橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算3.1原始數(shù)據(jù)起重機(jī)小車大車載重量〔T〕跨度〔m)起升高度〔m〕起升速度重量〔T〕運(yùn)行速度小車重量〔T〕運(yùn)行速度1616.5107.916.844.6484.7大車運(yùn)行傳動方式為分別傳動；橋架主梁型式，桁架式。工作類型為中級。3.2確定機(jī)構(gòu)的傳動方案本次設(shè)計(jì)采用分別驅(qū)動，即兩邊車輪分別由兩套獨(dú)立的無機(jī)械聯(lián)系的驅(qū)動裝置驅(qū)動，省去了中間傳動軸及其附件，自重輕。機(jī)構(gòu)工作性能好，受機(jī)架變形影響小，安裝和維修方便?？梢允∪ラL的走臺，有利于減輕主梁自重。圖大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)圖1—電動機(jī)2—制動器3—高速浮動軸4—聯(lián)軸器5—減速器6—聯(lián)軸器7低速浮動軸8—聯(lián)軸器9—車輪3.3車輪與軌道的選擇3.3.1車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)車輪按其輪緣可分為單輪緣形、雙輪緣形和無輪緣形三種。通常起重機(jī)大車行走車輪主要采用雙輪緣車輪。對一些在繁重條件下使用的起重機(jī)，除采用雙輪緣車輪外，在車輪旁往往還加水平輪，這樣可防止起重機(jī)歪斜運(yùn)行時(shí)輪緣與軌道側(cè)面的接觸。這是，歪斜力由水平輪來承受，使車輪輪緣的磨損減輕。車輪踏面形狀主要有圓柱形、圓錐形以及鼓形三種。從動輪采用圓柱形，驅(qū)動輪可以采用圓柱形，也可以采用圓錐形，單輪緣車輪常為圓錐形。采用圓錐形踏面車輪時(shí)須配用頭部帶曲率的鋼軌。在工字梁翼緣傷運(yùn)行的電動葫蘆其車輪主要采用鼓形踏面。圖起重機(jī)鋼軌圖大車行走車輪3.3.2車輪與軌道的初選選用四車輪，對面布置橋架自重：式中——起升載荷重量，為16000——起重機(jī)的跨度，為16.5滿載最大輪壓：=式中——小車自重，為4——小車運(yùn)行極限位置距軌道中心線距離，為1.5代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：空載最大輪壓:=代入數(shù)據(jù)得=60空載最小輪壓：代入數(shù)據(jù)得=43.64載荷率：查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第五版起重運(yùn)輸件五金件》表8-1-120，當(dāng)運(yùn)行速度在，，工作類型為中級時(shí)，選取車輪直徑為600時(shí)，型號為的軌道的許用輪壓為178，故可用。車輪材料為ZG310-570,320HB。3.3.2車輪踏面疲勞強(qiáng)度的校驗(yàn)車輪踏面的疲勞計(jì)算載荷：代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：車輪踏面的疲勞強(qiáng)度：式中——與材料有關(guān)的許用點(diǎn)接觸應(yīng)力常數(shù)，查《起重機(jī)械》表7-1取為0.1——曲率半徑，取車輪和軌道曲率半徑中之大值，取為600——由軌道頂與車輪曲率半徑之比所確定的系數(shù)，查表7-4取為0.468——轉(zhuǎn)速系數(shù)，查表7-2取為0.96——工作級別系數(shù)，查表7-3取為1.00代入數(shù)據(jù)計(jì)算得:故滿足要求。3.4電動機(jī)選擇3.4.1選擇電動機(jī)應(yīng)綜合考慮的問題根據(jù)機(jī)械的負(fù)載性質(zhì)和生產(chǎn)工藝對電動機(jī)的啟動、制動、反轉(zhuǎn)、調(diào)速以及工作環(huán)境等要求，選擇電動機(jī)類型及安裝方式。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)矩、速度變化范圍和啟動頻繁程度等要求，并考慮電動機(jī)的溫升限制、過載能力和啟動轉(zhuǎn)矩，選擇電動機(jī)功率，并確定冷卻通風(fēng)方式。所選電動機(jī)功率應(yīng)大于或等于計(jì)算所需的功率，按靠近的功率等級選擇電動機(jī)，負(fù)荷率一般選擇0.8~0.9。過大的備用功率會使電動機(jī)的效率降低，對于感應(yīng)電動機(jī)，其功率因數(shù)將變壞，并使按電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩校驗(yàn)強(qiáng)度的生產(chǎn)機(jī)械造價(jià)提高。