新版 300kN桥式起重机大车行走部传动装置设计

齐 齐 哈 尔 工 程 学 院毕业设计（论文）题 目 300kN 桥式起重机大车行走部传动装置设计 院 （系） 专业班级学生姓名指导教师成 绩年 月 日齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- II -300kN 桥式起重机大车行走部传动装置设计摘要桥式起重机由桥架、大车运行机构、小车运行机构和电气设备构成。在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，桥式起重机是一种提高劳动生产率重要物品搬运设备，主要适应车间物品搬运、设备的安装与检修等用途。起升机构滑轮组采用双联滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳，且钢丝绳的安装和更换容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积大，单位压力低的优点。在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等。关键词：起升机构；大车运行机构；桥式起重机齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- III -AbstractA bridge from the bridge crane, crane traveling mechanism, the car run institutions and electrical equipment. The traditional layout of the typical structure is adopted in the design of the whole system, bridge crane is a significant increase labor productivity goods handling equipment, primarily to carry goods workshops, equipment installation and maintenance, etc Hoisting pulley group adopts double pulley block, weight no horizontal movement in the process of lifting, hoisting process is stable, and the steel wire rope installation and easy replacement. Winding installations in the corresponding single reel, a large area of contact with the rope, the advantages of low pressure units. In the lifting mechanism also involves rope, reducer, coupling, motor and brake the choice.Keywords: hoisting mechanism of crane traveling mechanism; bridge crane;齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- IV -目 录摘要 .IIAbstract III1 引言 .11.1 起重机概念及知识 11.2 起重机发展及存在问题 11.3 未来发展趋势 21.4 桥式起重机的主要结构 31.4.1 小车 .31.4.2 大车 .31.4.3 动力装置和控制系统 .31.5 课题的目的、意义 .41.6 国内外研究现状 .42 大车行走部传动装置总体设计 .92.1 主要技术参数 92.2 桥式起重机的特点和种类 92.3 桥式起重机的一般构造 102.4 设计的基本原则和要求 112.5 大车机构传动方案 112.6 大车运行机构具体布置的主要问题 123 大车行走部传动设计 .143.1 轮压计算 143.2 车轮选择 153.3 阻力计算 163.4 电机的计算与选择 173.4.1 静功率计算 .173.4.2 电动机过载能力校验 .183.4.3 电动机发热校验 .183.5 减速器的选择 193.5.1 初选减速器 .193.5.2 验算运行速度和实际所需功率 .203.6 验算启动不打滑条件 203.6.1 二台电动机空载时间时启动 .20齐 齐 哈 尔 工 程 学 院 毕 业 设 计 （ 论 文 ）- V -3.6.2 事故状态 .213.7 选择制动器 214 大车行走部联轴器选型和轴的计算校核 234.1 