該選用較大直徑的卷筒 根據(jù) 起重機(jī)設(shè) 計(jì)手冊(cè) 7 表 14 1 選用直徑 D 200 的卷筒 卷筒槽尺寸由表 14 3 得 t1 14 槽 底半徑 R 6 7 標(biāo)準(zhǔn)槽 3 3 3 卷筒長(zhǎng)度 圖 3 1 是卷筒的大體形狀及尺寸 10 圖 3 1 單層繞卷筒長(zhǎng)度 2 7 210L 式中 卷筒上車螺旋槽部分的長(zhǎng)度 m 無(wú)繩槽卷筒端部尺寸 根據(jù)構(gòu)造需要選定 1 固定鋼絲繩所需要的查長(zhǎng)度 2LpL32 2 8 ZDHL 10max0 式中 最大起升高度 maxH 滑輪組倍率 卷繞計(jì)算直徑 由鋼絲繩中心算起的直徑 0Dm 為固定鋼絲繩的安全圈數(shù) 1Z5 1 Z 繩槽節(jié)距 pmp 4 2 綜上 帶入數(shù)得 L315 314 0 21 m2 mL4128315210 取 5 3 3 4 卷筒壁厚 11 2 9 mD16 2 06 2 0 取 14 3 3 5 強(qiáng)度計(jì)算 卷筒壁中承受復(fù)雜的應(yīng)力 包括起升鋼絲繩拉力纏繞而產(chǎn)生的壓應(yīng)力 鋼絲繩拉 力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)和彎曲應(yīng)力 根據(jù)分析扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的應(yīng)力非常小 可忽略不計(jì) 卷筒壁中 的應(yīng)力主要是鋼絲繩在卷筒壁上產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力 而當(dāng)卷筒的長(zhǎng)度小于或等于 3 倍卷 筒直徑 即當(dāng) 時(shí) 主要計(jì)算壓應(yīng)力 彎曲和扭轉(zhuǎn)的合成應(yīng)力一般不大于壓應(yīng)力DL3 的 所以只計(jì)算壓應(yīng)力是合理的 此時(shí)卷筒內(nèi)表面上的最大壓應(yīng)力為 15 0 2 10 Smax21pAt壓壓 式中 多層卷繞系數(shù) 該值與鋼絲繩卷繞層數(shù)有關(guān) 1A 應(yīng)力減小系數(shù) 考慮繩圈繞入時(shí)對(duì)筒壁有減小作用 一般可取2 0 75 2 鋼絲繩中最大靜拉力 maxs 卷筒壁厚 可按下列初選 鑄鋼卷筒 d 鑄鐵卷筒 0 1 6 02 D 卷筒繩槽節(jié)距 t 許用壓應(yīng)力 壓 對(duì) 鋼 屈服強(qiáng)度 2s 壓 s 對(duì)鑄鐵 抗壓強(qiáng)度 5 y 壓 y 所以 2 11 MpaAt 72 389 3872401 4 70Smax21 壓 選用灰鑄鐵 HT200 最小抗拉強(qiáng)度 許用壓應(yīng)力為Pasb M52 壓 12 因?yàn)?所以抗彎強(qiáng)度符合要求 壓壓 3 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 3 4 1 電動(dòng)靜功率的計(jì)算 2 12 3 27KW0 8612956120VQ 起靜N 式中 起升載荷重量 Kg 起 V 物品上升速度 米 分 機(jī)構(gòu)總效率 一般取 0 8 0 9 0 為了滿足電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間不過(guò)熱要求 對(duì)起升機(jī)構(gòu) 可按下式初選相應(yīng)于機(jī)構(gòu)的 值的電動(dòng)機(jī)功率 jc 2 13 千 瓦 靜電 Nkjc 式中 系數(shù) 電k 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 取 則1 電k KWNjc27 3 查 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào) 選用電動(dòng)機(jī)為 YZ 系列冶金及起重三相異 步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YZ132M2 6 電動(dòng)機(jī)工作制為 S2 短時(shí)工作制 工作定額 為 30 分 額定功率為 4KW 額定轉(zhuǎn)速為 915r min 3 4 2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算 電動(dòng)機(jī)工作因?yàn)闇厣l(fā)熱 過(guò)高的溫升會(huì)使繞組的絕緣材料加速老化 故需要 對(duì)按靜功率選擇的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)熱驗(yàn)算 以控制電動(dòng)機(jī)溫升在容許的范圍內(nèi) 按照工作類型系數(shù)法 由 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例 9 表 2 9 可知 的等效功率 25jc 為 2 14 靜等 效 N 的值結(jié)合 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 7 表 8 14 和圖 8 37 得 則 87 0 2 75kw3 0 等 效 綜合以上的計(jì)算結(jié)果 所以所選電動(dòng)機(jī)滿足要求 額等 效 N 13 3 5 卷筒軸的設(shè)計(jì)及校核 由于卷筒軸的可靠性對(duì)起重機(jī)的安全 可靠的工作非常重要 因此應(yīng)十分重視卷 筒軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度 剛度計(jì)算 卷筒軸的結(jié)構(gòu) 