某抓斗橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u3784某抓斗橋式起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程案例分析 17484第1章引言 121618第2章抓斗橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)要求及整體設(shè)計(jì) 1188942.1主要技術(shù)參數(shù) 142742.2總體設(shè)計(jì) 28012第3章起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 22823.1抓斗寬度的確定 2195993.2抓斗端面形狀尺寸的確定 326893.3為起升機(jī)構(gòu)擬定傳動(dòng)方案，并選擇適合的滑輪組 4222523.4計(jì)算鋼絲繩上所受拉力并選型 4269703.5確定卷筒尺寸和強(qiáng)度驗(yàn)算 5275673.6計(jì)算電動(dòng)機(jī)的參數(shù)并選型 655723.7對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱狀態(tài)的檢驗(yàn)及審核 6108723.8減速器參數(shù)計(jì)算 62393.9驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率 760203.10減速器轉(zhuǎn)軸檢驗(yàn) 7160733.11計(jì)算制動(dòng)器力矩并選型 874563.12選擇聯(lián)軸器 915623.13對(duì)起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間的檢驗(yàn) 9322203.14對(duì)起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間的檢驗(yàn) 106293.15高速浮動(dòng)軸參數(shù)選擇及強(qiáng)度檢驗(yàn) 10第1章引言抓斗橋式起重機(jī)在物料的運(yùn)輸中起著非常重要的作用，它可以完成許多單靠人力無(wú)法完成的物料搬運(yùn)的工作，能節(jié)省大量的人力，極大的提高勞動(dòng)力，在許多領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。隨著生產(chǎn)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大和機(jī)械化進(jìn)程的飛速發(fā)展，抓斗橋式起重機(jī)已經(jīng)不再僅僅作為生產(chǎn)過(guò)程中的輔助機(jī)械設(shè)備，它已然日益成為生產(chǎn)流水作業(yè)上的重要機(jī)械設(shè)備。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，工業(yè)化程度的大幅提高，工業(yè)建設(shè)的規(guī)模也隨之?dāng)U大。為了降低工程建設(shè)的生產(chǎn)費(fèi)用的同時(shí)還要保證工程建設(shè)的質(zhì)量符合要求，這時(shí)擁有一臺(tái)先進(jìn)的工業(yè)設(shè)備就顯得尤為重要。同時(shí)抓斗起重機(jī)的充分應(yīng)用為促工業(yè)進(jìn)程的發(fā)展，提高社會(huì)生產(chǎn)率有著舉足輕重的作用。第2章抓斗橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)要求及整體設(shè)計(jì)2.1主要技術(shù)參數(shù)（1）起重量:20t（含抓斗自重）（2）跨度：28.5m（3）工作級(jí)別：A7（4）起升高度：20m（5）起升/開閉速度：37.1m/min（6）小車、大車運(yùn)行速度：44.7/85.1m/min（7）環(huán)境溫度：-10°-30°2.2總體設(shè)計(jì)（1）橋架：作為抓斗橋式起重機(jī)的基礎(chǔ)承載部件，包含主梁和端梁，并且為了抵消承載后所產(chǎn)生的下?lián)犀F(xiàn)象，同時(shí)削弱小車運(yùn)行時(shí)的爬坡和下滑，主梁帶有合適的上拱度。（2）抓斗：采用了四繩抓斗，其工作可靠、生產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)單。（3）起升機(jī)構(gòu)：選用了閉式傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造形式，從而讓起重機(jī)結(jié)構(gòu)更加的緊湊，節(jié)省了大量的空間。驅(qū)動(dòng)方式采用的是分別驅(qū)動(dòng)的方式，驅(qū)動(dòng)裝置和卷筒之間采用平行軸線式布置，以便于安裝與維護(hù)。電動(dòng)機(jī)為了方便布置采用了臥式安裝。（4）小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：采用的傳動(dòng)方案為集中驅(qū)動(dòng)，減速器高速端與電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器相連接，低速端經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)小車的車輪。為了減小摩擦力，方便安裝與維修，車輪之間采用滾動(dòng)軸承。（5）大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)：為有軌運(yùn)行，運(yùn)行阻力小、運(yùn)行成本低、生產(chǎn)率高。