18吨桥式起重机的设计—机械部分.docx

18吨桥式起重机设计一机械部分目录中文摘要I英文摘要1绪论11. 1桥式起盎机简介11.2普通桥式起武机的主要组成部分11.2. 2大车11.2.2小车11.2.3动力装置和控制系统11.3普通桥式起重机的运行方式12设计任务及参数22.1主要技术参数22. 2起重机工作机构的级别23吊钩组的设计计算23.1原始参数23. 2设计步骤24滑轮组.的设计计算65钢丝绳的选择86卷筒的设计计算97钢丝绳在卷筒上的固定118起升机构的设计计算128. 1原始参数129. 2设计计算步骤129小车运行机构的设计计算169.1原始参数1610. 2设计计算步骤1610起重机主梁的设计计算2210.1桥式起重机主梁的设计计算主要涉及内容2211安全奘置的选择说明2311.1 主要安全装置的说明231. .1.1走台与栏杆2311. 1.2排障板2312. 1.3小车行程限位开关2313. 1.4起升高度限位开关2314. 1.5大车行程限位开关2315. 1.6级冲器与挡铁2311.2 小车缓冲器选择计算2411.3大车缓冲器选择计算241218吨桥式起重机的控制系统设计25结束语25参考文献26附录1外文资料2818吨桥式起重机设计摘要桥式起重机是一种提高劳动空产率重要物品搬运设备，主要适应车间物品搬运、设备的安装与检修等用途。我国生产的吊钩电动双梁桥式起重机额定起重范围为5500t,般IOt以上，起重机有生、副两套起升机构：300t以上，起重机还有三套起升机构。电动双梁起重机由桥架、小车运行机构、大车运行机构和电气设备构成.在系统整体设计中采用传统布局的典型结构，小车运行机构采用集中驱动。起升机构滑轮组采用双联滑轮组，重物在升降过程中没有水平移动，起升过程平稳，且钢丝绳的安装和更换容易。相应的卷绕装置采用单层卷筒，有与钢丝绳接触面积大，单位压力低的优点。在起升机构中还涉及到钢丝绳、减速器、联轴器、电动机和制动器的选择等小车运行机构中涉及小车轮压计算、小车车轮、小车轨道、减速推、联轴器、电动机和制动器的选择计算等。在起重机控制方面，起升机构用主令控制徵和磁力控制屏来实现控制，大、小车运行机构用凸轮控制器直接控制。在控制系统设计中，主要针对起升机构、大车运行机构、小车运行机构电路控制系统的设计及保护电路的设计.利用低压电气元件控制起重机，其使用寿命较长，适合车间恶劣环境。关健词：桥式起重机起升机构小车运行机构电气控制系统ABSTRACTBridgecraneisaSignifiCan1.increase1.aborproductivitygoodshand1.ingequip11wn1.,primari1.ytoCarrygoodsworkshops,equipmentinsta1.1.ationandmaintenance,andotherpurposes.China'sproductionofe1.ectrica1.hookrateddoub1.e-beambridgecrane1.iftingtherangeof5-500t.genera1.1.ymorethanIOt,cranesarcthemain,twosetsof1.ifting300Iabove,therearethreesetsofcranes1.iftingbodies.Two-c1.cctricbeamfromihcbridgecrane,thetro1.1.eyrunning,trave1.ingmechanismande1.ectrica1.equipmentconstituted.Theovera1.1.designofthesystemusingthetraditiona1.1.ayoutofthetypica1.structureandoperationofinstitutionsusedcardrivenfocus.Pu1.1.eygrouporagencyfromusingdoub1.e-pu1.1.eyb1.ocks,heavyobjectsintheprocessof