應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單 合理 應(yīng)力集中 應(yīng)盡可能小 卷筒軸不僅要計(jì)算疲勞強(qiáng)度 而且還要計(jì)算靜強(qiáng)度 此外 對(duì)較長(zhǎng)的軸 還需校核軸的剛度 由前面的設(shè)計(jì)可知 卷筒的名義 取卷筒長(zhǎng)度 卷筒槽形槽底mD20 70 L 半徑 繩槽尺寸 鋼絲繩允許拉力為 其它參數(shù)有mr7 6 t14KNp12 28KW卷PT N62 3卷 in 16 4rn卷 選取軸的材料為 45 剛 調(diào)制處理 3 5 1 初算卷筒軸最小直徑 2 18 mnPAd18 624 13mi 取軸的最小直徑圓整為 6 圖 3 2 卷筒心軸結(jié)構(gòu)圖 3 5 2 確定各段軸的直徑 長(zhǎng)度 1 2 段和 6 7 段為軸承的位置 直徑 其它各部分直徑按照結(jié)構(gòu)md63721 來(lái)取 確定卷筒心軸各段長(zhǎng)度md7032 d8043 54 05 時(shí) 應(yīng)根據(jù)軸承寬度 卷筒長(zhǎng)度和端蓋長(zhǎng)度來(lái)確定 L21 6 7 段為套筒長(zhǎng)度 取 L1532 L9543 mL154 m12076 3 5 3 計(jì)算支座反力 NRA 34950103253201 NB681492 心軸右輪轂支承處最大彎矩 14 mNRMBw 8031630 3 5 4 疲勞計(jì)算 對(duì)于疲勞計(jì)算采用等效彎矩 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 得知等效系數(shù) j 1 1 等效彎矩 mNwd 3 976801 彎曲應(yīng)力 MPaMdw1 5 033 心軸的載荷變化為對(duì)稱循環(huán) 由上式知許用彎曲應(yīng)力 軸材料用 45 號(hào)鋼 其中 Pab60 Par 4 01 w Pank48 936 1725 81 式中 n 1 6 安全系數(shù) K 應(yīng)力集中系數(shù) 與零件幾何形狀有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù) 當(dāng)零件表面形狀劇烈過(guò)渡和x 零件上開有溝槽時(shí) 以及緊配合區(qū)段 本處取5 2 1 xK5 1 xK 與零件表面加工粗糙度有關(guān)的應(yīng)力集中系數(shù) 本處m 0m 取 15 K 通過(guò)w 3 5 5 靜強(qiáng)度計(jì)算 卷筒軸屬于起升機(jī)構(gòu)低速軸零件 其動(dòng)力系數(shù)可由表查得 1 2 c mNMwcw 6 105382 max MPad4 06153 3ax 許用應(yīng)力 nrw 876 1 通過(guò) 故卷筒軸的疲勞和靜強(qiáng)度計(jì)算通過(guò)max w 3 6 取物裝置設(shè)計(jì) 15 取物裝置能使起重機(jī)順利安全和高效率的工作 應(yīng)盡可能構(gòu)造簡(jiǎn)單 質(zhì)量輕 由 搬運(yùn)物品形狀不同 取物裝置分為通用專用兩類 通用取無(wú)裝置有吊鉤 吊環(huán) 專用 取物裝置由抓斗 電磁吸盤 夾鉗等 對(duì)于本設(shè)計(jì) 我們選擇吊鉤作取無(wú)裝置 吊鉤是起重機(jī)上極其重要的零件 吊鉤的突然斷裂將造成人身及設(shè)備事故 因此 對(duì)吊鉤的材料和加工 國(guó)家有嚴(yán)格規(guī)定 吊鉤按制造方法分鍛造吊鉤和片式吊鉤 中 小起重量的吊鉤一般用優(yōu)質(zhì)碳素鋼鍛造而成 大型起重量的吊鉤一般用片式吊鉤 吊 鉤的專用材料有 20 20Mn 34CrMo 34CrNiMo 等 鍛造吊鉤必須經(jīng)過(guò)熱處理 以 達(dá)到規(guī)定的機(jī)械性能 片式吊鉤要求鋼板軋制方向與吊鉤受力方向一致 片式吊鉤比 鍛造吊鉤可靠 一般不會(huì)不會(huì)產(chǎn)生突然斷裂 因強(qiáng)度和材料引起的斷裂只限于起重個(gè) 別鋼板 因此易發(fā)現(xiàn)并跟換 也同樣由于強(qiáng)度和材料不確定性的吊鉤不允許鑄造 焊 接制造和修復(fù) 吊鉤的型號(hào)可查相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 吊鉤的主要尺寸 圖 3 3 是吊鉤鉤身主要尺寸圖 圖 3 3 吊鉤鉤深主要尺寸 吊鉤的主要尺寸是由勾孔直徑 D 來(lái)決定的 勾孔直徑 mCp35 0 式中 額定起重量 pCt 帶入數(shù)據(jù)得 2 19 D49 2 35 0 取 m45 其它尺寸 mhl S5 2 05 12 904 753 7 121 16 3 7 懸臂梁的設(shè)計(jì) 3 7 1 計(jì)算條件 吊重為 0 25 噸 懸臂梁為工字鋼 長(zhǎng)度為 3 米 選擇工字鋼材料為 Q235 其許用 應(yīng)力 100MPa 3 7 2 受力計(jì)算 想求出 cd 桿的長(zhǎng)度為 L 4527 7mm 3 1 2450 ac 桿的受力分析簡(jiǎn)圖如圖 3 4 所示 圖 3 4 ac 桿受力分析圖 設(shè) cd 桿拉力為 F 由平衡方程 0 得AM F 4500mm 4900 4000 0 3 2 2504 F 39441N 3 3 把 F 分解為沿 ac 桿軸線的分量 和垂直于 ac 桿軸線的分量 可見 ac 桿在 ab 段xFyF 內(nèi)產(chǎn)生壓縮與彎曲的組合變形 F 4500 4527 7 39200N 3 4 x F 500 4527 7 4355N 3 5 y 作 ac 桿的彎矩圖和 ab 段的軸力圖如 3 5 所示 從圖中可以看出 在 b 點(diǎn)左側(cè)的截 面上彎矩為最大 而軸力與其他截面相同 故為危險(xiǎn)截面 