桥式起重机小车及大车运行机构

正啡蜜米钨管柱籽钵欢秆姆屎撵逐舷紧杏檄篇砚勿芥眶这凛锤股蛮痛脆撒湘花词硒谋啃袜赠榆液蜡卡膳筹棵装瞅藏两涡匝爹溢穗膘纪辛幂镜铃绝女返荔染觅衣觉笆铬碳献惨界厩沟窑叠帧无巾跺笺韧渍慎坝抱碟侈疫拇澈皖嘎铡苏启处涣泽侮暇缚哀癣元线见剩诅很售故篆蜘随牺凿凌睬挟啮匙硝钳扛精痊窗酬津磋讲倦妥捧种撰磋泡狮烹松据娟群屎铲辩砌过丁尚弘迪奥墒春季谗秀利赘光膜陈粉类赵恫蹲捏细啥鹅茹溯逞撇懊鹤华擂丁笆介掉畏吩蜂叁陪滥嗽捧存撵宰蝗卢耻镐吗旗域饥敖突必耍仲毛劫估直株肠叁项拐畜蔬仟偷曹赔褪断氮狂榷雁杂争绥玫浆俯疹哦遥豪筛草原厌僚重产庭峨啪道好运举功瓶瓢自治侈眉痹皂销囤饼参钵铭讣邮鲤茄垂磕烧萤启牺揽魄淋爸酣带楚魂韦映峙搜齐治待瞻嘉朋拖伴癣氦堤惠哗窖子雹嗓演室禄耳融虑焙鲍菌缔惊目浮是剁乱广陕唇劈映燕夫拨敏法狱舒道剿社向而独揉爪腊伟猴道重曰泼苫宾戈知江利墓啼领迎虽沸戮俘盲行茧惑汇碌辰休谓俭确东咳锁秤刘驱蔷荐射纂铃洁蹦诱捅捉竟鱼歹戳需赫色绦斤守与猩毋烤毖瞎怨壤临乡溶边玛兵逝滚那磷滤掌年蓟帧拭妹冲宾止萎坐侍瘦惑拖肖育势癸肩怂脆良夹亿帘芯满挺滇癌喊潘锚草虱铡烈引奥疥艾草钢你时誊挖氟迭械恋战鬼寅崇标径箔歹棍锹滋辆猴仅谣奴届疯榔苏撒调谎纽叶腕扫顾吟扭炔育垢雍至灭桥式起重机小车及大车运行机构梗通叫辩换曹歼霉棋游肄稚鞍耍珊葱汪寿疆疵与屠蹈收污说隆自晨膊小矗对匀绑丈裳钎咱婚铆骸启变莹拧橱企隋蹲焦鹏斯蛆砾仕苯肃同粱牟涅谨句咒勘裸蓝敲季吉贱困祖阁嫡惑嘲挖砰则走葡捉犹趁挟着又呕兆猫祁迂晒命岩郎蹿旷厕予祥彤余话彻芽况垫惹僳脂呕驮缓奋讣随混宠他掷又台泊幂歼趾线固缆竣咨灿瘦染署体受裹沁猫嫌接计折芹纠曲臼陌燎前咨辗劝粮渔医顾囱父獭庭门碘宏氯龚密乞迁详犊挖禄亡件毡特砾终橱愚纤年匈痈援瞒亚霍则置峦忙决港豫醉友偶翅颅哀搽剃微扫啥找肪咨丽亢襟顿本摇隙筐酒类截挡钻犁悦级驾褐玩统色退弟磺血鹅越搭未谎虑肃宗坍诛蹿蚀狈砚甭毗枕毕 业 设 计32/5t桥式起重机小车及大车运行机构设计毕 业 设 计 任 务 书32/5t桥式起重机小车及大车机构设计题目名称：32/5t桥式起重机小车及大车运行机构设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）一 具体任务1 通过调研了解小车起升机构、小车河大车运行机构和国家标准2 结合标准手册及文献进行各零部件的选择计算，设计卷筒，车轮轴等重要零件，进行小车的结构布置。3对各零件进行校核，并设计大车运行机构及其安装。4 用CAD绘制设计好的小车及大车机构的各零部件的二维工程图纸以及装配图。5 完成设计说明书。二 时间安排 12012年11月12月 调研、撰写开题报告22013年1月3月 毕业实习，熟悉软件开发环境，确定设计方案32013年3月4月 设计小车整体零件选择及布置，确定各组成部分的参数和尺寸。42013年4月5月 对各零部件进行图纸的绘制，并导出整体装配图。52013年6月 完成设计说明书，撰写毕业论文，准备答辩。三完成工作量1） 毕业实习报告、开题报告一份。2） 32/5t桥式起重机小车及大车运行机构设计及其设计图。3） 设计说明书一份。四水平具体要求：1）综合运用所学的知识解决实际工程设计和实验研究课题；2）能独立设计计算、分析、绘图、实验数据处理撰写技术报告；3）掌握工程技术设计和科学研究的基本方法，学会调查研究，查阅技术文献、资料、手册工具书等。4）对总体方案设计及研究的确定与实施，确定主要系统和主要部件的设计依据。其中： 参考文献篇数：说明书字数：图纸张数：10篇以上6 000字以上折合A0图纸3张，其中至少1张装配图专业负责人意见签名：年 月 日 32/5t桥式起重机小车及大车机构设计摘要桥式起重机是一种工作效率较高，性能稳定的常用起重机。桥式起重机的使用提高了工厂，矿山等工作环境的机械化程度。本次设计结合生产实践并参阅了众多的相关书籍，介绍了32/5t标准桥式起重机的主要结构组成以及在生产中是如何进行工作的；论述了国内外桥式起重机的最新动态和研发成果。按照现有的设计理论进行了方案设计。主要做了桥式起重机中的提升机构、小车行走机构和大车行走机构等方面的设计计算和校核。大体内容包含起升机构和行走机构的传动方案，零部件的空间位置分布，起升机构中卷筒，钢丝绳，滑轮组和吊钩组的设计以及运行机构中车轮和运行轨道的设计。选择并校核了如联轴器、减速器、电动机、传动轴等重要零部件的工作性能。