1、.摘要 我做的畢業(yè)設計課題是單梁橋式起重機。單梁橋式起重機是一種輕型起重設備,它適用起重量為0.55 噸,適用跨度4.516.5米,工作環(huán)境溫度C在-20到40范圍內(nèi),適合于車間、倉庫、露天堆場等處的物品裝卸工作。橋架由一根主梁和兩根端梁剛接組成。根據(jù)起重量和跨度,主梁采用普通工字鋼和U形槽組合焊接形成。主梁和端梁之間采用承載凸緣普通螺栓法蘭連接。提升機構采用CD型電葫蘆。 此次設計的主要內(nèi)容有：問題的提出、總體方案的構思,結構設計及對未知問題的探索和解決方案的初步設計,裝配圖、零件圖等一系列圖紙的設計與繪制,以及畢業(yè)設計說明書的完成。關鍵詞 ：起重機；橋式起重機；大車運行機構；小車運行結構；

2、小車起升；結構橋架；主端梁 ABSTRACTThe topic of my graduation design is list the beam bridge type derrick of design the list beam bridge type derrick is a kind of light heavy equipments, it start to apply the weight as 0.55 tons, apply to across degree 4.516.5 meters, the work environment temperature is -20to 40

3、.Inside scope, suitable for car, warehouse, open-air heap field etc. of the product pack to unload a work. The bridge was carried beam by a lord beam and 2 to just connect to constitute.Accordingto weight with across a degree, lord beam adoption common the work word steel and U form slot combination

4、 weld formation.Lord beam and carry an of beam an adoption loading To good luck common stud bolt method orchid conjunction.Promote the organization adoption CD type an electricity bottle gourd.The main contents of this time design have:The problem put forward, conceive outline of total project, poss

5、ibility design, structure design and draw towards doing not know a problem of investigate and solution of first step design, assemble diagram, spare parts diagram wait a series the design of the diagram paper with, end include graduation design manual of completion.Keywords: cranes;bridge type derri

6、ck ；During operation organization; Car running structure; Car hoisting structure; Bridge; Main girders.目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc26684 HYPERLINK l _Toc29662 HYPERLINK l _Toc14058 前 言6 HYPERLINK l _Toc351 1 單梁橋式起重機的概述7 HYPERLINK l _Toc22248 1.1單梁橋式起重機的整體描述7 HYPERLINK l _Toc10374 1.1.2 單梁橋式起重機機構

7、的特點8 HYPERLINK l _Toc10800 1.1.3 單梁橋式起重機的基本參數(shù)8 HYPERLINK l _Toc14871 1.1.4 桁架梁和箱形梁的比較8 HYPERLINK l _Toc8800 1.2 LD型電動單梁橋式起重機各部件的作用位結構8 HYPERLINK l _Toc23930 1.2.1 主梁8 HYPERLINK l _Toc23676 1.2.2 端梁8 HYPERLINK l _Toc27127 1.2.3主梁和端梁的聯(lián)接9 HYPERLINK l _Toc4022 1.2.4 電動葫蘆9 HYPERLINK l _Toc10967 1.2.5 大車9

8、 HYPERLINK l _Toc3979 1.2.6 小車架10 HYPERLINK l _Toc28052 1.2.7 小車10 HYPERLINK l _Toc25528 1.2.8操縱室10 HYPERLINK l _Toc19661 1.3 運行機構10 HYPERLINK l _Toc23412 1.3.1 小車運行機構11 HYPERLINK l _Toc619 1.3.2 大車運行機構11 HYPERLINK l _Toc22040 2 工作條件及設計要求12 HYPERLINK l _Toc2763 2.1 型式及設計的構造特點13 HYPERLINK l _Toc1934

9、2.2 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號14 HYPERLINK l _Toc27226 2.3 主梁設計計算14 HYPERLINK l _Toc31148 2.3.1 主梁斷面幾何特性142.3.2 主梁強度的計算16 HYPERLINK l _Toc7114 2.3.3剛度計算21 HYPERLINK l _Toc8099 2.3.4 穩(wěn)定性計算 PAGEREF _Toc8099 23 HYPERLINK l _Toc1578 2.4 端梁設計計算 PAGEREF _Toc1578 232.4.1 輪距的確定24 HYPERLINK l _Toc10831 2.4.2 端梁中央斷面幾何特性24 H

10、YPERLINK l _Toc27879 2.5 起重機最大輪壓25 HYPERLINK l _Toc13685 2.5.1起重機支座及作用 PAGEREF _Toc13685 25 HYPERLINK l _Toc4728 2.5.2 起重機最大輪壓的計算 PAGEREF _Toc4728 26 HYPERLINK l _Toc24665 2.6 最大歪斜側向力30 HYPERLINK l _Toc27950 2.7 端梁中央斷面合成應力31 HYPERLINK l _Toc13233 2.8 車輪軸對端梁腹板的擠壓應力 PAGEREF _Toc13233 31 HYPERLINK l _T

11、oc26573 2.9 主、端梁連接計算 PAGEREF _Toc26573 32 HYPERLINK l _Toc13204 2.9.1 主、端梁連接形成式及受力分析 PAGEREF _Toc13204 32 HYPERLINK l _Toc32331 2.9.2 螺栓拉力的計算 PAGEREF _Toc32331 33 HYPERLINK l _Toc8158 3 小車起升和運行機構的設計計算36 HYPERLINK l _Toc17648 3.1 電動葫蘆起升機構設計計算37 HYPERLINK l _Toc19337 3.1.1 電動葫蘆的基本設計參數(shù)37 HYPERLINK l _T

12、oc23746 3.1.2 電動葫蘆起升機構簡要設計步驟38 HYPERLINK l _Toc26300 3.2 電動葫蘆運行機構設計計算45 HYPERLINK l _Toc18893 3.2.1.電動小車運行靜阻力計算45 HYPERLINK l _Toc12236 3.2.2.電動機的初選預驗算46 HYPERLINK l _Toc22949 3.2.3 傳動比47 HYPERLINK l _Toc27723 3.2.4 制動器的選擇與計算48 HYPERLINK l _Toc22713 4 大車運行機構設計計算 PAGEREF _Toc22713 50 HYPERLINK l _Toc