制动器至减速器段联轴器选型 .234.2 制动器至减速器段轴计算 .234.3 减速器至大车轮一段联轴器选型 .254.4 减速器至大车轮一段轴的设计及强度校核 255 结构设计计算 285.1 主梁的设计计算 .285.2 端梁的计算 375.2.1 端梁总体的尺寸 .375.2.2 计算载荷的确定 376 起重机未来发展趋势 426.1 模块化和组合化 .426.2 轻型化和多样化 426.3 自动化和智能化 436.4 成套化和系统化 446.5 新型化和实用化 44结论 46致 谢 47参考文献 48齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 1 -1 引言1.1 起重机概念及知识二十世纪以来，由于钢铁、机械制造业和铁路、港口及交通运输业的的发展，促进了起重运输机械的发展。对起重运输机械的性能也提出了更高的要求。现代起重运输机械担当着繁重的物料搬运任务，是工厂、铁路、港口及其他部门实现物料搬运机械化的关键。因而起重机的金属结构都用优质钢材制造，并用焊接代替铆接，不仅简化了结。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行，起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，构成一矩形的工作范围，就可以充分利用桥架下面的空间吊运物料，不受地面设备的阻碍。桥式起重机泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。缩短了工期，而且大大地减轻了自重，焊接结构是现代金属结构的特征。我国是应用起重机械最早的国家之一，古代我们祖先采用杠杆及轱辘取水，就是用起重设备节省人力的例子。几千年的封建统治年代，工业得不到发展，我自行设计制造的起重机很少，绝大多。70 年代，起重机的类型、规格、性能和技术水准获得了很大的发展，除了满足国内经济建设对起重机日益增长的需要外，还向国外出口各种类型的高性能。1.2 起重机发展及存在问题上个世纪 70 年代以来，随着生产和科学技术的发展，起重机械在品种及质量上都得到了极其迅速的发展。随着国名经济的快速发展，特别是国家加大基础工程建设的结构件和机器设备的重量也越来越大，特别是大型水电站、石油、化工、路桥、冶炼、航天以及公用民用高层建筑的安装作业的迫切需要，极大的促进了起重机、特别是大型起重机的发展，起重机的设计制造技术得到了迅速发展。随着起重机的使用频率、起重量的增大，对其安全性能、经济性能、效率及耐久性性等问题，也越来越引起人们的重视，并对设计理念、方法及手段的探讨也日趋深入。由于在起重机设计中采取常规设计方法时，许多构件存在不合理性，进而影响整个设备性能。计算机技术的应用在很大范围内解决了起重机的设计问题，尤其是有限元分析方法与计算机技术的结合，为起重机结构的准确分析提供了强力的有效手段，在实际工程已日益普及，且今后的结构分析从孤立的单独构件转变到结构系统的整体空间分析。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 2 -1.3 未来发展趋势由于生产发展提出新的使用要求，起重机的种类、形式也需要相应地发展和创新，性能也需要不断变化与究善。由于现代化设计方法的建立和计算机辅助设计等现代设计手段的应用，使起重机设计思维观念和方法有了进一步的更新，其它技术领域和相邻工业部门不断取得的新科技成果在起重机上的渗透、推广应用等，更使起重机的各方面不断地丰富更新。因此，起重机向现代化、智慧化、更安全。今后的发展主要表现在如下几个方面：（1）产品大型化，高速化和专用化。目前，世界上最大的履带起重机起重量 3000t，最大的桥式起重机起生日一 1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达 350m/min，堆垛起重机级最大运行速度 240m/min，垃圾处理用起重机的起升速度达 100m/min。（2）产品组合成套化、集成化和柔性化在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。（3）产品构造新型化、美观化和实用化结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力件，减轻自重和增加外形美观。（4）通用产品小型化、轻型化和多样化有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。（5）产品性能自动化、智能化和数字化起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。