起重机设计说明书

武汉科技大学本科毕业论文 摘 要 起重机的出现大大提高了人们的劳动效率和经济效益，以前需要很多人力物力才能搬动的大型物件现在用起重机就能轻易达到效果，尤其是在小范围的搬动过程中起重机的作用是相当明显的。像在工厂的厂房内搬运大型零件或重型装置时，起重机所起到的作用就很明显。 我们这次 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 的是起重机。起重机是一种工作性能比较稳定，工作效率比较高的起重机。桥式起重机小车主要包括起升机构、小车架、小车运行机构、吊具等部分。其中的小车运行机构主要由减速器、主动轮组、从动轮组、传动轴和一些连接件组成。 因为不要对小车进行设计。所以，我们这次的设计对于减速器不是直接取 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件，而是自己重新设计。主要的设计部件是卷筒、吊钩、钢丝绳、滑轮和减速器。在我们将所有的部件都设计出来之后，我们将要对它们进行cad的绘制，是我们能够更好的表达出我们所做的东西。 最后，通过这次设计，我们对起重机有了更进一步的了解，认识到了它的现状和发展趋势，这对我们以后从事机械行业方面的工作有很大的益处。 关键词：起升机构，减速器，卷筒 Abstract Crane appear greatly improved people's labor efficiency and economic benefit, previous need a lot of manpower to move large objects now used cranes can easily achieve effects, especially in small range of move process crane effect is quite obvious. Like in the factory workshop of handling large parts or heavy device, bridge crane that play the role is very obvious. We this design is crane. crane is a kind of performance is stable, the working efficiency is relatively high crane. Bridge crane car mainly includes hoisting mechanism, car frame, car mechanism, sling etc parts. One of the car mechanism mainly by the reducer, initiative, driven wheels, transmission shaft and some fittings wheelset composed. Because don't design of car. So, we this design for reducer is not directly fetch standard, but oneself redesigned. The design of the main parts is drum, hooks, wire rope, pulley and reducer. All the parts in we will all come out later, we will design cad drawing on them, we will be better able to express what we do things. Finally, through the design of a crane, we have furtherunderstanding, recognized its status and development trend, and this for our future work in machinery industry has huge benefits. Key words: hoisting mechanism,the reducer，coiling block 目 录 11 概述 11.1 概述 11.2 桥式起重机发展概述 21.2.1 国内外现状 21.2.2 国外现状: 21.2.3 国内桥式起重机发展动向 31.2.4 国外桥式起重机发展动向 52 桥式起重机的分类 52.1 小车运行机构 52.2 桥架 62.3 桥式起重机起升机构 62.3.1 