10吨桥式起重机的设计【含6张CAD图带开题报告-独家】.zip
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设计开题报告课题名称10吨桥式起重机的设计课题来源指导教师职称学生姓名学 号专业/班级一、 研究的背景、目的和意义1.1研究的背景桥式起重机是横架于车间、仓库和料场上空进行物料吊运的起重设备。由于它的两端坐落在高大的水泥柱或者金属支架上,形状似桥。桥式起重机的桥架沿铺设在两侧高架上的轨道纵向运行,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。它是使用范围最广、数量最多的一种起重机械。但它的控制系统存在一定的缺陷,桥式起重机控制系统调速性平滑性差,对减速器、联轴器、钢丝绳的冲击大,影响使用寿命。此外,继电器-接触器控制系统在频繁切换的情况下,桥式起重机控制系统冲击电流大,触头烧损、电刷冒火、电动机以及转子所串电阻烧损和断裂故障时有发生。只有彻底改变原来的调速方式,才能从根本上解决桥式起重机故障率高的问题。从而提高桥式起重机的使用寿命,改善它的操作性能,降低它的故障率。1.2研究的目的和意义 本设计主要对起重机的起升机构进行总体设计,以及电动机、联轴器、缓冲器、制动器的选用;运行机构减速器的设计计算和零件的校核计算及结构设计,使起重设备运行平稳,定位准确,安全可靠,技术性能先进。其主要目的是熟悉桥式起重机的结构和工作原理,掌握桥式起重机的设计方法,通过学习起重机的设计方法和步骤,提高学生分析问题和解决问题的能力,将自己所学的理论知识应用到实际工作生产中,培养实际动手能力。同时让我们了解制造业的发展,为以后工作做准备。二、国内外文献综述2.1国外发展现状 在欧美等发达国家,他们国家在集成电路、微处理器、微型计算器以及电子监控技术等方面具有较大的应用,此外,他们国家也加大了节能、环保等方面的投入。2.2国内发展现状及发展前景目前,国内专业生产大型起重机的厂家很多,其中以中联重科、三一重工、抚挖等公司产品系列较全市场占有率较高。中联重科在2007年12月宣布实行品牌统一战略后现已成功开发了50t600t履带式起重机产品系列。作为中国起重机行业的领跑者,徐州重型机械有限公司现在已经形成了以汽车起重机为主导,履带式重机和全路面起重机为侧翼强势推进的庞大型谱群。国内最具历史的履带式起重机生产企业抚挖现已拥有35t350t的履带式起重机产品系列。QUY350是抚挖2007年推出的国产首台350t履带式起重机,填补了国内350t履带式起重机的产品型谱空白。三一科技自2004年初进入履带式起重机的研发和生产领域至今,已成功开发出1000t履带起重机。1000t履带起重机的顺利下线标志着我国大型、超大型履带起重机自主研发领域已走在亚洲前列,成为目前亚洲最大吨位的履带式起重机。随着科学进步和工业发展的需要,现代起重机机械发展迅速,人们已制造出种类繁多的起重机械和设备,在国民经济各个部门起着重要作用。如一台较大港口要装备几千台起重机械;一台大型钢铁联合企业要装备几千台起重机械。据统计,我国在铁路机械制造业,建筑业。石油化工、电站、林业、商业等各行各业多装备着大量的起重机械设备。不仅如此,在食品加工、服务行业、旅游行业、医疗卫生业也都大量的使用着起重机械。现代化的起重吊装技术,已经不是单纯的减轻体力劳动强度的手段,而是现代化生产不可缺少的组成部分。根据生产系统的需要,应及时迅速,有节奏地将原材料,零部件吊装到指定工艺岗位上去,否则现代化生产就不可能实现。实践证明:在某些关键岗位上增加一两台起重设备,劳动生产率就会成本增长。研究表明:随着我国经济建设步伐的加快,生产和生活各个领域的建设规模的逐年扩大,也促进了施工机械化程度的迅速提高。先进的施工机械已成为加快施工速度,保证工程质量和降低成本的物质保证。起重机行业也因此得到了很大的发展,为促进社会主义建设事业的发展,提高劳动生产率,充分发挥其中运输机械的作用是具有重要意义的。同时,世界各工业发达国家十分重视物料吊装搬运系统的投资。良好的物料搬运机械组成合理的吊装搬运系统,可以充分发挥生产能力,同时也能保证生产的安全。相关资料表明未来起重机行业将会向重点产品大型化、高速化和专业化方向发展,因此我国起重机行业要加大开发,注重人才的培养和引进,切实增强行业的核心竞争力,积极参与国际市场竞争。三、研究的主要内容和拟采用的研究方法3.1研究的主要内容通用桥式起重机一般由桥架、起升机构、大车运行机构、小车运行机构、电气设备、司机室等几大部分组成。本设计为某厂机械加工车间使用的电动双梁吊钩桥式起重机。