吨吊钩桥式起重机毕业设计

题 目 ： 20吨 吊 钩 桥 式 起 重 机学 位 申 请 人 ：学 号 ：指 导 老 师 ：职 称 : 教 授毕 业 设 计 设 计 主 要 内 容 （ 1） 吊 钩 的 选 择 计 算 。 根 据 起 重 量 ， 工 艺 条 件 等选 择 确 定 吊 钩 的 材 料 、 形 式 、 尺 寸 ， 对 拉 板 、 吊钩 横 梁 进 行 设 计 ， 并 对 强 度 进 行 校 核 。 （ 2） 滑 轮 组 的 设 计 。 确 定 滑 轮 结 构 形 式 及 相 关 尺寸 ， 选 择 滑 轮 轴 、 滑 轮 轴 承 。 （ 3） 钢 丝 绳 的 选 择 计 算 。 （ 4） 卷 筒 的 设 计 计 算 。 确 定 卷 筒 的 类 型 、 尺 寸 ，并 对 卷 筒 的 强 度 、 抗 压 稳 定 性 验 算 。 （ 5） 钢 丝 绳 在 卷 筒 上 的 固 定 。 （ 6） 大 车 运 行 机 构 的 设 计 。 依 据 大 车 运 行 机 构 的设 计 的 基 本 原 则 和 基 本 要 求 ， 确 定 传 动 机 构 方 案 。选 择 合 理 的 车 轮 直 径 和 轨 道 ， 并 校 验 其 强 度 ， 选择 合 理 的 电 动 机 、 联 轴 器 、 制 动 器 、 减 速 器 设 计 主 要 思 路 本 设 计 参 照 大 量 起 重 机 专 业 有 关 资 料 ，对 桥 式 起 重 机 起 升 机 构 、 运 行 机 构 进 行 设计 计 算 。 参 考 设 计 手 册 选 用 标 准 部 件 ， 对20吨 吊 钩 桥 式 起 重 机 吊 钩 组 、 滑 轮 组 、 钢丝 绳 、 卷 筒 、 大 车 运 行 机 构 进 行 设 计 ， 采用 许 用 应 力 法 和 极 限 状 态 法 对 起 重 机 的 强度 、 疲 劳 强 度 、 稳 定 性 、 刚 度 等 进 行 校 核计 算 。 在 完 成 设 计 说 明 书 后 根 据 吊 钩 组 、滑 轮 组 、 钢 丝 绳 、 卷 筒 、 大 车 运 行 机 构 的设 计 过 程 绘 制 出 装 配 图 和 关 键 部 件 零 件 图 。 设 计 背 景 和 意 义 起 重 机 械 是 用 来 对 物 料 进 行 起 重 、 运 输 、装 卸 或 安 装 等 作 业 的 机 械 装 置 ， 在 国 民 经济 各 部 门 都 有 广 泛 应 用 。 我 们 在 工 厂 、 码头 ， 总 能 见 到 各 式 各 样 的 起 重 机 械 的 身 影 ，它 们 起 着 减 轻 体 力 劳 动 、 节 省 人 力 、 提 高劳 动 生 产 率 和 促 进 生 产 过 程 机 械 化 的 重 要作 用 。 目 前 ， 国 内 专 业 生 产 大 型 起 重 机 的 厂 家 很多 ， 起 重 机 市 场 广 阔 。 吊 钩 起 重 机 应 用 广泛 ， 具 有 较 强 的 工 程 应 用 。 起 重 机 概 述 起 重 机 四 大 机 构 ： 起 升 机 构 、 运 行 机 构 、回 转 机 构 、 变 幅 机 构 。 起 升 机 构 主 要 有 驱 动 装 置 、 传 动 装 置 、 卷绕 装 置 、 取 物 装 置 与 制 动 装 置 等 组 成 。 运 行 机 构 主 要 有 运 行 支 承 装 置 和 运 行 驱 动装 置 两 部 分 组 成 。 运 行 支 承 装 置 机 械 部 分 ，对 于 有 轨 起 重 机 主 要 是 车 轮 和 轨 道 ， 对 于无 轨 式 主 要 是 轮 胎 和 履 带 装 置 。 运 行 驱 动装 置 为 电 动 机 或 内 燃 机 、 减 速 器 与 制 动 器等 。 设 计 计 算 过 程 概 述 ： 设 计 计 算 是 在 给 定 了 设 计 参 数 ， 并将 布 置 方 案 确 定 后 进 行 的 ， 通 过 计 算 选 用机 构 中 所 需 要 的 标 准 零 部 件 ， 对 非 标 准 零部 件 作 进 一 步 的 强 度 与 刚 度 等 计 算 。 