机械技术和电子技术相结合，先进的计算机技术，微电子技术，电力电子技术，电缆技术，液压技术，机械传动和控制系统，自动化和模糊控制技术在智能起重齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 3 -机。新一代的大起重机的高效率的电控单元的已发展为完全电子数字控制系统。（6）系列产品模块化、组合化和标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法，起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。1.4 桥式起重机的主要结构1.4.1 小车小车的组件有：起升装置，运行装置，小车架和保护装置等组成。起升装置又含的组件：电动机、减速器、卷筒、制动器以及滑轮组。电动机经由减速器来带动卷筒转动使上卷筒从卷筒放下，以达到起升的目的。小车架要承受起升载荷和各机构自重，应有足够的强度和刚度，同时又要尽量减轻自重，以降低轮压和门架受载。小车的电力则由滑线或软电缆引入。小车的运行机构有两种方式，本设计采用的是集中驱动，用四轮支撑，车轮选圆柱双轮缘车轮。设计时要考虑改善零部件的受力情况、减少外形尺寸和自重、安全可靠、工作平稳、装配维修方便等因素。1.4.2 大车大车由桥架和大车运行机构组成。桥架：桥架为起重机的金属结构，一方面支撑小车，允许小车在它上面横向行驶；另一方面又是起重机行走的车体，可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。在其两侧的走台上，安装有大车运行机构和电器设备，大车运行机构用来驱动大车行走，大车上一般还有驾驶室，用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。门架主要由主梁和端梁组成。设计时要考虑其强度，刚度和稳定性要求，也应考虑自重和外形尺寸要小，加工制造简单，运输、存放和使用维修方便，成本低等因素。1.4.3 动力装置和控制系统动力装置是驱动起重机运动的动力设备，它在很大程度上决定了起重机的性能和构造特点，桥式起重机的动力装置一般采用电动机。控制系统包括操纵装置和安全装置。各机构的启动、调速、改向、制动和停止，都通过操纵控制系统来实现。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 4 -1.5 课题的目的、意义 起重机是指能在一定范围内垂直起升和水平移动物品的机械，具有动作间歇性和作业循环性，多用于人力不能完成的任务。本课题是 5t 单梁桥式大车运行机构设计，由于吨位较小其运用的场所就必须在设计的考虑之内，稳定性与安全操作性也是设计的重要考虑部分。通过学习桥式起重机的设计方法和步骤，提高学生分析问题解决问题的能力，将自己所学的理论知识运用到生产实际当中去，培养动手能力。同时让我们了解制造行业的发展，为以后找工作做准备。桥式起重机桥是在升高的轨道，也被称为起重机运行桥式起重机。龙门吊桥一起加入上凸起的轨道的纵向延伸的任一侧，解除台车在桥上敷设沿横向形成矩形字段轨道，可利用的空间，他们占用电梯桥材料下，不会妨碍地面设备。桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。随着科学技术和生产的发展，起重机在不断的完善和发展中，先进的电气和机械设备逐渐在起重机上运用。其趋向是增加自动化程度，提高工作效率和使用性能，使其操作更加简化和安全可靠，运用更普遍化。1.6 国内外研究现状起重机作为一种古老的机械，时至今日，在其承载结构、驱动机构、取物装置、控制系统及安全装置等各方面都有了很大的发展，其设计理论、制造工艺、检测手段等都逐渐趋于完善和规范化，它已成为一个更完整的机器。由于提出了生产发展的新要求，起重机的类型，形式也需要相应的发展与创新，性能参数需要不断改变和良好的学习。由于计算机辅助设计和现代设计等现代设计方法的建立及应用意味着起重机设计思维理念和方法的进一步更新，新的科技成果和其他技术领域相邻工业部门仍然渗透使起重机，推广应用，也使起重机的各个方面不断充实更新。因此，起重机将向现代化、智慧化、更安全可靠方便的方向发展。1）国内研究现状齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 5 -加入世贸组织后，虽然国内市场(特别是配套件)将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用，使国内主机和配套件企业更清晰认识到差距，更多地了解国产产品存在的致命问题，必将引导主机和配套件企业的技术创新和技术进步。国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距，就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面：（1）整机性能，由于先进技术和新材料的应用,同种型号的产品，整机重量要轻20% 左右。