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湖南科技大学本科生毕业设计（论文）目录第一章 前言31起重机械的用途、工作特点及其在经济建设中的地位 32起重机械的发展简史及发展动向 33起重机械的组成和类型 44桥式起重机的分类、用途、基本结构、基本参数及工作等级 6第二章小车起升机构的计算101起升结构传动方案，选择滑轮组和吊钩组 102钢丝绳及绳具的计算选择 -11 -3滑轮和滑轮组的选择 -11 -4选择卷筒组并验算其强度 -11 -5选择电动机并验算发热 -22 -6 选择标准减速器 -24 -7验算起升速度和实际所需功率 -24 -8校核减速器输出轴强度 -25 -9选择制动装置 2910选择联轴器 -28 -11高速浮动轴疲劳和强度的计算 -29 -第三章吊钩组的计算 -33 -1主起升吊钩的计算 -33-1.1 吊钩横梁的计算 381.2滑轮轴的计算 391.3拉板的校核 -37-1.4滑轮轴承的选择 -38-2副起升吊钩的计算 -39-1.1吊钩主要尺寸的确定 -39 -1.2吊钩横梁的计算1.3滑轮轴的计算.1.4拉板的校核1.5滑轮轴承的选择 第四章小车运行机构计算-42-43-43-44481选择机构传动方案 482选择车轮与轨道并验算其强度 483运行阻力计算 -48 -4选择电动机 -49 -5选择减速器 -49 -6验算运行速度和实际所需功率 -50 -7验算起动时间 -50 -8按起动工况校核减速器功率 -51 -9选择制动器 -52 -10验算起动时的不打滑条件-52 -11选择高速轴联轴器及制动轮 -53 -12选择低速轴联轴器 -54 -13验算低速浮动轴强度 -54 -总结58参考文献59致谢 -58 -第一章前言1起重机械的用途、工作特点及其在经济建设中的地位起重作业是将机械设备或其他物件从一个地方运送到另一个地方的一种工业过程。多 数起重机械在吊具取料之后即开始垂直或垂直兼有水平的工作行程，到达目的地后卸载， 再空行程到取料地点，完成一个工作循环，然后再进行第二次吊运。一般来说，起重机械 工作时,取料、运移和卸载是依次进行的，各相应机构的工作是间歇性的。起重机械主要用 于搬运成件物品，配备抓斗后可搬运煤炭、矿石、粮食之类的散状物料，配备盛桶后可吊 运钢水等液态物料。有些起重机械如电梯也可用来载人。在某些使用场合，起重设备还是 主要的作业机械，例如在港口和车站装卸物料的起重机就是主要的作业机械。起重机械通过起重吊钩或其它取物装置起升或起升加移动重物。起重机械的工作过程 一般包括起升、运行、下降及返回原位等步骤。起升机构通过取物装置从取物地点把重物 提起，经运行、回转或变幅机构把重物移位，在指定地点下放重物后返回到原位。起重机 属于有危险性作业的设备，它发生事故造成的损失将是巨大的。所以，起重机设计和制造 一定要严格按照国家标准和有关规定进行。2起重机械的发展简史及发展动向自有人类文明以来，物料搬运便成了要类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的 发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在 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，科学技术 的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技 术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大 的变革。简单的起重运输装置的诞生，可以追溯到公元前50004000年的新石器时代末期，为埋葬和纪念死者而修筑石棺和石台，我国古代劳动人民已能开凿和搬运巨石。蒸气机的 出现，推动了第一次工业革命，起重机械也因之有了较大发展。1827年，出现了第一台用蒸气机驱动的固定式回转起重机，从此结束了起重机采用人力驱动的历史。 在工业发展中, 电力驱动的出现是起重机械蓬勃发展的转折点。1880年，出现了第一台电力驱动的载客升 降机。1885年，制成了电力驱动的回转起重机，从后制成了电力驱动的桥式起重机和门座 起重机等。二次世界大战期间，新产品、新材料、新工艺不断出现。例如：由于自动焊接 新技术的出现，箱形结构的桥式起重机越来越受到人们的欢迎；由于计算机技术的推广应 用，利用计算机进行辅助设计（CAD和辅助制造（CAM,使起重机的整机布置更趋优化， 基本零部件更加紧凑耐用；由于自控技术和数显技术的广泛普及，使起重机的控制和安全 保护装置大为改善，保证了操作的安全性和可靠性。纵观世界各国起重机械发展的现状，对今后的动向，可归纳如下:（1）大型化由于石油、化工、冶炼、造船以及电站等的工程规模越来越大，所以吊车起吊物品 的重量也越来越大。（2）重视“三化”，逐步采用国际标准所谓“三化”，是指起重机械的标准化、系列化和通用化。贯彻“三化”可以缩短 设计周期，保证产品制造质量，便于管理和提高经济效益。（3）.实现产品的机电一体化机械产品需要更新换代。