16t22m箱型單主梁龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)

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南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） i16t/22m 箱型單主梁龍門起重機(jī)設(shè)計(jì)摘要：門式起重機(jī)(簡(jiǎn)稱門機(jī))是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展必不可少的設(shè)備。本文為了滿足鐵路搬運(yùn)物品的需要，設(shè)計(jì)了這臺(tái) 16t/22m 的箱型單主梁門式起重機(jī)，并通過合理選型設(shè)計(jì)，使其具有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單實(shí)用，使用操作方便，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。根據(jù) 門式起重機(jī)的設(shè)計(jì)方法，主要對(duì)起重機(jī)的主梁、支腿、端梁、小車及運(yùn)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。關(guān)鍵詞：箱型，單主梁，門機(jī)南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii16t/22m single box girder gantry crane designAbstract Gnarty crnae is absolutely necessarily equipment in our national development of economy. In order to meet the need of railway handling items, design the 16t / 22m box -single-main-girder of gnarty cranes, and through the reasonable selection of the design, make its structure is simple and practical, use convenient operation and maintenance, etc. According to the gnarty crane design method,had been design and calculation main point to the crane girders, leg, cars and operation mechanism.Keywords: box, single-main-girder, gnarty cranes南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iii目 錄1 緒 論 .11.1 門式起重機(jī)的應(yīng)用 .11.2 門式起重機(jī)的分類 .11.3 起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及 我國(guó)起重機(jī)發(fā)展水平 .21.4 本課題使用的設(shè)計(jì)方法 .22 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 .42.1 已知參數(shù) .42.2 其它參數(shù)的確定 .43 起重小車的設(shè)計(jì)計(jì)算 .73.1 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .73.2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 224 門架的設(shè)計(jì) 計(jì)算 .324.1 確定門架主要尺寸 324.2 門架的計(jì)算載荷 354.3 門架的內(nèi)力計(jì)算 384.4 門架的強(qiáng)度驗(yàn)算 524.5 門架的剛度驗(yàn)算 554.6 門架的穩(wěn)定性驗(yàn)算 565 大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè) 計(jì)計(jì)算 .595.1 大車輪壓的計(jì)算 59南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） iv5.2 車輪與軌道的選擇與計(jì)算 625.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算 625.4 選擇電動(dòng)機(jī) 645.5 選擇減速器 645.6 選擇聯(lián)軸器 655.7 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算 655.8 減速器的驗(yàn)算 675.9 選擇制動(dòng)器 675.10 啟動(dòng)和制動(dòng)打滑驗(yàn)算 .68參考文獻(xiàn) 69謝 辭 70附 錄 71南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè)，共 88 頁(yè)1 緒論1.1 門式起重機(jī)的應(yīng)用門式起重機(jī)又稱龍門起重機(jī)，是露天物料搬運(yùn)廣泛采用的大型裝卸機(jī)械，它與其它類型起重機(jī)相比，具有起重量大，作業(yè)空間大，貨場(chǎng)面積利用率高，裝卸效率高，基建投資少，運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，門式起重機(jī)廣泛運(yùn)用于各個(gè)行業(yè)之中，例如在電力場(chǎng)設(shè)備的地面組合、設(shè)備的制作加工配合、水泥框架的預(yù)制、物件的吊裝等；在港口碼頭裝卸集裝箱；在工廠內(nèi)部起吊和搬運(yùn)笨重的物件；在建筑安裝工地進(jìn)行施工作業(yè)；在儲(chǔ)木場(chǎng)堆積木材等場(chǎng)合。