起升机构设计计算

摘要随着现代科学技术的迅速发展，工业生产规模的扩大和自动化程度的提高，起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高。尤其是计算机技术的广泛应用，许多跨学科的先进设计方法出现，这些都促使起重机的技术进入崭新的发展阶段。本起重机为16t桥式起重机。本课题主要对起重机的起升机构进行总体设计，起升机构有一台电动机，一台减速器，一台轮式制动器，一套卷筒装置和上滑轮装置构成。要求起重设备运行平稳,定位准确, 安全可靠, 技术性能先进。本文简要地介绍了起重机的性能、结构、发展状况等，并参照起重机设计规范(GB3811-83)及起重机设计手册对起重机起升机构及其零部件进行设计计算，从方案论证到具体设计计算，充分发挥了计算机在整体设计中的作用，从而提高了设计质量、缩短了设计周期，提高了工作效率关键词：起重机，桥式起重机，起升机构设计AbstractWith fastdevelopments of the modern technology, the expansion of industrialproduction and the growth of the automatic level, applications ofthe carnes in the modern manufacture has been more and moreextensive, the effect has been bigger and bigger. Higher and higherrequirement has been caused. Especially, with the broad applicationof computer technology and the appearance of the advanced designmethod of a lot of interdiscipline, which urge the technology ofthe carne into a brand-new seedtime. This carne is a kind of 16t bridge carnes for hydropowerstation. This paper focuses on design ofhoisting mechanism of the carne, including the main and assistanthoisting mechanism with electromotors, reducers, brake staffs, drumdevices and pulley gears. The carne is required to be stables, highaccuracy, safety, reliability and advanced technology. This text briefly introduce the carnes capability, structure, theactuality of development, and so on, referring to “Designcriterion of carne” (GB3811-83) and design and calculate of thehoisting mechanism and its accessory in “Design handbook ofcarne”. From scheme demonstrating to designing and calculating, ittakes full advantage of the computer in the whole design to raisethe quality of the design, cut the cycle of the design, improve thework efficiency.Key words: carne, BridgeCrane, design of the hoistingmechanism目录摘要1Abstract2第1章 绪论11.1起重机起升机构设计要求11.2起重机工作过程分析2第2章 起升机构的设计32.1选择钢丝绳32.1.1 钢丝绳最大静拉力32.1.2 选择钢丝绳32.2卷筒的设计42.3 选择电动机52.4 选择减速器62.5 选择制动器62.6选择联轴器62.7 起动时间验算62.8 制动时间验算6第3章 三维展示63.1 总装图63.2齿盘连接63.3 滑轮组和吊钩63.4卷筒63.5制动器正视图6结论6参考文献6第1章 绪论1.1起重机起升机构设计要求桥式起重机由运行机构和起升机构构成，其中起升机构使物品获得升降运动。