QD型16-3.2T电动桥式双梁起重机的机械设计【含CAD高清图纸和文档】【GC系列】
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1. 绪论11.1 选题的意义:11.2 起重机的发展概况:12. 16/3.2T 电动桥式起重机主起升机构的设计22.1 钢丝绳的选择22.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算22.1.2 钢丝绳型号选择22.1.3 滑轮组选择32.2 卷筒的选择32.2.1 卷筒直径选择32.2.2 卷筒长度32.2.3 卷筒的转速计算32.3 选择电动机42.3.1 电动机静功率的计算42.3.2 电动机功率42.3.3 电动机过载能力校验42.4 减速器的选择42.4.1 传动比的计算42.4.2 标准减速器的选择42.4.3. 验算减速器52.5 选择制动器52.6 选择轴及联轴器52.6.1 轴的选择:52.6.2 联轴器的的选择62.7 起动及制动时间验算62.7.1 起动时间和起动加速度验算62.7.2 制动时间和制动平均加速度验算73. 16/3.2T 电动桥式起重机副起升机构的设计74 电动小车运行机构的设计84.1 运行阻力的计算84.1.1 摩擦力Fm的计算84.1.2坡道力Fp的计算84.1.3 运行风阻力Fw84.2 电动机的选择84.2.1 电动机的静功率的计算84.2.2 电动机的初选94.3 起动时间与起动平均加速度的验算。104.4 标准减速器的选择104.5 制动器的选择114.6 传动轴和联轴器的选择114.7 运行打滑验算125 大车运行机构的设计126 双梁小车式桥式起重机金属结构设计136.1 载荷的计算13计算得: 所以轮压分布如图4所示;136.2 主梁的结构及尺寸选择146.2.1 按梁的强度条件确定梁高hs146.3 主梁设计计算。156.3.2 主梁的刚度计算16结束语17致谢17主要参考文献与资料18241. 绪论1.1 选题的意义:在现代工业化的社会里,起重机在我们生活的方方面面都能用到,从港口的装卸港机到建筑上的建筑塔吊,从车间的行车到汽车试吊车。解决了我们过去的人力抬作,完成着过去所不能完成的任务。处处为人类的制造的进步作贡献。最常用的通用起重机承担着生产车间许多,许多方面的基础工作,为工业高效生产提供保证。 在这个全球经济危机的大的背景下,起重行业受到了严峻的挑战,竞争更加激烈。那么更合理的,更先进的制造起重机,以最优性价比来赢得市场。那么,为了赢得挑战,选择了起重机的机械部分设计。1.2 起重机的发展概况:我国的起重机行业是从建国后开始建设,多部分是采用苏联标准。改革开放以后,随着我国的工业迅速发展,各行工业起重机的要求也随之提高。作为特种设备,检验也要求相对严格。国家也逐步形成了一定制造,检验标准。电气设备也随着不同的要求而改变。有传统的接触器控制,也逐步向自动化方面发展。随着变频器,可编程控制器(PLG)的技术成熟,也被广泛应用在起重机当中。为了起重机方面操作人员的安全,无线远程控制也逐渐普及。为了,满足高精度,多速度行车的需要,机械部分要求也越来越高,设计更精确,钢丝绳起重机作为一种大型起重设备,广泛用于国民经济各个领域,而国内钢丝绳起重机近几年的发展却十分缓慢。上世纪60年代到70年代初,我国从前苏联引进了TV型钢丝绳式起重机。其间,曾有一些厂家引进国外先进的生产制造技术, 但均未获得广泛的推广应用。桥式起重机的现状:桥式起重机是作为生产车间最常用的基础设备,也是在各类起重机中,需求量最大的。一般桥式起重机有以下几部分组成。有起升机构,小车运行机构,大车运行机构,控制电路,金属框架结构等主要机构组成。在现在的桥式起重机机械制造中,还是传统的用大的钢构成本,还有沉重的运行机构,来超大的满足需要,在制造工艺中还存在着种种问题,对于材料有很多的浪费情况,为了极大的节省成本,故要精确的计算受力及选择配件。在原有的基础上进行改进,符合实际工作场合。 2. 16/3.2T 电动桥式起重机主起升机构的设计 设计要求:起重量16T,跨度16.5m,起升速度7.9m/min,起升高度为10m。 通常在起重机的设计过程中,在根据实际现场的工作环境,来确定起重机的工作级别。那么在本设计中,考虑到通常情况,那么选择一般级别A5级。在我们一般的设计过程中严格执行国家的标准。不能过擅自进行非标的设计。必须通过国家特种设备检验中心的许可。2.1 钢丝绳的选择通常采用省力的机构,一般采用动,静滑轮组的组合,从而减轻对传动机构的要求。那么, 但我们还要考虑到运行速度以及所占得到设备外形尺寸的大小,以及还有运行效率的问题。这样我就把二者的结合,取中进行优化,在滑轮组的选择手册上选得。 初步选择双联滑轮组,如图1所示。