桥式起重机大车运行机构的计算(DOC)

第三章桥式起重机大车运行机构的计算3.1原始数据起重机小车大车载重量T跨度m)起升高度m起升速度m/min重量T运行速度m min1小车重量T运行速度m m in1616.5107.916.844.6484.7大车运行传动方式为分别传动；桥架主梁型式，桁架式。工作类型为中级3.2确定机构的传动方案本次设计采用分别驱动，即两边车轮分别由两套独立的无机械联系的驱动装置驱 动，省去了中间传动轴及其附件，自重轻。机构工作性能好，受机架变形影响小, 安装和维修方便。可以省去长的走台，有利于减轻主梁自重。图大车运行机构图1 电动机2制动器3咼速浮动轴4联轴器5减速器6联轴器7低速浮 动轴8联轴器9车轮3.3车轮与轨道的选择车轮的构造特点车轮按其轮缘可分为单轮缘形、双轮缘形和无轮缘形三种。通常起重机大车行走车轮主要采用双轮缘车轮。对一些在繁重条件下使用的起重 机，除采用双轮缘车轮外，在车轮旁往往还加水平轮，这样可防止起重机歪斜运 行时轮缘与轨道侧面的接触。这是，歪斜力由水平轮来承受，使车轮轮缘的磨损 减轻。车轮踏面形状主要有圆柱形、圆锥形以及鼓形三种。从动轮采用圆柱形，驱动轮 可以采用圆柱形，也可以采用圆锥形，单轮缘车轮常为圆锥形。采用圆锥形踏面 车轮时须配用头部带曲率的钢轨。在工字梁翼缘伤运行的电动葫芦其车轮主要采用鼓形踏面。图起重机钢轨图大车行走车轮332车轮与轨道的初选选用四车轮，对面布置桥架自重：G 0.45Q起 0.82L20.73t207.3kN式中Q起一一起升载荷重量，为16000 kgL起重机的跨度，为16.5m满载最大轮压:P 二G qmax44式中q小车自重，为4tl 小车运行极限位置距轨道中心线距离，为1.5 m代入数据计算得：Pmax 132.7kN空载最大轮压：Pn?ax=-4代入数据得Pmax=60kN空载最小轮压：Pmin G42 L代入数据得Pmin =43.64 kN 载荷率：Q 丄S 0.772?五金件？表8-1-120，当运行速度在G 207.3查？机械设计手册第五版起重运输件60 90 m min，Q起 G 0.772，工作类型为中级时，选取车轮直径为600 mm时,型号为P38的轨道的许用轮压为178kN，故可用。车轮材料为ZG310-570,320HB车轮踏面疲劳强度的校验车轮踏面的疲劳计算载荷:Pc2Pmaxmin代入数据计算得：Pc 103kN车轮踏面的疲劳强度:k2R2CiC式中k2与材料有关的许用点接触应力常数，查？起重机械？表7-1取为0.1R 曲率半径，取车轮和轨道曲率半径中之大值，取为600 mmm 由轨道顶与车轮曲率半径之比所确定的系数，查表7-4取为0.468C1 转速系数，查表 7-2取为0.96C2 工作级别系数，查表7-3取为1.00代入数据计算得k2R23 C1C2m337.16kN103kN故满足要求3.4电动机选择选择电动机应综合考虑的问题（1）根据机械的负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速以及 工作环境等要求，选择电动机类型及安装方式。（2）根据负载转矩、速度变化范围和启动频繁程度等要求，并考虑电动机的温 升限制、过载能力和启动转矩，选择电动机功率，并确定冷却通风方式。所选电 动机功率应大于或等于计算所需的功率， 按靠近的功率等级选择电动机，负荷率 一般选择0.80.9。过大的备用功率会使电动机的效率降低，对于感应电动机， 其功率因数将变坏，并使按电动机最大转矩校验强度的生产机械造价提高。（3）根据使用场所的环境条件，如温度、湿度、灰尘、雨水、瓦斯以及腐蚀和 易燃易爆气体等考虑必要的保护方式，选择电动机的构造型式。（4）根据企业的电网电压标准，确定电动机的电压等级和类型。