桥式起重机设计--起升机构

东北林业大学桥式起重机设计课程名称：起重输送机械专业班级：森林工程4班学生：刘全兴学号：20080578指导教师：孟春老师2011.7.4~2011.7.15桥式起重机设计起升机构设计说明书设计内容计算与说明结果1）确定起升机构传动方案，选择滑轮组和吊钩组设计参数:（1）起重量:主钩25t（2）跨度:L=25m（3）最大起升高度:H=10m（4）起升速度V=0.0411m/s小车运行速度V=0.63m/s大车运行速度V=0.63m/s（5）工作级别A4（6）JC值:401.起升机构计算按照布置宜紧凑的原则，决定采用如下图5-1的方案。按Q=25t，查[1]表4-2取滑轮组倍率m=4，承载绳分支数：Z=2m=8图5-1起升机构计算简图m=4ZZ=8设计内容计算与说明结果2）选择钢丝绳3）确定滑轮及滑轮组主要尺寸查起重机设计手册附表9选长型吊钩组，图号为图3-4-22（b）。得其质量：G0=697kg两端滑轮间距A=376mm并根据工作级别和起重量从表3-4-2中选择吊钩LM20-M,材料为DG20。若滑轮组采用滚动轴承，当m=4，查[1]表2-1得滑轮组效率ηh=0.982.钢丝绳的选择钢丝绳所受最大拉力：Smax=Qg/2mηh=98.042.8925000=31.25KN按选择系数C确定钢丝绳直径d(mm)机构工作级别M5，取w=0.46,k=0.82,n=5,b=1550MPa则有C=0.1d=CSmax=0.1×31250=18.38mm查起重机设计手册选用纤维芯钢丝绳6w(19)-22.5-1550-I-光-SZGB1102-74，钢丝公称抗拉强度1550MPa，光面钢丝，左右互捻，直径d=22.5mm，钢丝绳最小破断拉力[Sb]=328KN，标记如下：钢丝绳6w(19)-22.5-1550-I-光-SZGB1102-743.滑轮组的选择3.1滑轮的许用最小直径：D≥ed=5.2220=450mm式中系数e=20由起重机设计手册表3-2-1查得。由[1]附表2选用滑轮直径D=600mm。滑轮的绳槽部分尺寸可由选长型吊钩组，图号为图3-4-22（b）吊钩LM20-M材料为DG20Smax=31.25KN钢丝绳6w(19)-22.5-1550-I-光-SZGB1102-74D=600mm设计内容计算与说明结果[1]附表3查得。由附表4选用钢丝绳d=22.5mm，D=600mm，查起重机手册表3-2-2选择滑轮绳槽断面尺寸R=12.5mm,H=35.0mm,B1=63mm,E1=46mm,C=1.5mm.滑轮轴径计算：材料采用45钢，b=600MPa，[]=0.75b=450MPa。按剪切强度计算滑轮轴半径：][2/2Qr=10mm查表3-2-4选择滑轮尺寸，D5=50mm,滚动轴承型号为E1-210GB276,轴承宽B10=20其标记为：滑轮E122.5×600-50ZBJ80006.3-873.2吊钩横梁的计算中间截面的最大弯曲应力：σ=5.2.5Q1WM2shdBl则MPa110.52275106.1MPa6590290244.8925000.512轴孔d1的平均挤压应力：bssdQ1b2则MPaMPabs7.691.587207028.925000式中：bs=4s=275/3=91.67MPaδ=20mm,l=244mm,B=290mm,d=90mm,d1=70mm3.3拉板的计算拉板上有轴孔的水平截面的内侧孔边最大拉应力为：D=600mmD5=50mmh=65mmδ=20mm,l=244mm,B=290mm,d=90mm,d1=70mm设计内容计算与说明结果4）确定卷筒尺寸，并验算强度σt=7.1'2Qjsdb则MPaMPa35.1327.122561232070175225.28.925000t式中：j--应力集中系数，取j=2.25。垂直截面的内侧孔边最大拉应力：σ=325.0'225.0hQ220220sdhdd则MPa.1527025.010023207027025.01008.9250002222MPa753225轴孔处的平均挤压应力：σbs=bs'd2Q则MPaMPabs75.68.74023207028.9250004.卷筒的选择4.1卷筒直径：由起重机设计手册可查得。根据起重量选择：选择齿轮联接盘式卷筒组，选用Do=650mm，卷筒绳槽尺寸由起重机设计手册表3-3-7查得槽距，t=24mm，槽底半径r=11.5mm卷筒尺寸：L=g2102LLLL=g2100tm2LLLZDHb=175mmd=70mm=20mm'=23h0=100mm设计内容计算与说明结果=10024316024265014.34101023=1600mm取L=2000mm式中Z0——附加安全系数，取Z0=2；L1——无绳槽卷筒端部尺寸，由结构需要决定。D0——卷筒计算直径D0=650mmL2————固定钢绳所需长度，L2≈3tgL————中间光滑部分长度，根据钢丝绳允许偏角确定m——滑轮组倍率4.2卷筒壁厚：=D02.0+（6～10）=0.02×650+（6～10）=19～23取=20mm4.3卷筒拉应力验算：由于卷筒长度L3D，故不考虑弯曲和扭转的合成应力，仅考虑压应力对卷筒的影响。卷筒壁压应力验算：maxy=tnaxS=020.0024.031250=65.1MPa选用灰铸铁HT350，最小抗拉强度b=340MPa许用压应力：y=1nb=5340=68MPamaxy＜Y故抗压强度足够L=2000mm=20mmmaxy＜Y设计内容计算与说明结果4.4卷筒的抗压稳定性验算P≤PK/n式中n——稳定系数，n取1.4；P——卷筒壁单位面积上所受到的压力；其中P=2Smax/Dt=024.065.0312502=4MPa对于铸铁卷筒，PK=35/10.62~2D=6.70MPa则P=4≤PK/n=6.70/1.4=4.79MPa故稳定性满足。