同時(shí)，門式起重機(jī)也是與連續(xù)輸送機(jī)械組成機(jī)械化裝卸系統(tǒng)的理論機(jī)種，在國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家，不僅機(jī)械作業(yè)比重大而且機(jī)械作業(yè)已實(shí)現(xiàn)體系化、專業(yè)化和自動(dòng)化，所以門式起重機(jī)已被列為改擴(kuò)建綜合性貨場(chǎng)、集裝箱貨場(chǎng)和散料貨場(chǎng)的主要配套機(jī)種，應(yīng)用前景寬廣。1.2 門式起重機(jī)的分類門式起重機(jī)的形式很多，根據(jù)不同的分類方法，可以概括為以下幾種：①依據(jù)主梁數(shù)目不同，可分為單主梁和雙主梁門式起重機(jī)；②依據(jù)取物裝置不同，可分為吊鉤式、抓斗式、電磁吸盤式等起重機(jī)；③依據(jù)結(jié)構(gòu)形式不同，可分為桁架式、箱型梁式、管型梁式、混合結(jié)構(gòu)式等起重機(jī)；④依據(jù)支腳結(jié)構(gòu)形式不同，可分為 L 型、C 型單主梁門式起重機(jī)和八字形、O 型、半門型等雙梁門式起重機(jī)；⑤依據(jù)支腳與主梁的連接方式不同，可分為兩個(gè)剛性支腳、一個(gè)剛性支腳與一個(gè)柔性支腳兩種結(jié)構(gòu)形式的門式起重機(jī)，柔性支腳與主梁之間可采用螺栓、球鉸鏈和柱形鉸連接或其它方式連接；南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 2 頁(yè)，共 88 頁(yè)⑥依據(jù)用途不同，可分為一般用途門式起重機(jī)、造船用門式起重機(jī)、水電站用門式起重機(jī)、集裝箱用門式起重機(jī)以及裝卸用門式起重機(jī)等。此外，還可分為單懸臂、雙懸臂或無懸臂，軌道式或輪胎式等。1.3 起重機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)起重機(jī)發(fā)展水平隨著科技的日新月異，當(dāng)今國(guó)際起重運(yùn)輸機(jī)械朝著大型化、液壓化、多用途、高效率的方向發(fā)展。這在不同程度上擴(kuò)大了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，參數(shù)、尺寸規(guī)格化和零部件通用化的范圍，為起重機(jī)運(yùn)輸機(jī)械制造的機(jī)械化和自動(dòng)化提供了方便的條件，對(duì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化設(shè)計(jì)、加強(qiáng)流水作業(yè)生產(chǎn)、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低產(chǎn)品成本和材料消耗，改進(jìn)工藝流程，增強(qiáng)和提高企業(yè)管理水平都具有很大意義。有的企業(yè)已基本上實(shí)現(xiàn)了鋼構(gòu)件的連續(xù)生產(chǎn)，應(yīng)用光電系統(tǒng)、數(shù)字程序控制系統(tǒng)及激光器切割下料，并從搬運(yùn)、平料到組裝等形成了生產(chǎn)的自動(dòng)控制和系統(tǒng)管理。當(dāng)今起重機(jī)的發(fā)展方向如下：①向大型化、高效和節(jié)能方向發(fā)展；②向自動(dòng)化、智能化、集成化和信息化發(fā)展；③向成套化、系統(tǒng)化、綜合化和規(guī)?；l(fā)展；④向模塊化、組合化、系列化和通用化發(fā)展；⑤向小型化、輕型化、簡(jiǎn)易化和多樣化發(fā)展；⑥采用新理論、新方法、新技術(shù)和新手段提高質(zhì)量；⑦采用新結(jié)構(gòu)、新部件、新材料和新工藝提高產(chǎn)品性能。由于我國(guó)起重機(jī)機(jī)械行業(yè)起步較晚，雖然在技術(shù)水平上有了很大的發(fā)展與進(jìn)步，但是與國(guó)際水平相比，還存在著一定差距。①產(chǎn)品性能一般； ②產(chǎn)品開發(fā)能力較弱；③制造工藝水平較低；④產(chǎn)品檢測(cè)水平不高；⑤配套件供應(yīng)和質(zhì)量問題影響較大；⑥產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)更新滯后、實(shí)施乏力。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 3 頁(yè)，共 88 頁(yè)1.4 本課題使用的設(shè)計(jì)方法本課題采用以經(jīng)典力學(xué)和數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的半理論、半經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)法和模擬法、直覺法等傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 4 頁(yè)，共 88 頁(yè)2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定2.1 已知參數(shù)根據(jù)設(shè)計(jì)課題“16t/22m 箱形單主梁門機(jī)的整體設(shè)計(jì)”可知：起重機(jī)的最大起重量為 16 噸，跨度為 22 米。2.2 其它參數(shù)的確定2.2.1 起重量的確定當(dāng)龍門起重機(jī)起重量等于或大于 15 噸時(shí)，起重小車應(yīng)設(shè)置兩個(gè)起升機(jī)構(gòu)，其中起重量大的稱為主鉤，即本課題中主鉤起重量為 16 噸，起重量小的為副鉤，根據(jù)門式重機(jī)的起重系列選取副鉤起重量為 3 噸。