需 给 出 的 设 计 参 数 ： 起 重 机 的 额 定 起 升 载荷 ， 起 升 速 度 ， 起 升 高 度 ， 工 作 级 别 及 JC值 等 。 计 算 内 容 抗 倾 覆 稳 定 性 计 算 以 及 零 部 件 和 结 构 件 的承 载 能 力 计 算 。 承 载 能 力 计 算 包 括 寿 命 （ 疲 劳 、 磨 损 和 发热 计 算 、 抗 塑 性 破 坏 )计 算 和 局 部 稳 定 性 计算 。 承 载 计 算 方 法 有 许 用 应 力 法 和 极 限 状 态 法 。 计 算 方 法 概 述 许 用 应 力 法 ： 使 设 计 应 力 小 于 或 等 于 零 部件 和 结 构 件 的 许 用 应 力 。 设 计 应 力 ： 起 重 机 系 统 ， 当 受 到 第 k种 组 合载 荷 作 用 时 ， 起 重 机 系 统 中 的 零 部 件 和 结构 件 便 产 生 相 应 的 内 力 ； 起 重 机 的 某 一 零部 件 和 结 构 件 ， 当 它 受 到 内 力 作 用 时 ， 根据 受 载 的 类 型 及 构 件 断 面 特 征 ， 确 定 断 面应 力 ， 若 零 部 件 和 结 构 件 还 有 附 加 应 力 ，将 这 两 种 应 力 叠 加 得 到 设 计 应 力 。 计 算 方 法 概 述 许 用 应 力 等 于 材 料 的 强 度除 以 安 全 系 数 安 全 系 数 大 小 与 载 荷 估 算的 准 确 程 度 及 对 起 重 机 的安 全 要 求 有 关 。 安 全 系 数用 两 个 系 数 相 乘 ， 与 载 荷 的 估 算 有 关 ， 与 起 重 机 要 求 的 安 全 程 度有 关 。 nBk nfn f n 计 算 方 法 概 述f p 区 别 ： 许 用 应 力 法 在许 用 应 力 中 引 进 一 个系 数 以 考 虑 计 算 载 荷的 估 算 误 差 ， 极 限 状态 法 则 是 分 别 对 各 个载 荷 乘 以 不 同 的 系 数 ， 考 虑 不 同 载 荷 的计 算 误 差 。1f 主 要 内 容1.概 述2.设 计 任 务 及 技 术 参 数 2.1主 要 技 术 参 数 2.2起 重 机 工 作 机 构 的 级 别3.吊 钩 的 选 择 计 算 3.1原 始 参 数 及 概 述 3.2设 计 步 骤4.滑 轮 组 的 设 计 计 算 4.1滑 轮 概 述 及 相 关 尺 寸 的 确 定 4.2滑 轮 直 径 的 确 定 4.3吊 钩 组 上 滑 轮 轴 的 计 算 4.4滑 轮 轴 承 的 选 择 计 算5.钢 丝 绳 的 选 择 5.1钢 丝 绳 概 述 5.2钢 丝 绳 的 最 大 静 拉 力 5.3主 钢 丝 绳 的 选 择 5.4钢 丝 绳 的 标 记 6.卷 筒 的 设 计 计 算 6.1卷 筒 概 述 及 初 步 选 择 6.2卷 筒 的 设 计 6.3卷 筒 强 度 的 校 核 及 抗 压 稳 定 性 验7.丝 绳 在 卷 筒 上 的 固 定 计 算 7.1固 定 方 法 的 选 择 7.2压 板 计 算8.大 车 运 行 机 构 计 算 8.1设 计 的 基 本 要 求 及 传 动 机 构 方 案 的确 定 8.2选 择 车 轮 与 轨 道 ， 并 验 算 其 强 度 8.3电 动 机 、 减 速 器 、 制 动 器 、 联 轴 器的 选 择 8.4运 行 速 度 和 实 际 所 需 功 率 、 起 动 时间 、 运 行 打 滑 的 验 算 主 要 技 术 指 标 最 大 起 重 量 ： 20吨 梁 跨 度 ： 31m 起 升 速 度 : 8 25m/min 起 升 高 度 : 16mm 起 重 机 运 行 速 度 : 90 120m/min 起 升 机 构 运 行 速 度 : 40 50m/min 机 构 工 作 级 别 : , 采 用 双 联 滑 轮 组 ,倍 率 : 起 升 质 量 : 20吨 ， 起 升 载 荷 : ； 起 升 速 度 : ， 初 取 吊 钩 是 起 重 机 中 应 用 最 广 泛 的 取 物 装 置 。 