设计参数:它的起重量为10T,其跨度为16.5m,起升的最大高度为10m,起升的速度为8m/min,大车的运行速度选择为80m/min,小车的运行速度选择为45m/min,工作类型为中级。机构运行持续率为JC%=25,小车的重量为4T,起重机的总质量为16.8T,选择箱式结构的桥架。3.2研究思路1、熟悉桥式起重机及设计计算方法,拟定传动系统的设计方案,对桥式起重机进行了总体设计;2、根据选型设计准则与计算方法按照给定参数要求进行结构系统设计,详细地进行电动机、大车、小车和梁的设计计算;3、对起重机主要零部件进行校核;4、对起重机的电气及安全保护装置进行设计;3.3预期成果:1、装配图2、零件图3、设计说明书3.4研究方法1、查阅相关文献并收集整理2、去生产起重机的企业进行实习调研四、研究进度安排XXX年01月07号-XXX年3月08号 选题及下达任务书XXX年03月09号-XXX年03月25号组织开题答辩,上交开题报告XXX年03月26号-XXX年05月02号中期检查,填写中期检查表XXX年05月03号-XXX年05月26号完成毕业设计初稿,呈指导老师审阅XXX年05月27号-XXX年05月31号完成毕业设计终稿,呈指导老师审阅XXX年06月01号-XXX年06月10号完成毕业设计终稿,呈指导老师和评阅,教师审核;论文答辩5、 参考文献 1 起重机设计编写组,起重机设计手册M. 北京:机械工业出版社,1980: 8590 2 吴宗泽,机械设计师手册M. 北京:机械工业出版社,2002:75803 沈永刚,现代设备管理M. 北京:机械工业出版社,2010:85964 陈道南、盛汉中起重机课程设计M. 北京:冶金工业出版社,1983: 8993 5 顾迪民工程起重机M. 上海:中国建筑工业出版社,1988:75836 濮良贵、纪名刚机械设计M. 北京:高等教育出版社,2000.12: 981107 周开勤机械零件手册M. 北京:高等教育出版社,2000.12: 65788 张质文、刘全德起重运输机械M. 北京:中国铁道出版社, 1983: 7683 9 孙桓、 陈作模机械原理M. 北京:高等教育出版社,1996:9611010 倪庆兴,王殿臣起重机械M. 上海:上海交通大学出版社,2001: 789611 管彤贤,潘力行,龚贤起重机械典型结构图册M. 北京:人民交通出 版社,1993:61312 李庆余,孟光耀机械制造装备设计M. 北京:机械工业出版社,2008: 556513 中国机械工程学会焊接学会编,焊接手册M. 北京:机械工业出版社, 1992:758514 Harrison A. Belts. Conveyor Research19802000JBulk Solids Handling, 2001,21(2):159164 15 Funke H.Zum dynamischen verhalten von Forderbandanlagen beim Anfahren and sillsetzen unter Beruek sichtigung der Bewegung swiderstande DHannover,1973:2023 指导教师意见: 指导教师签字: 年 月 日 院(部)领导审核意见: 学院负责人签字: 学院盖章: 年 月 日 课题来源:1.科 (教) 研项目;2.实验;3.生产实习;4.工程实践;5.社会调查;6.其它10T桥式起重机的设计 指导老师 XXX学生 XXX 目录 设计背景设计目的及意义设计参数设计思路设计主要内容简述设计成品演示设计总结致谢 设计背景 桥式起重机是桥架在高架轨道上运行的一种桥架型起重机 俗称 天桥 又称天车 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 从而充分利用高架下的空间资源 使吊运过程更加方便快捷 除此之外 它还具有承载能力大 工作可靠性高 制造工艺相对简单等优点 随着科学技术的迅速发展 桥式起重机的设计已经不仅仅要求其制作工艺精良 而且在机构的选择 零件和材质的选用上都有一定的突破 进而设计出性能更加良好 工作效率更高 节能环保型桥式起重机 国外桥式起重机的发展动向1 重点产品大型化 高速化和专用化 2 系列产品模块化 组合化和标准化 3 通用产品小型化 轻型化和多样化 4 产品性能自动化 智能化和节能化 国内桥式起重机的发展动向1 更新零部件 提高整机性能 2 对其结构进行优化设计 提高其工作效率 3 降低桥式起重机的制造成本 加速我国机械化发展的步伐 4 多学科结合 设计并制造出大吨位桥式起重机 对其控制系统进行优化设计 从而使其自动化程度更高 使用过程更加简便 设计目的及意义 