1.iftingthe1.eve1.ofnomovement,orfromtheprocesssmooth,andtheinsta1.1.ationandrep1.acementofwireropeeasi1.y.Windinginsta1.1.ationsinthecorrespondingsing1.eree1.,a1.argeareaofcontactwiththerope,theadvantagesof1.owpressureunits.In1.iftingbodiesa1.soinvo1.vesrope,reducer,coup1.ings,e1.ectrica1.andbrakethechoice.Vehic1.esinvo1.vedintheoperationofinstitutionspressureonthewhee1.s,carwhee1.s,cartrack,reducer,coup1.ings,e1.ectrica1.andbrakethechoiceofca1.cu1.ation.Inthecranecontro1.,orfromtheinstitutionswiththemaincontro1.1.erandmagneticcontro1.ofthescreentoachievecontro1.,bigandsma1.1.carcamCOnIroi1.Crrunninginstitutionswithdirectcontro1.Inthecontro1.systemdesign,main1.yfor1.iftingbodies,trave1.ingntechanisin,thecarruninstitutionscircuitdesignandcontro1.systemfortheprotectionofthecircuitdesign.Useof1.ow-ponentscontro1.crane,a1.ongerservice1.ifeforworkshopharshenvironment.Keywords:bridgecranehoistingmechanismcaragenciesoperatinge1.ectriccontro1.system1绪论1.1 桥式起重机的简介桥式起重机是生产车间、料场、电站厂房和仓库中为实现生产过程机械化和自动化,减轻体力劳动，提高劳动生产率的IIt要物品搬运设备。它通常用来搬运物品，也可用于设备的安装与检修等用途。桥式起重机安装在厂房高处两侧的吊车梁上，整机可以沿铺设在吊车梁上的轨道纵向行驶，而起重小车乂可沿小车轨道（铺设在起重机的桥架上）横向行驶，吊钩则作升降运动。因此，它的工作范用是其所能行驶地段的反方体空间，正好与一般车间形式相适应。1.2 普通桥式起重机的主要组成部分1.2.1 大车大车由桥架和大车运行机构组成。桥架：桥架为起重机的金属结构，一方面支掾小车，允许小车在它上面横向行驶：另一方面又是起全机行走的车体，可沿铺设在厂房上面的轨道行驶。在其两侧的走台上，安装有大车运行机构和电器设条，大车运行机构用来驱动大车行走，大车上殷还有际驶室，用来操纵起重机和安装各机构的控制设备。桥架主要由主梁和端梁组成.设计时要考虑其强度，刚度和稳定性要求，也应考虑臼或和外形尺寸要小，加工制造简单，运输、存放和使用维修方便，成本低等因素。1.2.2 小车小车由起升机构，小车运行机构，小车架和保护装置等组成，小车架要承受起升载荷和各机构白亚，应有足够的强度和刚度，同时又要尽量减轻自重，以降低轮压和桥架受载。小车的电力则由滑线或软电缆引入。设计时要考虑改善零部件的受力情况、然少外形尺寸和自重、安全可狂、工作平稳、装配维修方便等因素、1.2.3动力装置和控制系统动力装置是驱动起重机运动的动力设备，它在很大程度上决定r起重机的性能和构造特点，桥式起重机的动力装置般采用电动机.控制系统包括操纵装置和安全装置各机构的启动、调速、改向、制动和停止，都通过操纵控制系统来实现。1. 3普通桥式起重机的运行方式桥式起重机是种循环的、间隙动作的、短程搬运机械。