因此，起升机构是起重机械中最主要和最基本的机构，是起重机不可缺少的部分。它的工作好坏对整台起重机的性能有着最直接的影响。起升机构主要由下列部分组成：驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置。此外，根据需要还装设各种辅助装置，如：终点开关（大多用于限制起升高度，也用于限制下放行程的）、载重量限制器和称量装置等。起升机构的总布置在很大程度上决定于驱动的形式。起重机的驱动形式分为：集中驱动（一台驱动机带动多个机构）和分别驱动（每个机构有各自的原动机）。目前集中驱动只用于以内燃机为原动机的流动式无轨运动起重机，它的缺点是传动装置复杂，操纵装置也复杂。在使用电源方便的地方，起重机的每个机构宜采用分别驱动的型式。这种型式布置方便、安装和检修容易，因此现代各类起重机主要采用分别驱动的型式。我们采用了分别驱动型式。图为电动驱动的起升机构简图。电动机1通过联轴器2与减速器3的高速轴相联。为了安装方便，并当小车架受载变形时为了避免高速轴受到弯曲，联轴器2应当是带有补偿性能的，通常都采用弹性柱销联轴器或齿轮联轴器。为了安装方便，并提高补偿能力，通常如图那样将齿轮联轴器用一段轴连接，该轴称谓浮动轴。制动器通常采用装在如图所示的2位置，这时联轴器的一半是带制动轮的。有时在高速轴上装两个制动器，另一个制动器可以装在减速器的外侧或装在电动机轴上。通常制动器采用常闭式的瓦块式制动器，装有电磁铁、或电动液压推动器或液压电磁铁作为松闸器，并与电动机连锁。制动器的制动力矩保证有足够的制动安全系数。制动器通常装在高速轴上，因为高速轴的力矩小，从而可采用较小尺寸的制动器。在要求紧凑的情况下，也可采用带式制动器。传动装置常采用二级圆柱齿轮减速器。如起升速度很慢，传动比较大，也可采用三级圆柱齿轮减速器。在要求紧凑的起升机构中，也可采用涡轮减速器，缺点是机构效率低。有时采用涡轮减速器是为了减少噪音，例如在载人电梯中。由于起升机构是起重机械中最主要的机构，所以在设计起升机构时，在满足起升机构的使用性能要求的情况下，要合理选用零部件，尽量使机构布置的紧凑可靠、外形尺寸小，还要考虑安装和维修。1.2起重机工作过程分析起重机械的工作过程是：1、在装载地点起升物品；2.、在负载情况下水平移动物品；3.、在卸载地点下降并卸去物品；4、在无载情况下起升并水平移动返回到装载地点。如此重复循环的工作，每运送一次物品的时间称为一个周期于起升机构，在一个工作周期内，有两段工作时期和两段停歇时期。工作时期即起升物品和下降物品时期；停歇时期既起升机构不工作二运行机构往返或旋转机构往返工作的时期。每一个工作周期内又分为起动、等速运转和制动三个阶段。起升机构设计计算一、确定机构工作级别：M4二、选择钩号：钩号12号，起重量16t第二章 起升机构的设计2.1选择钢丝绳钢丝绳是有很细的强度很高的钢丝，按一定的螺距绕成股，再由股绕成绳。钢丝绳根据其芯材料不同，分为（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。（2）纤维芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。在作为中小型起重机起升机构使用时，纤维芯钢丝绳在抗拉强度和破断力方面可以满足使用需求，并且起重机在运送物料时需要卷绕，因此选用纤维芯钢丝绳，以增加使用寿命，减少更换次数。2.1.1 钢丝绳最大静拉力双联，分支数8，滑轮组倍率钢丝绳的最大静拉力确定钢丝绳直径：查表3-1-2得 ,查表得2.1.2 选择钢丝绳选取钢丝绳直径，自重,公称抗拉强度钢丝绳型号为：2.2卷筒的设计 卷筒直径的确定,查表得钢丝绳安全系数，轮绳直径比，取（名义直径）卷筒计算直径双联滑轮组的卷筒总长度取总长其中起升高度倍率 4 附加圈数 1.53绳圈的节距（两端绳索的固定和边缘所占的长度）双联桶不切槽部分长度吊钩组滑轮间距离绳索允许的最大偏角吊钩处于最高位置时，滑轮轴线距卷筒轴线的距离取卷筒壁厚初步确定：2.3 选择电动机我国起重机采用专用的直流和交流电动机。