1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）設(shè)計(jì)題目 抓斗的設(shè)計(jì)所屬學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 完成日期 抓斗的設(shè)計(jì)摘要起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備。它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。在起重機(jī)中，用以提升或下降貨物的機(jī)構(gòu)稱為起升機(jī)構(gòu)。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速器、卷筒等部件。抓斗是起重機(jī)裝卸散料的一種取物裝置。它的抓取和開(kāi)卸動(dòng)作由司機(jī)在司機(jī)室內(nèi)操作，不需要輔

2、助人員協(xié)助，因而生產(chǎn)率較高，廣泛用于港口、車站、礦山和料場(chǎng)。通常抓斗按開(kāi)閉方式分成三類單繩抓斗、雙繩抓斗和馬達(dá)抓斗。其中雙繩抓斗發(fā)展較快，常用的是長(zhǎng)撐桿抓斗。本文主要是對(duì)抓斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算和對(duì)抓斗的3D，為了能夠更加清晰的展示抓斗給工程建設(shè)帶來(lái)的方便之處和充分演示抓斗的工作原理，需要對(duì)抓斗的工作過(guò)程進(jìn)行仿真，在仿真過(guò)程中將使用到一些藝術(shù)的表現(xiàn)手法，使仿真過(guò)程更接近現(xiàn)實(shí)。此次設(shè)計(jì)的主要目的是要通過(guò)對(duì)抓斗和起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算以達(dá)到了解起重機(jī)設(shè)計(jì)的過(guò)程。關(guān)鍵詞：抓斗；起升機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)；仿真Design and simulation of GrabAbstractThe crane is

3、 an important jack-up equipment that is utilized widely in all kinds of the engineering constructions. It plays an important role in lessening the work intensity, conserving the labor power, reducing the cost of construction, enhancing the quality of carrying out construction, quickening the speed o

4、f the construction, and achieving the mechanization of carrying out the project.In the crane, the organ used to promote or descend the cargoes is called the elevating mechanism. The elevating mechanism is the most important and fundameatal organization of the crane. Whether it works well or not will

5、 directly affect the work property of the whole crane. The elevating mechanism consists of the drive device, circling and coiling system of the steel cable, drawing goods device and the safely protecting device. The drive device contains the electric motor, joint-shaft instrument, brake, decelerated

6、 instrument and the reel.The grab bucket is a kind of the drawing goods device that helps in the hoists loading and unloading and bulking materials. The movements of grasping and unloading are operated in the drivers room. It doesnt need any auxiliary people to assist, therefore the productivity is

7、higher and it is extensively used in the ports, stations, mines and synthetic yards. According to its manners of opening and closing, the grab bucket is usually divided into three varieties, single-rope grab bucket, double-rope grab bucket and motor grab bucket. The development of the double-rope gr

8、ab bucket is more rapid. What we always use is the grab bucket of the long braced rod.The paper mainly revolves around the structural design of the grab bucket, the design and calculation of the elevating mechanism and the 3D simulation of the grab bucket. In order to reveal more dearly the convenie

9、nce that the grab bucket brings to the engineering construction and to demonstrate abundantly the work principle of the grab bucket, it needs to simulate the operation process of the grab bucket and it will apply some manifestated technique of the art in the process of simulation to make it be close

10、d to the reality.The main purpose of this design is to understand the process of the hoists design by the design and calculation to the grab bucket and the elevating mechanism.Key word: Grab; Hoisting mechanism; Design; Simulation目 錄摘要Abstract1 前言12 抓斗的設(shè)計(jì)22.1抓斗類型的選擇和介紹22.2抓斗自重的確定22.3抓斗自重的分配32.4顎板寬度3

11、2.5抓斗最大開(kāi)度42.6抓斗的幾何參數(shù)52.7抓斗顎板的側(cè)面形狀62.8滑輪組倍率72.9抓斗的驗(yàn)算73 起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算93.1起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置布置方式的選擇93.2鋼絲繩與卷筒的選擇93.3滑輪組的選擇123.4電動(dòng)機(jī)的選擇123.5減速器的選擇153.6制動(dòng)器的選擇163.7連軸器的選擇183.8起制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算193.9制動(dòng)時(shí)間驗(yàn)算204 總結(jié)235 致謝24參考文獻(xiàn)25附錄A26附錄B311前言 起重機(jī)械是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備。它對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高施工質(zhì)量，加快建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。它適用于工業(yè)建筑、民用建筑和工業(yè)設(shè)