桥式起重机是生活中常见的起重机械 它的出现加速了我国工业化的进程 为现代工业高效生产提供了保障 如今 科学技术迅速发展 起重机行业的发展也日新月异 逐步向大吨位 自动化程度高 节能环保型的方向发展 这就意味着在强烈的竞争机制下要想率先抢占市场 就必须实现自我创新 通过本次设计 使我懂得了桥式起重机的结构组成及其工作原理 在传动方案的选择以及零件的选用上采用理论联系实际的方法进行检验 以便设计的产品符合设计要求 各项性能良好 设计参数 桥式起重机的设计参数 它的起重量为10T 其跨度为16 5m 起升的最大高度为10m 起升的速度为8m min 大车的运行速度选择为30m min 小车的运行速度选择为45m min工作类型为中级 机构运行持续率为JC 25 小车的重量为4T 起重机的总质量为16 8T 选择箱式结构的桥架 设计思路 桥式起重机的设计过程是一个化繁为简 由点及面的过程 可以分为以下几个步骤 1 确定10t桥式起重机主副起升机构 2 确定运行机构的传动方案并合理布置 3 电动机 减速器 缓冲器等零部件的选用与验算 4 确定桥架结构 对主梁及端梁进行强度校核计算 5 为确保起重机平稳运行 对其端梁接头进行设计 设计主要内容简述 1确定起升机构传动方案 选择滑轮组和吊钩组 10t双梁桥式起重机的小车 一般采用四个车轮支承的小车 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 如下所示图3 1为小车运行机构机构简图 小车运行机构的方案已经确定 由此并根据设计参数起重量为10t 工作类型为中级 最大起升高度为10m 起升速度为8m min 可以选择以下传动方案 起升机构的传动见图如下所示 2选择钢丝绳 根据起重机的额定起重量 查 起重机设计手册 表3 2 8 起升选择双联起升机构滑轮组 倍率为i 4 承载绳的分支数为8 它的缠绕方式如下图所示 3选择滑轮 为了确保钢丝绳具有较长的使用寿命 滑轮的直径 子绳槽底部算起的直径 应满足 式中e 系数 由 起重机设计手册 表3 2 1查得 对工作类型为中级的桥式起重机 取e 25 d 所选择的钢丝绳的直径 d 17mm 查 机械设计手册 表8 1 65取滑轮的直径为D 500mm 4卷筒的选择 起重机中主要采用铸造圆柱形卷筒 在大多数情况下 绳索在卷筒上只绕一层 1 计算卷筒的直径2 计算卷筒槽3 确定卷筒长度及其壁厚4 计算卷筒转速 5电动机的选择 1 起升机构静功率2 初选电动机功率3 初步确定电动机4 验算电动机发热条件 6制动器 联轴器的选择 1 制动器装在高速轴上 计算所需静制动力矩 查 起重机设计手册 表3 7 5 选用型号为YWZ200 23制动器 2 带制动轮的联轴器通常采用齿形联轴器 需要高速轴上联轴器的计算扭矩 由 起重机设计手册 查得联轴器的型号 7选择减速器 1 计算起升机构总的传动比2 根据减速器的传动比 计算出实际运转速度 3 查 机械设计课程设计手册 附表40选用ZSC 400 2减速器 8低速轴的计算 1 疲劳计算2 静强度计算3 确定低速浮动轴的直径 9主梁 端梁 的计算 1 计算载荷2 计算主梁最大垂直弯矩及水平垂直弯矩3 对主梁进行强度验算 1 确定端梁接头的方式并对其运算2 对螺栓和焊缝进行强度计算校核 10 设计端梁接头 设计成品演示 设计总结 通过本次毕业设计 我对起重机的认识更深了 知道了它的结构组成并了解了它的工作原理 从而使自己的专业知识得到巩固 伴随着经济的迅速发展 根据不同行业的不同需求 起重机也进行了一次又一次的更新换代 比如 国外一些国家 他们起重机设计过程中应用了集成电路 微处理器 微型计算器以及电子监控技术 从而使其操作更加简便 国内的技术创新主要集中在零件上以及控制系统上 实现技术创新 使工作效率更高 我认为如果结合起重机的工作环境 对相关型号的起重机进行改装 设计并制造出多功能的机型 将会深受青睐 同时 我们要灵活运用所学知识 做到融会贯通 把相关的知识关联在一起 系统的分析问题 找到优化设计的设计方案 进而有效的改进机型 大大的提高劳动生产率 谢谢老师观看 希望老师批评指正 10吨桥式起重机的设计摘 要桥式起重机是一种很常见的起重设备,无论是在工地上还是在企业的生产车间里,总能见到它的身影,它在生活中扮演着越来越重要的角色。桥式起重机的两端主要是由金属架或者水泥柱支撑着的,由于它的形状好像一栋桥梁,因此有的人把它叫做“天桥”。它的桥架能够沿着金属支架或者水泥柱上的轨道运行,从而节省了大量的人力、物力。与此同时,桥式起重机还能够使高架下的空间资源得到充分的利用,使吊运更加方便、快捷。