13、26499 4.1 確定機構傳動方案 PAGEREF _Toc26499 50 HYPERLINK l _Toc15190 4.2 選擇車輪和軌道,驗算車輪強度 PAGEREF _Toc15190 50 HYPERLINK l _Toc2549 4.3 驗算車輪的疲勞強度 PAGEREF _Toc2549 50 HYPERLINK l _Toc8131 4.4 傳動裝置設計計算 PAGEREF _Toc8131 52 HYPERLINK l _Toc31115 4.4.1 選擇電動機 PAGEREF _Toc31115 52 HYPERLINK l _Toc31246 4.4.2 大車運行機構

14、的功率計算 PAGEREF _Toc31246 53 HYPERLINK l _Toc28831 4.4.3 驗算電動機 PAGEREF _Toc28831 53 HYPERLINK l _Toc32653 4.5設計減速裝置55 HYPERLINK l _Toc10765 4.5.1選擇減速器的類型55 HYPERLINK l _Toc22305 4.5.2確定減速器的型號56 HYPERLINK l _Toc29404 4.6 起重機有關使用機構的安全裝置57 HYPERLINK l _Toc31921 4.6.1 緩沖器57 HYPERLINK l _Toc31108 4.6.2 起升高

15、度限位器58 HYPERLINK l _Toc16225 4.6.3 行程限位器58 HYPERLINK l _Toc24670 4.6.4 安全開關58 HYPERLINK l _Toc728 4.7 起重機的組裝及試車要求58 HYPERLINK l _Toc13196 4.7.1起重機的安裝注意事項58 HYPERLINK l _Toc8122 4.7.2 起重機的試車要求60 HYPERLINK l _Toc18139 致 謝62 HYPERLINK l _Toc13362 參考文獻63.前 言光陰似箭,轉眼間四年大學生活即將結束,畢業(yè)設計是對我們四年大學生活的一個總結,更是對四年大學

16、學習成果的檢驗。它要求我們應用所掌握的基本理論知識去解決現(xiàn)實中的一些問題,進而提高我們各方面的能力,如：收集信息的能力,發(fā)現(xiàn)問題的能力,獨立分析和解決實際問題的能力,獲取新知識的能力以及綜合運用所學知識和技能的能力。為積極響應院方號召,更好的完成本次畢業(yè)設計工作,畢業(yè)設計工作展開前我進行了畢業(yè)實習,通過工廠實習,了解了橋式起重機的基本結構和基本工作原理,從而為順利完成畢業(yè)設計奠定了堅實的基礎。我畢業(yè)設計的課題是單梁橋式起重機。單梁橋式起重機是一種輕型起重設備,適合于車間、倉庫、露天堆場等處的物品裝卸工作。橋架由一根主梁和兩根端梁剛接組成。根據(jù)起重量和跨度,主梁采用普通工字鋼和U形槽組合焊接形成

17、。主梁和端梁之間采用承載凸緣普通螺栓法蘭連接。這次設計主要是對其主梁和端梁等橋架重點設計,包括一些常規(guī)性的強度剛度及穩(wěn)定性的設計,除此還有一些驅動裝置的計算,從而達到初步具備設計起重機重要部件的基本能力,為以后的設計和起重機選用奠定一定的基礎。1 單梁橋式起重機的概述1.1單梁橋式起重機的整體描述 起重機是具有起重吊鉤或其它取物裝置在空間內(nèi)實現(xiàn)垂直升降和水平運移重物的起重機械。 LD型電動單梁橋式起重機為一般用于機械制造、裝配、倉庫等場所此次設計的是用于機修車間。LD型電動單梁橋式起重機不適于用來調運熔化金屬赤熱金屬、易燃品及其危險物品,也不適用于在有爆炸危險、火災危險、充滿腐蝕性氣體和相對濕

18、度大于85%的場所工作。LD型電動單梁起重機是在天津起重設備廠70年代初開發(fā)的DL型電動單梁起重機基礎上,經(jīng)全國聯(lián)合設計研發(fā)而成,配套的電動葫蘆為CD和MD型。是一種有軌運行的輕小型起重機,額定起重 0.55.0 噸,適用跨度7.522.5米,工作級別在A3A5,工作環(huán)境溫度在-25 40 范圍內(nèi)。起重機運行速度小于45m/min時,采用地面跟隨式操縱,運行速度大于45m/min時,采用操縱室操縱。 1.1.1 單梁橋式起重機的工作方式它安裝在廠房高出兩側的吊車梁上,整機可在吊車梁上鋪設的軌道上橫向行駛,起重小車沿小車軌道行駛。吊鉤做升降運動,即與CD1型或MD1的電動葫蘆配套使用完成重物的升

19、降、平移。1.1.2 單梁橋式起重機機構的特點主要優(yōu)點是：結構簡單、重量輕、對廠房的負荷小、耗電少。主梁與端梁采用螺栓連接、拆裝、運輸、補充備件方便,輪壓小,安裝快,維修方便。缺點是起重量不大。1.1.3 單梁橋式起重機的基本參數(shù)起重量、起升高度、起升速度、葫蘆運行速度、大車運行速度、跨度、車輪與軌距。1.1.4 桁架梁和箱形梁的比較桁架梁擋風面積小、風阻力小、節(jié)省鋼材；缺點是外形尺寸大,要求廠房建筑高度大,而且橋梁是由很多根不同型號和規(guī)格的桿件逐件焊接而成,費工、費錢。箱型梁的優(yōu)點：外形尺寸小,用整塊鋼板焊成,便于下料和采用自動焊接,適合大批量生產(chǎn)；缺點是自重較大。1.2 LD型電動單梁橋式