12、備安裝等工程中的結(jié)構(gòu)與設(shè)備的安裝工作以及建筑材料、建筑構(gòu)件的垂直運(yùn)輸與裝卸工作。它也廣泛應(yīng)用于交通、農(nóng)田、水電、和軍工等部門的裝卸和安裝工作。，不僅解決了人力無(wú)法勝任的作業(yè)，而且能保證工程質(zhì)量，縮短工期，降低成本，成為極其重要的施工機(jī)械。其特點(diǎn)是：能在一定范圍內(nèi)垂直起升和水平移動(dòng)物品的機(jī)械，動(dòng)作間歇性和工作循環(huán)性。可以說(shuō)使用范圍十分的廣，是現(xiàn)在工程中的主要設(shè)備。起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)最主要的機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)重物的垂直上下運(yùn)動(dòng)，起升機(jī)構(gòu)是起重機(jī)中最重要、最基本的機(jī)構(gòu)，其工作的好壞直接影響整臺(tái)起重機(jī)的工作性能。起升機(jī)構(gòu)一般由驅(qū)動(dòng)裝置、鋼絲繩卷繞系統(tǒng)、取物裝置和安全保護(hù)裝置等組成。驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)鋼絲繩

13、卷繞系統(tǒng)使得取物裝置做垂直上下直線運(yùn)動(dòng)。抓斗是起重機(jī)裝卸散料的一種取物裝置。它的抓取和開(kāi)卸動(dòng)作由司機(jī)在司機(jī)室內(nèi)操作，不需要輔助人員協(xié)助，因而生產(chǎn)率較高，廣泛用于港口、車站、礦山和料場(chǎng)。此次設(shè)計(jì)我選用長(zhǎng)撐桿雙繩抓斗。雙繩抓斗的支持繩和閉合繩各由一套卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)操縱，生產(chǎn)率高，應(yīng)用十分廣泛。若卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)采用雙聯(lián)卷筒，則支持繩和閉合繩各為兩根，稱為四繩抓斗。由于四繩抓斗的開(kāi)閉繩和支持繩成對(duì)布置，作業(yè)穩(wěn)定性好，不易打轉(zhuǎn)，同時(shí)，鋼絲繩、卷筒和滑輪的直徑可相應(yīng)減小。抓斗根據(jù)被抓取散料的容量（）分為：輕型抓斗（t/m）、中型抓斗（ t/m2.0 t/m）、重型抓斗（=2.0 t/m2.6 t/m）、特重型抓斗（

14、t/m）。根據(jù)抓斗的操作特點(diǎn)，可分為單繩抓斗、雙繩抓斗和馬達(dá)抓斗。單繩抓斗只用一根工作繩，它用來(lái)支持和開(kāi)閉抓斗，即又作支持繩又做開(kāi)閉繩，只由單卷筒驅(qū)動(dòng)，可作為起重機(jī)的備用取物裝置。但抓斗上需增設(shè)閉鎖裝置，構(gòu)造復(fù)雜，生產(chǎn)率低，不宜用于大量或經(jīng)常裝卸散粒物品的地方。雙繩抓斗開(kāi)閉繩與支持繩用雙卷筒分別驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)顎板開(kāi)閉或起升下降。構(gòu)造和操作簡(jiǎn)單，自重較輕，對(duì)于多種物料適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)率高，是目前最典型和用的最廣泛的一種抓斗型式。通過(guò)任務(wù)書(shū)所提供的資料，選擇設(shè)計(jì)的抓斗為四繩抓斗。該設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)抓斗和起升機(jī)構(gòu)，在做該設(shè)計(jì)的過(guò)程中能夠熟悉抓斗的設(shè)計(jì)計(jì)算和CAD畫圖，以及如何選取最佳的起升機(jī)構(gòu)方案，并會(huì)通過(guò)

15、計(jì)算出的結(jié)果在資料中選取正確的標(biāo)準(zhǔn)件，再以CAD制圖的方式把起升機(jī)構(gòu)和抓斗以及滑輪軸表示出來(lái)。最后通過(guò)計(jì)算機(jī)的仿真將抓斗抓取和放下物料的過(guò)程生動(dòng)的展現(xiàn)出來(lái)。2抓斗的設(shè)計(jì)抓斗是起重機(jī)裝卸散料的一種取物裝置。它的抓取和開(kāi)卸動(dòng)作由司機(jī)室內(nèi)操作，不需要輔助人員協(xié)助，因而生產(chǎn)率較高，廣泛用于港口、車站、礦山和料場(chǎng)。抓斗按開(kāi)閉方式分成三類：?jiǎn)卫K抓斗、雙繩抓斗和馬達(dá)抓斗。其中雙繩抓斗發(fā)展較快，除常用長(zhǎng)撐桿抓斗和多顎抓斗外，還有剪式抓斗、耙集式抓斗和鉗式抓斗等。2.1 抓斗類型的選折和介紹2.1.1雙繩抓斗簡(jiǎn)介 雙繩抓斗開(kāi)閉繩與支持繩用雙卷筒分別驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)顎板開(kāi)閉或起升下降,只能用于專門的起升機(jī)構(gòu)中,不能作為