在当今计算机技术、数控技术及数显技术大发展的年代里， 更新换代的重要标志是实现产品的机电一体化。在起重机械上应用计算机技术，可以提高 作业性能，增加安全性，以至实现无人自动操作。（4）人机工程学的应用起重机械一般应用在沉重和繁忙的、 环境比较恶劣的场合。为减少司机的作业强度, 保持旺盛的注意力，应根据人机工程学的理论，设计驾驶室，改善振动于噪声的影响，防 止废气污染，使其符合健康规范的要求。3起重机械的组成和类型（1）起重机械的组成起重机由产生运动的机构、承受载荷的金属机构、提供动力和起控制作用的电气设 备及各种安全指示装置等四大部分组成。起重机机构有四类，即：使货物升降的起升机构；作平面运动的运行机构；使起重机 旋转的回转机构；改变回转半径的变幅机构。每一机构均由电动机、减速传动系统及执行 装置等组成。设计时应尽可能采用标准的零部件加以组合，以利于制造和维修。金属结构 则要根据使用要求进行设计制造。电动机和控制设备大多是标准产品，安全指示装置通常 从市场购买，特殊的由制造厂设计制造。（2）起重机械的分类在建桥工程中所用的起重机械，根据其构造和性能的不同，一般可分为轻小型起重 设备、桥式类型起重机械和臂架类型起重机，缆索式起重机四大类。轻小型起重设备如： 千斤顶、气动葫芦、电动葫芦、平衡葫芦（又名平衡吊）、卷扬机等。桥架类型起重机械如梁式起重机等。臂架类型起重机如固定式回转起重机、塔式起重机、汽车起重机、轮胎 起重机、履带起重机等。缆索式起重机如升降机等。按起重性质分：流动式起重机、塔式起重机、桅杆式起重机。按驱动方式分：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车 轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较 多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式 起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。按结构形式，起重机主要分为轻小型起重设备、桥架式（桥式、门式起重机）、臂架式（自行式、塔式、门座式、铁路式、浮船式、桅杆式起重机）、缆索式。单动作起重设备这类起重设备是使货物作升降运动的起升机构。常见的下列几种：1）千斤顶一种升降行程很小，举升能力较大的小型起重设备。螺旋千斤顶或齿条 千斤顶可用于汽车维修；液压千斤顶可将大型起重机顶起以更换车轮。2）滑车（俗称葫芦）一种用链条或钢丝绳与滑轮构成的省力滑轮组，结构紧凑，质量轻，是一种可携带的起重工具，有手动和电动两种。电动葫芦则是一种电动起 升机构，配有运行小车后可在空间布置的工字钢轨上运行，构成单轨架空道，是一 种生产流水线上空的自动运货车。电动葫芦亦可作为梁式起重机的起升机构。3）绞车 由电动机经减速器、卷筒、驱动钢丝绳滑轮组成的起重设备，用以起吊重 物或产生牵引力。在矿山、建筑工地及舰船等处应用。各类起重机的起升机构都是 一种绞车。4）升降机 一种由绞车拖动吊厢，吊厢沿刚性轨道升降的起重设备。在建筑工地上 应用的建筑升降机是一种最典型的形式。在高层建筑物中应用的电梯是供人员上下 楼使用的。矿山使用的矿井提升机与电梯类似，但更加大型化。桥式类型起重机依靠起重机运行机构和小车运行机构组合，使起吊的货物作平面运动，再加上置与 小车上的起升机构，作业的范围是长方形空间。根据结构形式不同有下列几种：1）桥式起重机2）门式起重机，包括装卸桥，岸边集装箱起重机等。3）缆索起重机回转类型起重机依靠起重机的回转和变幅机构运动的组合，使起吊的货物作水平运动，作业范围 是圆柱形空间，由于起重机整体还可以沿一定的轨道运行，所以，这类起重机的作业范围 是比较大的，它又可分为如下几种：1）塔式起重机2）门座起重机3）流动起重机4）浮式起重机4桥式起重机的分类、用途、基本结构、基本参数及工作等级桥式起重机有通用和专用两类。通用桥式起重机俗称行车，通常装在车间的顶上，用 来为车间装卸货物。通用桥式起重机是标准产品，可从市场购买。专用桥式起重机主要为 冶金企业各车间服务的，通常要专门设计。桥式起重机由桥架和运行小车组成，桥架由两 根主梁和两根端梁构成，在端梁上安装有钢制车轮，使得整个桥架可以沿车间顶上的轨道 运行。小车也有车轮，可以沿桥架运行。在小车上还装有起升机构，大中型的桥式起重机 设有两个起升机构，大起重量的起升机构用来装卸大件货物，起升速度较低，小起重量的 起升机构用来装卸小件货物，起升速度较高。桥式起重机的大梁横跨于跨间内一定高度的专用轨道上，可沿轨道在跨间的纵向移 动，在外观上布置有起升装置，大多数起升装置采用起重小车，起升装置可沿大梁在跨间 横向移动，外观像一条金属的桥梁，所以人们称它为桥式起重机。桥式起重机俗称“天车”、 “行车” 0桥式起重机由电缆供电，用电动机分别驱动各机构。（1）桥式起重机的分类桥式起重机的种类较多，可按不同方法分类。根据吊具不同，可分为吊钩式起重机、抓斗式起重机、电磁吸盘式起重机。根据用途不同，可分为通用桥式起重机、专用桥式起重机两大类。