則本課題所設(shè)計(jì)起重機(jī)的起重量為 16/3 噸。2.2.2 懸臂長(zhǎng)度的確定首先確定起重機(jī)的懸臂類型為雙懸臂。設(shè)計(jì)起重機(jī)懸臂長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)根據(jù)支腿處的彎矩在當(dāng)小車位于懸臂端時(shí)和當(dāng)小車位于跨度中點(diǎn)附近時(shí)相等，這一條件設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)出來的上部主梁是最經(jīng)濟(jì)的。因此，根據(jù)這一條件并參照同類起重機(jī)的懸臂長(zhǎng)度 ，]2[選定本課題所設(shè)計(jì)起重機(jī)的懸臂長(zhǎng)度 。mL5.71?2.2.3 起升高度的確定起重機(jī)的起升高度是指當(dāng)?shù)蹉^升至最高位置時(shí)，大車運(yùn)行軌面到吊鉤中心的垂直距離。參照同類起重機(jī)的起升高度 ，選定本課題所設(shè)計(jì)起重機(jī)的起升高度，主鉤為]2[12 米，副鉤為 14 米。2.2.4 工作速度的確定南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè)，共 88 頁(yè)工作速度包括起升速度和運(yùn)行速度。工作速度的選擇應(yīng)與工作行程相適應(yīng)。1) 起升速度起升速度指吊鉤的上升速度。在確定起升速度時(shí)，主起升機(jī)構(gòu)的速度較慢，副起升機(jī)構(gòu)的速度較快。初步確定主起升機(jī)構(gòu)的速度為 7.8 米/分，副起升機(jī)構(gòu)的速度為 22米/分。2) 運(yùn)行速度運(yùn)行速度指龍門起重機(jī)大車和起重小車的行走速度。一般小車行走速度在 35~45米/分之間，大車行走速度在 30~80 米/分之間 。初步確定大車的行走速度為 40 米/]2[分，小車的行走速度為 37.5 米/分。2.2.5 工作類型的確定為使設(shè)計(jì)的起重機(jī)安全可靠在設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮由起重機(jī)的載荷特性和工作繁忙程度所確定的工作類型。因課題沒有做特別要求，自定工作類型為中級(jí)，從而起重機(jī)的工作級(jí)別為 機(jī)構(gòu)負(fù)載持續(xù)率 。4A%25?JC][綜上所述得起重機(jī)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)如表 2.1。表 2.1 起重機(jī)的基本設(shè)計(jì)參數(shù)表參數(shù) 參數(shù)大小南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè)，共 88 頁(yè)名稱 符號(hào)主鉤 16起重量副鉤Q（t）3跨度 L（m） 22懸臂長(zhǎng)度 L1（m） 7.5主鉤 12起升高度副鉤H(m)14主鉤 7.8起升速度副鉤(m/min)v22大車 (m/min)dc 40運(yùn)行速度小車 (m/min)xv37.5工作級(jí)別 A4工作類型機(jī)構(gòu)負(fù)載持續(xù)率 JC 25%南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè)，共 88 頁(yè)3 起重小車的設(shè)計(jì)計(jì)算起重小車主要包括起升機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)和小車架三部分。各部分具體設(shè)計(jì)如下所示。3.1 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)起升機(jī)構(gòu)用來實(shí)現(xiàn)物料垂直升降，是任何起重機(jī)不可缺少的部分，因而是起重機(jī)最主要、也是最基本的機(jī)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)緊湊的原理，采用如圖 3.1 所示的起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。其工作原理為：電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器和傳動(dòng)軸與減速器的高速軸相連，減速器的低速軸帶動(dòng)卷筒，吊鉤等取物裝置與卷繞在卷筒上的省力鋼絲繩滑輪組連接起來。當(dāng)電動(dòng)機(jī)正反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)傳遞給卷筒時(shí)，通過卷筒不同方向的旋轉(zhuǎn)將鋼絲繩卷入或放出，從而使吊鉤與吊掛在其上的物料實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)，這樣，將電動(dòng)機(jī)輸入的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為吊鉤的垂直上下的直線運(yùn)動(dòng)。常閉式制動(dòng)器在通電時(shí)松閘，使機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)；在失電情況下制動(dòng)，使吊鉤連同貨物停止升降，并在指定位置上保持靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑輪組升到最高極限位置時(shí)，上升極限位置限制器被觸碰面動(dòng)作，使吊鉤停止上升。 