16、普通起重機(jī)的備用取物裝置,但結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單自重輕,對(duì)于多種物料適應(yīng)性強(qiáng),生產(chǎn)率高,是目前最典型和用的最廣泛的一種抓斗型式。長(zhǎng)撐桿抓斗（圖1）是抓斗的基本型式。由顎板、長(zhǎng)承梁、下承梁、撐桿和閉合滑輪組組成。長(zhǎng)撐桿抓斗對(duì)各類散料具有良好的適應(yīng)性，且重心低因而獲得廣泛的應(yīng)用。1-上橫梁 2-定軸板 3-臂架 4-下橫梁 5-頭部 6-顎板圖1 長(zhǎng)撐桿抓斗機(jī)構(gòu)圖2.1.2抓斗的受力分析雙繩抓斗在工作中其開(kāi)閉繩張力，顎板刃口切入力和撐桿在鉸點(diǎn)上的推力N，對(duì)抓斗的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抓取性能有著重要的影響。圖2為開(kāi)閉繩和支撐繩在抓斗作業(yè)過(guò)程中的變化情況，圖中為支撐繩拉力。 圖2 抓斗鋼絲繩張力變化根據(jù)圖2取開(kāi)閉繩和

17、支撐繩的拉力為總載荷的100%和66%。2.2 抓斗自重的確定抓斗自重是影響抓取能力的重要因素。抓斗自重既是抓斗產(chǎn)生抓取力矩的來(lái)源，因?yàn)樽灾卮?，抓取散料時(shí)的垂直壓力大，抓取的散料量也多，設(shè)計(jì)抓斗時(shí)必須保證有足夠的自重。抓斗自重按公式2.1確定： = (2.1)式中：抓斗起重機(jī)額定起重量（t）； 抓斗自重系數(shù)，可由表1查出。 表1 抓斗自重系數(shù)散料容重（t/m）0.630.81.01.251.602.002.503.20抓斗自重系數(shù)K0.4340.4290.4260.4200.4160.4100.4080.400 由開(kāi)題給定的容重=0.9-1.0 t/m，取=1 t/m，故=0.426。所以：=

18、0.42616=6.816 t2.3 抓斗自重的分配 抓斗各部分重量的分配對(duì)抓取性能有很大影響。抓取各部分重量分配可參照下式進(jìn)行： = (2.2)式中：抓斗各部分自重（t）； 抓斗自重分配系數(shù)，可由表2選取。表2 抓斗自重分配系數(shù)鄂板上承梁下承梁撐桿0.450.210.180.16通過(guò)上表可知：顎板自重：=0.456.816=3.0672 t 上承梁自重：=0.216.816=1.4314 t 下承梁自重：=0.186.816=1.2269 t 撐桿自重：=0.166.816=1.0906 t2.4 顎板寬度 近年來(lái)，抓斗的顎板寬度有增大的傾向，這樣可相應(yīng)增大抓斗張開(kāi)后的覆蓋面積。 顎板寬度可

19、由下式計(jì)算： (2.3)式中：抓斗體積（m），的計(jì)算公式為式2.4： =/ （2.4）式中：抓斗的抓取量（t）； 散料容重（t/m）； 顎板寬度系數(shù)，由表3選取。由開(kāi)題給定的容重=0.9-1.0 t/m，取=1 t/m,則=1.42。 表3 抓斗自重系數(shù) 散料容重（t/m）0.630.81.01.251.602.002.503.20抓斗自重系數(shù)1.51.421.421.341.341.341.261.186= /=()/=(166.816)/1.0=9.184 m顎板寬度： =1.42=2.9737 m2.5 抓斗最大開(kāi)度抓斗最大開(kāi)度由下式計(jì)算： （2.5）式中：抓斗最大開(kāi)度系數(shù)，由表4選取。