（5）根据生产机械的最高转速和对电力传动调速系统的过渡过程性能的要求， 以及机械减速机构的复杂程度，选择电动机额定转速。（6）选择电动机还必须符合节能要求，考虑运行可靠性、设备的供货情况、备 品备件的通用性、安装检修的难易，以及产品价格、建立费用、运行和维修费用、 生产过程中前期与后期电动机功率变化关系等各种因素。图 三相异步电动机342运行阻力P&坡 Fk式中 P静起重机大车运行静阻力P摩起重机大车运行摩擦阻力P坡起重机大车在有坡度轨道上运行时须克制由起重机重量分力引起的阻力乐室外起重机大车运行时由风载荷引起的阻力运行摩擦阻力起重机大车满载运行时的最大摩擦阻力:Q起GoQ起Go fo式中Go 起重机大车自重，估计为 2500kgK 滚动摩擦系数，查表取0.06d轴承内径，取为10cm卩一一轴承摩擦系数，查表 9-3取为0.015K附附加摩擦阻力系数，查表 9-4取为1.5D轮车轮直径，取为60 cmfo 摩擦阻力系数故计算得：P摩 124.9 kg满载运行时最小摩擦阻力:Go2K dD轮代入数据得：P摩满min 83.25kg空载运行时最小摩擦阻力:P摩空minG02KD轮代入数据得：P摩空min 11.25kg满载运行时最大坡度阻力起重机大车满载运行时的最大坡度阻力：P坡K坡Q起 G0式中K坡一一坡度阻力系数，查表9-5取为0.001故计算得：P坡 =18.5kg满载运行时最大风阻力P风=0本次设计的桥式起重机是在理想条件下运作的，故不考虑风的因素，即:故综上所述，起重机大车运行静阻力 Pb P摩 P坡 P风143.4kg初选电动机满载运行时的电动机的静功率6120 m式中P静起重机大车满载运行时的静阻力v起重机大车运行速度为 84.7m min机构传动效率取为0.9m电动机个数，本次设计采取分别传动的方案，故取2故计算得：N 静=1.1 kw343.2电动机的初选对于吊钩桥式起重机的大车运行机构，可按下式初选电动机：N K电N静式中K电一一电动机启动时为克制惯性的功率增大系数，查表9-6,取为1.87故：N K电 N 静 1.87X 1.1kw=2.057kw冶金及起重用三相异步电动机是用于驱动各种型式的起重机械和冶金设备中的 辅助机械的专用系列产品。它具有较大的过载能力和较高的机械强度，特别适用于短时或断续周期运行、频繁启动和制动、有时过负荷及有显著的振动与冲击的 设备。故查询？机械设计课程设计手册？表12-7，选取电动机额定功率为2.5kw ,故初选电动机型号为YZR132M1-6，其额定转速为892r min。初选电动机后确定减速器的传动比和车轮的转速车轮的转动速度为 84.7m min，即为1.41m s代入数据得：n轮44.9匚min 故减速器的传动比：i = -892 =19.85n 轮 44.9满载运行时电动机的静力矩P静D轮2i式中 i减速器的传动比代入数据计算得：M静2.41 kg m343.5电动机的过载能力校验运行机构的电动机必须进展过载校验。2P 1 P静 V J n n m as 1000 9128%式中Pn 基准接电持续率时电动机额定功率as平均启动转矩表示值相对于基准接电持续率时的额定转矩对绕线型异步电动机取1.7,笼型异步电动机取转矩允许过载倍数的90 00P静运行静阻力为1405.32Nv运行速度，即为车轮的转速1.41ms机构传动效率，取为0.9J机构总转动惯量，即折算到电动机轴上的机构旋转运动质量与直线运动质量转动惯量之和；按下式计算得:21.90 kg m2,9.3 Q Gvk J1 J2 mnJ1电动机转子转动惯量J2电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量k考虑其他传动件飞轮矩影响的系数，一般取k =1.11.2，取1.1n电动机额定转速ta机构初选启动时间，桥式起重机大车运行机构ta=810s，取10S。