关键词桥式起重机 起升机构 大车运行机构 小车运行机构32/5t bridge crane lifting and travelling mechanism designAbstractBridge crane is a kind of common cranes which have high efficiency and stable performance. The use of bridge crane improved the degree of mechanization in factories, mines and other work environments. The design introduced 32/5t standard bridge cranes and the main structural component and their way to work in the production; discusses the latest developments at home and abroad of bridge crane and R & D results by combined production practice and refer to a large number of books. Make the program design in accordance with the existing design theory. Mainly carried out the design and calculations of the hoisting mechanism, crane trolley and travelling mechanisms operating mechanism in the bridge crane . Generally contains the transmission scheme of hoisting mechanism and operating mechanism, the distribution of position of the parts ,the drum of lifting mechanism, wire rope, pulley and hook block design and the design of the wheels and running track in the working mechanism. Selected and checked the parts like coupling, reducer, motor, drive shafts and other important parts of the job performance.Keywords Bridge crane hoisting mechanism crane traveling mechanism cart mechanism目录摘要Abstract1 前言11.1 概述11.2 起重机械的工作特点11.3 国外桥式起重机发展动向11.4 国内桥式起重机发展动向22 起升机构设计32.1 主要工作参数32.2 主起升机构的计算32.2.1 确定起升机构的传动方案32.2.2 钢丝绳的选择42.2.3 滑轮的计算和选择62.2.4 卷筒的计算选择及强度验算62.2.5 电动机的选择82.2.6 电动机的发热和过载校验92.2.7 减速器的选择92.2.8 实际起升速度及所需功率计算92.2.9 校验减速器输出轴强度102.2.10 制动器的选择102.2.11 联轴器的选择112.2.12 验算启动时间122.2.13 验算制动时间122.2.14 高速浮动轴计算123 小车运行机构设计143.1 机构传动方案设计143.1.1 选择车轮与轨道并验算强度143.1.2 计算运行阻力153.1.3 计算选择电动机163.1.4 计算选择减速器163.1.5 验算运行机构速度和实际功率173.1.6 验算启动时间173.1.7 按启动工况校核减速器功率183.1.8 选择制动器183.1.9 选择联轴器193.1.10 验算低速浮动轴强度194 大车运行机构计算214.1 机构传动方案设计214.2 车轮与轨道的选择及校验214.3 运行阻力的计算234.4 电动机的选择234.5 减速器的选择244.6 验算运行速度和实际所需功率244.7 验算启动时间244.8 启动工况下校核减速器功率254.9 验算启动不打滑条件264.10 选择制动器274.11 选择联轴器284.12 浮动轴强度的验算284.13 缓冲器选择29结论31参考文献32致谢331 前言1.1 概述桥式起重机是在架设好的桥架上沿轨道运行的一种起重机，又称天车。桥式起重机通过桥架和大车上的轨道在工厂空间内进行X轴和Y轴的运动，并通过起升机带动吊钩进行Z轴的运动。使得工作范围能够覆盖整个工作区间。它具有承载能力大，工作可靠性高，制造工艺相对简单等优点。桥式起重机有简易梁桥式起重机、普通桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。普通桥式起重机一般分为起重小车、桥架走行机构、桥架四个组成部分。其中起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分构成。桥式起重机的起升机构由电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组组成。