20、 表4 抓斗自重系數(shù) 散料容重（t/m）0.630.81.01.251.602.002.503.20抓斗自重系數(shù)1.7741.9241.9242.0862.1942.2502.3792.516由開(kāi)題給定的容重=0.9-1.0 t/m，取=1 t/m,則=1.924。 =1.924=4.029 m2.6 抓斗的其他幾何參數(shù)按上述計(jì)算式算出顎板的寬度和最大開(kāi)度后，可導(dǎo)出抓斗的其他幾何參數(shù)。2.6.1 抓斗張開(kāi)的覆蓋面積 = (2.6) =1.421.9244.3855=11.9816 m2.6.2 抓斗在抓取過(guò)程中的平均挖掘深度 = /= /( ) (2.7) =9.184/11.9816=0.7

21、665 m2.6.3 抓斗挖掘深度系數(shù) =/ (2.8) =0.7665/4.029=0.190也可以由表5選取。 表5 抓斗自重系數(shù) 散料容重（t/m）0.630.81.01.251.602.002.503.20抓斗自重系數(shù)0.2120.1900.1900.1720.1550.1420.1400.133因此=0.1902.6.4 抓斗顎板寬度與最大開(kāi)度之比 =/=/ (2.9) =1.42/1.924=0.7380也可由表6選取。表6 系數(shù) 散料容重（t/m）0.630.81.01.251.602.002.503.200.8010.7380.7380.6430.6110.5960.5300.

22、471所以選取=0.738。2.7 抓斗顎板的側(cè)面形狀 抓斗顎板側(cè)面積為： = /2 （2.10）式中：給定的抓斗容積（m）。 通常用作圖法確定顎板側(cè)面積，并與上式算出的相比，若不相等可調(diào)整，直到與相等。見(jiàn)圖2，圖中尺寸：=tan。 圖2 顎板側(cè)面幾何形狀（a）圓底顎板；（b）平底顎板 =/3，=tan。和的常用值見(jiàn)表7。 表7 和 輕型抓斗 中型抓斗重，特重型抓斗 24 35 2226 2226 3035253025因?yàn)槭侵行妥ザ匪赃x取=30，=30。顎板側(cè)形半長(zhǎng)可由下式計(jì)算： = (2.11)式中：顎板側(cè)形系數(shù)，由表8選取，取為=0.84。= =0.84=1.476 m=tan=1.47

23、6tan30=0.852m=tan=1.237tan35=0.8662 m=/3=0.852/3=0.284 m= /2 =9.184/(22.9737)=1.5442 m=+(+)+ =1.4760.8662+0.284(1.476+1.476)+ 1.4760.8662 =0.6393+0.34932+0.6393=1.627m和相差較小，所以適合。所以=1.476 m，=0.852 m，=0.866 m， =0.284 m，=1.5442m。表8 抓斗顎板側(cè)形系數(shù) 散貨密度（容重）0.630.801.001.251.602.002.503.20抓斗顎板側(cè)形系數(shù)0.7960.8400.84

24、00.8850.9300.9540.9791.004所以選取=0.840。2.8 滑輪組倍率增加滑輪組倍率可降低開(kāi)閉繩在抓取過(guò)程中的張力，使挖掘壓力增大，提高了抓取能力。但滑輪組倍率增加會(huì)引起開(kāi)閉繩磨損加劇，也使閉合行程和閉合時(shí)間加長(zhǎng)。因而應(yīng)當(dāng)綜合考慮這些情況來(lái)確定滑輪組倍率。四繩抓斗的滑輪組倍率推薦值如表9。 表9 抓斗閉合滑輪組倍率 輕型抓斗中型抓斗重型抓斗特重型抓斗滑輪組倍率2334566取滑輪組倍率=4。2.9 抓斗的驗(yàn)算2.9.1 抓取能力的驗(yàn)算在抓斗的主要參數(shù)確定后，可由下式進(jìn)行驗(yàn)算： = e (2.12)若驗(yàn)算出的抓斗填充量與按抓斗自重系數(shù)算出的抓斗填充量存在較大差異時(shí)，可適當(dāng)調(diào)

25、整抓斗幾何參數(shù)，也可以對(duì)進(jìn)行一定的修正。經(jīng)過(guò)驗(yàn)算相差不大，所以合格。2.9.2 顎板強(qiáng)度驗(yàn)算抓斗顎板是開(kāi)口箱形結(jié)構(gòu)，底邊為刃口部分，受力大，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，顎板可以近似按均布載荷作用下的簡(jiǎn)支梁計(jì)算，見(jiàn)圖3，刃口中部單位長(zhǎng)度的彎曲力矩為： = (2.13)式中：系數(shù)，按顎板底板長(zhǎng)度比/，由表10選??； 底板上的均布?jí)毫Γ聪率接?jì)算： =/（2） （2.14） =1.3319.184/（211.98162.9737）=0.1714 材料分布不均勻系數(shù)，取=1.33。 表10 系數(shù) A/B 0.50.60.70.80.9K0.060.0740.0880.0970.107A/B1.01.21.42.00.