20、起重機各部件的作用位結構 LD型電動單梁主要由主梁、端梁、主動輪、被動輪、工字鋼、大車驅動裝置和小車組成。1.2.1 主梁 主梁是采用鋼板壓延成型的U型槽鋼與工字鋼組焊而成的箱型實腹梁。作用是支承著可移動的小車,并能沿鋪設的專用軌道運行,將起重機的全部質量的重力傳給廠房建筑結構,結構簡單適用,工藝性好。1.2.2 端梁 由兩種形式：一種是鋼板壓延成型的U型槽鋼組焊成形,在焊接車門那個箱形結構,適用于做中、小起重機吊鉤橋式起重機的端梁；另一種是四塊鋼板拼成的箱形結構,通常配制帶角形軸承箱的車輪組,但焊接工作量大,生產(chǎn)效率低于前種本產(chǎn)品采用前一種 。1.2.3主梁和端梁的聯(lián)接兩種形式：一種是在主梁

21、的兩端,螺栓加減載凸緣連接形式。這種方式的優(yōu)點是：主、端梁可以分批生產(chǎn)再組裝,加工及庫存的占地面積小、輸送方便、費用較低。另一種形式是加連接板再焊接的方法聯(lián)接。優(yōu)點是：制造簡單、裝拆方便、成本低,是我國中、小起重機吊鉤橋式起重機端梁和主梁的主要連接形式。本產(chǎn)品采用第一種連接方式1.2.4 電動葫蘆它是一種由電機驅動,經(jīng)卷筒、滑輪或起重鏈條,帶動取物裝置升降的輕小型起重設備。它具有體積小、重量輕、操作維修方便、價格低、安全可靠等特點,主要應用于起重量及工作范圍要求不大或對工作速度要求不高的場合。將上部固定,可將起重設備單獨使用或是通過小車懸掛在工字鋼軌上運行,電動單梁橋式起重機、龍門起重機、臂架

22、型起重機的起重小車,使用作業(yè)面積擴大,使用場合增多,由于如此靈活,可作工廠、碼頭、倉庫、等常用的起重設備。電動葫蘆有漸開線外嚙合齒輪傳動和行星齒輪傳動兩類,但前者具有制造簡單、維修方便、效率高等特點。1.2.5 大車使起重機作水平運動,用于搬運貨物或調整工作位置,同時可將作用在起重機上的載荷傳給支承它的基礎。大車軌道中心間的距離稱為跨度S,在該軌道上運行的動作稱為大車運行。在橋架的中心或兩端裝有大車運行電動機,從電動機的水平軸引出動力,驅動半數(shù)的車輪。1.2.6 小車架是支承和安裝電動葫蘆和小車運行機構的機架,同時又是傳遞起升載荷的金屬結構,LD型起重機采用工字鋼。1.2.7 小車是小車作水平

23、運動,用以搬運貨物或調整工作位置,同時將作用在小車上的載荷傳給支承的主梁。本品采用電動機、卷筒、制動器、鋼絲繩和吊鉤于一體的CD型電動葫蘆。1.2.8操縱室用于司機操縱起重機的運行工作,操作室的構造與位置安裝應保證使司機有良好的視野。其結構分為敞開式與封閉是兩種,橋式起重機的操作室應安裝在無滑線一側的橋架上。1.3 運行機構 運行機構的任務是使起重機或小車作水平運動,用于搬運貨物或調整工作位置,同時可將作用在起重機或小車上的載荷傳給支承它們的基礎。陸上的起重機的運行機構分為有軌道運行和無軌道運行兩類,而橋式起重機的運行屬于前一類。橋式起重機上的運行機構：由電機、傳動裝置、制動器和車輪組成。 運

24、行機構是依靠主動車輪與輪道間的摩擦力來實現(xiàn)驅動的。為了保證有足夠大的驅動輪,驅動車輪應布置得當,在任何情況下,都應使其具有足夠大的輪壓。橋式起重機上運行機構的驅動輪,通常為總輪數(shù)的一半,采用對稱成四角布置,這樣可保證驅動輪輪壓之和不變,不會發(fā)生打滑現(xiàn)象,使機構運行正常。1.3.1 小車運行機構LD型電動單梁橋式起重機采用自行式的自動葫蘆。1.3.2 大車運行機構LD型電動單梁橋式起重機的大車運行機構一般均作分別驅動的型式每一邊軌道上的大車運行機構的主動車輪分別用單獨的電動機來驅動,電動機采用帶制動器的繞線型電動機或帶制動器的變極籠型電動機。司機室操縱室用繞線的電動機,傳動裝置采用自行式電動葫蘆

25、電動小車的閉線減速器。一級開式齒輪減速器的型式。其中閉式齒輪部分是專用同軸式減速機,這種型式的傳動裝置簡單、輕巧、零件數(shù)量少、通用化程度高,便于制造和修理,開式齒輪較易磨損,傳動效率稍低。采用全封閉型減速器或采用帶制動器的電動機減速器套裝組合式的傳動裝置便于專業(yè)化生產(chǎn),傳動效率較高,但制造及安裝精度要求較高。QS系列三合一減速器為三級漸開線布置平行軸傳動外嚙合漸開線硬齒面圓柱齒輪減速器中華人民XX國專業(yè)標準號為：ZBJ1902790。減速器直接按與帶制動器的繞線鼠籠式電動機相配,集減速器、電動機、制動器為一體,制動器不需配電源,所配電機具有雙重功能接通電源即可旋轉,切斷電源后,電機本身即產(chǎn)生制

26、動力矩而制動。大車運行機構中采用三合一驅動部件,使機構變得非常緊湊、自重輕、分組性好、裝配與更換方便,不受橋架起臺和小車架變形的影響,并由于驅動部件不與走臺相連接,可以減少主梁的扭轉載荷,而且可使走臺的構造也大為簡化,但當電動機容量增大時,懸臂受力復雜化。故大型起重機的運行機構,目前仍采用分組式分別驅動,大車輪采用圓柱形踏面的雙輪緣車輪,小車車輪采用圓錐鼓形車輪。2 工作條件及設計要求為機修車間設計一臺LD型電動單梁橋式起重機,具體要求如下：起重量：5噸起升高度：9米電動葫蘆運行速度：30m/min電動葫蘆的起升速度：8 m/min葫蘆最大輪壓：P max=1900公斤kg葫蘆自重：G=500