专用桥式起重机的 形式较多，主要有：锻造桥式起重机、铸造桥式起重机、冶金桥式起重机、电站桥式起重 机、防爆桥式起重机、绝缘桥式起重机、挂梁桥式起重机、两用（三用）桥式起重机、大 起升高度桥式起重机等。按主梁结构形式可分为箱行结构桥式起重机、桁架结构桥式起重机、管行结构桥式 起重机。还有型钢（工字钢）和钢板制成的简单截面梁的起重机，称为梁式起重机。（2）桥式起重机的基本结构尽管桥式起重机的类型繁多，但基本结构是相同的。桥式起重机主要是由大梁、起升 装置、端梁、大梁行走机构、起升装置行走机构、轨道和电气动力、控制装置等构成。1）大梁结构桥式起重机一般采用两根端部连接的大梁组合结构，称为双梁桥式起重机，只有少数 轻型桥式起重机采用单梁，称为梁式起重机桥式起重机大梁的结构形式主要有箱行结构、偏轨箱行结构、偏轨空腹箱行结构、单 主梁箱行结构、四桁架式结构、三角形桁架式结构、单腹板梁结构、曲腹板梁结构及预应 力箱型梁结构等。最常见的是箱行结构。箱行梁由上盖板、下盖板和两个腹板构成一个箱 体，箱内还有纵横长短筋板，见图1-1。在箱行梁的一侧铺设走台板和栏杆，在上盖板上铺设起升装置的行走轨道。为了检修的方便，在大梁上还布置有供人行走的走台和栏杆。2）起升机构起升机构用来实现重物的升降，是起重机上最重要和最基本的机构。桥式起重机的起 升机构，除了少数梁式起重机采用电动葫芦外，一般均采用起重小车。起重小车由车架、 运行机构、起升卷绕机构和电气设备等组成。车架支撑在四个车轮上，车架上的运行机构带动车轮沿轨道运行，以实现在跨间宽度 方向不同位置的吊装。起升卷绕机构实际上是一台电动卷扬机和滑轮组的组合。起重量大于150KN的桥式起重机，一般具有两套起升卷绕机构，既主钩和副钩，主钩的额定载荷较大，但起升速度较 慢，副钩的额定载荷小，但起升速度快，用以起吊较轻的物件或作辅助性的工作，以提高 工作效率。在桥式起重机的铭牌上对其额定载荷的标注通常将主钩额定载荷标注在前，副 钩额定载荷标注在后，中间用“ /”隔开，如“ 1600KN/500KN ”。桥式起重机的参数情况起重机械的基本参数是用来说明起重机械的性能和规格的一些数据，也是提供设计计 算和选择使用起重机械的主要依据。桥式起重机的基本参数主要有额定载荷、跨度、起升高度、工作速度和工作级别等。 桥式起重机的额定载荷一般在 505000KN之间，我国生产的标准桥式起重机系列有 13种, 即 50, 80, 125/30, 160/30, 200/50, 320/80, 500/125, 800/200, 1000/320, 1250/320, 1600/500, 2000/500, 2500/500。桥式起重机的跨度指的是其大梁两轨道中心线的距离，它决定了桥式起重机的工作范 围。目前我国生产的标准的跨度最小为 10.5m,最大为31.5m,每隔3m 一个规格，即10.5m,13.5 m, 16.5 m, 19.5 m, 22.5 m, 25.5 m, 28.5 m, 31.5 m。起升高度指的是吊钩上升到极限位置时，吊钩中心线至地面的垂直距离，一般标准桥 式起重机的起升高度在1232m之间。桥式起重机的其他有关参数包括如下几项：1）额定起重量Q（ t）吊钩所能吊起的最大重量。如使用其它辅助取物装置和吊具（如抓斗、电磁铁、夹钳 和盛钢桶等）时，这些装置的自重应包括在额定起重量内。当决定起重机的额定起重量时，应符合标准规定的数值。因为起重量的数值对大多数起重机的自重有决定性的作用，因此在确定时应按照生产实际情况考虑，过小不能满足生产要求，过大会造成基建投资的浪费2）起升高度H （m）吊钩最低位置到吊钩最高位置之间的垂直距离，此参数在标准中没有规定，可根据工 作需要来定。3）跨度L（ m）和幅度a（m）都是表示起重机工作范围的参数。跨度是指桥式类型起重机大车运行轨道之间的距离；幅度是指旋转起重机的旋转中心线到吊钩中心线之间的水平距离。4）轨距a （m）轨距也称轮距，按下列三种情况定义： 对于小车，为小车轨道中心线之间的距离； 对于铁路起重机，为运行线路两钢轨头部下内侧16mm处的水平距离； 对于臂架型起重机，为轨道中心线或起重机行走轮踏面（或履带）中心线之间的距 离。5）基距B基距也称轴距，是指沿纵向运动方向的起重机或小车支承中心线之间的距离。基距的 测定与支承轮的布置有关。6）起重力矩M起重力矩是幅度与其相对应的起吊物品重力的乘积。7）起重倾覆力矩Ma起重倾覆力矩，是指起吊物品重力与其至倾覆线距离的乘积。8）轮压P轮压是指一个车轮传递到轨道或地面上的最大垂直载荷。按工况不同，分为工作轮压和非工作轮压。9）工作速度v（m/min）包括起升、运行、变副和旋转速度，但旋转速度用n （r/mi n）表示。 起升速度一一起升机构电动机在额定转速下吊钩上升的速度； 运行速度运行机构电动机在额定转速下，大车或小车直线运行的速度； 变副速度一一吊钩从最大幅度到最小幅度的平均线速度; 旋转速度旋转机构电动机在额定转速下，起重机的转速。10）生产率Q（ t/h）说明起重机装载或吊运物品的工作能力的综合指标。11）起重机工作级别起重机工作级别是考虑起重量和时间的利用程度以及工作循环次数的工作特性。它是 按起重机利用等级（整个设计寿命期内，总的工作循环次数）和载荷状态划分的。