1、摘 要 本次设计课题为 20/5t 通用桥式起重机机械部分设计，我在参观，实习和借鉴各种文献资料的基础上，同时在老师的精心指导下及本组成员的共同努力下完成的。 通用桥式起由于该机械的设计过程中，主要需要设计两大机构：起升机构、运行机构能将我们所学的知识最大限度的贯穿起来，使我们学以至用。因此，以此机型作为研究对象，具有一定的现实意义，又能便于我们理论联系实际。全面考察我们的设计能力及理论联系实际过程中分析问题、解决问题的能力。由于我们的设计是一种初步尝试，而且知识水平有限，在设计中难免会有错误和不足之处，敬请 各位老师给予批评指正，在此表示感谢。 关键词 : 桥式起重机 小车 起升机构 。 -
2、 1 - 目 录 概 述 . - 2 - 第一章 主起升机构计算 . - 6 - 1.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组 . - 6 - 1.2 选择钢丝绳 . - 6 - 1.3 确定卷筒尺寸 ,转速及滑轮直径 . - 6 - 1.4 计算起升静功率 . - 7 - 1.5 初选电动机 . - 8 - 1.6 选用减速器 . - 8 - 1.7 电动机过载验算和发热验算 . - 9 - 1.8 选择制动器 . - 9 - 1.9 选择联轴器 . - 10 - 1.10 验算起动时间 . - 10 - 1.11 验算制动时间 . - 11 - 1.12 高速轴计算 . - 12 - 第二章
3、小车副起 升机构计算 . - 14 - 2.1 确定传动方案 ,选择滑轮组和吊钩组 . - 14 - 2.2 选择钢丝绳 . - 14 - 2.3 确定 卷筒尺寸并验算强度 . - 14 - 2.4 计算起升静功率 . - 15 - 2.5 初选电动机 . - 15 - 2.6 选用减速器 . - 16 - 2.7 电动机过载验算和发热验算 . - 16 - 2.8 选择制动器 . - 17 - 2.9 选择联轴器 . - 17 - 2.10 验算起动时间 . - 18 - 2.11 验算制动时间 . - 18 - 2.12 高速轴计算 . - 19 - 第三章 小车运行机构计算 . - 22
4、 - 3.1 确定机构传动方案 . - 22 - 3.2 选择车轮与轨道并验算其强度 . - 22 - 3.3 运行阻力计算 . - 23 - 3.4 选电动机 . - 24 - 3.5 验算电动机发热条件 . - 24 - 3.6 选择减速器 . - 24 - 3.7 验算运行速度和实际所需功率 . - 25 - 3.8 验算起动条件 . - 25 - 3.9 按起动工况校核减速器功率 . - 26 - 3.10 验算起动不打滑条件 .-26 - 3.11 选择制动器 .-27 - 3.12 选择联轴器 . -28 - 3.13 疲劳强度 .-28 - 第四章 小车安全装置计算 . - 29
5、 - - 2 - 4.1 小车缓冲器 -30 - 设计小结 . - 32 - 致 谢 . - 33 - 参考文献 . - 34 - - 3 - 概 述 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，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，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。 桥式起重机广泛地应用在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属结构组成。起重小车又由起
6、升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动 卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：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。 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮，如果起重量