27、kg起重機跨度：16.5 m大車運行速度：45m/min大車輪距：2.5m工作級別：M5工作環(huán)境：一般常溫使用壽命：10年操縱室操縱：G操=400公斤2.1 型式及設計的構造特點LD型電動單梁橋式起重機由橋梁、小車、大車運行機構、電器設備構成。橋架由一根主梁和兩根端梁用螺栓連接而成。電動單梁橋式起重機是一種有軌運行的輕小型起重機。它適用于額定起重量為：0.55噸,適用跨度為4.516.5米,工作環(huán)境溫度在-2540范圍內(nèi),起重機的工作級別為A3A5,LD型電動橋式起重機是按中級工件類型設計和制造的。本次設計的LD型電動單梁橋式起重機的主梁結構式采用鋼板壓延成形的U形槽鋼與工字鋼組焊成的箱形實腹

28、梁。端梁也是用鋼板壓延成U形槽鋼,再組焊成箱形封閉箱,為貯存,運輸方便,在主梁與端梁之間用M20的螺栓45號鋼制連接而成。大車運行時靠兩臺錐形轉子電機,通過齒輪減速裝置驅動兩邊的主動車輪實現(xiàn)移動。運行機構采用分別驅動形式制動靠錐形轉子制動的交流異步電機來完成。起重機主電源由廠房一側的角鋼或圓鋼滑觸線引入,電動葫蘆由電纜供電。電動單梁橋式起重機的外形如下圖1所示：圖1 電動單梁橋式起重機2.2 選擇電動葫蘆的規(guī)格型號電動葫蘆的形式與參數(shù),參見產(chǎn)品樣本,選用目前應用得最多的CD1型。CD1型電動葫蘆的起重量一般為0.510噸,起重高度為630m,起升速度為8 m/min,起重量為10t時為7 m/

29、min。而CD1型電葫蘆具有兩種起升速度,除常速外,還有0.8 m/min的慢速可滿足精密裝卸,砂箱合模等精細作業(yè)的要求。電動葫蘆的總體結構可分為起升機構和運行機構兩部分,起升機構由電動機、制動器、減速裝置、卷筒裝置以及吊鉤滑輪組等組成。本次設計的電動小車采用CD1型5t電動葫蘆,CD1型電動葫蘆的主電機為帶錐形制動器的錐形轉子電機,電機和制動器制成一體。使電動葫蘆結構緊湊、自重輕。據(jù)資料查得,電動葫蘆型號CD15-9D,自重為500kg。結果：選用CD15-9D。其設計計算見后面。2.3 主梁設計計算2.3.1 主梁斷面幾何特性根據(jù)系列產(chǎn)品資料,粗布給出主梁的斷面尺寸如圖示：圖2 主梁斷面尺

30、寸根據(jù)系列產(chǎn)品資料,查得28a普型工字鋼GB706-65的尺寸參數(shù)： h= 280mm b=122mm d=8.5mm t=13.7mm F1=55.45 q=43.4公斤/m 主梁斷面面積 J x=7114cm J y=345cmF=0.5l1-21+21h1+22l2+F1+l3 = 151cm 主梁斷面水平形心軸x-x位置y1= 式中：F1主梁面的面積cm.F1 y1x-各部分面積對x-x軸的距離cmy1x-各部分面積形心至x-x軸的距離則：y1 =37cmy2 =4cm結果：F=151cmy1=37cm y2 =4cm 主梁斷面慣性矩 J x=J xi+F iy1=111545J y=

31、J y i+F iy1=21849 結果：J x=111545 J y=218492.3.2 主梁強度的計算 根據(jù)這種起重機的結構形式及特點,可以不考慮水平慣性對主梁造成的應力,水平面內(nèi)對主梁的扭轉作用也可以忽略不計。該主梁的強度計算按第類載荷進行組合,由于小車的輪距很小,可近似的按集中載荷計算。跨中斷面彎曲正應力包括：梁的整體彎曲應力和由小車輪壓在工字鋼下翼緣引起的局部彎曲應力兩部分,合成后進行強度校核。梁的整體彎曲在垂直平面內(nèi)按簡支梁計算,在水平面內(nèi)按剛度的框架計算：圖3 簡支梁受力分析 垂直載荷在下翼緣引起的彎曲應力根據(jù)起重機設計手冊計算：x= 單位：公斤/厘米式中：P=Q+KIIG葫其

32、中：Q-額定起重量,Q=5000公斤；G葫-電動葫蘆自重,G葫=500公斤；-動力系數(shù),對于中級工作類型,=1.2； k-沖擊系數(shù),對于操縱室操縱時 ,k=1.1；y1-主梁下表面距斷面形心軸x-x的距離,y1=37厘米 ；Y x-主梁跨中斷面對x-x軸慣性力矩,y x=111545； l-操縱室重心到支點的距離,l=100cm； G操-操縱室的重量,G操=400公斤； G葫 電動葫蘆的自重, G葫=500公斤； q-橋架單位長度重量公斤米； q= 1000F+q其中： F-主梁斷面面積,F=0.0151 m-材料比重,對鋼板,=7.85tm q-材料橫加筋板的重量所產(chǎn)生的均布載荷,q=7.5

33、 tm；所以：x=1060公斤/厘米主梁工字鋼下翼局部彎曲計算圖4 工字鋼下翼輪壓局部 計算輪壓作用點位置i及系數(shù) i=a+c-e 式中：i-輪壓作用點與腹板表面的距離cm； c-輪緣同工字鋼翼緣邊緣之間的間隙,取c=0.4 cm； a= 2=5.675cme=0.164Rcm對普型工字鋼,翼緣表面斜度為.R-為葫蘆定輪踏面曲率半徑,由機械手冊31.84查得R=17.5 cm 則： e=0.16417.5=2.87 cm所以：i=5.6750.4-2.87=3.205=3.2055.675=0.57結果：i=3.205 =0 .57工字鋼下翼緣局部曲應力計算：圖5 主梁工字鋼如上圖所示L點橫向