傳動(dòng)方式為分別驅(qū)動(dòng)，在減小自重的同時(shí)并且提高了各個(gè)部件的分組性，確保了起重機(jī)的運(yùn)行時(shí)安全可靠性。減速器高速端通過(guò)與電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器相連接，低速端經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)大車的車輪，從而實(shí)現(xiàn)大車機(jī)構(gòu)的運(yùn)行。第3章起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1抓斗寬度的確定由[15]可知抓斗完全張開時(shí)抓斗的最大開度為，當(dāng)抓斗抓取難以抓取的物料時(shí)取。故抓斗的最大開度為：式中：——抓斗的額定容積，這里取。抓斗的寬度：式中：，當(dāng)物料為大塊的物料或堅(jiān)硬的物料時(shí)取較小值，松散的物料時(shí)取較大值。這里取。抓斗開啟的最大覆蓋面積：抓斗的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖3-1所示：圖3-1抓斗結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2抓斗端面形狀尺寸的確定確定端面水平長(zhǎng)度：式中：——抓斗端面形狀系數(shù)，查[16]表4-5-17得。確定端面縱向高度：式中：——取。確定撐桿絞點(diǎn)的位置：由[16]圖4-5-4可知：，，撐桿長(zhǎng)度，撐桿上絞點(diǎn)離開上滑輪中心的水平距離。抓斗閉合時(shí)的總高度：3.3為起升機(jī)構(gòu)擬定傳動(dòng)方案，并選擇適合的滑輪組構(gòu)造方面，選用了閉式傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)構(gòu)造造型，從而讓起重機(jī)結(jié)構(gòu)更加的緊湊，節(jié)省了大量的空間。由于本次設(shè)計(jì)選用的是四繩抓斗，其中包括兩根起升繩和兩根閉合繩，故鋼絲繩的分支數(shù)為，倍率均為。因?yàn)殇摻z繩的起升結(jié)構(gòu)和開閉結(jié)構(gòu)所受載荷不均勻，一般情況下取倍的起升載荷。3.4計(jì)算鋼絲繩上所受拉力并選型由[15]可知，滑輪組在工作時(shí)的傳遞效率為：。故計(jì)算可得鋼絲繩上所受拉力的最大值為：查[15]表5-7可知，當(dāng)起重機(jī)處于工作級(jí)別時(shí)，鋼絲繩的安全系數(shù)為；，因此可以計(jì)算出鋼絲繩上的破斷拉力為：根據(jù)已知要求，采用能夠滿足作業(yè)強(qiáng)度的鋼絲繩的型號(hào)為瓦林吞型線接觸鋼芯型。在起重機(jī)正常作業(yè)時(shí)，其能夠承受的最大拉應(yīng)力是1670MPa。由[15]公式（5-13）鋼絲繩直徑，c取0.114，得。3.5確定卷筒尺寸和強(qiáng)度驗(yàn)算卷筒直徑：由[16]附表13取卷筒繩槽尺寸由[15]表5-14可知槽距，繩槽尺寸。計(jì)算卷筒外形參數(shù)：故式中：——起重機(jī)能夠提升物體的最大高度；——為提高卷筒強(qiáng)度而添加的放大系數(shù)，??；——卷筒槽上沒(méi)有開槽的尺寸，；——鋼絲繩纏繞在卷筒時(shí)其整體的直徑，。卷筒邊緣尺寸計(jì)算：取。求得卷筒外壁承受應(yīng)力大?。壕硗膊牧喜捎没诣T鐵，可以盡可能的降低生產(chǎn)成本。同時(shí)其抵抗拉力載荷強(qiáng)度的最小值為，故可以計(jì)算出卷筒上能承受的最大壓應(yīng)力：而，所以抗拉強(qiáng)度符合條件。由于卷筒的長(zhǎng)度,所以不需要再檢驗(yàn)由彎曲應(yīng)力而產(chǎn)生的拉應(yīng)力。故卷筒符合起重機(jī)安全作業(yè)的需求，故卷筒軸徑設(shè)定為；卷筒總體長(zhǎng)度設(shè)定為；卷筒上繩槽之間的間隔設(shè)定為；卷筒上繩槽直徑設(shè)定為；起重機(jī)提升重物的最大高度為；倍率。3.6計(jì)算電動(dòng)機(jī)的參數(shù)并選型電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的功率大小為：式中：——各部件加起來(lái)的整體效率，查表知；所選電動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足其功率最小為：式中：由[15]可知，起重機(jī)整機(jī)級(jí)別為，故；查[15]附表，電動(dòng)機(jī)選用，，，其中起升裝置上電機(jī)自身重量為。3.7對(duì)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱狀態(tài)的檢驗(yàn)及審核在的條件下，通過(guò)以上條件計(jì)算可得有效功率：式中：——起重機(jī)整機(jī)級(jí)別為時(shí)，；——時(shí)間比值系數(shù)，對(duì)于抓斗橋式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)，，由表可知。，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。3.8減速器參數(shù)計(jì)算卷筒正常工作狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)速度的計(jì)算：減速器在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)間的傳動(dòng)比大小為：由[17]通過(guò)比較，可知較為合適的減速器為，當(dāng)起重機(jī)處于A7工作級(jí)別時(shí)，減速器的能承受的最大功率為：,，減速器自身的重量為：。