或者说, 起重机工作级别是表明起重机工作繁重程度的参数，即表明起重机工作在时间方面的繁忙 程度和在吊重方面满载程度的参数。12）自重及外形尺寸这是任何一种机器都应有的技术经济指标，它不仅是说明起重机械性能优劣的数据， 而且直接影响基建费用的投资，因此，应十分重视减轻自重和减小外形尺寸。（4）桥式起重机的工作级别相同起重量的同一种起重机，如果它们使用的频繁程度不同，所起吊货物的质量接近 额定起重量的程度不同，那么它们构件的尺寸和电动机的功率就应有较大的差别。为了在 设计上给予区分，应将起重机分为不同的使用等级。所以，起重机工作级别是起重机设计 的最基本出发点，主要有两个特征决定：起重机使用的忙闲程度（起重机的使用等级） : 起重机经常吊运货物的质量接近额定起重量的程度（起重机载荷状态等级）。-9 -第二章小车起升机构的计算已知数据：起重量（主起升）：32t，起升高度（主起升）：16m,起升速度（主起升）： 7.5m/min ；起重量（副起升）：5t,起升高度（副起升）：18m,起升速度（副起升）：20m/min ； 工作级别：A5 ;机构接电持续率JC=25%。起升机构是任何起重机必须具备的，使物品获得升降运动的基本组成。起升机构工作 的好坏将直接影响整台起重机的工作性能。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。驱 动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、 卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置包括吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种 型式。安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关 等。根据实际需要配用。1起升结构传动方案，选择滑轮组和吊钩组此毕业设计为毕业答辩通过的优秀毕业论文，完整说明书和全套设计图纸 请加扣扣：3257841604逼t卷筒轴直臥g bl KBI卷筒组玄1. dwg AutoCAD 觀形1S2 KB封面,docMi crosoft Word 文档43 KB缓沖器AS, AutoCAD 團密 39 KB毕业设计开题报告-本和doeMicrosoft Ward 立挡桥式起重机英语文就 deeWicrosoft Word 文档小g|2AO. AutoCAD 區I形 339 XBd小车主动车轮爼A2. dwgDWG AutoCAD 團形摘要-i&eMicrosoft Word 文苔25 KB总图AD. d幣 AutoCAD 图形314 KB堀终毕业设计说明书 decMicrosoft Yard 文档-13 -湖南科技大学本科生毕业设计(论文)UI字数统计2钢丝绳及绳具的计算选择3滑轮和滑轮组的选择4选择卷筒组并验算其强度卷筒组是起升机构和牵引机构中卷绕钢丝绳的部件，常用的卷筒类型有齿轮联接盘 式、周边大齿轮式、短轴式和内装行星齿轮式。目前桥式起重机卷筒组的典型类型是齿轮 联接盘式，且齿轮联接盘式为封闭式传动，分组性好，卷筒轴不受扭矩，只承受弯矩。故 本设计采用齿轮联接盘式。(1)主起升卷筒尺寸：卷筒直径：D 羽i (e-1) =20X (18-1) =340 mm(2.7)其中系数筒绳直径比e=18由4表3-3-2查得，由1附表13选用D =630 mm，卷筒绳槽尺寸由4表3-3-3得槽距t=22 mm，槽底半径r =11 mm(2.8)卷筒长度：L =2(Lo L1 L2) L3H i= 2|(A+Zo)t + L1 红2+L3-兀D0一-11041=2汉 |( +2)汉 22 + 10 + 80 +4323.1仆650一=2099.7 mm取 L=2100 mm式中：Zg附加安全系数，取Zg= 2；Li无绳槽卷筒端部尺寸，根据结构取10mmL2固定钢绳所需长度，L23t=66mm根据情况取L2=80mmL3卷筒不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即L3=Ai=432 mm,实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减;Do 卷筒计算直径 Do =D+d=630+20=650 mm(2.9)卷筒壁厚：8=0.02D+(610) =0.02X 630 +(610)(2.10)=18.6 22.6 mm取 9=20 mm卷筒壁压应力计算：ymax1Smax1.t412700.016 0.022-117.24 106N/m 2 =117.24 MPa(2.11)选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度 兀=195 MPa，许用压应力:(2.12)=195 = 130 MPa片 1.5因二ymax 3D，尚应校验由弯曲应力产生的拉应力，卷筒的最大弯矩发生在钢 丝绳位于卷筒中间时：(2.13)L -L32 10 