起升机构的组成 72.3.2 起升机构的结构简图 103 主要的计算 103.1 确定滑轮主要尺寸 103.2 确定卷筒尺寸，并验算强度 123.3 选择电动机 123.4 选择制动器 133.5 验算启动时间 143.6 制动时间的验算 153.7 高速浮动轴计算 174 吊钩组的计算 174.1 吊钩的计算 184.2 吊钩横轴的计算 194.3 滑轮轴计算 214.4 拉板的强度验算 224.5 滑轮轴承的选择 235 副起升机构零部件设计钢丝绳 235.1 钢丝绳的特性及种类 255.2 钢丝绳的选用 265.3 钢丝绳破断拉力校验 296 卷筒部件计算 296.1 卷筒芯轴的设计计算 306.2 选择轴承 316.3 绳端固定装置的计算 33结 论 34致 谢 35参考文献 1 概述 1.1 概述 桥式起重机是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，同时起重小车沿铺设在桥架上的轨道横向运行，所以可以覆盖很宽的面积，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。 　　普通桥式起重机一般由起重小车、桥架运行机构、桥架金属等结构组成。起重小车又由起升机构、小车运行机构和小车架三部分组成。 　　桥式起重机应用范围广泛，在室内外仓库、厂房、码头和露天贮料场等处都可应用,可以很好很快的完成工作任务，具有很高的工作效率和经济效益。桥式起重机可分为普通桥式起重机、简易粱桥式起重机和冶金专用桥式起重机三种。 起升机构包括电动机、制动器、减速器、卷筒和滑轮组。电动机通过减速器，带动卷筒转动，使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下，以升降重物。小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架，通常为焊接结构。 桥架的金属结构由主梁和端梁组成，分为单主梁桥架和双梁桥架两类。单主梁桥架由单根主梁和位于跨度两边的端梁组成，双梁桥架由两根主梁和端梁组成。桥架主梁的结构类型较多比较典型的有箱形结构、四桁架结构和空腹桁架结构。本文设计研究的是吊钩箱型双梁桥式起重机。 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类：一类为集中驱动，即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮；另一类为分别驱动、即两边的主动车轮各用一台电动机驱动。中、小型桥式起重机较多采用制动器、减速器和电动机组合成一体的“三合一”驱动方式，大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整，驱动装置常采用万向联轴器。 起重机的产品型号表示为： 类、组、型代号 特征代号 主参数代号 更新代号 例如：QD25/5桥式起重机表示为，吊钩桥式起重机，主钩25t，副钩5t。 1.2 桥式起重机发展概述 自有人类文明以来，物料搬运便成为了人类活动的重要组成部分，距今已有五千多年的发展历史。随着生产规模的扩大，自动化程度的提高，作为物料搬运重要设备的起重机在现代化生产过程中应用越来越广，作用愈来愈大，对起重机的要求也越来越高，特别是产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例缓慢增加，促进了大型或高速起重机的需求量不断增长。科学技术的飞速发展，推动了现代设计和制造能力的提高，激烈的国际市场竞争也越来越依赖于技术的竞争。这些都促使起重机的技术性能进入崭新的发展阶段，起重机正经历着一场巨大的变革。 1.2.1 国内外现状 国内现状： 目前，国内专业的生产大型起重机的厂家很多。其中一中联重科、三一重工、抚挖等企业为代表。这是由于这些公司的产品系列较全，市场占有率较高。中联重科在2007年12月宣布实行品牌的统一战略后，现已成功的开发出50t~600t的履带式起重机产品系列。而作为中国起重机行业的领头羊，徐州重型机械有限公司现在已经形成以汽车起重机为主导，履带式起重机和全路面起重机为侧翼的庞大的谱群。最后，抚挖在2007年推出了QUY350型起重机，填补了国内350t履带式起重机的产品型谱的空白。 1.2.2 国外现状: 目前，国外的专业生产起重机的厂家也有很多。其中，以利勃海尔、特雷克斯-德马格、马尼托瓦克与神钢等公司为主。主要是和国内原因一样，产品系列较全，市场占有率较高。利勃海尔公司的产品技术先进、宫缩可靠，其生产的LR系列履带起重机的最大起重量已经达到1200t。