17 圖 3 5 ac 桿彎矩圖和 ab 段軸力圖 開始計(jì)算時(shí) 可以先不考慮軸力 發(fā)熱影響 只根據(jù)彎曲強(qiáng)度條件選取工字鋼 NF W 19 6 100 196 3 6 maxM 31063cm 查型鋼表 選取 20a 號(hào)工字鋼 W 237 A 35 5 選定工字鋼后 同時(shí)考32 慮軸力 及彎矩的影響 再進(jìn)行強(qiáng)度校核 在危險(xiǎn)截面 b 的下邊緣各點(diǎn)上發(fā)生最大壓NF 應(yīng)力 且為 84MPa 3 7 maxmaxcMAW 3426901 035 7Nm 結(jié)果表明 最大壓應(yīng)力小于許用應(yīng)力 故無(wú)需重新選擇截面的型號(hào) 18 第四章 運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 運(yùn)行機(jī)構(gòu)主要有下列不見組成 電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)軸聯(lián)軸器和減速器等 制動(dòng)器和車輪組等 4 1 選電動(dòng)機(jī) 4 1 1 運(yùn)行阻力 P 靜 P 摩 P 坡 P 風(fēng) 公斤 P 靜 小車運(yùn)行靜阻力 室內(nèi)運(yùn)行 所以 P 坡 P 風(fēng) 0 P 靜 P 摩 Q G0 K 附 2K d D 輪 22 95 公斤 其中 K 附 1 2 0 015 d 45mm D 輪 100mm 4 1 2 計(jì)算靜功率 N 靜 P 靜 v 120 0 08kw 3 1 式中 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)功率 取 0 9 19 由于選用的電動(dòng)葫蘆為小車式 配用的電機(jī)功率滿足 所以直接選用 型號(hào)為 ZDY12 4 技術(shù)參數(shù) 4 2 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)發(fā)熱條件 按照等效功率法 求 JC 25 時(shí)所需的等效功率 N k r 0 85 0 87 0 08 0 06kWx25j 式中 k 工作級(jí)別系數(shù) 對(duì)于 M3 級(jí) k 0 8525 25 r 系數(shù) 根據(jù)機(jī)構(gòu)平均起動(dòng)時(shí)間與平均工作時(shí)間的比值 t t 查得 一qg 般起升機(jī)構(gòu) t t 0 1 查得 r 0 87qg 由以上計(jì)算結(jié)果 N 故初選電動(dòng)機(jī)能滿足 ex 4 3 驗(yàn)算啟動(dòng)時(shí)間 滿載運(yùn)行時(shí)電機(jī)的靜力矩 0 07kg m i DPMj2輪靜 啟動(dòng)時(shí)間 3 2 GDnmkoQjq375 975 01t 其中 22212509 38 07 kgGDGDzid 平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 3 3 mkgnNMe 43 07 1 q s58 6tq 4 4 選擇制動(dòng) 0 65kg m 375nknv2o975 0t1j GDQM 制制 式中 k 取 1 15 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 選用型號(hào) CL4 20 4 5 驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間 制動(dòng)時(shí)間 6 5s 靜制靜制制 MGQMGD n2vo975 0 3752kt 4 6 選擇減速器 減速器總傳動(dòng)比 3 4 輪n ii min r64D0v輪輪 i 22 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 選用 ZQA25 型的減速器 當(dāng)中級(jí)工作類型時(shí) 25 自 0i 重 100kg 輸出軸直徑為 200mm 軸端長(zhǎng) 101mm gG1d1l 第五章 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 起重機(jī)的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 在于擴(kuò)大機(jī)械的工作范圍 當(dāng)?shù)跤形锲返钠鹬乇奂芾@起重機(jī) 的回轉(zhuǎn)中心的回轉(zhuǎn)時(shí) 就能使物品吊運(yùn)到回轉(zhuǎn)圓所及的范圍以內(nèi) 這種回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)是通 過(guò)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的 本設(shè)計(jì)選擇圖 5 1 所示傳動(dòng)方式 圖 5 1 臥式電機(jī)與蝸桿減速器傳動(dòng) 1 電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪 4 大 小齒輪 5 小齒輪 6 大齒圈 5 1 載荷計(jì)算 作用在回轉(zhuǎn)部分上的外載荷包括 回轉(zhuǎn)部分自身重力 起升載荷及其載荷 Q 及其 21 載荷影響 貨載擺動(dòng)時(shí)的水平載荷 各機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)的慣性載荷等 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)零2 