根據(jù)使用場所的環(huán)境條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動機(jī)的結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)，確定電動機(jī)的電壓等級和類型。根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的最高轉(zhuǎn)速和對電力傳動調(diào)速系統(tǒng)的過渡過程性能的要求，以及機(jī)械減速機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，選擇電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速。選擇電動機(jī)還必須符合節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用、生產(chǎn)過程中前期與后期電動機(jī)功率變化關(guān)系等各種因素。圖三相異步電動機(jī)3.4.2運(yùn)行阻力式中——起重機(jī)大車運(yùn)行靜阻力——起重機(jī)大車運(yùn)行摩擦阻力——起重機(jī)大車在有坡度軌道上運(yùn)行時(shí)須克服由起重機(jī)重量分力引起的阻力——室外起重機(jī)大車運(yùn)行時(shí)由風(fēng)載荷引起的阻力3.4.2.1運(yùn)行摩擦阻力起重機(jī)大車滿載運(yùn)行時(shí)的最大摩擦阻力：式中——起重機(jī)大車自重，估計(jì)為2500——滾動摩擦系數(shù)，查表取0.06——軸承內(nèi)徑，取為10——軸承摩擦系數(shù)，查表9-3取為0.015——附加摩擦阻力系數(shù)，查表9-4取為1.5——車輪直徑，取為60——摩擦阻力系數(shù)故計(jì)算得：滿載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力：代入數(shù)據(jù)得：空載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力：代入數(shù)據(jù)得：3.4.2.2滿載運(yùn)行時(shí)最大坡度阻力起重機(jī)大車滿載運(yùn)行時(shí)的最大坡度阻力：式中——坡度阻力系數(shù)，查表9-5取為0.001故計(jì)算得：=18.53.4.2.3滿載運(yùn)行時(shí)最大風(fēng)阻力本次設(shè)計(jì)的橋式起重機(jī)是在理想條件下運(yùn)作的，故不考慮風(fēng)的因素，即：=0故綜上所述，起重機(jī)大車運(yùn)行靜阻力143.43.4.3初選電動機(jī)3.4.3.1滿載運(yùn)行時(shí)的電動機(jī)的靜功率式中——起重機(jī)大車滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力——起重機(jī)大車運(yùn)行速度為84.7——機(jī)構(gòu)傳動效率取為0.9——電動機(jī)個數(shù)，本次設(shè)計(jì)采取分別傳動的方案，故取2故計(jì)算得:=1.13.4.3.2電動機(jī)的初選對于吊鉤橋式起重機(jī)的大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)，可按下式初選電動機(jī):式中——電動機(jī)啟動時(shí)為克服慣性的功率增大系數(shù)，查表9-6，取為1.87故：1.87×1.1=2.057冶金及起重用三相異步電動機(jī)是用于驅(qū)動各種型式的起重機(jī)械和冶金設(shè)備中的輔助機(jī)械的專用系列產(chǎn)品。它具有較大的過載能力和較高的機(jī)械強(qiáng)度，特別適用于短時(shí)或斷續(xù)周期運(yùn)行、頻繁啟動和制動、有時(shí)過負(fù)荷及有顯著的振動與沖擊的設(shè)備。故查詢《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊》表12-7，選取電動機(jī)額定功率為2.5，故初選電動機(jī)型號為YZR132M1-6，其額定轉(zhuǎn)速為892。3.4.3.3初選電動機(jī)后確定減速器的傳動比和車輪的轉(zhuǎn)速車輪的轉(zhuǎn)動速度為84.7，即為1.41代入數(shù)據(jù)得：44.9故減速器的傳動比：==19.853.4.3.4滿載運(yùn)行時(shí)電動機(jī)的靜力矩式中——減速器的傳動比代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：2.413.4.3.5電動機(jī)的過載能力校驗(yàn)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)必須進(jìn)行過載校驗(yàn)。