在2007年又推出了新产品LR1600/2，使产品的型谱更加的完善。 1.2.3 国内桥式起重机发展动向 加入世贸组织后，虽然国内市场(特别是配套件)将受到较大冲击，但同时也给我们带来新技术的应用以及新的发展契机，在这种情况下使国内主机和配套件企业更清晰认识到自己与国外同行的差距，更多地了解国产产品存在的致命问题，这使得国内的企业有一种危机感，从而将导致主机和配套件企业不得不在技术创新和技术进步上下功夫，从而缩小这种差距。 国内工程机械产品近十年来随着技术的引进、消化、吸收，有了长足的进步，产品性能、可靠性、外观都有较大幅度的提高，但同国外工程机械比较来看，还存在较大差距，就工程起重机而言，今后的发展主要表现在如下几个方面： l、整机性能：由于先进技术和新材料的应用，同种型号的产品，整机重量要轻20%左右。随着结构 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 应用和先进设备的使用，结构形式更加合理，工作效率有了显著提高； 2、高性能、高可靠性的配套件，从而使选择余地大、适应性好,性能得到充分发挥； 3、电液比例控制系统和智能控制显示系统的推广应用； 4、操作更方便、舒适、安全，保护装置更加完善； 5、向吊重量大、起升高度、幅度更大的大吨位方向发展。 1.2.4 国外桥式起重机发展动向 （1）大型化和专用化 　　由于工业生产规模的不断扩大，生产效率日益提高，以及产品生产过程中物料装卸搬运费用所占比例逐渐增加，促使大型或高速起重机的需求量不断增长。起重量越来越大，工作速度越来越高，并对能耗和可靠性提出更高的要求。 （2）模块化和组合化 用模块化设计代替传统的整机设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，将起重机上功能相同的构件、部件和零件制成有多种用途，有相同连接要素和可互换性的标准模块，通过不同模块的相互组合，形成不同类型和规格的起重机。对起重机进行改进，只需针对莫几个模块。设计新型起重机，只需选用不同模块重新进行组合。可是单件小批量生产的起重机改换成具有相当规模的模块生产，实现高效率的专业化生产，企业的生产组织也可由产品管理变成模块管理。达到改善整机性能，降低制造成本，提高通用化程度，用少量规格数量的零部件组成多品种、多规格的系列产品，充分满足用户需求。 组合化，则是所有部件都可以实现大批量生产，再根据用户的不同需求和具体物料搬运线路在短时间内将各种部件组合搭配即成，这种起重机组合性非常好，操作方便，能充分利用空间，运行成本低。有手动、自动多种形式，还能组成悬挂系统、单梁悬挂起重机、双梁悬挂起重机、悬臂起重机、轻型门式起重机及手动堆垛起重机，甚至能组成大型自动化物料搬运系统。 （3）轻型化和核心技术化 有相当批量的起重机是在通用的场合使用，工作并不很繁重。这类起重机批量大、用途广考虑综合效益，要求其终极尽量降低外形高度，简化结构，减小自重和轮压，也可使整个建筑物高度下降，建筑结构轻型化，降低造价。 各大知名企业都有自己的独特的核心技术，并不断的改进创新，以此保持自己在同行的领先地位。现在各大公司都在研究开发自己的核心技术，以提高自己的产品档次和竞争能力。 （4）自动化和智能化 起重机的更新和发展，在很大程度上取决与电气与控制的改进。将机械技术和电机技术相结合，将先进的计算机技术、微电子技术、电力电子技术、光缆技术、液压技术、模糊控制技术应用到机械的驱动和控制系统，实现起重机的自动化和智能化。 （5）成套化和系统化 在起重机单机自动化的基础上，通过计算机把各种起重运输机组成一个物料搬运集成系统，通过中央控制其控制，与生产设备有机结合，与生产系统协调配合。这类起重机自动化程度高，具有信息处理功能，可将传感器 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 出来的各种信息实施储存、运算、逻辑判断、变换等处理加工，进而向执行机构发出控制指令。这类起重机还具有较好的信息输入、输出接口，实现信息全部、准确、可靠的在整个物料搬运集成系统中的传输。起重机通过系统集成，能形成不同机种的最佳匹配和组合，取长补短，发挥最佳效用。 （6）新型化和实用化 结构方面采用薄壁型材和异型钢、减少结构的拼接焊缝，提高疲劳性能。 在机构方面进一步开发新型传动零部件。 在电控方面开发性能好、成本低、可靠性高的调速系统和电控系统，发展半自动和全自动操纵。 2 桥式起重机的分类 桥式起重机架设在车间或仓库等建筑物上空，沿建筑物的纵向设有两条钢轨，桥架在钢轨上运行。桥架上面有小车。它有起升，横行（小车运行），走行（大车运行）三种运动。根据作业条件分为高速型、普通型及低速型三类，以普通型的使用量为最多。