根 据 制造 方 法 的 不 同 ， 吊 钩 分 为 锻 造 吊 钩 和 片 式 吊 钩 ，根 据 形 状 的 不 同 又 可 分 为 单 购 和 双 钩 。 单 钩 制 造与 使 用 比 较 方 便 ， 用 于 较 小 的 起 重 量 。吊 钩 原 始 参 数 及 概 述6M 4mKNPQ 20018nV min/25m min/24mVn 吊 钩 设 计 步 骤 (1)吊 钩 形 式 选 择 (2)吊 钩 结 构 及 制 造方 法 的 确 定 (3)吊 钩 主 要 尺 寸 的确 定 (4)钩 身 强 度 计 算 (5)吊 钩 尾 部 螺 纹 直径 的 确 定 (6)确 定 吊 钩 螺 母 尺寸 (7)吊 钩 横 梁 的 计 算 (8)吊 钩 拉 板 强 度 验算 吊 钩 图 吊 钩 危 险 断 面 图 钩 身 校 核 097.015830 1020057.12 311 DeA PBQ 68.188140652 2/mmN 20 /17.2042.1245 mmNnS 吊 钩 装 置 简 图 吊 钩 横 梁 受 力 图 、 弯 矩 图 吊 钩 横 梁 计 算 集 中 载 荷 最 大 弯 矩 最 大 弯 曲 应 力 许 用 强 度 因 为 KNKNPP Q 31420057.1 mmKNLPM 5.3728722 4751031422 31max 6 )95175(6 )( 22 hhdBW 223maxmax /)95175( 1065.37287 mmNhWM 2s mm/N3.1183355n max mmh 75.1533.118 5.2796562 夹 板 夹 板 计 算 受 力 拉 伸 应 力 许 用 拉 伸 力 轴 孔 表 面 挤 压 力 极 限 应 力 23Q mm/N07.2945)130250(2 1020057.1)db(2 P 2/3.1327.1215 mmNnsc 222 22 /82.4422 mmNdh dhPj 4.615.3215ns aQ MPdPP 84.26451302 20000057.12 滑 轮 概 述 滑 轮 按 其 作 用 分 为 定 滑 轮 和 动 滑 轮 。 滑 轮材 料 可 分 为 铸 铁 、 铸 钢 、 铝 合 金 和 塑 料 。铸 铁 滑 轮 对 钢 丝 绳 的 的 寿 命 有 利 ， 但 是 其强 度 较 低 ， 脆 性 较 大 ， 在 工 作 级 别 较 高 时 ，宜 采 用 铸 钢 滑 轮 。 近 来 ， 冲 压 成 型 的 滑 轮已 能 批 量 化 生 产 ， 其 特 点 是 自 重 轻 、 加 工量 少 、 成 本 低 。 综 合 考 虑 ， 采 用 铸 钢 滑 轮 ，其 强 度 和 冲 击 韧 性 好 ， 材 料 选 ： ZG230450。 滑 轮 滑 轮 选 择 计 算 4.2滑 轮 直 径 的 确 定 ： (1) 普 通 滑 轮 直 径 的 选 择 ； (2) 平 衡 轮 直 径 的 选 择 ； 4.3吊 钩 组 上 滑 轮 轴 的 计 算 ； 4.4滑 轮 轴 承 的 选 择 计 算 ； 滑 轮 轴 受 力 图 、 弯 矩 图 滑 轮 轴 计 算 BC点 弯 矩 弯 曲 应 力 KN1572 20057.12PPP KN5.78KN4 20057.14PPPPP Q50 Q4321 mmKNPM 5.20802105.78265265 31max 3max 1.020802500dWM ZW 2/9.1474.2355 mmNnS W 2S mm/N35504.1121.0M3 wmax d 钢 丝 绳 概 述 钢 丝 绳 是 起 重 机 的 重 要 零 件 之 一 ， 在 起 升 机 构 和 变 幅机 构 中 用 作 承 载 绳 ， 在 运 行 机 构 和 回 转 机 构 中 作 牵 引 绳 。钢 丝 绳 强 度 高 。 自 重 轻 。 柔 性 好 、 极 少 骤 然 断 裂 等 优 点 ，广 泛 应 用 于 机 械 、 造 船 、 采 矿 、 冶 金 、 林 业 等 方 面 。 起 重钢 丝 绳 多 采 用 双 绕 绳 ， 即 先 由 钢 丝 绕 成 股 ， 再 由 股 以 绳 芯为 中 心 绕 成 绳 。 