目前为止,桥式起重机是一种使用最为普遍的一种起重机械,在使用的过程中,由于它受的载荷是变化的,因此它是一种间歇性动作的机械。本次毕业设计通过查阅相关资料了解桥式起重机的国内外发展现状,并了解桥式起重机的工作原理,以便对10吨桥式起重机的机构部分进行总体设计计算。同时,对零件进行选用与校核,验算所选用的零件是否满足设计要求,从而设计出操作简便、工作效率高的10吨桥式起重机。关键词: 桥式起重机;优化设计;自动化;校核IIABSTRACTBridge crane is a very common lifting equipment, either on site or in the production workshop, can always see its shadow, it plays an increasingly important role in life. Both ends of the bridge crane is mainly made of metal or concrete pillars supporting the frame, and because of its shape like a bridge, so some people call it a bridge. It can bridge along a metal stent or cement column orbit, thus saving a lot of manpower and material resources. At the same time, bridge crane also enables the space under the elevated resources are fully utilized, so lifting more convenient and faster. So far, the bridge crane is a most widely used kind of lifting machinery, the use of the process, since the load it is subject to change, so it is a kind of intermittent operation of the machinery. The graduation project through access to relevant information to understand the present situation of the development of the bridge crane, overhead crane and understand the working principle of the mechanism to section 10 ton bridge crane overall design calculations. Meanwhile, parts selection and checking, checking whether the selected components meet the design requirements, to design a simple, high efficiency 10 ton overhead crane. Key words: bridge crane,design optimization,automation,checking 目 录摘 要IABSTRACTII第1章 桥式起重机的概述11.1桥式起重机的发展历史及发展前景11.2 桥式起重机的工作特点21.3 桥式起重机的分类21.4 桥式起重机的总体设计参数3第2章 设计大车42.1 确定大车传动方案42.2 轮压计算及其强度校核42.2.1 计算大车车轮轮压42.2.2 验算轮压强度52.3 计算其运行阻力72.4 初选电动机82.5减速器的选择92.6 对所选用的电动机及减速器进行验算92.7 验算起动时间92.8 起动情况下验算减速器的实际功率112.9验算起动不打划的条件112.10 缓冲器的选择132.11 制动器的选择142.12 选择联轴器152.13 对低速浮动轴进行验算152.13.1 疲劳计算152.13.2 强度计算16第3章 设计起升小车173.1 确定小车运行机构的传动方案173.2 选择车轮与轨道并验算其强度173.3运行阻力计算183.4选用电动机193.5 验算电动机的发热条件193.6 选择减速器203.7 验算运行速度和实际所需功率203.8验算起动时间203.9 