滑轮组省力倍数m=3,滑轮效率z=0.95。2.1.1 钢丝绳受到静拉力的计算最大静拉力:式中:Q是起升量=16 t;z=0.95; m=3.那么S=16x103x9.8/2x3x0.95=27.8KN 2.1.2 钢丝绳型号选择 钢丝绳是起重机的重要部件,也是安全系数要求较高的部件。已经形成了国家标准,那么我们要考虑到各种型号的功能,以及材料的利用率,进行有比较的选择。 d=cs 其中式中:d为钢丝绳直径,c钢丝绳选择系数取0.104.d=17.34mm. 图1钢丝绳绕线图 在起重机设计手册钢丝绳选择列表6w(19)-17.5-1550-I型L=10x103x6+26(额外长度)=86m。额外长度是包括固定钢丝绳长度以及滑轮缠绕长度。2.1.3 滑轮组选择 经过对钢丝绳的选择,双联滑轮组可以满足该机构的需要。滑轮组滑轮直径的计算 D=e.d式中:e为滑轮直径选择系数取20.所以D=350mm.DO在起重机设计手册的滑轮组列表中选择355mm,滑轮组选择代号为LGS58.5x355-169-80型。2.2 卷筒的选择2.2.1 卷筒直径选择卷筒直径D0=(e1-1)d, 式中e1是卷筒选择系数取26.所以D0=25x17.5=437.5mm.2.2.2 卷筒长度 Ls=(L0+L1+L2)+Lg 式中:L0是钢丝绳缠绕部分长度,L0=L*p/D0.其中卷筒的螺距为20mm. L0=86x103x20/437.5x3.14=1095mm. L1无绳端尺寸取200mm L2固定钢丝绳用长度取80mm Lg为中间光滑部分长度取50mm那么,Ls=1425mm所以查起重机设计手册表3-3-6.取T1024-500-1500-右-16t-20.2.2.3 卷筒的转速计算nt=60mv/D0 式中 v是起升速度(m/s).所以 nt=15.09转/min 2.3 选择电动机2.3.1 电动机静功率的计算Pj=Q*V/1000式中机构总功率。=z*d*t*cz为在表3-2-10中取 0.95,d导向轮到效率在表2-2-3中取0.985.c卷筒的效率0.985. t传动效率,在表2-2-4中取0.85。所以,=0.783那么,Pj=26.366kw2.3.2 电动机功率Pj=GQv/1000=21.1kw式中G 于表2-2-5取0.8所以Pj取26kw ,初步选择YZR225M8-708型电动机。2.3.3 电动机过载能力校验Pn 其中式中: Pn基准通电持续率是电机额定功率(kw) m电机转矩允许过载倍数,取2.8. H 超载系数,绕线型电机取2.1 U电机台数,为一台。所以,Pn 因为 YZR225M8-708型电动机在JC25,CZ=150时,输出P=24.096kw大于Pn故满足要求。2.4 减速器的选择2.4.1 传动比的计算 式中:n为电动机的额定转速nt为转筒的转速2.4.2 标准减速器的选择式中:K为减速器选择系数取1.1.故 故在减速器手册上选择 ZQ-650-I-3CA型减速机。传动比48.57。因为ZQ型制造容易,价格低廉,能够满足设计需要。2.4.3. 验算减速器最大径向力Fmax,短暂最大扭矩Tmax。 其中:起升载荷系 数取1.2.S钢丝绳最大静拉力Gt卷筒的重力7379.4NF是 减速器允许的 最大径向载荷。Fmax=37.05kNF=42000NTmax=2TTT钢丝绳产生的最大扭矩。Tmax=1.2xsx0.5=16.6kN.mT=19000所以减速器符合设计要求。2.5 选择制动器 制动器是保证起重机安全的重要部件,制动器制动力矩必须要大于货物产生力矩。在货物处于悬吊状态时具有足够的安全裕度。制动转矩应满足下式要求:式中: Tz制动器制动转矩。Kz制动安全系数,与机构的重要程度和机构的工作等级有关取1.75Q 额定起升载荷 D0 卷筒的卷绕直径 500机构的总效率0.785M滑轮组的倍率为3 i传动结构的传动比48.57计算得:TZ737.26N.m在制动器样本上选取YWZ3-315/90型。其制动力矩为900N.m直径350mm2.6 选择轴及联轴器2.6.1 轴的选择: 轴所传递力矩 T=9550P/n=350.7N.m其中: , 所以:直径取55mm.2.6.2 联轴器的的选择依据所传递的扭矩,转速和被连接的轴径等参数选择。起升机构联轴器应满足下式的要求: 式中:T 所传扭矩的计算值按第II类载荷计算的轴最大扭矩。对于高速轴 s 所以,=617.24N.m联轴器的许用扭矩。K1联轴器的重要程度系数,起升机构取1.8K3角度偏差系数,从表3-12-4中选1.25所以:T=1388N.m故选用CL3型。2.7 起动及制动时间验算2.7.1 起动时间和起动加速度验算起动时间 式中: n电动机的额定转速Tq电动机平均起动转矩,查表2-2-8,Tq=1.5TnTn=350N.m式中:Jd电动机转子转动惯量。