26、1120.120.1260.1320.133圖3 顎板強(qiáng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖顎板底板的彎曲強(qiáng)度校核： =/ =( )/(/6) (2.15)式中：底板厚度； 許用應(yīng)力，材料Q235=100MPa;16Mn=140MPa。顎板側(cè)板厚度=（0.80.85）。經(jīng)驗(yàn)算符合要求。3起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 起升機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)裝置布置方式的選擇為了操縱雙繩抓斗，常采用兩套獨(dú)立的起升機(jī)構(gòu)，見(jiàn)圖4，其中一組驅(qū)動(dòng)裝置作開(kāi)閉抓斗用；另一組做抓斗開(kāi)閉時(shí)支持抓斗用；抓斗的升降則由兩組驅(qū)動(dòng)裝置協(xié)同工作來(lái)完成。起升機(jī)構(gòu)的計(jì)算是在給定了設(shè)計(jì)參數(shù)，并將機(jī)構(gòu)布置方案確定后運(yùn)行的。通過(guò)計(jì)算，選用機(jī)構(gòu)中所需要的標(biāo)準(zhǔn)部件（如電動(dòng)機(jī)，減速器，制動(dòng)器，

27、聯(lián)軸器，鋼絲繩等），對(duì)非標(biāo)準(zhǔn)零部件根據(jù)需要做進(jìn)一步的強(qiáng)度與剛度計(jì)算。起升機(jī)構(gòu)的載荷特點(diǎn)是：（1）物品起升或下降時(shí)，在驅(qū)動(dòng)中由鋼絲繩拉力產(chǎn)生的扭矩方向不變，即扭矩是單向作用的。（2）物品懸掛系統(tǒng)由繞性鋼絲繩組成，物品慣性引起的附加轉(zhuǎn)矩對(duì)機(jī)構(gòu)影響不大，一般不超過(guò)靜轉(zhuǎn)矩的10%。（3）機(jī)構(gòu)起動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)出軸到制動(dòng)器之間的零件承受較大的動(dòng)載荷，齒輪傳動(dòng)和其他低速軸零件所受的動(dòng)載荷不大。圖4 起升機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)裝置3.2 鋼絲繩與卷筒的選擇3.2.1 鋼絲繩計(jì)算采用單聯(lián)滑輪組，鋼絲繩的最大靜拉力： =/() (N) (3.1)采用雙聯(lián)滑輪組，鋼絲繩最大靜拉力： =/(2) (N) (3.2)式中：

28、起升載荷，=+, 為額定起升載荷，為取物裝置的重力，當(dāng)起升高度大于50m時(shí)，起升鋼絲繩的重力亦應(yīng)計(jì)入（N）； 滑輪組倍率； 滑輪組效率（表11）； 導(dǎo)向滑輪效率（表12）。 該設(shè)計(jì)抓斗起重機(jī)采用四繩雙聯(lián)抓斗，對(duì)于四繩雙聯(lián)抓斗的閉合繩和支持繩，如果機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)載荷平均分配，則閉合繩和支持繩的拉力各取為總載荷的66，如果不能在抓斗起升過(guò)程中實(shí)現(xiàn)載荷平均分配，則閉合繩拉力取總載荷的100，支持繩拉力取總載荷的66。該設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)平均分配，所以閉合繩取總載荷100，支持繩取66。=/(2)21726.5 (N)所以：=21726.5(N), =66%在此處鍵入公式。=14339.5(N)。表11 滑

29、輪組效率滑輪滑輪組效率效率滑輪組倍率m 23456810滾動(dòng)軸承 0.980.990.980.970.960.950.930.92滑動(dòng)軸承0.960.980.950.980.900.880.840.80表12 與包角有關(guān)的導(dǎo)向滑輪效率值154590100滑動(dòng)軸承0.9850.9750.960.95滾動(dòng)軸承0.990.9870.9850.98 = (3.3)式中：選擇系數(shù)；因?yàn)楣ぷ骷?jí)別為M5，所以0.100； 鋼絲繩最大工作靜拉力。所以：=0.10021726.5=14.74 取20 mm,同理取18 mm。 （3.4）式中：所選鋼絲繩的整繩破斷拉力（N）； 鋼絲繩最大工作靜拉力（N）； 安全系