南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 8 頁(yè)，共 88 頁(yè)1-電動(dòng)機(jī) 2-聯(lián)軸器 3-傳動(dòng)軸 4-制動(dòng)器 5-制動(dòng)輪6-減速器 7-卷筒 8-滑輪組 9-鋼絲繩 10-吊鉤圖 3.1 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖3.1.1 主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1) 鋼絲繩的計(jì)算鋼絲繩一般采用靜力計(jì)算法，即鋼絲繩的最大靜拉力必須小于或等于鋼絲繩的許用拉力。a 鋼絲繩的最大拉力計(jì)算南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè)，共 88 頁(yè)根據(jù)起重機(jī)的額定起重量 Q＝16 噸，查表 ，選取滑輪組倍率 ，起升機(jī)構(gòu)鋼絲]1[ 3?hi繩纏繞系統(tǒng)如圖 3.2 所示。查表 ，選取短]1[鉤形 16 噸吊鉤組。鋼絲松承受的最大拉力由下式計(jì)算：（2.1）hiGQS?20max??]4[式中 ——額定起重量， ＝16000 公斤；——品鉤組重量， =322 公斤；0G0G——滑輪組倍率， ＝ 3； 圖 3.2 起升機(jī)構(gòu)鋼絲繩纏繞系統(tǒng)hi hi——滑輪組效率，查表 ，取 ＝0.98。?]1[h?∴ NiQSh 3.2708.9.03260max ????b 鋼絲繩的選擇所選擇的鋼絲繩破斷拉力應(yīng)滿足下式:（3.2）maxnS繩繩 ?]4[而 （3.3）絲繩 ?]4[式中 ——鋼絲繩的破斷拉力；繩S——鋼絲繩破斷拉力總和；絲a——折減系數(shù)，對(duì)于繩 6×19 的鋼絲繩 a＝0.85 ；]5[——鋼絲繩安全系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型 =5.5 。繩n 繩n][南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè)，共 88 頁(yè)由上式可得 NS5.1760285.032anmx?????繩絲查表 ，選擇鋼絲繩 6×19，其公稱強(qiáng)度為 1700MPa，直徑為 17mm，其允許破斷拉]1[力總和為 184000N。選用鋼絲繩標(biāo)記如下：鋼絲繩 6×19-17.0-1700-I-光-右交 GB1102-74。2) 滑輪、卷筒的計(jì)算a 滑輪、卷筒最小直徑的確定為確保鋼絲繩具有一定的安全使用壽命，滑輪、卷筒名義直徑(鋼絲繩卷繞直徑)應(yīng)滿足下式：（3.4）繩edD?0]4[式中 e——系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型的龍門起重機(jī)取 e=25。所以， 。med425170???繩取滑輪、卷筒的名義直徑 ＝500mm。0Db 卷筒長(zhǎng)度的確定根據(jù)圖 3.3，可知卷筒的長(zhǎng)度可由下式計(jì)算：圖 3.3 卷筒尺寸（3.5）光LL??)(2210]4[南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè)，共 88 頁(yè)（3.6）t)n(0max0??DiHLh?]4[式中 ——最大起升高度， ＝12 米； max maxHn——鋼絲繩安全圈數(shù)，取 n=2；t——繩槽節(jié)距， 21~942???）（繩dt mm ，取 t=20mm；]4[——根據(jù)結(jié)構(gòu)確定卷筒空余部分，取 ＝3t＝60mm ；1LL]4[——固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度、取入 ＝3t＝60mm ；2 2][——根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角確定,光,??tantanmimi HLHLhh ???光 ]2[?? 3t15031502??光，取 ＝120mm；473?光 光——卷繞部分長(zhǎng)度0L，取 =500mm。m6.98420)53120(t)n(0max0 ????????DiHh 0L則卷筒長(zhǎng)度 LL 132)(221 ?光取卷筒長(zhǎng)度 L=1500mm。c 卷筒壁厚的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，卷筒的壁厚：（3.7）mD)20~16()(502.)1~6(02. ???????]2[取卷筒壁厚 。m.7d 卷筒軸上的扭矩計(jì)算卷筒軸上的扭矩計(jì)算公式： （3.8）卷卷 ?0maxDSM?南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè)，共 88 頁(yè)]4[式中 ——卷筒效率，取 =0.98 。卷?卷?]4[則扭矩 。m3.12998.053270max ????NDSM卷卷e 卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算（3.9）0vinh??卷]4[式中 ——起升速度， =7.8m/min。vv則卷筒的轉(zhuǎn)速 。min/56.14.08730rDinh????卷3) 選擇電動(dòng)機(jī)在起重機(jī)械中，電動(dòng)機(jī)選用 YZR、JZR 系列冶金起重用繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動(dòng)機(jī)，其具有較高的過載能力和機(jī)械強(qiáng)度，適應(yīng)于短時(shí)或斷續(xù)周期性工作制，頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)，及有顯著的震動(dòng)或沖擊的設(shè)備。具體選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)根據(jù)起升機(jī)構(gòu)起升載荷、額定起升速度及機(jī)構(gòu)效率計(jì)算出機(jī)構(gòu)的靜功率和接電持續(xù)率來選擇。