件的計(jì)算決定于電動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩 不管作用在起重機(jī)回轉(zhuǎn)部分的外載荷有多少 包括若干個(gè)向下的載荷和若干個(gè)水 平載荷 總可以簡(jiǎn)化成四個(gè)力 一個(gè)沿回轉(zhuǎn)中型鉛垂項(xiàng)下的力 一個(gè)沿水平支承輪V 滾子 的水平力 一個(gè)繞回轉(zhuǎn)中型的力偶 及一個(gè)作用在某一鉛垂面的力偶矩 HTM 其中繞回轉(zhuǎn)中心的力偶 由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩或制動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩平衡 鉛垂力T 以及力偶 由回轉(zhuǎn)裝置支承 各力的分析計(jì)算如下 1 起重機(jī)自重的計(jì)算VM 1 總質(zhì)量 4 1 kgtCaRmp 631 10263 032 旋轉(zhuǎn)臂架重量 kgb185 6 2 垂直力及傾覆力矩的計(jì)算 圖 5 2 回轉(zhuǎn)臂簡(jiǎn)圖 因?yàn)樵诖_定回轉(zhuǎn)支承裝置的動(dòng)態(tài)容量計(jì)算載荷時(shí) 要選取最不利工況 回轉(zhuǎn)支承 裝置的靜態(tài)容量按起重機(jī)靜載荷試驗(yàn)工況進(jìn)行計(jì)算 此時(shí)不計(jì)風(fēng)力 僅考慮 125 試驗(yàn) 載荷時(shí)的最大工作載荷 水平載荷較小忽略不計(jì) 所以有 4 2 bQGFV 125 4 3 LRM 式中 最大額定載荷 QFN 旋臂重力 bG 其它回轉(zhuǎn)部分重力 1 帶入?yún)?shù)到公式中得 KNV13 0295138025 22 mNM 278301295043187205 1 3 支承反力的計(jì)算 采用定柱支承裝置 支承高 滾道直徑 采用前后兩組滾輪裝mh D 置 前后兩組滾輪的中心夾角為 每組兩只滾輪 計(jì)八支 上支承采用球面推力軸 60 承 推力軸承的載荷 KNhMFr 45 693287 H 式中 為水平力 此時(shí)水平力只計(jì)風(fēng)力 假設(shè)室內(nèi)無(wú)風(fēng) 所以 0 H 每一組水平滾輪的反力 4 4 KNFNh796 382 164530cos2 4 5 7980 5 2 回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置計(jì)算 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)計(jì)算包括 回轉(zhuǎn)阻力矩計(jì)算及驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 回轉(zhuǎn)阻力包括支承回轉(zhuǎn)裝置中的摩擦力矩 風(fēng)阻力矩 坡道阻力矩 fT wT wT 慣性阻轉(zhuǎn)矩 等 iT 5 2 1 摩擦阻力矩 柱式起重機(jī)摩擦阻力包括推力軸承中的摩擦阻轉(zhuǎn)矩 徑向軸承中的摩擦阻轉(zhuǎn) fvT 矩 及水平輪的摩擦阻轉(zhuǎn)矩 把這些阻力相加的 frT fhT 4 6 ffrfvf 1 推力軸承的摩擦組轉(zhuǎn)矩 選用單向推力求軸承 51230 額定載荷 mDd215 150 KNCr24 NdVTvfv 3 35 0 式中 推力軸承所受的軸向力 推力軸承的內(nèi)外平均直徑 v 推力軸承的摩擦系數(shù) 滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承 015 23 15 0 6 2 水平滾輪的摩擦阻轉(zhuǎn)矩按下式計(jì)算 5 11 mNNfDTfr 07 169452 0 5 0 式中 水平滾輪壓力之和 水平滾輪的當(dāng)量摩擦系數(shù) 對(duì)使用滾動(dòng)軸承和對(duì)使用滑動(dòng)軸承 分別取 f 08 5 f 032 f 滾道計(jì)算直徑 當(dāng)滾道固定 水平滾輪沿滾道滾動(dòng)時(shí) D 12D 式中 水平滾輪直徑 1 滾道直徑 2 當(dāng)滾輪的回轉(zhuǎn)中心固定 滾道沿水平滾輪滾動(dòng)時(shí) 2D 3 徑向軸承摩擦阻力計(jì)算 選用雙列向心球面滾子軸承 3003126 md0 13 NTfh 62 01 06945 所以總的摩擦力矩為 4 7 fhfrfvf 35 10 37 3 5 2 2 坡道阻力矩 陸地上起重機(jī)由于滾道鋪設(shè)不平或土壤地基沉陷 起重機(jī)的回轉(zhuǎn)中心與鉛垂線成 一夾角 4 8 mNGlT 28 961sin0 295318 sin0 式中 G 回轉(zhuǎn)部分總重力 N 相對(duì)于上述重量的重心到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)軸線的距離 0l 起重機(jī)傾斜角 由地形坡度 土壤沉陷或轉(zhuǎn)柱傾斜等引起 起重機(jī)旋轉(zhuǎn)角度 當(dāng) 時(shí)坡道阻轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值 09 24 5 2 3 慣性阻力矩 起重機(jī)回時(shí)的慣性阻力矩 由繞回轉(zhuǎn)中心線回轉(zhuǎn)的物品慣性阻力矩 和回轉(zhuǎn)部分gQT 的慣性阻力矩 以及機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)零件的慣性阻力矩 組成 gGT gm 1 物品繞起重機(jī)起重機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)的慣性阻力矩 gQT NmNtnRFQg 93 215 97205 92 式中 起重機(jī)的額定載荷 N 起吊物品的質(zhì)心至回轉(zhuǎn)中心的水平距離 m 起重機(jī)回轉(zhuǎn)速度 n in r1 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)時(shí)間 通?？