30、數(shù)，由起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表312選取，M55。所以21726.55108632.7 N，14339.5571697.5 N。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的所直徑鋼絲繩滿足要求，選用619類的該直徑鋼絲繩，=20，公稱抗拉強(qiáng)度為1770MPa時(shí)，最小破斷拉力為252kN，18 mm，公稱抗拉強(qiáng)度為1770時(shí)，最小破斷拉力為204.00kN,符合要求，可以選用。3.2.2 卷筒的尺寸計(jì)算 (3.5)式中：按鋼絲繩中心計(jì)算的滑輪（或卷筒）的最小卷繞直徑（mm）； 與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，按表13選用； 鋼絲繩直徑（mm）。表13 系數(shù)h機(jī)構(gòu)工作級(jí)別M-MMMMMM卷筒 h1416182022.425滑

31、輪 h16182022.42528所以：1820360 mm,取480 mm。卷筒直徑：= +=480+20=500 mm無(wú)繩槽卷筒端部尺寸：90 mm繩槽槽距：=(1.11.2)=2224 mm取=24 mm固定鋼絲繩所需長(zhǎng)度：=3=324=72 mm最大起升高度為=16 m?；喗M倍率4。卷筒上有螺旋槽部分長(zhǎng)：（）=(=49 mm單層雙聯(lián)卷筒：2（）=2(49+90+72)+100=522 mm取卷筒長(zhǎng)度=800 mm。圖5 卷筒示意圖卷筒壁壓應(yīng)力驗(yàn)算：/()=21726.5/(14.524)62.4750 N/ mm所以卷筒符合要求。卷筒轉(zhuǎn)速：=60/()=6040.5/(3.140.5

32、)=76.43 r/min圖6 卷筒槽示意圖3.3 滑輪組的選擇滑輪的主要尺寸是滑輪直徑、輪轂寬度和繩槽尺寸。起重機(jī)常用鑄造滑輪，其尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化（ZBJ80006.1-87）。滑輪尺寸可按鋼絲繩直徑進(jìn)行選擇。由表13查得：滑輪20.2020400 mm取460mm。鑄造滑輪繩槽斷面圖如圖7：3.4 電動(dòng)機(jī)的選擇3.4.1 靜功率的就算及初選電動(dòng)機(jī)由于不同的起升機(jī)構(gòu)的工作情況不同，工作的繁重程度各不相同，各種電動(dòng)機(jī)的過(guò)裁能力也不全相同，故在初選電動(dòng)機(jī)時(shí)可粗略的計(jì)算。圖7 鑄造滑輪繩槽斷面圖 計(jì)算電動(dòng)機(jī)的靜功率如式3.6： /1000(kW) （3.6）式中：,起升載荷及起升速度； 機(jī)構(gòu)總效率，在

33、此為滑輪組效率，見(jiàn)表11，為導(dǎo)向滑輪效率，見(jiàn)表12，為卷筒效率，；為傳動(dòng)效率，見(jiàn)表14。表14 傳動(dòng)效率常用傳動(dòng)類型軸承型式閉式雙級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng) 滾動(dòng)0.940.96閉式三級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)滾動(dòng)0.920.94開(kāi)式一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)滾動(dòng)0.920.94滑動(dòng)0.900.92閉式雙級(jí)圓錐齒輪運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)0.880.92滑動(dòng)0.850.90開(kāi)式一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)滾動(dòng)0.900.92滑動(dòng)0.880.90一級(jí)行星擺線針輪傳動(dòng)滾動(dòng)0.850.90常用傳動(dòng)類型軸承類型蝸輪蝸桿傳動(dòng)單頭0.700.75雙頭0.750.80三頭0.800.85所以電動(dòng)機(jī)功率：= /100016100.5/(10000.9)=88.89 kW

34、6688.896658.67 kW圖8 電動(dòng)機(jī)示意圖初選電動(dòng)機(jī)開(kāi)閉電動(dòng)機(jī)YZR355L1,額定功率為110 kW,額定轉(zhuǎn)速為582r/min,支持繩電動(dòng)機(jī)為YZR280M,額定功率為75kW,額定轉(zhuǎn)速為969r/min。3.4.2 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)由于電流通過(guò)繞組而引起發(fā)熱，起動(dòng)時(shí)因電流較大，發(fā)熱也較大，尤其是當(dāng)起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)或頻繁的起動(dòng)時(shí)。更甚，電動(dòng)機(jī)溫升過(guò)高，會(huì)使繞組的絕緣性能降低，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)燒壞。故應(yīng)對(duì)初選的電動(dòng)機(jī)作發(fā)熱驗(yàn)算，以控制電動(dòng)機(jī)的溫升，使在容許范圍內(nèi)。對(duì)一般線繞式電動(dòng)機(jī)，按照等效功率法，求時(shí)所需的等效功率： (3.7)式中: 工作級(jí)別系數(shù)，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-28