随着结构分析应用和先进设备的使用,结构形式更加合理（2）高性能、高可靠性的配套件,选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥（3）电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用（4）操作更方便、舒适、安全、保护装置更加完善（5）向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。几千年的封建统治年代，工业得不到发展，我国自行设计制造的起重机很少，绝大多数起重运输设备主要依靠进口。解放以后，随着冶金、钢铁工业的发展，起重运输机械获得了飞速的发展，全国刚解放就建立了全国最大的大连起重机械厂，1949 年10月，在该厂试制成功我国第一台起重量为50 吨，跨度为22.5m 的桥式起重机。为培养起重运输机械专业的人才，在上海交通大 学等多所高等工业学校中，创办了起重运输机械专业。到目前为止，我国通用门式起重机和工程起重机已从过去的仿制渡到恶劣自行设计制造的阶段。有些机种和产品，无论从结构形式，还是性能指针都达到了较高水平。我国起重运输机械行业从上世纪五六十年代开始建立并逐步发展壮大，并已形成了各种门类的产品范围和庞大的企业群体，服务于国民经济各行各业。随着我国经济的快速发展，起重运输机械制造业也取得了长足的进步。2005 年起重运输机械行业销售额达到1272 亿元，“十五”期间平均每年超过30%，2006 年依然保持着持续增长的态势，目前的市场前景非常好。70年代以来，起重机的类型、规格、性能和技术水准获得了很大的发展，除了满足国内经济建设对起重机日益增长的需要外，还向国外出口各种类型的齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 6 -高性能、高水平的起重机。由此可见，起重机的设计制造，从一个侧面反映恶劣一个国家的工业现代化水平。上个世界70 年代以来，随着生产和科学技术的发展，起重机械无论在品种及质量上都得到了极其迅速的发展。随着国名经济的快速发展，特别是国家加大基础工程建设的结构件和机器设备的重量也越来越大，特别是大型水电站、石油、化工、路桥、冶炼、航天以及公用民用高层建筑的安装作业的迫切需要，极大的促进了起重机、特别是大型起重机的发展，起重机的设计制造技术得到了迅速发展。随着起重机的使用频率、起重量的增大，对其安全性能、经济性能、效率及耐久性性等问题，也越来越引起人们的重视，并对设计理念、方法及手段的探讨也日趋深入。由于在起重机设计中采取常规设计方法时，许多构件存在不合理性，进而影响整个设备性能。计算机技术的应用在很大范围内解决了起重机的设计问题，尤其是有限元分析方法与 计算机技术的结合，为起重机结构的准确分析提供了强力的有效手段，在实际工程已日益普及，且今后的结构分析从孤立的单独构件转变到结构系统的整体空间分析。2）国外研究现状（1）重点产品大型化，高速化和专用化。由于工业生产规模不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长，起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。目前世界上最大的履带起重机起重量3000t，最大的桥式起重机起生日一 1200t，集装箱岸连装卸桥小车的最大运行速度已达350m/min，堆垛起重机级最大运行速度240m/min，垃圾处理用起重机的起升速度达100m/min。（2）系列产品模块化、组合化和标准化用模块化设计代替传统的整机设计方法，将起重机上功能基本相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同联接要素和可互换的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。（3）通用产品小型化、轻型化和多样化齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 7 -有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广，考虑综合效益，要求起重机尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。（4）产品性能自动化、智能化和数字化起重机的更新和发展，在很大程度上取决于电气传动与控制的改进。将机械技术和电子技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。大型高效起重机新一代电气控制装置已发展为全电子数字化控制系统。