扇?t sst6 3 2 回轉(zhuǎn)部分慣性阻力矩 4 9 mNtJTGgQ 1425 967845 9 式中 起重機(jī)部件至回轉(zhuǎn)中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 2kg 4 10 2 2267843014kgglJ 3 作用在電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)傳動(dòng)部分的慣性阻力矩 5 18 mNtnTmg 9 15 9215 式中 電動(dòng)機(jī)軸上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子 聯(lián)軸器 制動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 2mkg 考慮除電動(dòng)機(jī)以外其他轉(zhuǎn)動(dòng)零件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量系數(shù) 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 mnin r 機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間 ts 綜上 總的慣性阻力矩 為 iT 4 11 mNTgmGgQi 94 3075 14293 1 5 3 電動(dòng)機(jī)的選擇 計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率的等效載荷是將各種等效轉(zhuǎn)矩予以合成 他們包括 摩擦阻轉(zhuǎn)矩 坡道阻轉(zhuǎn)矩 風(fēng)力等效轉(zhuǎn)矩及貨載擺動(dòng)的等效轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的等效功率為 25 4 12 aIwfceq TTnP mxa7 095 式中 由貨載擺角為 產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)阻力矩 aITa 起重機(jī)回轉(zhuǎn)速度 cn in r 機(jī)構(gòu)效率 當(dāng)采用齒輪傳動(dòng)時(shí) 85 0 按照上式 帶入數(shù)值后可得 kwPeq 93 362 9567 03158 90 根據(jù) 的值初選電動(dòng)機(jī) 查 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 3 表 12 7 選擇 YZR 電動(dòng) 機(jī) 額定功率為 機(jī)座號(hào)為 132M2 同步轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為KW7 3 min 10r 0 07 轉(zhuǎn)子繞組開路電壓為 185 電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力計(jì)算 4 13 aIwfMcn TTmHP mxa095 式中 考慮電壓降及最大力矩誤差的系數(shù) 機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的個(gè)數(shù) 基準(zhǔn)接電持續(xù)率下允許的過(guò)載轉(zhuǎn)矩倍數(shù) M 帶入值后的得 KWPP en 7 35 13608 956273 1085 2901 所以電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力足夠 5 4 聯(lián)軸器的選擇 機(jī)構(gòu)的總速比為 4 14 100 nim 式中 機(jī)構(gòu)總的傳動(dòng)比 0i 電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 mnin r 回轉(zhuǎn)速度 i 以上的速比僅為大約值 因?yàn)樵谶x擇減速器時(shí)還要做些調(diào)整 因此這里電動(dòng)機(jī)的 速度用同步轉(zhuǎn)速 高速軸的聯(lián)軸器可根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出尺寸選擇然后校驗(yàn) 123M 電動(dòng)機(jī) 26 的輸出軸為圓柱形 直徑為 根據(jù) 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例 選擇 MLLE 梅花帶制m38 動(dòng)輪聯(lián)軸器 聯(lián)軸器型號(hào)為 MLL25 200 允許的最大的轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量mNT 40 為 205 mkg 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩為 mNnPTm 35 107 95 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的總速比是很大的 除去低速及針輪傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng) 一般此級(jí)速 比為 6 10 也還是比較大的 對(duì)本例 