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1、浙江海洋学院港口起重机械课程设计说明书设计题目 : 臂架型起重机起升机构设计 专 业 : 机械设计制造及其自动化 班 级 : 姓 名 ： 学 号 ： 2013年1月9号摘要：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。这种起重机广泛用在室内外仓库、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、简易梁桥式起重机和冶金专用桥式起重机3种。本次设计的是桥式起重机的起升机构设计，起升机构是起重机械中最重要、最基本的机
2、构，其作用是提升或下降货物；起升机构通常主要由取物装置、钢丝绳卷绕系统、制动系统、减速传动装置、驱动装置等组成。本次设计卷筒组、吊钩组、电动机、减速器、联轴器等。关键词：桥式起重机、起升机构、吊钩、卷筒、电动机、减速器、联轴器、钢丝绳、滑轮、制动器。第一章 设计课题及起升机构传动方案的选择1.1主要性能及技术参数起重量（t）工作级别起升高度（m）起升速度（m/min）Hh5M512630表.11.2 起升机构传动方案选择起升机构一般由驱动装置(包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等)、钢丝绳卷绕装置(包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮)、取物装置和安全保护装置组成。电动机驱动是起升机构的主要
3、驱动方式。当起重量在50t以下时，常见的桥式起重机的起升机构布置方式如图1所示；图1起升机构配置方案图中：1.减速器 2.制动器 3.联轴器 4.浮动轴 5. 发动机 6.卷筒 7.卷筒支座当起重量在5t时，常见的起升机构钢丝绳卷绕如图2所示。采用双联滑轮组，滑轮组倍率m=2。图2 钢丝绳卷绕示意图第二章 起升机构设计计算2.1 钢丝绳的确定2.1.1 钢丝绳的计算与确定采用双联滑轮组，按，查港口起重机械表3-6得滑轮组倍率m =2；钢丝绳所受最大拉力：式中:额定起升载荷， 其中为吊钩质量，由课本表4-2的； x承载分支系数，吊钩承载分支数位4，X=0.5； 滑轮组效率，由表3-9得； 导向滑
4、轮效率，滚动轴承； 导向滑轮数，； 所选钢丝绳的直径应满足： 式中 钢丝绳直径； 钢丝绳最大静工作拉力； C选择系数，根据港口起重机械表3-2查得；取钢丝绳直径，捻向：交互捻；选择钢丝绳型号为：20 FC 1770 USZ 2.2 滑轮直径的确定按钢丝绳中心来计算滑轮与卷筒的最小直径，式中 D按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的最小直径； d钢丝绳直径； h与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，根据港口起重机械表3-5查得，对滑轮=20，对卷筒=18；根据上式，得： 滑轮直径取动滑轮直径，滑轮槽底直径2.3 卷筒的计算2.3.1 卷筒的基本尺寸 卷筒长度适当放大卷筒直径，去，卷筒槽底直径；如图3所示
5、，为双联卷筒的长度示意图，图 3 卷筒长度示意图 卷筒长度 取式中 卷筒上有螺旋槽部分长 其中：最大起升高度； a滑轮组倍率； D卷筒卷绕直径 固定钢丝绳安全圈数，取； 绳槽槽距，根据钢丝绳的直径查附表3-1得，； 两端空余部分长度，； 固定钢丝绳所需长度，； 卷筒中间无槽部分长度，按钢绳直径D=20mm查附表4-3得 2.3.2 验算卷筒强度 卷筒的材料采用Q235-A，抗压强度为225MPa。 卷筒厚度由于式中：卷筒成熟系数，查港口起重机械表3-11，=1 应力减少系数，一般取=0.75； 许用压应力； =225/2=112.5 N/ 材料屈服极限，=225 N/ ；2.3.3 卷筒转速2
6、.4 电动机的确定起升机构静功率： 式中：额定起升载荷； 起升机构总效率 ； 其中卷筒效率 查表4-3得传动效率电动机的计算功率： 式中： G稳态负载平均系数，由起重机的工作级别M5，可以由表4-4和表4-8中查得：G=0.85 根据机械设计手册选定YZR250M-8型电动机，主要指标为：转速 额定功率 同步转速 输出轴直径 输出轴长度 2.5 减速器的选择2.5.1 计算传动比 传动比： 式中：n电动机额定转速，r/min； 卷筒转速，r/min。减速器高速轴许用功率 =30.03KW其中为起升动载荷系数，由表2-1，2-2得 由P=30.03KW,i=26.3,n=750r/min，查机械
7、设计手册选定减速器型号为QJD-400-31.5。主要参数：传动比i=31.5高速轴轴伸d=65mm,l=140mm低速轴带有外齿轮，模数m=8，齿数Z=54当工作级别为M5时，高速轴许用功率P=49KW 许用输出转矩Mn=21200Nm。2.5.2 减速器的验算 减速器输出轴承受的短暂最大扭矩： 式中：钢丝绳最大静拉力在卷筒上产生的转矩。 符合要求。2.6 实际起升速度计算和校核2.6.1实际起升速度2.6.2实际起升速度应满足的条件满足要求，通过。2.7 联轴器选择2.7.1高速轴采用齿式联轴器式中：k系数，起升机构k=2 联轴器所连接轴的传递转矩 根据联轴器计算力矩,减速器高速轴直径d=