7、很大，常用增加车轮的办法来降低轮 压。当车轮超过四个时，必须采用铰接均衡车架装置，使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上。 桥架的金属结构由主粱和端粱组成，分为单主粱桥架和双粱桥架两类。单主粱桥架由单根主粱和位于跨度两边的端粱组成，双粱桥架由两根主粱和端粱组成。主粱与端粱刚性连接，端粱两端装有车轮，用以支承桥架在高架上运行。主粱上焊有轨道，供起重小车运行。桥架主粱的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。 箱形结构又可分为正轨箱形双粱、偏轨箱形双粱、偏轨箱形单主粱等几种。正轨箱形双粱是广泛采用的一种基本形式，主粱由上、下翼缘 板和两侧的垂直腹板组成，小车钢轨布置在上翼缘板的中心
8、线上，它的结构简单，制造方便，适于成批生产，但自重较大。 - 4 - 偏轨箱形双粱和偏轨箱形单主粱的截面都是由上、下翼缘板和不等厚的主副腹板组成，小车钢轨布置在主腹板上方，箱体内的短加劲板可以省去，其中偏轨箱形单主粱是由一根宽翼缘箱形主粱代替两根主粱，自重较小，但制造较复杂。 四桁架式结构由四片平面桁架组合成封闭型空间结构，在上水平桁架表面一般铺有走台板，自重轻，刚度大，但与其它结构相比，外形尺寸大，制造较复杂，疲劳强度较低，已较少生产。 空腹桁架结构类似偏轨箱形主粱 ，由四片钢板组成一封闭结构，除主腹板为实腹工字形粱外，其余三片钢板上按照设计要求切割成许多窗口，形成一个无斜杆的空腹桁架，在上
9、、下水平桁架表面铺有走台板，起重机运行机构及电气设备装在桥架内部， 自重较轻，整体刚度大，这在中国是较为广泛采用的一种型式。 桥式起重机分类 普通桥式起重机主要采用电力驱动，一般是在司机室内操纵，也有远距离控制的。起重量可达五百吨，跨度可达 60 米。 简易梁桥式起重机又称粱式起重机，其结构组成与普通桥式起重机类似，起重量、跨度和工作速度均较小。桥架主粱是由工字钢或其它型钢和板钢组成的简单截面粱，用手拉葫芦或电动葫芦配上简易小车作为起重小车，小车一般在工字粱的下翼缘上运行。桥架可以沿高架上的轨道运行，也可沿悬吊在高架下面的轨道运行，这种起重机称为悬挂粱式起重机。 冶金专用桥式起重机在钢铁生产过
10、程中可参与特定的工艺操作，其基本结构与普通桥式起重机相似，但在起重小车上还装有特殊的工作机构或装置。这种起重机的工作特点是使用频繁、条件恶劣，工作级别较高。主要有五种类型。 铸造起重机：供吊运铁水注入混铁炉、炼钢炉和吊运钢水注入连续铸锭设备或钢锭模等用。主小车吊运盛桶，副小车进行翻转 盛桶等辅助工作。 夹钳起重机：利用夹钳将高温钢锭垂直地吊运到深坑均热炉中，或把它取出放到运锭车上。 脱锭起重机：用以把钢锭从钢锭模中强制脱出。小车上有专门的脱锭装置，脱锭方式根据锭模的形状而定：有的脱锭起重机用项杆压住钢锭，用大钳提起锭模；有的用大钳压住锭模，用小钳提起钢锭。 - 5 - 加料起重机：用以将炉料加
11、到平炉中。主小车的立柱下端装有挑杆，用以挑动料箱并将它送入炉内。主柱可绕垂直轴回转，挑杆可上下摆动和回转。副小车用于修炉等辅助作业。 锻造起重机：用以与水压机配合锻造大型工件。主小车吊钩上悬挂特殊翻料器，用以支 持和翻转工件；副小车用来抬起工件。 - 6 - 第 一 章 主起升机构计算 1.1 确定传动方案，选择滑轮组和吊钩组 按照构造宜紧凑的原则 ,决定采用下图的传动方案。如图 1 所示，采用了双联滑轮组 .按 Q=20t， 有参考文献 9 上 表 2-1 查取滑轮组倍率 hi =4，因而承载绳分支数为 Z=2 hi =8。 0G 吊具自重载荷。得其自重为： G=2.0% qP =0.02
12、200=4kN 图 1 主起升机构简图 1.2 选择钢丝绳 若滑轮组采用滚动轴承， hi =4,查表得滑轮组效率 h =0.975。 钢丝绳所受最大拉力 m a x 2 0 0 4 262 2 4 0 .9 7 5Oh hGQS K Ni h查 表 2-4 工作级别 M5 时， 安全系数 n=5.5。 钢丝绳计算破断拉力 bS =n maxS =5.5 26=143KN 查附表 1 选用瓦林吞型纤维芯钢丝绳 6 19W+FC，钢丝公称抗拉强度 1670MPa，光面钢丝，右交互捻，直径 d=14mm，钢丝绳最小破断拉力 bS =108KN,标记如下： 钢丝绳 14NAT6 19W+FC1770Z
13、S108GB8918-88 1.3 确定卷筒尺寸 ,转速及滑轮直径 卷筒和滑轮的最小卷绕直径 0D ： min0D h d - 7 - 式中 h表示与机构工作级别和钢丝绳结构的有关系数； 查表得：筒 1h =18;滑轮 2h =20； 筒最小卷绕直径 min0D = 1h d=18 14=252； 轮最小卷绕直径 min0D = 2h d=20 14=280。 考虑起升机构布置卷筒总长度不宜太长，轮直径和卷筒直径一致取 D=650 。 卷筒长度 303210 3)(2)(2 ltttnDHmlllLL =1946.8mm。 式中 0L ：筒上有绳槽长度， tnDHmL )( 00 ， 中安全圈