若取低速級(jí)的速比為 則減速器總速比8 1 i 為 由上面可知 聯(lián)軸器的允許轉(zhuǎn)矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的 11 倍多 因此強(qiáng)3 12 i 度是足夠的 5 5 制動(dòng)器的選擇 4 15 max1 Tb 式中 制動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩 bT 電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 max nT4 3 82max 則可得 4 16 mNTn 5 16 3 ax 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 b 2 85 16 查 起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例 選擇 型液力推桿制動(dòng)器 制動(dòng)輪直徑為3 0EYWZ 最大制動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 m20mN 20 5 6 減速器的選擇 從 5 4 的計(jì)算中得出減速器的傳動(dòng)比 上網(wǎng)查詢選擇減速器型號(hào)為63 12 i SF87R57DT80N4 此減速器采用模塊化設(shè)計(jì) 傳動(dòng)比覆蓋范圍廣 分配精細(xì)合理 外 形設(shè)計(jì)適合全方位的萬(wàn)能安裝配置 其傳動(dòng)比為 113 3 公稱轉(zhuǎn)速 公min 1460rn 稱輸入功率為 KW6 4 5 7 開式齒輪的選擇與設(shè)計(jì) 27 5 7 1 選定齒輪類型及基本參數(shù) 1 選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng) 2 根據(jù)懸臂起重機(jī)工作環(huán)境 選擇 4 級(jí)精度 GB10095 88 3 材料選擇 小齒輪材料選 40Cr 調(diào)質(zhì)處理 硬度為 241 269HB 大齒輪的外形 比較大選用鑄鋼 ZG310 570 調(diào)質(zhì)處理 硬度為 175 210HB 4 初選小齒輪齒數(shù) 開式齒輪傳動(dòng) 由于齒數(shù)主要為磨損失效 為使輪齒不止過(guò) 小 故小齒輪不宜選用過(guò)多的齒數(shù) 一般可取 Z 17 25 取 Z 20 則大齒輪的齒數(shù)11 Z 6 75 20 135 取 Z 135 2 2 m 齒輪是抗彎能力的重要標(biāo)志 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)暫初選 m 4mza3102 5 42 1 5 7 2 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 根據(jù)參考文獻(xiàn) 6 公式 321 2 HEdaZuKTd 1 確定公式中的各計(jì)算設(shè)置 1 選載荷系數(shù)常用值為 1 2 2 取 K 1 2 2 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 已知 F 10 KN 減速機(jī)e T 10 10 4m 4 10大 34mN 小齒輪轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算 T 小 104 5 73 3 取齒寬系數(shù) 根據(jù)參考文獻(xiàn) 6 第 3 卷 齒輪非對(duì)稱布置 的推薦值 選d d 用 0 6d 4 齒數(shù)比 u 傳動(dòng)比 i 5 查參考 4 表 11 6 的材料的彈性影響系數(shù) Z 188 9MpaE2 1 6 查參考文獻(xiàn) 3 圖 10 21 按齒面硬度查小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa01lim MPa502lim 28 7 查參考文獻(xiàn) 3 式 10 13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 按工作壽命 15 年 每年工作 300 天 每天 5 小時(shí)計(jì)算 小齒輪的轉(zhuǎn)速 min r846 1930i 減電n7105 60 hiijLN 式中 J 齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí) 同一齒輪面嚙合的次數(shù) 查參考文獻(xiàn) 3 查的接觸疲勞壽命 5 72 10 24 0 i 97 01 HNK 1 2HNK 8 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效率為 1 安全系數(shù) S 1 由參考文獻(xiàn) 3 式中 10 12 得 MPaSHN5826097 1lim1 MPaSKHN5 01 2lim2 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 1 計(jì)算小齒輪圓直徑 代入 中較小的值 td1 H mZuKTdEdt 74 5 918 6 0123 32 2721 3 計(jì)算齒寬 b mbt 4 76 01 4 計(jì)算齒寬與齒高之比 h 模數(shù) 齒高 h 2 25m 2 25 3 7 8 325mmtm7 3201z t 所以 hb 5 84 5 計(jì)算載荷系數(shù) K 根據(jù) V 1 48m s 4 級(jí)精度 由參考文獻(xiàn) 4 表 11 5 查的動(dòng)載荷系數(shù) 直齒輪1 VK 1 FaHK 由表 11 4 查的使用系數(shù) 1 AK 29 