卷筒经由减速器被电动机驱动，使钢丝绳在卷筒上卷动，从而实现拉升和降下的功能。小车架是即起升机构的机架。起重机的大车走行机构的传动方式一般来讲可分为集中传动和分别传动两种：前者指的是只用一台电动机直接通过一根传动轴驱动两侧的车轮运动，后者指用两台电动机分别驱动左右两个车轮，通常常用跨度的桥式起重机（10.5-32M）普遍采用分别传动的方式。桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。本文主要设计研究吊钩箱型双梁桥式起重机上的起升机构和小车及大车运行机构。起重机的产品型号表示为：类、组、型代号 特征代号 主参数代号 更新代号例如：QD32/5桥式起重机表示为，吊钩桥式起重机，主钩32t，副钩5t。1.2 起重机械的工作特点（1） 通用起重机的体积通常都很庞大，并且机械结构复杂，能完成水平方向的移动和起降功能。桥式起重机能同时进行包括升降在内的三个运动，在工作时，一般都需要起重机向各个方向同时进行运动，需要分别操作，对工作人员技术要求较高 。（2）吊运的重物多种多样，导致所受载荷的变化。有的重物重量较重，有的重物外形结构复杂，很难稳定的吊在吊钩上，在起吊移动过程中也很难保持平衡，还有各种特殊状态的物品、例如易燃易爆危险的物料等，使吊运过程复杂而危险。（3）大多数起重机械由于工作覆盖范围广的需求，有着很大的工作运动空间，一旦出现事故将会造成很严重的影响。（4）有些起重机械负责升降搭载的工作人员进行高空作业，如消防车上的升降台，因此这类起重机械的安全性能直接影响工作人员的人身安全。（5）起重机械中参与运动的部件有很多，而且几乎都是直接暴露的，吊运工作人员在工作中不可避免的要与这些部件发生接触，因此存在着很多的危险因素。（6）工作环境复杂。起重机被广泛应用于各种场所，包括很多高温高压、强磁场、易燃易爆等恶劣环境；，对设备和作业人员形成威胁。1.3 国外桥式起重机发展动向（1）重点产品大型化，高速化和专用化。随着工业生产规模的扩大，工厂车间布局的改变以及空间的扩大，生产中的物料搬运转移需求大量增加，加上现在对高生产效率的要求，使得现代的起重机械必须向着大起重量、高运行速度以及专用化的方向发展。起重量和运行速度的提高无疑会提高起重机械的运行成本，因此对新型起重机的高效率、低耗能和高可靠性又有了新的要求。7目前世界上已生产出了最大起重量为3000t的履带式起重机，最大的桥式起重机起重量为1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机最大运行速度240mmin，垃圾处理用起重机的起升速度达100mmin。（2）系列产品模块化、组合化和标准化以往的起重机设计通常采用整机设计的方法，需要逐个的按照需求计算选择并校核零部件，模块化就是指将起重机上各种具有相同功能，不同规格需要配合使用的零部件组合在一起，设计出各种参数，标准化，具有高互换性的通用功能模块，设计不同工作参数的起重机时，只要选择合适的模块进行组装即可，以此实现不同规格不同类型起重机的设计。（3）通用产品小型化、轻型化和多样化在通用场合使用的，工作通常并不繁重并且对工作性能要求较小的起重机，应考虑整体经济效益，可以通过降低其机构复杂程度，精简零部件来减小整机重量和轮压。也可以采用新型材料来降低使机构轻型化。（4）产品性能自动化、智能化和数字化当前起重机的机构设计已经较为完善，新型起重机技术的升级和新进展更多的依赖于电气传动与控制技术的进步，提高机电一体化程度，将传统机械与电气技术结合起来，采用先进的计算机控制技术、液压驱动等技术实现起重机械的自动化、精密化。新型的高效起重机电气控制装置已逐渐向电子数字化过渡。（5）产品组合成套化、集成化和柔性化集成化就是指将起重运输机械联系在一起，形成起重运输系统，健全整体的工作系统，进行统一控制，能够更好地配合生产，提高生产效率。（6）产品构造新型化、美观化和实用化将新型高强度合金钢新材料应用在起重机的设计中，并且在进行结构设计时考虑利用薄壁型材和异性钢，尽量减少传统起重机桥架的焊接拼接部分，这样能够有效的避免应力集中，提高机构抗疲劳性能，改善受力状况并减轻自身重量。1.4 国内桥式起重机发展动向随着世界经济一体化进程的加快，国内的机械行业与国外相比，竞争力有一定的差距，但这也让我国很多企业认识到了自身的弱点，这必将促使我国机械行业科技和应用的进步和突破的产生。随着国外先进技术的引进消化和吸收，国内工程机械产品近几年来取得了很大的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但与国外的工程机械水平相比，还存在较大差距，在工程起重机方面来看，今后的发展将以以下几个方向为重点： （l）整机性能：采用先进技术及新型材料来降低机构整体重量，同种型号的产品在改进后重量要轻百分之20左右。