14、 n=2，起升高度 H=16m， 槽节矩 t=23mm，绕直径 0D =670mm； 1l ：定绳尾所需长度 ,取 1l =3 23=69mm； 2l ：筒两端空余长度 ,取 2l =t=23mm； 3l ：筒中间无槽长度 ,根据滑轮组 中心间距 =150， 3l =1761mm。 卷筒壁厚 =0.02D+(6-10)=0.02650+(6-10)mm=19-23mm， =20mm，进行卷筒壁的压力计算。 卷筒转速0Dmvn nt = 67.014.3 51.74 =14.3r/min。 1.4 计算起升静功率 100060 )( 0 nj vGQP= 20 00 00 40 00 7.516
15、0 10 00 0.97 =26.3kW 式中 起升时总机械效率 22 99.098.094.097.0 tlchz =0.858 z 为滑轮组效率取 0.97；传动机构机械效率取 0.94；卷筒轴承效率取 0.99；连轴器效率取 0.98。 说明书所有公式格式全部应该如下所示 : - 8 - )()(3 7 5222002mi DGQGDCMM nt hjzhdzh 3222480 2 0 0 4 1 0 0 . 6 71 . 1 5 1 5 . 6 5 3 0 7 5 . 83 7 5 2 0 0 0 5 8 6 . 4 4 0 4 0 . 8 5 8 0.65 S 式中 dn ：电动机满
16、载下降转速，单位为 r/min， dd nnn 0 2 2 750 715 785r/min ； zhM ：制动力矩， 1000zhM N.m ； jM ： 净阻力矩， 4.586 jM N.m ； 1.5 初选电动机 JCP G jP =0.8 26.3=21.04kW 式中 JCP ： JC 值时的功率，位为 kW； G：稳态负载平均系数，根据电动机型号和 JC 值查表得 G=0.8。 选用电动机型号为 JZR250M1， JCP =35KW， JCn =715r/min，最大转矩允许过载倍数 m=2.8；飞轮转矩 GD=3.234Kg.m。 电动机转速 2 6 . 37 5 0 7 5
17、0 7 1 535jd o o jcjcpn n n np =723.7r/min 式中 dn :在起升载荷 QP =204kN作用下电动机转速； 0n :电动机同步转速； JCP , JCn :是电动机在 JC 值时额定功率和额定转速。 1.6 选用减速器 减速器总传动比： 723.718.02di inn =40.17，取实际速比 i =40。 起升机构减速器按静功率 jP 选取，根据 jP =26.3kW， dn =723.7r/min， i =40，工作级别为 M5，选定减速器为 ZQ-1000， 减速器许用功率 njP =98KW。低速轴- 9 - 最大扭矩为 M=6150kg.m
18、减速器在 723.7r/min 时许用功率 njP 为 njP =98 723.7750 =9435kW 实际起升速度 nv = 7.51 40.1740 =7.54m/min 实际起升静功率 jP = 47.6 40.1740 =47.8kW 用 类 载荷校核减速器输出轴的径向载荷，最大力矩。 1.7 电动机过载验算和发热验算 过载验算按下式计算： nP nmGQmH 1000 0 = 32 0 0 4 1 0 7 .3 82 .51 3 .3 1 0 0 0 0 .8 5 8 6 0 =41.78kW nP =45KW41.78kW，此题 nP 恰好与 jcP = 25P 的功率相等。 式
19、中 nP ： 准接电持续率时，电动机额定功率，单位为 kW； H:系数，绕线式异步电动机，取 H=2.5； m:基准接电持续率时 ,电动机转矩允许过载倍数 ,查表得 m 取 1.7； m:电动机个数； :总机械效率 =0.858。 发热验算按下式计算 ： P P 式中 P:电动机在不同接电持续率 JC值和不同 CZ 值时允许输出功率，单位为 kW,按 CZ=300， JC 值 =25%，查表得 P=43.867kW。 mGQGP n1 0 0 0 )( 0 = 30 .8 2 0 0 4 1 0 7 .3 81 0 0 0 1 0 .8 5 8 =38.08kW P=43.867 P =38.O8kW 过载验算和发热验算通过 1.8 选择制动器 按下式计算，选制动器： zhM zhK jM 式中 zhM :制动力矩 ,单位为 N.m； zhK :制动安全系数，查表 M5 得 zhK =2.0；