故计算得：Pd 2.3kwR=2.5kw Fd，故满足要求。起动时间与起动平均加速度验算起动时间的验算t起满n J9.55 mM平起一M静M静一一满载、上坡、迎风时作用于电动机轴上的静阻力矩m电动机个数， m=2n电动机转速，为 892r min查?起重机设计手册?表 8-11得：M平起 0.7 0.8 M max 0.75 2.5 1.875kg m代入数据计算得：t起满2.71s对起重机的起重时间一般要求t 810s，故满足要求。344.2平均加速度的验算a平t起满1.412.710.52 m s2查表9-7得知起重机大车运行机构的平均加速度需在 0.40.7m s2之间即为合理, 故满足要求。电动机的发热校验对工作频繁的工作性运行机构，为防止电动机过热损坏，需进展发热校验。P静vP Ps G静1000m式中P 电动机工作的接电持续率JC值、CZ值时的允许输出容量ps 工作循环中负载的稳态功率G 稳态负载平均系数，查？起重机械？表7-11取G 0.9代入数据计算得：Ps 0.99kw P，即满足不发热条件。起动打滑验算为了使起重机运行时可靠的启动，应对驱动轮作启动时的打滑验算。大车空载时 更易发生打滑现象，故校验空载时大车是否打滑。2 2d 厂2i 一k GD电 GD联 i -RW min M 平起aK D轮D轮2gD轮式中一一粘着系数，对室内工作的起重机取0.15K 粘着平安系数，上式中取平均起动力矩，故取K=1.12机构在起动时的传动效率R驱 min驱动轮最小轮压GD电一一电动机转子飞轮矩之和GD联一一电动机轴上带制动轮联轴器的飞轮矩k计及其他传动件飞轮矩影响的系数，换算到电动机轴上取1.1M平起一一验算打滑一侧电动机的平均起动力矩a平起重机大车起动时的平均加速度大车空载起动时，驱动轮最小轮压为空载最大轮压与最小轮压之和，即：R驱 min Pmax Pmin =60+43.64=103.64kN =10.364kg故:_ 0.15R驱 min =1.120.015 106010.3641.4142 22ik GD电GD联 iM平起a平D轮2gD轮601.875 11 皿倔 20 0.522 10 60=1.1093v 1.414. 2 2 .故R驱minM平起a平成立，即满足启动不打滑条KD轮D轮2gD轮件。3.5减速器减速器的介绍齿轮减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用 特点各不一样。20世纪70- 80年代，世界上减速器技术有了很大的开展，且与 新技术革命的开展严密结合。减速器主要分为齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮一 蜗杆减速器和行星齿轮减速器。常见的减速器种类有以下几种：(1) 涡轮蜗杆减速器涡轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能， 可以有较大的减速比，输入轴 和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不 咼，精度不咼。(2) 谐波减速器谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比拟差。输入转速不能太高。(3) 行星减速器行星减速器其优点是构造比拟紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额 定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。减速器：简言之，一般机器的功率在设计并制造出来后，其额定功率就不在改变，这时，速度越大，那么扭矩或扭 力越小；速度越小，那么扭力越大。