0432ma时1计4127=34419180 N mm卷筒断面系数:W1=0仔 630 一590630(2.14)=5770793.65 N mm式中:卷筒外径，D=630 mm；湖南科技大学本科生毕业设计（论文）D i 卷筒内径，Di = D-2 3=630-2 X 20=590 mm于是:M w134419180 =5.96 MPaW15770793.65合成应力：-丨1 一 11y m a1x二y(2.15)(2.16)-17 -39=5.96117.24 = 41.13 MPa130式中许用拉应力：；J1195=39 MPa故 CT | V卷筒强度验算通过，故选定卷筒直径 D1=630 mm,长度L1=2100 mm,卷筒槽形的槽 底半径L=11 mm,槽矩t1 =22 mm,起升高度 比=16 m,倍率ih =4,靠近减速器一端的卷筒 槽向为右的A型卷筒，标记为：卷筒 A 630X 2100 11X 22 16X 4右 ZB J80 007.2-87卷筒心轴计算：通过做草图得到卷筒心轴的支点位置，并参考有关资料，决定心轴的各段直径，轴的 材料用45钢。1）支座反力Ra=41270(147.8+834 + 432) + 41270(834 + 147.8) _ 65823/8 N1502RB = 2X 41270- 65823.18=16716.82 N心轴右轮毂支承处最大弯矩：M .二 Rb 14.78=16716.82X 14.78 =247074.6N m2）疲劳计算：对于疲劳计算采用等效弯矩，由1表2 -6查得等效系数:=1.1，等效弯矩:Md =KdM：=1.1 247074.6 =271782.06N cm(2.17)弯曲应力:0.1d3271782.0630.1 12=15.73MPa(2.18)心轴的载荷变化为对称循环。由12 - 11, 2-13式知许用弯曲应力:轴材料为 45 钢，其 b= 600MPa; s = 300MPa;r-258MPa式中 n= 1.6安全系数；（见1表2- 18）-14 -K 应力集中系数,K = 心心=4 1.15 = 1.61 ;Kx= 1.4与零件几何形状有关的应力集中系数；Km= 1.15与零件表面加工光洁度有关的应力集中系数;故二 _1 = 258 丄=10MPa1.61 1.6十通过3）静强度计算：卷筒轴属于起升机构低速轴零件，其动力系数可由12 5查得，-1.2 ；M.max= cM .=1.2 247074.6 =296489.52N cm（2.20）-maxmax0.1d3296489.520.1 123= 17.16M P a(2.21)许用应力:(2.22)匚3 1 8 75M P a灼 n 1.6匚ma；J.通过故卷筒轴的疲劳和静强度计算通过。选择轴承由于卷筒心轴上的左轴承的内，外座圈以同样转速转动，故无相对运动，可按照额定静载荷来选择。右轴承的外座圈固定，内座圈与心轴一同旋转，应按照额定动负荷来选择1）左端轴承：由（19 16）式轴承的额定静负荷C0 n F0式中 C0额定静负荷；P0当量静负荷；n0安全系数，由6表19 7取n= 1.04因此选用调心球轴承，型号2318,其额定静载荷C0- 77.2 kN，左轴承的当量静负荷为:(2.23)Pg= fdRA =1.1 65823.18 =72405.5N湖南科技大学本科生毕业设计（论文）式中fd = 1.1 动负荷系数，由表 19 6 选取，n0P0=1.O4 72405.5 =75301.72N 乞 C0 故安全2）右端轴承：令右端轴承也采用2318，其额定动负荷C=142 kN右轴承的径向负荷=fdRB =1.1 16716.82 =18388.5N（2.24）轴向负荷F.：； = 0设M5级工作类型的轴承工作时数Lh = 4000h,查得2318轴承的e= 0.39，令旦=0 : e，故 x=1,y=2.7，当量动负荷:FrP = xFr yF：.-；=1 18388.52.7 0 =18388.5N由6( 19 2)式：Lh 瓷岸)3所以(P)7 1060nLh3660 147 4000 =1.52106(2.25)(2.26)(2.27)(2.30)4-19 -C动负荷 C =(C)P=1.52 18388.5 =27950.52N : C 安全P绳端固定装置计算根据钢绳直径为20mm，卷筒长度计算中采用的附加圈数 Z = 2,绳索与卷筒绳槽间 的摩擦系数f二0.15。则在绳端固定处的作用力：S=Smaxf e41270= 6272 N(2.28)压板螺栓所受之拉力:62720.150.15=20907N(2.29)式中 f1压板与钢绳的换算摩擦系数螺柱由拉力和弯矩作用的合成应力：1.3PM .