35、取=0.75； 系數(shù)，查起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-52起升機(jī)構(gòu)曲線得=0.87。58KW，38.28KW，=0.888.89=71.11, =0.858.67=46.94由以上計(jì)算結(jié)果，故初選電動(dòng)機(jī)能滿足發(fā)熱條件。3.4.3 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力校核起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)過(guò)載能力按下式進(jìn)行校核： （3.8）式中：在基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率（kW）； 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)； 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的允許過(guò)載倍數(shù)； 考慮電壓降及轉(zhuǎn)矩允差以及靜載實(shí)驗(yàn)超載(實(shí)驗(yàn)載荷為額定載荷的1.25倍)的系數(shù),繞線異步電動(dòng)機(jī)取2.1；籠型異步電動(dòng)機(jī)取2.2；直流電動(dòng)機(jī)取1.4。通過(guò)上式計(jì)算初選電動(dòng)機(jī)符合要求。所以選定開(kāi)閉繩電動(dòng)機(jī)為Y

36、ZR355L1,支持繩電動(dòng)機(jī)為YZR280M。3.5 減速器的選擇3.5.1 減速器傳動(dòng)比 起升機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比按下式計(jì)算: =/ (3.9)式中:電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)動(dòng)(r/min) ； 卷筒轉(zhuǎn)速(r/min) 。 按所采用的傳動(dòng)方案考慮傳動(dòng)比分配,選用標(biāo)準(zhǔn)減速器或進(jìn)行減速器裝置的設(shè)計(jì),根據(jù)i確定出實(shí)際傳動(dòng)比i。所以:=582/76.43=7.6=969/76.43=12.63.5.2 標(biāo)準(zhǔn)減速器的選用 （1）承載能力計(jì)算 起重機(jī)各機(jī)構(gòu)的工作級(jí)別為M1M8,QJ型、QJD型減速器承載能力是以M5工作級(jí)別為基準(zhǔn)的需用輸入功率PM5.查看機(jī)械設(shè)計(jì)表16-2-2116-2-2，參照上面的傳動(dòng)比和軸的轉(zhuǎn)速得， 當(dāng)

37、n=582r/min,i=7.6時(shí)，開(kāi)閉繩減速機(jī)選用QJR400-10H型，額定功率為155KW，傳動(dòng)比為10，額定轉(zhuǎn)速710，輸入軸直徑為135mm 當(dāng)n=969r/min,i=12.6時(shí)，支持繩減速機(jī)選用QJR335-12.5 H型，額定功率為98KW，傳動(dòng)比為12.5，額定轉(zhuǎn)速950，輸入軸直徑為115mm.3.5.3 減速器的驗(yàn)算減速器輸出軸通過(guò)齒輪聯(lián)接盤與卷筒相聯(lián)時(shí),輸出軸及其周端承受較大的短暫作用的扭矩和徑向力,一般還需對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)算: =/ (3.11)式中: P0P0=1.25P電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速； 所選減速器選擇的工作狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速。=110710/582=134.2155KW=759

38、50/969=73.598KW 所以初選減速器滿足要求。3.6 制動(dòng)器的選擇 制動(dòng)器是保證起重機(jī)安全的重要部件,起升機(jī)構(gòu)的每一套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置至少要裝設(shè)一個(gè)支持制動(dòng)器。吊運(yùn)液態(tài)金屬及其他危險(xiǎn)物品的起升機(jī)構(gòu),每套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)裝置至少應(yīng)有兩個(gè)支持制動(dòng)器。支持制動(dòng)器是常閉式的,制動(dòng)輪必須裝在與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性聯(lián)結(jié)的軸上。起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須大于由貨物產(chǎn)生的靜轉(zhuǎn)矩,在貨物處于懸吊狀態(tài)時(shí)具有足夠的安全度,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足下式要求: /(2) (Nm) (3.12)式中:制動(dòng)器制動(dòng)轉(zhuǎn)矩(Nm) ； 制動(dòng)安全系數(shù),與機(jī)構(gòu)重要程度和機(jī)構(gòu)工作級(jí)別有關(guān),見(jiàn)表15； 額定起升載荷(N)； 機(jī)構(gòu)總效率； 卷