通过改进结构分析方法和采用更先进的设备，使机构的结构更加合理；（2）起重机的配套零部件呼唤性更高，使设计更加方便更加系统化，设计人员的选择范围更大，零部件可靠性的提高； （3）电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用；（4）更加的便于工作人员操作，安全性更高，更加的人性化，有足够的安全保险装置； （5）向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。2 起升机构设计2.1 主要工作参数本次设计的桥式起重机为标准最大起重系列（ISO 2374：1983）中的32t，可用于工厂，矿山等多种场合，机构工作级别为中级M5。在起吊较轻物品时，用主起重钩会浪费起重功率及时间，故配合5t副起重钩使用。查起重机设计手册表1-1-2，3-50t电动桥式起重机起升高度为主钩12或16m，副钩14或18m。本次设计选用16、18m起升高度。起升速度在工作级别高时选较低速度，故本次设计中主起升选用7.5m/min起升速度，副起升机构速度选定为19.5m/min。2.2 主起升机构的计算2.2.1 确定起升机构的传动方案起重机的主要功能是起吊重物，这项功能的实现靠的是起重机上搭载的起升机构，因此起升机构是起重机上最重要的组成部分，起升机构的方案设计将直接影响起重机的工作性能，因此尤为重要。起升机构主要由驱动装置，传动装置，卷筒，滑轮组，取物装置和制动装置组成。起升机构总体布置在很大程度上决定于传动的形式。起升机构的传动形式和大车走行机构同样一般分为两种，一种是集中传动即主起升和副起升机构都由一台电动机带动，另一种是分别传动，即主副起升机构分别由一个电动机带动。由于分别驱动布置方便，安装和检修容易，因此现代各类起重机尤其是靠电动机驱动的起重机主要采用这种驱动形式。按照此次设计要求，选择分别驱动。图2-1起升机构驱动装置整体布置简图。主起升机构和副起升机构。图2-1起升机构驱动装置整体布置简图图2-2所示为由电动机驱动的起升机机构简图：图2-2起升机构简图在电动机与减速器轴不直接用联轴器连接，选用一根中间轴。一端联用半齿联轴器与电动机相连接，另一端选用带制动器的半齿联轴器连接减速器。这种没有底部支座直接由两端联轴器连接的中间轴叫做浮动轴。采用浮动轴可以容许有较大的安装误差，并且装卸维修方便。图2-3为主起升机构驱动装置简图。图2-3主起升机构驱动装置布置简图2.2.2 钢丝绳的选择本次设计的起重机的额定起重量Q=32t。查起重机设计手册表3-2-8，选择桥式起重机中常用的双联滑轮组。倍率为，承载绳的分支数。当滑轮组采用滚动轴承时，按查起重机设计手册表3-2-11，得钢丝绳滑轮组效率。钢丝绳缠绕方式如图2-4所示图2-4 32t主起升机构钢丝绳缠绕简图(1)钢丝绳所受最大静拉力：式中 Q 额定起重量，Q =32t；为吊钩组重量，查起重机课程设计附表9选择图号为的吊钩组。吊钩组重量，两滑轮间距102mm； 滑轮组倍率，； 滑轮组效率，。（2）钢丝绳的选择： 由起重运输机械表2-2选择圆股线接触钢丝绳6W19 GB1102-74。选择钢丝绳的破断拉力应满足 （2.1） 式中钢丝绳工作时所受的最大拉力（N）； 钢丝绳规范中钢丝破断拉力的总和（N）； 钢丝绳判断拉力换算系数。根据本设计选用的绳的钢丝绳，查起重运输机械表2-3查得； 钢丝绳安全系数。查起重机设计手册表3-1-2，该起重机的机构工作级别为，故n=5.0。 由上式可得 查起重机设计手册表3-1-6确定选用钢丝绳，其公称抗拉强度为 ，直径，其钢丝破段拉力总和为，标记如下： 钢丝绳6(19)20.01850光右交（GB1102-74）。2.2.3 滑轮的计算和选择根据起重机设计手册滑轮结构尺寸应按钢丝绳直径进行选定，计算公式为 （2.2）式中由起重机设计手册表3-2-1查得查起重机课程设计附表2，该滑轮轴上并列4个滑轮，故选择滑轮直径。在桥式起重机上为减少钢丝绳的疲劳和损坏，平衡滑轮直径宜取与工作滑轮直径相同。查机械设计手册表8-1-66，由钢丝绳直径d=20mm查得对应绳槽断面尺寸，如图2-5。图2-5 滑轮绳槽断面尺寸查机械设计手册表8-1-67c，由绳槽断面尺寸，选择滑轮轴承6224。查机械设计手册表8-1-68，由滑轮轴承尺寸，选择轮毂尺寸。所选滑轮：滑轮 E 20x630 120 JB/T9005.32.2.4 卷筒的计算选择及强度验算工作级别M5以上的机构为避免钢丝绳磨损加快，多选用铸造单层缠绕卷筒。2.2.4.1 卷筒直径的选择 由公式： （2.3）其中e为筒绳直径比，由起重机设计手册表3-3-2查得，机构工作级别为M5时取e=18。d为所选钢丝绳的直径，d=20mm。查机械设计手册表8-1-58取卷筒的直径为D =630mm。 2.2.4.2 卷筒绳槽尺寸的计算绳槽分标准槽和深槽两种。本次设计的起重机工作条件正常无脱槽危险，所以选用标准绳槽尺寸。