至于桥式起重机的名称，将根据其构造特征取名如下： · 梁式起重机 · 通用桥式起重机 · 龙门起重机 · 装卸桥 · 冶金桥式起重机 · 缆索起重机 2.1 小车运行机构 在桥式起重机里，小车承担主要任务。因此小车的设计决定整个起重机的好坏，为了起吊一定的载荷，小车必须利用许多机械部件承受起重机起升额定载荷时所需的各种作用力。 小车以小车架为基础其上有起升电动机、起升减速机、卷筒、小车运行机构的运行电动机、运行减速机等。小车利用小车架下面的小车轮在起重机桥架上的轨道上运行。 桥式起重机所采用的小车，起重量小的为3吨，大的已做到200吨，小车以往称作“起重小车”，小车的设计应该把起升机构和运行机构合理而有效的布置在小车架上，维护检修应该方便。 2.2 桥架 桥式起重机的钢结构部分是由起重机的主要部分如大梁，横梁装置所构成。这一部分占有起重机百分之八十左右的重量，应按起重机结构标准及起重机钢结构计算规程进行设计。 桥式起重机的大梁是由用角钢等型钢组成的平面结构的主粱与副梁构成的。主梁承受垂直载荷、自重及水平载荷，副梁承受自重和水平载荷。主梁由上弦杆、下弦杆、斜杆、竖杆等组成。连接主粱与副梁的杆件是水平杆、斜杆等。各杆件用铆钉或电焊相连接，也可以考虑螺栓连接。各杆件上作用有轴向应力，即拉应力和压应力。 主粱的形状有鱼腹型和直线型。对于承受自重、动载荷及弯曲力矩等外力，前者是最理想的结构形式。但这种形式对于材料利用和组装存在有困难。后者是通常采用的形式，目前几乎都采用后一种形式。 桥式起重机除承受因垂直载荷产生的弯矩外，还承受因风载及行走运动的水平载荷所产生的弯矩。因此在主粱的侧面设置与主粱形状相同的副桁架。 副桁架与主梁的结合是用水平杆、斜杆构成框形，以防受载变形。在水平杆上装设着走台、电动机、行走机构的长轴、轴承。 横梁与主桁架和副桁架装在一起，把两根主桁架连接起来。它与主桁架是用坚固的连接板，以精制螺栓装在一起。桥式起重机上的载荷和冲击较大，行走驱动装置的车轮装在横粱上。由轮距为l单位的横梁来承受最大载荷，由小车产生的载荷作用在小车横行轨道上。对普通桥式起重机轮距l取为跨度的1/5～1/7较好。小重量起重机的横梁通常采用槽钢，大起重量起重机的横梁通常用钢板作成槽形或箱形。 2.3 桥式起重机起升机构 2.3.1 起升机构的组成 在起重机中，用以提升或下降货物的机构称为起升机构，一般采用卷扬式。起升机构是起重机中最重要、最基本的机构，其工作的好坏直接影响整台起重机的工作性能。 起升机构一般由驱动装置、钢丝绳卷绕系统、取物装置和安全保护装置等组成。驱动装置包括电动机、联轴器、制动器、减速器、卷筒等部件。钢丝绳卷绕系统包括钢丝绳、卷筒、定滑轮和动滑轮。取物装置有吊钩、吊环、抓斗、电磁吸盘、吊具、挂梁等多种型式。安全保护装置有超负荷限制器、起升高度限位器、下降深度限位器、超速保护开关等，根据实际需要配用。 起升机构有内燃机驱动、电动机驱动和液压驱动三种驱动方式。 内燃机驱动的起升机构，其动力由内燃机经机械传动装置集中传给包括起升机构在内的各个工作机构。这种驱动方式的优点是具有自身独立的能源，机动灵活，适用于流动作业的流动式起重机。为保证各机构的独立运动，整机的传动系统复杂笨重。由于内燃机不能逆转，不能带载起动，需依靠传动环节的离合实现起动和换向．这种驱动方式调速困难，操纵麻烦．属于淘汰类型。目前只在现有的少数履带起重机和铁路起重机上应用。 电动机驱动是起升机构主要的驱动方式。直流电动机的机械特性适合起升机构工作要求，调速性能好，但获得直流电源较为困难。在大型的工程起重机上，常常用内燃机和直流发电机实现直流传动。交流电动机驱动能直接从电网取得电能．操纵简单，维护容易，机组重量轻，工作可靠，在电动起升机构中被广泛采用。本起重机起升机构采用的启动方式也为电动机驱动。 液压驱动的起升机构，由原动机带动液压泵．将工作油液输入执行构件(液压缸或液压马达)使机构动作，通过控制输入执行构件的液体流量实现调速。液压驱动的优点是传动比大，可以实现大范围的无级调速，结构紧凑，运转平稳，操作方便，过载保护性能好。缺点是液压传动元件的制造精度要求高，液体容易泄漏。目前液压驱动在流动式起重机上获得日益广泛的应用。 2.3.2 起升机构的结构简图 图2.1为原动机驱动的起升机构的结构简图。电动机1通过联轴器2与减速器4的高速轴相连。机构工作时，减速器的低速轴带动卷筒7，将钢丝绳5卷上或放出，经过滑轮组系统，使吊钩6实现上升或下降。机构停止工作时，制动器3使吊钩连同货物悬吊在空中。吊钩的升降靠电动机改变转向来达到。 图2.1 起升机构简图 为了安装方便与避免高速轴在小车架受载变形时发生弯曲，联轴器2应是带有补偿性能的，通常采用弹性柱销联轴器或齿轮联轴器。前者构造简单并能缓冲，但弹性橡皮圈的寿命不长；后者坚固耐用，应用最广。