（5）产品组合成套化、集成化和柔性化在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机械组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制室的控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。（6）产品构造新型化、美观化和实用化结构方面采用薄壁型材和异形钢、减少结构的拼接焊缝，提高抗疲劳性能。采用各种高强度低合金钢新材料，提高承载能力，改善受力条件，减轻自重和增加外形美观。目前各行业中使用的桥式起重机数不胜数，普遍采用小型PLC控制和调压调速，基本上没有智能化产品。中小型桥式起重机大多应用16/3.2T,50/10T以及32/16T等类型，在冶金工业的大型起重机，各大钢铁公司基本上采用200t480t起重机，而中小企业绝大多数采用趋于淘汰边缘的75t 160t 起重机，小吨位的在稳定性上要求越来越高，这些起重机的更新换代和现代化改造项目，形成了巨大的市场需求，也是科研人员进一步研发的动力和机会。随着工业的发展，桥式起重机日常趋向高速化大型化智能化方向发展。高速化：大型桥式起重机主起升机构的起升速度已达12m min，付起升速度15mmin，主副小车运行速度均在40mmin，大车运行80mmin以上。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 8 -大型化，英国亚当森公司生产的世界上最大的铸造起重机起重量已达550t，目前国内最大的太原重工股份公司生产的450t起重机，使用在宝钢、武钢、鞍钢、共有十多台。智能化：整机电控配置先进，已发展到全部机构变频调速，检测手段先进，运行自动监控、自动跟踪、检测智能化，给维护检修提供了便捷。因此对于大型化的铸造起重机，主起升机构安全可靠性的设计就显得更尤为重要。否则一旦发生事故后果是十分严重的。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 9 -2 大车行走部传动装置总体设计2.1 主要技术参数表 2.1 主要技术参数Table1Maintechnicalparameters名称 数据最大起重量 300kN（30t）粱跨度大车速度起重机自重10m（10000mm）3m/s20kN2.2 桥式起重机的特点和种类起重机是从事起吊、空中搬运的一种设备。常见的起重机有：桥式起重机、门式起重机、塔式起重机、港口起重机、汽车起重机、履带起重机和铁路起重机等。桥式起重机是机械制造工业和冶金工业用得最广泛的一种起重机机械，桥式起重机又称“行车”或“天车”，是横架在固定跨间上空用来吊运各种物件的设备。桥式起重机的特点是它既不占地面面积，又不妨碍地面上的作业，而且以较少的物资材料和极为稳定的形态把建筑物内各处都当作可能的作业范围，进行高速、高效的服务，可以在起升高度和大、小车轨道所允许的空间内负担任意位置的吊运工作。此外，桥式起重机容易以廉价实现借助控制盘和操纵盘进行自动操纵、或半自动操纵、内装电脑的程序操纵。设置在室内的起重机中，桥式起重机约占90%。桥式起重机有很多类型。一般按以下方法进行分类：根据桥架的结构不同，分为箱式结构，四珩架结构和腹板梁结构等，其中箱式结构用得最广泛。根据起吊装置不同，分为吊钩桥式起重机、电磁盘桥式起重机、抓斗桥式起重机。为了使吊钩桥式起重机使用场合更广泛，在吊钩上附以可更换的电磁盘或马达抓斗，以便作两种或三种用途。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 10 -图 2.1 桥式起重机示意图2.3 桥式起重机的一般构造桥式起重机构造：沿建筑物较长方向的两壁设置的承轨梁，在梁上铺设大车运行轨道，将装有 4 个车轮（载荷大时装有 6 个或 8 个车轮）的桥架跨在轨道上；装有起升机构和运行机构的电动小车（cab）在桥架上运行。大车轨道中心间的距离称为跨度（span），在该轨道上运行的动作称为大车运行。在桥架的中心或两端装有大车运行电动机，从电动机的水平轴引出动力，驱动半数的车轮。起升、小车运行及大车运行的速度，按工况和起重量的大小适当选定。一般来说，在起重量小和使用频繁时，速度较高。小车运行速度同大车运行的速度相比低得多，原因是小车运行距离接近建筑物的宽度，它不会太长，一般小于 40m，而大车沿建筑物的长度方向运行，所以多数运行距离都是相当长的。小型和低速的起重机，多数在地面上用按钮进行操纵，而大型的高速的起重机，几乎都坐在驾驶室内进行操作。起重机 5t 以下的起重机，多半用带有电动运行机构的电葫芦代替电动小车。最近已有 30t 级的电葫芦作为标准产品在市场上销售。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 11 -当起重量超过 20t 时，一般起升速度比较低。只用单一的起升机构长时间处理小件货物效率很低。因此在这种起重机上，一般并设一个副起升机构。