由表 11 7 查的齒向載荷分布系數(shù) 31 HK 由 查圖 10 13 得 31 5 HKhb 25F 故載荷系數(shù) 4 HVA 6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓 由參考文獻(xiàn) 3 式 10 10a 得 mKidt 7 82 14731 7 計(jì)算模數(shù) 93 2081zmt 5 7 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 由文獻(xiàn) 4 11 14 公式得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 321 FYdZKTmSa 1 確定公式中的各計(jì)算數(shù)值 1 由文獻(xiàn) 4 圖 11 14 查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的彎曲 501MPaFE 疲勞強(qiáng)度極限為 3802MPaFE 2 由文獻(xiàn) 1 查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 86 01 FNK8 2FN 3 計(jì)算彎曲疲勞安全系數(shù) S 1 4 由文獻(xiàn) 1 式得 PaSKFFEN 34 1508611 MFE86 2 22 4 計(jì)算載荷系數(shù) OK364 12 1 FVAK 由表 10 5 查得 97 aY8 Fa 5 查取齒形系數(shù) 由表 10 5 查得 52 1 Sa9 1sa 30 6 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表 10 5 查得 52 1 saY79 1sa 7 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 FS 0147 375291 FYSa 01634 8 23791 YSaF 大齒輪的數(shù)值比較大 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 8 30164 176 04852 32321 FYdZKTmSa 對(duì)比計(jì)算結(jié)果 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算 的模數(shù) 由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力 而齒面接觸疲 勞強(qiáng)度所決定的承載能力 僅與齒輪直徑有關(guān) 可取由彎曲強(qiáng)度所得的模數(shù) 4 14 并就 近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m 4mm 按彎曲疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 算得 md7 81 小齒輪齒數(shù) 取 z 20 大齒輪齒數(shù) 68 1947 1 mdZ1 13520 62 Z 取 Z 135 2 這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng) 既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 并做到結(jié)構(gòu)緊湊 避免浪費(fèi) 5 7 4 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算分度圓直徑 mZd80241 mZd540132 2 計(jì)算齒頂圓直徑 1 aah 54822 aah 3 計(jì)算中心距 31025481 d 4 計(jì)算齒輪寬度 由于減速機(jī)的輸出軸長(zhǎng) 50 所以選擇 取 501mB 51 mB02 31 總 結(jié) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)幾乎用到了我們大學(xué)所學(xué)的所有專業(yè)課程 可以說(shuō)是我們大學(xué)所學(xué)專 業(yè)知識(shí)的一次綜合考察和評(píng)定 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 使我們對(duì)以前所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了一 個(gè)總體的認(rèn)識(shí)與融會(huì)貫通 例如我們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中需要用到所學(xué)的工程制圖 材料力 學(xué) 機(jī)械工程材料 機(jī)械設(shè)計(jì) 極限配合與公差以及CAD計(jì)算機(jī)輔助制圖等基礎(chǔ)的專 業(yè)知識(shí) 在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中 不僅使我們熟悉了舊的的知識(shí)點(diǎn) 還使我們發(fā)現(xiàn)了許多以 前沒有注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題 而這些細(xì)節(jié)問(wèn)題恰恰是決定我們是否能夠成為一名合格的機(jī)械 技術(shù)人才的關(guān)鍵所在 此外 我感覺兩個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)極大的豐富了我們的知識(shí)面 使我學(xué)到了許多知識(shí) 不 僅僅局限于多學(xué)的專業(yè)知識(shí) 在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中 