在启动的条件下,对减速器的功率进行校核213.10 验算起动不打滑条件223.11 选择制动器223.12 选择高速轴联轴器及制动轮233.13 低速浮动轴的校核计算243.13.1 疲劳计算243.13.2 强度计算243.14 钢丝绳的选择253.15 滑轮、卷筒的计算26第4章 桥架结构的设计284.1 确定桥架的主要尺寸284.2 主梁的计算294.2.1计算载荷确定294.2.2主梁垂直最大弯矩304.2.3主梁水平最大弯矩304.2.4主梁的强度验算314.2.5主梁的垂直刚度验算324.2.6主梁的水平刚度验算334.3 端梁的计算334.3.1端梁尺寸的确定334.3.2计算载荷的确定344.3.3 端梁垂直最大弯矩344.3.4端梁的水平最大弯矩354.3.5端梁的强度验算35第5章 端梁接头的设计375.1 端梁接头的确定375.1.1 腹板和下盖板螺栓受力计算375.1.2 对腹板角钢以及上盖板的连接焊缝进行受力计算385.2 计算螺栓和焊缝的强度385.2.1 螺栓的强度校核385.2.2 焊缝的强度校核39结束语41致 谢42参考文献 IX第1章 桥式起重机的概述桥式起重机的出现使我国的工业迅速发展,加速了我国早日实现机械化的步伐。作为一种桥架型起重机,它主要是由金属支架、运行机构以及电气控制系统等组成,能够充分地利用地面空间资源实现在上空作业的任务。由于在工作的过程中它能够承受较大载荷,可靠性又比较高。因此桥式起重机在高架桥建设以及工矿企业中是使用最为普遍的起重机械。1.1桥式起重机的发展历史及发展前景随着科学技术的迅速发展,桥式起重机也更新了一代又一代,无论是从机械性能上,还是从起重的吨位上都有了明显的提高。在欧美等发达国家,他们国家在集成电路、微处理器、微型计算器以及电子监控技术等方面具有较大的应用,除此之外,他们国家在节能和环保等方面也加大了投入。现在,三一重工、中联重科以及抚挖是我国生产起重机的主要企业,他们公司制造出的起重机销量较高,一方面因为其性能良好,另一方面是因为他们公司的起重机产品系列比较全,在市场竞争中占有一定的优势。自改革开放以来,起重机的发展可以说是日新月异。首先值得高兴的是我国第一台350t履带式起重机的出现使我国起重机产品系列更加全面,标志我国正在向设计并制造出大吨位起重机的方向努力,并且辛勤的劳动获得了回报。其次,迄今为止,三一重工已经设计并制造出了1000t的履带式起重机,它的成功研制有力地证明了我国已经跻身于能够自主研发大吨位起重机的国家行列,也标志着我国的工业发展步伐又快了。任何一个国家,尤其对发展中国家而言。科学技术水平是衡量一个国家快速发展的重要因素,只有科学技术水平高了,走在世界的前沿,国家才能加速现代化建设的步伐,在与时俱进的时代里拥有一席之地。就我国起重机械而言,自改革开放以后,我国逐渐生产出一系列型号的起重机,一次又一次的更新换代,无论是从机械性能上还是从自动化程度上,与此前相比较,都有明显的提高。例如:原始的起重机自动化程度不高,工作效率低,而且在工作过程中不能够灵活运用,使用过程繁琐,我国在产品性能上和工作效率上下了很大的功夫,主要通过设计结构更加紧凑的零部件,耐磨耐腐蚀材料的替换,以及结合其它学科中的相关知识,对控制系统进行优化设计,目的是为了起重机能够快速高效的运行,从而节省大量的人力物力。21世纪是一个科技迅速发展,充满竞争力的时代,伴随着科学技术的迅速发展,从事起重机研究行业的人员已经根据不同行业的不同需求,制造出了品种繁多的起重机械和设备,无论是在建筑行业还是化工企业等等,它都扮演着非常重要的角色。研究资料表明:我国未来起重机的发展主要从以下几个方面着手。1、对结构进行优化设计,使其自动化程度更高。2、更新零部件,提高整机性能。3、生产大吨位起重机。4、降低桥式起重机的制造成本,从而加速机械化发展的步伐。1.2 桥式起重机的工作特点 桥式起重机的工作特点大致可以概括为以下几个方面: (1) 桥式起重机作为一种使用非常普遍的起重机械,因此,在吊运货物的过程中可能会遇到吊运易燃易爆、形状不规则的物品的情况,这样以来,吊运物品的过程就变得十分危险。 (2) 桥式起重机的使用节省了大量的人力和物力,主要原因之一是它能够承受较大的载荷,同时还能够充分利用地面的空间资源,从而使其在上空的操作更加简便快捷,进而节省了大量的人力、物力。 (3) 桥式起重机的设计结合其他相关专业的知识,在控制系统以及结构上都进行了优化设计,使桥式起重机的自动化程度更高。 (4) 作为常用起重机械的一种,尤其在高架桥建设以及工矿企业中,它的工作环境相当复杂,同时在作业的过程之中,需要工作人员之间相互协调配合,统一指挥,这就对工作人员具有很高的要求,要求自己能够拥有独立处置事件的能力。