電機(jī)所需靜功率計(jì)算：（3.10）總?601)(???vGQNj]4[式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，取 =0.85 ?？?總 ]2[則 。w5.48.061793601)( KvGQNj ???????）（總電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率：（3.11）jdeK?]4[式中 ——起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動(dòng)機(jī)的系數(shù)，JC＝40%的電動(dòng)機(jī)的 =0.8 。d dK]2[南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè)，共 88 頁(yè)則 KwNKjde 6.195.2480???由表 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如下：]3[YZR225M-8,S3 工作制，JC=40%，CZ=6 次， ，轉(zhuǎn)速 =715r/min, KwNe2%)40(?電n飛輪矩為 。2.mkg?4) 選擇減速器根據(jù)傳動(dòng)比和所需輸入功率選擇減速器。減速器的理論傳動(dòng)比： （3.12）卷電ni?']4[18.4356.7由表 ,根據(jù)傳動(dòng)比 =43.18，電機(jī)功率 。選擇減速器為：ZQ650,實(shí)]3[ 'i KwNe2%)40(?際傳動(dòng)比 =40.17，輸入功率為 26Kw。i5)選擇制動(dòng)器起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下式：（3.13）靜制制制 ??MK]4[式中 ——制動(dòng)安全系數(shù)，由表 對(duì)于中級(jí)工作類型 ＝1.5；制 ]5[ 制K——滿載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩，靜制 ?iDGQMh2)(0總靜制 ????則 mNK ???? 38117.43.95165.靜制制由表 ，選擇制動(dòng)器型號(hào)為 ，制動(dòng)力矩 ，]3[ 0/5?YWZ mNMez??450~28][南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁(yè)，共 88 頁(yè)，制動(dòng)器質(zhì)量 。mDz315?kgGzd6.50?6) 選擇聯(lián)軸器聯(lián)軸器計(jì)算力矩應(yīng)滿足下式要求：（3.14）maxM?計(jì)]4[而 （3.15）額計(jì) ns??]4[式中 ——聯(lián)袖器的計(jì)算扭矩；計(jì)M——聯(lián)軸器的最大允許扭短；maxn——安全系數(shù)，取 n=1.5 ；]4[——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，取 =1.5 ；s?s?]4[——電動(dòng)機(jī)軸上的額定扭矩額Mm294715905????NnNe電額則 ns ???.624.1額計(jì) ?由表 查得，電動(dòng)機(jī) YZR225M-8 的軸端直徑為 65mm，軸伸為 140mm。根據(jù)以上條]3[件，由表 選得聯(lián)軸器號(hào)數(shù)為 ，其圖號(hào)為 S139，最大允許扭矩為][ 3CLZ，飛輪矩為 ，質(zhì)量 。從而，浮動(dòng)軸直徑mNM??150[max 240.mkg? kgGL6.23?d=45mm。再由表 選一個(gè)帶制動(dòng)輪直徑為 315mm 的半齒輪聯(lián)軸器，其圖號(hào)為 S215，]3[，飛輪矩為 ，質(zhì)量 。??140][max 24.0kg? kgL1.9?7) 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算a 電動(dòng)機(jī)的過載能力驗(yàn)算南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè)，共 88 頁(yè)過載能力校驗(yàn)是驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)克服機(jī)構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)的較大工作載荷的能力。當(dāng)電機(jī)在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，其額定功率 應(yīng)滿足下式：nN（3.16）總??????106)(vGQmHNMn]3[Kw4.2185.79324.2???）（式中 ——系數(shù)，取 =2.1 ；H][——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m=1 ；m]3[——允許過載倍率，取 =2.4 ；M?M?]3[由上可知， ，過載驗(yàn)算通過。][enN?b 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核根據(jù)等效功率法，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)不過熱的條件為：（3.17）靜K??40]4[式中 ——電動(dòng)機(jī)在 JC=40%時(shí)的額定功率， =22Kw；40N40N——滿載靜功率，靜；KwvGQ3.2685.0619)32(601)(' ???????總靜 ?——系數(shù)，取 =0.8 ；K]3[——系數(shù)，取 =0.95 。??][則 。40.23.695.08NKwN????