8、65mm,l=140mm。 电动机伸出轴直径d=60mm,l=140mm。选择电动机与浮动轴：GCL2齿式联轴器，Mn=710Nm。 浮动轴与变速去：GCL2齿式联轴器，Mn=710Nm。 2.7.2低速轴齿轮减速器QJD-400-31.5的低速周端是C型，带有齿式联轴器的外齿轮（m=8mm,z=54），与其啮合的内齿圈河卷筒的轮毂作成以整体，模数与齿数相同。2.8电动机验算 2.8.1启动时间起动时间： 式中 电动机额定转速，； 电动机平均起动转矩，； 电动机静阻力矩，； 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量（）： 其中 电动机转子的转动惯量，=0.825；制动轮和联轴器的转动惯量，联轴
9、器=0.22，制动轮=2平均起动加速度:查表4-7，可知起动标准,.起动时间验算基本合格 2.8.2电动机过载验算过载验算合格。2.8.3电动机发热验算参考表4-8，4-4，取JC=60%，CZ=300，G=G2=0.8。 因YZR250M-8电动机在JC=60%，CZ=300时允许输出功率。电动机的稳态平均功率: 发热验算合格。2.9 制动器的选择 2.9.1 转矩计算 稳态下降额定载荷时作用在制动器轴上的转矩： 支持制动器轴上的计算制动转矩： 式中：制动安全系数，查表4-9，取KZ=1.75。查机械设计手册选择制动器电力液压推杆制动器，额定制动转矩。 2.9.2 制动时间验算满载下降制动时
10、间： 式中 满载下降时的电动机转速，； 制动器的制动力矩，； 电动机静阻力矩，； 机构运动质量换算到电动机轴上的总转动惯量， 平均制动加速度： 查表4-7，港口用门座起重机,。制动时间验算基本合格。第三章 卷筒组零部件的设计3.1 卷筒组的结构采用特种齿式联轴器连接的卷筒组，减速器低速轴端加工成齿式联轴器的外齿轮与轴承座孔。卷筒轴的一端支承在减速器低速轴轴孔内的调心轴承上，另一端支承在独立的轴承座上。与减速器低速轴外齿相啮合的内齿圈和卷筒的轮毂作成一体，并用铰制孔与卷筒的轮辐连接。因此，减速器低速轴的转矩经齿式联轴器和铰制孔螺栓直接传递给卷筒，卷筒不受扭矩，只受弯矩的转动轴心。3.2 卷筒组的
11、零件 3.2.1. 卷筒（1）卷筒的构造。轮毂与卷筒分别制造，然后转配成一体。铸造方便，铸造后容易清砂。（2）钢丝绳在卷筒上的固定。钢丝绳一个尽可靠地固定于卷筒并且要容易更换，避免钢丝绳子啊固定处过分弯曲。选用压板固定方式固定钢丝绳。利用压板讲钢丝绳索端部固定在卷筒的外表面。采用这种固定方法的卷筒构造简单，工作可靠，便于检查。但在卷筒上所占空间位置较大，并且不能用于多层卷绕。3.2.2 卷筒轴（1） 卷筒轴的结构。卷筒轴的形状通常采用阶梯形，并且接近等强度。（2） 卷筒轴材料。卷筒轴材料采用45钢，为改善机械性能，应进行调质或正火处理。3.2.3 轴承、轴承座卷筒轴上的轴承主要承受径向载荷和不
12、大的轴向载荷，并且轴承的支撑距离较大，所以多用调心球轴承、调心滚子轴承；轴承座主要承受卷筒与卷筒轴的重力，钢丝绳通过卷筒与周传递的压力。可采用一个标准轴承座再配上一个支架。图4卷筒组装配图3.3 卷筒组的计算3.3.1卷筒轴计算卷筒轴为转动心轴图5卷筒轴示意图轴径式中，弯矩，最大弯矩 材料的许用弯曲应力，45号钢。卷筒轴两端（，两段）为最小直径段，且为轴承连接处，查附表8-2，采用1222调心球轴承，轴承参数d=110mm,D=200mm,B=38mm。，段直径：d=d=110mm,d=d132mm,由轴承的安装尺寸确定，d=160mm,段左右两端轴肩为定位轴肩，轴肩高h=(0.07-0.1)
13、d，d=d+2h。L=33mm，由轴承安装尺寸确定，为保证轴端挡圈不压在轴端面上，故L比B略短故取L=33。L=193mm，由卷筒轮毂宽度而定。L=1132mm，由安装尺寸确定，主要取决于卷筒长。L=115mm，由卷筒轮毂宽度而定。L=131mm，由安装尺寸确定。3.3.2轴的强度校核 图6 轴的载荷分析图支反力: 心轴右轮毂最大弯矩：。轴的计算应力式中：W圆柱轴截面的抗弯系数，。故安全。3.3.3 轴承校核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。因轴承型号为1222，其额定静载荷Cor=37.5KN，额定动载荷Cr=87.2KN 左端轴承：由式确定轴承的额定静负荷式中：fp载荷系数，查表选取fp=1.1。安全右端轴承：右轴承的径向负荷： 轴向负荷：设级工作类型的轴承工作时数，由表查得e=0.17,令，故x=0.65,y=5.6，当量动负荷：由式故动负荷 安全总结 经过几天的艰苦奋战，我终于完成了本次港口起重机课程设计的任务
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