副起升也设在该小车上，但不用主起升电动机，而大型起重机的主梁，多数都采用单腹板梁、箱形梁等焊接结构。在主梁两侧设有轻型水平梁，称为副梁。它通过水平构件同主梁一起构成一个水平框架，这对因主梁在大车运行时产生的惯性力所引起的水平载荷，是一个十分坚固的结构。此外，主副梁之间布置大车运行驱动电动机，与其相联的减速机构、传动轴、轴承等。在它们的上方铺设走台板，设立栏杆，以便检修人员行走。对箱形结构或壳体结构的主梁来说，因为其水平抗弯刚度大，所以多数都不带副梁。小车是用型钢和钢板制成一个构架，在上面设有主副起升用电动机、支持货物用制动器及和它们相联的减速齿轮机构，通过该机构驱动卷筒旋转。必要时，在该机构上还设速度制动器，供调节下降速度用，在小车外侧设有运行电动机，它经过齿轮减速减低速度并驱动车轮旋转，使小车运行。2.4 设计的基本原则和要求对大车运行机构设计的基本要求是：1）和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构好布置2）机构要紧凑，重量要轻3）维修检修方便，机构布置合理4）尽量减轻主梁的扭转载荷，不影响桥架刚度2.5 大车机构传动方案大车机构传动方案，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。起重机采用分别传动的方案如图 2-1;齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 12 -图 2.2 大车运行机构图1电动机 2制动器 3高速浮动轴 4减速器 5联轴器6 低速浮动轴 7车轮2.6 大车运行机构具体布置的主要问题这三着是互相联系的。在具体布置大车运行机构的零部件时应该注意以几点：（1）如果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）制动器要安装在靠近电动机，使浮动轴可以在运行机构制动时发挥吸收冲击动能的作用。（3）对于分别传动的大车运行机构应该参考现有的资料，在浮动轴有足够的长度的条件下，使安装运行机构的平台减小，占用桥架的一个节间到两个节间的长度，总之考虑到桥架的设计和制造方便。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 13 -（4）为了减少主梁的扭转载荷，应该使机构零件尽量靠近主梁而远离走台栏杆；尽量靠近端梁，使端梁能直接支撑一部分零部件的重量。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 14 -3 大车行走部传动设计大车运行机构：采用分别传动的方案方案：采用 4 车轮、对面布置、分别驱动。部件：电机、减速器、联轴器、车轮、轨道。桥架自重 G=0.45Q+0.82L=21.7t=217kN，小车自重 q=0.4Q=12t=120kN3.1 轮压计算按照图 3.1 所示的重量分布,计算大车车轮的最大轮压和最小轮压，小车运行极限位置距轨道中心线距离 l=2m。eL=2.5m 2Pmax2PminGg=G-xc1.25m图 3.1 轮压重量分布满载最大轮压： =159.05kNLlqQp24-Gmax空载最大轮压： =72.25kNlax空载最小轮压： =36.25kNLlq24-Pin式中： 起重机自重；Gq小车自重；起升载荷；Q桥架跨度；L3.2 车轮选择使用双轮缘车轮，轮缘高为 25mm30mm。选择的工作级别M4， =0.72，大车运行速度 3m/s，GQ/齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 15 -初选车轮踏面直径，车轮材料，轨道及其材料。根据表 3-8-12 查得：车轮直径 700mm，轨道型号 QU70，许用轮压 30.7t，车轮材料 ZG310-570、HB320。轴承型号为 7524车轮踏面疲劳验算：按照点接触验算疲劳计算载荷： 118.116kN32minaxPc535.4kN2132CmRK式中。 与材料有关的许用点接触应力常数（N/mm 2）；根据表 3-8-6 选取，K2=0.1；R曲率半径，取车轮曲率半径与轨面曲率半径中之大值（mm），R=700mm；m有轨道顶面与车轮的曲率半径之比（ r/R）所确定的系数，根据表 3-8-9 选取， m=0.468。转速系数，根据表 3-8-7 选取， C1=1；1C工作级别系数，根据表 3-8-8 选取， C2=1.12。2故车轮的踏面的疲劳强度满足要求。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 16 -图 3.2 车轮结构图3.3 阻力计算只考虑摩擦阻力。（300+217+120）*0.08=4969NqGQWm式中 G桥架自重载荷；Q起升载荷；q小车自重载荷；摩擦阻力系数，初步计算时按表 3.1 选取， =0.08。