式中——基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)電動機(jī)額定功率——平均啟動轉(zhuǎn)矩表示值〔相對于基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的額定轉(zhuǎn)矩〕；對繞線型異步電動機(jī)取1.7，籠型異步電動機(jī)取轉(zhuǎn)矩允許過載倍數(shù)的。——運(yùn)行靜阻力為1405.32——運(yùn)行速度，即為車輪的轉(zhuǎn)速1.41——機(jī)構(gòu)傳動效率，取為0.9——機(jī)構(gòu)總轉(zhuǎn)動慣量，即折算到電動機(jī)軸上的機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動質(zhì)量與直線運(yùn)動質(zhì)量轉(zhuǎn)動慣量之和；按下式計(jì)算得：——電動機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量——電動機(jī)軸上制動輪和聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動慣量——考慮其他傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，一般取=1.1~1.2，取1.1——電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速——機(jī)構(gòu)初選啟動時(shí)間，橋式起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)=8~10，取10s。故計(jì)算得:=2.5＞，故滿足要求。3.4.4起動時(shí)間與起動平均加速度驗(yàn)算3.4.4.1起動時(shí)間的驗(yàn)算式中——電動機(jī)的平均起動轉(zhuǎn)矩——滿載、上坡、迎風(fēng)時(shí)作用于電動機(jī)軸上的靜阻力矩——電動機(jī)個數(shù)，=2——電動機(jī)轉(zhuǎn)速，為892查《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊》表8-11得：代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：對起重機(jī)的起重時(shí)間一般要求，故滿足要求。3.4.4.2平均加速度的驗(yàn)算查表9-7得知起重機(jī)大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平均加速度需在0.4~0.7之間即為合理，故滿足要求。3.4.5電動機(jī)的發(fā)熱校驗(yàn)對工作頻繁的工作性運(yùn)行機(jī)構(gòu)，為防止電動機(jī)過熱損壞，需進(jìn)行發(fā)熱校驗(yàn)。式中——電動機(jī)工作的接電持續(xù)率值、值時(shí)的允許輸出容量——工作循環(huán)中負(fù)載的穩(wěn)態(tài)功率——穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù)，查《起重機(jī)械》表7-11取代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：，即滿足不發(fā)熱條件。3.4.6起動打滑驗(yàn)算為了使起重機(jī)運(yùn)行時(shí)可靠的啟動，應(yīng)對驅(qū)動輪作啟動時(shí)的打滑驗(yàn)算。大車空載時(shí)更易發(fā)生打滑現(xiàn)象，故校驗(yàn)空載時(shí)大車是否打滑。式中——粘著系數(shù)，對室內(nèi)工作的起重機(jī)取0.15——粘著平安系數(shù)，上式中取平均起動力矩，故取K=1.12——機(jī)構(gòu)在起動時(shí)的傳動效率——驅(qū)動輪最小輪壓——電動機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩之和——電動機(jī)軸上帶制動輪聯(lián)軸器的飛輪矩——計(jì)及其他傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，換算到電動機(jī)軸上取1.1——驗(yàn)算打滑一側(cè)電動機(jī)的平均起動力矩——起重機(jī)大車起動時(shí)的平均加速度大車空載起動時(shí)，驅(qū)動輪最小輪壓為空載最大輪壓與最小輪壓之和，即：=60+43.64=103.64=10.364故：===1.1093＜1.414故成立，即滿足啟動不打滑條件。3.5減速器3.5.1減速器的介紹齒輪減速器在原動機(jī)和工作機(jī)之間起匹配轉(zhuǎn)速和傳遞轉(zhuǎn)矩的作用，在現(xiàn)代機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛。減速器按用途可分為通用減速器和專用減速器兩大類，兩者的設(shè)計(jì)、制造和使用特點(diǎn)各不相同。20世紀(jì)70－80年代，世界上減速器技術(shù)有了很大的開展，且與新技術(shù)革命的開展緊密結(jié)合。減速器主要分為齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪—蝸桿減速器和行星齒輪減速器。常見的減速器種類有以下幾種：渦輪蝸桿減速器渦輪蝸桿減速器的主要特點(diǎn)是具有反向自鎖功能，可以有較大的減速比，輸入軸和輸出軸不在同一軸線上，也不在同一平面上。但是一般體積較大，傳動效率不高，精度不高。諧波減速器諧波減速器的諧波傳動是利用柔性元件可控的彈性變形來傳遞運(yùn)動和動力的，體積不大、精度很高，但缺點(diǎn)是柔輪壽命有限、不耐沖擊，剛性與金屬件相比擬差。輸入轉(zhuǎn)速不能太高。行星減速器行星減速器其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)比擬緊湊，回程間隙小、精度較高，使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大。但價(jià)格略貴。減速器:簡言之，一般機(jī)器的功率在設(shè)計(jì)并制造出來后，其額定功率就不在改變，這時(shí)，速度越大，那么扭矩〔或扭力〕越?。凰俣仍叫?，那么扭力越大。圖渦輪蝸桿減速器圖齒輪減速器3.5.2初選減速器對于運(yùn)行機(jī)構(gòu)，其計(jì)算載荷按起開工況確定：式中——起重機(jī)大車運(yùn)行時(shí)的靜阻力——起重機(jī)大車運(yùn)行時(shí)的慣性力代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：即981.6+143.4=1125故減速器的計(jì)算輸入功率為：==8.65根據(jù)計(jì)算輸入功率，可從標(biāo)準(zhǔn)減速器的承載能力表中選擇使用的減速器。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊新版第三卷》表18.1-50，選取兩臺QJR-236-20-I-P-L減速器。此減速器公稱傳動比=20，13.3，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速為600時(shí)，輸入軸直徑為38，長為80，減速器總長為828，總寬為450，總高為518，其許用功率為13.3，自重為240。3.5.3驗(yàn)算運(yùn)行速度和實(shí)際所需功率車輪轉(zhuǎn)速：=機(jī)構(gòu)傳動比：式中——電動機(jī)轉(zhuǎn)速，為892代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：大車的實(shí)際運(yùn)行速度：=故誤差：＜實(shí)際所需電動機(jī)靜功率：式中——大車運(yùn)行需要的實(shí)際電動機(jī)靜功率——滿載運(yùn)行時(shí)電動機(jī)的靜功率，為1.1代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：＜2.5應(yīng)選取的電動機(jī)和減速器滿足要求。3.5.4減速器的使用與維護(hù)減速器的使用與維護(hù)有以下幾點(diǎn)：減速器運(yùn)轉(zhuǎn)正常時(shí)，應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，聲響均勻。振動和溫度都在正常的范圍之內(nèi)。如發(fā)現(xiàn)突然變化，應(yīng)停止檢查故障及時(shí)排除。對于重要大型減速器建議簡歷測試數(shù)據(jù)檔案或電腦監(jiān)制。潤滑充分是減速器正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，而潤滑充分的必要條件是：油品，特別是油的粘度合格；油量足夠，但也不應(yīng)過多。對于油池潤滑，齒輪浸油太深，會增加攪油功率損耗，發(fā)熱升溫，同時(shí)增大噪聲。減速器首次使用運(yùn)轉(zhuǎn)300~600后，應(yīng)更換潤滑油。在停車油未冷時(shí)，排放舊油，此后每當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)4000~5000更換一次油。如果每次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間較少，更滑油的間隔期也不應(yīng)超過18個月。更換油時(shí)，應(yīng)清楚減速器油池內(nèi)的雜物，清洗油路系統(tǒng)。