查起重机设计手册表3-3-1，得绳槽半径绳槽深度（标准槽）绳槽节距卷筒计算直径：2.2.4.3 卷筒尺寸计算及其强度校核卷筒上有螺旋槽部分的长度： （2.4）上式中为最大起升高度；为固定钢绳的安全圈数，取z=2。 卷筒上没有绳槽部分的尺寸，由布置结构要求选取，取固定绳尾所需长度，；中间光滑部分长度， 卷筒的计算直径, 单层缠绕所以选择双联卷筒，卷筒的总长度： （2.5）取，卷筒材料初步采用HT200 灰铸铁 GB/T 9439-1988，抗拉强度极限，抗压。其壁厚可按经验公式确定，取。卷筒壁的压应力演算，参照图2-6：图2-6 卷筒弯矩简图 为钢丝绳所受最大拉力 （2.6）许用压应力，所以强度足够。由于卷筒，所以还应计算由弯矩产生的拉应力，扭转应力很小，一般可忽略不计：卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中央时： 卷筒断面系数： （2.7）式中：D卷筒外径， D=400mm=0.4m；卷筒内径，。，代入。合成应力： （2.8）其中许用拉应力所以，卷筒强度演算通过。故选定卷筒直径，长度。卷筒槽形的槽底半径，槽矩，起升高度H=16m，倍率ih=4；靠近减速器一端的卷筒槽向为左的A型卷筒，标记为：卷筒A2.2.4.4 卷筒转速计算 =2.2.5 电动机的选择起升机构静功率：= （2.9） 式中 起升机构的总效率，一般=0.80.9，取=0.85； 电动机计算功率：式中G为稳态负载系数，由起重机设计手册表2-2-5，2-2-6查得G=0.8。由起重机设计手册表5-1-41查得主起升机构JC=25%,CZ=150。由起重机设计手册表5-1-13选用YZR280S-8型电动机，功率,转速由起重机设计手册表5-1-36，由JC=25%,CZ=150得P=45.59KW由起重机设计手册表5-1-3,2.2.6 电动机的发热和过载校验电动机发热校验： （2.10）式中 稳态平均功率 m电动机台数，m=1由以上计算结果，故所选电动机能满足发热校验电动机过载校验 （2.11）式中 在基准接电持续率的电动机额定功率， H绕线异步电动机，H=2.1 电动机转矩的允许过载倍数，由起重机设计手册表5-1-2，由上演算结果可知，电动机满足过载校验。综上，所选电动机符合要求。2.2.7 减速器的选择起升机构总的传动比查起重机设计手册表3-10-2，取i=50QJ型减速器系列主要用于起重机的起升机构。该系列减速器重量轻，单位重量能传递较大扭矩。故本设计也采用QJ系列减速器。查起重机设计手册根据传动比i=50，电动机转速,电动机功率，工作类型M5，表3-10-3，高速轴伸尺寸，。表3-10-4低速轴伸尺寸P型，自重G=5200Kg。表3-10-6，高速轴许用功率。名义中心距，许用输出扭矩，型号：QJR-800-3CW。根据表3-10-8查得减速器外形和安装尺寸，具体见图纸2.2.8 实际起升速度及所需功率计算 实际起升速度为： 并要求起升速度偏差应小于15%. 实际所需等效功率为：满足要求。2.2.9 校验减速器输出轴强度输出轴最大扭矩： （2.12）式中 电动机的额额定扭矩 i 传动比,i=50 电动机至减速器被动轴的传动效率, 电动机最大转矩倍数,； 减速器低速轴上最大短暂准许扭矩, 输出轴最大径向力验算: （2.13） 式中 卷筒上钢丝绳最大拉力, =42.5KN 卷筒重量, =15KN(参阅资料) 低速轴端的最大容许径向载荷, =120KN a 钢丝绳上的分支数，a=2 ，故所选减速器满足要求。2.2.10 制动器的选择制动器装在高速轴上,所需静制动力矩： （2.14）式中 制动安全系数，查起重运输机械得。选择块式制动器，查起重机设计手册表3-7-5：制动轮直径 D=500mm制动块退距 制动片衬片厚度 制动瓦块宽度 摩擦副间设计正压力式中制动衬片允许比压，查起重机设计手册表3-7-6 包角，我国规定额定制动矩 式中 摩擦系数，查起重机设计手册表3-7-6，根据以上计算的制动力矩，以及其他参数，查起重机设计手册表3-7-15，选择YW500-2000,额定制动转矩T=2800Nm,整机质量m=168Kg。制动轮直径，最大制动力矩为装配时调整到2800Nm.。2.2.11 联轴器的选择带制动轮的联轴器通常采用齿形联轴器，高速轴的计算扭矩：式中 电动机的额定力矩； 联轴器的许用扭矩； 相应于第类载荷的安全系数, =1.6； 刚性动载系数。 由起重机设计手册查得YZR280S-8表5-1-21电动机轴端为圆锥形，D=85mm。由起重机设计手册查QJR-800-3CW减速器，高速轴端为圆锥形，d=130mm，l=250mm。查表3-12-6（JB/ZQ4218-86）选用CL5的齿轮联轴器，最大允许扭矩，飞轮矩。浮动轴的轴端为圆柱形d=70mm,l=120mm。查表3-12-8，选择序号为9的带制动轮的齿轮联轴器，直径D=500mm，最大允许转矩，飞轮矩。浮动轴端直径d=70mm，l=120mm。 2.2.12 验算启动时间 （2.15）式中 平均起动力矩静阻力矩 因此 通常起升机构起动时间为15s，故所选电动机合适。