靜由上可知電動(dòng)機(jī)不會(huì)過熱。c 啟動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間 按下式計(jì)算：qt南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè)，共 88 頁(yè)（3.18）})(({)(2.38202總靜起 電 ?iDGQCMnt hq ????]4[式中 ——平均啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩， ；起 m4195.1. ????N額起——系數(shù)，取 =1.15 ；C]2[——飛輪矩，2GD?；222 kg03.42.03. ??????制聯(lián)電 GD——靜阻力矩， 。靜M m518.1796)(0 ??NiQh）（總靜 ?則 。stq 4.}5.17.438202.415{)34(2.87 2?????? ）（ ）（由起重機(jī)的允許啟動(dòng)時(shí)間 ，可知啟動(dòng)時(shí)間滿足啟動(dòng)條件。stq~][?]5[d 制動(dòng)時(shí)間的驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)時(shí)間 按下式計(jì)算：zt（3.19）})(({)(2.38202總’靜制 電 ?iDGQCMnt hz ????]4[式中 ——電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，靜 mNiDGQh ??????? 2548.0174329602)(0）（總’靜 ?則 stz 6.0}13.451{)450(2.387 2??? ）（ ）（由上可知制動(dòng)時(shí)間太短， 型制動(dòng)器的制動(dòng)力矩可調(diào)，將制動(dòng)器的制動(dòng)力矩調(diào)5YWZ至 時(shí)，代入上式，制動(dòng)時(shí)間為 0.96s，仍太短，可將制動(dòng)器制動(dòng)力矩調(diào)mNM?制至 ，此時(shí)的制動(dòng)時(shí)間為 1.15s，可滿足制動(dòng)要求。?360制南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè)，共 88 頁(yè)綜上所述，電動(dòng)機(jī)驗(yàn)算通過。8) 減速器的驗(yàn)算減速器主要承受的外力有卷筒、軸及重物產(chǎn)生的徑向力和扭矩。因此減速器的驗(yàn)算主要包括最大徑向力、最大扭矩驗(yàn)算，另外還需對(duì)減速器進(jìn)行功率驗(yàn)算及速度誤差驗(yàn)算。a 速度誤差驗(yàn)算實(shí)際起升速度： （3.20）iv''?]4[min/38.17.408?速度誤差： ,所以減速器速度誤差驗(yàn)算通15%][43. ??????過。b 功率驗(yàn)算實(shí)際所需功率： （3.21）vNjj''?]4[Kw3.268.7524?則 NKjde 1.0'' ??因 ，所以減速器功率驗(yàn)算通過。]['?c 減速器輸出軸最大徑向力減速器輸出軸最大徑向力可由下式計(jì)算：（3.22）][)(21maxaxRGSR???卷]4[式中 ——繞到卷筒上的繩段數(shù)目, =2 ；a]4[——卷筒及軸的質(zhì)量，參照同類產(chǎn)品，初步取定 ；卷G kgG90?卷 ]1[南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 18 頁(yè)，共 88 頁(yè)——減速器輸出軸允許最大徑向力， =98000N 。][R][R]3[則 ,所以滿足此][.16)8.903.27(1)(21maxax RNGS ????????卷?xiàng)l件。d 減速器輸出軸最大扭矩減速器輸出軸最大扭矩可由下式計(jì)算：（3.23）][)8.0~7('maxmax MiM??減額 ??]4[式中 ——電動(dòng)機(jī)最大力矩倍數(shù)，取 =2.8 ；ax?max]5[——減速器效率，取 =0.95 ；減?減?]5[——減速器輸出軸上的最大短暫容許扭矩， 。][M m6027N][??M]3[則 ，).51~8.29(5.0174298.)0~7.(max M????所以滿足此條件。綜上所述，減速器驗(yàn)算通過。3.1.2 副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參照主起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，副起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案如下：1) 鋼絲繩的計(jì)算a 鋼絲繩的最大拉力計(jì)算根據(jù)起重機(jī)的額定起重量 Q＝3 噸，查表 ，選取滑輪組倍率 。查表 ，選取]1[ 1?hi]1[短鉤形 3 噸吊鉤組，吊鉤組質(zhì)量 。kgG650?鋼絲繩的最大拉力： NiQSh 2.178.901230max ????式中 ——滑輪組效率， ＝0.99。hh南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè)，共 88 頁(yè)b 鋼絲繩的選擇所選擇的鋼絲繩破斷拉力應(yīng)滿足下式: maxnS繩繩 ?而 絲繩 ?由上可得 NS981605.0217amx????繩絲查表 ，選擇鋼絲繩 6×19，其公稱強(qiáng)度為 1550MPa，直徑為 14mm，其允許破斷拉]1[力總和為 112000N。選用鋼絲繩標(biāo)記如下：鋼絲繩 6×19-14.0-1550-I-光-右交 GB1102-74。2) 滑輪、卷筒的計(jì)算a 滑輪、卷筒最小直徑的確定為確保鋼絲繩具有一定的安全使用壽命，滑輪、卷筒名義直徑應(yīng)滿足下式： medD3501420???繩式中 e——系數(shù)，對(duì)于中級(jí)工作類型的龍門起重機(jī)取 e=25。