34、在oxy平面內(nèi),局部彎曲應力1由下式 計算：x=式中： a1-翼緣結構形成系數(shù),貼板補強時取a1=0.9； k1-局部彎曲系數(shù),由圖可得：k1=1.9圖6 局部彎曲系數(shù) 其中：t-工字鋼翼緣平均厚度 -補強板厚度 t0=t+=1 cmt=1.37 cm t0=1.37+1=2.37=5.61 cm所以：1=579公斤/厘米結果：1=579公斤厘米如圖,1點縱向局部彎曲應力為2由下式計算：2=式中：k2由圖得：k2=0.6所以：2=183公斤厘米如圖中得點縱向局部彎曲應力為3,由下式計算：3=式中：K3-局部彎曲系數(shù),查圖得：k3=0.4 a2-翼緣結構形式系數(shù),貼板補強時a2=1.5所以：3=

35、1.50.419005.61=203公斤厘米主梁跨中斷面當量應力計算圖中的1點當量應力為當= =1077公斤厘米=1800公斤厘米點當量應力為當,由下式計算：當i=x+3=1060+203=1263公斤厘米 =1800公斤厘米2.3.3剛度計算垂直靜鋼度計算 f=f=式中：f-主梁垂直靜撓度cmP-靜載荷公斤P=Q+G=5000+500=5500公斤L-跨度 L=1100厘米E-材料彈性衡量,對3號鋼E=2.11010公斤/厘米J x-主梁斷面垂直慣性矩J x=111545f-許用垂直靜撓度cm,取f=厘米所以： f=2.2cmf=1650700=2.36cm ff 所以滿足要求結果水平靜剛度

36、計算 f水=f水=式中:f水-主梁水平靜撓度,cm； P-水平慣性力,公斤； P=5000+50020=275公斤； J y-主梁斷面水平慣性矩； J y=21849 ；f水-許用水平靜撓度,取f水= 厘米。f水=1650200=0.825cm； f水=0.56cm f水f水=0.825厘米滿足要求動剛度計算： 在垂直方向的自振周期： T=2T 0.3s 式中：T-自振周期秒 M-起重機和葫蘆的換重量, M= 其中：g-重力加速度,g=980cm/s； L-跨度, L=1650cm； q-主梁均布載荷,q=1.26公斤/厘米； G-電動葫蘆的重量,G=500公斤。 所以：M=1.75公斤秒厘米

37、 K=5006公斤厘米則：T=0.1112秒 TT=0.3s2.3.4 穩(wěn)定性計算 主梁整體穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁水平剛度比較大,故可不計算主梁的整體穩(wěn)定性。 主梁腹板的局部穩(wěn)定性 由于葫蘆小車的輪壓作用在主梁的受拉區(qū),所以主梁腹板局部穩(wěn)定性不計算。 受壓翼緣板局部穩(wěn)定性 由于本產(chǎn)品主梁是冷壓形成的U形槽鋼,通過每隔一米間距的橫向加筋板及斜側板同工字鋼組焊成一體。U形槽鋼的兩圓角都將大大加強上翼緣板穩(wěn)定性,所以受壓翼緣板局部穩(wěn)定性可不計算。2.4 端梁設計計算本產(chǎn)品的端梁結構采用鋼板冷壓成U形槽鋼,再組焊成箱形端梁,見下圖,端梁通過車輪將主梁支承在軌道上,端梁同車輪的聯(lián)接形成是將車輪通過心軸安

38、裝在端梁的腹板上。圖7 端梁2.4.1 輪距的確定= 即k=L =16.5 =2.3573.3m 取k=2.5m=250厘米2.4.2 端梁中央斷面幾何特性 斷面總面積 參數(shù)見中央斷面圖,則： F=2300.5+2210.5+28.51=79.5cm 形心位置 則： y1=15.4cm 所以：y2=30-15.4=14.7cm 則：z1= 79.5 =7.9cm 所以：z2=23-z1=15.1cm 斷面慣性矩 J x=8452.34 J y=6659.6以上的計算公式均出自起重機設計手冊P146平行移動軸公式：Iz1=I z+aA I z= 斷面模數(shù) W x=J x/y1=8452.3415

39、.4=751cm W y=J y/Z2=6659.615.1=441cm2.5 起重機最大輪壓 一般的單梁橋式起重機是由四個車輪支承的,起重載荷通過這些支承點傳到軌道道上。2.5.1起重機支座及作用 起重機支座反力作用見下圖：圖8 起重機支反力作用2.5.2 起重機最大輪壓的計算 帶額定載荷小車分別移到左、右兩端極限位置時,按第類載荷計算最大輪壓。 1操縱室操縱,當載荷移到左端極限位置時,各車輪輪壓 Na=+ KG輪主+ KG驅+ Nb=+ KG輪主+ KG驅+ N c=+ KG輪從+ KG驅+ Nd=+ KG輪從+ KG驅+ 式中：Q-額定起重量,Q=5000公斤； G-電葫蘆重量,G=50

40、0公斤； K-沖擊系數(shù),對有操縱室的單梁吊取k=1.1；-動力系數(shù),對中級工作類型單梁吊取=1.2； G端-端梁重,G端=165kg； G輪主-主動輪裝置重,G輪主=65.5； G輪從-從動輪裝置重,G輪從=46公斤； G驅-驅動裝置,G驅=497公斤； G操-操縱室重量,G操=400公斤； q-主梁單位長度的重量.q=126公斤/m=1.26公斤/cm； L-跨度,L=1650厘米； k-輪距,k=250cm； s1=841.5cm s2=1310cm 均出自起重機計算實例。所以： N a=3936N N b=9600N N c=9060N N d=41920N 操縱室操縱當載荷移到右端極限