图涡轮蜗杆减速器图齿轮减速器初选减速器对于运行机构，其计算载荷按起开工况确定:式中P静 起重机大车运行时的静阻力P惯起重机大车运行时的惯性力Q起Goa平g代入数据计算得：P惯981.6kg 即 F算 P静 P惯 981.6+143.4kg =1125kg故减速器的计算输入功率为： 根据计算输入功率，可从标准减速器的承载能力表中选择使用的减速器。查 ？机 械设计手册新版第三卷？表18.1-50,选取两台QJR-236-20-I-P-L减速器。此减速 器公称传动比i额=20，N 13.3kW，当输入轴的转速为600r min时，输入轴直1125 84.76120 m 0.9 6120 2=8.65 kw径为38mm,长为80mm，减速器总长为828mm，总宽为450mm，总高为518mm， 其许用功率为13.3kw，自重为240 kg。验算运行速度和实际所需功率车轮转速： n轮= 84.744.9r min轮D轮0.6机构传动比：i 门轮式中 n电动机转速，为 892r min代入数据计算得：i 19.85大车的实际运行速度：v实丄84.7 19.85 84.06m mini额20故误差：84.7 84.06 0.756% V15%v 实84.06实际所需电动机静功率：v实N实N静二v式中N实一一大车运行需要的实际电动机静功率N静一一满载运行时电动机的静功率，为1.1kW代入数据计算得：N实1.092kW V 2.5kW应选取的电动机和减速器满足要求。减速器的使用与维护减速器的使用与维护有以下几点：1、减速器运转正常时，应运转平稳，声响均匀。振动和温度都在正常的范围之 内。如发现突然变化，应停顿检查故障及时排除。对于重要大型减速器建议简历 测试数据档案或电脑监制。2、润滑充分是减速器正常运转的必要条件，而润滑充分的必要条件是：油品，特别是油的粘度合格；油量足够，但也不应过多。对于油池润滑，齿轮浸油太深， 会增加搅油功率损耗，发热升温，同时增大噪声。3、减速器首次使用运转300600h后，应更换润滑油。在停车油未冷时，排放 旧油，此后每当运转40005000h更换一次油。如果每次运转时间较少，更滑油 的间隔期也不应超过18个月。更换油时，应清楚减速器油池内的杂物，清洗油 路系统。4、减速器大修或更换损坏零件，重新组装时，应参照减速器装配图及有关标准 进展。应注意结合面涂匀密封胶，不可堵塞油路，骨架油封的唇口不可损伤。安 装、使用、维护越认真，合理，那么运转越可靠，寿命越长。3.6制动器制动器的介绍为了满足起重机械的工作需要和保证工作平安，在起重机械上，都装设有制动装置，它是保重起重机械平安正常工作的重要部件。起重机的起升、运行、回转和 变幅机构一般都装有制动装置。制动装置的主要作用是：“停顿一一能使运动的机构停顿运动；“支持一一保 持停顿的状态，使被吊物品或悬臂悬吊在一定的位置上，防止机构在起升重量、 吊臂自重以及风力等外载荷作用下，或在斜坡上工作时产生回转和下滑等运动， 保证机构有确定的工作位置；“落重一一根据工作需要减小或者调节机构的运 行速度。制动装置不仅能保证起重机工作的平安可靠，还能使起重机的各种动作 具有一定的准确性，有利于提高作业效率。图平衡增力制动器图电磁制动器制动机选用计算对于室外工作的起重机，其制动器的制动力矩应满足在满载、顺风及下坡的情况 下，使起重机停住，即：k GD电 GD联 nm37521Q 起 G0 vM静丄0.975起 0 t制式中M静电动机的静力矩t制制动时间，取为2sk计及其他传动件飞轮矩影响的系数，取为1.1G电电动机转子飞轮矩G联电动机轴上带制动轮联轴器的飞轮矩 m制动器的个数，取为2电动机的静力矩的计算公式如下：D轮式中P风一一满载运行时最大风阻力，取为 0P坡满载运行时最大坡度阻力，为18.5kgP摩满min满载运行时最小摩擦阻力，为 83.25 kg代入数据计算得：M静 0.874kg m故24.4kg m116000 2500 1.412 0.9 1.1 1.465 1.28 892 2M 制0.8740.975制2892375因为驱动方式为分别驱动，故每个制动器的制动力矩为：M 制 24.4M制分12.2kg m =122 N mm 2查?