齿轮联轴器的寿命与安装质量有关，并且需要经常润滑。为使布置更方便并增高补偿能力，降低磨损，常将齿轮联轴器制成两个半齿轮联轴器，中间用浮动轴或补偿轴连起来。 制动器通常装在高速轴上，以减小其尺寸，如图2.1所示位置。经常利用联轴器的一个半体兼作制动轮。带制动轮的联轴器半体应当安装在减速器轴上，这样，即使联轴器损坏，制动器仍能起作用，保证了安全。 有时在高速轴上需要装设两个制动器，则第二个制动器可装在减速器高速轴的另一端，如图2.1虚线所示，或者装在浮动轴的另一个联轴器上。也可以把制动器装设在电动机的尾部输出轴上，但这时需要有两端出轴的电动机，所以一般尽量避免。目前也有将制动器放在电动机尾部的壳体内，制成一个组合部件，从而使机构简化紧凑。 起升机构的制动器应是常闭式的。采用块式制动器，装有电磁铁或电动推杆作为自动的松闸装置，与电动机电气联锁。制动器的制动力矩应保证有足够的制动安全系数。在要求紧凑的情况下，也有采用带式制动器的。 减速器常用封闭式的标准两级圆柱齿轮减速器。在起重量较大（超过80t)的情况下，为得到低速并增大卷筒与电动机间的尺寸，常采用标准的封闭式两级减速器，再增加一对开式齿轮作最后级传动。 在要求紧凑的起升机构中，也有采用蜗轮减速器的，其缺点是机械效率低。有时采用蜗轮减速器是为了尽量减少噪声，例如在载客电梯中。近年来还有采用行星齿轮减速器的，减速器（如3K或摆线、渐开线齿形的少齿差行星减速器）装在卷筒的内腔中，电动机和卷筒成同轴线布置，其特点是十分紧凑，但维修不太方便。 卷筒通常装在转轴上，使轴承的检查与更换都较方便。 卷筒与减速器低速轴可通过特种联轴器相连接，卷筒轴用自位轴承支承于减速器轴的内腔和轴承座中，扭矩由齿轮连接来传递。这种方法紧凑，可靠，分组性好，能补偿减速器轴与卷筒轴间的角度偏差，但减速器低速轴需带特殊齿形轴端，加工时较为复杂。国外有采用鼓形滚子联轴器的，它利用鼓形滚子与两个半圆凹槽的配合实现补偿。由于它不仅能传递扭矩，同时还能承受很大的径向力，故省去了一个径向支承装置。这种布置还省去了卷筒长轴，使重量减轻。 当卷筒与开式传动的大齿轮相连接时，卷筒端面与齿轮间用沿圆周布置的螺钉联接。为承受剪切力和传递扭矩，可以用精制的铰制孔用螺栓，也可以在螺孔中配一个受剪套筒而采用普通螺栓。 在某些需要能进行货物自由下降的起升机构中，卷筒与减速传动装置间装有摩擦离合器。这时，制动器应装在卷筒上，用来控制自由下降的速度，它应当是可操纵的。 卷筒的直径一般尽量选用许用的最小值，因为随着卷筒直径的增加，转矩与减速器的传动比也增大了，会引起整个机构的体积过大。但在起升高度较大时，往往增加卷筒直径以求限制其长度。 滑轮组型式（单式或双联的）和它的倍率对起升机构的尺寸也有很大的影响。在桥式起重机中采用双联滑轮组，单式滑轮组只宜用于有导向滑轮的臂架式起重机。 滑轮组倍率的选定对钢丝绳中的拉力、卷筒直径与长度、减速器的传动比及总体尺寸都有关系。大起重量采用较大的倍率，可以避免采用过粗的钢丝绳。有时采用增大滑轮组倍率同时相应地降低起升速度的方式来提高起重量，可以使起升机构达到通用性，即将同一起升机构用于不同的起重量，这是在系列设计时常采用的方法。在某些情况下，还可能出于其它原因而适当地选用较小的倍率，如在臂架式起重机中选用较小的倍率可以减少臂架端部的定滑轮数目。在设计大起升高度的起升机构时，也可以采用减小滑轮组倍率的方法来减少卷筒绕绳量，从而避免多层卷绕或过长的卷筒。 3 主要的计算 3.1 确定滑轮主要尺寸 滑轮的许用最小直径： D 式中e为中级工作类型时的系数，取e=25. 所以 =264mm。由（2）表8-1-65选用滑轮直径D=280mm，取平衡滑轮的直径 =0.6 264=158.4.由表8-1-65选用 =225mm。滑轮的绳槽部分尺寸可由表8-1-66查得。由（1）附表4选用钢丝绳直径d=11mm，D=280mm，滑轮轴直径 =90mm。 型滑轮标记为：滑轮 11 280-80 ZB J80 006.8-87； 由（2）附表选用d=11mm，D=225，滑轮轴直径 =45mm。标记为： F11 225-45 ZB J180 006.8-87 3.2 确定卷筒尺寸，并验算强度 卷筒直径： =264mm,由（2）表8-1-60选A型卷筒模式，D=315mm，由（2）表8-1-59得槽底半径R=7，槽距 =14mm。 卷筒尺寸由下列公式得： EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 取L=1100mm 上式中 ——钢丝绳安全圈数，一般为2~3.