41、位置時各車車輪輪壓： N a=+ KG輪主+ KG驅+ N b=+ KG輪主+ KG驅+ N c=+ KG輪從+ KG驅+ Nd=+ KG輪從+ KG驅+ 式中：l2=694cm所以：N a=10890N N b=38050N N c=37520N N d=13450N當起重機滿載時,無論在左端或右端 NA=ND NBNC都相差不大,因此,計算均通過。 當起重機空載時a.操縱室操縱起重機各輪的輪壓運行到左側時Na空=+ KG輪主+ KG驅+ Nb空=+ KG輪主+ KG驅+ N c空=+ KG輪從+ KG驅+ Nd空=+ KG輪從+ KG驅+ 式中的各參數(shù)與前面所表示的一樣則： N a空=10

42、900N N b空=8050N N c空=7510N N d空=13460N 4操縱室操縱,空載時移到右端極限位置時,各車輪的輪壓： Na空=+ KG輪主+ KG驅+ Nb空=+ KG輪主+ KG驅+ N c空=+ KG輪從+ KG驅+ N d空=+ KG輪從+ KG驅+ 所以：N a空=8510N N b空=10440NN c空=9900N N d空=11070N所以,電動單梁橋式起重機對操縱室操作滿載時,它的最大輪壓是當載荷移到左端極限位置時的從動輪D上,即：N D為最大輪壓N max=41920N.N min為最小輪壓,出現(xiàn)在當起重機空載時,電動葫蘆移到左側時B輪上的輪壓,即N min=

43、N B空=8050N2.6 最大歪斜側向力 起重機運行時,由于各種原因會出現(xiàn)跑偏、歪斜現(xiàn)象。此時,車輪輪緣與軌道側面的接觸,并產(chǎn)生運行方向垂直的側向力s.圖9 橋架簡圖 由上圖所示：當載荷移到左端極限位置時,操縱室操縱時最大輪壓為ND=3891公斤,并認為NAND,這時的最大歪斜側向力為： SD=N式中：N-最大輪壓 ,N=4192公斤；-測壓系數(shù)。對于輪距同跨度的比例關系在之間,可取=0.1 。當載荷移到右端極限位置時,操縱室操縱最大輪壓為3805公斤,這時最大歪斜側向力為：2.7 端梁中央斷面合成應力 由于操縱室連接架加強了操縱室側端梁的強度,所以最大側向力考慮當載荷右移到極限位置時最大側

44、向力在B輪上。式中：K-輪距,K=250cm；斷面模數(shù),； -許用應力,由于端梁受力復雜,一般只計算垂直載荷和歪斜側向力,所以許用應力3號鋼取1400公斤cm；=3805250+380.5250=974公斤/厘米所以=1400公斤/厘米.安全2.8 車輪軸對端梁腹板的擠壓應力車輪軸對端梁腹板的擠壓應力為擠擠=擠式中操縱室操縱時,起重機最大輪壓,當載荷小車移到左端極限位置時,最大輪壓在D輪上,即=4192公斤；端梁腹板軸孔直徑,=7cm;端梁支撐腹板厚,=1.5cm擠許用壓應力,對3號鋼取擠=1150公斤/ cm所以擠 =4192271.5=200公斤/厘米擠=1150公斤/ cm,安全2.9

45、主、端梁連接計算2.9.1 主、端梁連接形式及受力分析 本產(chǎn)品的主、端梁連接是采用螺栓和減載凸緣結構的形式,如圖所示,主梁兩端同端梁之間各用六個M20螺栓連接。圖10 主、端梁連接受力分析：這種連接形式,可以為在主、端梁之間,垂直載荷由凸緣承受剪力及擠壓力,此情況下,螺栓主要承受由起重機運行時的歪斜側向力和起重機支承反力所是使的造成的拉力。一般水平慣性力對螺栓的影響可忽略不計。本產(chǎn)品的操縱室是由一個剛強的連接架同時連接到主梁及端梁上。這樣就加強了主、端梁之間的連接強度,所以這里僅驗算非操作室一側的主、端梁連接強度。2.9.2 螺栓拉力的計算1起重機歪斜側向力力矩的計算已知：起重量Q=5000公

46、斤 跨度L=1650cm 起重機運行速度V=45mmin如歪斜側向力簡圖所示：起重機歪斜側向力矩為：MS=sk式中;s-歪斜側向力,由前節(jié)得：s=se=380.5公斤 k-輪距 k=2.5m所以：MS=380.52.5=951公斤米 2歪斜側向力矩對螺栓拉力的計算如上圖b中,對螺栓d的計算設歪斜側向力矩MS對螺栓d的拉力為N1則N1=式中系數(shù)2.5是考慮螺栓預案緊力及載荷分布不均勻性的系數(shù)。式中：MS-歪斜側向力矩,MS=951公斤m x-螺栓d距離圖b中的y-y軸的距離 x=0.52mXi-每個受拉螺栓距離y-y軸的平方之和m所以：N1=1522公斤 3起重機支承反力對螺栓的作用力矩當載荷移

47、動到非操縱室一側的極限位置時,取端梁作為受力離體,其受力如下圖：圖11 車輪受力分析取點為受力平衡點=0得：MR=MN=RBl0式中：l0-力臂,如圖中所示,取t0=12cm； MR-支反力RB對C的作用力矩公斤m； MN-所有受拉螺栓對C點得力矩之和公斤m； RB-起重機右端支反力,可認為是RB=NB+NC；RB=3805+3752=7557公斤；所以：R=MN=RBl0=75570.12=907kgm 4支反力矩對螺栓的拉力設支反力矩MR對螺栓d的拉力為N2.N2=式中：MN-各螺栓的力矩和； MN=907公斤米； y-螺栓d中心線至上圖z-z軸的距離m；2.5-考慮螺栓預緊力及載荷分布不