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 17 -表 3.1 摩擦系数选取表车轮直径 mm 500 600 700 800 900滚动摩擦系数 0.06 0.08 0.08 0.10 0.123.4 电机的计算与选择3.4.1 静功率计算M 静 =W 静 （kgm）（4）iD2电动机轴到车轮中间的传动比i电动机轴到车轮中间的传动比机构效率 取 =0.9N 静 = （kw） （5）975电静nn 电 预选电动机的额定转数或 N 静 = （kw）（6）nVW6012摩V起重机移动速度（m/min）空载时的 W 摩 及 M 静 对室内工作的起重机取满载时的 倍Gn总 总根据 N 静的计算值，取其 2 倍左右，初步选择电动机功率。静功率： =6.37kW29.013810mvFPjjm驱动电动机总数，m=2；v初选运行速度， 3m/s；运行机构传动的总机械效率， =0.9Fj起重机（小车）只考虑摩擦阻力运行时的静阻力，F j= =3822NmW初选： =12.74kW37.602jdPK室内工作及装卸桥小车运行机构的，取 1.22.6（对应速度 30180m/min）采用 YZR 系列电机。JC%=40% 。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 18 -选取机座号为 180L-6 电机，额定功 15kW，额定转速 n=970r/min，最大转矩倍数 2.03.4.2 电动机过载能力校验 najas PtJnFm Wk35.489120.7.10387.2918012式中：m电动机个数，m=2；平均启动转矩标准值， =1.7；as asFj只考虑摩擦阻力运行时的静阻力，F j= =3822NmV运行速度，m/s机构传动效率；n电动机额定转速 r/min机构总传动惯量：J电动机初选启动时间，可根据运行速度确定， =8s；at at 2232221 .109.0713.905 )(.)( kgmnqGQmk ）（式中 k：考虑其他传动件飞轮矩影响的系数，折算到电动机轴上可取1.11.2；J1：电动机转子转动惯量 kg.m2;J2:电动机轴上制动轮和联轴器的转动惯量；0.05kgm 23.4.3 电动机发热校验对于运行机构绕线式电动机的发热验算，按稳态平均功率 校核，即spnjs PkmVFGP W051.692103895.10式中。G稳态负载平均系数，见表 8-15.取 G=0.95。故初选电动机发热条件满足要求齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 19 -3.5 减速器的选择3.5.1 初选减速器减速机传动比 i= = （ 7）车 轮电nDV预电V 预 预定的起重机额定速度 m/minn 电 n 车轮 电动机、车轮的转速 n 转/分D车轮的直径 m根据算得的传动比，再取定实际的传动比 i 实实际移动速度 V 实 = （m/min）（8）实电inD传动比： =11.85vi60式中。 电动机的额定转速，970r/minnD车轮踏面直径，700mmV初选运行速度，3m/s；减速器输入功率按起动工况计算。=3.08kW9.013)6238(210)(Pj vFmgj=6.162kN=6162N7.tqGQg式中。m运行机构减速器的个数，m=2；V运行速度，0.5m/s；运行机构的传动效率；0.9只考虑摩擦阻力运行时的静阻力，4930N；jF运行起动时的惯性力。g，考虑机构中旋转质量的惯性力增大系数。2.1t机构初选启动时间，大车运行机构一般去 810。齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 20 -根据计算输入功率，可从标准减速器的承载能力表中选择适用的减速器。选用两台 QJS-280-80-I-P-L 减速器 i=80；N=9.1kW，当输入转速为1000r/min，输入轴直径 55mm、长为 80mm，输出轴直径 65mm、长为 130mm，减速器总长为 1024mm，宽 450mm，高为 584mm，许用功率为 9.1kW，其自重为350kg。3.5.2 验算运行速度和实际所需功率实际运行的速度： =iV/0 m/in56.28017.3误差： ，合适/)( %18.4/).(实际所需的电动机功率：，合适VPojj/ KW5.62.305.8. nP3.6 验算启动不打滑条件由于起重机在室内使用，故坡度阻力及风阻力均不予考虑。以下三种工况进行验算。3.6.1 二台电动机空载时间时启动 zccd nDkpdkpQtgvGfn 2)0(62式中： 4016397maxin1 pN主动轮轮压从动轮轮压和N24012f=0.2 室内工作的粘着系数n =1.051.2防止打滑的安全系数z=3.1428.008.45102471.6095322因 ，故两台电动机空载启动不会打滑。