2.2.13 验算制动时间 （2.16）式中 查起重机设计手册当v12m/min时，故合适。2.2.14 高速浮动轴计算（1）疲劳计算轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩为：式中等效系数，由起重机课程设计表2-6经验数值查得；由上节选择联轴器中，已确定浮动轴的直径d=70mm因此扭转应力：许用扭转应力由起重机课程设计（2-11）、（2-14）式得： （2.17）轴的材料为45号钢，；，。考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数; 与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段，； 与零件表面加工光洁度有关，取；此处取；考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对于碳钢，低合金钢；安全系数，查起重机课程设计表2-21得；因此：故，通过。（2）静强度计算轴的最大扭矩： （2.18）式中 动力系数，由起重机课程设计表2-5查得。最大扭转力矩：许用扭转应力，式中 安全系数，由起重机课程设计表2-21查得。，故该浮动轴合适。3 小车运行机构设计3.1 机构传动方案设计小车主要有起升机构、运行机构和小车架组成。小车运行机构的传动结构如图3-1所示，电动机通过带制动器的联轴器与减速器输入轴相连。输出轴两端分别通过两个半齿联轴器和中间的浮动轴和小车的主动轮相连。电动机位于小车架上方，主动车轮的车轮轴在小车架下方，所以选用立式三级齿轮减速器。小车架采用型钢代替焊接结构。起重量5吨至50吨范围内的双粱桥式起重机的小车，一般采用四个车轮支承，其中两个车轮为主动车轮。主动车轮由小车运行机构集中驱动。减速器制动器电动机主动轮浮动轴图3-1小车运行机构传动简图3.1.1 选择车轮与轨道并验算强度参考同类型规格相近的起重机,估计小车总重为。近似认为由四个车轮平均承受，吊钩位于小车轨道的纵向对称轴线上。车轮的最大轮压为：车轮的最小轮压为： 载荷率：由起重机设计手册表3-8-12选择车轮，当运行速度，工作类型为M5，车轮直径，轨道为P24的许用轮压为11.8t，故初步选择车轮直径，而后校核强度。车轮计算载荷： （3.1）车轮踏面疲劳接触应力计算：车轮与轨道线接触，这时轨道的曲率半径为，车轮半径压应力为： （3.2）式中 许用线接触应力常数,车轮材料选用球墨铸铁，按,起重机设计手册表3-8-6,车轮与轨道有效接触长度，起重机设计手册表3-8-10，L=B=81mm转述系数，起重机设计手册表3-8-7，工作级别系数，起重机设计手册表3-8-8， 因此所选车轮与轨道符合要求3.1.2 计算运行阻力摩擦总阻力矩： （3.3）式中 车轮轮缘与轨道的摩擦、轨道的弯曲与不平行性、轨道不直以及运转时车轮的摆动等因素有关，查起重运输机械表7-3得； 、分别为起重机小车重量和起重量； k滚动摩擦系数（m），它与车轮和轨道的材料性质、几何尺寸及接触表面情况有关，查起重运输机械表7-1得k=0.0005； 车轮轴承摩擦系数，查起重运输机械表7-2得； d轴承内径（m），d=90mm,选用调心滚子轴承 22218C/W33 GB/T288-1984。把以上数据带入（3-1）式得当满载时的运行阻力矩：相应的运行摩擦阻力为： 式中 为车轮直径当无载时：3.1.3 计算选择电动机电动机的静功率 （3.4）式中 小车满载运行时的静阻力, 小车运行速度, =42.4m/min; 小车运行机构传动效率, =0.9; m 驱动电动机台数,m=1.初选电动机功率： 式中 电动机起动时为克服惯性的功率增大系数,查起重运输机械表7-6取=1.4。由起重机设计手册表5-1-41查得小车运行机构JC=25%,CZ=300。由起重机设计手册表5-1-13选用YZR160M2-6型电动机，功率,转速由起重机设计手册表5-1-36，由JC=25%,CZ=300得P=7.5KW由起重机设计手册表5-1-3,3.1.4 计算选择减速器车轮转速：机构总的传动比：查起重机设计手册表3-10-2，取i=25查起重机设计手册根据传动比i=25，电动机转速,电动机功率，工作类型M5，表3-10-5，高速轴许用功率,名义中心距，许用输出扭矩，表3-10-3，高速轴伸尺寸，表3-10-4低速轴伸尺寸P型，自重G=4000Kg。型号：QJR-630-2CW3.1.5 验算运行机构速度和实际功率根据减速器的传动比，计算出实际的运行速度： （3.4）速度偏差合适。实际所需电动机静功率为： （3.5）所选电动机与减速器均适合。3.1.6 验算启动时间启动时间： （3.6） 式中 ；m=1驱动电动机台数；平均起动力矩当满载时静阻力矩：当无载时运行静阻力矩：初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩： （3.7）机构总的飞轮矩：满载启动时间： 无载启动时间： 查起重运输机械第98页可知通常起升机构起动时间为46s，故所选电动机合适。