48、均與性的影響系數(shù)。所以： N2=3048kg 5螺栓d承受的總拉力N0=N1+N2=1522+3048=4570kg 6驗算螺栓強度受拉螺栓強度=式中：N0-螺栓總拉力, N0=4570公斤； F0-螺栓的凈斷面面積cm,F0=；其中：d0-螺紋根徑,對于M20螺栓的螺紋底徑d0=16.75mm 即：1.675cm ； 所以 F0=3.141.675 4=2.2cm -螺栓的許用應力公斤厘米；=0.50.6s其中：s-材料屈服極限,對端梁連接螺栓采用45號鋼正火的M20螺栓,s=3600公斤厘米。所以：=45702.2=2077公斤厘米所以:強度合格 7凸緣垂直剪切應力驗算剪應力：=cRB/F

49、式中：c-受剪斷面形狀系數(shù),對矩形斷面,c取1.5；RB-支反力,RB=7557公斤；F-受剪面積,F=154=54cm；-材料許用剪切應力,=950公斤厘米。所以:=1.5755754=210公斤/cm 合格 8凸緣擠壓應力驗算擠壓應力擠=RB/ F端式中：RB-支反力,RB=6919公斤；F-承壓斷面面積,由圖b中得：F=0.454=21.6cm；端-材料的端面擠壓應力,端=2400公斤厘米。所以：端=755721.6=350公斤厘米端端=2400公斤厘米驗算通過。3 小車起升和運行機構的設計計算 CD、MD型鋼絲繩電動葫蘆是我國70年代各兄弟廠聯(lián)合設計研發(fā)的第二代電動葫蘆,CD型電動葫蘆

50、最突出的特點是采用了錐形電動機,為此,常稱CD型電動葫蘆為錐形葫蘆。CD型為常速、MD型為慢速。CD、MD型電動葫蘆為一般用途的鋼絲繩電動葫蘆。其工作級別為M2M4,工作環(huán)境溫度為-2540攝氏度。它不適合用于充滿腐蝕性氣體或相對濕度大于85%的場所,不能代替防爆葫蘆,不宜吊運熔化金屬或有毒、易燃和易爆物品。 1結構特點： CD、MD型電動葫蘆由起升機構、運行機構和電控三部分組成。起升機構：起升機構由驅動、制動、傳動和取物纏繞四種裝置組成,MD型葫蘆的起升電動機為雙機組成,兩個電機之間通過齒輪減速,速比為1:10；傳動裝置為四級圓柱齒輪減速器；取物裝置由吊鉤、鋼絲繩、卷筒等組成?？傮w布局是卷筒

51、在中間,一端為錐形制動電動機,另一端為減速器,通過長軸和橡膠聯(lián)軸節(jié)將電機軸與減速器高速軸連接在一起,卷筒外殼為圓筒形,有懸掛形和固定形之分。 2 運行機構： 運行機構由驅動、制動、傳動和車輪四種傳動裝置組成,驅動制動裝置為二合一的鼠籠錐形制動電動機,制動器為平面制動器；傳動裝置減速器為一開一閉式圓柱齒輪傳動,車輪是踏面近似圓錐形的單輪緣鍛鋼車輪。運行小車有手動、電動和鏈動之分。 3電控： 采用兩套標準的磁力啟動器,一套控制起升電動機的正反轉,即上升與下降；一套控制運行電動機的正反轉,即左右橫行。操作控制是利用手動按鈕,操作電壓多為380V,為了安全有的采用低壓36V,為了防止亂繩,卷筒上裝有導

52、繩器,導繩器橫向移動與起升限位開關配合動作,以控制起升極限位置。3.1 電動葫蘆起升機構設計計算電動葫蘆作為起升機構,其設計基準工作級別為M4,當起重量較大時采用M3作為設計基準更為經(jīng)濟合理,電動葫蘆的整機設計壽命為10年,允許不同零件選用不同的總設計壽命,如減速器的易損壞軸承總設計壽命可比齒輪低12檔,或者高12檔對整機壽命更為有利,在整十年設計壽命中允許更換23次鋼絲繩等。3.1.1 電動葫蘆的基本設計參數(shù)起重量G,起升高度H和起升速度V n是設計電動葫蘆起升機構必不可少的基本設計參數(shù),必須滿足用戶使用要求。為了保證電動葫蘆正確的進行設計,機構的工作級別和接電持續(xù)率的確定也是設計必不可少的

53、。3.1.2 電動葫蘆起升機構簡要設計步驟1 吊鉤的選用,吊鉤在我國已經(jīng)標準化,并有相應的標準,根據(jù)起重量和工作級別從有關制造廠提供的性能參數(shù)表中選擇所需要的吊鉤。 計算鋼絲繩最大靜拉力并選擇鋼絲繩鋼絲繩最大靜拉力S=29070N式中：S-鋼絲繩最大靜拉力,N； Q-起升載荷,Q=GP.g, N ；GP-起重量,kg；-電動葫蘆起升機構總效率,由起重機設計手冊查得=0.850.90,取=0.86； q-滑輪組倍率,為滑輪組分支數(shù),取q=2；-滑輪組鋼絲繩卷入卷筒的根數(shù),去=1。鋼絲繩繩徑的確定,鋼絲繩直徑不應小于下式計算的最小直徑： d=C=0.095=16mm式中d-鋼絲繩最小直徑,mm；C

54、-選擇系數(shù),；C由下表表1 選擇系數(shù)C值選出。機構工作級別為,取C=0.095為鋼絲繩的計算值,經(jīng)整圓后再選擇標準直徑的鋼絲繩,整圓后d選不應超過d計算值的25%,否則繩太粗,不易彎曲而壽命短。 由起重機計算實例附錄選得d=18.5mm驗算鋼絲繩安全系數(shù)：當按選擇系數(shù)法選擇鋼絲繩后,可根據(jù)鋼絲繩的實際破斷力驗算安全系數(shù)n。鋼絲繩理論破斷力按下式計算:式中：-鋼絲繩理論破斷力,N；d-選用的鋼絲繩直徑,mm；-鋼絲繩的抗拉強度極限,N按上表選取1700；-鋼絲繩中金屬絲截面與整個截面積的比值,與鋼絲繩結構有關,一般取=0.450.55,此處取=0.45； k-鋼絲繩編結損失系數(shù),一般取k=0.8