由于需要用到課本外的知識(shí) 這要求我們 上網(wǎng)或者到圖書館等查閱資料 例如在設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案時(shí)就需要我們對(duì)提升裝置的工作環(huán) 境和工作能力等由一定的了解才能選擇合適的傳動(dòng)方式 由于以前沒有注意此方面的問(wèn) 題 所以必須通過(guò)實(shí)踐認(rèn)識(shí)和查閱資料才能做到更好 32 參考文獻(xiàn) 1 朱龍根 機(jī)械設(shè)計(jì) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 2 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 編委會(huì) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 滾動(dòng)軸承 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 3 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 編委會(huì) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 齒輪傳動(dòng) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2007 4 朱龍根 簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 5 哈爾濱建筑工程學(xué)院 工程起重機(jī) 北京 中國(guó)建筑工業(yè)出版社 1981 6 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 編寫組 起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1980 7 劉鴻文 材料力學(xué)第 4 版 北京 高等教育出版社 2004 8 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 軸承 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 9 成大先 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 單行本 減 變 速器 電機(jī)與電器 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2004 10 第一機(jī)械工業(yè)部 起重機(jī)械產(chǎn)品樣本 機(jī)械工業(yè)出版社 1978 11 孫玉芹 袁夫彩 機(jī)械精度設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 北京 科學(xué)出版社 2007 12 Sangchul Won Sang un Kim Seung Gap Choi and Chintae Choi POSCO YARD CRANE AUTOMATION Metallurgist Volume34 Number 5 1990 年 5 月 13 Zhixin Wang Xiong Hu Zhaoneng Chen Study of Remote Condition Monitoring and Assessing on Quayside Container Cranes Engineering Asset Management Number 11 2006 33 致 謝 從基礎(chǔ)課到專業(yè)課四五十門 但這都是零散的 成塊吸收 而最終的畢業(yè)設(shè)計(jì)就 是把這些零散 成塊的知識(shí)有條理 系統(tǒng)化 綜合運(yùn)用 達(dá)到檢驗(yàn)所學(xué)程度的目的 既是對(duì)綜合運(yùn)用知識(shí)的能力的培養(yǎng) 又是為將來(lái)走上工作崗位的做的一次實(shí)戰(zhàn)模擬 課題對(duì)我來(lái)說(shuō)是陌生的 因?yàn)槠綍r(shí)接觸這方面的知識(shí)很少 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 我學(xué)會(huì)了如何把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到設(shè)計(jì)中去 不是單一的設(shè)計(jì)一件東西 而是要靈活 運(yùn)用 舉一反三 能運(yùn)用到別的設(shè)計(jì)中去 不過(guò) 在設(shè)計(jì)上還有很多缺陷 需要進(jìn)一 步完善 希望各位領(lǐng)導(dǎo)和老師提出意見 批評(píng)指正 使以后不在犯同樣的錯(cuò)誤 不斷 成熟 進(jìn)步 在此我感謝各位領(lǐng)導(dǎo)和老師的孜孜不倦的教悔和熱心幫助 經(jīng)過(guò)了近 3 個(gè)月的時(shí)間 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于作完了 在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我尊敬的 老師們和我的同學(xué)給予了我很大的幫助 在此我深表感謝 沒有他們的幫助我很難將 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)做好 我更加感謝的我的指導(dǎo) 在我的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中都給予了我很大 的