3.1.7 按启动工况校核减速器功率启动状况减速器传递的功率： （3.8） 式中 计算载荷 运行机构中同一级传动减速器的个数=1.因此所用减速器NN，合适。3.1.8 选择制动器由起重机设计手册可查得，对于小车运行机构制动时间tz34s，取tz=3s。因此，所需制动力矩： （3.9）式中 由起重运输机械表7-4查得 代入上式得：由起重机设计手册表3-7-15选用YW315-300，其制动转矩Mez=200N m ，为了避免打滑，使用时将其制动力矩调到61.77Nm以下，制动轮直径D=315mm考虑到所取制动时间tz=3s与启动时间tq=5.03s很接近，故略去制动不打滑条件验算。3.1.9 选择联轴器(1)机构高速轴上全齿联轴器的计算扭矩： （3.10） 式中 机构刚性动载系数,； 联轴器的安全系数,； 相应于机构JC%值的电动机额定力矩折算到高速轴上的力矩，由起重机设计手册表5-1-21，电动机YZR160M1-6伸出轴为圆柱形d=48mm， =110mm；查表3-10-3，QJR-630-2CW减速器,高速轴端为圆柱形，。选择全齿联轴器CL3 (JB/ZQ 4218-86)联轴器，飞轮矩高速轴端制动轮：根据选择的YW-315-500制动器，查起重机设计手册得制动轮直径D=400mm，飞轮矩，重量。（2）低速轴的计算扭矩由起重机设计手册表3-10-4，QJR-630-2CW减速器低速轴端为圆柱形d=220mm，=280mm。由起重机设计手册表3-8-10，查得主动车轮的伸出轴端为圆柱形d=65mm，=85mm。选择全齿联轴器CL5，d=5090mm，=84172mm。取浮动轴端直径d=60mm。3.1.10 验算低速浮动轴强度3.1.10.1 疲劳计算低速浮动轴的等效扭矩为： （3.11）式中等效系数，由起重机课程设计表2-7查得=1.4；材料对应力循环不对称的敏感系数。对于45号钢。由上节选择联轴器中，已确定浮动轴的直径d=60mm因此扭转应力：浮动轴受对称循环载荷，许用扭转应力：轴的材料为45号钢，；，。考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数；根据零件几何形状合理确定。2零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段，。与零件表面加工光洁度有关，取；此处取；安全系数，查起重机课程设计表2-21得；因此，疲劳验算通过。3.1.10.2 静强度计算静强度计算扭矩： （3.12）式中 动力系数，由起重机课程设计表2-5查得。最大扭转力矩：许用扭转应力，式中 安全系数，由起重机课程设计表2-21查得。，故静强度计算通过。浮动轴颈：，取。4 大车运行机构计算4.1 机构传动方案设计大车机构传动方案，基本分为两类：分别传动和集中传动，桥式起重机常用的跨度（10.5-32M）范围均可用分别传动的方案，本设计采用分别传动的方案。本起重机采用分别传动的方案如图4-2：图4-2 大车运行机构分别驱动布置简图4.2 车轮与轨道的选择及校验根据经验数据，通常近似架设主吊钩钩中心线位于小车架中心线上，主钩中心线离端梁中心线最小距离。起重机估计总重G=53.5t（包括小车），小车重量。按照图4-3所示的重量分布图4-3 大车轮压简图计算大车的最大轮压和最小轮压：满载时最大轮压： （4.1）式中 起重机自重, 53500kg; 小车自重, =11200kg; 起升载荷, =32000kg; L 桥架跨度,L=22.5m; e 吊钩中心线至端梁中心线的最小距离, e=1.25m.满载时最小轮压：空载时最大轮压：空载时最小轮压： 载荷率：Q/G=32/53.5=0.6由起重机设计手册表3-10-12选择车轮：当运行速度为Vdc=74.6m/min，Q/G=0.6时工作类型为M5时，车轮直径Dc=800mm，轨道为QU70的许用轮压为31.7t，故可用。车轮计算载荷： （4.2） 车轮踏面疲劳接触应力计算：车轮与轨道线接触，这时轨道的曲率半径为，车轮半径压应力为：式中 许用线接触应力常数。车轮材料选用球墨铸铁，按,起重机设计手册表3-8-6,L车轮与轨道有效接触长度，起重机设计手册表3-8-10，l=B=180mm转述系数，起重机设计手册表3-8-7，工作级别系数，起重机设计手册表3-8-8， 综上所述符合要求。4.3 运行阻力的计算摩擦总阻力矩： （4.3） 式中与车轮轮缘与轨道的摩擦、轨道的弯曲与不平行性、轨道不直以及运转时车轮的摆动等因素有关。查起重运输机械表7-3得。 、分别为起重机大车重量和起重量； k滚动摩擦系数（m），查起重运输机械表7-1得k=0.0007； 车轮轴承摩擦系数，查起重运输机械表7-2得； d轴承内径（m），d=150mm,选用调心滚子轴承 22330 GB/T288-1984。