1.3 桥式起重机的分类技术的创新和学科的结合使桥式起重机有了很多种类,例如,根据工作环境以及工作需求,设计并制造出专用于海港码头的桥式起重机,总而言之,有使用的市场就有存在的价值。桥式起重机的分类简图1所示:图1桥式起重机分类简图1.4 桥式起重机的总体设计参数桥式起重机的设计参数:它的起重量为10T,其跨度为16.5m,起升的最大高度为10m,起升的速度为8m/min,大车的运行速度选择为80m/min,小车的运行速度选择为45m/min,工作类型为中级。机构运行持续率为JC%=25,小车的重量为4T,起重机的总质量为16.8T,选择箱式结构的桥架。第2章 设计大车2.1 确定大车传动方案任何零件的装配和机构的选择必须要符合结构紧凑的原则,从而使其满足设计要求,让所设计的物品高效率的运行。本次桥式起重机的跨度选择为16.5m,因此可以选择分别传动的传动方案。如图2所示:图2大车运行机构传动方案 1电动机 2制动器 3高速浮动轴 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 2.2 轮压计算及其强度校核2.2.1 计算大车车轮轮压 根据图3可以计算出大车车轮的轮压。图3 大车车轮轮压计算图 (1) 满载时: (2-1) (2) 空载时 (2-2) (3) 空载时 (2-3) 式中、为最大轮压,为最小轮压。主钩和端梁的中心距。载荷率: 由起重机设计手册选择车轮:已知工作类型为中级,大车运行速度为80m/min,载荷率,故选用直径为的车轮1。 2.2.2 验算轮压强度 (1) 疲劳计算 轮压的等效载荷: 式中,2是轮压进行疲劳计算时的等效系数,查起重机设计手册;得 (2-4) (2-5) 查起重机设计手册可知:当时,.当满载最大轮压,运行速度为 时,2 计算疲劳接触应力如下: (2-6) ,查机械设计手册可知, 对于车轮材料,当时, ,因此疲劳强度足够。 (2) 强度校核 (2-7) ,。查机械设计手册可知 强度校核的接触应力: (2-8) 接触方式选择为点接触,车轮采用,查起重机设计手册可知:时,。由此可见 轮压的稳定与否是整个机构能否正常运行的关键,它在起重机的参数中占有极其重要的地位,因此,根据以上的计算结果可以肯定所选车轮轮压符合设计要求3。2.3 计算其运行阻力摩擦总阻力距: 式中k为滚动摩擦系数,为轴承摩擦系数,为附加阻力摩擦系数。查起重机设计手册可知:;大车车轮轴承:, ,当满载时: (2-9) =804 Nm (2-10) 空载时: (2-11) 上述式子中:2.4 初选电动机 (1) 当机构匀速运行时电动机功率 (2-12) 式中, 机构传动效率 (2) 电动机功率初选为 查起重机设计手册可知,电动机功率增大系数为1.3,符合设计要求4。 查机械设计师手册选用电动机;, (3) 验算电动机发热条件等效功率: ,查起重机设计手册知;当时, ,查起重机设计手册估得52.5减速器的选择 车轮的转数为: (2-13) 运行机构的传动比为: (2-14) 查机械设计师手册,选用两台减速器;,当时,。故选用减速器的型号为:6。2.6 对所选用的电动机及减速器进行验算减速器实际运行的速度为: (2-15)误差为: (2-16)满足设计要求。实际所需的电动机功率: (符合设计要求)2.7 验算起动时间 (2-17) 式中, (驱动电动机台数) 空载时: = t (2-18) t (2-19) 起动时间在允许范围内。2.8 起动情况下验算减速器的实际功率 :式中 (2-20) 由于是同一级传动,所以把带入式中得到 (因此所选减速器合适)2.9验算起动不打划的条件 (1) 当所选用的两台电动机在空载的情况下同时运行 (2-21) 式中 (主动轮轮压) (从动轮轮压) (粘着系数) (防止打滑的安全系数) (不打滑) (2) 式中,主动轮轮压 从动轮轮压 (2-22) ,(不打滑) (3) n=nz 式中 计算可知: n= (不打滑)2.10 缓冲器的选择 (1) (2-23) (2) , 式中: 为最小摩擦系 S为缓冲行程取 因此 (3) 缓冲器的缓冲容量 (2-24) 查起重机设计手册;知一个缓冲器就能够满足设计要求,因此,选择缓冲器弹簧,72.11 制动器的选择 空载时动力矩为:: (2-25) 其中 由于是两套驱动装置,故选用两台的制动器,查起重机设计手册知制动力矩,根据设计要求,应该将制动力矩调到以下,这样可以有效避免在工作过程中出现打滑现象8。