取滑輪、卷筒的名義直徑 ＝400mm。0Db 卷筒長(zhǎng)度的確定根據(jù)圖 2.3，可知卷筒的長(zhǎng)度可由下式計(jì)算： 光LL??)(2210，取 =300mm；m26581)40(tn0max0 ?????DiHh 0L式中 ——最大起升高度， ＝14m；ax maxHn——鋼絲繩安全圈數(shù)，取 n=2；t——繩槽節(jié)距，取 t=18mm；——根據(jù)結(jié)構(gòu)確定卷筒空余部分，取 ＝3t＝54mm；1L1L——固定鋼絲繩所需要的長(zhǎng)度、取 ＝3t＝54mm；2 2南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè)，共 88 頁(yè)——根據(jù)鋼絲繩允許偏斜角確定，取 ＝100mm。光L 光L則卷筒長(zhǎng)度 mL9160)5430(2)(2210 ??????光取卷筒長(zhǎng)度 L=1000mm。c 卷筒壁厚的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式，卷筒的壁厚： mD)18~4()06(402.)1~6(02. ???????取卷筒壁厚 。m5d 卷筒軸上的扭矩計(jì)算卷筒軸上的扭矩計(jì)算公式： 。92.6198.0421570max ????NDSM卷卷 ?e 卷筒轉(zhuǎn)速的計(jì)算 in/52.174.00rDvinh????卷式中 ——起升速度， =22m/min。3) 選擇電動(dòng)機(jī)根據(jù)起升機(jī)構(gòu)起升載荷、額定起升速度及機(jī)構(gòu)效率計(jì)算出機(jī)構(gòu)的靜功率和接電持續(xù)率選擇電動(dòng)機(jī)。靜功率計(jì)算：w24.19.06153601)( KvGQNj ???????）（總?式中 ——機(jī)構(gòu)總效率，取 =0.9 ?？?總 ]2[電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率： KwNKjde 79.24.180???式中 ——起升機(jī)構(gòu)按靜功率初選電動(dòng)機(jī)的系數(shù)，JC＝40%的電動(dòng)機(jī)的 =0.8。dK由表 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)如下：]3[南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè)，共 88 頁(yè)YZR180L-8,S3 工作制，JC=40%，CZ=6 次， ，轉(zhuǎn)速 =715r/min, 飛KwNe1%)40(?電n輪矩為 。25.1mkg?4) 選擇減速器減速器的理論傳動(dòng)比： 81.4052.7' ?卷電ni由表 ,根據(jù)傳動(dòng)比 =40.81，電機(jī)功率 。選擇減速器為：ZQ500,實(shí)]3[ 'i KwNe%)40(際傳動(dòng)比 =40.17，輸入功率為 12Kw。i5)選擇制動(dòng)器起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩應(yīng)滿足下式：mNMK ?????? 68.1907.4012.85)630(5.1靜制制制式中 ——制動(dòng)安全系數(shù)，由表 對(duì)于中級(jí)工作類型 ＝1.5；制 ]5[ 制K——滿載時(shí)制動(dòng)軸上的靜力矩，靜制 ? iDGQMh2)(0總靜制 ???由表 ，選擇制動(dòng)器型號(hào)為 ，制動(dòng)力矩 ，]3[ 30/25?YWZ mNez??25~14][，制動(dòng)器質(zhì)量 。mDz250?kgGzd6.37?6)選擇聯(lián)軸器聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求：maxM?計(jì)而 mNns ????57.3092.1465.額計(jì) ?式中 ——聯(lián)軸器的計(jì)算扭矩；計(jì)——聯(lián)軸器的最大允許扭短；maxn——安全系數(shù)，取 n=1.5；——?jiǎng)傂詣?dòng)載系數(shù)，取 =1.5；s?s?南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè)，共 88 頁(yè)——電動(dòng)機(jī)軸上的額定扭矩額Mm92.14675905????NnNe電額由表 查得，電動(dòng)機(jī) YZR180L-8 的軸端直徑為 55mm，軸伸為 110mm。根據(jù)以上條]3[件，從表 選得聯(lián)軸器號(hào)數(shù)為 ，其圖號(hào)為 S241，最大允許扭矩為][ 3CLZ，飛輪矩為 ，質(zhì)量 。從而，浮動(dòng)軸直徑mNM??150[max 245.0mkg? kgGL74.19?d=45mm。再由表 選一個(gè)帶制動(dòng)輪直徑為 250mm 的半齒輪聯(lián)軸器，其圖號(hào)為 S120，]3[，飛輪矩為 ，質(zhì)量 。??710][max 238.0kg?kgL17?7) 電動(dòng)機(jī)的驗(yàn)算a 電動(dòng)機(jī)的過載能力驗(yàn)算過載能力校驗(yàn)是驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)克服機(jī)構(gòu)在短時(shí)間內(nèi)可能出現(xiàn)的較大工作載荷的能力。當(dāng)電機(jī)在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)，其額定功率 應(yīng)滿足下式：nN。KwvGQmHNMn 8.105.106328934.2106)( ????????? ）（總??式中 ——系數(shù)，取 =2.1；——電動(dòng)機(jī)個(gè)數(shù)，m=1；——允許過載倍率，取 =2.4；M?M?