这里取 =2； ——卷槽不切槽部分长度，取其等于吊钩组动滑轮的间距，即 =L=162mm，实际长度在绳偏斜角允许范围内可适当增减； ——卷筒计算直径 =D+d=315+11=326mm 卷筒壁厚： 取为13mm 卷筒应力验算： 卷筒的长度L=964,而3倍D为945mm。 L＞3D，验算由弯曲和扭转的复合应力。 如下图所示，卷筒的最大弯矩发生在钢丝绳位于卷筒中间时： = EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT = EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT =4042780N`mm 卷筒断面抗弯模数 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 合成应力： 式中： 由于选用HT200，此材料的最小抗拉强度 =198Mpa，因此，许用拉应力 ， ，在此安全系数取n=5， =195/5=39Mpa 卷筒壁压应力 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT ---许用压应力 ，n'取1.5，所以 =195/1.5=130 卷筒验算通过。 因此选择卷筒直径D=315mm，长度L=1100mm，r=7mm，t=13mm。倍率为3。 靠近减速器一段的卷筒槽为左的A型卷筒： A315×1100--7×13--20×3左 3.3 选择电动机 电动机的静功率： 式中 ------机构总效率，一般为0.8--0.9，在此取0.85 电动机的计算功率： 式中 由【2】查得，对于M5机构，取0.8 查【1】附表30选用电动机 , 其 飞轮矩 1.06Kg 验算电动机的发热条件： 求JC=25％时所需的等效功率： 因此所选的发动机满足发热条件 3.4 选择制动器 所需的的制动力矩： 式中 由【1】附表15选用 制动器 其制动力矩（140-225）。N.m制动轮直径250mm。质量 37.6kg 3.5选择联轴器 电动机的额定转矩 高速轴联轴器的计算转矩 1.5×1.8×151=408N.m，n——联轴器安全系数，取1.5 ——刚性动载系数，一般在1.5~2.0间，取1.8 由【1】附表查得电动机 的轴端为d=65mm，l=105mm 由上面的设计得减速器的高速轴的 =42mm， =85mm 1） 电动机端得联轴器 由【1】附表43选用 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 半联轴器，其最大容许转矩为3150N.m＞Md 飞轮力矩为 0.403 质量为 23.6kg 2） 减速器端的联轴器 由【1】附表45选带 的制动轮半齿联轴器，S385型， 最大容许转矩为1400N。m 飞轮矩 0.33 质量为 =18.4kg 为与所选制动器适用，修正其 3.5 验算启动时间 启动时间： 式中 静阻力矩： EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT =1.40 平均启动转矩： 因此 通常起升机构起动时间为1～5s，故所选电动机合适。 3.6 制动时间的验算 式中 由【1】表6-6查的许用减速度， 所以 故合适 3.7 高速浮动轴计算 1）疲劳计算 轴受脉动扭转载荷，其等效扭矩为： 式中 ——等效系数，由【1】表2-7查得； 由上节选择联轴器中，已确定浮动轴的直径d=42mm 因此扭转应力： 许用扭转应力由【1】（2-11）、（2-14）式得： 轴的材料为45号钢， ， ； ， 。 ——考虑零件几何形状和零件表面状况的应力集中系数; ——与零件几何形状有关，对于零件表面有急剧过渡和开有键槽及紧配合区段， ； ——与零件表面加工光洁度有关，取 ； 此处取 ； ——考虑材料对应力循环不对称的敏感系数，对于碳钢，低合金钢 ； ——安全系数，查【1】表2-21得 ；因此： 故 ，通过。 2）静强度计算：轴的最大扭矩： 式中 ——动力系数，由《起重机课程设计》表2-5查得 。 最大扭转力矩： 许用扭转应力 ， 式中 ——安全系数，由【1】表2-21查得 。 ，故合适。 4 吊钩组的计算 4.1 吊钩的计算 因为本设计采用3倍率双联滑轮组，起重量为5t，查【2】表8-1-81，选用钩号为4、短型的吊钩。 材料选用20号钢，2.5钩号用M42的螺纹，在此处的拉伸应力为： 式中 -----M42的小径，查得 =37.5mm -----载荷动力系数，查【1】图2-2得 =1.10. 查表得轴颈拉伸许用应力 ， ，故强度够。 