2.12 选择联轴器 机构高速轴上的计算扭矩: (2-26) (2-27) 查机械设计师手册可知,等效系数 查机械设计师手册电动机,轴端为圆柱形,;同时应选择的减速器,高速轴的轴端为,因此,可选择型号为的联轴器。 , ; 由计算结果可知:高速轴上转动零件的飞轮矩与估算值相近,因此不必验算9。2.13 对低速浮动轴进行验算2.13.1 疲劳计算 等效力矩: (2-28) 查机械设计师手册可知:等效系数扭转应力: (2-29)许用扭转应力: (2-30) ,。 因为,故低速浮动轴的疲劳强度满足。2.13.2 强度计算 (2-31) 查起重机设计手册可知:动力系数=2.5 扭转应力: (2-32) 许用扭转剪应力: (2-33) ,强度满足设计要求。 第3章 设计起升小车3.1 确定小车运行机构的传动方案 经过比较之后,确定小车运行机构的传动方案如图4所示。 图4小车运行机构简图 1电机 2制动器 3减速器 4传动轴 5联轴器 6角轴承箱 7车轮3.2 选择车轮与轨道并验算其强度 (1) 选择车轮 小车总重量为最大轮压为: (3-1) 最小轮压为: (3-2) 载荷率: (3-3)查机械设计师手册可知:当时,本次设计的工作类型为中级,由规定初选。 (2) 强度验算 (3-4) 车轮材料为 线接触局部挤压强度; (3-5) 查机械设计师手册可知:许用线接触应力常数。点接触局部挤压强度: 查机械设计师手册可知:当车轮转速时, (3-6) 查起重机设计手册可知:许用点接触应力,直径为的车轮适用,依次标记为: 3.3运行阻力计算 (3-7)查起重运输机械可知:车轮轮缘与轨道的摩擦系数;滚动摩擦系数;车轮轴承摩擦系数;轴承内径。为起重机小车的重量,为起重机的起重量10。 满载时: (3-8) (3-9) 当无载荷时: 式中为运行阻力矩,为运行摩擦阻力。3.4选用电动机 (3-10) 式中: 初选功率: (3-11) 查起重运输机械可知:电动机克服惯性的功率增大系数。查起重机课程设计可以选择选择电动机,功率,转速, 电机质量,转子飞轮矩。3.5 验算电动机的发热条件 当时,等效功率为: (3-12) 查起重机设计手册可知:工作系数; (所选电动机符合要求)3.6 选择减速器 车轮转速为: (3-13) 机构传动比: (3-14) 查机械设计可知:选择减速器型号为,传动比。 3.7 验算运行速度和实际所需功率 (3-15) (适合) (3-16) (适合) 式中 3.8验算起动时间 (3-17) ; 平均起动力矩 满载时静阻力矩: (3-18) 空载时静阻力矩: (3-19) 对飞轮矩进行估算: 机构总飞轮矩: 满载启动时间: 空载启动时间: 由此可知,启动时间在允许范围内。3.9 在启动的条件下,对减速器的功率进行校核 启动状况减速器功率: (3-20) 综合以上结论,此减速器能够确保小车正常运行。3.10 验算起动不打滑条件空载时, (3-21) : (3-22) 通过进行计算,小车在空载情况下正常运行,不会打滑。3.11 选择制动器 查起重机课程设计可知,。由此可知它需要的制动力矩为: (3-23) 由计算结果可知:选用制动器的型号为。3.12 选择高速轴联轴器及制动轮 (1) 高速轴上联轴器的扭矩为 (3-24) 电动机的额定转矩为: , ,查起重机设计手册可知:电动机轴端为圆柱形,并且,。减速器高速轴端也为圆柱形,且,故应该选择型号,主端,从端,选择联轴器。 查起重机设计手册可知:选择的制动轮,其飞轮矩为: (2) 低速轴的扭矩 (3-25) 查起重机设计手册可知::低速轴端为圆柱形,浮动轴装联轴器轴径为,。且式齿式联轴器符合要求,它的主动端A型键槽。从动端,11。3.13 低速浮动轴的校核计算3.13.1 疲劳计算 等效扭矩: (3-26) 扭转应力: (3-27) 许用扭转应力: (3-28),疲劳验算通过3.13.2 强度计算 (3-29) 最大扭转应力为: (3-30) 许用扭转应力为: (3-31) 强度验算通过。浮动轴直径3.14 钢丝绳的选择根据桥式起重机的起重重量可以选择倍率为4的滑轮,钢丝绳的缠绕方式如图5所示图5钢丝绳缠绕方式 最大静拉力: 钢丝绳的选择 , 其中,是使钢丝绳断裂时的应力,是使钢丝绳断裂时的应力总和,由于钢丝绳的型号是,因此,折减系数,安全系数。 由此可知:选用钢丝绳12。3.15 滑轮、卷筒的计算 (1) 滑轮、卷筒最小直径的确定 滑轮、卷筒的直径应满足以下条件才可以使滑轮、滚筒符合设计要求。 由工作类型为中级,故 由此可以确定: (2) 卷筒长度和厚度的计算 式中,,最大起升高度,钢丝绳安全圈数。 t为线槽间距 取; 卷筒直径 ; ,;。为当吊钩滑轮组在上限位时,滑轮轴和卷筒轴之间的中心距。 