个工作循环般包括上料、运送、卸料及I可到原位的过程，即取物装置从取物地点由起升机构把物料提起，由运行机构把物料移位，然后物料在指定地点下放，接着进行相反动作，使取物装冏回到原处，以便进行卜.一次工作循环。在两个工作循环之间一般有短暂的停歇。起重机工作时，各机构经常处于起动、制动以及正向、反向等相片.交替的运动状态之中。2设计任务及技术参数2.1主要技术参数：最大起重量：18吨粱跨度：31500mm起升速度：1828mmin起升高度：14un起至机运行速度：8095mmin起升机构运行速度：4045mmin2. 2起重机工作机构的级别：起重机工作级别A6;其中载荷状态为Q2（有时起升额定我荷，一般起升中等载荷）：利用等级为T6（总工作循环次数N=IXIO二不经常繁忙使用）起升机构工作级别M6;其中利用等级为T6,载荷状况为1.2小车运行机构工作级别M1.;其中利用等级为T4,载荷状况1.3大车运行机构工作级别网;其中利用等级为T4,载荷状况1.23吊钩组的选择计算3.1原始参数机构工作级别6,采用双联滑轮组,倍率：m=4起升质国：'=18t起升载荷：Pg=IW）KN起升速度：匕=8'28/n/min初取匕=2”"nVn3.2设计步骤3. 2.1.吊钩形式选择吊钩采用倍率m-4的双联滑轮组,故采用长形吊钩组吊钩用普通的短吊钩3. 2.2.吊钩结构及制造方法的确定选用吊钩断面为梯形的吊钩,其受力情况介理.用假造方式制造,材料为20钢,机加工前热处理,硬度小于或等于156HBS3. 2.3.吊钩主要尺寸的确定单钩D=(33.5)V即Dw(335)ii=148.4nun=15(切”则由公式n1.01.2得，h=150(因为吊钩断面为梯形，故h=D)DQ额：额定起重量(吨)3. 2.4.钩身强度计算1-2和34断面为危险断面,通常垂直断面34取与水平断面1一2相同的断面，而最大拉应力约为12断面的50%,故只验卯1-2面。计算八#NPQ2eiI.56×I8O×1O,2×651.21.公式：.=-X1.=×=158.81,AttD15840x0.096150式中：A一断面面积,A=15840三j2e,断面重心坐标，e'=65mm心一断面形状系数，4=0.096心一起开动力系数，%=1.56对20纲，查表得=22ON,"w;取安全系数1.3,则许用应力为:I-J1.=+答=169Nm?(J三i69三21.钩身验算通过1.1.11j、4x1.56×180×10'。3.2.5.吊钩尾部螺纹直径的确定“=空”=qmA扫即d.,-=.=80.62mm,H(TV3.14x55式中：zPQ同上%=18()KN&螺纹根部直径一材料许用K力A-螺纹根部截面面积匕=q=55N/""4查表取梯形圆螺纹：7Y90x03. 2.6.确定吊钩螺母尺寸螺母最小工作高度：H=O.8d=72三根据实际结构，需设防松螺栓，故取螺母度为：90rm螺栓外径D=(1.7'2)d=153'18011n选取D=160mm上式中d为螺纹公称直径，d=90mm3. 2.7.选择推力轴承根据所选吊钩螺母尺寸，查表初选推力轴承型号：81124其额定静载荷CJ=660KN,因轴承在工作时很少转动，只需校验额定静技荷即可。当量静负荷：P1.,=J11.j=1.56×1«()=28().V,KNG=吗=1.25x280.8=351KN”。一安全系数，取""=1.25£<仁校验通过选择81124型推力轴承3. 2.8.吊钩横梁的计算根据滑轮尺寸，吊钩组装置示意图为横梁中间断面尺寸如下示:小钩横梁中向断面图PP1=P2=21.-475mm集中载荷：P=外=1.56X180KN=280.8KN1.=475mm1.=两所£>=112/»/?,=95nun1.=237.5mmD=106nmB=160mP=280.8KN最大弯矩计算如下:UP.280.8x().2375QQQi.Mm”=万X必=2KNe"33.345KNm中间断面的弯曲系数：1.z(B-d)h-(160-106)X/r66最大弯曲应力为：jW,u,33.345x6x10«-j3.7x10“、,，f=N)im1=；-Nhum'ua'W(160-1()6)X2h2横梁材料为45钢，查表得屈服极限:=290N/M取安全系数n=3,则许用强度：1.