吊钩的示意图如下图所示： 图4.1 确定吊钩螺母的尺寸： 螺母的最小工作高度 H= 考虑设置防松螺栓，实际高度 H=60mm 螺母外径 D=（1.8~2）d=（1.8-2）×37.5=（67.5~75）mm 取75mm 止推轴承的选择 由于轴承很少转动，因此可根据额定静负荷来选择 由【2】表7-2-83选51208型推力球轴承 其额定静负荷 =98.2KN,载荷当量静负荷 所以轴承内部轴向力 式中n=1.5 由【2】表7-1-4查出 4.2 吊钩横轴的计算 由【1】附图25，横轴间距由两滑轮尺寸决定,L= 314mm， 横轴可做以简支梁来计算 横轴的计算载荷： 横轴最大弯矩： 中间断面的截面模数 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 弯曲应力： 轴的材料是45号钢，许用应力 -----45钢的屈服极限， =290Mpa n-----安全系数，取为2.4 因此轴强度足够 图4.2 图4.3 4.3 滑轮轴计算 滑轮轴是是一简支梁，支点距离L=314mm。为方便计算，如下图所示，把三力集中起来 滑轮的作用力： 图4.4 1-1,2-2断面上的弯矩为： 1-1,2-2截面模数： 弯曲应力： 45号钢的 ＜ =120Mpa。所以强度足够 4.4 拉板的强度验算 拉板的尺寸如下图所示： 图4.5 拉板的尺寸如上图所示，断面a-a的拉伸应力： 式中k=2.2——应力集中系数，有【1】图5-13查的 拉板材料为Q-235，许用拉伸应力 轴颈与拉板的单位压力： 拉板轴孔内表面的挤压应力： 拉板的许用挤压力 故 所以 强度满足 4.5 滑轮轴承的选择 由于每个滑轮中采用两个径向滚动轴承，根据轴的尺寸由【10】中选取轴承6218就可以满足要求。 其额定静负荷为 轴承径向负荷： 所以符合 5 副起升机构零部件设计钢丝绳 5.1 钢丝绳的特性及种类 钢丝绳是起重机上应用最广泛的挠性构件，其优点是：卷挠性好；承载能力大，对于冲击载荷的承受能力也强；卷绕过程中平稳，即使在卷绕速度高的情况下也无噪音；由于绳股钢丝断裂是逐渐发生的，一般不会突然发生整根钢丝绳断裂，故工作时比较可靠。 钢丝绳股内相邻层钢丝的接触状态有三种(图5.1)： 1．点接触——股内各层之间钢丝互相交叉，呈点接触； 2．线接触——股内各层之间钢丝在全长上平行捻制，呈线接触； 3．面接触——股内钢丝形状特殊，呈面接触。 图5.1 点、线、面接触的钢丝绳 起重机上采用的钢丝绳主要有下面几种： 1．点接触钢丝绳(图5.2)，因单股挠性差又不能承受横向压力，故仅作拉索用。多股性能比单股性好，故应用稍广泛。 图5.2 点接触钢丝绳 2．线接触钢丝绳(图5.3)，包括外粗式(X型)、粗细式(W型)及填充式(T型)，其优点是：消除了点接触钢丝绳所具有二次弯曲应力，能降低工作时总的弯曲应力，抗疲劳性能好；结构紧密，金属断面利用系数高，使用寿命比普通的点接触钢丝绳要高1～2倍。 图5.3 线接触钢丝绳 3．多股不扭转钢丝绳(图5.4)，其优点是：因各相邻层股的捻向相反，故钢丝绳受力时其自由端不会发生旋转；在卷筒上的接触表面较大，抗挤压强度高，工作时不易变形；总破断拉力大，寿命比普通的高很多。 图6.4 多股不扭转钢丝绳 4．异形股钢丝绳(图6.5)，其优点是：接触表面大(比普通的大3～4倍)，耐磨性好，不易断丝，寿命比普通的约高3倍；钢丝绳结构密度大(在相同绳径和强度条件下，总破断拉力大于圆股钢丝绳)。 图6.5 异形股钢丝绳 5.2 钢丝绳的选用 线接触钢丝绳绳股中各层钢丝的捻距相同，外层钢丝位于里层各钢丝之间的沟槽里，内外层钢丝互相接触在一条螺旋线上，使接触情况改善，增长了钢丝绳的使用寿命。同时，线接触也有利于钢丝之间互相滑动，改善了挠性。相同直径的钢丝绳，线接触型比点接触型的金属总横断面积大，因而破断力大。采用线接触钢丝绳时，有可能选用较小的直径，从而可以选用较小的卷筒与滑轮。卷筒小使减速器的输出轴的力矩小，因之可用较小的减速器，从而减小起升机构的尺寸与重量。由于它有这一系的优点，故采用线接触钢丝绳。 纤维芯优点是挠性和弹性较好，缺点是承受横向压力差。本起重机卷绕系统不采用多层卷绕，故绳芯材料选用纤维芯。钢丝绳捻向采用交互捻钢丝绳，由于绳与股的扭转趋势相反，互相抵消，没有扭转打结的趋势，使用方便，如果没有特殊要求，一般用右捻绳。 由于本起重机在室内工作，故选用一般的光面钢丝绳。 根据前面计算所得，卷筒直径为690mm，钢丝绳直径为24mm，所以e＝690/24=28.75>20，根据表3.18，初选型号6X(19)，见图3.20。 