減速器大修或更換損壞零件，重新組裝時(shí)，應(yīng)參照減速器裝配圖及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。應(yīng)注意結(jié)合面涂勻密封膠，不可堵塞油路，骨架油封的唇口不可損傷。安裝、使用、維護(hù)越認(rèn)真，合理，那么運(yùn)轉(zhuǎn)越可靠，壽命越長。3.6制動器3.6.1制動器的介紹為了滿足起重機(jī)械的工作需要和保證工作平安，在起重機(jī)械上，都裝設(shè)有制動裝置，它是保重起重機(jī)械平安正常工作的重要部件。起重機(jī)的起升、運(yùn)行、回轉(zhuǎn)和變幅機(jī)構(gòu)一般都裝有制動裝置。制動裝置的主要作用是：“停止”——能使運(yùn)動的機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動；“支持”——保持停止的狀態(tài)，使被吊物品或懸臂懸吊在一定的位置上，防止機(jī)構(gòu)在起升重量、吊臂自重以及風(fēng)力等外載荷作用下，或在斜坡上工作時(shí)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)和下滑等運(yùn)動，保證機(jī)構(gòu)有確定的工作位置；“落重”——根據(jù)工作需要減小或者調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度。制動裝置不僅能保證起重機(jī)工作的平安可靠，還能使起重機(jī)的各種動作具有一定的準(zhǔn)確性，有利于提高作業(yè)效率。圖平衡增力制動器圖電磁制動器3.6.2制動機(jī)選用計(jì)算對于室外工作的起重機(jī)，其制動器的制動力矩應(yīng)滿足在滿載、順風(fēng)及下坡的情況下，使起重機(jī)停住，即：式中——電動機(jī)的靜力矩——制動時(shí)間，取為2——計(jì)及其他傳動件飛輪矩影響的系數(shù)，取為1.1——電動機(jī)轉(zhuǎn)子飛輪矩——電動機(jī)軸上帶制動輪聯(lián)軸器的飛輪矩——制動器的個數(shù)，取為2電動機(jī)的靜力矩的計(jì)算公式如下：式中——滿載運(yùn)行時(shí)最大風(fēng)阻力，取為0——滿載運(yùn)行時(shí)最大坡度阻力，為18.5——滿載運(yùn)行時(shí)最小摩擦阻力，為83.25代入數(shù)據(jù)計(jì)算得：故因?yàn)轵?qū)動方式為分別驅(qū)動，故每個制動器的制動力矩為：=122查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版》表22.13-22得制動器的型號為YWZ200/25，其額定制動力矩為200。為防止打滑，使用時(shí)需將其制動力矩調(diào)至122以下。3.6.4制動器的維護(hù)制動器的維護(hù)有以下幾點(diǎn)：1、正常使用的機(jī)器，應(yīng)視工作情況定期對制動器進(jìn)行檢查。〔1〕、檢查推動器推桿有無彎曲，工作是否正常，有無漏油情況?！?〕、檢查拉桿、銷子、彈簧以及其他構(gòu)件有無裂紋及明顯磨損?！?〕、檢查制動輪與制動瓦間隙是否適宜，襯墊摩擦外表有無油膩臟物及襯墊磨損情況。2、制動器的零件出現(xiàn)以下情況時(shí)應(yīng)報(bào)廢：〔1〕、裂紋?！?〕、制動摩擦墊片的磨損量達(dá)其厚度的一半。〔3〕、彈簧出現(xiàn)塑性變形?！?〕、銷軸或軸孔直徑的磨損量為原尺寸的。3、由于各制動襯片以及各鉸軸或孔的磨損，造成制動力矩下降，應(yīng)及時(shí)調(diào)整彈簧。4、由于各制動襯片以及各鉸軸或孔的磨損，造成電磁鐵或推動器的補(bǔ)償行程消失，進(jìn)而使制動力矩消失，制動器失靈，因此，在使用中應(yīng)隨時(shí)調(diào)整，保證有足夠的補(bǔ)償行程。5、當(dāng)推動器中油液滲漏到達(dá)一定程度時(shí)，推動器會出現(xiàn)推力缺乏的現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充油液。3.7聯(lián)軸器根據(jù)傳動方案，每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動軸。3.7.1聯(lián)軸器的分類與應(yīng)用聯(lián)軸器是機(jī)械產(chǎn)品中，軸系傳動最常用的聯(lián)接部件，現(xiàn)已開展成為三大類別，多品種系列。聯(lián)軸器在傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動過程中，與被聯(lián)接件共同回轉(zhuǎn)而不脫開，且不改變轉(zhuǎn)矩的大小，這是各類別聯(lián)軸器共性的功能；