丁 +3Z 呂 0.1d1 Z式中 Z = 2 （螺柱数）湖南科技大学本科生毕业设计(论文) di = 22mm (螺纹内径)(2.31)M . = Sl = 6272 3.33 = 20885.76N cm (弯矩)1.3 2090720885.760.1 2.23 2= 114.33M P a螺柱材料为Q 235,屈服极限匚s = 240MPa,贝U许用拉伸应力为：(取安全系数n二 1.6)crs 240(T =150MPa(2.32)n 1.6因为二(T ，故通过(2)副起升卷筒尺寸：卷筒直径：由式(2.7) D 羽(e-1) =11X( 25-1) =264 mm由1附表13选用D=300 mm,卷筒绳槽尺寸由4表3-3-3得 槽距t=13 mm,槽底半径r =6 mm卷筒长度：由式(2.8)L =2(L L1 L2) L3H i= 2|(A+Z0)t + L1 +L2 +L3 -HD0一18 103 2=2汉 1(+2)汉 13+30 + 50 +2003.14x311一=1370 mm取 L =1500 mm式中：Z。附加安全系数，取Z= 2;L1 无绳槽卷筒端部尺寸，根据结构取 30mmL2固定钢绳所需长度，L2 3t=39mm根据情况取L2=50mmL3卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即L3=A=200 mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可以适当增减；D。由式(2.9)卷筒计算直径 D=D+d=300+1仁311 mm-21 -湖南科技大学本科生毕业设计（论文）卷筒壁厚:由式（2.10） A0.02D+ （610） =0.02X 300 + （610）=12 16 mm取 9=14 mm卷筒壁压应力计算：由式（2.11）Smax2y max 269.34 106 N/m2 =69.34 MPa0.014 0.013选用灰铸铁HT200，最小抗拉强度 匹=195 MPa，许用压应力:195由式（2.12）二一 = 130 MPa m 1.5因二ymax 3D，尚应校验由弯曲应力产生的拉应力，卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时：由式（2.13） Mw2 二Smax2Lx 二 Smax2（L 土）= 12620 低0 一2 2 =8203000 N mm44=0 仆 300 一272300=875455.9 N mm式中：D 卷筒外径，D=300 mm；D i 卷筒内径，Di = D-2 3=300-2 X 14=272 mm卷筒断面系数:由式（2.14）W2“E-Di4D于是:M w2W28203000875455.9=9.37 MPa合成应力:由式（2.15）二l2-# -湖南科技大学本科生毕业设计（论文）由式（2.16） C 12 -2 丄二 ymax2Gy39=9.3769.34130=30.17 MPa式中许用拉应力：195“”-ii39 MPa5故 CF ；V CF|卷筒强度验算通过，故选定卷筒直径 D2 =300 mm,长度L2=1500 mm,卷筒槽形的槽 底半径r2 =6 mm,槽矩t2=13 mm,起升高度H2=18 m,倍率ih =2，靠近减速器一端的卷筒 槽向为右的A型卷筒，标记为：卷筒 A 300X 15006 X 13 18X 2右 ZB J80 007.2-87卷筒心轴计算：通过做草图得到卷筒心轴的支点位置，并参考有关资料，决定心轴的各段直径，轴的 材料用45钢。图同上图图2.4.1）支座反力c12620（147.8 +650 +200） +12620（650 +147.8）KlRa16186 N1400Rb =2X 12620- 16186=9054N心轴右轮毂支承处最大弯矩：M .二 rb 14.78 =9054X 14.78 =133818.12N cm2）疲劳计算：对于疲劳计算采用等效弯矩，由1表2 -6查得等效系数:=1.1，等效弯矩：由式（2.17） Md 二 KdM . ,=1.1 133818.12 =147199.93N cm弯曲应力：由式（2.18）叫=1471.942.9MPa心 0.1d30.1 乂 73心轴的载荷变化为对称循环。由12 - 11, 2-13式知许用弯曲应力：-25 -轴材料为 45 钢，其二b= 600MPa;二s = 300MPa;二“ =258MPa由式（2.19）二-1 = 丄K n式中 n= 1.6安全系数；（见1表2- 18）K 应力集中系数，K = KxKm=1.4 1.15 = 1.61 ;Kx= 1.4与零件几何形状有关的应力集中系数；Km= 1.15与零件表面加工光洁度有关的应力集中系数；2581故二 222 丄=10MPa1.61 1.6十-J,通过3）静强度计算：卷筒轴属于起升机构低速轴零件，其动力系数可由12 5查得，c -1.2 ；由式（2.20）M . max h护cM 収：=1.2 133818.12 =160581.74N cm由式（2.21）MyFzPa许用应力:由式（2.22） s 300二s187.5MPa n1.6二 ma；J.通过故卷筒轴的疲劳和静强度计算通过。选择轴承由于卷筒心轴上的左轴承的内，外座圈以同样转速转动，故无相对运动，可按照额定静载荷来选择。