=-="2=96,1N/mm2n3由<mx<f则有=146mm取h=200mm11ik=33.345KNmg=96,7jwrrh=20011un3.2.9.吊钩拉板强度计算拉板结构尺寸如下图所示，断面A-A受拉伸应力，计算如下：1=1.51.1.0-Nq=粤n/,”,/其中6为拉板厚2(b-d)2×(2OO-1.2O)JS度，因拉板材料为料钢,查表得屈服极限：C=240'/,.(,1=141./VZmm取安全系数n=1.7,则许用拉伸应力为：7因：5<则有：B>卫竺=248mm因抽孔要受挤压应力，则有：141%=爱条=JfU等)M取安全系数限3.5,则有2zz<>2×3.14×12()×=68.57N/nm'113.5由上可得：5卫迎=5.43，“取6=20，”加68.57拉板结构图如下:h-100ian6>12.48mmn=3.5<j5.43mm6=20三wb200mnd=120un4滑轮组的设计计算4.1.滑轮结构形式及相关尺寸的确定采用铸钢滑轮，因为其强度和冲击韧性好,材料选：2G23O450材料2G230450A=63tnmB=1511mS=P1.nunC=37mmR=12mmM=Mm"=20v”&=1.6wr=3m=5n4.2.轮直径的确定普通滑轮直径的选择：D(h-)d=(22.4-1)X20=42&n/»杳表选取1.)=630mn式中：h与机构工作级别和钢丝绳结构有关的系数，查表取h=22.4d一钢丝绳直径，d=2011m平衡轮直径的选择：Dr=%”=M=22,4×20=44M.4.3.吊钩组上滑轮轴的计算(1)吊钩装置,简图如下;(2).滑轮轴可简化为简支梁，认为作用四个集中载荷受力情况图如卜;受力图POP1.P2P3P4P,弯矩图>=>=-=1.56x倒)KN=70.2KNP11=P=侦=140.4KN442Mm“=78×P1>=78x14<).4×IO5rw1.10951.2x10'""""jMmn20904弯曲应力为：WWZ0.1J'C.7qfv,2ZT=-=-=12If滑轮轴材料为45钢，%-290A'mm则有：6*,<2.4J20904x1()，s-290N/“inJ即：dY121杳手珊选取<1=130mm=140.4KNMm“=10951.21.'N"M材料：45钢d=130mm4.4轮轴承的选择计算轴承的圆周速度：、'=11=4×20,a>三=80WZnin/i=_v_=800=4(M5r/n.n工作转数：RD3.14×630每个滑轮中均采用两个径向滚动轴承，根据滑轮组的选择，查表选用6226型轴承。查表得，额定解载荷：G，=48KN额定动载荷：G=I65KN所选抽承的脸尊：C=红"P=3X39KN=123.2KNfvf0-95x1C=23.2KN<Cor=I48KN(CO=I65KN)验算通过式中：人一寿命系数，取£=2-负荷系数，A=1.5人一速度系数，fn=0.954一温度系数，分=1f.>,1,56x200v二轴承径向负荷：'88=39KN由于匕*°,%<e因此有P=Pf=39KN5钢丝绳的选择5.1钢丝绳的最大管拉力SIIS=生与=®必照出四=2366ON所选钢丝绳直径应满足：3X叫2x4x0.97St.MSmax=6×23660N=14196()N1.-,v-0.98,a.=J=0.97其中-w(1.-?7)4×(1-0.98)式中：一滑轮效率,取=097m一起升倍率，m=4n安全系数，取联65.2.钢丝绳的选择初选钢丝绳：查手册选纤维芯钢丝绳，直径d=20M,确定其抗拉强度为1670N/，"/钢丝绳的校核：Sp=MxPv=0.85X220KN=187KNSf1.=187KN花Z1.%KN校核通过式中n一为钢丝绳折减系数，取n=0.85心一钢丝绳最小破断拉力，杳手册选取弋=220KN5.3.钢丝绳的标记选取钢丝绳为：直径20mm.