绳 芯 材 料 有 三 种 ： 石 棉 芯 、 金 属 芯 、 和 有机 物 芯 。 有 机 物 芯 的 钢 绳 具 有 较 大 的 挠 性 和 弹 性 ， 润 滑 性好 ， 但 不 耐 高 温 ， 承 受 横 向 压 力 能 力 较 差 ； 金 属 芯 钢 绳 强度 高 ， 能 承 受 高 温 和 横 向 压 力 ， 但 润 滑 性 较 差 ： 石 棉 芯 的钢 绳 能 抗 高 温 ， 具 有 较 大 的 挠 性 和 弹 性 ， 润 滑 性 好 。 根 据 丝 绕 股 和 股 绕 绳 的 相 互 方 向 可 分 为 ： 顺 绕 绳 、 交绕 绳 、 混 绕 绳 。 根 据 钢 绳 中 丝 与 丝 间 的 接 触 状 态 分 为 ： 点接 触 绳 、 线 接 触 绳 、 面 接 触 绳 。 卷 筒 概 述 及 初 步 选 择 卷 筒 是 起 重 机 的 重 要 零 件 之 一 ， 它 用 以 收 放 和 储 存 钢丝 绳 ， 把 驱 动 装 置 提 供 的 驱 动 力 传 递 给 钢 丝 绳 ， 并 将 驱 动装 置 的 回 转 运 动 转 换 成 直 线 运 动 。 按 照 卷 筒 的 外 形 ， 可 分 为 圆 柱 形 和 圆 锥 形 。 按 照 钢 丝绳 在 卷 筒 上 卷 绕 层 数 ， 分 为 单 层 绕 卷 筒 和 多 层 绕 卷 筒 。 单层 绕 卷 筒 表 面 通 常 切 有 螺 旋 形 绳 槽 ， 绳 槽 能 增 加 了 钢 丝 绳与 卷 筒 的 接 触 面 积 ， 防 止 相 邻 钢 丝 绳 间 相 互 摩 擦 ， 从 而 提高 钢 丝 绳 的 使 用 寿 命 。 多 层 绕 卷 筒 绳 容 量 大 ， 多 层 卷 绕 的钢 丝 绳 所 受 的 挤 压 力 大 ， 相 互 摩 擦 力 大 ， 使 钢 丝 绳 寿 命 降低 。 卷 筒 按 制 造 方 式 ， 可 分 为 铸 造 的 和 焊 接 的 两 种 。 铸 造卷 筒 ， 一 般 采 用 不 低 于 HT150的 灰 铸 铁 ； 焊 接 卷 筒 用 钢 板焊 接 而 成 ， 可 大 大 减 轻 重 量 。 由 于 起 升 高 度 比 较 高 ， 根 据滑 轮 倍 率 和 起 升 速 度 ， 采 用 双 联 卷 筒 ， 标 准 槽 形 ， 外 形 为圆 柱 形 ， 单 层 卷 绕 ， 用 铸 造 方 式 制 造 ， 材 料 为 灰 铸 铁 。 卷 筒 的 设 计（ 1） 直 径 确 定（ 2） 卷 筒 的 槽 形 的 选 择（ 3） 卷 筒 上 有 螺 旋 槽 部 分 长（ 4） 双 联 卷 筒 长 度（ 5） 卷 筒 壁 厚 确 定 卷 筒 设 计 与 校 核 卷 筒 的 强 度 校 核 及 抗 压 稳定 性 验 算（ 1） 压 应 力 的 计 算 (2) 弯 曲 应 力 的 计 算（ 3） 卷 筒 的 抗 压 稳 定 性 验 算 卷 筒 计 算 及 校 核 正 应 力 弯 曲 应 力 抗 压 稳 定 性 验 算 MPa08.652218 2.25773PS 1max 压 MPa47.176y MPa07.3345.1973492 4.65257742WM 弯弯 kPP k 固 定 方 法 的 选 择 钢 丝 绳 在 卷 筒 上 的 固 定 装 置 应 保 证 工 作 可 靠 、便 于 检 查 、 方 便 更 换 钢 丝 绳 、 避 免 钢 丝 绳 在 固 定处 过 于 弯 曲 。 现 有 的 固 定 装 置 都 是 利 用 摩 擦 力 来固 定 的 。 在 进 行 计 算 时 ， 应 考 虑 由 于 附 加 圈 数 与卷 筒 的 摩 擦 力 ， 而 使 进 去 固 定 装 置 中 的 钢 丝 绳 的作 用 力 减 小 。 钢 丝 绳 在 卷 筒 上 的 固 定 可 以 用 压 板或 锲 块 固 定 。 用 如 图 7所 示 的 压 板 固 定 绳 尾 是 最 常见 的 方 法 。 其 优 点 是 构 造 简 单 ， 装 拆 方 便 ， 安 全可 靠 ， 便 于 观 察 和 检 查 。 缺 点 所 占 空 间 较 大 并 且不 能 用 于 多 层 卷 绕 。 