查表0.82Je为制动轮和联轴器转动惯量/。在表3-7-4和3-12-7中选择0.6,0.12J=1.771+0.059=1.83所以,Tq=0.475s查表2-2-9Tq一般小于1.5s.所以合适起动时间还要验算平均加速度来验证。 aq=v/tqa式中:aq是起动平均加速度。V起升速度a推荐值为0.2.所以aq=0.177a符合起重机设计标准。2.7.2 制动时间和制动平均加速度验算满载下降制动时间 式中:n满载下降时电动机的转速,通常取1.1nTz制动器的制动转矩为900N.mTj满载下降时制动轴静转矩。所以,Tj=Mj=210.6N.mJ是满载下降时换算到机构总的转动惯量,按下式计算 那么,Tz=0.6942stz推荐时间可取tztq=1.5s制动平均减速度 V是满载下降速度m/s 可取v=1.1vaj无特殊要求不的大于表2-2-10中0.2计算得 aj=0.1901p2时,主梁的最大弯矩截面距左支点的距离为 所以Z=7649mm其最大弯矩为 当小车位于跨端时,即z=0.主梁的剪力最大Qmax=p1+p2-p2*b/L=110.47KN主梁在水平面内按框架计算,由p大惯,和q惯引起的跨中弯矩为式中: B是端梁的长度是4182mm,c是端梁除去轨道宽度,一端的长度为1406mm,l为轨道的宽度2000mm,所以,r=17.5m.P大惯=(16000+6227)x9.8x0.19=41.386KNq惯=1658.1N那么,MH=114.37KN.m 图示6,7如下: 图6 主梁分布惯性力图图7 主梁集中惯性力图跨中翼缘板总的弯曲应力 Mv固定和移动在计算截面引起的弯矩之和。Wz是在垂直方向上截面抗弯模量。Wz=bh2/6=0.05Wy是在水平方向的截面抗弯模量。 Wy=hb2/6=0.023=99.6+4.9=104.5Mpa =120Mpa跨端截面腹板的最大剪应力为 其中:Q计算截面上的计算剪力Ix计算截面上的惯性矩bh3/12=0.0246S0计算剪应力处截面的最大静矩0.152腹板厚度。6mm=30.16Mpa=90Mpa故以上强度条件满足要求。6.3.2 主梁的刚度计算 主梁的垂直静刚度计算如下:对于四轮小车 其中:p1,p2小车的计算轮压。 E材料的弹性模量,200GPa. I梁的转动惯量,计算出得0.02175Fv=4.29f=16500/2000=8.25故刚度符合要求。结束语 未来桥式起重机机械部分将向着以及先进的制造工艺,便宜而优质的材料,更加合理了构造方式,较底的制造成本等方向发展,最终实现桥式起重机的高效化、实用化。因此,采用优化的机构,减少用材,提高材料的性价比是不忽视的。以改善桥式起重机的整体性能,对推动起重更新换代,具有非常现实的意义。通过本课题的研究开发工作,下面提出以下几点要求: 1不断关注相关的最新理论、及自我实践中总结,使用方便、可靠的材料,并且性价比更高的机械配件,提高件设计水平,促进整机性能的提高,降低成本。为国家的可持续发展战略作出贡献。 2应该更多的理论与实践相结合,提高理论在实践中的精确,从而提高设备的精度。 致谢 感谢机电学院老师以其严谨求实的治学态度,高度的责任心和敬业精神,给予我极大的帮助与鼓励;导师踏实认真、开拓创新的治学作风将使我终生受益;导师给我提供了良好的学习环境,以及社会实践的机会。在此期间,老师多次询问我的课题进度,提醒我该注意的问题,并在我课题遇到困难时,给予了我耐心的指导和帮助。借此论文的完成之际,谨向我的表达我衷心的感谢和崇高的敬意!感谢各位老师在这五年学习生涯中给予我的关心和帮助,才使得我得以顺利完成学业!主要参考文献与资料 1张 质.起重机设计手册M北京:中国铁道出版社.2004(3)15 2祝 权.实用五金手册M上海:上海科技出版社.2001.(4)67 3刘鸿文.材料力学M北京:高等教育出版社.2004 4濮良贵等.机械设计第八版M北京:高等教育出版社.2006(5)15 5王玉兰.机械制图M北京:高等教育出版社.2004(2)6 6中华人民共和国GB3811-83 M.起重机设计规范 北京:中国标准出版社M1983 7徐 壑.机械设计手册M北京:机械工业出版社.1991 8中华人民共和国.GB6067-85起重机安全规程M北京: 中国标准出版社.1985 9冯启高,傅宇.工程力学M成都:电子科技大学出版社.2001 10电机样本M无锡新大力电机有限公司.2009 11减速器样本M浙江泰兴市华东减速机制造有限公司.2009 12制动器样本M焦作制动器股份有限公司.2009 13大连起重机厂起重机M.辽宁人民出版社.2003 14陈道南.起重运输机械手册M1998年第5卷:4663 北京 :冶金机械出版社. 1998
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