直流电动机的主要优点是调速范围大、过载能力强、平滑的调速特性和较大的起动、制动转矩。工作电压为220 V 和440 V。但存在设备费用高、体积大和需要专用的供电电源等缺点, 少数冶金起重机和要求在较大范围内平稳调速的传动机构采用直流电机。电动机机械部分的强度和刚度设计的足够大，所以电动机的选择主要是电动机热容量的选择。因为起升机构属于断续周期工作，起升机构电机可认为是S3工作制。在起重机械中, 一般采用三相交流感应电动机和锥形转子电动机, 其工作电压为220 V/ 380 V 和500V。根据机构工作级别，一般选择JZR2 、YZR、JZRH型3相交流电机。 构总效率，查表得 确定 电动机静功率 取 选取电机型号,电机功率，转速，功率因素 ，最大转矩倍数，重量，转子转动惯量2.4 选择减速器 1 卷筒转速 传动比，取（公称传动比） 查表3-10-5查得，取，名义中心距 许用输出转矩，入轴转速 选取减速器型号 2 轴端最大径向力，查表得 计算后 符合要求2.5 选择制动器 查表2-2-7取, 查表后取制动器型号为：,制动力矩 转动惯量，制动器质量，制动轮直径2.6选择联轴器,高速轴查表得计算后选择联轴器型号联轴器型号转动惯量，质量2.7 起动时间验算 则起动时间 符合要求2.8 制动时间验算 ，符合要求第3章 三维展示3.1 起升机构总体装配图 图号：QZJ-01-00-0003.2齿盘连接图 图号：QZJ-00-01-01-0003.3 滑轮组和吊钩未画二维图3.4卷筒图号：QZJ-00-01-01-0033.5制动器正视图图号：QZJ-01-00-001结论 此次起重机项目，我们组负责起重机起升机构的设计计算。所谓起升机构是每个起重机必备的，它使物品获得升降。它本身主要有驱动装置、传动装置、卷筒、滑轮组、取物装置和制动装置组成，此外还包括各种辅助装置，例如起升高度限位器、力矩限制器、三圈保护等安全装置。应该说起升机构式起重机的核心，我们在设计计算过程中遇到了很多问题但收获也很多。首先刚开始的时候，总以为时间还很多就放松下来。当开始后才发现SolidWorks 很久没碰了，疏了很多。其次，二维图再交给老师看后，发现问题很多，尺寸标注、配合标注标题栏的填写该用细实线的地方没有用细实线，粗实线该加的地方也没有加。最大的问题是在所有部件组装完之后，在总装做动画的时候发现制动器动不了了而在子装配体里面是可以动的，又着手反复装了几次才装配完毕。接下来就是做动画。这次的收获也是很丰厚，小组成员之间相互密切合作查资料计算，不会的地方大家讨论。很多的部件都没有标准化，只能自己定尺寸。还有就是以往的时候就知道用装换三维实体软件成格式的文件，再入到里面完成二维图，没有尝试用本身生成二维图。一教教室是很冷的，但我们坚持了下来。其实真的很感谢老师们能给我们此次机会，同时感觉自己在机械设计制造方方面面欠缺很多，完成一项设计任务不是一蹴而就的，会遇到方方面面的问题。参考文献1 GB3811-83. 起重机设计规范S. 北京:中国标准出版社，1984.2 GB/T14405.太原重型机器有限公司通用桥式起重机s. 北京:机械工业出版社，1980.3 张质文. 起重机设计手册M. 北京:中国铁道出版社，1998.4 起重机设计手册编写组. 起重机设计手册M.北京: 机械工业出版社，1980.5 Purdum.T. Machine DesignM. Journal of Science& Engineering,1998.6 扬长葵. 起重机械M.北京:机械工业出版社，1982.7祝慈寿.中国工业技术史M.重庆:重庆出版社，1995.8胡宗武，顾迪民.起重机设计计算M.北京:北京科学技术出版社，1989.9 陈道南，盛汉中.起重机课程设计 1a6fM.北京:冶金工业出版社，1983.10 须雷. 起重机的现代设计方法J.起重运输机械，1996(8)：38.11 赵磊. 1200/125t桥式起重机的主起升机构J.起重运输机械，2003(10): 3739.12 日坂本种芳，长谷川政弘.桥式起重机设计计算M. 北京：中国铁道出版社，1987.13 GB/T14405.太原重型机器有限公司通用桥式起重机S.北京:机械工业出1980.14 濮良贵. 机械设计M. 北京:高等教育出版社，2001.