右轴承的外座圈固定，内座圈与心轴一同旋转，应按照额定动负荷来选择1）左端轴承：由（19 16）式轴承的额定静负荷由式C0三nP式中 C0额定静负荷;no安全系数，由6表19 7取n= 1.04因此选用调心球轴承，型号2314,其额定静载荷C = 37.5 kN，左轴承的当量静负荷为：由式(2.23) P0= fdRA =1.1 16186 =17804.6N式中fd= 1.1动负荷系数，由表19 6选noF0=1.04 17804.6 = 18516.78N乞Co故安全2）右端轴承：令右端轴承也采用2314,其额定动负荷C=110 kN右轴承的径向负荷由式（2.25）二 fd Rb =1.19054 =9959.4N轴向负荷设M5级工作类型的轴承工作时数Lh = 4000h,查得 2314 轴承的 e= 0.38，令由式故x=1,y=2.7，当量动负荷:(2.25) P = xFr yF_；.=1 9959.42.7 0 =9959.4N由式(2.26): Lh10660n所以由式（2.27）A 1060n土 3 60汉 40.9?汉 40002彳106动负荷c=（P）P= 2.14 9959.4 = 21313.12N ：C 安全绳端固定装置计算根据钢绳直径为11mm,卷筒长度计算中采用的附加圈数 Z = 2,绳索与卷筒绳槽间的 摩擦系数f二0.15。贝恠绳端固定处的作用力：由式（2.28） S=辱=幣= 1917.9N e e压板螺栓所受之拉力：S1917 9由式（2.29） F= S6393Nf + f10.15 + 0.15式中f 1压板与钢绳的换算摩擦系数湖南科技大学本科生毕业设计(论文)湖南科技大学本科生毕业设计(论文) 螺柱由拉力和弯矩作用的合成应力:1 3PM由式(2.30)+Mrnd20.1d3 xZZ 114式中 Z = 2 (螺柱数)di= 16mm (螺纹内径)由式(2.31) M . = Sl = 1917.9 2.5 =4794.75N cm (弯矩)1.363934794.7523=79.21M P ac n x1.60.1汉 224(取安全系数n螺柱材料为Q 235,屈服极限匚s = 240MPa，则许用拉伸应力为:二 1.6)r 、. s 240由式(2.32) (T=丝= 150MPan 1.6因为-(T ，故通过5选择电动机并验算发热(1)主起升电动机静功率:Nj1 (Q G0)gV60(2.33)-31 -(32000 847) 9.8 7.560 0.85=47.3 kW式中:机构总效率，一般=0.80.9,取 =0.85;电动机计算功率:(2.34)Nei KdNj1=0.8X 47.3=37.84 kW式中系数Kd由2表6-1查得，对于M1 M6级机构，Kd=0.750.85 ,故取Kd =0.8查1附表28选用电动机 YZR280M，其额定功率 Ne1 ( 25%) =52kw，额定转速n1=727r/min，飞轮矩 GD爲=11.2 kg - m2，质量 Gd1=848kg(2)副起升电动机静功率：由式(2.33)Nj2 二空 Go)gVj60口=(5000 + 99)x9.8x2060 0.85=19.6 kW式中：机构总效率，一般=0.80.9,取 =0.85;电动机计算功率：由式(2.34) Ne2 KdNj2=0.8X 19.6=15.68 kW式中系数Kd由2表6-1查得，对于M1 M6级机构，Kd=0.750.85 ,故取Kd =0.8查1附表28选用电动机 YZR225M，其额定功率 Ne1 ( 25%) =21kw，额定转速n1 =718r/min，飞轮矩 GD；1=3.2 kg m2，质量 Gd1 =390kg发热条件的验算(1)主起升机构中，按照等效功率法，求JC=25%时所需要的等效功率：Nx1 K25 N j1 =0.75X 0.87X 47.3=30.86 kW(2.35)式中：K25 工作级别系数，查2表6-4，工作类型为中级时K25=0.75;r r系数，根据机构平均启动时间与平均工作时间的比值(tq/tg )，由2表6-5,一般起升机构 tq/tg =0.1 0.2,取 tq/tg =0.1，由2图 6-6 查=0.87；由以上计算结果，Nx1 V N e1，故初选电动机能满足发热条件。副起升机构中，按照等效功率法，求JC=25%时所需要的等效功率：由式(2.35) Nx2 K25 Nj2 =0.75X 0.87X 19.6=12.79 kW式中:湖南科技大学本科生毕业设计(论文)J 工作级别系数，查1表6-4，工作类型为中级时K25=0.75;r r系数，根据机构平均启动时间与平均工作时间的比值(tq/tg ),由2表6-5,般起升机构 tq/tg =0.1 0.2,取 tq/tg =0.1 ,由2图 6-6 查r =0.87;由以上计算结果，Nx2 V N e2，故初选电动机能满足发热条件。6选择标准减速器起重机的起升、运行、回转和电动臂架变幅机构中都要使用减速器。各个机构的共同 特点是周期性工作，承受间歇性载荷。