3.9驗(yàn)算起升速度和實(shí)際所需功率起重機(jī)起升狀態(tài)下的真實(shí)速度：理論速度與真實(shí)速度間的誤差：所要求電動(dòng)機(jī)的真正功率：電動(dòng)機(jī)功率滿足起重機(jī)作業(yè)時(shí)的安全起升條件。3.10減速器轉(zhuǎn)軸檢驗(yàn)查[14]可知減速器轉(zhuǎn)軸在工作時(shí)產(chǎn)生的徑向力最大值為：式中：——鋼絲繩對(duì)卷筒施加的載荷;——卷筒及軸自重，由[16]表4-3-6查得；——查閱[17]附錄可知，型號(hào)為的減速器能承受的加載到輸出軸端上的最大徑向載荷的大小。查[14]得在減速器轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生的扭矩最大值為：式中：——電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作狀態(tài)下所產(chǎn)生的力矩大?。弧妱?dòng)機(jī)在正常工作時(shí)所產(chǎn)生的力矩最大值的倍數(shù)；——減速器機(jī)械傳動(dòng)過(guò)程中的效率；——減速器能承受的加載到輸出軸端上的最大轉(zhuǎn)矩，由[17]附表查得。故減速器符合起重機(jī)安全工作的需求。3.11計(jì)算制動(dòng)器力矩并選型計(jì)算靜制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的力矩大?。菏街校骸苿?dòng)時(shí)為保證起重機(jī)安全平穩(wěn)制動(dòng)的系數(shù)。由[17]中附表15查得，制動(dòng)器的類型應(yīng)選用，制動(dòng)器能產(chǎn)生的最大制動(dòng)力矩為：，制動(dòng)器上制動(dòng)輪的直徑尺寸大小為：，制動(dòng)器自身的重量為：。3.12選擇聯(lián)軸器高速軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩：式中：——電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工作狀態(tài)下所產(chǎn)生的力矩大??；——為保證聯(lián)軸器連接時(shí)的強(qiáng)度所設(shè)定的系數(shù)；——考慮齒輪在傳動(dòng)時(shí)動(dòng)載荷造成的影響引入的系數(shù)。查表知電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，軸端幾何形狀是圓錐形，其尺寸大小為：，。減速器型號(hào)為，減速器的高速軸端幾何形狀是圓錐形，其尺寸大小為：，。查[16]表4-12-6，經(jīng)過(guò)篩選，應(yīng)選用齒輪聯(lián)軸器的型號(hào)為，許用轉(zhuǎn)矩，飛輪轉(zhuǎn)距，質(zhì)量。浮動(dòng)軸兩端為圓柱形d=60mm,l=110mm；減速器上所選擇的聯(lián)軸器的參數(shù)為：由[16]表4-12-8可知，這里采用的是帶有制動(dòng)輪的聯(lián)軸器，聯(lián)軸器能承受的最大轉(zhuǎn)矩為：，飛輪轉(zhuǎn)距為：，自身重量為；。3.13對(duì)起升機(jī)構(gòu)啟動(dòng)時(shí)間的檢驗(yàn)啟動(dòng)過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間為：式中：在起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸未開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于阻力而產(chǎn)生的力距：電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)各個(gè)部件開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的平均力矩：計(jì)算得啟動(dòng)過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間：由[17]可知，對(duì)于本次設(shè)計(jì)的抓斗橋式起重機(jī)，安全啟動(dòng)時(shí)間在。故起重機(jī)可以安全啟動(dòng)。3.14對(duì)起升機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)間的檢驗(yàn)制動(dòng)過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間為：式中：由[17]得，當(dāng)起升機(jī)構(gòu)的起升速度時(shí)，。，起重機(jī)可以安全制動(dòng)。3.15高速浮動(dòng)軸參數(shù)選擇及強(qiáng)度檢驗(yàn)求得浮動(dòng)軸上的疲勞載荷的大?。菏街校骸S在承受壓力時(shí)的載荷與平時(shí)載荷的比值系數(shù)，；——起升機(jī)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中由于的動(dòng)載荷而導(dǎo)致的動(dòng)載效應(yīng)。；已知浮動(dòng)軸端部直徑尺寸為：。因此計(jì)算可得轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力大小為：軸選用鋼材的型號(hào)為鋼，，。在軸上由于受彎形變產(chǎn)生的應(yīng)力：在軸上由于旋轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的應(yīng)力：高速浮動(dòng)軸上所能承受的最大應(yīng)力：式中：——由工件外形尺寸和工件表面粗糙度共同決定的應(yīng)力在工件上聚集程度的系數(shù)；——由工件外形尺寸決定。；