卷筒长度: ,取, 壁厚: 取 (3) 卷筒转速 (3-32) 第4章 桥架结构的设计4.1 确定桥架的主要尺寸 (1) 大车轮距 (4-1) 根据计算结果可知应取 : (4-2) 根据计算结果可知应取 主梁高度,则腹板高度 (2) 主梁截面尺寸 腹板厚,上下盖板厚 (4-3) 故取 (4-4) 所以取 (3) 作出如图6和图7所示 图6 主梁支撑截面尺寸简图 图7主梁中间截面尺寸简图 : , 取 : ,取 (4-5) 对于主梁中部,小车钢轨采用P18轻轨,加劲板间距: (4-6) 查起重机课程设计可知:动力系数,主梁对水平重心轴线的最小抗弯截面模数,钢轨的许用应力13。4.2 主梁的计算4.2.1计算载荷确定 查起重机课程设计可知:,故由桥架自重引起的均布载荷为: (4-7) 分别驱动: 实际总均布载荷: 查起重机课程设计可知:两个小车车轮的实际轮压值: (4-8) 4.2.2主梁垂直最大弯矩 垂直最大弯矩: (4-9) 假设司控室的重量,重心与支点的距离,代入公式得: 4.2.3主梁水平最大弯矩 (4-10) (4-11) (4-12) 由于 ;=100;因此可以计算出: 4.2.4主梁的强度验算 (4-13) 式中是中间截面对水平中心轴线的抗弯截面系数;是中间截面对水平中心轴线的抗弯截面系数。 查起重机课程设计可知:材料选用A3钢,A3钢的许用应力 (合格) : (4-14) (4-15) 为支撑截面受的最大剪应力;是支撑截面对水平轴线的惯性矩;是支撑截面对水平轴线的静矩。 许用剪应力为: (强度足够)4.2.5主梁的垂直刚度验算 满载时, (4-16) 其中: 因此: 允许的挠度:因此:4.2.6主梁的水平刚度验算 当大车起动时,主梁的水平最大挠度: (4-17) 其中: 因此可知: 许用水平挠度: 故 计算可知:主梁受到的垂直刚度和水平刚度均符合设计要求。4.3 端梁的计算4.3.1端梁尺寸的确定 (1) 大车轮距 (取) 端梁的高度: (取) 确定端梁的总长度: (2) 端梁的截面尺寸 上盖板, 中部下盖板 头部下盖板 其余的尺寸如图8所示:图8端梁的截面尺寸4.3.2计算载荷的确定 设,则端梁受的最大支反力为: (4-18) 其中: 所以: 4.3.3 端梁垂直最大弯矩 端梁垂直最大弯矩为: 其中: 4.3.4端梁的水平最大弯矩 (1) 当车轮受侧向载荷时, 其中: , (p为车轮轮压) 则: (2) 小车起动的情况端梁的最大水平弯矩 (4-19) 因此要对小车受侧向载荷时,对端梁进行强度计算。4.3.5端梁的强度验算 中间截面所受最大弯曲应力为: (4-20) 中间截面的剪应力: (4-21) =2120 N/cm2 支承截面附近的弯矩: =11769914 =1647786Ncm 支承截面的弯曲应力: (4-22) 支承截面的剪应力: (4-23) 支承截面的合成应力: (4-24) 材料的许用应力: 由于 ,端梁的强度符合设计要求。第5章 端梁接头的设计5.1 端梁接头的确定采用M18的螺栓把下盖板与连接板相连,采用M16的螺栓把角钢与腹板和上盖板连接14,分别如图9和图10所示。 图9 下盖板与连接板的连接 图10 连接板和角钢连接5.1.1 腹板和下盖板螺栓受力计算 (1) 腹板最底层所受的剪应力最大,对其进行计算可知,腹板最下面一排中 (5-1) (2) ,计算可知 N剪= (5-2) 5.1.2 对腹板角钢以及上盖板的连接焊缝进行受力计算 (1) 腹板角钢连接焊缝同时受到拉引力和弯曲应力15,其值分别为 (5-3) =43100N (2) 上盖板角钢连接焊缝的剪应力为 (5-4) 5.2 计算螺栓和焊缝的强度5.2.1 螺栓的强度校核 (1) 螺栓的许用抗剪承载力为 (5-5) =103007.7N (2) 螺栓的许用抗拉承载力 (5-6) 查起重机设计手册得: ,(强度足够)5.2.2 焊缝的强度校核 (1) 弯矩M对腹板产生焊缝的最大剪应力 (5-7) (2) 由剪力产生的焊缝剪应力 (5-8) 折算剪应力: 查起重机设计手册得:,焊缝的计算厚度。 (3) 对上角钢的焊缝 (5-9) 由于,所以焊缝的强度符合设计要求。结束语四年的大学生涯转眼即逝,我们即将走出大学校园融入社会,在这四年的大学生活中,通过课程实践以及理论分析使我学到了很多与本专业相关的知识,收获良多,但这次毕业设计是我收获最多的一次。一方面对所学的理论知识系统的掌握并认真分析计算,另一方面,了解该设计在国内外的前沿技术,从而增长自己的见识并有自己独到的见解。通过本次毕业设计,我对起重机的认识更深了,知道了它的结构组成并了解了
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