39、筒卷繞直徑(m) ； 滑輪組倍率； 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比。表15 制動(dòng)安全系數(shù)起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和使用場(chǎng)合KMM起升機(jī)構(gòu)和一般起升機(jī)構(gòu)1.5M,M起升機(jī)構(gòu)和重要齊聲機(jī)構(gòu)1.75M起升機(jī)構(gòu)2M起升機(jī)構(gòu)2.5在同一套驅(qū)動(dòng)裝置中裝兩個(gè)支持制動(dòng)器1.25 兩套驅(qū)動(dòng)裝置,剛性連接,每套裝置有兩個(gè)支持制動(dòng)器1.25兩套以上驅(qū)動(dòng)裝置,剛性相聯(lián),每套裝置有兩個(gè)支持制動(dòng)器1.1液壓起升機(jī)構(gòu)1.25 所以=1.75。開(kāi)閉繩：/(2)=1.7516100.50.9/(2410) 1575 Nm 支持繩：/(2)=1.7516100.50.9/(2412.5) 1260 Nm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查的標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器,選用ZWZA40

40、0/400 型制動(dòng)器。 如果起升機(jī)構(gòu)中有兩個(gè)制動(dòng)器,其中一個(gè)是載荷自動(dòng)式制動(dòng)器,另一個(gè)制動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)同軸(如電動(dòng)葫蘆),載荷自制式制動(dòng)器的制動(dòng)安全系數(shù)為1.1,高速軸上的制動(dòng)器為1.25。在手動(dòng)起升機(jī)構(gòu)中,可以用自鎖式傳動(dòng)副代替兩個(gè)制動(dòng)器中的一個(gè)。在液壓傳動(dòng)的起升機(jī)構(gòu)中,平衡閥(或液壓鎖)中的單向閥可視為第二個(gè)制動(dòng)器。 推薦支持制動(dòng)與控制制動(dòng)并用,以減緩制動(dòng)器的磨損,減輕因制動(dòng)過(guò)猛產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)。控制制動(dòng)器一般是電氣式的,如再生制動(dòng),反接制動(dòng),能耗制動(dòng)及渦流器制動(dòng)等?？刂浦苿?dòng)僅用來(lái)消耗動(dòng)能,使物品安全減速。在與控制制動(dòng)并用時(shí),支持制動(dòng)器的制動(dòng)安全系數(shù)應(yīng)滿足上述要求。圖10 制動(dòng)器示意圖3.7

41、 聯(lián)軸器的選擇依據(jù)所選的扭矩,轉(zhuǎn)速和被聯(lián)接的軸徑等參數(shù)選擇聯(lián)軸器的具體規(guī)格,起升機(jī)構(gòu)中的聯(lián)軸器應(yīng)滿足下式要求: = (3.13)式中: 所傳扭矩的計(jì)算值(Nm)； 按第類載荷計(jì)算的軸傳最大扭矩,對(duì)高速軸=(0.70.8),在此為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許過(guò)載倍數(shù), 為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩, =9550/(Nm),電動(dòng)機(jī)額定功率(kW),為轉(zhuǎn)速(r/min)；對(duì)低速軸, =,在此為起升載荷動(dòng)載系數(shù),為鋼絲繩最大靜拉力作用在卷筒的扭矩(Nm)； 聯(lián)軸器許用扭矩(Nm),由手冊(cè)或產(chǎn)品目錄中查得； 聯(lián)軸器重要程度系數(shù),對(duì)起升機(jī)構(gòu)=1.8,其他見(jiàn)表16； 角度偏差系數(shù),選用齒輪聯(lián)軸器時(shí), 值見(jiàn)表17,其他類型聯(lián)軸器=1。

42、表16 系數(shù)載荷機(jī)構(gòu)類型起升,變幅運(yùn)行,回轉(zhuǎn)1.81.31.3表17 系數(shù)軸的角度偏差0.250.511.51.01.251.51.75代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果,根據(jù)結(jié)果選取聯(lián)軸器,靠電動(dòng)機(jī)端軸的聯(lián)軸器,選用CLZ3型半聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩為5198.4 Nm, 飛輪力矩kgm，質(zhì)量kg；靠減速器的軸端聯(lián)軸器，選取ZQ-650型減速器半齒聯(lián)軸器，最大容許轉(zhuǎn)矩 Nm,飛輪矩 kgm，質(zhì)量 kg。前面的計(jì)算都是考慮機(jī)構(gòu)處于穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的精力計(jì)算。眾所周知，起重機(jī)是一種間歇?jiǎng)幼鞯臋C(jī)械，工作是周期性的。在每個(gè)工作循環(huán)中，起升機(jī)構(gòu)也被斷續(xù)地開(kāi)動(dòng)與停止，而每次開(kāi)動(dòng)過(guò)程中又都包括有起動(dòng)（加速）、穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)（等速）及制動(dòng)（減速