由上可知， ，過載驗(yàn)算通過。][enN?b 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核根據(jù)等效功率法，驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)不過熱的條件為：靜K??40式中 ——電動(dòng)機(jī)在 JC=40%時(shí)的額定功率， =11Kw；N40N——滿載靜功率，靜南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè)，共 88 頁(yè)；KwvGQN 43.129.06158)530(610)(' ???????總靜 ?——系數(shù)，取 =0.8；K——系數(shù)，取 =0.95。??則 。KwN45.93.125.08???靜由上可知電動(dòng)機(jī)不會(huì)過熱。8) 減速器的驗(yàn)算a 速度誤差的驗(yàn)算實(shí)際起升速度： min/35.217.4082''iv???速度誤差： ,所以符合要求。1%][935. ????b 功率驗(yàn)算實(shí)際所需功率： KwvNjj 7.023510'' ???則 KwKNjde 6.87.0'' ??因 ，所以符合要求。]['?3.2 小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)采用立式圓錐減速器形式的垂直反滾輪式小車。其中兩水平輪都為主動(dòng)輪，這樣可以有效地的防止小車車輪啃道，提高小車運(yùn)行的靈活性。3.2.1 輪壓計(jì)算本起重機(jī)小車為垂直反滾輪式起重小車，參考同類型，規(guī)格相近的起重機(jī)，估計(jì)小車架總重量及其重心至主軌道中心線的距離。小車受力簡(jiǎn)圖如圖 3.4。根據(jù)起重小車架的平衡條件，求出主動(dòng)輪輪壓和垂直反滾輪輪壓。南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè)，共 88 頁(yè)a 滿載時(shí)輪壓計(jì)算由小車垂直反滾輪處力矩：0)()()()( 1321 ???????BPlGBllGM（3.24）得： 0123)()90123(50)6123(6)1023(450 1????????? P從而 ，滿載時(shí)主動(dòng)輪輪壓 。NP8)21?? NP54max?參考同類型、規(guī)格相近的單主梁小車，估計(jì)小車自重，及相關(guān)尺寸。式中 ——兩車輪輪壓之和； )(21——小車上機(jī)械部分質(zhì)量， ；GkgG4501?——吊重及吊具重量之和， ；2 Q16322?——小車架重量， ；3 k3——小車軌距， ；BmB10?——小車重心至主軌道中心線的距離， ；1l ml10?——吊重及吊具重心至主軌道中心線的距離， ； 2 l652——小車架重心至主軌道中心線的距離， 。3l 93由垂直方向受力平衡：（3.25）02)(3211 ??????fgPGPY得 ,從而求得滿載時(shí)垂直反滾輪輪壓8.9)6504382??fg。 Nfg5b 空載時(shí)輪壓計(jì)算按輪壓計(jì)算方法得：主動(dòng)輪之和： ；NP79164)(021??南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè)，共 88 頁(yè)主動(dòng)輪輪壓： ；NP395822)(01min??垂直反滾輪輪壓： 。 fg740?圖 3.4 垂直反滾輪式小車受力簡(jiǎn)圖3.2.2 選擇車輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 a 車輪與軌道的選擇根據(jù)滿載時(shí)車輪輪壓，由表 ，選擇直徑為 400mm 的小車車輪，車輪的踏面為圓]2[柱形。中小型起重機(jī)小車的軌道采用 P 型鐵路鋼軌，根據(jù)車輪直徑，配套選用鋼軌型號(hào)為 P38 。]2[b 驗(yàn)算車輪與軌道強(qiáng)度車輪踏面疲勞計(jì)算載荷由下式計(jì)算得：。 （3.26）NPK12759948.0max???沖計(jì) ?]2[式中 ——載荷變化系數(shù)，由表 有 ，從而有 =0.8；?]2[ 3.25041631??GQ?南華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 26 頁(yè)，共 88 頁(yè)——沖擊載荷，由表 有 =1。沖K]2[沖K因?yàn)檐壍烙卸d頂，故車輪與軌道為點(diǎn)接觸。對(duì)于型號(hào)為 P38 的鋼軌，其軌頂曲率半徑 R=300mm。點(diǎn)接觸的接觸應(yīng)力由下式計(jì)算得：（3.27）32140）（計(jì)點(diǎn) RDP???? ]2[232/35051279mN??）（選用車輪材料為 ，其 。CrMnSiZG]2[ 2/68]點(diǎn)?3.2.3 運(yùn)行阻力的計(jì)算1)滿載運(yùn)行時(shí)靜阻力計(jì)算a 運(yùn)行摩擦阻力對(duì)于帶垂直反滾輪式小車的單主梁龍門起重機(jī),由下式有小車滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力為： （3.28）反 輪 反 輪附輪摩 滿 ）（ DdKPDdKPGQP ?????? 22fgfg310]2[式中 ——滾動(dòng)摩擦系數(shù)，由表 有 =0.06；K]2[——軸承摩擦系數(shù)，由表 有 =0.015；?][?——附加摩擦阻力系數(shù)，由表 有 =1.2；附 ]2[附K——車輪直徑， =40cm；輪D輪D——軸承內(nèi)徑，d＝10cm；——垂直反滾輪直徑，取 ＝25cm；反 輪 反 輪——垂直反滾輪軸承內(nèi)徑， =6cm。反 輪 反 輪d則小車滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力為：