图5.6 6X(19)钢丝绳 表3-18 钢丝绳的使用场合及其结构形式 使用场合 常用型号 单层卷绕 吊钩及抓斗起重机 e ＜20 6X(31) 6X(37) 6X(36) 6T(25) 8T(25) ≥20 6X(19) 6W(19) 8X(19) 8W(19) 起升高度大的起重机 多股不扭转 18×7 18×19 多层卷绕 6X(19) 6W(19) 金属芯 5.3 钢丝绳破断拉力校验 所选用的钢丝绳的破断拉力应满足下面条件： ns=Smin/ Smax……………………………………………………………（3.10） 式中： Smin－钢丝绳的破断拉力，见表3-17，N； Smax－钢丝绳工作时所承受的最大静拉力，N； ns－钢丝绳的安全系数，见表3-6。 根据表3.19，公称抗拉强度为1870Mpa，公称直径为24mm的钢丝绳，最小破断拉力为336.4kN； 根据式（3.1）计算所得，钢丝绳工作时所承受的最大静拉力为68109.794； 根据表3.6，由本起重机主起升机构工作级别为M5，得钢丝绳安全系数为5.0。 则ns=Smin/ Smax=4.939 所以选用钢丝绳型号为6X(19)-24-1870-I-光-右交 GB1102-74。 6 卷筒部件计算 6.1 卷筒芯轴的设计计算 由前面的数据知：卷筒直径D=315mm，L=1100mm。 槽底半径R=7，槽距 =13mm。 =13mm 由草图得到芯轴的支点大概位置，由【1】确定各段的直径。轴的材料用45号钢 图6.1 1)支座力反力 查（3）表3-3-6得m=162mm, 芯轴右轮毂支撑处得最大弯矩： 2).疲劳计算 等效弯矩： ，查【1】表2-7得 弯曲应力： 查（1）图2-11,2-12得45号钢的许用弯曲应力： 所以，验算通过 6.2 选择轴承 由于卷筒芯轴上的左轴承的内外座圈以同样的速度转动，因此无相对运动，可按额定静载荷来选择。右轴承的外圈固定，内圈与芯轴一起转动，应按照额定负荷来选择 1） 左端轴承 轴承的额定静负荷 查【2】表7-2-64，选用双列角接触球轴承，型号7210C，其额定静载荷 左端轴承的当量静载荷： 因此，安全 1. 右端轴承 令右端也选用7210C轴承，其额定动载荷为30500N， 其轴向径向负荷 轴向负荷为0 设M5工作级别轴承工作时数为4000h，其e=0.22 令 ，所以x=1，y=2.7 当量动载荷： 由公式： 故动负荷 6.3 绳端固定装置的计算 图6.2 钢丝绳的直径为11mm ，本设计中附加圈数为2圈，绳索与卷筒槽间的摩擦系数f=0.15, 则在绳端固定处得作用力： 式中 ------为包角，圈数为2，所以为4π。 压板螺栓受的拉力： ------压板梯形与钢丝绳的换算摩擦系数。当 时 螺柱由拉力和弯矩合成的应力： =93.87Mpa 式中 Z=2 =12.6，M14的小径 =sl=1.8×1957.4=3523.32N.cm 螺柱的材料为Q-235，屈服极限 =1.6，为安全系数，查（1）表2-21 验算通过 结 论 本次毕业设计总共两个多月，与以往的课程设计不可同时而语无论是任务的时间和工作量都有很大的差别。也应此所得到的收获，也是以往的课程设计所不能比的。 在这次的设计过程中，我们选择起重机的起升机构作为我们的课题，是我们的设计不再局限于以前课程设计的一个部件，从而使我要去找更多的资料。因此，在这个设计过程中我对我这个专业所学习的知识有了一个新的了解。特别是减速器的设计，让我进一步的了解了一下减速器齿轮和轴的设计以及轴承和键的选择，让上次课程设计有些不懂得这次搞懂了。另外，以往所学的知有些模糊的地方，在这次设计过程中，有了进一步的掌握。在开始设计的时候关于滑轮的选择基本上是模糊的随着时间的流逝才慢慢搞懂，最后确定了型号。然后，开始进行卷筒参数的确定，吊钩组的计算和卷筒部件的计算。随着这一步步的下来，基本上了解了起重机的工作原理以及他各个部件的组成。同时，通过这次设计也使自己以前的cad绘图知识重新温习了一遍，并且在此基础上进一步的巩固和加深了一些。 总之，这次设计是对自己大学所学知识的一次总结。 致 谢 经过两个多月的时间，毕业设计终于大功告成，在此我要特别感谢我的指导老师余老师，在这两个多月的时间里余老师给了我很大的帮助，辛勤的为我们进行辅导，在这个过程中给我们解决了很多的问题，是我们的设计能顺利的完成。 同时，我要感谢我的家人，谢谢他们对我的关注。 最后，我要感谢我的设计小组的组员，在这个设计过程中，我们相互探讨，相互研究，相互学习，相互帮助，才完成了这次设计。同时，我也要感谢我的舍友，平时在寝室搞设计的时候，由于是同一个专业的，所以，我有时就向他们请教。而且，他们经常能给给我不小的帮助。所以，我要对他们说声谢谢。 参考文献 [1] 陈道南，盛汉中，等．起重机课程设计[M]．修订版，北京：冶金工业出版社，1993.60 [2] 王文斌，林忠钦，等．机械设计手册[M]．北京：机械工业出版社，2007.8-3. 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