故选定卷筒直径D=650mm，长度L=2000mm；卷筒槽形的槽底半径r=11.5mm，槽距t=24mm；起升高度H=10m，倍率m=4卷筒A-6502000-11.524-104-左ZBJ80006.1-874.5钢丝绳在卷筒上的固定固定方法选择用压板固定，由于钢丝绳直径d=22.5mm,从起重机手册表3-3-4选择序号为6的压板，压板螺栓直径为M20.4.5.1绳尾固定处的拉力为了减小钢丝绳固定处的拉力，钢丝绳在卷筒上应有1.5---3圈的安全圈。利用钢丝绳与卷筒之间的摩擦，减小绳尾固定处的拉力。根据欧拉公式，绳尾固定处拉力SG=emaxS=3.1440.162.71831250=4187.5N式中：Smax---钢丝绳最大静拉力（N）；μ----钢丝绳与卷筒表面之间的摩擦系数，μ=0.12~0.16;α----安全圈在卷筒上包角（通常取1.5~3圈）；P≤PK/n卷筒A-6502000-11.524-104-左ZBJ80006.1-87从起重机手册表3-3-4选择序号为6的压板，压板螺栓直径为M20.SG=4187.5N设计内容计算与说明结果e----自然对数的底数，e≈2.718.4.5.2螺栓预紧力P（1）压板槽为半圆形，考虑钢丝绳与卷筒之间的摩擦力作用：P=)1e(SG=1718.216.05.418714.3216.0=7014N4.5.3螺栓强度验算压板螺栓除受预紧力的拉伸作用外，还受垫圈与压板之间的摩擦力Pμ’使螺栓弯曲引起的拉力，故螺栓的最大应力为：σ=213'21/1.04PmmNzdtPdz则σ=a.9MP18203.10.5246.1070144204.133701432式中：z---固定钢丝绳的螺栓数量，取z=3;d1---螺栓螺纹内径（mm）；'---垫圈与钢丝绳压板之间的摩擦系数，取'=0.16；t---P'的作用力臂，t=24.5mm;[σ]—螺栓许用拉应力，取[σ]=0.8σS/1.5=0.8*225/1.5=120MPa,σS为螺栓屈服强度为225MPa.由于σ,故满足要求。5驱动装置的设计5.1卷筒转速的计算P==7014Nσa.9MP18设计内容计算与说明结果5）驱动装置的设计单层卷绕卷筒转NT=0m60Dv=.6504.1314.00460=4.82r/min式中v——起升速度（m/s）；D0——卷筒卷绕直径5.2选择电动机5.2.1电动机的静功率的计算Pj=1000vQ=78.010000.0419.825000=11.55kw式中Qv——起升载荷及起升速度ctdz***—机构总效率，—z——滑轮组效率且取滚动轴承取098；d——导向滑轮效率，滚动滑轮取0.987t——卷筒效率，取0.987c——传动效率，取0.855.2.2电动机功率的计算Pw=1000v*QG=0.8*11.55=9.24kwG——稳态负载平均系数，由起重机设计手册表2-2-6由工作级别可知取G2=0.85.2.3电动机型号的选择查起重机设计手册表5-1-3选用电动机基准工作制S3-40%，电动机的额定频率为50Hz,额定电压380V，定子绕组为Y接，YZR180L-8机座IM1003，故额定功率为11kw,额定转速为700r/min,轴孔D=55mm。NT=4.82r/minPj=11.55kwPw=9.24kw选电动机YZR180L-8机座IM1003设计内容计算与说明结果6）验算电动机发热条件5.2.4电动机过载能力校验起升机构电动机过载能力按下式进行校验Pn1000**QvmH=PdPd=5.511*8.2*11.2=8.66MPa式中Pn——在基准接电持续率时的电动机额定功率；m——电动机台数，暂取一台；m——电动机转矩的允许过载倍数，取2.8；H——考虑电压降及转矩允差以及静载试验超载的系数。接线异步电动机取2.1，笼型取2.2。故取2.1.Pd/Pn=8.66/11=78.7%105%故满足电动机过载能力。6.绕线型异步发动机发热校验PSmPVGQ1000q=87.0110008.925000041.08.0kw4.29式中：Ps——稳态平均功率（kw）；由于JC=40，CZ=30由起重机设计手册表5-1-36查得Ps=9.920G——稳态负载平均系数，一般由起重机设计手册表5-1-37及表5-1-41查得G=0.8；——机构总效率；Vq——物品起升速度（m/s）;PQ——起升载荷（N）；m——电动机的个数，此处m=1；由于Ps4.29，故满足要求。该电机基准工作制S3-40%时，额定输出功率：Pn=11kw.Pd=8.66MPa故满足电动机过载能力。PS=9.920kw满足电动机发热校验要求设计内容计算与说明结果7）选择减速器7.选择减速器7.1减速器传动比起升机构传动比i0=n/nt=700/4.82=145式中n——电动机额定转速（r/min）；Nt————卷筒转速（r/min）；故为三级传动。7.2标准减速器的选用根据传动比，输入轴的转速，工作级别和电动机的额定功率来选择减速器的具体型号，并使减速器的许用功率[P]满足下式：[P]k*Pn(kw)式中：k——选用系数k=1.1由于许多标准减速器有自己的标定的选用方法，QJS型起重机减速器用于起升机构的选用方法为：[P]1.1*Pn=12.1kw查起重机设计手册表3-10-6选择QJS450-160-Ⅲ-C-W,当工作类型为中级（相当