55、20.92,此處取0.82；所以=168534N 因此所選鋼絲繩滿足要求。 卷筒基本尺寸、轉速和強度計算 根據(jù)標準,卷筒材料一般選用鑄鐵或鑄鋼,對于工作級別為中度的卷筒,應選鑄鐵作為卷筒的制造材料。 卷筒與滑輪最小卷繞直徑的確定=hd式中：-按鋼絲繩中心計算的卷筒與滑輪的最小卷繞直徑,mm； h-與機構工作級別和鋼絲繩結構有關的系數(shù)卷筒為,滑輪為mm；按下表選?。罕? 相關系數(shù)h由于機構工作級別為,所以選擇=16mm,=18mm；d-選用鋼絲繩直徑,mm；所以=1618.5=296mm卷筒相關尺寸的確定,電動葫蘆卷筒繩槽采用淺槽,如下圖圖12 卷筒槽距t=d+mm;繩槽半徑R=0.55d；槽深

56、=0.28d；圓角r=0.51.5mm。綜上計算可得：t=20mm,R=10mm,=5mm,r=1mm Z=式中：Z-繩槽圈數(shù)；q-滑輪組倍率,q=2； H-起升高度,H=9m；-安全圈,一般取=2。經(jīng)計算得Z=22。采用導繩器時,卷筒長度L=式中：-卷筒左邊緣預留長度,一般取=4mm；-壓繩板所占長度,一般取=23t,取=2t=40mm；-卷筒右邊殘余長度,一般取=4mm。綜上計算得卷筒長度L=4+40+4+=428mm。卷筒的轉速：卷筒轉速按下式計算式中：-卷筒轉速,；q-滑輪組倍率；-起升速度,；-卷筒卷繞直徑,m。所以=17卷筒壁強度計算：卷筒壁中承受著復雜的應力,但主要是卷筒壁中的壓

57、應力,壓應力計算如下： 式中：卷筒壁內(nèi)壓應力,N； S鋼絲繩最大靜拉力,N；卷筒壁厚,cm；卷筒槽距,cm；卷筒壁許用應力,N；鋼制卷筒=； 鑄鐵卷筒=；鋼的屈服應力,N；鑄鐵抗拉強度極限,N。一般卷筒使用鑄鐵制造,由機械設計手冊查得=145 N,則=12 N1454.25=34 N,滿足要求。 電動機的選擇與校驗按起升載荷、額定起升速度和起升機構的效率計算起升電動機功率：N=式中：N電動機靜功率,Kw；起升速度,； Q起升載荷力,N；起升機構總效率。N=7.75Kw根據(jù)上述計算的電動機靜功率和按節(jié)點持續(xù)率初選電動機。根據(jù)CD、MD電動葫蘆技術性能和外形尺寸主要參數(shù)表,初步選擇起升電動機為ZD

58、1414。電動機過載能力校驗：起升機構電動機可不驗算發(fā)熱,只校驗過載能力,過載能力按下式計算：式中：在機構接電持續(xù)率下電動機基準功率每小時啟動六次的功率,；考慮電壓降和轉矩允差和靜載實驗超載系數(shù),繞線電動機2.1,鼠籠電動機=2.2; m電動機個數(shù)；電動機的允許過載倍數(shù)。 起升減速器計算與選擇：起升機構傳動比的計算：傳動系統(tǒng)的總速比為電動機額定轉速與卷筒轉速之比。卷筒轉速按下式計算：式中：卷筒轉速,；起升速度,；卷筒卷繞直徑,m。所以 傳動總速比按下式計算：式中：傳動總速比,即減速器速比；電動機轉速,；卷筒轉速,。所以 減速器的選擇與計算：電動葫蘆的減速器為非標準減速器,應根據(jù)減速比和電動機功

59、率進行設計計算。其中齒輪計算比較復雜,按GB381183起重機設計規(guī)范中附錄S進行設計計算,需要計算齒輪的計算切向力、齒面計算接觸應力、齒面接觸疲勞許用應力、齒面接觸疲勞計算安全系數(shù)、齒面靜強度、齒根計算彎曲應力、齒根彎曲疲勞許用應力、齒根彎曲疲勞強度安全系數(shù)和齒根彎曲靜強度。制動器的設計計算： 目前電動葫蘆的制動器均采用非標準的錐形制動器,與電動機共同構成制動電動機,錐形制動器的設計計算如下：制動電動機軸需要的靜扭轉力矩計算：式中：電動機軸需要的靜扭轉力矩,Ncm； Q起升載荷力,N;起升機構總效率；滑輪組倍率；卷筒卷繞直徑,cm。所以 =120075Ncm 3.2 電動葫蘆運行機構設計計算

60、 電動葫蘆運行機構通常稱為電動小車。3.2.1.電動小車運行靜阻力計算式中：滿載穩(wěn)定運動時的總阻力,N； G起重量,kg；電動葫蘆自重,kg； D小車車輪工作直徑,cm；車輪軸頸直徑,cm； f車輪滾動摩擦系數(shù),取f=0.06cm；支撐處摩擦系數(shù),采用滾動軸承時,取=0.015；輪緣附加摩擦系數(shù),車輪安裝滾動軸承時,取=1；通過曲線軌道時的附加阻力系數(shù),此處為直軌道,取=0.0.005系數(shù)是由于電動葫蘆的運行軌道允許傾斜度為時的坡道運行阻力系數(shù)。對于電動葫蘆不考慮風阻力。所以 3.2.2.電動機的初選預驗算 在初選電動葫蘆電動機時應考慮克服摩擦阻力、坡道阻力所需的電動機靜功率和電動機啟動階段消