机械设计手册第三版？表22.13-22得制动器的型号为YWZ200/25，其额定制 动力矩为200N m。为防止打滑，使用时需将其制动力矩调至122N m以下。制动器的维护制动器的维护有以下几点：1、正常使用的机器，应视工作情况定期对制动器进展检查。1、检查推动器推杆有无弯曲，工作是否正常，有无漏油情况。2、检查拉杆、销子、弹簧以及其他构件有无裂纹及明显磨损。3、检查制动轮与制动瓦间隙是否适宜， 衬垫摩擦外表有无油腻脏物及衬垫磨 损情况。2、制动器的零件出现以下情况时应报废：1、裂纹。2、制动摩擦垫片的磨损量达其厚度的一半。3、弹簧出现塑性变形。4、销轴或轴孔直径的磨损量为原尺寸的 5%3、由于各制动衬片以及各铰轴或孔的磨损，造成制动力矩下降，应及时调整弹 簧。4、由于各制动衬片以及各铰轴或孔的磨损，造成电磁铁或推动器的补偿行程消 失，进而使制动力矩消失，制动器失灵，因此，在使用中应随时调整，保证有足 够的补偿行程。5、当推动器中油液渗漏到达一定程度时，推动器会出现推力缺乏的现象，应及 时补充油液。3.7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。联轴器的分类与应用联轴器是机械产品中，轴系传动最常用的联接部件，现已开展成为三大类别，多 品种系列。联轴器在传递转矩和运动过程中， 与被联接件共同回转而不脱开，且 不改变转矩的大小，这是各类别联轴器共性的功能；挠性联轴器有补偿两轴相对 偏移的功能；弹性联轴器还有不同程度的减震的缓冲的功能；平安联轴器还有过 载平安保护的功能。因此，不同类型的联轴器具有不同的功能。联轴器的分类见GB T 12458 2003图弹性套柱销联轴器高速轴联轴器计算出高速轴的扭矩：Tci ni 8 Tn式中ni联轴器平安系数，取1.35Tn 电动机额定扭矩代入数据计算：Tc1 1.35 1.6 9550 2.2 49.89N m908查?机械设计课程设计手册？表12-9,电动机YZR132M1-6，其高速轴端为圆柱形，D 38mm， L 80mm。查?机械设计手册第三版？表18.1-45,减速器QJR-236-20-I-P-L,其输入端高速 端为圆柱形，d 38mm， l 80mm。故查？机械设计课程设计手册？表8-5,在两个电动机的高速轴端以及两个减速器 的输入轴端均采用型号为LT6的弹性套柱销联轴器，浮动轴端d 38mm，许用 转矩为250 N m。低速轴联轴器计算出低速轴的扭矩：Tc2 口 8 Tn i式中i 电动机至低速联轴器的传动比电动机至低速联轴器的传动效率代入数据计算：Tc2 1.35 1.6 9550 2.2 20 0.9 899.6N m908查?机械设计手册第三版？表18.1-44,减速器QJR-236-20-I-P-L，其低速轴端为圆 柱形，D 80mm, L 130mm。查?机械设计手册第五版单行本起重运输件 ？五金件？表8-1-121,直径为600mm 的主动车轮的伸出轴为圆柱形，d 85mm, l 115mm。故在靠近减速器低速轴端，查？机械设计课程设计手册？表8-5，选用两个型号为LT10的弹性套柱销联轴器，浮动轴端 d 80mm,许用转矩为2000N m ； 在靠近主动车轮的伸出轴端，查？机械设计课程设计手册？表8-5,选用两个型号 为LT10的弹性套柱销联轴器，其浮动轴端直径为 d 85mm，许用转矩为2000 N m。