zn齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 21 -3.6.2 事故状态当只有一个驱动装置工作，而五载小车位于工作着的驱动装置这一边时，则： zccd nDkpdkpQtgvGfn 206121式中 -非主动轮轮压之和Np4570184922maxin1工作的主动轮轮压；N570一台电动机工作时的空载启动时间Qtq因 ，故不打滑。z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： Np64910min1p26705822imax与第 2 种工况相同358.4qt 85.325.00.96714.0396758.4607132.1 n故不打滑。zn3.7 选择制动器由起重机设计手册中所述,取制动时间 stz5按空载计算制动力矩，即 Q=0 代入 2012.38iGDmctnMCzjz 式中： mNipcj 7.1649.518_0n-坡度阻力Np 632.2.齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 22 -258425.01.632min CDdkGpm=2-制动器台数，两套驱动装置工作 mNMz 2849.205.861.052.38907.162现选用两台 YWZ 电力液压块式制动器，得其额定制动力矩 N/5 1ezM为避免打滑，使用时需将制动力矩调至 28 以下，考虑到所取的制动时间，在验算启动不打滑条件时已知是足够安全的，故制动不答话验算从0Qqzt略 。15图 3.3 YWZ 电力液压块式制动器23/05齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 23 -4 大车行走部联轴器选型和轴的计算校核4.1 制动器至减速器段联轴器选型查得电动机两端伸出轴各为圆柱形 ， 。由表 37 查 ZSC-md35l80600 减速器高速轴端为圆柱形 。故此附表 41 选 GICL 鼓形1l齿式联轴器，主动端 A 型键槽 ；从动端 A 型键槽L,。标记为 GICL1 联轴器 J19013-89mLd5,32ZB5380其公称转矩 ，。mNMTcn 916304.2 制动器至减速器段轴计算P=9.1kW，当输入转速为 1000r/min，式中 电动机额定转矩； 5.3710.9597501%2 nJCee联轴器的安全系数，运行机构 ； n .1n机构刚性动载系数， ，取 。82.88.（1）扭矩计算 由扭矩计算基本载荷式中 动载系数, ；6 045.19.216起升载荷动载系数，（物品起升或下降制动的动载效应），2 .60.77.02 v由前节已选定轴径 ，因此扭转应力：md5MPa5.12.045.2863IWMaxn轴材料用 45 号钢, ， ，Pb6as弯曲： s 27.27.01 扭转: ,a1403 Pass 18036.0.齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 24 -轴受脉动循环的许用扭转应力： IknK120考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数；mxkK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, ；5.21xk与零件表面加工光洁度有关，对于 5， = ；对于mk mk2.1.10， = ；此处mk3 2.1K考虑材料对应力不对称的敏感系数，对碳钢，低合金钢 =0.2 安全系数，查表 2-21 得 =1.25。InIn因此 MPa9.825.10.40k故 通过 kn（2）强度验算 轴所受最大转距： 38MPa2109.2maxeM最大扭转应力： mNW15.75.70.3826axmax许用扭转应力： 2MPa15.ns齐齐哈尔工程学院毕业设计（论文）- 25 -式中 安全系数， =1.5nn故通过max浮动轴的构造如图所示，中间轴径 ，取md50)15(1d514.3 减速器至大车轮一段联轴器选型查得，电动机，轴端为圆柱形， ， ；md651l10在考减速器端，由附表 43 选用两个半齿联轴器 （靠减速器端为圆锥形，93S浮动轴端直径 ）；其， ， ；重量md40NMl70227.mkgGDzlkgG36.8与原估计基本相符，故有关计算则不需要重复4.4 减速器至大车轮一段轴的设计及强度校核 mNXnNMeel 3.518./10%965901选择的减速器传动比 i=11.85 减速器的机械效率取 96%1）疲劳强度验算：低速浮动轴的等效扭矩： mN13985.0423.5101 ielI式中 等效系数，由表 2-6 查得1 由上节已选定浮动轴端直径 ，故其扭转应力为：m6d