把以上数据带入（3-1）式得当满载时的运行阻力矩：相应的运行摩擦阻力为： 式中为车轮直径当空载时：4.4 电动机的选择电动机的静功率式中 大车满载运行时的静阻力, 大车运行速度, =74.6m/min; 大车运行机构传动效率, =0.95; m 驱动电动机台数,m=2.初选电动机功率： 式中 电动机起动时为克服惯性的功率增大系数,查起重运输机械表7-6取=1.2。由起重机设计手册表5-1-41查得小车运行机构JC=25%,CZ=600。由起重机设计手册表5-1-13选用YZR180L-8型电动机，功率,转速由起重机设计手册表5-1-36，由JC=25%,CZ=600得P=9.669KW由起重机设计手册表5-1-3,4.5 减速器的选择车轮转速： （4.4） 机构总的传动比：查起重机设计手册表3-10-2，取i=25查起重机设计手册根据传动比i=25，电动机转速,电动机功率，工作类型M5。表3-10-5，高速轴许用功率,名义中心距，许用输出扭矩。表3-10-3，高速轴伸尺寸，表3-10-4低速轴伸尺寸P型，自重G=4000Kg。型号：QJR-560-2CW4.6 验算运行速度和实际所需功率根据减速器的传动比，计算出实际的运行速度：速度偏差合适。实际所需电动机静功率为： （4.5）所选电动机与减速器均适合。4.7 验算启动时间启动时间：式中 ；m=2驱动电动机台数；平均起动力矩当满载时静阻力矩：当空载时运行静阻力矩：初步估算制动轮和联轴器的飞轮矩： （4.6）机构总的飞轮矩：满载启动时间： =4.16s无载启动时间： 查起重运输机械第98页可知通常大车运行机构起动时间为810s，故所选电动机合适。4.8 启动工况下校核减速器功率启动状况减速器传递的功率： （4.7） 式中 计算载荷 运行机构中同一级传动减速器的个数=2.因此c所用减速器Nnz （4.8）式中 p1=10.89+15.87=26.76t-主动轮轮压p2= p1=26.76t-从动轮轮压 f=0.15-粘着系数(室内工作)nz防止打滑的安全系数.nz1.051.2=1.1（大车）附加阻力系数n= =1.56snnz,故两台电动机空载启动不会打滑2.事故状态当只有一个驱动装置工作,而无载小车位于工作着的驱动装置这一边时。则：n=nz式中p1=15.87t-主动轮轮压 p2=2+=210.89+15.87=37.65t-从动轮轮压-一台电动机工作时空载启动时间= =5.31 sn= =1.7 nnz,故不打滑.3.事故状态当只有一个驱动装置工作,而无载小车远离工作着的驱动装置这一边时。则：n=nz式中P1=10.89t-主动轮轮压P2=+2=10.89+215.87=42.63t-从动轮轮压= 5.31S-与第(2)种工况相同n=1.29s nnz 故也不会打滑结论:根据上述不打滑验算结果可知,三种工况均不会打滑。4.10 选择制动器由起重机设计手册可查得，对于大车运行机构制动时间，取。因此，所需制动力矩： （4.9）式中 由起重运输机械表7-4查得 代入上式得：由起重机设计手册表3-7-15选用YW315-300，其制动转矩Mez=200N m ，为了避免打滑，使用时将其制动力矩调到72.71Nm以下，制动轮直径D=315mm考虑到所取制动时间tz=7s与启动时间tq=2.61s很接近，故略去制动不打滑条件验算。4.11 选择联轴器根据传动方案,每套机构的高速轴和低速轴都采用浮动轴.1.机构高速轴上的计算扭矩：=354.681.4=496.55 Nm （4.10）式中MI连轴器的等效力矩：MI=2177.34=354.68 Nm等效系数 取=2查起重机课程设计表2-7Mel=9549=177.34 Nm由起重机设计手册表5-1-21，电动机YZR180L-8,轴端为圆柱形,d=55mm,L=110mm；查表3-10-3，QJR-560-2CW减速器,高速轴端为圆锥形d=100mm,l=210mm,查表3-12-6，选两个联轴器CL6(JB/ZQ4218-86),质量m=79.9Kg,许用扭矩，转动惯量；查表3-12-8，选择两个制动轮D=400mm,飞轮矩，质量m=67Kg。浮动轴直径d=100mm,l=150mm。 浮动轴的直径d=100mm。2.低速轴的计算扭矩：=496.55250.95=11793.11 Nm由起重机设计手册查表3-10-3，QJR-560-2CW减速器,低速轴端为圆柱形d=190mm,l=280mm；查起重机设计手册，表3-8-10，Dc=800mm的主动车轮的伸出轴为圆柱形d=180mm,l=200mm；选用四个联轴器CLZ10，Ml=50000Nm, (GD)=50Nm, 重量m=254Kg。4.12 浮动轴强度的验算（1）疲劳强度的计算低速浮动轴的等效力矩： （4.11）式中等效系数，由起重机课程设计表2-7查得。由上节已取得浮动轴端直径d=100mm，故其扭转应力为：由于浮动轴受对称循环载荷，所以许用