锲 块 固 定 的 方 式 是 将 钢 丝 绳引 入 卷 筒 里 面 ， 再 用 压 板 固 定 ， 可 以 使 卷 筒 紧 凑 ，并 适 用 于 多 层 卷 绕 ， 缺 点 是 卷 筒 构 造 复 杂 。 本 设计 采 用 压 板 固 定 。 压 板 固 定 方 式 压 板 计 算（ 1） 绳 尾 固 定 处 拉 力 计 算（ 2） 螺 栓 拉 力 计 算（ 3） 螺 栓 强 度 验 算（ 4） 每 个 压 板 的 支 持 力（ 5） 压 板 数 的 确 定（ 6） 压 板 的 选 取 计 算 公 式绳 尾 固 定 处 拉 力 计 算螺 栓 拉 力 计 算螺 栓 强 度 验 算每 个 压 板 的 支 持 力压 板 数 的 确 定 eSS maxe NeeSP e 21.13624)1(12.0 98.8991)1( 2214.0 33max 324 dePdP PFs 2 5.581.3269 98.89912 sey FKSn 设 计 的 基 本 要 求 大 车 运 行 机 构 的 设 计 通 常 应 和 桥 架 的 设 计 交 叉 进 行 ，一 般 的 设 计 步 骤 ： （ 1） 确 定 桥 架 的 结 构 的 形 式 和 大 车 运行 机 构 的 传 送 方 式 ； （ 2） 布 置 桥 架 的 结 构 尺 寸 ； (3)安 排运 行 机 构 的 具 体 位 置 和 尺 寸 ； （ 4） 综 合 考 虑 两 者 的 关 系并 完 成 各 部 分 的 设 计 。 对 大 车 运 行 机 构 设 计 的 基 本 要 求 ： （ 1） 机 构 要 紧 凑 ， 质 量 要 轻 ； （ 2） 和 桥 架 要 配 合 。 这 样 ， 桥 架 容 易 设 计 ， 机 构 好 布 置 ； （ 3） 尽 量 减 轻 主 梁 的 扭 转 载 荷 ， 不 影 响 桥 架 的 刚 度 ； （ 4） 维 护 检 修 方 便 ， 机 构 布 置 合 理 ， 便 于 司 机 从 驾 驶 室 上 、下 走 台 ， 便 于 装 拆 零 件 及 操 作 。 确 定 传 动 机 构 方 案 大 车 运 行 机 构 传 动 方 案 ， 基 本 上 分 为 两 类 ， 即 分 别 传动 和 集 中 传 动 。 在 桥 式 起 重 机 常 用 跨 度 内 ， 均 可 用 分 别 传动 的 方 案 在 具 体 布 置 大 车 运 行 机 构 的 零 部 件 时 应 注 意 一 下 几 点 ： （ 1） 因 为 大 车 运 行 机 构 要 安 装 在 桥 架 上 ， 桥 架 的 运 行 速 度很 高 ， 而 且 受 载 后 向 下 挠 曲 ， 机 构 零 部 件 在 桥 架 上 的 安 装不 可 能 十 分 准 确 ， 所 以 若 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 。 （ 2） 为 了 减 少 主 梁 的 扭 转 载 荷 ， 应 使 机 构 零 部 件 尽 量 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 。 （ 3） 制 动 器 要 靠 近 电 动 机 ， 使 浮 动 轴 可 以 在 运 行 机 构 制 动时 能 发 挥 吸 收 冲 击 动 能 的 作 用 。 选 择 车 轮 与 轨 道 ， 并 验 算 其 强 度 (1)轮 压 计 算 (2)车 轮 和 轨 道 的 选 择 (3) 强 度 校 验 电 动 机 、 减 速 器 、 制 动 器 、 联 轴 器的 选 择 (1)运 行 阻 力 计 算 (2)满 载 运 行 时 电 动 机 静 功 率 计 算 (3) 初 选 电 动 机 (4)电 动 机 发 热 验 算（ 5） 选 择 减 速 器（ 6） 选 择 制 动 器 （ 7） 选 择 联 轴 器 运 行 速 度 和 实 际 所 需 功 率 、 起 动 时间 、 运 行 打 滑 的 验 算（ 1） 验 算 运 行 速 度 和 实 际 所 需 功 率（ 2） 起 动 时 间 的 验 算（ 3） 运 行 打 滑 验 算