(1)主起升卷筒转速：nji =vih D07.5 43.14 0.65(2.36)=14.7 r/min减速器总传动比：i01= 凸-二也二 49.46(2.37)山“14.7查1附表35,选ZQ-850- I -3CA减速器，当工作类型为中级时，许用功率N=57 kW，i 1 =48.57vih 20x2 n i2 =j2 二D03.14 0.311=40.96 r/min(2)副起升卷筒转速：由式(2.36)减速器总传动比：由式(2.37)i 02 =ni271840.96=17.53查1附表35,选ZQ-500- W -3CA减速器，当工作类型为中级时，许用功率N=27.0 kW ,i 2 =15.757验算起升速度和实际所需功率(1)主起升实际起升速度：Vi(2.38)io149 .46v7.5=7.64 m/mini1 48 .57误差:| Vi - v X100% I = I 7.64 - 7.5 100% | v7.5(2.39)=1.87% V ; = 15%实际所需等效功率:V17 64Nd =Nx1 丄=30.86 -v7.5(2.40)=31.44 kWV Ne (25%) =52 kW(2)副起升实际起升速度：由式(2.38) v2i217 .53=v= 20=22.26 m/mini215 .75误差：由式(2.39)| :1,v9 - v1I = |X 100% I122.26 20 zicco/=I100%v20=11.3% V ；= 15% 实际所需等效功率：I由式(2.40) Nx2 = Nx2 生=12.79 22.26v20=14.24 kW V Ne (25%) =21 kW8校核减速器输出轴强度(1)在主起升机构中，由2公式(6-16)求出输出轴的最大径向力：1 丄Rmax1( aSmax1 Gj ) W R2式中：aSmax1=2X 41270=82540 N=82.54 kN 卷筒上钢丝绳引起的载荷；(2.41)Gj =13.5 kN卷筒及轴自重，参考1附表14;湖南科技大学本科生毕业设计（论文）R=13700X 9.8=134.26 kN ZQ-850- I -3CA减速器输出轴端最大容许径向载。参考1附表36可得；因此1Rmax1= 2（ 82.54+135）=482 kN R故通过。由2中公式（6-17）得输出轴最大扭矩：Mmax=（ 0.7 0.8）叽axMe i 0 耳0 M （2.42）式中：Me =9550Ne（25% = 9550 52 =683.1 Nm 电动机轴额定力矩；（2.43）n-i727叽ax=2.85 当JC=25%时电动机最大力矩倍数，由1 附表28查出；n=0.95 减速器传动功率；M =121800 Nm减速器输出轴最大容许转矩，由1附表36查出；M m a=0.8X 2.85X 683.1 X 48.57X 0.95=71863.9 Nmv M =121800 Nm根据以上计算，所选减速器的性能传动能满足要求。在副起升机构中，由2公式（6-16）求出输出轴的最大径向力：1由式（2.41） Rmax2（aSmax2 Gj） KzMj -Kz (Q G)D(2.44)2贏(32000 +847)0.65= 1.750.852 x 448.57=81.73 kg - m =801 N - m式中：Kz=1.75制动安全系数，由2表6-6查取由中表5-4-28选用TJ2A-200,其制动力矩 Mez =1600 N - m ，制动轮直径Dz =200 mm ;(2) 副起升制动器所需静制动力矩：由式(2.44)MZ2 KZMj二心色 G)D2i hi0= 1.75(5000 +99) x 0.311 =0852 2 15.75-# -湖南科技大学本科生毕业设计(论文)=37.44 kg m =366.91 N m式中：Kz=1.75制动安全系数，由2表6-6查取由中表5-4-28选用TJ2A-200/100,其制动力矩 M ez =400 N m ,制动轮直径 DZ =200 mm ;10选择联轴器起重机使用的联轴器主要用来联接两根同轴线布置或基本平行的转轴，传递扭矩同时 补偿少许角度和径向偏移，有时还能改善传动装置的动态特性。联轴器根据传递的扭矩和 工作条件来选择。(1) 主起升高速轴联轴器计算转矩，由2( 6-26)式Mci= n sMei =1.5X 1.8X683.08=1844.32 Nm(2.45)式中：M e1 =683.08 电动机额定转矩 M e1=9550p/n=9550 X 52/727=683.08 N mn =1.5 联轴器安全系数；s=1.8 刚性动载系数，一般s=1.52.0;由1附表29查得YZR280M电动机轴端为圆柱形，d=85mm，l =170mm；由1附表34查得ZQ-850-1 -3CA减速器的高速轴端为圆锥形主动轴端，d=90mm，l =135mm；靠近电动机轴端联轴器：由 表5-2-9选用GH CLZ6型齿式联轴器85 84，最大容JQ0 汉 84许转矩MJ=5000 N m,质量 Gt =31.2 kg;浮动轴的靠近电动机的轴端为圆柱形 d=90mm， l =130mm；靠近减速器高速轴的联轴器，由1附表46选用带200mm制动轮的NGCLZ6型鼓形齿式联轴器J190 84，最大容许转矩Mt=4500 N m,质量GZ=53.2 k
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