光面钢丝，结构形式为6x19西鲁式,纤维芯，抗拉强度为1670N/2,右交互捻，最小破斯拉力为220KN,单位长度重量I”Kg/100，""标记：20NAT6×19S+FC1670ZS220147GB/T891819966卷筒的设计计算6.1. 卷筒类型的初步选择由于起升高度比较高，根据滑轮倍率和起升速度，采用双联卷筒，标准棺形，用铸造方式制造，材料为灰铸铁6.2.卷筒直径的定直径确定：d(1.D"=(20-1)x20=380,查手册选用A型卷筒，直径DFOomm式中：h-与机构级别有关的系数.取h=20d一钢丝绳的直径，d=20三(2)卷筒的槽形的选择：查手册，选标准槽形，其尺寸如下:槽底半径R=I1.mm1槽距6=22”，表面精度为1级，标记为：槽形22-1.JB/T9006.119993.6.3. 双联卷筒长度及壁厚的确定Ha4=(-+zpP1(1)卷筒上有螺旋槽部分长14000x4+3)x22=i().Smm=3.I4×42O式中：“一滑轮组倍率，。=4么一卷筒计算直径。+d=400+20=420""，山-最大起升而度，=14(XX),三,Z一固定钢丝绳安全圈数,4=3A一绳槽槽距，4=22E(2)双联卷筒长度1.：1.=2(1.f,+1.1+1.2)+1.y=2×(100o.18+70+66)+18O=245236/加”取1.=2500m式中：1.一卷筒两端的边缘长度根据结构取。=7OmmG固定钢丝绳所需长度J=3,=3×22=66”“，一中间光滑部分长度根据钢丝绳允许偏角=3'左右，则有：1.i+0.2fni1.1.1.i>I4-0.2,1.g319+0.2×15001.3319-0.2×15h"“，一取物装置处F上极限时，动滑轮轴线与卷筒轴线的间距，取%s=1500mm乙一由卷筒出来的两根钢丝绳引入悬挂装置的两动滑轮的间距：4=319M所选卷筒标记为：卷筒A4()()x2500-1.1x22-14x4-左JB/T9006.21999(3)卷筒壁厚6确定对铸铁卷筒，按经验公式初选5：S=O.020+(6"10)-O.02×400+(6"10)-b18三6.4.卷筒强度的计算因卷筒长度1.-2500nun>3D-1200mm需计算压应力和弯曲应力。（1）压应力的计算卷筒最大压应力在筒壁的内表面，bJ=+翁="647M%ye64WP*J=7647间较核通过上式中：Sg'一钢丝绳最大冷拉力S1.”=26288.7NPJ-许用压应力巴一抗压强度，杳手册6=75OMWn安全系数，取n=4.256钢丝绳卷绕节距，6=22mm（2）穹曲应力的计算受力和弯曲简图:SmxSBXBhiZZd因扭转应力很小，故忽略不计。=.MMPaWq25145141.55W2159690式中：A葭一弯矩：MH=工"x9565=26288.7×956.5=25145141.55NmwmW-卷筒断面抗当模量：W=Ex5-(Q-2»HX4)0*-(4<)0-220)1.32D=32X400=2159690-.+-t'=11.64+一8X66.4卷筒所受合应力：7647=35.8Mpa。=35.8即U<况=64"/”校核通过式中:,=MMPax一材料的抗拉强度，B=320Mp<>n-安全系数：取n=5.P/6. 5.卷筒的抗压稳定性验算验算公式：n式中:n-稳定系数；取n=1.5P一卷筒壁单位面积受的外压力：2Sn,226288.7Jy7%,、P=5.97N/皿-D1.400x22打一受压失稳临界压力；p×o,×(-VX(f（八）3=,般=(2'2,6>。=(2'2,6)25"32.5八'/，=史=16.7N/mtr产二5.97<“1.5满足程定性要求7钢丝绳在卷筒上的固定计算6.1. 固定方法的选择采用压板固定：因其构造简单，:装拆方便，便于观察和检查,并安全可狂。其固定形式如下图示:_SgJ26288.7_7. 2绳尾固定处拉力计算计算式如下：°e-',式中：Sm“一钢丝绳最大解拉力一钢丝绳与卷简的摩擦系数，取=°14。一安全圈在卷筒上的包角：取=22;Te-自然对数的底数；e=2.718453().I=4756.4,7.3.螺栓预紧力计算因选压板槽为半例1形，故:(en+1)().14(-12,2*+1)